青海共和盆地典型固沙植物根系分布特征

为了解共和地区典型固沙植物的根系分布特征,为该地区人工植被恢复的物种选择提供依据,本文选取当地典型荒漠化防治植物种中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿、沙柳、小叶杨、小穗柳和乌柳6种植物,进行根系分布特性研究.采用整株挖掘法获取植物根系样本,使用WinRHIZO Pro 2500a根系分析系统,计算根系生物量密度、根长密度、比根长、根系消弱系数.所研究的6种植物根系主要集中在0 ～ 40 cm深度范围内,根系生物量密度与根长密度沿土层深度波动下降.小穗柳细根比根长显著大于其他植物种,说明其细根根系活性最强,对环境的适应性最好.沙柳与中间锦鸡儿的根系生物量消弱系数显著大于其他植物种,沙柳的根长密度显著大于其他植物有助于增加土壤抗性,具有较强的固土能力.柠条锦鸡儿的生物量密度显著大于其他植物种,获取能量的能力较强.在共和盆地人工植被恢复宜选用适应性较强的小穗柳,或固土能力较强的沙柳与中间锦鸡儿.     

毛乌素沙地3种主要植物群落的阻沙效益

[目的]对毛乌素沙地天然沙蒿、沙柳和锦鸡儿这3种主要植物群落的阻沙效益进行分析,为毛乌素沙地沙漠化防治及生态建设提供理论依据。[方法]通过测定标杆风蚀沙埋程度,分析各植物群落的风蚀量与阻沙量,从而对其阻沙效益进行比较分析。[结果](1)植被盖度越大,各植物群落的防风阻沙效果越明显;(2)地形条件相似,风速相同的情况下,3种植物群落在风蚀季节的临界防风蚀盖度不同。沙蒿群落的临界防风蚀盖度最小,约为60%,沙柳群落与锦鸡儿群落的临界防风蚀盖度相对较大,均大于60%,但锦鸡儿群落相对沙柳群落的临界防风蚀盖度小;(3)相同盖度下,3种植物群落的风蚀量与阻沙量之和大小顺序为:沙柳锦鸡儿沙蒿。[结论]在毛乌素沙地固定、半固定沙地上,沙蒿群落的防风阻沙效益突出,可作为主要固沙植物进行推广。     

祁连山典型灌丛植物根系化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

为了揭示植物根系养分含量及其化学计量特征与土壤因子之间的关系,选择祁连山大野口流域的甘青锦鸡儿(Caragana tangutica)、鲜黄小檗(Berberis diaphana)、金露梅(Potentilla fruticosa)、鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)和吉拉柳(Salix gilashani...     

青海湖地区典型固沙植物对根下土壤改良作用的初步研究

通过调查青海湖地区典型固沙植物沙蒿(Artemisa desterorum Spreng.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)和乌柳(Salix cheilophila)的根系分布情况,测定灌丛根下及裸沙地土壤温湿度、土壤有机质、土壤养分等理化指标,初步分析了3种典型固沙植物在植被恢复初期对土壤的改良作用。结果表明,土壤温度均高于空气温度,其中裸沙地和沙棘根下土壤温度略高;植物根下土壤水分均低于裸沙地,植物生长耗水表现为沙蒿沙棘乌柳;3种植物对土壤养分及土壤有机质的提高均发挥出较大的作用,尤其是对表层土壤(0-10cm)的改良效果明显。自然植被沙蒿对土壤养分的改良效果最明显,而人工植被乌柳能够显著提高土壤有机质含量。在极端贫瘠的高寒沙地,人工植被能够改善植被恢复区土壤有机质及土壤养分状况,从而进一步促进自然植被的恢复。     

