毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质分析

采用空间代替时间的方法,对毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质变化进行了分析.结果表明,沙漠化过程中土壤理化性质呈规律性变化,随沙漠化程度的加剧,土壤黏粒含量、含水量、有机质、有机碳和全氮含量减少,土壤砂粒含量、容重和C/N增加,土壤质量下降;相关性分析结果表明,容重和C/N比与各指标呈负相关关系,其余各指标间呈正相关关系,其中容重与有机质、全氮含量之间以及有机质与全氮含量之间存在极显著相关性,黏粒含量与含水量、容重、有机质和全氮含量之间存在显著相关性,含水量与容重、有机质和全氮含量之间也存在显著相关性,说明沙漠化过程中土壤各组分之间存在着密切的内在联系.     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮及下层沉积物理化性质的研究

为定量研究我国半干旱沙区生物结皮及下层沉积物的理化性质特征,对毛乌素沙地南缘沙区生物结皮及下层沉积物理化性质进行了测定.结果表明:(1)生物结皮层细颗粒物含量随生物结皮的发育呈增加的趋势;(2)结皮及下层(0-20 cm)沉积物容重随生物结皮的发育呈减少的趋势;(3)不同类型生物结皮下层(0-30 cm)沉积物机械组成有差异,呈苔藓结皮下层沉积物中细颗粒含量最高,黑褐色藻结皮次之,浅灰色藻结皮最少的特点;(4)生物结皮层有机质、全氮、全磷含量和pH值随生物结皮的发育呈增加的趋势;(5)不同类型生物结皮下层(0-20 cm)沉积物中有机质和全氮含量呈减少的趋势,全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量的垂直变化规律不明显.     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮中微生物数量及其影响因素

土壤微生物在维持生态系统结构、功能和过程方面发挥着重要作用。为了解半干旱沙区生物结皮中微生物数量与土壤理化性质之间的关系,对毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮及下层土壤(0—5和5—10 cm)微生物数量和理化性质进行了测定。结果表明:结皮层微生物数量大于结皮下层,结皮层微生物总数和细菌、放线菌、真菌数量随生物结皮的发育呈增加的趋势;结皮层细颗粒物含量高于结皮下层,结皮下层土壤中细颗粒物随生物结皮的发育呈增加的趋势;结皮层有机质、全氮和全磷含量大于结皮下层,结皮层有机质、全氮含量随生物结皮的发育呈先减少后增加的趋势,全磷含量随生物结皮的发育呈增加的趋势;微生物数量与土壤沙粒含量呈显著或极显著负相关关系,与粉粒、黏粒等细颗粒物和有机质、全氮、碱解氮等养分含量呈显著或极显著正相关关系,表明这些指标的变化能够敏感地指示微生物数量的变化。     

毛乌素沙地不同植被恢复措施下土壤理化性质空间分布特征

[目的] 探讨不同植被恢复措施下土壤理化性质的空间分布特征,为半干旱沙区植被恢复提供理论依据。[方法] 以毛乌素沙地西南边缘3种典型植被恢复模式(封育草地、飞播林地和人工柠条林地)为研究对象,以退化草地为对照,通过采集0—40 cm范围内3个土层的土壤,研究了其土壤理化指标和土壤综合肥力。[结果] ①在不同措施下土壤表层(0—10 cm)含水量显著增加,而在深层(10—40 cm)土壤则显著降低;与之相反的是土壤表层容重显著降低,而在深层土壤差异不显著,呈现弱变异;植被恢复显著降低了上层(0—20 cm)土壤pH值,而对20—40 cm土层差异不显著;此外,同一植被类型下随着土层加深土壤含水量(SWC)、容重(BD)、pH值均逐渐增加。②不同措施下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量显著增加,封育样地SOM最高,飞播样地土壤TN最高,而速效磷(AP)含量显著降低,土壤全磷(TP)、SOM、TN等养分含量具有表聚性,土壤AP和速效氮(AN)含量在不同植被恢复、不同土层之间存在差异性。③土壤综合肥力指数呈现为：飞播样地(0.794)>封育样地(0.662)>对照样地(0.637)>柠条林地(0.603),即土壤质量在飞播样地最高,而在柠条林地最低。[结论] 3种植被恢复模式均对土壤各理化指标有显著影响,不同植被恢复措施导致土壤各指标在垂直剖面上发生不同程度的变异,毛乌素沙地适宜进行飞播造林,而不宜大面积种植人工柠条林。     

