高寒草原不同种草方式对流动沙丘植被恢复的影响

[目的]研究种草方式对流动沙丘植被恢复效果的影响,为高寒草原沙化土地治理提供技术支持。[方法]在甘肃省玛曲县流动沙丘,设置不同播种方式、不同草种和不同种草模式试验,分析不同种草方式对植被恢复的影响。[结果]撒播和条播对植被恢复无显著影响。总体上草种对植被恢复影响不大,流动沙丘植被恢复中只需种植垂穗披碱草(Elymus nutans)即可。种草模式对植被恢复影响很大。牧草种植第2年,与没有铺施牛羊粪的种草模式相比,铺施牛羊粪种草模式下牧草高度、密度、盖度、地上生物量鲜重和干重均显著且大幅增加,同样铺施牛羊粪的模式中,牛羊粪厚度约2 cm的牛羊粪+无沙障模式下牧草高度和盖度显著地高于牛羊粪厚度约1 cm的牛羊粪+沙障模式。牧草生长状况与土壤养分、持水能力具有良好的正相关关系。[结论]牛羊粪+无沙障种草模式是研究区流动沙丘植被恢复的最优模式。铺施牛羊粪厚度达到约2 cm,就再无必要设置其他沙障进行固沙。     

草原矿区排土场沙障的生态保护成效

[目的]研究不同沙障的防风效能及对其表层土壤粒度组成、土壤养分和植被生长的影响,为草原矿区排土场边坡沙障优选提供理论依据。[方法]以研究区排土场边坡设置不同规格(0.5 m×0.5 m, 1.0 m×1.0 m和1.5 m×1.5 m)的苇帘沙障和沙柳(Salix psammophila)沙障为研究对象,选取防风效能、表层土壤粒度组成、土壤养分和植被生长情况来评估排土场边坡不同沙障的生态保护成效。[结果](1)布设沙障可降低地表风速,0.5 m×0.5 m苇帘沙障在10 cm高度处防风效能最大,为84.30%。防风效能总体表现为0.5 m×0.5 m>1.0 m×1.0 m>1.5 m×1.5 m。(2)0.5 m×0.5 m苇帘沙障表层土壤粉粒、极细砂和细砂含量占比最多,为58.28%,并且其土壤含水量、有机质、全氮、全磷含量最高,较对照分别增加了29.72%,29.69%,22.22%和83.33%;0.5 m×0.5 m沙柳沙障全钾含量最高,较对照增加了8.80%。(3)布设沙障促进了草本植物定居,使沙障小区内植物种类增多并且小规格沙障的植物种类均多于大规格沙障中的植...     

黑麦草生长及根系形态对土壤Cd，Pb与石油污染的响应

[目的] 研究不同污染条件下黑麦草生理指标的动态变化,为植物修复污染土壤提供初步理论基础。[方法] 通过室内试验模拟不同类型的土壤污染。设置4个处理,未污染土壤+黑麦草（SH）、重金属污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺和50 mg/kg Cd²⁺）+黑麦草（SGH）、石油污染土壤（1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPH）、石油和重金属复合污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺,50 mg/kg Cd²⁺和1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPGH）,采用WINRHIZO根系分析系统测量根系形态指标,用分光光度计测量叶片色素指标,研究不同类型土壤污染对黑麦草生长的影响。[结果] 3种不同类型的污染土壤均不同程度地刺激了黑麦草根系的生长。与未污染处理相比,在20 d时,石油重金属复合处理下的黑麦草根系的根长、根表面积、根体积、根直径分别增加了88.10%,148.60%,221.90%,32.20%。与未污染相比,随着培养时间的增加各污染处理的地下生物量呈现出先增加后减少的趋势,地上生物量均低于未污染处理,且在第10,40,80 d时,复合污染处理的地上生物量最小,较未污染处理分别降低了34.68%,45.42%,58.05%。80 d时,重金属污染处理、石油污染处理和石油重金属复合污染处理的黑麦草叶绿素含量显著低于未污染处理,分别降低了26.84%,44.82%和47.02%。[结论] 不同污染物都可以促进黑麦草根系形态发育,降低黑麦草的生物量及色素含量;石油重金属复合处理对黑麦草的生长影响最大,石油污染处理次之。基于不同污染物对黑麦草根系形态及生长影响的差异,在今后植物修复土壤污染过程中,可添加一些生长调节物质来缓解污染对植物的毒害作用,提高植物生物量及增强相关生理功能,提升污染土壤修复效果。     

