不同配置方式沙蒿灌丛对土壤风蚀影响的对比分析

沙蒿灌丛广泛分布在半固定沙地、固定沙地、覆沙滩地、梁地等多种生境中,是固沙造林的理想植物。研究不同配置方式的沙蒿对土壤风蚀的影响对于干旱、半干旱地区生态建设和防治土壤风蚀具有十分重要的意义。本文选取毛乌素沙地常见的覆盖度在20%～25%的3种配置格局沙蒿灌木林进行分析研究,通过其对周围的风场分布以及风能变化两个方面出发进行研究,从量化的角度探讨灌木群落风场中粗糙度、风速廓线、风力衰减等问题,比较不同配置格局的林带对土壤风蚀的影响程度,综上所述,结果表明,行带式、均匀式、随机式沙蒿配置方式的风速廓线都遵循一元线性回归;覆盖度相同的3种配置方式,行带式配置的沙蒿林内地表粗糙度最稳定,平均防风效果最好。研究表明,行带式沙蒿对于土壤风蚀的防治效果最好。     

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。     

毛乌素沙地人为干扰苔藓结皮的土壤水分和风蚀效应

[目的]为了探讨在毛乌素沙地人为干扰生物结皮的必要性与可行性,并为该区生物结皮的高效利用提供实验依据。[方法]在毛乌素沙地东南缘设置裸沙、苔藓结皮、干扰苔藓结皮、沙蒿、沙蒿+苔藓结皮以及沙蒿+干扰苔藓结皮6个处理小区,通过动态监测各小区土壤水分及风蚀变化过程,分析人为干扰苔藓结皮对土壤水分及风蚀过程的影响。[结果](1)沙地苔藓结皮能够显著提高浅层土壤含水量,降低深层土壤含水量。(2)人为干扰苔藓结皮会引起浅层土壤含水量的降低和降雨入渗深度的增加。(3)与裸沙对照相比,几种处理的减蚀效率大小顺序为:沙蒿+苔藓结皮(97.01%)沙蒿+干扰苔藓结皮(90.87%)苔藓结皮(89.63%)干扰苔藓结皮(69.50%)沙蒿(64.62%)。[结论]植被覆盖度较高时,对苔藓结皮进行适当破坏,能够在不加剧土壤风蚀的前提下,一定程度上改善土壤水分状况。而在无植被或低植被覆盖的地块,要禁止对苔藓结皮的干扰破坏。     

不同植被覆盖防治土壤风蚀对比研究

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀：植被盖度为40%的固定沙地近地表0.2 m高度平均风速比流动沙地降低45%,侵蚀风的持续时数降低83%,临界起沙风速提高70%,地表粗糙度提高190倍;当风沙流速度相同时,20%覆盖度的半固定沙地较流动沙地可平均降低输沙79.4%;而植被盖度为40%的固定沙地较流动沙地可平均降低输沙95.6%。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0.5 m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59.4%和19.8%。     

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。     

天然灌草植被防治土壤风蚀机理

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀。植被盖度为40％的固定沙地近地表0．2m高度平均风速比流动沙地降低43％,侵蚀风的持续时数降低85％,临界起沙风速提高70％,地表粗糙度提高180倍;当风沙流速度相同时,20％覆盖度的半同定沙地较流动沙地可平均降低输沙62．33％;而植被盖度为40％的同定沙地较流动沙地可平均降低输沙93．07％。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0．5m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59．4％和19．8％。     

放牧干扰背景下藓结皮对毛乌素沙地土壤水分与风蚀的影响

为掌握在放牧干扰背景下生物结皮对土壤水分与风蚀的影响,并探讨适度干扰改善土壤水分状况的可行性,在毛乌素沙地选定的典型样地建立监测小区,进行了土壤水分和风蚀的定位监测试验。结果表明:(1)藓结皮的存在能够提高沙蒿、沙柳和柠条0—80cm的根系层土壤水分,但同时也使80—200cm的深层土壤含水量下降;植被间无干扰的藓结皮同样能提高土壤含水量;重度干扰有利于提高0—80cm的根系层和80—200cm的深层土壤水分含量。(2)藓结皮的存在有利于减轻沙蒿、柠条和沙柳下方沙土风蚀,3种灌木投影下方藓结皮小区的风蚀量与植被下裸地相比分别减少了92.8%,11.3%和104.2%;藓结皮受到剧烈及以上强度的干扰会使土壤更易遭受风蚀。(3)在本研究中,重度干扰的藓结皮在不加剧风蚀的同时,有利于提高0—200cm深度内的土壤水分,肯定了适度干扰的可行性。     