毛乌素沙地南缘臭柏群落土壤水分空间分布特征

为对臭柏群落土壤水分空间分布特征进行初步研究,以毛乌素南缘神木大保当镇臭柏(Sabina vulgaris Ant.)群落为研究对象,选取10个样地利用环刀进行土壤取样,通过土壤烘干法测出土壤含水量与蓄水量并进行分析。结果表明:(1)在坡位影响下,各样地间的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量整体分别表现为沙丘下部沙丘中部丘间低地沙脊,沙丘中部沙丘下部丘间低地沙脊;(2)在坡向影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为背风坡迎风坡;(3)在林内外植被影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为草地臭柏沙地。表明臭柏群落对土壤水分空间分布有一定的影响。     

陕北毛乌素沙地生物结皮发育特征的初步研究

通过野外采样和室内分析相结合,掌握了陕北毛乌素沙地不同采样点生物结皮层的理化性质以及该地区生物结皮的发育特征,为以后进一步研究毛乌素沙地生物结皮的防风固沙效应奠定了理论基础.结果表明:随着生物结皮的发育,结皮层厚度增加.最大值为11.82 mm;土壤颗粒细化,0.02～0.05 mm之间的颗粒含量为7.3%～27.7%,高于流沙中的颗粒含量;由于颗粒的细化,结皮层容重增加,其抗剪强度明显提高,且抗剪强度与厚度和容重之间存在一定的相关性.生物结皮层pH值为7.23～7.81,低于流动沙地的pH值;有机质、N和K含量明显高于流沙的含量;P含量有所增加但不明显.研究表明,各个样点的生物结皮效应表现有所不同,原因有多方面.主要是结皮的发育程度、植被盖度以及采样点地形地貌之间的差异所引起.     

毛乌素沙地土壤风蚀的气候因子分析

在大量调查与资料收集的基础上,分析了毛乌素沙地周边部分旗县近20年的风速、降雨等气候因子及其它们之间相互叠加效应的变化特征,得出该沙区气候存在着长期持续干旱少雨,而且大风频繁发生的现象。此特征决定了该地区长期以来存在着土地沙漠化的潜在危险性。     

毛乌素沙地农田防护林效益研究

通过对毛乌素沙地不同类型地农田防护林防护效益及经济效益的调查和定位观测，结果表明，毛乌素沙地农田防护林具有降低风速、调节改善气温、土温，提高空气湿度，减少水面蒸发的功能，农田防护林带作用下，农作物增产，并能够提供一定数量的木材。     

毛乌素沙地南缘赖草生育期蒸腾速率过程线的初步研究

对毛乌素沙地南缘的赖草(Aneurolepidium dasystachys Trin．)蒸腾速率过程线进行了研究。数据处理上,打破赖草全生育期特定时间蒸腾速率的季节限制,对其进行了重新排序．得出赖草不同概率下蒸腾速率的日变化过程和平均日蒸腾速率过程线,并得到各种概率的蒸腾速率和全生育期平均蒸腾速率日变化过程线方程,不同概率的蒸腾速率日变化趋势与有关学者得到的结论有相似之处。     

毛乌素沙地农田防护林结构配置研究

通过对毛乌素沙地不同类型地农田防护林结构配置与防护效益关系的调查测定与分析，结果表明：毛乌素沙地农田防护林类型可分为林带林多状、小片林、团块状林、复合型林等４种，最佳的农田防护林结构配置应该是林带向同道路、渠系相结合，主带结合采用稀疏型或低度疏透型，副带结构采用低度疏透型或低度通风型，带距在不同类型地风沙危害程度树木生长及农业要求上的差异而不同。     

