2种荒漠植物根系生物量分布与土壤水分、养分的关系

通过野外挖根试验和室内样品分析测试的研究,测定了2种荒漠植物多枝柽柳和梭梭群落内土壤水分、养分的含量及其分层根系生物量,分析了2种荒漠植物根系生物量的垂直分布与土壤水分、养分之间的关系。结果表明:1 2种荒漠植物的根系生物量随土壤深度的增加逐渐减少,符合指数递减模型,多枝柽柳的根系生物量是同林龄梭梭的2.36倍。2 2种荒漠植物群落内土壤水分含量差异显著,养分差异不显著。3 2种荒漠植物的根系生物量与土壤水分之间的相关关系显著,其中多枝柽柳与土壤水分呈显著正相关关系,梭梭与土壤水分呈显著负相关关系。表明在干旱区,土壤水分状况对植物根系生长、发育的影响极大。4 2种荒漠植物根系生物量与土壤养分的相关关系不显著,表明在本地区极端干旱的恶劣环境中,土壤养分不是植物根系生长的限制性因子。     

黑河中游荒漠绿洲人工梭梭土壤养分特征

人工梭梭是干旱区荒漠绿洲过渡带典型的防风固沙植被,其土壤养分水平影响着人工绿洲生态系统的稳定性和可持续性。以黑河中游荒漠绿洲不同林龄人工梭梭为研究对象,野外调查取样和室内测试分析结合,分析人工梭梭土壤养分特征。结果表明:1)人工梭梭根部、冠幅边缘、株间空地之间土壤养分存在显著差异,总体表现为根部>冠幅边缘>株间空地,即人工梭梭土壤"肥岛"效应明显;2)不同林龄人工梭梭之间土壤养分含量及其富集率存在显著差异,大致表现为30年梭梭>20年梭梭>10年梭梭>5年梭梭,且不同林龄人工梭梭土壤养分富集率与梭梭植株形态特征具有较显著相关性,即人工梭梭土壤"肥岛"效应与其生长发展间存在正反馈机制。因此,加强荒漠绿洲区人工梭梭的建植和管护,发挥其对土壤养分的改良作用,提高其对干旱区土地荒漠化防治的能力,是荒漠绿洲区生态屏障建设的一项长期任务。     

植物根系水力提升作用研究进展综述

植物根系水力提升作用是植物深层根系吸收深层土壤水分,再通过浅层根系释放到较干燥浅层土壤中的过程。水力提升作用所释放的水分可缓解干燥土层水分匮乏,对改善自身及邻近植物的水分亏缺、促进植物养分吸收、促进土壤养分分解和矿化过程具有重要意义。随着对植物生态系统水分平衡问题的关注和研究手段的发展,水力提升作用日益成为干旱、半干旱区植物生态学与水文学共同关注的重要研究内容之一。通过回顾和分析水力提升作用的研究历史、影响因素、提升数量、研究方法、生态作用等,特别阐述了水力提升作用在半干旱区人工固沙植被恢复中的潜在应用价值,改善人工固沙植被区土壤水分条件,提高固沙植物群落的稳定性。     

黑河中游绿洲边缘三种景观类型土壤水分动态特征及影响因素

土壤水分对干旱区旱生植物的生长发育必不可少,决定了旱生植物群落的演替动态和方向。探究黑河中游绿洲边缘不同景观类型的土壤水分动态特征,制定切实有效、科学合理的防风固沙措施,对于阻止荒漠化进程显得尤为重要。本文以黑河中游绿洲边缘的防护林、荒漠-绿洲过渡带和荒漠三种景观类型为研究对象,采用HYDRUS-2D模型模拟、LSD分析法、Pearson相关性分析等方法,研究三种不同景观类型土壤水分动态特征及影响因素。结果表明：(1)土壤体积含水量的RMSE为0.002～0.006 cm³·cm^-3,MRE为4.22%～5.20%,R²为0.725～0.967,模拟结果与实测数据具有较高的吻合度,HYDRUS-2D模型可用于本研究区土壤水分动态的模拟研究。(2)防护林和荒漠-绿洲过渡带景观的土壤体积含水量随土层深度增加呈现出先增大后减小的变化趋势,荒漠景观则呈现出先减小后增大的变化趋势。(3)有效降水对土壤体积含水量动态变化起决定性作用,9.5 mm以上的降水量可以在短期内显著提高土壤水分含量和入渗深度,荒漠景观降水后的各时段土壤水分入...     