塔克拉玛干沙漠头状沙拐枣光合器官生长对风蚀的 响应与适应策略分析

风蚀是沙区生态建设工程的重要危害形式。分析不同植物种生长对风蚀的响应和适应策略,确定其耐风蚀阈值,是优良耐风蚀生态建设植物种筛选的重要理论基础。本文以塔克拉玛干沙漠腹地纵向复合沙垄上栽植的头状沙拐枣人工林为研究对象,对不同风蚀深度植株的部分枝条节上和全株光合器官生长状况进行了观测和分析。结果表明,随风蚀强度增加,头状沙拐枣植株光合器官的单节同化枝数量、单节同化枝总长度和单根同化枝平均长度、单根同化枝平均重量、单株光合器官鲜重、单株同化枝表面积呈降低趋势,光合器官生长均与风蚀深度呈线性负相关。当风蚀深度小于40 cm时,头状沙拐枣的单节同化枝数量、单根同化枝长度、单节同化枝总长度降低幅度较小,但当风蚀深度大于40 cm后,单节同化枝数量、单根同化枝长度、单节同化枝总长度都大幅降低,全株光合器官的重量和表面积也大幅下降,而过强的风蚀可使植株死亡。头状沙拐枣光合器官对风蚀的适应方式是数量和形态变化,同化枝数量、长度、直径、表面积降低。对风蚀的适应策略是有限资源重点配置,即植株把能量主要分配在有限的节上,节上保持一定数量的光合器官生长,以维持植株存活。研究结果可为沙区生态建设适宜植物种筛选提供参考。     

挟沙风对土壤风蚀的影响研究

风沙流的危害是多方面的,不仅破坏地表结构,削弱土壤的抗风蚀性,而且影响到植物的生长,损坏工农业设施。通过在便携式风洞内模拟挟沙气流,研究了风沙流对土壤风蚀的影响。结果表明,风沙流可不同程度地降低土壤地表结构的临界起沙风速,使土壤变得更易风蚀。风沙流因子对于土壤风蚀的影响,在不同的风速段具有不同的特征。在较低风速段,风蚀量随风速增加缓慢,当风速进一步加大,风蚀量则急剧增加,其差异最多可达4倍之多;而当风速增大到10m/s以上时,风蚀量反而有所减小,说明随着风速的加大,更多的沙粒具有了更大的动能,其运行高度增加,对土壤表面的影响作用减小,但风蚀量仍大于净风时的风蚀量。由于风沙流的磨蚀和撞击作用,削弱了土壤的抗风蚀性,使土壤变得更易风蚀。因此,采取综合措施对风沙源进行彻底治理,是控制沙漠化发展,改善生态环境的关键。     

均匀式沙蒿防风阻沙效益模拟试验研究

沙蒿广泛分布在半固定沙地、固定沙地,是固沙造林的理想植物,研究沙蒿的防风阻沙效益对沙区人工植被建设和土壤风蚀防控具有十分重要的理论指导意义。利用HOBO多剖面自计式遥测风速廓线仪和组合式多通道通风集沙仪,对盖度分别为20%、30%、40%、50%、60%、70%的人工模拟均匀式沙蒿林内风速、粗糙度、近地表输沙率等进行了观测。结果表明,盖度50%是均匀式沙蒿的一个临界点,当植被盖度不大于50%时,随着植被盖度的增大,林内近地表风速逐渐降低,粗糙度逐渐增大,近地表输沙率逐渐减小;当植被盖度大于50%时,随着盖度增加,林内的近地表风速、粗糙度、近地表输沙率并无明显变化。     

吴旗柴沟流域植被物种多样性研究

为了解吴旗县植被自然恢复的基本过程及其物种多样性变化,对该县柴沟流域封禁多年的植物群落进行了研究,结果表明:柴沟流域植物种主要以猪毛蒿、达乌里胡枝子、赖草、铁杆蒿为主,阳坡的植被演替规律为猪毛蒿+狗尾草+华虫实→赖草+猪毛蒿(达乌里胡枝子、铁杆蒿、隐子草)→达乌里胡枝子+赖草(百里香、冷蒿、角蒿、铁杆蒿),阴坡植被恢复的演替规律为猪毛蒿(达乌里胡枝子、赖草)→铁杆蒿(冷蒿)。柴沟流域阴坡群落的物种丰富度、多样性、均匀度都较高,阳坡较低,混交林地的丰富度最大、均匀度最小。     

白沙蒿肌动蛋白基因核心片段的克隆和序列分析

本研究以荒漠植物白沙蒿总RNA为模板,运用RT-PCR方法扩增出肌动蛋白基因核心序列。将获得的片段克隆到T载体后进行测序,序列分析表明：白沙蒿肌动蛋白基因核心片段长599bp,编码198个氨基酸。将该序列在GenBank中注册,并与多种植物肌动蛋白序列进行同源性比较,发现该片段的核酸序列同源性在75％以上,氨基酸序列同源性在85％以上,具有高度保守性。     

