3种不同机械沙障设置后期对沙丘植被和土壤粒度与水分的影响

选择设置了12年的塑料网格沙障、麦草沙障和黏土沙障进行长期定位观测,以流动沙丘作为对照,对机械沙障内的植被、土壤机械组成及土壤水分特征进行研究,结果表明:机械沙障内的植被盖度显著增加,多样性指数麦草沙障和黏土沙障显著增加、塑料网格沙障减小,群落结构由耐旱植物向短命植物演替;不同的机械沙障均能增加表层土壤中的黏粒含量,但塑料网格沙障与黏土沙障内土壤的黏粒含量增加显著,麦草沙障增加不显著;不同机械沙障的建立均使得土壤的含水量下降,塑料网格沙障、麦草沙障和黏土沙障内的土壤含水量比流动沙丘分别降低了41.29%、5.05%、31.78%,沙障内土壤水分的季节性变化更加稳定;受机械沙障的影响,降水的入渗深度及入渗速率均减小,使得土壤水分的再分配过程产生明显的滞后性。机械沙障设置后期虽然引起土壤水分含量减少,但它带来的防风固沙效益不容忽视。综合考虑其成本、效益及时效性等因素,认为在沙区应该推广塑料网格沙障。     

聚乳酸纤维沙障对表层土壤含水量的影响

在乌兰布和沙漠西南缘选择大小、走向相近的裸沙丘分别铺设聚乳酸纤维( PLA)沙障与麦草沙障,设计规格为1m×1m、2m×2m、3m×3m.从2008年开始连续3年对2种沙障不同规格、不同坡位表层土壤含水量进行测定,同时以未铺设任何沙障的裸沙丘作为对照,比较新型材料PLA沙障与传统沙障麦草沙障对表层土壤含水量的长时间影响.结果表明:1)PLA沙障与麦草沙障以及裸沙丘含水量都随年份的增加而增加,2类沙障含水量增长幅度明显优于裸沙丘;2)就沙障规格而言,长时间保持土壤水分,效果最好的是PLA沙障2m×2m规格:3)在0～10 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为迎风坡＞背风坡＞坡顶,麦草沙障与PLA沙障相反;4)在10～20 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为坡顶＞迎风坡＞背风坡,麦草沙障同样与PLA沙障相反.     

污泥沙障对荒漠区土壤含水量的影响

选取民勤县勤锋农场流动沙区作为试验地,以城市生活脱水污泥作为沙区或荒漠区土壤水分补充的基质和材料,制成不同的污泥沙障(上覆污泥、下覆污泥、污泥方格)铺于流动沙丘迎风面,以自然状态的流动沙丘为对照,撒播黄蒿并经过一年生长后,比较各处理土壤含水量的大小,结果表明:所有污泥沙障处理多余的水分均下渗至沙区0~60 cm的土层中,以下覆污泥处理的土壤含水量最高,其次为污泥方格处理,上覆污泥处理土壤含水量最低,3个污泥沙障处理0~60 cm土层的含水量均显著大于对照(P<0.05)。综合考虑成本、用量和治沙效果,以污泥方格沙障最为经济实惠且环保,可以在极端干旱的民勤流动沙区起到较好的促进植被恢复的效果。     

毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应

为探讨半干旱区沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应,采用AV-3665R型雨量计、ECH2O-5土壤水分传感器、土壤深层水量渗漏测试记录仪同步监测毛乌素沙地东北缘沙柳固定沙丘2013年降雨、0-200cm深度土壤体积含水量、200cm以下渗漏量,分析沙丘土壤水分变化、降雨入渗特征及降雨对土壤水的补给作用。结果表明:5-11月累计降雨399.4mm,其极显著影响0-200cm深度土壤水分变化(P0.01);且0-200cm深度土壤体积含水量较低[(4.26±0.23)%]时53.8mm(历时71h)降雨开始后310h,土壤体积含水量较高[(6.16±0.57)%]时88.6mm(历时62h)降雨开始后70h湿润锋到达200cm;试验期间降雨对土壤水有一定补给作用,其中(15.9±7.1)mm降雨蓄存在于0-200cm深度土壤中,占同期降雨的(4.0±1.8)%,200cm以下深层渗漏水量为3.1mm,占同期降雨的0.8%。     