绿洲与荒漠交错带植被恢复区土壤水分变化研究

对绿洲与荒漠交错带的不同类型防护林和不同荒漠植被恢复区土壤水分动态特征作了系统研究,研究结果表明:不同配置的类型防护林含水量整体上远低于对照;说明在无灌溉补充水分的条件下,林木的蒸腾作用耗水量大,土壤含水量低,为了林木的正常生长,应该在夏季及时补水;不同荒漠植被恢复区的土壤水分远高于空旷的沙地,说明不同荒漠植被恢复区,...     

中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统及其气候特征——以中国新疆北部和东哈萨克斯坦为例

在中亚干旱区,发育着大量的山地-绿洲-荒漠系统,其中中国新疆北部以及哈萨克斯坦东部是中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的典型区,山地系统是干旱区水资源的形成区,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反应耦合类型的外貌,本文对新疆北部和东哈萨克斯坦山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能进行了分析,并结合典型区近40年气候变化的特点和规律,来探讨中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的特征。     

不同林龄人工梭梭林对降雨的滞后响应

降雨波动是荒漠植被生长发育最主要制约因子,直接影响到植被组成、结构和功能的变化。梭梭作为干旱区植被的优势种之一,在防风固沙、涵养水源方面扮演重要角色,本文的目的是理解不同林龄人工梭梭林植被生产力对降雨事件的响应过程。本文以黑河中游荒漠-绿洲过渡带不同林龄人工梭梭为研究对象,以2017—2018年5月1日至9月31日时序MODIS-NDVI(近似于年生产力)日数据和对应日降雨数据为基础,采用阈值模型和统计学方法分析了其NDVI对不同降雨等级的滞后响应过程。结果表明:①降雨小于2 mm时,不同林龄梭梭NDVI增长率均在5%以上,大于40 a生的反应最迅速,增长率为10%～56%; 2～5 mm时,10～20 a生的变幅最大,增长率为11%～83%; 5～10 mm时,20～40 a的最为敏感,增长幅度最高达到170%;大于20 mm时,大于40 a的NDVI增长率大于其他3个林龄,增幅最高达76%。②降雨后,不同林龄人工梭梭NDVI响应时间不同,0～10 a的为7. 4(±2. 8) d,10～20 a的为8. 3(±3. 1) d,20～40 a的为8. 1(±2. 7) d,大于40 a的为8. 2(±3. 2) d。③降雨脉动是促成荒漠-绿洲过渡带植被生产力迅速变化的关键因素。不同林龄梭梭对不同级别降雨响应模式不同,2～10 mm降雨条件下,人工梭梭林NDVI增加幅度最大,高于其他2个降雨量量级NDVI响应变化幅度。依据上述分析可以推断,在荒漠-绿洲过渡带以10 mm以下降雨为主导的条件下,10～20 a生及20～40 a生人工梭梭林在防护体系的作用是最重要的。     

荒漠河岸林建群植物的水分利用过程分析

荒漠河岸林植物是干旱区生态系统的重要组成部分,研究干旱区荒漠河岸林建群植物水分利用过程,对制定生态保育恢复对策具有重要意义。通过对西北干旱区塔里木河和黑河下游荒漠河岸林植物水分来源、根系水力提升过程的观察和对比分析,解析了不同胁迫环境下胡杨、柽柳等荒漠河岸林主要建群种的水分利用过程。研究结果显示：在塔里木河和黑河下游不同地下水埋深和干旱胁迫环境下,荒漠河岸林植物的水分利用方式和生存策略有较大差别。在水分来源上,胡杨和柽柳主要利用深层土壤水和地下水,但塔里木河下游的植物根系对水资源的利用较黑河下游更加多元化;在水分分配方面,塔里木河下游的胡杨表现出更强的水力提升能力和更显著的水分再分配效应,地下水埋深是造成植物水分利用策略差异的主要原因,地下水位越深（7 m以内）,胡杨受干旱胁迫越大,胡杨根系的水力提升能力亦越强。目前黑河下游的生态已处于平衡维持和发展阶段,而塔里木河下游广大地区的荒漠河岸林植物仍处于严重的干旱胁迫中。     

