库布齐沙漠不同植被类型群落特征与土壤有机质、全氮、含水量关系研究

以库布齐沙漠不同植被类型的固定沙地、半固定沙地和流动沙地为对象,研究了不同植被类型群落物种多样性、生物量与土壤有机质、全氮、含水量之间的相互关系。结果表明:1)不同沙地类型间物种丰富度、物种多样性呈半固定沙地固定沙地流动沙地。而不同植被类型固定沙地间,则表现为演替时间较长的天然油蒿灌木林群落物种丰富度、物种多样性高于演替时间较短的人工杨树乔木林和人工沙柳灌木林群落。单位面积生物量(地上、地下)表现为由固定沙地到流动沙地依次递减,杨树乔木林固定沙地显著高于油蒿和沙柳灌木林固定沙地。2)不同植被类型土壤有机质和全氮含量随土层深度增加而逐渐降低,且由固定沙地到流动沙地依次递减,固定沙地不同植被类型土壤有机质和全氮含量排序为:人工杨树固定沙地天然油蒿固定沙地人工沙柳固定沙地,有机质含量与全氮含量具有显著的正相关关系。3)该区域不同植被类型的生产力受林分特征和土壤养分共同制约,而土壤含水量的差异会导致群落物种多样性的变化。     

2种植被下生物结皮化学特征及其对下层土壤的影响

以毛乌素沙地的生物结皮层和结皮下层土壤为研究对象,对油蒿、羊柴2种植被条件下的土壤生物结皮层以及生物结皮下层土壤进行了化学性质的研究,探讨了不同植被下土壤生物结皮对土壤化学特征的影响。研究表明:生物结皮的土壤养分含量均高于流动沙地,油蒿灌丛下生物结皮的发育时间长,富集的养分含量也比羊柴灌丛的多,土壤生物结皮对下层土壤养分有明显影响,生物结皮下土壤的有机质、全效养分和速效养分的含量均高于对照流沙土壤土层,且呈随土层深度增加含量降低的趋势。     

黄土丘陵区生物结皮条件下土壤有机质及氮素的累积特征

【目的】研究生物结皮条件下土壤有机质及不同形态氮素含量的变化,明确生物结皮养分积累及培肥土壤的作用,为其潜在的环境风险评价提供依据。【方法】采用野外调查结合室内分析的方法,调查黄土丘陵区不同发育年限生物结皮的样地,分层采集样地的土壤样品,同时以同一区域退耕1年以内的撂荒地为对照(CK),测定生物结皮层以及0~2,2~5,5~10cm土层有机质、全氮及碱解氮、硝态氮、铵态氮含量。【结果】1)生物结皮条件下,结皮层土壤全氮和有机质的积累过程可分为快速增长和趋于稳定2个阶段,这2个阶段以生物结皮发育13年为界限。结皮发育13年时,结皮层土壤全氮含量达到1.34g/kg,是对照的3.72倍;有机质含量为25.41g/kg,是对照的5.05倍。2)生物结皮明显增加了结皮层土壤碳氮比,结皮发育15年时,结皮层土壤的碳氮比最高,为11.8,但碳氮比与发育年限无关。3)结皮层土壤碱解氮含量及其占全氮的比例明显高于0~10cm土壤和对照,碱解氮含量在生物结皮发育15年时达到最大值(94.89mg/kg),是对照的6.51倍,之后趋于稳定。4)生物结皮增加了结皮层土壤硝态氮和铵态氮的含量以及硝铵比。【结论】生物结皮可以明显提高结皮层土壤氮素含量,增加土壤肥力,对土壤表层氮素积累有重要作用,与此同时,生物结皮也有可能增加氮素的流失风险。     

3种不同土壤结皮类型对黄花补血草种子萌发的影响

通过模拟干旱荒漠区结皮发育过程中的流动风沙土、物理结皮沙地、生物结皮沙地等3种关键阶段的生境样地,研究不同土壤结皮类型对土壤含水率及黄花补血草种子萌发的影响。结果表明,物理结皮类型下黄花补血草的萌发率最高,达到了69.00%,显著优于对照组的2.83%。不同结皮类型对土壤含水率影响显著,对照风沙土土壤含水率最低,仅为0.02%,物理结皮处理土壤含水率最高,能够达到0.20%。不同结皮类型中以物理结皮处理最有利于黄花补血草种子的生长,平均高度达到3.34 cm,平均冠幅达到100.11 cm~2,显著优于对照风沙土处理。     

