干旱荒漠区不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤呼吸特征及其影响因素分析

为了研究干旱荒漠区不同演替阶段白刺土壤呼吸特征,探讨土壤呼吸对环境因子变化的响应,采用自动土壤二氧化碳通量监测系统,测定了不同演替阶段(雏形、稳定、发育、衰退)白刺灌丛沙堆的土壤呼吸速率,同步测定了土壤温度、水分等指标,分析了环境因子与土壤呼吸之间的关系。结果表明:1)不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤呼吸变化呈"单峰曲线"。土壤呼吸速率均值按大小顺序排列为稳定阶段雏形阶段发育阶段衰退阶段;2)4种演替阶段土壤呼吸速率与10cm处土壤温度之间有一定的相关关系,对白刺灌丛沙堆土壤温度可以解释雏形70.16%、发育82.67%、稳定87.81%、衰退88.73%的土壤呼吸变化;3)随着水分的增加,土壤呼吸速率也相应的增大,当土壤水分达到最高时,水分的限制作用减小,水分增加对土壤呼吸的促进作用减弱;4)各发育阶段不同坡位土壤呼吸日变化动态存在差异,但平均值都表现为迎风坡中部迎风坡底部迎风坡顶部背风坡中部背风坡底部。对不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤呼吸及其影响因素的研究有助于认识区域生态过程和全球气候变化。     

不同立地沙柳生长特性的研究

[目的]通过研究不同立地类型沙柳生长特性与地上生物量,指出鄂尔多斯鄂托克前旗东南部沙柳最适合的生存立地类型。[方法]对鄂尔多斯市鄂前旗昂素镇不同立地类型沙柳生长特征——枝高、基径、冠幅进行实测,并分析各立地类型沙柳生长特性、灌丛枝生物量、叶生物量和单枝总生物量的差异以及各项指标间的关系。[结果]沙柳枝高、基径、冠幅及平均枝生物量的变化趋势均为固定沙地〉半固定沙地背风坡〉半固定沙地丘间低地〉半固定沙地迎风坡;沙柳单枝平均叶生物量和单枝总生物量排序为固定沙地〉半固定沙地丘间地〉半固定沙地背风坡〉半固定沙地迎风坡;沙柳单枝枝生物量在单枝总生物量中所占比例大小为半固定沙地背风坡〉半固定沙地丘间低地〉固定沙地〉半固定沙地迎风坡,而单枝叶生物量占单枝总生物量的比例大小顺序正好相反;沙柳生长因子间的关系和生长因子与生物量的关系都可用一元线性回归模型Y=a＋bX表示。[结论]研究区固定沙地是最理想的沙柳培育立地类型,半固定沙地背风坡和丘间低地也比较适合沙柳生长,而半固定沙地迎风坡不宜推广沙柳。     

毛乌素沙地南缘生态过渡带土壤生物学特性

[目的]探讨过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性的变化以及这些酶活性与土壤微生物总量及土壤养分的相关性。[方法]测定毛乌素沙地南缘生态过渡带流动半流动沙丘、固定半固定沙地、盐化丘间低地和缓坡丘陵梁地4种不同生境0~5 cm和5~20 cm土层各种酶的活性,并与土壤养分和微生物总量进行相关分析。[结果]结果表明,毛乌素沙地南缘生态过渡带不同生境各种土壤酶活性总体变化趋势为缓坡丘陵梁地>盐化丘间低地>固定半固定沙地>流动半流动沙丘。[结论]土壤生物学指标能较好地反映土壤肥力状况。     

乌兰布和沙漠东北部土壤水分变化特征的研究

通过对乌兰布和沙漠东北部土壤水分变化的特征研究表明:流动沙地土壤水分在空间变化上可分为三个层次:表层干沙层、沙地水分变化剧烈层、沙地水分稳定层;半固定沙地黄沙层和灰白色沙层物化性质几乎相似,只是含水量不同引起颜色不同;固定沙地按含水量变化趋势从地表向下分成四个区域:(1)从地表至粘土层结束;(2)不受地下水和降雨蒸发强烈影响的非稳定下渗层;(3)非饱和毛管上升高度层;(4)饱和毛管上升高度层;丘间低地土壤水分在空间上分为:(1)水分变化频繁活动层;(2)水分潜在供应层;(3)水分相对稳定层。     