荒漠生态系统土壤表层微生物量碳空间分布及其影响因子

土壤微生物作为荒漠生态系统中的重要分解者,对干旱区碳循环有着重要作用。以干旱区荒漠生态系统柽柳保护样地为对象,利用统计学与地统计学中的空间自相关方法,分析在自然状况下土壤微生物量碳及其影响因子之间的空间变异和响应特征,探讨柽柳荒漠生态系统的土壤微生物量空间分布特征及其控制机理。结果表明：土壤微生物量碳为14.1~1 178.6 μg•g-1,远小于其他生态系统;空间分布表现出植被覆盖越密集,土壤微生物量碳越大,且全局空间分布为正相关趋势,局部空间自相关指数Mora[JP8]n’[JP]s 〖WTBX〗I〖WTBZ〗为-0.2~0.5;土壤微生物量碳与土壤环境因子中的土壤水分[WTBX]（W）、土壤温度（T）均呈显著正相关（P<0.05）,[WTBZ]且空间相关系数分别为0.56和0.64。这些结果说明荒漠生态系统中土壤微生物量碳表现出强烈的空间异质性,且空间分布在10 m格网尺度（像元尺度）与植被覆盖度、温湿度显著相关,这些将有助于加强对干旱区土壤碳库空间格局的理解,从而制定更精细的土壤微生物量碳空间自相关的像元尺度。     

山地、绿洲、荒漠系统的特征分析

在干旱区山地、绿洲及荒漠系统 ( MODS)中 ,三大系统具有各自的固有特征和密切的耦合关系。山地系统是干旱区水资源的形成区 ,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库 ,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心 ,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架 ,水文特征决定耦合类型的空间格局 ,植被类型反映耦合类型的外貌 ,土壤状况影响耦合类型的功能 ,人为活动制约耦合类型的演变过程。维护 MODS的生态安全是干旱区生态建设和经济发展的重要基础。     

绿洲的界外区与干旱区生态环境建设

干旱区在开发过程中,造成绿洲、界外区及维持原状的荒漠三部分。界外区生境的极度退化,将动摇绿洲的存在基础。因而整治界外区是扭转干旱区环境恶化、实现生态复原与建设的关键。恢复与扩展荒漠植被即是生态建设的根本手段。实施保护、利用与建设相结合的方针,以荒漠植被自然侵移规律,依靠自然降水以最大限度发展可供饲用的灌林,将能实现生态环境建设的目的。     

基于GIS的绿洲土壤含水量空间变异性研究

干旱区降水稀少 ,气候干燥 ,土壤水分成为维持地表植被的重要因素之一。由于不同区域受地形、土壤特性、地下水位等的影响不同 ,其土壤含水量的分布也有很大的差异性。因此 ,为深入分析干旱区绿洲土壤含水量的空间变异性及其分布趋势 ,通过实测土壤含水量数据 ,利用地理信息系统的空间分析方法 ,研究了三工河流域土壤含水量的空间变异特征 ,并对其分布规律进行了探讨和评估 ,其目的是为了深入了解干旱区土壤水分变化规律及其对植被的影响。     

锡林河流域土壤持水特性的评价

本文通过干旱区的8个典型的土壤类型研究了土壤技术水性与土壤性状的关系,对锡林河流域主要土壤类型的持水力进行了综合评价。水分循环是陆地生态系统中物质流动的重要推动力。气候条件,尤其是降水及其分配情况,基本上决定了某一区域的水文特征。而地形对水分进行了重新再分配,形成了局部范围内的差异。土壤的水分状况正是上述两个因素共同作用的产物,也是评价土壤水分时不可忽视的一个方面。由于土壤是陆地生态系统能流物流的中枢。其自身的理化性状对水分进行了调整,可以增强或减弱水分的效益,这一点也是不容忽视的。影响水分的各种土壤性状中土壤持水特性占有重要位置。土壤持水力是各种基质作用于水分的结果,在干旱半干旱地区,土壤大多为非淋溶型,或季节淋溶型。土壤水分运动主要为基质吸力所控制,因此讨论土壤持水性质尤为重要。几年来我国土壤工作者在这方面作了不少的工作。目前的研究多是测定土壤吸力与含水量的关系,制成水分特征曲线,并对曲线进行数学处理,进而揭示各种内在关系。我们选择了锡林河流域内几种土类壤型,研究结果表明:不同吸力段所释放出的水分数量,是土壤水分有效性不同的重要原因,也对了解植物生态型的形成,群落结构与分布有所补益。     