黄土丘陵水蚀区生物结皮土壤抗冲性试验研究

以典型黄土丘陵沟壑区不同发育年限的生物结皮为研究对象,探索了不同发育年限生物结皮对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重等与土壤抗冲性有关的理化性质的影响,并与流水冲刷试验结果相结合,揭示水蚀条件下生物结皮的形成对土壤抗冲性的影响,明确生物结皮在研究区退耕还林(草)生态恢复中的地位及作用.结果表明:结皮形成对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重均产生了影响.土壤抗冲性与结皮有机质含量、粘结力、水稳性团聚体合量呈负相关,与容重呈正相关.有机质含量对结皮土壤抗冲性影响最大,其次为粘结力、水稳性团聚体含量及土壤容重,其中有机质含量对土壤抗冲性的影响达到极显著水平,粘结力对土壤抗冲性的影响达显著水平.     

黄土区封禁流域生物结皮对土壤微生物量的影响

【目的】研究陕北黄土区封禁小流域中不同类型生物结皮对土壤微生物量碳和氮含量的影响,为该地区植被恢复和生态重建提供参考。【方法】选取陕北黄土区吴起县合沟流域为研究区,以藻类地衣苔藓结皮、藻类地衣结皮、藻类苔藓结皮和物理结皮(对照)为研究对象,分析不同生物结皮类型对结皮层及其以下土层(2~5cm和5~10cm)土壤微生物量碳和氮含量的影响。【结果】与物理结皮相比,3种生物结皮均能显著提高结皮层的土壤微生物量碳和氮含量(P0.05),改善效果的大小顺序为藻类地衣苔藓结皮藻类苔藓结皮藻类地衣结皮物理结皮。生物结皮对结皮层以下土层土壤微生物量碳、氮含量的影响随土壤深度的加深而减小,其改良效果为藻类地衣苔藓结皮最好,藻类地衣结皮和藻类苔藓结皮次之。生物结皮的不同发育阶段与土壤微生物量碳和氮含量呈极显著正相关关系(P0.01)。【结论】生物结皮的形成与发育能显著改善结皮层及其以下土层土壤微生物量碳和氮含量,提高表层土壤的生物活性。     

不同植被群落下土壤有机质和速效磷的小尺度空间变异

【目的】研究鄂尔多斯沙地不同植被群落对小尺度土壤养分空间变异的影响。【方法】通过对鄂尔多斯沙质荒漠化地区两种典型植被群落下的土壤以0.3 m等间距的网格取样（n=81）,对土壤有机质含量、土壤养分含量微尺度空间变异进行地统计学分析。【结果】本氏针茅群落下土壤有机质含量和有效磷的半方差函数呈线性模型，本氏针茅群落下表层土壤养分的空间变异特征受随机因素的影响较大，在调查范围内没有空间相关性。油蒿灌丛周围表层土壤的有机质和有效磷含量的半方差函数可用球状模型和指数模型来描述，表层有机质含量的独立间距为1.25 m，有效磷含量的独立间距为1.14 m，均与油蒿灌丛的冠幅相近，土壤有机质含量和有效磷含量具有强烈的空间自相关性。【结论】两种植被下的土壤有机质和有效磷含量的差异显著；在亚米采样尺度上，本氏针茅群落下土壤有机质、有效磷含量的空间变异较小，而油蒿灌丛群落下表层有机质、有效磷的分布具有明显的以灌丛群落为中心的同心圆结构，有较强的空间自相关性。     