民勤白刺灌丛沙堆演替过程中土壤粒径分形特征

通过野外采样与室内分析相结合,研究白刺灌丛沙堆在演替过程中土壤粒度与分形维数特征,分形维数与土壤粒级及土壤理化性质的关系。结果表明:1）民勤不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤均以细砂（46.71%～64.06%）为主;土壤分形维数变化为1.665～2.242,在白刺灌丛沙堆演替过程中分形维数呈现先升高后降低的趋势,衰退阶段达到最大值。2）分形维数与黏粒、粉粒、极细砂呈极显著正相关（P＜0.01）,与中砂呈极显著负相关（P＜0.01）,说明黏粉粒、极细砂含量越多,土壤分形维数越高。3）分形维数与有机质、全氮含量呈极显著正相关（P＜0.01）,与速效磷含量呈显著正相关（P＜0.05）,土壤分形维数可以用来评价土壤的养分状况。研究结果可为荒漠灌丛发挥防风固沙和土壤保育功能的定量化评价提供科学依据。     

干旱荒漠区不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒度特征

为探讨干旱荒漠区白刺灌丛沙堆土壤粒度特征，以民勤不同演替阶段（发育、稳定、衰退、严重衰退）白刺灌丛沙堆为对象，分别采集0~100 cm土层土壤样本，测定土壤粒度组成，计算并分析粒度参数。结果表明:1）干旱荒漠区发育阶段白刺灌丛沙堆土壤以细砂（50.04%~57.10%）和中砂（16.05%~22.03%）为主，稳定、衰退、严重衰退演替阶段白刺灌丛沙堆土壤以细砂（46.71%~64.06%）和极细砂（17.14%~29.06%）为主。2）平均粒径介于极细砂、细砂和中砂（1.92~3.17ф），分选系数介于较好和较差之间（0.69~1.41），偏度负偏至正偏（-0.141~0.299），峰度中等至很尖锐（1.01~1.99），分形维数（1.665~2.242）。随着白刺灌丛沙堆的演替发展，平均粒径变细、细粒物质所占比重增大，分选系数从中等、较好-中等之间、较差、中等-较差，粒度频率曲线变窄。3）从垂直分布来看，4个演替阶段不同土层粒度参数差异不显著。在0~10 cm土层中，不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒度参数存在极显著差异（P＜0.01）。     

干旱荒漠区白刺灌丛沙堆土壤温度及水分养分变化特征

以民勤沙区不同变化阶段白刺灌丛沙堆为研究对象,测定白刺灌丛沙堆高度、长短轴、迎风坡与背风坡植被株高、盖度、枯枝和结实等形态特征,分析不同变化阶段土壤温度及水分养分变化特征。结果表明,1）土层0～10 cm处的土壤温度随着时间推移地面温度呈现出先逐渐升高而后缓慢下降的趋势,日变化规律为发育阶段＞雏形阶段＞稳定阶段＞衰退阶段。2）在不同发育阶段土壤含水率在40～60 cm土层中最高, 0～5 cm最低,随着土层深度增加水分含量呈现逐渐升高的趋势。3）不同变化阶段土层pH在5～10 cm最高,不同坡向pH均为迎风坡大于背风坡;衰退阶段背风坡中电导率最高,均大于其他发育阶段的坡向。4）土壤TN、速效磷平均含量发育阶段最高、有机质衰退阶段最高、稳定阶段均最低;土壤TN为雏形阶段、发育阶段和衰退阶段迎风坡中大于背风坡中,稳定阶段则相反;土壤有机质为雏形阶段和发育阶段背风坡中大于迎风坡中,稳定阶段和衰退阶段则相反;土壤速效磷为不同发育阶段迎风坡中大于背风坡中,土壤温度在0～10 cm处日动态呈现出先逐渐升高而后缓慢下降的趋势;土壤含水率在40～60 cm土层中最高,0～5 cm最低;pH在5～10 cm最高;电导率在衰退阶段背风坡中最高;土壤TN、有机质和速效磷在发育阶段表面养分含量达到最高,且显著高于其他几个阶段。研究结果为民勤荒漠区白刺群落植被恢复与保护提供科学理论依据。     

科尔沁沙地丘间低地-流动沙丘联合体土壤含水量的空间异质性

运用半方差分析、单因素方差分析和Duncan多重比较方法,对科尔沁沙地丘间低地-流动沙丘联合体土壤含水量的时空变化进行了分析。结果表明:土壤含水量的季节动态与降水量的变化趋势保持一致,6月份降水量和土壤含水量最高。土壤含水量由高到低的趋势为:过渡带、丘间低地、流动沙丘。流动沙丘和过渡带的土壤含水量随着土壤深度的增加而增加,丘间低地的土壤含水量随着土壤深度的增加而降低。流动沙丘的土壤含水量在较小尺度上具有90%的空间自相关性,过渡带的土壤含水量在较大尺度上具有强烈的空间自相关性。丘间低地表层的土壤含水量在较大尺度上具有中等的空间自相关性。     