河西走廊沙生灌木林对风沙土理化性质的影响

在河西走廊的风沙土区域,研究了梭梭、沙拐枣、花棒3种沙生灌木林对风沙土理化性质的影响.结果表明,不同沙生灌木林的风沙土孔隙度、团粒结构、蓄水量、有机质、碱效N、速效P、速效K、土壤阳离子交换量(CEC)、枯落物积累厚度、枯落物积累干质量、持水量、最大持水率由大到小的变化顺序为:梭梭＞沙拐枣＞花棒＞沙滩(CK);风沙土容重、pH值、CaCO3、全盐由大到小的变化顺序为:沙滩(CK)＞花棒＞沙拐枣＞梭梭.梭梭灌木林密度较大,枯落物积累量亦大,对风沙土水土保持和涵养水源有重要作用.     

采煤塌陷对风沙区土壤理化性质影响的研究

为了研究采煤塌陷对风沙区土壤理化性质的影响,为干旱和半干旱风沙区采煤塌陷地的复垦工作提供理论依据,本文运用土壤学基本理论和方法,测定、计算了毛乌素沙地东南缘补连塔煤矿塌陷区和非塌陷区的土壤机械组成、容重、孔隙度、田间持水量、饱和导水率和养分等指标。方差分析结果表明:与非塌陷区相比,塌陷沙丘物理性粘粒含量明显减少,尤其地表10 cm处;塌陷沙丘顶部和中部土壤容重和孔隙度没有明显变化,而沙丘底部和丘间低地土壤容重明显降低,孔隙度明显增大;塌陷沙丘0~40 cm内土壤容重和孔隙度无明显变化,但40~100 cm内土壤容重明显减少,孔隙度明显增加;塌陷沙丘0~60 cm深度内田间持水量明显降低;0~60 cm内饱和导水率没有发生明显变化;0~100 cm内的全氮、全磷和全钾含量无明显变化。     

不同轮牧方式对荒漠草原土壤理化性质及草地健康的影响

研究轮牧方式对草地土壤理化性质的影响,对草地科学利用和草地生态保护具有重要意义。以宁夏面积最大的荒漠草原为研究对象,通过放牧试验,研究围封禁牧、连续放牧、二区、四区和六区轮牧对0—40cm土壤理化性质的影响,并运用模糊评判法对草地健康状况进行评价。结果表明:(1)六区和四区轮牧土壤粉粒含量和含水率较高;轮牧方式对土壤容重和孔隙度影响较小;四区和六区轮牧有利于土壤物理结皮、地衣—藻类结皮维持。(2)连续放牧的土壤有机质含量最低,全氮含量以禁牧最低;速效氮含量在四区轮牧最高,六区轮牧下速效磷钾含量最高。(3)土壤性状间存在一定的相关性,但草地植物生物量与多数土壤性状相关性不明显。(4)六区轮牧的健康指数最高,连续放牧的健康指数最低。研究认为,研究区草原以六区轮牧为宜。     