平行高立式沙障对严重沙化草地土壤有机质含量及颗粒组成的影响

 为探索沙化草地植被恢复新途径,进而为制止草地退化制定有效措施提供理论支持,在草地严重沙化后形成的沙丘,且其上设置有不同年龄(2～3年和4～5年)平行高立式芦苇沙障的地段,分别对沙丘不同部位(迎风坡、背风坡和丘间低地)及沙障不同位置(沙障迎风面、背风面和两沙障中间)土壤有机质含量和土壤颗粒组成(机械组成)进行测定,并以同类型未设沙障的地段作对照,对平行高立式沙障治理严重沙化草地的效益进行了研究。结果表明,在严重沙化草地设置平行高立式沙障,可显著提高土壤有机质含量,土壤颗粒组成中,较粗的沙粒含量减少,较细的沙粒含量增加。     

天然矿物复配腐植酸对农田镉的钝化机理研究

采用田间试验研究了改良剂(腐植酸)及由膨润土、硅藻土、氧化镁组配的钝化剂对土壤镉(Cd)的钝化效果及对土壤理化性质的影响,并借助红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜联用能谱分析仪(SEM-EDS)和比表面分析仪(BET),分析探讨了钝化改良剂对镉的钝化机理。结果表明：不同钝化改良剂处理初始有效态镉浓度为0.0836 mg/kg的菜地土壤70 d后,镉的钝化效率由高到低依次为：1% 钝化剂 + 0.04% 改良剂>10g/kg钝化剂>5g/kg 钝化剂 + 0.4 g/kg 改良剂>5 g/kg 钝化剂>0.4 g/kg 改良剂,其中10 g/kg 钝化剂 + 0.4 g/kg 改良剂对有效态镉的钝化效率达到60.2%。表征分析显示,钝化剂表面结构疏松,其表面的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 等离子可与Cd²⁺发生离子交换反应,改良剂中含有醌基、醇羟基、羧基、羰基和C=C键,能与Cd²⁺ 发生配位络合作用,化学吸附是复配钝化改良剂降低土壤镉有效性的主要原因。     

带状高立式沙障防治草地沙化机理的研究

在草地严重沙化后形成的沙丘,且其上设置有不同年龄(2~3a和4~5a)带状高立式芦苇沙障的地段,分别对沙丘不同部位(迎风坡、背风坡和丘间低地)及沙障不同位置(沙障迎风面、背风面和两沙障中间)土壤种子库、土壤有机质含量和土壤机械组成进行了研究,并以同类型未设沙障的地段作对照,深入地对带状高立式沙障防治草地沙化的机理进行了研究。结果表明,在严重沙化草地设置带状高立式沙障,可有效拦截风沙流中所携带的植物种子,丰富土壤种子库,提高土壤有机质含量,使土壤机械组成中,较粗的砂粒含量减少,较细的砂粒含量增加。     

植被恢复模式对川西北沙化草地土壤微生物量及酶活性研究

为研究不同植被恢复模式对高寒沙化草地治理过程中土壤微生物量及酶活性的影响,以川西北高寒沙化草地为研究区,以未恢复沙化草地为对照(CK),通过野外试验与室内分析相结合的方法对围栏禁牧布设沙障恢复模式(WLCD)、围栏禁牧布设沙障撒播草种(RGCD)和围栏禁牧布设沙障混播燕麦草种(YMCD)3种植被恢复模式下沙化草地的土壤微生物量以及土壤酶活性的变化规律和相互关系的研究。结果表明:(1)3种植被恢复模式下土壤微生物量碳氮、多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶与硝酸还原酶活性均显著高于CK(P0.05),其中YMCD变化最显著。与CK相比,YMCD土壤微生物量碳氮、多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶与硝酸还原酶活性均增加了217.52%,725.26%,130.88%,387.78%,300.33%,192.32%;(2)随着土层的加深,微生物量碳氮、脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶与硝酸还原酶活性显著减小(P0.05),尤其是0—20cm土层;(3)微生物量碳氮与多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶、硝酸还原酶间呈极显著正相关(P0.01);(4)多酚氧化酶与蔗糖酶、脲酶、硝酸还原酶呈极显著正相关(P0.01),蔗糖酶与脲酶、硝酸还原酶呈极显著正相关(P0.01),脲酶与硝酸还原酶呈极显著正相关(P0.01);(5)研究表明土壤多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶与硝酸还原酶可敏感地反映植被过程中土壤质量的变化,植被恢复措施可改善表层与深层土壤的生物学性质。     