4种植物直根抗折力和抗折强度的研究

以柠条(Caragana microphylla)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、沙柳(Salix psammophila)和白沙蒿(Artemisia sphaerocep)的直根为研究对象,采用TY-8000伺服式强力机进行两端固定式折断试验,研究了土体内的根系受到径向折断力作用时,不同径级直根的抗折力和抗折强度。结果表明:在1~6mm径级范围内,4种植物直根抗折力随根径的增加均呈幂函数增长趋势,抗折强度随根径的增加呈幂函数减小趋势;在a=0.05的显著水平下,4种植物直根平均抗折力、抗折强度种间差异性均显著。随着径级的增加,柠条、沙柳、沙棘和白沙蒿4种植物直根平均抗折力范围分别为(79±5.8)~(1 119±104.46),(32±6.12)~(410±36.1),(12±1.5)~(141±6.2),(8±1.2)~(100±2.56)N,直根平均抗折强度范围分别为(62±9.68)~(43±4.01),(25±3.82)~(15±1.42),(8±1.01)~(6±1.29),(6±0.61)~(4±0.14)MPa。1~6mm径级范围内,4种植物种内径级间平均最大折断变形量差异性不大,平均最大折断变形量排序为柠条(16.77mm)沙柳(14.7mm)沙棘(11.22mm)白沙蒿(8.68mm)。     

宁夏风沙区不同人工固沙灌丛林土壤质量评价

在宁夏盐池风沙区选取油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、柠条(Caragana korshinskii)4种草方格人工固沙灌丛林地为研究样地,以周围流动沙地为对照,研究了4种固沙模式下土壤理化性质变化特征,采用土壤质量综合指数探讨了不同人工灌丛固沙措施对土壤质量的影响。结果表明:(1)与流动沙地相比,土壤粗砂含量表现为油蒿林地显著提高,花棒、柠条和沙拐枣林地无显著变化。土壤细砂含量表现为沙拐枣林地显著提高,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤极细砂含量表现为沙拐枣林地显著降低,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤黏粉粒含量表现为油蒿林地显著增大,而花棒和沙拐枣林地显著减小,柠条林地则无显著变化。(2)从流动沙地到固沙林地,土壤容重表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿林地显著减小,花棒和柠条林地则无显著变化。土壤pH表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿、花棒和柠条林地无显著变化。土壤含水量、电导率、有机碳、全氮和碳氮比均表现为油蒿林地显著提高,而花棒、沙拐枣和柠条林地间以上5项指标均无显著变化。(3)土壤质量综合指数表现为油蒿林地(3.15)流动沙地(-0.03)柠条林地(-0.56)花棒林地(-1.05)沙拐枣林地(-1.54)。研究表明,流动沙地扎设草方格营造油蒿林能在短期内提高风沙土壤综合质量,而其他造林方式固沙效果有限。     

柠条锦鸡儿细根表面积密度对土壤水分空间分布的响应

为研究柠条锦鸡儿(Caragana microphylla)细根与土壤水分的空间关系,以内蒙古农牧交错带10 a生柠条锦鸡儿细根为研究对象,对细根表面积密度与土壤含水率之间的关系进行了初步探讨。分别对柠条锦鸡儿细根和土壤水分的空间分布情况进行研究发现,垂直和水平土层方向各标准地柠条锦鸡儿细根表面积密度与土壤含水率均呈极显著相关,相关系数均大于0.65(P0.01)。经回归分析建立柠条锦鸡儿细根表面积密度与土壤含水率之间的关系模型并对模型进行验证,验证结果发现该模型可以很好地描述两者之间的关系(R~2=0.84,P0.01)。撂荒地土壤含水率比柠条地高71%,研究区柠条地出现至少200 cm的土壤干层,部分土层接近凋萎湿度,柠条生长受阻。研究结果对于干旱区人工柠条林的栽植管理具有重要意义,可为北方农牧交错带生态环境建设及植被恢复提供理论依据。     