毛乌素沙地苔藓结皮对沙化土壤性质和细菌群落的影响

我国沙化土地占国土面积的17.93%,对北方地区经济和社会的发展、人们的生活以及生态平衡影响巨大。土壤生物结皮能有效防风固沙,微生物在其形成中起着重要作用。之前在对生物结皮微生物群落研究方面,缺乏对生物结皮层与同厚度裸沙表层之间以及它们各自下方土壤之间的比较与分析。采用高通量测序技术,对毛乌素沙地苔藓结皮层与裸沙表层,结皮下方土壤与裸沙下层土壤细菌群落结构进行了分析。结合土壤理化因子数据,分析了苔藓结皮对沙地细菌群落多样性的影响。结果表明：相比于裸沙表层苔藓结皮显著提高了土壤速效养分、全氮和有机质的水平,结皮下方土壤中速效养分、全磷和有机质含量均高于裸沙下层。结皮层及其下方土壤中粗粉砂和粉粒的含量显著高于裸沙表层和下层,表明苔藓结皮显著改善了沙地土壤的理化性质。速效磷、速效钾、速效氮、黏粒、粉粒、粗砂是影响沙地土壤细菌群落组成的重要环境因子。多样性分析显示,结皮下方土壤中细菌多样性最高。在苔藓结皮层中unclassifiled_f__Micromonosporaceae（小单孢菌科的未知属）,norank_c__Cyanobacteria（蓝藻纲的未知属）和Pseudonocardia（假诺卡氏菌属）的相对丰度都显著高于裸沙表层;在结皮下方土壤中norank_c__Acidobacteria（酸杆菌纲的未知属）和Rubrobacter（红色杆菌属）的相对丰度均显著高于裸沙下层,这些差异显著的物种对稳定沙地土壤结构具有重要作用。在研究生物结皮的过程中,对照沙地也要分层取样,微生物群落对比分析才更准确。因此,苔藓结皮的形成对沙地原有表层及下层土壤的细菌群落产生显著影响,利于生物固沙。研究结果为风沙治理和荒漠生态恢复提供了重要的微生物学理论依据。     

PAM与天然土壤改良材料混合对部分土壤理化性质的影响

为了充分发挥高分子土壤改良剂和一些天然土壤改良材料改土培肥作用,选取了高分子土壤改良剂聚丙烯酰胺（PAM）,分别与具有改土培肥功能的天然土壤改良材料——油渣、秸秆、蛭石、草炭、页岩、风化煤按不同用量混合施入土壤,利用湿筛法、称重法、重铬酸钾容量法、离心机法,测定对土壤水稳性团聚体、孔隙度、土壤有机质、有效含水量和水分蒸发等土壤理化性质的影响。结果表明:（1）各处理与单施PAM相比,对土壤孔隙度没有明显影响,但对土壤水稳性团聚体含量均有不同程度的提高,其中PAM与0.6%秸秆处理和PAM与0.3%油渣处理对其影响最为显著,较单施PAM提高4.9%和4.6%;（2）通过天然土壤改良剂自身的有机质含量测定以及PAM分别与六种天然土壤改良材料混合施入土壤培养前后有机质含量测定,结果分析得出,随着材料施入量增加,各处理培养前后土壤有机质含量呈现递增趋势;风化煤处理对土壤有机质含量增加显著,培养后其土壤损失有机质百分比较高,幅度约50%,页岩处理培养土壤损失有机质的百分比较少,幅度约为6%;（3）通过各处理在不同水吸力下土壤持水量和蒸发观测得出,PAM与3%的风化煤处理显著提高土壤有效水含量,PAM与1%的秸秆处理和PAM与1%的油渣处理显著提高了土壤抗蒸发能力。总体上,PAM与风化煤、PAM与油渣和PAM与秸秆处理对土壤结构、土壤有机质含量、土壤水分等方面有显著改善作用。这对进一步研制具有多重功能的土壤改良剂提供参考。     

红壤地区地形位置和利用方式对土壤物理性质的影响

对不同地形部位和不同利用方式下的低丘红壤进行了采样和分析,结果表明地形变化和利用方式对土壤的理化性质和水分特性有明显的影响。对受人为扰动较小的林地和茶园而言,随地形位置的降低,土壤粘粒含量降低,有机质含量、土壤水稳性团聚体数量、土壤通气性均明显增加,而对受人为耕作影响较大的旱地和桔园,其养分含量、土壤结构性质变化没有明显规律。红壤的持水和供水性质也受到影响,坡顶的持水量比坡中和坡底要大,同时由于毛管孔隙数量比例小,土壤难以保证连续快速的水分供应是红壤作物易旱的重要原因。     