两种固沙方格沙障的防护效益及地形适应性对比

[目的]在塔克拉玛干沙漠油田公路机械防沙展示区,对比两种固沙技术的固沙效益及其地形适应性,为工程防沙的优化设计及其应用提供理论依据。[方法]对地形起伏条件下芦苇方格和尼龙网方格沙障的风沙危害状况进行了野外调查。[结果]在固沙方格沙障设置初期,各种地形条件下芦苇方格沙障的沙害类型相对单一,均为半埋危害。尼龙网方格沙障的沙害类型多样,而且在沙丘纵断面上变化很大,在迎风坡和落沙坡风蚀危害发生比例大;在调查区内,尼龙网方格沙障4种沙害类型均有发生,发生的比例依次为:半埋风蚀全埋压埋。两种方格沙障防护效益的差异与地形引起强烈风动力空间分异、自身布设方法和孔隙度有关。[结论]草方格地形适应性强,在不同起伏的地貌区均有显著的固沙效果,而尼龙网方格沙障更适宜布设在较平坦的地貌区,而不适于地形起伏较大的地貌区。     

不同栽培基质对羊肚菌产量和营养成分的影响

[目的] 研究不同栽培基质对羊肚菌子实体产量和营养成分的影响,为宁南山区羊肚菌实用栽培技术应用提供科学依据。[方法] 设置生土和表土为对照组,以生土+羊粪（比例3∶1）、生土+香菇菌糠（比例3∶1）为试验组栽培羊肚菌,对其子实体产量、农艺性状和营养成分的含量进行测定。[结果] 香菇菌糠处理组出菇密度最大且产量最高（2500 kg/hm²）,同时在菌柄直径、菌柄长度、菌盖直径和单菇重量上均有显著优势。香菇菌糠处理组子实体水分（18.56 g/100 g）和粗纤维含量（35.65 g/100 g）最高,粗多糖、粗脂肪含量较低,必需氨基酸含量（3.46%）和呈味氨基酸含量（2.76%）最高。[结论] 在栽培基质中添加香菇菌糠栽培羊肚菌有利于提高羊肚菌子实体的产量和营养价值。     

草原煤矿排土场2种常用生物工程措施植被恢复效果评价

以锡林郭勒草原乌兰图嘎煤矿排土场为主要研究对象,通过对生物笆与沙障2种不同治理措施下的土壤状况（温度、湿度、有机质、pH值）和植被状况（种类组成、密度、盖度）的测定与分析,对其植被恢复效果进行了评价。初步分析表明,生物笆区的表土温度比沙障区低2～5℃,生物笆具有遮阴性;生物笆区的表土湿度比沙障区增加0.60%～1%,生物笆具有增湿性。在措施实施5 a后,生物笆区的表土有机质比沙障区增加了2～5.80 g/kg。在整个植物群落中,多年生草本所占植物种类总数的比例,生物笆区比沙障区多13.84%;生物笆区以多年生植物的重要值较大并占有绝对优势,沙障区以一年生植物占优势;生物笆区的植被平均密度比沙障区多2.60株/m²,盖度大18.50%。在锡林郭勒草原矿区目前常用的生物笆（单网格20 cm×20 cm）治理措施比沙障（行距30 cm,株距10 cm）更有利于植被恢复。     