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。     

晋西黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应,以晋西黄土区人工刺槐林地、人工侧柏林地、人工刺槐侧柏混交林地为研究对象,利用EnviroSMART土壤水分定位监测系统和翻斗式雨量计对其2014年3月1日—2015年3月31日0—200cm土层的土壤含水量和降雨量进行了连续观测。观测结果表明:(1)人工侧柏林地0—200cm土层蓄水量为496.67mm,刺槐侧柏混交林地为349.88mm,人工刺槐林地为307.48mm。人工刺槐林地较人工侧柏林地和混交林地多消耗189.19mm和42.40mm土壤水分,且多消耗的水分主要来源于深层土壤,这可能导致人工刺槐林地深层土壤"干化"。(2)3种林地0—200cm土层土壤水分的年内变化可以划分为土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分积累期(6—8月)、土壤水分消退期(9—11月)、土壤水分稳定期(12月至翌年2月)。在土壤水分消耗期、积累期和消退期,3种林地土壤水分变化量存在显著差异。(3)在小雨、中雨、暴雨3种降雨条件下,人工侧柏林地对降雨的响应深度最深,人工刺槐林地最浅;对于同一林地而言,降雨的响应深度随降雨量的增加而增加;土壤含水量对单场降雨的响应程度随土层深度的增加而减弱。     

广西猫儿山毛竹林不同层次土壤含水量的降雨响应

以漓江上游猫儿山典型森林植被毛竹林(Phyllostachys pubescens)为研究对象,对其0—20,20—50,50—80cm共3个层次的土壤体积含水量进行了定位监测,分析了各层次土壤含水量的降雨响应。结果表明:(1)3个层次土壤含水量差异显著(p0.01),年均值分别为39.49%,41.17%,44.15%,表层0—20cm土壤含水量最少,20—50cm增加,50—80cm最高。降雨与3个层次土壤含水量都呈极显著相关性。(2)从小雨到暴雨,土壤含水量对降雨的响应都可以分为平台期、上升期、峰值期和退水期;各层次土壤含水量对降雨的响应是比较复杂的。(3)在上升期,表层0—20cm土壤含水量增加最快;退水期,50—80cm土壤最快,这与前期土壤含水量及降雨强度有关系。该研究为揭示漓江上游森林植被对降水径流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力,加强流域水资源管理和森林经营提供科学依据。     

青海湖防沙工程措施区土壤水分及入渗特征初步研究

选取青海湖沙区(克土和湖东种羊场)的草方格沙障,主要研究防沙措施的实施对该地区沙土物理性质的影响,采用烘干法和张力入渗仪对其土壤重量含水率及饱和导水率进行了测定。研究结果表明:克土和湖东种羊场的土壤含水率随深度变化都基本符合先增加后下降的趋势;土壤饱和导水率在克土区表现为半流动沙丘>丘间低地>坡底草方格>封沙育草区,湖东种羊场表现为:迎风坡中部草方格>坡底草方格。坡底沙土的入渗较迎风坡坡中部慢,主要与土壤粒度和含水率有关。粗砂含量较高、土壤水分较低的土壤表层渗透较快,而植被盖度较高并且有结皮的土壤表层渗透较慢。     

毛乌素沙地南缘灌丛沙丘土壤水分与粒度特征研究

土壤水分与土壤粒度是影响灌丛沙丘植被与沙丘演变的重要因子.通过对毛乌素沙地南缘典型灌丛沙丘土壤粒度以及4月、7月的土壤水分的测定.揭示了沙丘各部位土层土壤含水量的时空变化特征与粒度分布规律:由于是降雨1 h后采样,丘间地与丘顶0-10 cm土层7月土壤含水量均随深度变化骤减.丘间地自表层至70 cm深度范围的土层,受植被、降雨、太阳辐射等外界环境因子影响较大.丘顶四月表层被灌木老枝覆盖,从一定程度上抑制丘顶0-30 cm土层土壤水分的蒸发,同时增加粗糙度,降低下垫面起沙起尘率,从而为维持水分平衡、防沙治沙提供手段;30-80 cm间的土层7月土壤含水量较4月土壤含水量丰富,是由于7月正值雨季,雨水下渗土壤含水量较高.风况、植被条件、沙面活动程度决定各部位土壤含水量的变化幅度,根系分布与植被决定沙丘土壤水分的动态变化与拐点出现的土层深度.迎风坡、丘顶、背风坡、丘间地沉积物粒度特征相似,均以细砂为主,垂直结构中细砂、极细砂含量较高,其次为粉砂.黏土、中砂、粗砂、极粗砂含量随土层深度的增加变化不大,极细砂、细砂含量随土层深度增加变化起伏较大.     