3种固沙材料与风沙土复配后土壤改良效应及其质量评价

揭示风沙土复配其他固沙材料后的土壤质量变化及改良效应对研发防沙固沙新材料具有重要的指导意义。以乌兰布和沙漠风沙土为对照(CK),采用粉煤灰、脱硫石膏、牛粪3种固沙材料按干质量比15%,25%与风沙土进行复配,研究了不同材料与配比复配土壤对机械组成、养分含量、金属含量的改良效应,运用最小数据集构建、隶属度计算与土壤质量指数计算等方法评价了复配土壤质量。结果表明：(1)不同复配土壤的机械组成均发生了改变,粉粒、粗砂等难蚀、较难蚀颗粒体积分数增加,易蚀的细砂体积分数降低。(2)除石膏复配土壤各养分指标与CK相近外,其余复配土壤有机碳含量较对照提高1.2～10.4倍,牛粪复配土壤在提高养分含量方面显著高于其他材料;以牛粪和石膏为材料的复配土则分别增加或降低了沙土中的金属含量,而粉煤灰复配土的Cr, As较CK下降。(3)不同复配土对土壤理化性质作用影响各异,粉煤灰在粒径改良方面较优,牛粪在养分提升方面效果显著,石膏在重金属含量降低方面作用明显,粉煤灰石膏混合复配则综合了二者的优势。(4) 3种固沙材料均在不同程度上提高了复配土壤的质量,但复配土壤质量仍处于较低水平。综上,不同复配比例组合中,1...     

风沙区煤炭开采对土壤物理性质和结皮的影响

[目的]为了准确了解煤炭开采对脆弱生态环境造成的影响。[方法]通过样地调查和室内分析,对毛乌素风沙区超大工作面煤炭开采当年和3a后的土壤物理性质和结皮情况进行分析。[结果]开切点土壤物理性质受到采矿的影响强于开采面,开采面土壤的修复能力优于开切点,且采煤对土壤物理性质的影响3a后仍未消除;各采样点的土壤温度不仅与对照存在差异性(p0.05),而且各土壤温度在空间和时间跨度上也存在差异性(p0.05);20cm处的土壤容重、孔隙度和含水率与土壤温度均存在负相关,含水率与土壤温度存在显著负相关(p0.05);结皮的厚度和覆盖度受到采煤的影响,结皮含水率和结皮持水能力在3a内均未恢复到采煤前。[结论]风沙区超大工作面采煤对土壤物理性质和结皮会造成破坏,且在无人为干扰的情况下土壤将进行自我修复,但3a的修复效果与对照组仍存在一定差异。     

喀斯特生态系统土壤表面电化学特征及其影响因子

以西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤为研究对象,采用空间替代时间的方法,研究石漠化演替过程中土壤表面电化学特征演变规律及其与土壤理化性质的相关性。采用物质表面联合分析法对不同石漠化等级土壤表面电化学属性及进行测定。结果表明,土壤表面电荷密度、表面电场强度、比表面、表面电荷数量随石漠化强度的增加而下降,其变化范围分别为0.34 C·m-2~0.42 C·m-2、4.85×108 V·m-1~5.86×108 V·m-1、47.11 m2·g-1~53.16 m2·g-1、16.86 cmol·kg-1~22.82 cmol·kg-1,土壤表面电位随石漠化强度的增加而上升,其变化范围为-113.74 mV~ -115.10 mV;研究区黏土矿物组成为伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层,且以绿蒙混层为主;土壤黏粒、砂粒、非晶质氧化铝、胡敏酸是影响喀斯特石漠化地区土壤表面电化学属性变化的主要因素,解释率分别为48.3%、38.1%、13.0%、12.0%;土壤粒径组成、有机质组分和金属氧化物对土壤表面电化学特征影响由强到弱依次分别为：土壤黏粒>砂粒>粉粒,胡敏酸>有机碳>富里酸,非晶质氧化铝>游离氧化铁>非晶质氧化铁。本研究对中国西南喀斯特石漠化土壤管理与调控、退化植被恢复重建具有重要意义。