库布齐沙漠新材料沙障的风速廓线特征

[目的]在库布齐沙漠杭锦旗独贵塔拉工业区测试HDPE网和植物纤维网新材料沙障防沙技术,为工程沙障对比优选提供理论支持。[方法]采用Met One 014A/024A型8通道风速风向仪(CR200X数采仪),观测沙障内20,80,150和200cm这4个高度的1min平均风速,对比分析不同材料、规格、高度的方格沙障及前沿高立式阻沙栅栏影响下的风速廓线特征。[结果](1)几种不同规格和高度的HDPE网和植物纤维网方格沙障及前沿高立式阻沙栅栏,都能显著降低近地表风速,具有良好的防风固沙效应。(2)方格沙障中心风速垂直变化幅度和变化规律,仅与沙障平面规格和外露高度密切相关,与试验材料基本无关;相同平面规格的方格沙障,外露高度越大,降风效果越显著;相同外露高度的方格沙障,小规格沙障的降风效果较为显著。(3)沙障防风固沙效益对比,需要充分考虑地貌部位、坡向、坡度、地表状况等的影响,对比观测未实施防沙措施的裸沙区对应地貌部位的输沙强度、风沙流场等因素,以便准确获取工程沙障效益参数。[结论]库布齐沙漠采用的新材料工程沙障措施具有显著的降风效应,在库布齐沙区的生态治理领域具有良好的推广前景。     

沙障对不同林龄雨养梭梭林冠下浅层土壤含水量的影响

[目的]分析不同林龄雨养梭梭林冠下浅层土壤含水量在布设沙障后的变化,为沙障生态功能的评价及梭梭生长发育状况的预测提供理论依据。[方法]对5年生幼年林和25年生中年林在布设沙障后冠下0—50cm的土壤含水量、表层结皮厚度、近地表风速等因子进行测定分析。[结果]沙障通过降低近地表气流流速,加速结皮形成等方式提高了梭梭冠下0—50cm的浅层土壤含水量。沙障对5年生梭梭冠下土壤含水量的空间分布格局影响不大,但使25年生梭梭冠下土壤含水量随着与主干距离的增加而单调增加,表现为"干岛效应"。在垂直分布上,25年生梭梭冠下土壤含水量在塑料网沙障区与对照区间呈显著相关(p0.05),而在麦草沙障区与对照区间相关性不显著,其最大土壤含水量的出现深度下降至30—40cm处。[结论]布设机械沙障对退化梭梭林的恢复将起到一定的促进作用,且对中年林梭梭土壤水分的影响大于对幼年林。     

生活污水对长春花生长及生理影响的研究

利用不同稀释倍数的生活污水(污水∶清水,V/V,分别为1∶0;1∶1;1∶2;0∶1)浇灌长春花结果表明,与清水灌溉相比,污灌处理土壤NH4 -N含量由59.01mg/kg提高到64.22~65.89mg/kg,NO3--N含量由2.69mg/kg提高到3.03~4.54mg/kg,速效磷含量由32.29mg/kg提高到37.40~42.41mg/kg;增加了土壤酶活性,其中土壤过氧化氢酶、脲酶及蛋白酶活性分别比对照提高10.76%~23.32%、33.41%~103.69%和31.82%~131.82%;植物根系活性由170.25μg/g.h提高到177.88~471.69μg/g.h,叶绿素含量由1.78mg/dm2提高到2.68~2.98mg/dm2,植物干物质量由11.660g/盆提高到12.130~16.577g/盆。且以稀释1倍污水灌溉处理效果最佳。用原生生活污水直接灌溉虽降低污水肥效,造成土壤Cl-的积累,但对长春花生长及干物质积累无显著影响。     

埋嵌式塑料网带状沙障的固沙效应及其应用前景

土地沙化是我国当前最为严重的生态问题,沙障作为防沙治沙的主要措施之一,在我国干旱沙区发挥了重要作用。在流动沙丘上布设埋嵌式塑料网带状沙障,能阻截近地面风沙流和增加植被覆盖度,具有良好的固沙效益。和黏土沙障、麦草方格沙障、塑料网方格沙障相比,埋嵌式塑料网带状沙障具有材料运输方便、操作技术简单、投入成本低、防护时效长、便于机械化操作、省时省力等优点,推广应用前景广阔。     

