塔里木沙漠公路防护林土壤盐结皮化学特征及其对土壤蒸发的影响

盐结皮是广泛分布于塔里木沙漠公路防护林土壤表层的一个特殊层次,目前对其化学特征及其对土壤蒸发的影响尚无系统研究。文中对塔克拉玛干沙漠腹地不同定植年限防护林土壤盐结皮有机质含量、全盐量、八大离子含量和pH值进行了分析,并进行了盐结皮抑制土壤蒸发试验,结果表明:土壤盐结皮有机质含量随着防护林定植年限的增加而增加;全盐量、各离子含量、pH值均随着防护林定植年限的增加而逐渐降低。其中,全盐量均远高于流沙地;各离子含量与流沙地相比有不同程度的增加,Cl-、Na+和SO24-增加量最为明显,Mg2+、K+、Ca2+和HCO-3次之,CO23-含量极微且基本没有变化,pH值均呈碱性,定植11年防护林盐结皮pH值甚至低于流沙地;盐结皮可以有效的抑制土壤水分的蒸发。     

高矿化度水灌溉条件下土壤盐结皮层与下层土壤盐分特征差异初探

塔里木沙漠公路防护林生态工程沿线均采用高矿化度咸水灌溉,土壤盐分是该线新人工生态系统可持续面临的主要环境问题之一。为了探讨长期灌溉条件下土壤表层盐分与土体内部盐分差异性,在沙漠公路定点采样的基础上,运用统计分析、相关分析等对土壤盐结皮层与盐结皮层下(0-100cm)土层电导率、全盐量的关系、盐离子含量、各土层盐离子间相关性关系做了比较分析。结果表明:盐结皮层土壤盐分显著高于下层土壤,沿线不同层次土壤pH均呈碱性,处于弱变异程度,相比较盐结皮层更趋向于碱性。长期高矿化度水灌溉下,盐结皮层土壤盐分离子与结皮层下(0-100cm)盐分离子在剖面出现显著分异。盐结皮层以NaCl、CaSO4、MgSO4、MgCl2等盐类为主,而盐结皮下土壤以NaCl、Na2CO3、MgCl2、MgCO3盐类为主。这是极端干旱区长期高矿化度水灌溉下盐分离子淋溶-积聚的显著表现。     

咸水滴灌下林带的盐结皮时空分布规律

通过对塔里木沙漠公路防护林带地表土壤的采样分析,研究了咸水滴灌条件下,土壤盐结皮的时空分布特征.厚度、电导率是盐结皮的主要特征参数,它们的时空变化可以表征盐结皮的分布.盐结皮的主要时空分布特征:①在水平方向上,电导率呈先增加后降低的变化趋势,厚度在距滴头40 cm处达最大,而在40 cm以外变化不明显;②在坡地上,滴头的上坡向盐结皮的厚度和电导率大于下坡向;③随着防护林种植年限的增长,盐结皮厚度逐渐增加,并最终保持在某一稳定厚度,而电导率则呈先增加后逐渐降低的趋势.     

干旱区盐渍化荒地不同开垦年限土壤碳氮储量研究

在天山北坡绿洲区分别选取连续开垦3 a、8 a、15 a盐渍化棉田和未开垦的盐渍化荒地,采集0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm土层土壤样品,测定土壤有机碳、全氮含量。结果表明:盐荒地开垦后棉田0~100 cm土层土壤有机碳含量随开垦年限呈逐渐增加的趋势;开垦后棉田土壤全N含量随开垦年限的增加而增加,但处理间无显著差异;盐荒地与开垦棉田土壤有机碳、全N含量随土层深度增加而降低,其中盐荒地不同土层间土壤有机碳含量差异显著,0~40 cm土层土壤有机碳、全N含量明显高于40 cm以下土层;开垦棉田土壤C/N随开垦年限的增加呈现增加的趋势,盐荒地和开垦棉田土壤C/N随土壤深度的增加而降低,二者之间差异不显著;开垦棉田土壤有机碳储量随开垦年限的增加呈先减少后增加的趋势。结论:干旱区盐荒地开垦后,棉田土壤有机碳、全N含量均随开垦年限的增加而增加,而土壤有机碳储量随开垦年限的增加先减小后增加。盐荒地与开垦棉田土壤有机碳和全N含量随土层深度增加而减少。     