毛乌素沙地不同防风材料降低风速效应的比较

在干旱半干旱区植被生态建设过程中 ,需要进行决策并经常引起争论的问题是 ,应该选择哪种类型植被 ,才能获得最大的防风效应。为比较不同防风材料降低风速效应的差异 ,在春季大风天气 ,选取毛乌素沙地 5种常见的灌草乔植物和 2种常见的人工防风材料栅格沙障和栅栏 ,进行防风性能野外实地观测。分析结果表明 ,几种防风材料降低风速性能从大到小的次序为 :沙蒿 >芨芨草 >杨柴和牛心朴子 >沙障 >栅栏 >旱柳 ,沙蒿性能最好 ,降低风速比率达到 0 .49,旱柳性能最差 ,近似为 0 ;就乔、灌、草植被类型而言 ,防风效应的一般次序为 :灌木 >草本 >乔木。据此认为 ,干旱半干旱区植被生态建设中 ,坚持以灌木和草本植物为主的原则 ,才能提高有效水资源的利用效率 ,取得较好的环保效益。     

两种仿真固沙灌木防风效应的野外观测

仿照沙旱生灌木构型制成无叶和有叶两种仿真固沙灌木,在野外观测了这两种仿真固沙灌木对风速变化的影响。结果表明,当风速为2.2~5.5m/s时,40cm高度的仿真固沙灌木削弱风速率随风速增大而增加。仿真固沙灌木平均风速削减率小于沙蒿,但统计分析差异不显著。无叶仿真固沙灌木平均降低风速率小于有叶仿真固沙灌木。仿真固沙灌木是结合多种植物优势组合而成,是对植物治沙措施的优化,具有显著的防风效应。     

北京首云铁矿沙厂矿区自然恢复植物种群的生态位特征

通过对北京首云铁矿沙厂矿区3个不同自然恢复年限植物群落的实地调查,计算分析自然恢复植物种群生态位宽度、生态位重叠程度,总结自然恢复植物种群的生态位变异规律。结果表明：自然恢复5-15 a的植物群落中,籽蒿、榆树的生态位宽度较大;自然恢复16-25 a的植物群落中,榆树、猪毛蒿、臭椿、荆条生态位宽度较大;自然恢复26-35 a的植物群落中,荆条生态位宽度较大。随自然恢复年限的增加,沙厂矿区自然恢复植物种群之间的生态位重叠程度逐渐升高。     

仿真固沙灌木防风积沙效应的风洞模拟研究

仿真固沙灌木是一种由抗老化的高分子化合物聚合而成并具有与油蓠、沙蒿等沙生灌木相似外部形状的新型防风固沙材料.在风洞内对不同疏透度(β)的仿真固沙灌木,在7,9,12,15 m/s的实验风速下进行模拟研究,测定其防风与积沙效应,探讨输沙量与风速和疏透度之间的关系.结果表明:仿真固沙灌木在不同风速条件下,整个风速流场过程可分为灌木前部、灌木内部、灌木后部3个区域,形成6个减速区和4个加速区,共10个新能区.其中,障前H、0.5H区域和障后0.5H～3H区域为主要的风速削减区.不同疏透度的仿真固沙灌木在不同风速条件下其水平风速降低趋势一致,平均降幅在35%～46%之间,其中,枝条数20根、疏透度(β)为36%～41%的仿真固沙灌木降幅最大.不同疏透度仿真固沙灌木障后输沙量随风速增加而增大,但其阻沙效益差异显著,疏透度(β)为36%～41%的仿真植物在不同风速下阻沙效益稳定,表现好.从仿真植物的构型设计与生产成本、防护效应及实际设置等方面综合考虑,初步确定仿真固沙灌木最佳疏透度(β)应在30%～40%之间,枝条数量在16～20根之间较为合适.     

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.     

灌木林盖度对风沙土风蚀作用的影响

通过野外实地调查和定位观测,系统研究了灌木林盖度对风沙土风蚀的影响.结果表明:临界侵蚀风速与灌木林盖度之间为非线性正相关关系;风速廓线受灌木林盖度的影响显著;风蚀率随灌木林盖度的减少呈指数增加;灌木林盖度、气流场特征及风蚀性质之间存在着较好的对应关系;空气动力学粗糙度及零风速平面位移高度均与灌木林盖度之间呈幂函数关系.     

基于土壤粒度和大风日数的风蚀风险预报

为寻求一种较为简便、广泛适用的土壤潜在风蚀风险评价方法体系,选取内蒙古中西部的吉兰太戈壁、乌兰布和半固定沙地、毛乌素沙地、武川农田和希拉穆仁草原5种典型风蚀试验区,基于数字图像技术,获取地表不可蚀颗粒含量,结合地区大风日数资料,建立土壤潜在风蚀风险指数方程,并进行实地验证。结果表明:吉兰太戈壁、灌丛地表已经处于粗化过程后期,抗风蚀能力较强,平均抗风蚀指数分别为91.40%和81.40%。由于灌丛群落的存在,乌兰布和沙漠半固定沙地土壤颗粒空间分布差异明显,导致土壤抗风蚀能力呈现不同程度的差异。毛乌素沙地风成沙物质颗粒较细,抗风蚀指数仅为13.40%,极易起沙。应用土壤潜在风蚀风险方程实地表征所得结果与实际情况吻合,与人类活动关系最为密切的农田、草原土壤潜在风蚀风险最高。研究结果可实现科学、有效地预测地表潜在风蚀风险,为干旱、半干旱地区风蚀荒漠化监测提供理论依据和技术支撑。