毛乌素沙地不同植被类型的土壤颗粒分形与土壤碳氮变化特征

为了探讨不同植被类型的土壤碳氮特征,测定了毛乌素沙地不同植被群落土壤0~10、10~20和20~60 cm土层土壤有机质、全氮及土壤颗粒组成的动态变化,并分析了土壤颗粒组成中沙粒、极细沙和黏粉粒质量分数变化与土壤有机质和全氮质量分数间的关系。结果表明,固沙植被的建植显著提高土壤有机质和全氮质量分数,而不同植被类型对土壤有机质和全氮质量分数的影响差异主要发生在土壤表层(0~10 cm),深层差异不显著。而同一植被类型土壤有机质和全氮质量分数随土层加深呈下降趋势,表现出垂直方向的变异。其中樟子松样地对表层土壤有机质和全氮质量分数含量影响最大,具有明显表聚性,随土层加深土壤有机质和全氮质量分数含量下降最为显著,而沙柳+油蒿+杨柴样地和沙地柏+油蒿样地土壤有机质、全氮质量分数随土层加深无显著变化。固沙植被的建植显著提高土壤黏粉粒(0.05 mm)和极细沙(0.05~0.10 mm)质量分数,而显著降低了沙粒质量分数(0.1~1.0 mm),不同植被类型样地各层土壤极细沙和黏粉粒质量分数由大到小依次为樟子松样地、沙地柏油蒿样地、沙柳油蒿杨柴样地,而沙粒质量分数与之相反。同一植被类型样地,随土层加深沙粒平均质量分数均呈增加趋势,极细沙和黏粉粒质量分数则呈降低趋势。土壤颗粒组成与土壤有机质、全氮质量分数间相关性表明,土壤中黏粉粒和极细沙粒质量分数分别与土壤有机质和全氮质量分数呈显著正相关,而沙粒质量分数却与土壤有机质和全氮质量分数呈显著负相关(p0.01)。     

东北黑土区农林复合土壤效应

以黑土区小黑杨—大豆、长白落叶松—大豆和红皮云杉—大豆农林复合系统及大豆纯农地土壤为对象,通过对土壤水分物理性质,有机质、N、P、K等指标的测定与分析,对比研究了不同农林复合模式对黑土区土壤物理性质与土壤养分环境的影响。结果表明:农林复合生态系统能够显著改善黑土区土壤结构,提高土壤养分质量分数,增加表层土壤的有机质和C/N。其中以小黑杨—大豆模式效果最好,土壤含水量可达41.20%,总孔隙度和土壤密度分别为60.60%、1.02g/cm3,CP/NCP高于大豆纯农地,且该模式在提高土壤有机质、水解氮及有效磷质量分数方面最为突出;长白落叶松—大豆和红皮云杉—大豆模式的速效钾质量分数较高。     

陕北黄土高原藓结皮的7种土壤酶活性及其剖面分布特征

【目的】研究藓结皮对土壤酶活性及其剖面分布特征的影响,为认识和理解生物结皮的生态功能提供实证,同时也为黄土高原生态修复提供参考。【方法】以陕北黄土高原的藓结皮为对象,测定了0~12cm土层藓结皮和无结皮处理土壤的7种酶(脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶)活性,分析藓结皮和无结皮处理土壤养分含量、酶活性及其剖面分布特征的变化,并分析藓结皮和无结皮条件下不同土壤酶活性的相关性。【结果】在0~12cm土层,藓结皮处理的全氮、全磷、碱解氮、速效磷以及土壤有机质含量均高于无结皮处理,藓结皮处理的5种土壤养分含量的平均值分别是无结皮处理的0.53,0.29,0.34,0.81和0.24倍。藓结皮处理极显著提高了表层(0~2cm)土壤7种酶的活性,其脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别是无结皮处理的3.51,44.76,32.91,2.22,2.47,9.93和4.13倍;显著提高了2~6cm土层碱性磷酸酶、蔗糖酶以及蛋白酶的活性,3种酶活性分别是无结皮处理的9.41,9.28以及1.78倍;极显著提高了0~12cm土层过氧化物酶和多酚氧化酶活性,2种酶的活性分别是无结皮处理的18.58和8.69倍。藓结皮与无结皮条件下,土壤酶活性具有类似的剖面分布规律,均随土壤深度的增加总体呈递减趋势,但藓结皮条件下土壤酶活性的剖面表聚特征更为明显,无结皮条件下的表层(0~2cm)土壤酶活性为下层(10~12cm)土壤的1.97~12.97倍,而藓结皮条件下的表层土壤酶活性为下层土壤的0.76~6.53倍。藓结皮条件下7种土壤酶活性之间呈极显著相关性,而无结皮条件下7种土壤酶活性的相关性相对较差。【结论】藓结皮对土壤养分积累和酶活性具有促进作用,对土壤肥力提升、退化土地治理以及生态环境修复均有重要意义。     