内蒙古乌兰布和沙漠主要灌木光合日变化特征比较研究

对乌兰布和沙漠耐旱植物沙拐枣属、柽柳属、锦鸡儿属的14种植物进行光合日变化特征研究。结果表明:(1)14种沙生灌木净光合速率日变化呈双峰型,峰值均出现在10:00与16:00,有明显的光合"午休"现象,且主要是由气孔因素引起的。净光合速率日均值排序为:柠条锦鸡儿中间锦鸡儿乔木状沙拐枣多花柽柳细穗柽柳白皮沙拐枣东疆沙拐枣甘蒙柽柳荒漠锦鸡儿多枝柽柳头状沙拐枣长穗柽柳狭叶锦鸡儿红皮沙拐枣;(2)沙拐枣属、柽柳属蒸腾速率日变化呈单峰型,峰值分别出现在10:00,14:00,锦鸡儿属植物蒸腾速率日变化呈双峰型,峰值出现在10:00,16:00。蒸腾速率日均值排序为:多花柽柳细穗柽柳甘蒙柽柳柠条锦鸡儿荒漠锦鸡儿中间锦鸡儿多枝柽柳白皮沙拐枣长穗柽柳乔木状沙拐枣狭叶锦鸡儿头状沙拐枣东疆沙拐枣红皮沙拐枣;(3)14种沙生灌木水分利用效率日变化均为双峰型,上午的水分利用效率高于下午,最高值出现在10:00,水分利用效率日均值排序为:乔木状沙拐枣红皮沙拐枣长穗柽柳柠条锦鸡儿白皮沙拐枣头状沙拐枣东疆沙拐枣中间锦鸡儿多枝柽柳狭叶锦鸡儿甘蒙柽柳荒漠锦鸡儿细穗柽柳多花柽柳;(4)在相同的环境条件下,乔木状沙拐枣、长穗柽柳、柠条锦鸡儿对该区的干旱环境有相对较强的适应能力。     

4种植物生长旺盛期根系易受损的外力类型研究

在植物生长旺盛期,采用材料试验机测定3~4年生柠条、沙柳、沙棘、白沙蒿在1~4mm径级范围内的侧根分支处、相邻上级直根的抗拉力与抗折力,研究4种植物根系易受损的外力类型。结果表明:同径级条件下,柠条和沙柳的侧根分支处、相邻直根均表现为抗拉力小于抗折力,而沙棘和白沙蒿侧根分支处和相邻直根均表现为抗拉力大于抗折力。侧根分支处抗拉强度和抗折强度分别为:柠条(23.70±3.97)(33.66±7.74)MPa,沙柳(14.86±1.28)(17.31±1.91)MPa,沙棘(10.61±2.40)(3.97±1.23)MPa,白沙蒿(5.07±1.25)(2.18±0.39)MPa;相邻直根的抗拉强度和抗折强度分别为:柠条(28.02±4.40)(47.06±4.41)MPa,沙柳(20.33±1.76)(27.54±3.82)MPa,沙棘(15.86±3.90)(8.75±1.71)MPa,白沙蒿(8.80±1.74)(6.15±1.01)MPa。在生长旺盛期,造成柠条和沙柳根系易损的外力类型为轴向拉力,造成沙棘和白沙蒿根系易损的外力类型为径向折力。同一径级下,4种植物根系的抗拉强度、抗折强度均为侧根分支处小于相邻上级直根。4种植物根系抗拉强度和抗折强度的种间差异均为柠条沙柳沙棘白沙蒿。在4种植物根系固土作用中,1~1.5mm范围内的细根起主导作用。     