毛乌素沙地樟子松固沙林土壤水分对降雨的动态响应

为分析半干旱区毛乌素沙地樟子松固沙林土壤水分对降雨的动态响应特征,采用AV-3665R雨量计、ECH_2O-5土壤水分传感器、深层渗漏水量测试仪自动监测樟子松固沙林2013—2014年降雨、0—200 cm土壤含水量、200 cm以下渗漏量。结果表明:樟子松固沙林5—10月累积降雨均显著(p0.01)影响0—200 cm层土壤水分变化,其中5—6月降雨对150 cm以下土层影响较小、9月后降雨对土壤水分补给作用显著;小于45.2 mm降雨对150 cm以下土层无直接补给作用;大于53.8 mm降雨对200 cm层土壤水分有补给作用,且表层初始含水量较高时,降雨入渗快、历时时间短、补给作用大。降雨量、土壤表层初始含水量对降雨后樟子松固沙林土壤水分入渗过程及特征有显著影响。     

古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘土壤水分时空变化特征

土壤水分是维系古尔班通古特沙漠荒漠植被发育最主要的制约因子。为了研究古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘土壤水分特征,于2012年12月4日至2013年11月4日,采用中子仪法对0~400cm沙层土壤含水率进行了原位观测,分析了沙丘不同部位土壤含水率的时空变化及不同发育阶段梭梭对其根区土壤含水率的影响。结果表明:(1)0~40 cm土层为土壤水分活跃层,40~200 cm土层为土壤水分次活跃层,200 cm以下土层为土壤水分相对稳定层;(2)西坡、坡顶和东坡的土壤含水率差异不显著,丘间地土壤含水率与西坡、坡顶和东坡均存在极显著性差异,且丘间地土壤含水率相对较高;(3)3—5月是土壤水分补给期,6—10月是土壤水分耗损期,11月—翌年2月是土壤水分稳定期;(4)不同发育阶段梭梭根区土壤含水率秋季均显著低于春、夏两季,壮年阶段梭梭根区土壤含水率各季都较低,青年阶段梭梭根区土壤含水率各季相差较大,壮年阶段梭梭和青年阶段梭梭根区土壤含水率春、夏季均存在显著性差异。     

科尔沁沙地半固定沙丘不同坡位土壤C,N特征

[目的]研究沙丘不同坡位土壤碳氮的分布特征,旨在探索沙丘不同坡位植被演替机制。[方法]选取高于5m的半固定沙丘,沿主要风向于坡底、坡中、坡顶和背风坡设置样点,对土壤容重、土壤总有机碳含量和土壤总氮含量进行测定,并计算碳氮比、碳氮密度和碳氮储量。[结果](1)不同坡位土壤碳含量均随深度增加显著降低,主要变异层发生在0—40cm层。不同坡位土壤碳含量在30—40cm层和60—100cm层存在差异。(2)氮含量与容重在不同坡位和不同深度均不存在显著差异性,碳氮比在坡底和坡顶存在显著的垂直差异性,背风坡60—100cm层土壤碳氮比显著高于其它坡位。(3)各坡位土壤碳密度随深度增加显著下降。30—40cm层土壤碳密度存在显著的坡位差异,而土壤氮密度的垂直差异和坡位间差异均不显著。(4)半固定沙丘土壤碳氮储量分别为716.89和94.14kg/m2,不同坡位差异性不显著;碳储量的构成在4种坡位差异较大,而各坡位不同深度土壤氮储量对总储量的贡献差异较小。[结论]科尔沁沙地半固定沙丘土壤碳氮含量与密度不同坡位的差异较小,同时各坡位的碳氮均存在显著的垂直差异性,尤其在30—40cm层,变异程度较大,这可能与该层植物根系分布有关。     

科尔沁不同类型沙丘土壤水分时空变化特征及其环境影响因子

为了深入探究半干旱地区沙丘土壤水分时空变化特征及其与环境因子关系，以科尔沁沙地为研究区，综合运用原位观测、数值模拟和冗余分析等方法，对沙丘土壤水分的时空变化特征、变异性、水平衡及其与环境因子的定量关系进行研究。结果表明：沙丘土壤水分在垂直剖面呈现出由半流动沙丘"镜像S "形逐渐过渡为阴坡固定沙丘" S"形的趋势，在时间尺度上呈"正态分布"形；半流动、半固定和阴坡固定沙丘土壤水分变异性随深度的增加逐渐减弱，半阳坡固定沙丘呈"S"形分布，最大变异系数为75.45%，均属中等变异；半流动和半固定沙丘水分主要消耗于深层渗漏，分别占总水量的57.35%和54.56%，半阳坡固定和阴坡固定沙丘水分主要消耗于植被蒸腾，分别占总水量的77.15%和54.88%；沙丘土壤水分影响因子具有差异性，容重、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是影响半流动、半固定和半阳坡固定沙丘土壤水分的主要环境因子，而有机质、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是阴坡固定沙丘土壤水分的主要影响因子。研究表明，半阳坡固定沙丘小叶锦鸡儿易消耗深层土壤水，造成土壤干燥化，草本和半灌木有利于深层土壤水分保持。     