环境因子对不同种类人工乔木林分蒸腾耗水的影响

探究干旱区不同人工乔木林分蒸腾量对环境因子响应的程度，对矿区移植人工植被选择及维系生态环境提供理论依据。本研究利用EMS81 Sap flow meter茎流监测系统和Watch Dog土壤水分传感器对锡林浩特胜利东二号矿区内人工白杨和油松的树干液流及相应根系附近土壤水分进行监测，结合当地国家气象站气象数据，分析白杨和油松的林分蒸腾量变化差异，并对不同月份白杨和油松林分蒸腾量及各环境因子进行逐步回归建模。结果表明：（1）自然条件下，干旱区不同月份白杨和油松林分蒸腾量变化具有明显差异，除5月上旬白杨和油松林分蒸腾量变化趋势相近外，其余时间白杨林分蒸腾量变化较油松更剧烈；（2）在土壤水分变化较小或无明显变化时期，油松根系附近土壤深度30 cm、50 cm、70 cm、90 cm处的土壤含水量明显大于同深度白杨根系附近土壤含水量，根系土壤持水性能较白杨更好；（3）白杨林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在5月、7月、9月具有相关性，油松林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在6月、8月具有相关性，两者林分蒸腾量变化受土壤水分变化影响的程度是不同的；（4）不同时间区间逐步回归...     

荒漠河岸林生态系统的结构分析

在以塔里木河为中心的荒漠河岸林生态系统中，植物种类及生活型单一；动物种群不够丰富，荒漠环境下的微生物种群在河岸林风沙土中，细菌，放线菌及真菌数量分别占63.1%,26.8%和10.1%，在柽柳根际土壤中，细菌及放线菌分别占96.74%和3.26%，而胡杨根际土壤中则全部为真菌，生物种群的这种特点，决定了荒漠生态系统中生态过程的特殊性，生产用水及生态用水的矛盾长期得到解决，造成了天然植被衰退，土壤干旱，盐渍化，沙漠化发展，加之大风及沙尘暴频繁，生态环境脆弱特征明显，以胡杨为建群种的荒漠生态系统的组成群落十分多样，随着系统内的水文，土壤，植被，地形及气候条件的相应更替，群落的结构及组成也自然要随之变化，最终一种生态系统将为不同群落生态系统所替代，以水资源为中心，大力营造生态工程，优化系统结构，实午动态监测与管理，实现荒漠河岸林生态系统的可持纽发展。     

黄土高原退耕还林措施对深层土壤含水率的影响

深层土壤水分分布状况对于黄土高原植被恢复和农业可持续发展意义重大。对陕北黄土区不同退耕还林措施(1979年种植的侧柏林、油松林和苹果林)及农地(对照)20 m深土壤剖面的土壤水分、根系分布状况及土壤粘粒含量进行了取样分析。结果表明:退耕还林措施显著降低了土壤含水率,总体表现为农地(11.30%)苹果林(6.66%)≈油松林(6.48%)≈侧柏林(5.92%)。深层土壤含水率同时受植物根系和土壤质地的影响,植物根系是影响4~10 m土壤含水率的主要因素,根系通过吸水作用降低了土壤含水率,但随着深度的增加,根系对土壤含水率的影响逐渐减弱,土壤质地对土壤含水率的影响逐渐增强,土壤含水率与土壤粘粒含量之间呈正相关关系。侧柏人工林根系影响土壤水分深度可达18 m,油松林的影响深度为16 m,35 a树龄的苹果林耗水深度为19 m左右。     