几种沙生灌木生物量及其在不同器官分配与土壤理化特征相关性

灌木群落的生物量及其在不同器官分配与土壤理化特征之间关系复杂。以毛乌素沙地柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)、杨柴(Hedysarum fruticosum)灌木群落为研究对象,分析了不同灌木的生物量分配与土壤理化特征的相关性。结果表明:供试的3种灌木整株生物量与各器官生物量均为:柠条锦鸡儿>油蒿>杨柴,且达到了显著性差异(P<0.05)。3种灌木各器官生物量及分配比例为:茎>根>叶。其中,柠条锦鸡儿的生物量在茎、根、叶的分配比例分别为62%、25%、13%;油蒿的分配比例分别为53%、30%、17%;杨柴分别是55%、35%、10%。3种灌木群落土壤有机质含量均表现为随土层加深而递减的垂直变化特征。相关性分析表明,3种灌木整株生物量与土壤有机质含量呈极显著正相关性(r=0.920**,P<0.01),与土壤全氮、速效氮含量呈显著正相关性,相关系数分别为r=0.762*(P<0.05)和r=0.789*(P<0.05),而与土壤全磷和速效磷含量的关系不显著。3种灌木整株生物量及其在不同器官分配特征与荒漠生境有关,它们与干旱、半干旱环境长期相互作用产生了不同的生存策略,茎的木质化程度、叶构型、根系分布情况会影响各器官的异速生长,进而影响了生物量的分配特征。在荒漠生态系统中,灌木林生产力受群落类型和土壤养分的共同制约。     

瞬时拉力下两个生长期4种植物单根抗拉力与抗拉强度的研究

研究3～4年生柠条、沙柳、沙地柏和白沙蒿的单根(根径为0.3～3 mm)在两个生长时期内瞬时大风作用下的抗拉力和平均抗拉强度.结果表明,在生长季初期(5月初)和旺盛生长期(8月中旬),4种植物根系的单根抗拉力与直径均呈幂函数正相关关系;抗拉力和平均抗拉强度均表现为柠条＞沙柳＞沙地柏＞白沙蒿;沙柳、沙地柏、白沙蒿在生长季初期的抗拉力和平均抗拉强度大于旺盛生长期,柠条反之.     

毛乌素沙地优势种在高CO2浓度条件下对土壤干旱胁迫的响应

采用人工模拟试验方法研究了毛乌素沙地沙生植物群落优势种沙柳、油蒿、柠条、杨柴对高CO2浓度(700μmol/mol)和土壤干旱胁迫的响应。试验结果表明:CO2浓度升高,4种植物根、茎、叶的生物量均呈增加趋势;土壤干旱胁迫对4种植物都产生显著的不利影响,且均随干旱程度的加重负效应增加;在CO2浓度条件下,土壤干旱胁迫的不利影响依然存在,但与本底CO2浓度条件下相比,CO2的"施肥效应"依然存在;通过对4种植物生物量的比较,沙柳在高CO2浓度条件下对干旱较为敏感,柠条对CO2浓度升高更为敏感。     

青海共和盆地不同人工灌木群落土壤碳密度研究

共和盆地高寒沙区植被恢复区4种典型人工灌木林是柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、沙柳(Salix psammophila)和乌柳(Salix cheilophila)。土壤有机碳密度调查研究表明,不同灌木群落类型下的土壤有机碳密度(0~100 cm)由大到小是:沙棘9.42 kg/m2、沙柳6.73 kg/m2、乌柳6.06 kg/m2、草地4.56 kg/m2、柠条3.67 kg/m2。不同灌木林地0~100 cm土壤质地和分层状况不同,土壤有机碳含量随着土壤深度增加而减少,表层(0~10 cm)含量最高。与对照样地草地相比,位于丘间地的林地土壤有机碳含量均有不同程度的提高。     

高压电场对毛乌素沙地两种优势植物抗旱性的影响

以毛乌素沙地优势植物柠条(Caraganaintermedia)和沙蒿(Artemisiasongaricaschrenk)种子为对象,采用人工模拟干旱试验方法,研究不同电场处理后这2种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了2种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高2种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了其对干旱胁迫的适应性。     

毛乌素沙地植被类型对生物结皮及其下伏土壤养分的影响

为了解旱区荒漠生物结皮的养分效应及其同植被灌丛间的关系,研究以毛乌素沙地广泛分布的苔藓、藻结皮为对象,选取4类典型植被样地,深入探讨了植被对生物结皮及其下伏土壤的养分分布的影响。结果表明:(1)沙蒿植被冠层下的藻结皮及其下伏土壤的全氮、全磷、有机质含量显著高于植被冠层间,沙柳、柠条群落则为植被冠层下的相应值显著低于植被冠层间(p0.05)。(2)沙蒿、沙柳、柠条3种群落的生物结皮及下伏土壤养分含量均随土层加深逐渐降低,而草地则表现为5—10 cm土层的土壤养分显著高于上层土壤;苔藓结皮的全氮、有机质表现为:柠条草地沙柳沙蒿,苔藓结皮的全磷以及藻结皮的养分含量均表现为:草地柠条沙蒿沙柳。(3)总体上,各类型植被下的苔藓及藻结皮均能够显著增加表层0—10 cm土壤的养分含量,且苔藓结皮的养分富集作用优于藻结皮。     