2种沙障内积砂粒径特征及其空间格局观测研究

土壤粒径分布是研究其沙化的重要物理指标之一,通过研究沙障方格内不同方位砂粒粒径特征对其微地貌蚀积状况进行分析,确定粒度特征对地貌形态的指示作用,为选取适宜沙障类型提供技术保障。在腾格里沙漠西缘流动沙丘布设的植物纤维网和土工编织袋沙障内不同区域取样并利用马尔文激光粒度仪测定砂粒径,对比分析障内与障间不同区域沙物质粒配组成、粒配曲线等参数特征。结果表明:土工编织袋沙障内截留砂粒作用强于纤维网沙障,即前者阻沙效果更优于后者。2种沙障内部方格砂粒含量在西方位比其余方位多18%~23%,表明在西方位为弱风蚀或强堆积。土工编织袋沙障方格中东和南方位砂粒含量比其余方位少8%~26%,即东方和南方位为风蚀区。土工编织袋沙障中部砂粒含量沿主风向逐渐提高,表示沙障内砂粒沉积增多;而纤维网沙障方格中变化不明显。在纤维网沙障区砂粒组分沿主风向逐渐减少,粒度组分与自然沙丘状态差异不显著(P<0.05),指示其沙障阻沙作用较弱。土工编织袋沙障砂粒组分集中在中南部,且跃移质组分分选性中部相比南北部较差,表明其砂粒组分在沙障内主风向下风区沉积较多。处于中线两侧纤维网沙障西侧比土工编织袋沙障东侧细砂和中砂含量高24%以上,而粗砂和极粗砂含量低近43%。     

黄土高原沟壑区种植植物和施肥对土壤矿质氮的影响

[目的]筛选能快速提升黄土高原沟壑区矿山废弃地土壤肥力的适宜恢复植物种类和种植模式,为该区实现资源的优化配置和促进农业的可持续发展提供科学依据。[方法]选取白三叶、草木樨、紫穗槐、柠条、黑麦草5种植物试材,在中国科学院长武农业生态试验站的模拟弃土场上做长期连续定位监测试验,监测不同速效氮处理下各植物小区0—10cm,10—20cm土层的养分含量变化。设3种施肥处理:A:设施有机肥(羊粪),施肥量为30 000kg/hm~2;B:施秸秆,施肥量为9 000kg/hm~2;C:不施肥,作为对照。[结果]与对照相比,单播模式土壤平均硝态氮含量为9.05mg/kg,比对照提高0.44mg/kg;混播模式土壤平均硝态氮含量为9.02mg/kg,比对照提高0.41mg/kg。单播模式土壤铵态氮平均含量为4.49mg/kg,比对照减少了2.06mg/kg;混播模式土壤铵态氮平均含量为7.06 mg/kg,比对照增加了0.51 mg/kg。[结论]不施肥和施秸秆条件下,单播模式对土壤改良效果优于混播模式;而在施有机肥条件下,混播模式对土壤改良效果优于单播模式。     

生物基可降解聚乳酸沙障的蚀积特征

[目的]分析不同铺设规格生物基可降解聚乳酸(PLA)沙障障格内风蚀稳定凹曲面形态特征、断面轮廓及蚀积效应等指标,为聚乳酸沙袋沙障规格优选提供理论依据。[方法]以内蒙古自治区吉兰泰盐湖周边流动沙垄铺设的0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,1.5 m×1.5 m和2 m×2 m规格的聚乳酸沙袋沙障为研究对象,待风季后测量障格内稳定凹曲面蚀积形态,绘制凹曲面形态图并计算蚀积参数等。[结果] 4种规格沙障障格内均能形成稳定的凹曲面,且呈四周高中间低的整体格局。0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,1.5 m×1.5 m和2 m×2 m障格内的净堆积强度分别为17.29,7.09,0.61,-8.2 g/cm~2。[结论]障格内稳定的凹曲面形成前,0.5 m×0.5 m和1 m×1 m障格内以堆积为主;1.5 m×1.5 m障格内风蚀堆积近乎平衡;2 m×2 m障格内部在布设初期呈风蚀状态,但稳定凹曲面形成后,仍可控制地表风蚀。     