青土湖间断性水淹干扰对白刺沙堆土壤特性与生物量的影响

以青土湖过渡带3个不同立地类型(常淹水中的白刺沙包、固定白刺沙包、半固定白刺沙包)的白刺灌丛沙包为研究对象,采用了空间代替时间的方法,测定了间断性水淹前后白刺群落土壤水分、土壤电导率、pH、白刺生物量等参数。结果表明,3种立地类型的白刺沙包土壤电导率和pH随着深度的变化而有不同的变化。常淹在水中的白刺沙包不同部位的土壤含水量的变化较为平稳;固定白刺沙包不同部位的土壤含水量在浅层(0～20cm)相差较大,在较深层变化较小;半固定样地的各个部位土壤含水量相差不大。白刺的生物量从大到小依次为距离水50 m、离水200 m、离水100 m、水中,这说明土壤水分对白刺沙包生长有重要的影响,距离水50 m为白刺生长最佳距离。     

奈曼沙区樟子松生长与生态因子关系的研究

本文对奈曼铁路固沙区15龄樟子松生长状况及其与生态因子的关系研究表明,在无地下水和灌溉补给的沙丘上部,樟子松高生长速生期15龄即趋于结束;而在有地下水补给的丘间低地,正值高生长旺盛时期。立地水分状况是导致该区樟子松生长差异的主要原因,在奈曼沙区樟子松在不同立地条件下生长状况依次是丘间低地>迎风坡上部>沙丘顶部,这与各立地0～200cm沙层含水量大小相一致;4月份均温、5月份降水量是该区樟子松高生长的限制因子。     

崩壁不同土层水分运动特征的染色示踪

以南方花岗岩崩岗崩壁不同土层土壤为研究对象,运用染色示踪和Photoshop CS5图像提取技术,记录水平方向上土壤剖面的染色面积和最大染色深度,以分析崩岗崩壁不同土层的水分运动分布特征.结果表明:红土层持水性能高于砂土层和碎屑层,但水分的侧向运移速率低于其他2个土层;在水平方向上10~30 cm内各土层土壤含水量均随深度的增加呈现逐渐减小的趋势;经过24 h染色入渗试验后,砂土层水平方向上0~9 cm和碎屑层0~13 cm内的染色面积均超过80%;红土层优先流现象明显,剖面染色比例小,亮蓝染色剖面呈条带状分布,其染色面积随深度的增加而缓慢下降;砂土层和碎屑层平均染色比例较大,亮蓝染色剖面呈块状均匀分布,并随深度的增加表现出先缓慢下降后迅速下降的趋势.     

科尔沁沙地东南缘3种固沙林土壤水分时空变化的比较1）

以科尔沁沙地东南缘章古台地区的樟子松、油松、赤松等3种主要固沙林为研究对象,连续4a实测了0～300 cm土层在主要生长季的土壤含水率。结果表明：不同类型固沙林土壤含水率的空间异质性明显,30 cm以上表层土壤含水率均比较高,深层土壤含水率均明显降低;赤松林地50～200 cm土层、油松林地150～300 cm土层、樟子松林地30～150 cm土层土壤含水率在生长季下降明显,而无木本植被的沙丘（对照）在0～300 cm土层的土壤含水率基本没有变化。     

青海贵南高海拔沙地沙棘种群根系生物量的研究

用土钻取样法研究了生长于流动沙地和固定沙地上的中国沙棘种群根系生物量。结果表明,在干旱季节,各土层的根际土壤含水量随深度的增加而增加,增加幅度为流动沙地大于固定沙地;在湿润季节,根际土壤含水量随深度的增加而减少,减少幅度为固定沙地大于流动沙地。表土层(0~15 cm)中沙棘主根分布量在流动沙地显著高于固定沙地。在不同类型沙地上,沙棘细根分布比例的差异表现为:在干旱季节,土层深度为0~45 cm处,固定沙地(86.7%)显著高于流动沙地(62.4%),而在土层深度大于45 cm处,流动沙地(37.6%)显著高于固定沙地(13.3%);在湿润季节,表土层(0~15 cm)中细根分布比例显著高于干旱季节,土层深度大于15 cm的细根分布比例较少,流动沙地仅为13.3%,固定沙地为37.5%。     

毛乌素沙地不同沙丘部位几种灌木地土壤水分动态

土壤水分是制约沙漠植物生长的主要因素之一,地形部位对土壤水分影响较大,以毛乌素沙地固定沙丘3种灌木地为研究对象,分析其不同沙丘部位下各层次土壤水分的变化,并采用Brown-Forsythe检验方法分析不同沙丘部位之间土壤水分含量的差异。结果表明,沙地柏土壤体积含水量为0.97%～17.66%,油蒿土壤体积含水量为1.51%～15.70%,杨柴土壤体积含水量为3.20%～19.05%。表土层土壤水分含量较高,心土层土壤水分含量最低。表土层中丘顶、迎风坡中部、迎风坡下部与背风坡中部差异显著(P值分别为0.04,0.045,0.03),说明地形部位对表土层壤水分含量影响较大,背风坡水分含量高于迎风坡,因此栽植植物时可选择在背风坡栽植,以便于植物成活。     