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分的时空异质性

应用半干旱区科尔沁沙地2006-2010年5-9月份土壤水分定点观测资料,研究农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分的时空变异性。结果表明:2006年5月-2010年9月,(1)农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分都在7月份最高;农田7月份土壤水分与5、6月份的差异显著,沙质草地7月份的与8、9月份的差异显著,而固定沙丘7月份的与生长季其他月份的都有显著差异;(2)3个样地土壤水分随年份有逐渐增加的趋势;(3)农田、沙质草地和固定沙丘0-160cm平均土壤含水量分别为20.69%,7.63%,3.61%,农田土壤水分明显高于沙质草地和固定沙丘,而且3种样地间土壤水分差异显著;(4)3个样地土壤水分随土层厚度增加呈"先增加后减少,最后又增加"的趋势;农田0-20cm土壤水分与20-40cm,40-60cm,120-140cm及140-160cm的差异显著;沙质草地0-20cm土壤水分除与140-160cm有显著差异外,与其他土层均无显著差异;固定沙丘土壤水分只有100-120cm与140-160cm的差异显著;(5)研究区降雨的季节分配极不均匀,主要集中在4-10月的生长季,占全年降雨量的92.58%;0～5mm降雨占全年降雨事件的73.29%,但其降雨量只占全年降雨量的25.1%;降雨间隔期以0～10d为主,占全年无降雨期的37.6%;0～10d降雨间隔期出现的频数最高,占全年间隔期频数的86.9%;(6)当土壤水分较高时,其变异性会随着土壤水分的增加而减小,而当土壤水分较低时,其变异性随土壤水分的增加而增加。     

鄱阳湖滨流动沙丘不同类型沙障土壤改良效应分析

为探讨鄱阳湖滨湖不同类型沙障对流动沙丘土壤的改良效应,设置了玉米秸秆和单叶蔓荆两种不同材料的沙障类型,以裸露沙丘为对照,2年后分析两种类型沙障对流动沙丘土壤含水率和化学性质的影响。结果表明:单叶蔓荆沙障对于0-40 cm土壤含水率的提高具有显著效果,玉米秸秆沙障对于土壤含水率无明显作用效果。两种沙障内0-20 cm表层土壤有机质含量分别是裸露对照的3.62,22.24倍,两种沙障对表土均具有显著的改良效果（p<0.05）,单叶蔓荆沙障的改良效果更好;而在20-60 cm深层次土壤中,有机质含量未表现出显著差异。单叶蔓荆沙障除对土壤全氮无明显作用外,能有效提高全磷、碱解氮和速效磷的含量,分别是裸露对照的3.58,8.14,8.86倍,玉米秸秆沙障对土壤全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均无明显作用。综上,认为单叶蔓荆沙障是该地区流动沙丘土壤改良效果较理想的沙障材料。     

The Vertical Distribution of Soil Seed Bank and Its Restoration Implication in an Active Sand Dune of Northeastern Inner Mongolia,China

Although the functions and characteristics of soil seed banks in topsoil layers have been described for various ecosystems, the spatiotemporal pattern of the seed bank in deep soil and its ecological implications for vegetation restoration of active sand dune have not been fully explored. In 2007 and 2008, seed densities with regard to dune position, soil depth and season were investigated on an active and a stabilized sand dune of northeastern Inner Mongolia, China. Seeds in the 0–10 cm topsoil layer accounted for 60% of total soil seed bank on the stabilized sand dune, while more than 40% of seeds were stored in the 50–100 cm layers on the active sand dune. Seed density declined significantly with soil depth on the stabilized sand dune, but it was relatively constant across the 0–100 cm soil profile on the active sand dune. Seed density fluctuated with soil depth on the active sand dune suggesting that seeds were either relocated upward or downward over time. Seeds of annual non‐psammophytic species accounted for the majority of soil seed bank on the stabilized sand dune, while pioneer psammophytes contributed more to the soil seed bank of the active sand dune. Our data suggest that seeds in the deep soil layers of active sand dunes account for a large proportion of the whole soil seed bank. Because of the effect of wind erosion, seeds in deep soil could be gradually exposed to shallow soil layers and potentially contribute to population recruitment and vegetation restoration on active sand dunes. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