苔藓结皮层土壤矿质元素含量变化特征

土壤中全量化学元素既是植物矿质营养的源泉,又是全面影响土壤肥力高低的一个重要因素,其含量多少对分析土壤形成演化过程具有指导意义。文中采用电感耦合等离子体发射光谱仪(PE ICP-OES)分析测定了沙地沙漠固沙林植被下苔藓结皮层全量化学元素含量变化。结果表明,苔藓结皮层SiO_2平均含量为60.77%,其它全量化学元素组成(SiO_2除外)含量均高于流动沙土;随着固沙林时间的增加以及苔藓结皮不断积累更多的细颗粒物质,苔藓结皮层SiO_2含量呈现出明显降低的趋势,而其它全量化学元素含量均呈现增加趋势。苔藓结皮层硅铁铝率低于对照流动沙土,且随着固沙林时间的增加,硅铁铝率均呈现降低趋势,同时大气降尘中的全量化学元素组成含量以及硅铁铝率均高于苔藓结皮层和流动沙土。风沙环境下苔藓结皮层的形成和长期保留,对改善风沙土矿物质元素含量具有积极作用。     

高寒地区人工植被恢复过程中沙表生物结皮特性研究

野外采样和室内分析相结合,对我国高寒地区荒漠化植被恢复不同阶段土壤生物结皮特性变化进行了研究.结果表明在沙质荒漠化地区,通过人工植被恢复,土壤生物结皮的形成是荒漠化土壤得以固定的基础,沙丘的固定时间不同,结皮层的特性有很明显的差异：①随固定时间变长,结皮层的土壤颗粒组成细化.结皮层砂粒总含量呈降低趋势,其中1～0.25 mm砂粒的含量逐渐降低,0.25～0.05 mm砂粒含量先升高后降低,而0.05～0.02 mm砂粒的含量在逐渐升高,粉粒和粘粒含量在固定初期呈逐渐增高趋势,之后趋于稳定;②固定过程中结皮层的化学性质逐渐变优.土壤结皮层的有机碳、速效养分、全氮含量及CEC均不断提高,说明结皮层对土壤养分有强烈的富集作用;碳酸钙和pH值没有十分明显的变化;有机物质的增多,促进土壤微生物的繁殖,从而促进土壤酶活性的提高.     

滴灌时长对伊犁河流域土壤理化性质及作物产量的影响

为阐明新疆伊犁河南岸灌区不同滴灌应用年限下新开垦耕地土壤水分分布和土壤全氮及有机质分布,进一步了解干旱区荒地引水灌溉开垦过程中土壤养分变化,本文以伊犁河流域连续新开垦地区——伊犁河南岸灌区管理处为研究区,以冬小麦(Triticum aestivum L.)为研究对象,通过监测不同滴灌应用年限(1 a,2 a,3 a,4 a)以及未开垦荒地(CK) 0～60 cm剖面土壤水分、全氮含量和土壤有机质含量,揭示滴灌应用年限对滴灌条件下土壤理化性质以及冬小麦产量的影响。结果表明:新垦土地土壤含水率会随滴灌应用年限延长而增加,种植和灌溉会改善新开荒地的土壤水入渗条件,有利于耕作层水分调蓄;新垦土地各层土壤全氮会随滴灌应用年限增加而增加,且随深度增加分布趋势由开垦前先减少后增加变化为先增加后减少,在0～30 cm土层出现表聚现象;不同滴灌应用年限0～60 cm土壤有机质含量随年限增加而增加,开垦种植增加了0～40 cm土壤有机质含量,并在0～20 cm土层明显富集;根据全国第二次土壤普查养分分级相关标准,研究区荒地开垦后土壤养分全氮及有机质均提高了一级;新开垦耕地灌溉1～4 a,冬小麦产量随滴灌应用年限的增加而增加。养分及产量增加的主要原因在于当地现行的灌溉制度及作物秸秆残留。     