辽西北沙地流动沙丘土壤水分时空变化特征研究

以辽西北沙地流动沙丘为对象,研究了土壤水分运动的时空变化特征。结果表明:流动沙丘土壤含水率的时间变化与降雨有密切关系,春季土壤含水率较低,为0.1%～3.1%;夏季土壤含水率较高,为2.5%～5.1%;秋季土壤含水率略高于春季,为2.2%～3.6%。土壤含水率垂直变化位为:0～10cm土壤含水率变异程度较大,受降雨和蒸发影响强烈;10cm～80cm变异程度相对小些;80cm～120cm土壤含水率比较稳定。流动沙丘不同部位的土壤含水率受干沙层厚度频繁变化和降雨量影响显著,阴坡底含水率>阳坡底>阳坡中>丘顶>阴中。     

膜下滴灌棉田土壤水分动态化研究

通过系统观察不同土壤类型棉田水分动态变化规律,研究了膜下滴灌棉花苗期、蕾期、花铃期、吐絮期土壤含水量以及不同土层深度土壤水分的变化。结果表明,沙土和粘土从苗期到吐絮期含水量变化趋势相似,并呈现规律性的变化:土壤含水量的变化趋势近似于抛物线,苗期土壤含水量最低,随棉花的生长发育,土壤含水量逐渐增加,至花铃期达最大,到吐絮期,土壤含水量又下降,与蕾期相当。不同土壤质地0～100cm土层各层次的土壤水分含量存在差异,随着土层深度的增加,土壤含水量呈下降趋势。在不同生育期,沙土的含水量明显低于粘土。这种变化与土壤的物理化学性质、生物学特性以及棉花根系的生长发育有关。     

基于SWAP模型的耕地-盐荒地-沙丘-海子水盐动态分析

为探讨盐荒地、沙丘和海子对耕地排盐的作用和机理,于2013-2016年在内蒙古河套灌区张连生研究区展开试验,利用土壤水分、盐分以及地下水盐分、埋深变化的观测数据,经SWAP模型率定和验证,对试验区水盐动态变化进行模拟和分析。结果表明,SWAP模型能够较好地反映试验区各地土壤水盐的垂直动态变化规律。模型验证结果显示,土壤水分的均方根误差均小于0.03 cm³·cm^-3,土壤盐分均方根误差均小于0.12 g·kg^-1,且二者平均相对误差均小于16%。地下水动态分析表明试验区地下水走向基本为从西北流向东南。研究表明,耕地含水量受灌水影响较大,水分逐渐向深层渗漏并侧向补给盐荒地和沙丘。沙丘表层含水量低,而深层水分可侧向补给耕地、盐荒地。耕地盐分在灌溉期向盐荒地和沙丘运移,最终汇集到海子,盐荒地在作物的生育期积累盐分,而盐分在秋浇期流失。耕地和盐荒地的地下水在灌溉期侧向补给沙丘和海子,非灌溉期由沙丘的地下水侧向补给耕地、盐荒地及海子。     

半干旱黄土区山地枣林春季土壤水分动态变化研究

为明确半干旱黄土区山地枣林土壤水分特征,本文对陕西延川县齐家山红枣试验基地春季土壤水分特征进行了分析。结果表明:1)不同坡向枣树林地土壤水分存在差异,阴坡土壤水分最高,其次为半阳坡,而阳坡最低,且不同坡向不同土层间存在显著差异;不同坡向土壤水分垂直变化趋势相似。2)坡位对枣树林地0～60 cm土层的水分影响较大,且随着土层的增加,坡位对土壤水分的影响逐渐减小直到差异不显著。3)山地枣林0～60 cm土层内,不同整地方式对土壤水分影响较大,且差异显著;但显著性随土层深度增加而降低。4)不同植被类型间土壤水分存在差异。0～40 cm土层,枣树林地土壤水分含量最高,且与苹果园、草地土壤水分差异显著;40～100 cm土层,苹果园土壤含水量最大,且与枣园、草地显著差异。5)研究区3种植被类型0～100 cm土层土壤蓄水量表现为红枣(153.03 mm)苹果园(149.26 mm)草地(98.76 mm),说明林地土壤水分涵蓄能力强,而撂荒草地土壤蓄水能力较弱。因此,研究表明半干旱黄土区进行水平阶整地和合理的经济林营造有助于土壤水分的利用且不会造成土壤水分亏缺,相反进行撂荒则反而会使土壤水分含量降低。