西北干旱区山地—绿洲—荒漠系统信息传递耦合关系

在干旱区的山盆体系中，胡杨、柽柳等天然植被的繁衍过程，是对热量、水分、土壤、气候等环境要素综合信息的反馈。太阳辐射量的变化，制约了生物和相关环境要素的分布格局。水资源的形成、转化、消耗过程中，与环境中的土壤、大气及生物发生水力联系，并输送了大量的泥沙、矿物质及无机盐类；地表水、地下水、土壤水、植物需及其相互转化过程中，存在着极其复杂的关系。无论是水分的蒸散、渗漏、运移及植物吸收，还是N、P等矿质元素的循环，都随地理环境的不同而有所不同，土壤微生物在整个过程中，发挥着极其重要的作用，人为的灌溉、开垦、施肥、管理措施，直接给土壤赋以附加信息。各种自然地理要素和人文因素的发展变化，沟通和联系着山地、绿洲及荒漠系统间的复杂关系。     

新疆土地资源的持续利用与开发

分析新疆土地资源的现状表明，土地利用中存在结构不合理，特别是林业、畜牧业比重偏低，玉米、苜蓿面积过小；森林过伐，质量下降；绿洲人口扩张，耕地退化；土地质量下降，沙漠化等问题严重；提出了重点保护和建设山地森林生态区；保护草原生态，有计划地开发绿洲－荒漠过渡带和荒漠草原带，发展畜牧业；保护和恢复荒漠植被，防治土地沙漠化；调整经济结构和土地利用结构，发挥资源优势；扩大绿洲规模，加快城市化；加强农业基础设施建设等持续利用土地的措施。     

吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆形态示量特征

白刺（Nitraria tangutorum）灌丛沙堆是吉兰泰荒漠绿洲过渡带常见的自然景观。在不同背景植被盖度下，白刺灌丛生长与沙堆形态特征如何变化，仍然未知。通过对白刺灌丛和沙堆形态参数的测量，定量分析不同背景植被盖度下白刺灌丛和沙堆形态参数的差异性，以及白刺灌丛生长特征与白刺灌丛形态之间的关系。探讨背景植被盖度对白刺灌丛沙堆演化的影响。结果表明：（1）4种背景植被盖度下白刺灌丛沙堆演化稳定，白刺灌丛沙堆各形态参数随着背景植被盖度增加逐渐向大规模、小密度方向发展。（2）从整体来看，不同背景植被盖度下白刺灌丛沙堆各形态参数之间存在良好的相关关系。（3）吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆长轴与短轴之间存在二次函数或幂函数关系；除样地1外，白刺沙堆高度和水平尺度之间存在幂函数关系。（4）吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛盖度主要集中于40%～80%，占灌丛沙堆总量的64.62%，说明研究区白刺灌丛生长状况良好。据此认为研究区白刺灌丛沙堆发育良好，暂时不会成为风沙危害绿洲的策源地。     

陶瓷空心微珠掺量对沙质土壤持水性的影响

特殊的地理位置与特定的自然环境，加之人类的生产活动影响导致部分地区土壤沙化趋于严重，沙质土壤因其特殊的质地，其持水能力急剧下降，干旱区植物难以生存，区域荒漠化加重，对生态环境造成巨大破坏。为恢复沙质土壤地区的生态环境，引入新型保水性多孔材料-陶瓷空心微珠对沙质土壤持水能力进行提升。利用土壤高速离心机模拟含陶瓷空心微珠沙质土壤的脱湿过程，结合Van Genuchten模型定量分析陶瓷空心微珠对土壤水分特征曲线及其参数的影响。利用土壤三相仪测定陶瓷空心微珠掺量对土壤三相变化的影响。结果表明：随陶瓷空心微珠掺量增加，土壤水分特征曲线形状斜率变化减缓，持水曲线减湿率降低，曲线形状参数n降低；随掺量增加土壤饱和含水率升高，提升效果随掺量增加逐渐减弱，随掺量增加土壤固相比降低，土壤液相与气相比升高，变化效果随掺量增加逐渐减弱。土壤水分特征曲线与土壤三相比测定结果表明沙质土壤持水性提升与陶瓷空心微珠掺量呈正相关，其提升效果随掺量增加而减弱。