塔里木沙漠公路防护林土壤团聚体特征

通过野外采样与室内分析相结合的方法,对塔里木沙漠公路5个不同种植年限防护林0~20 cm土层土壤团聚体的组成及稳定性进行了研究。结果表明:1干筛处理下,各土层0.25 mm风干团聚体含量在33.35~280.48 g·kg-1,其中5 mm粒级在土壤风干团聚体占主导地位,其含量占41.56%~70.09%;5~2 mm粒级次之,占6.58%~34.88%;1~0.5 mm粒级含量最少,仅为1.66%~5.46%。湿筛处理下,各土层0.25 mm水稳性团聚体含量在0.21~72.54 g·kg-1,不同粒级含量占水稳性团聚体总量的比例基本随粒径的减小而降低。2在0~20 cm土层中,流沙地没有形成团聚体,但随着种植年限从7 a增加到18 a,土壤风干团聚体含量从69.94g·kg-1增加到159.88 g·kg-1,水稳性团聚体含量从0.41 g·kg-1增加到60.84 g·kg-1,防护林的种植促进了流动风沙土的成土过程。3随种植年限的增加,0.25 mm风干/水稳性团聚体含量〔SDA/WSA(0.25 mm)〕、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)都有增加的趋势,且这些指标间的相关性均达到极显著水平(P0.01)。4可分别用2 mm风干团聚体含量和1 mm水稳性团聚体含量来表征防护林土壤团聚体的机械稳定性和水稳定性。防护林的建设有利于流动风沙土地区土壤团聚体的形成,使团聚体在土体内均匀分布,团聚体的机械稳定性和水稳定性得到提高,促进流动风沙土的成土过程。     

种植年限对新疆盐碱土苹果园土壤质量及果实品质的影响

通过对不同种植年限盐碱地苹果园土壤理化指标及果实品质的测定,研究苹果种植年限和土壤理化性质特征间的关系及苹果品质的变化趋势。结果表明,研究区盐离子类型及含量组成是HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-Ca~(2+)Na~+Mg~(2+)K~+,土壤为高盐高碱类型。随着苹果种植年限的增加,土壤有机质、全氮、碱解氮含量显著升高,有效钾和有效磷含量在连续种植9 a后,相对于第1 a种植,含量分别增加了2.9和2.3倍。土壤中Ca、Fe含量总体呈降低趋势,种植1 a条件下土壤Ca、Fe含量较种植9 a条件下分别降低了8%和45.6%。土壤中SO_4~(2-)和Cl~-含量逐渐减小,其中SO_4~(2-)在种植1 a时含量最高,值为515.5 mg·kg~(-1),Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)含量分别下降了62%、78%、79%。种植12 a的苹果可溶性固形物和单果重较种植4 a苹果分别增加了10.0%和28.8%。因此,苹果种植有利于降低新疆盐碱土的盐离子含量,提高其有机质、全氮、碱解氮含量,果实品质随种植年限延长进一步改善。     