不同植物灌丛沙丘表面沉积物粒度变化及其固沙能力

研究沙区不同类型植物灌丛沙丘地表沉积物环境敏感粒度组分体积百分含量变化及其影响因素有助于精确描述地表风沙运动过程,为快速比较不同植物种固沙能力和沙区植被恢复提供参考。采用激光衍射法对乌兰布和沙漠内部5种荒漠植物灌丛沙丘地表沉积物粒度差异进行测定,以粒级-标准偏差法对风沙环境敏感组分进行提取,根据敏感组分体积百分含量变化对植物固沙能力进行评价,并以多元线性回归方法拟合了敏感组分体积百分含量对植株形态指标变化的响应。结果表明:沙鞭、沙蓬、芦苇样地表层沙物质分布同裸沙丘均为单峰型,白刺和油蒿为双峰型。植被分布区沙丘表层沉积物中沙、细沙减少,极细沙和粉粒增加,沉积物颗粒分选性变差,频率曲线趋于正偏,峰度值降低。整体而言,颗粒组成由细到粗依次为:白刺油蒿芦苇沙蓬沙鞭裸沙丘。乌兰布和沙漠地表沉积物存在1.45~76和76~456μm 2个环境敏感粒度组分,中值分别为57.3和193.6μm,分别命名为细组分和粗组分,细组分对应风沙流中的悬移质,粗组分为跃移质。环境敏感组分在各植物覆盖下差异显著,细组分体积百分含量变化为:白刺油蒿沙蓬芦苇沙鞭裸沙丘,粗组分体积百分含量变化相反,植株对风动力的阻滞能力相应降低。多元线性回归显示,细组分体积百分含量与株高、冠幅、分枝数呈正相关关系,与疏透度呈负相关关系,表层沉积物中细组分体积百分含量越高的植物灌丛,影响其体积百分含量多少的因素越复杂。     

土壤孔隙水承压条件下4种根—土复合体抗剪特性

采用直剪仪对4种沙生植物重塑的根-土复合体及素土进行快剪试验,探讨了其抗剪强度以及根径和垂直压力对抗剪强度的影响.结果表明,柠条、沙柳、沙地柏、白沙蒿根-土复合体在1.5 m(25 kPa)的浅层土体范围内抗剪强度均大于素土,4种植物根-土复合体的内摩擦角与素土相比差异不明显;在根径相同(1.25 mm)的情况下,4种植物根-土复合体的黏聚力均大于素土,其黏聚力增加率的变化范围在4.60%～46.23%之间,大小顺序为:柠条＞沙地柏＞沙柳＞白沙蒿;4种植物随着根径的增加,复合体的抗剪强度均有不同程度的增大.     

半干旱区流沙固定初期不同植被类型的土壤湿度特征

利用科尔沁沙地奈曼生态网络研究站1983～1990年土壤水分定位观测数据,分析了不同类型植被土壤湿度的时间变化特征及其受降水的影响。结果表明:植被建立对沙地土壤湿度影响是显著的,与流动沙丘(多年平均土壤含水量3.56%,变异系数为0.074)相比,生长在沙丘顶和丘间低地的乔木树种小叶杨和樟子松,10～15年后平均土壤含水量分别为2.73%和3.08%,但在较短的时间尺度上变异较大,变异系数分别为0.127和0.347,下降最明显的是生长在沙丘顶部的灌木、半灌木,如小叶锦鸡儿和差巴嘎蒿 樟子松等植被区,平均土壤含水量均低于2.5%,变异系数分别为0.179和0.262。半干旱土壤湿度除了受植被影响外,降水也是主要控制因子。欠水年,土壤旱化现象严重,在固沙植被区,特别是沙丘顶部会出现暂时性土壤干层,并且不同类型植被区土壤湿度差异显著;丰水年,土壤水分好转,干层消失。     