鄂尔多斯沙地土壤微生物区系的研究

以内蒙古鄂尔多斯市流动、半固定、和固定3种不同沙丘类型为研究对象,系统地研究了土壤中三大微生物数量组成、季节动态变化以及垂直分布特征。结果表明不同固定程度的沙丘在微生物总数量上存在较大的差异,即固定沙丘>半固定沙丘>流动沙丘,固定沙丘微生物总数是半固定沙丘的2.8倍,流动沙丘的12.5倍;3种沙地中土壤微生物数量,细菌占绝对优势(70%以上),放线菌次之,真菌最少(低于1%),并且有明显的季节分布和垂直变化规律。细菌和放线菌在春季有生长高峰,真菌则在秋季,半固定和固定沙丘中细菌在表层分布最多,真菌和放线菌在1~10 cm处分布最多。     

共和盆地沙珠玉地区不同沙地种子量分布规律研究

采用样线法,研究了沙珠玉地区不同沙丘土壤种子量的密度。结果表明,土壤种子密度从固定沙丘、半固定沙丘到流动沙丘呈递减趋势,分别下降了20.5%和41.7%。土壤种子量的物种数在固定和半固定沙丘的变化不大,但在流动沙丘变化较大,主要为一年生植物。     

鄂尔多斯南部不同沙地土壤养分含量、酶活性与微生物数量变化规律及其相关性

以内蒙古鄂尔多斯的不同沙地类型(流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘)为研究对象,测定其土壤养分,土壤酶和土壤微生物的含量,期望得到它们的变化规律及其相关性,为该地区的防风固沙提供理论参考。结果如下:土壤酶活性的季节变化和垂直分布均没有显著的规律。碱性磷酸酶在固定沙丘中随土层的增加而降低;在表层土壤中其活性最高;夏季其活性最低。在3样地中细菌数量最多,放线菌次之,真菌最少,固定沙丘>半固定沙丘>流动沙丘。相关分析表明:土壤3大类微生物与有机质、全氮含量和碱性磷酸酶活性均为极显著正相关,与全磷含量、多酚氧化酶和脲酶活性的相关性不显著。细菌和微生物总数与全钾含量呈显著相关,放线菌和真菌与全钾含量的相关性不显著。在流动沙丘和固定沙丘中芽孢杆菌属占细菌的比例在冬季最高,夏季次之。在半固定沙丘中是冬季最高,其次是在春季,这与细菌总数的变化趋势一致。通过形态学观察、生理生化试验、Biolog试验以及分子生物学鉴定结果,得到沙漠中最常见的芽孢杆菌主要有Bacillus cereus、B.licheniformis、B.subtilis、B.megaterium和B.maroccanus。通过该研究客观地反映了内蒙古鄂尔多斯不同沙地类型的土壤肥力状况,从而为该地区沙地土壤改良和防风固沙提供重要的依据。     

浑善达克沙地植被恢复对土壤理化性质的影响

[目的]研究浑善达克沙地植被恢复过程对其土壤理化性质的影响.[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法,以内蒙古自治区克什克腾旗浑善达克沙地不同治理时间及不同恢复阶段沙地为对象,定量分析不同治理时间及不同恢复阶段沙地土壤的理化性质.[结果]随治理时间的增加和沙地的不断恢复,0～5 cm土层含水量和土壤容重分别呈增加和降低趋势,5～60 cm土层土壤含水量和土壤容重则均呈现降低趋势.土壤有机质含量和全氮量逐渐增加.半固定沙地与固定沙地的土壤有机质含量较流动沙地提升2.03和6.12倍,全氮量提升48.15％和74.38％.[结论]研究结果可为浑善达克沙地的生态治理提供理论依据.     

不同沙丘类型对柠条林春尺蠖发生的影响

为了明确不同沙丘类型对春尺蠖在柠条林发生的影响,在腾格里沙漠东南缘地区,选择固定沙丘、半固定沙丘和半流动沙丘3种生境,研究了春尺蠖在3种生境柠条上的发生情况。结果表明:3种沙丘柠条上春尺蠖的发生存在显著差异,半固定沙丘春尺蠖发生最为严重,其后依次为固定沙丘和半流动沙丘,3类生境中春尺蠖的平均虫口密度分别为147.00、28.67、0.37只/株,被害株率分别为99.67%、64.67%、1.33%。通过对春尺蠖发生情况和环境因子(土壤物理化学性质和植被参数)进行相关性分析得出:柠条被害株率和虫口密度与土壤粉粒含量、土壤生物结皮盖度和柠条密度呈显著负相关关系(P﹤0.05),与土壤沙粒含量、柠条冠幅、柠条株高和土壤含水量呈极显著正相关关系(P﹤0.01)。沙漠区春尺蠖的发生与土壤表面的稳定性、土壤深层水分含量有关。     