贺兰山东麓不同种植年限葡萄地土壤生态化学计量特征

以宁夏贺兰山东麓葡萄产区不同种植年限（1 a、7 a、20 a）葡萄地土壤为研究对象，未开垦的荒漠草原为对照（CK），采集0~100 cm土层土壤，分析不同种植年限、不同土层深度土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）含量及其生态化学计量特征。结果表明：（1）该地区土壤贫瘠，土壤C、N、P含量均值分别为4.88 、0.56 g·kg^-1和0.24 g·kg^-1，均低于全国平均水平（11.12、1.06 g·kg^-1和0.65 g·kg^-1），土壤K含量均值为28.88 g·kg^-1，高于全国水平（16.6 g·kg^-1）。各年限土壤SOC均值变化范围为3.93~5.36 g·kg^-1，TN均值变化范围为0.39~0.73 g·kg^-1，TP均值变化范围为0.21~0.37 g·kg^-1，TK均值变化范围为27.88~30.16 g·kg^-1。随荒漠草原的开垦及种植年限的增加，土壤C、N含量呈现先降低后增加的趋势，土壤P含量逐渐增加，土壤K含量虽表现为逐渐减少但各年限之间并无显著性差异。（2）土地利用方式及植被覆盖的转变对土壤生态化学计量特征的影响程度各有不同。研究区土壤C∶N均值变化范围为8.70~10.60，C∶P均值变化范围为16.78~33.29，C∶K均值变化范围为0.14~0.22。随种植年限的增加，土壤C∶P、C∶K、N∶P都呈现先降低后增加的趋势，土壤C∶N虽趋于降低，但不同种植年限之间差异未达显著水平。不同种植年限葡萄地土壤N∶P在1.66~3.61之间，低于我国土壤N∶P的平均值（5.2），表明贺兰山东麓葡萄生长主要受N的限制。在宁夏贺兰山东麓地区酿酒葡萄的种植过程中，应考虑合理匹配不同营养元素和适当增施有机肥，防止土壤肥力的下降。     

塔里木沙漠公路生态防护林沿线土壤表层盐分特征

根据56个土壤表层样品、49个水样的分析,探讨了塔里木沙漠公路生态防护林带沿线土壤表层盐分的基本特征,并研究了防护林沿线土壤盐分的分布规律。结果表明:表层土壤具有盐分含量高、表聚性强烈的特征;地下水矿化度与地下水电导率、土壤电导率与土壤盐分含量均呈现极显著相关性,土壤盐分属于碱性钠型氯化物。     

Damage by wind-blown sand and its control measures along the Taklimakan Desert Highway in China

Desertification is one of the most serious environmental problems in the world,especially in the arid desert regions.Combating desertification,therefore,is an urgent task on a regional or even global scale.The Taklimakan Desert in China is the second largest mobile desert in the world and has been called the'Dead Sea'due to few organisms can exist in such a harsh environment.The Taklimakan Desert Highway,the longest desert highway(a total length of 446 km)across the mobile desert in the world,was built in the 1990s within the Taklimakan Desert.It has an important strategic significance regarding oil and gas resources exploration and plays a vital role in the socio-economic development of southern Xinjiang,China.However,wind-blow sand seriously damages the smoothness of the desert highway and,in this case,mechanical sand control system(including sand barrier fences and straw checkerboards)was used early in the life of the desert highway to protect the road.Unfortunately,more than 70%of the sand barrier fences and straw checkerboards have lost their functions,and the desert highway has often been buried and frequently blocked since 1999.To solve this problem,a long artificial shelterbelt with the length of 437 km was built along the desert highway since 2000.However,some potential problems still exist for the sustainable development of the desert highway,such as water shortage,strong sandstorms,extreme environmental characteristics and large maintenance costs.The study aims to provide an overview of the damages caused by wind-blown sand and the effects of sand control measures along the Taklimakan Desert Highway.Ultimately,we provide some suggestions for the biological sand control system to ensure the sustainable development of the Taklimakan Desert Highway,such as screening drought-resistant species to reduce the irrigation requirement and ensure the sound development of groundwater,screening halophytes to restore vegetation in the case of soil salinization,and planting cash crops,such as Cistanche,Wolfberry,Apocynum and other cash crops to decrease the high cost of maintenance on highways and shelterbelts.     