绿洲-荒漠交错带不同沙丘土壤水分时空动态变化规律

绿洲-漠交错带是植被恢复的一个重要区域，而植被恢复的关键又是了解沙丘土壤水分的变化规律。从2003年10月到2004年10月，对甘肃省张掖绿洲-荒漠交错带沙丘土壤水分进行了连续观测，并研究了生态垫在沙漠治理中的应用。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨、植被以及地表覆盖等因素的影响，沙丘土壤水分月变化滞后于降水变化。沙丘剖面土壤水分变异系数随土层深度的增加而减小，铺设生态垫减小了沙丘土壤水分的空间变异（CV=4．43％），流动沙丘0～40cm的含水量（0．19％～1.27％）低于固定沙丘（1.61％～1．75％），而其它各层的含水量（1．52％～1．73％）都高于固定沙丘（1．11％～1．38％）；流动沙丘含水量（1．27％～1．73％）从上部到下部依次升高，而固定沙丘（1．75％～1．11％）则与此相反；利用标准差和变异系数对沙丘土壤水分垂直变化进行分层，得出了土壤水分剖面分别为速变层、活跃层和次活跃层，并运用相关分析方法分析了生态垫覆盖下沙丘各层间土壤含水量及其与沙丘剖面平均含水量的关系。研究初步认为，生态垫能有效地保持沙丘土壤水分，将为沙漠治理提供一种新型的治沙模式。     

应用生态垫治理流动沙地机理研究

应用生态垫结合植物措施治理流动沙丘可达到立竿见影的效果。首先生态垫能够显著降低沙地0-15 cm的土壤温度,日均温可降低2.06-4.56℃,有利于沙地高温条件下减少土壤蒸发;在连续无降雨的情况下,生态垫下各层次的土壤含水量都高于流动沙丘裸地,尤其是15-30 cm含水量相对稳定,人工植被建立后,其保存率、生长量较流动沙地均有较大幅度的提高。生态垫结合生物措施可快捷、有效地恢复和重建流动沙地退化生态系统。     

科尔沁沙地流动沙丘土壤线虫群落组成与多样性研究

本文对科尔沁沙地流动沙丘不同坡位(丘间地、过渡带、迎风坡中部、坡顶、背风坡上部和下部)和不同土层深度(0 ～ 20、20 ～ 40和40 ～ 60 cm)的土壤线虫群落组成与多样性进行了比较研究.研究结果表明,流动沙丘土壤线虫具有显著的坡位效应,而垂直分布特征不显著.丘间地和背风坡下部具有较高数量和较多种类的土壤线虫,而过渡带和迎风坡中部土壤线虫数量较低、种类也较少.不同坡位土壤线虫总数、食细菌线虫、食真菌线虫和植物寄生线虫数量存在显著差异.除食细菌线虫外,不同土层土壤线虫总数及其各营养类群均无显著差异.土壤含水量和电导率是影响土壤线虫群落空间分布格局的主要因素.土壤线虫群落分布格局的变化反映了流动沙丘土壤微环境的变化,对土壤质量具有一定的指示作用.     

Effect of vegetation restoration on ant nest‐building activities following mobile dune stabilization in the Horqin Sandy land,Northern China

Measurements of the density and characteristics (size and height) of ant mounds were carried out on mobile, semi‐mobile, semi‐fixed and fixed dunes in the Horqin Sandy Land, Northern China. The relationships between the distribution of ant mounds and the plant community (abundance and cover) were investigated, for areas within and across the dune stages. Changes in spatial pattern of ant mounds were also analysed following mobile dune stabilization. The results showed no ant mounds on mobile dunes; the mound density was significantly higher on fixed dunes than on semi‐fixed or semi‐mobile dunes. The mound density depended on plant density and cover across all dune stages, but not within any dune stage. The mound diameter increased but the mound height decreased from semi‐mobile dunes to fixed dunes. However, the mound diameter and height were not related to plant cover and density within any stabilization stage or across all dune stages. The spatial pattern of ant mounds tended to change from more clumped (semi‐mobile and semi‐fixed dunes) to less clumped and approached a random pattern (fixed dunes) along the dune stabilization gradient, which was related to the changing vegetation pattern during succession. Although the quantification of the number of ant species present was not attempted on each dune, the observed differences in ant colour and size suggest at least eight species were present. Fixed dunes were more attractive for different kinds of ant species, but the mound distribution exhibited a more random pattern with more continuous vegetation. Thus, different environmental conditions, especially in terms of the plant communities present at different dune stages, affected the activities and behaviour of the ants (including the distribution of mounds), but did not affect mound size and height. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.