祁连山大野口流域典型灌丛植物与土壤中氮磷的 化学计量特征

通过野外取样与室内分析相结合的方法,对祁连山西水林区的鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、吉拉柳(Salix gilashanica)、金露梅(Potentilla fruticosa)、鲜黄小檗(Berberis diaphana)和甘青锦鸡儿(Caragana tangutica)等5种典型灌丛植物和土壤氮(N)和磷(P)含量进行了测定和分析,旨在阐明植物与土壤中N、P的化学计量特征。结果表明:(1)5种灌丛植物叶片的N、P含量均显著高于其他器官的N、P含量,N含量的变化范围为15.72~29.08 g/kg,P含量的变化范围为1.58~3.47 g/kg;细根和粗根的N含量的变化范围分别为5.11~12.20 g/kg和4.46~11.84 g/kg,P含量的变化范围分别为0.87~1.58 g/kg和0.63~2.02 g/kg;叶片N∶P值范围为7.00~9.95,细根和粗根中的N∶P值分别为5.60~8.97和5.09~8.84,叶片和根系对N、P元素有着相似的利用格局。(2)5种灌丛土壤N含量均随土层深度增加逐渐减小,不同土层N含量的变化范围为1.40~6.80 g/kg,P含量均随土层深度增加较为稳定,不同土层P含量的变化范围为0.45~0.96 g/kg;N∶P值随土层深度增加其值不断减小,主要取决于土壤N含量。0~10 cm土层中,吉拉柳、鬼箭锦鸡儿、金露梅、鲜黄小檗和甘青锦鸡儿N∶P值分别为11.02、7.30、7.41、7.40和2.69。(3)5种灌丛叶片N含量与土壤N含量呈显著或极显著正相关,与土壤P含量无显著相关(甘青锦鸡儿除外);叶片N∶P值与土壤N含量呈显著负相关,而与土壤P含量呈显著正相关;灌丛叶片和土壤N、P含量及化学计量比与其他变量之间均无显著相关。同时研究还发现,祁连山5种典型灌丛生长可能主要受N素限制。     

模拟自然降雨条件下植物根系增强边坡土体抗剪强度特征

该研究以位于青藏高原东北部黄土区的西宁盆地作为试验区,采用柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon(Bunge)Maxim.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum(Linn.)Gaertn.)的单播种植,以及柠条锦鸡儿分别与细茎冰草、垂穗披碱草混播种植等2种方式,开展了原位模拟降雨试验并采用直接剪切试验,系统分析了模拟降雨试验前后试验区边坡表层以下3个不同位置处复合体抗剪强度大小及其随深度变化规律。结果表明:模拟降雨试验前,由柠条锦鸡儿与细茎冰草、垂穗披碱草混播的边坡a层(0~20 cm)根-土复合体黏聚力分别为19.5、18.9 k Pa,均较相同条件下单播边坡a层复合体黏聚力大;混播种植边坡各层根-土复合体黏聚力均较模拟降雨试验后裸坡a层土体黏聚力大,其中柠条锦鸡儿与细茎冰草混播边坡、垂穗披碱草混播边坡模拟降雨试验后,a层复合体黏聚力分别较裸坡a层黏聚力的增幅为30.65%~56.45%;柠条锦鸡儿、霸王、垂穗披碱草、细茎冰草单播边坡b层复合体黏聚力增幅为4.17%~38.89%;柠条锦鸡儿分别与细茎冰草、垂穗披碱草混播边坡b层黏聚力增幅为29.17%~34.72%;边坡c层土体黏聚力增幅相对不及a层、b层显著,反映了草本起到浅层加筋作用,灌木则起到深部锚固作用。