塔里木沙漠公路防护林凋落物的持水特性

采用野外典型抽样和室内浸水的方法,对4种定植年限不同的塔里木沙漠公路防护林带内凋落物的储量、持水量和吸水速率进行研究。结果表明：① 不同定植年限防护林内凋落物储量依次为：13 a林带 (42.3 t•hm^-2) >6 a林带 (39.6 t•hm^-2) > 10 a林带 (39.1 t•hm^-2) > 7 a林带 (16.2 t•hm^-2)。② 沙漠公路防护林的林下未分解层凋落物持水量的排序为：梭梭 >柽柳>沙拐枣;而半分解层凋落物持水量的排序是：柽柳>梭梭>沙拐枣,且防护林内凋落物最大持水量半分解层均大于未分解层。③ 各林龄不同树种不同分解程度的凋落物持水量与浸水时间之间呈对数关系,最佳拟合关系式为W=b+a lg t,吸水速率与浸水时间之间呈幂函数关系,关系式为：V=ktⁿ,凋落物吸水速率在0～1 h内急剧下降,4 h以后下降平稳,其吸水作用逐渐减小。     

Effects of combined drip irrigation and sub-surface pipe drainage on water and salt transport of saline-alkali soil in Xinjiang,China

Developing effective irrigation and drainage strategies to improve the quality of saline-alkali soil is vital for enhancing agricultural production and increasing economic returns. In this study, we explored how irrigation and drainage modes (flood irrigation, drip irrigation, and sub-surface pipe drainage under drip irrigation) improve the saline-alkali soil in Xinjiang, China. We aimed to study the transport characteristics of soil water and salt under different irrigation and drainage modes, and analyze the effects of the combination of irrigation and drainage on soil salt leaching, as well as its impacts on the growth of oil sunflower. Our results show that sub-surface pipe drainage under drip irrigation significantly reduced the soil salt content and soil water content at the 0-200 cm soil depth. Under sub-surface pipe drainage combined with drip irrigation, the mean soil salt content was reduced to below 10 g/kg after the second irrigation, and the soil salt content decreased as sub-surface pipe distance decreased. The mean soil salt content of flood irrigation exceeded 25 g/kg, and the mean soil desalination efficiency was 3.28%, which was lower than that of drip irrigation. The mean soil desalination rate under drip irrigation and sub-surface pipe drainage under drip irrigation was 19.30% and 58.12%, respectively. After sub-surface drainage regulation under drip irrigation, the germination percentage of oil sunflower seedlings was increased to more than 50%, which further confirmed that combined drip irrigation and sub-surface pipe drainage is very effective in improving the quality of saline-alkali soil and increasing the productivity of agricultural crops.     

塔克拉玛干沙漠腹地参考作物蒸散量与蒸发皿蒸发量的对比分析

利用2005-2010年塔克拉玛干沙漠腹地气象资料计算了极端干旱区塔克拉玛干沙漠腹地参考作物蒸散量(ET0),并与气象站蒸发皿蒸发量(Ep)进行了对比分析及影响因素的灰色关联度排序。结果表明:极端干旱区ET0最大值出现于7月,最小值则出现在1月;Ep最大值分别出现在6月,最小值出现在12月。灰色关联分析表明,在年时间尺度上与ET0关系最为紧密的气象因子是Umean,其次是Tmax,而影响Ep气象因子最为紧密的气象因子是Tmax,其次是Umean;在春、夏、秋、冬四个季节尺度上夏季对影响ET0和Ep的气象因子差异最大。ET0与Ep在春、秋、冬三个季节都成极显著关系,而在夏季呈显著线性关系,因此在不同时间尺度上二者可以进行互相替换。     