高寒沙区植被恢复过程中表层土壤因子的变化规律

对青海沙珠玉地区人工植被恢复过程中表层土壤因子性状的研究表明:人工植被恢复对干旱区土壤有很好的改良效果。随着流动沙丘被固定,土壤逐渐出现结皮层,颗粒组成中砂粒质量分数逐渐降低,粉粒质量分数增加,土壤有机质和全氮质量分数逐渐增加,pH值有降低的趋势。由线性回归分析可看出,表层土壤中有机质和全氮质量分数与砂粒质量分数呈显著负相关,而与粉粒质量分数呈显著正相关。干旱沙区的土壤要恢复到自然的水平需要相当长的时间,因此,对于荒漠化地区土壤保护是一个极为重要的问题。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮对凝结水形成和蒸发的影响

在水分极度匮乏的荒漠生态系统,凝结水是除降雨之外最重要的水分来源之一,它对荒漠生态系统结构、功能和过程的维持产生重要的影响。为探明半干旱沙区生物结皮表面的凝结水形成和蒸发特征,采用自制的微型蒸渗计(直径7 cm、高5 cm的PVC管)实验观测了不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和苔藓结皮)对凝结水形成和蒸发的影响。结果表明:(1)观测期间共有20次凝结水形成记录,除降雨天气外,几乎每天都能观测到水分凝结现象;(2)不同类型地表凝结水总量依次为(1.998±0.075),(2.326±0.083),(2.790±0.058)和(3.416±0.068) mm,生物结皮表面的凝结水总量显著大于裸沙(P < 0.05);随生物结皮的发育,不同类型生物结皮表面的凝结水总量呈增加的趋势,凝结水总量之间差异显著(P < 0.05);观测期间不同类型地表日平均凝结水量依次为(0.100±0.003),(0.116±0.004),(0.140±0.002)和(0.171± 0.003) mm,不同类型地表日平均凝结水量之间差异极显著(P < 0.01);(3)凝结水形成过程的观测结果显示,凝结水19:00开始形成,23:00-凌晨1:00形成不明显,1:00-7:00继续形成,除浅灰色藻类结皮外,太阳升出后在黑褐色藻类结皮和苔藓结皮表面继续形成少量的凝结水;凝结水7:30开始蒸发,10:30到11:00之间结束蒸发,凝结水在裸沙和浅灰色藻类结皮中的保持时间显著大于黑褐色藻类结皮和苔藓结皮中的保持时间(P < 0.05);(4)凝结水的形成受大气温度、地表温度、空气相对湿度和大气地表温度差等气象因素的影响,但其形成过程不与某一个气象因素呈简单的线性关系。     

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。     

呼伦贝尔沙地风沙土粒径分布特征

目的土壤粒径分布可显著影响土壤风蚀强度,研究其变化特征,对阐明风沙运动过程及其影响因素具有重要意义。方法以呼伦贝尔沙地流动、半固定和固定沙丘表层风沙土为研究对象,采用激光衍射技术测定土壤粒径分布,计算分析不同类型沙丘风沙土粒度组成、粒度参数和粒配曲线。结果研究结果显示:（1）呼伦贝尔沙地表层风沙土以砂粒为主,其含量可达60% ~ 80%,黏粒与粉粒含量较少。随沙丘的固定,土壤黏粒、粉粒与极细砂含量显著增加（P < 0.05）,细砂、中砂与粗砂含量显著减少（P < 0.05）,极粗砂含量无显著变化（P > 0.05）。（2）沙地土壤平均粒径较粗,分选性较差,粒度分布较集中,偏度情况为极正偏,峰度值为尖窄,分形维数介于2.25 ~ 2.49之间。随沙丘的固定,风沙土粒度组成不断细化,粒径分布的对称性与均匀程度不断优化,分形维数不断增大。（3）沙地不同类型沙丘的土壤粒度频率分布曲线均具有唯一峰值。流动沙丘跃移与蠕移组分的分选性较好;固定沙丘悬移组分的分选性较好。随沙丘的固定,在组分之间过渡时,土壤颗粒变化的剧烈程度不断降低。结论呼伦贝尔沙地不同类型沙丘风沙土粒径分布特征差异显著,研究结果反映了风沙土粒径分布随沙丘固定的变化特征,可为呼伦贝尔沙地土地沙漠化防治提供理论支撑。