喀斯特山区生态恢复中土壤剖面无机磷形态分布特征及其影响因素

[目的]研究贵州喀斯特高原峡谷生态恢复过程中土壤剖面无机磷的形态分布特征,为喀斯特山区生态恢复过程土壤磷素的研究及科学管理提供科学依据。[方法]选取贵州省晴隆县莲城镇内4种代表性样地(耕地、退耕还草地、荒草地和林草间作地)为对象,研究土壤无机磷形态特征及影响因素。[结果] 4种代表性样地土壤全磷和速效磷含量分别在1.96～3.88 g/kg,1.16～11.25 mg/kg范围。无机磷总量在591.39～1 024.79 mg/kg之间,表现为:耕地退耕还草地林草间作地荒草地。不同土壤剖面磷素活化系数(PAC)均远小于2%。不同形态的无机磷含量依次表现为:O-PFe-PCa-PAl-P;各形态的无机磷均与速效磷呈极显著正相关关系(O-P除外);各无机磷形态之间呈显著相关关系。不同形态的钙素(水溶性钙和交换性钙)以及pH值、黏粒含量均会影响各形态无机磷的比例以及相互间的转化。[结论]在生态恢复过程中,研究区由耕地→退耕还草地→荒草地→林草间作地,地表植物逐渐恢复,土壤理化性质得到了改善,土壤磷素含量也随之增加。     

铁路高立式芦苇沙障防风阻沙的现场测试与流场模拟计算

[目的]调查在建库格铁路沿线布设的高立式芦苇沙障的阻沙与防风效果,判断高立式芦苇沙障能否满足防风阻沙的工程需要,为风沙灾害防治提供相关的科学依据。[方法]在沿线试验段进行了高立式芦苇沙障的阻沙率测试与梯度风监测,并采用数值模拟计算手段深入分析了高立式芦苇沙障的流场分布特征以及阻沙控沙规律。[结果]①现场测试发现单道芦苇沙障的阻沙率为93.85%,铁路沿线通常设置多道阻沙沙障,风沙流经过多道阻沙沙障后,基本被净化。②在单道芦苇沙障的作用下,风沙流在其周围的速度分布明显,沙障后形成的减速区较为均匀且没有涡流区的出现;芦苇沙障芦苇束的透隙率为36.5%,对风沙流的削弱影响区主要分布在沙障前3.5H(H=200 cm)和沙障后17H水平距离范围内,对来流的平均削弱程度为29.7%,最大值为48%。③当风速超过沙粒起动风速后,风沙颗粒主要分布在芦苇沙障前0.2H范围内,风沙流经过沙障后沙通量急剧降低。[结论]通过现场试验及数值模拟,揭示了高立式芦苇沙障的阻沙控沙规律。高立式芦苇沙障具有类似网式沙障的优良控沙能力,可在铁路沿线进行推广使用。     

聚丙烯酰胺(PAM)对三峡库区紫色土坡面片蚀的影响

设置不同PAM施加量(0,0.4,0.8,1.6 g/m²),在不同坡度(15°,20°,25°)条件下开展不同雨强(60,90,120 mm/h)的模拟降雨试验。研究不同PAM施加量紫色土坡面片蚀产流产沙过程及其对产流产沙量的影响程度和主要因素,并分析了PAM对坡面片蚀可蚀性的影响。结果表明:坡面产流过程呈现先持续增加后趋于波动稳定的变化趋势,产沙过程则呈现先迅速减少并趋于稳定的变化趋势,PAM对片蚀的产流产沙过程变化趋势没有影响。和空白对照组相比,PAM施加量为0.4,0.8,1.6 g/m²的产流总量平均分别减小7.71%,35.16%,21.12%,产沙总量平均分别减小35.80%,49.39%,17.85%,PAM施加量为0.8 g/m²时产流总量和产沙总量最小。同种雨强下,不同施加量减流效益的大小顺序为0.8 g/m²>1.6 g/m²>0.4 g/m²,而减沙效益则受到坡度影响,在15°坡面减沙效益大小顺序是0.8 g/m²>1.6 g/m²>0.4 g/m²,在20°和25°坡面减沙效益大小顺序为0.8 g/m²>0.4 g/m²>1.6 g/m²。施加PAM能有效降低片蚀可蚀性,与空白对照组相比,施加PAM后降低效果依次为0.8 g/m²>0.4 g/m²>1.6 g/m²,片蚀可蚀性依次降低54.40%,40.94%,18.21%。