塔克拉玛干沙漠浅层地下水位对单井抽水的响应过程研究

为了研究人工抽水行为对周边地下水位的影响,在塔里木沙漠公路防护林生态工程第69号水源井处布设了抽水试验观测场,利用连续定位观测数据,分析了地下水位降深与时间的关系、地下水位的空间差异性规律;在此基础上利用Neuman井流模型方法,分析了含水层的传导性和贮水性,确定了该区域的相关水文地质参数;并利用Theis预报方法,对抽水引起的水位变化进行了短期预报。研究结果表明:抽水过程水位上升和下降过程均可分为快速和慢速两个阶段,含水层具有弹性释水和重力释水作用的特征;计算得出部分水文地质参数为:T=1.50E+1m3/d,Kh=3.74E+1 m/d,σ=1.12E-2;预测得出持续抽水1000 min时的抽水影响半径约为400m。文中研究所得出的水文地质参数符合该地区的水文地质条件,可作为相似区域水文地质学研究的参考;地下水位在抽水行为结束后,能够恢复到抽水前的水平;抽水行为对周边地下水位的影响范围不大,多个水源井之间不会形成相互干扰,不会引起天然地下水位的持续下降。研究结果可为沙漠公路沿线地下水资源的可持续利用和防护林生态工程整体的稳定性及长久运行提供一定的理论依据。     

起垄沟播和常规平播下滴灌棉田土壤水盐的运移

为明确滴灌条件下植棉方式对土壤水盐运移的影响，采用田间调查与室内分析相结合的方法，在滨海重度盐碱地开展了起垄沟播和常规平播植棉方式下的水盐运移试验，调查了滴灌前后两种植棉方式不同点位及不同土壤深度的土壤水分、盐分和土壤溶液电导率等指标，分析不同植棉方式土壤水分、盐分和土壤溶液电导率的时空分布特征。结果表明：滴灌条件下起垄沟播的水分入渗深度和盐分淋洗深度均明显大于常规平播植棉方式，起垄沟播植棉膜下(0~20 cm)土壤溶液电导率明显低于常规平播植棉；滴灌对两种种植方式膜外土壤水分和盐分运移未产生明显影响。起垄沟播联合滴灌技术更有利于为棉花生长的水盐环境。研究结果可为盐碱地植棉提供理论参考和实践依据。     

防护林沙拐枣人工平茬更新复壮效果分析

为保证古尔班通古特沙漠渠道防护林防护效益的持续性，对林中沙拐枣进行3种不同平茬数量规格的试验，即平茬沙拐枣的数量分别为样地中沙拐枣总量的50%、67%和78%，结果表明：① 人工平茬处理在一定程度上促进了沙拐枣根系对土壤水分的吸收。② 人工平茬后， 沙拐枣植株生长迅速，生长活力旺盛，平茬当年已经起到良好的防风固沙效果；③平茬增大了沙拐枣同化枝的有效表面积，生物量增加，提高了沙拐枣的生产力。3种平茬规格处理下，沙拐枣更新复壮都取得了显著的效果，在78%平茬数量规格下沙拐枣生长状况最好，平茬效果最佳，防护效益随着后期生长将持续增大。     

膜下滴灌条件下盐荒地土壤盐分变化规律研究

基于对下野地灌区、金沟河灌区的试验监测,从土壤盐分年内、年际变化及其与地下水埋深的关系两个方面,研究膜下滴灌条件下盐荒地土壤盐分变化规律。研究结果表明:在年际间,下野地灌区、金沟河灌区实施膜下滴灌6～8 a的盐荒地块,深度在60～100 cm的土层土壤含盐率分别保持在0.5%、0.8%上下,形成稳定积盐层,在60cm以上土层土壤盐分基本处于动态平衡;在年内,盐荒地土壤盐分整体上呈现随生育期的推后而降低的趋势,0～60cm土层脱盐效果较为明显,春秋季是两个积盐的高峰期;下野地灌区、金沟河灌区地下水埋深年际均值为3.60、2.26 m,土壤含盐率年际均值为0.49%、0.77%,土壤盐分随地下水埋深的减小而增加,说明石河子垦区土壤含盐量受地下水埋深影响较为明显。