科尔沁沙地人工固沙植被优化配置模式试验研究

通过对科尔沁沙地7种人工固沙植被配置模式在植物生长季节土壤水分含量、蒸散量和植被盖度的综合分析,优选出可以维持较好的土壤水分状况、形成有效的植被盖度和保障稳定固沙效果的人工固沙植被建立初期的配置模式。结果表明：7种人工固沙配置模式处于人工固沙林定植初级阶段,沙地土壤含水量维持在2.32%～3.41%,基本满足固沙植被水分需求。但在降雨量较低的月份,部分固沙模式土壤含水量表现出较低水平,影响固沙植物的正常生长需求。7种人工固沙植被配置模式蒸散量占同期降雨量94%以上,基本能够维持土壤水量平衡。柠条纯林(525株/hm2)、山竹岩黄芪+沙蒿混交(沙蒿2 800株/hm²、山竹岩黄芪500株/hm²)、山竹岩黄芪（3 300株/hm²)的人工固沙配置模式适合初期建立的固沙工程应用。虽然山竹岩黄芪纯林(3 300株/hm²)固沙模式盖度较高,防风固沙效果好,但由于土壤耗水大,应采取措施,降低其密度。由于小叶杨纯林(1 350株/hm²)的固沙模式土壤耗水较高、植被盖度低,在固沙初级阶段,相对其他6种固沙模式,综合效果较差。     

浑善达克沙地公路综合防护技术及其效益分析

浑善达克沙地省际通道综合防护体系包括:公路沙害快速治理和沙源控制技术及耐风沙植被建植技术。阻沙带、固沙带改变了风沙流结构,降低了输沙强度,增加了地表粗糙度,有效的起到了削弱风速,阻截流沙,控制沙丘前移,保持地表稳定的作用;建立稳定的耐风沙植被是持久固沙和生物防护的核心;首次大规模使用“固沙网”专利技术产品用于公路快速固沙保苗,实践证明采用固沙网与柳条立式沙障的组合固沙技术对于快速固沙和植被恢复的作用更加显著;并提出了公路沙害快速治理技术体系与配套的技术措施。项目实施过程中3年投入产出比为1∶2.6,通过公路沙害治理工程的实施,稳定防护10年的经济总收益为4.67亿元;如将挖方路堑段砂质陡坡用植物固沙措施代替传统石砌护面墙技术推广至其它工程,效益更为显著。该项目技术研究与工程建设紧密结合,操作性强,能快速有效治理荒漠化地区公路沙害,总结出了沙区公路、铁路沙害的治理模式,对于我国荒漠化治理有推广应用价值。     

青海共和盆地人工固沙植被恢复对土壤微生物数量的影响

为明确高寒沙区小叶锦鸡儿人工固沙植被恢复过程中土壤微生物数量特征,深入认识高寒沙区植被恢复和演替过程,文中对青海共和盆地青海省治沙实验站5个不同林龄小叶锦鸡儿人工固沙植被恢复区(8a,19a,31a,44a,57a)土壤理化性质和微生物数量进行了研究.结果 表明:1)植被恢复区土壤微生物数量呈明显的季节变化:夏季＞春季...     

植被恢复程度与沙地土壤性质——以塔克拉玛干沙漠南缘为例

为进一步揭示塔克拉玛干沙漠南缘植被恢复对沙土的影响,调查研究了4种不同植被恢复程度沙地的土壤理化性质。结果表明:植被恢复与土壤理化性质动态的关系密切。随着植被恢复程度增加,沙土细粒成分增加,中砂成分减少,土壤平均粒径减小,但沙地土壤粒径峰度、偏度和分维值差异不大;不同土层深度沙土粒径组成的变化表现出与沙漠化逆转过程相一致的特点;植被恢复对土壤化学性质的影响表现为中、下层土有机质、有效磷、有效钾含量增加,但沙地土壤全氮的差异不显著。以植被恢复为前提的沙漠化逆转是土壤细粒化和营养富集的过程,但其演变是一个较为长期的过程。     

塔克拉玛干沙漠腹地灌溉土壤水分循环特征

通过对塔克拉玛干沙漠腹地三种灌溉方式土壤水分连续测定 ,研究了该土壤水分蒸发移动规律、灌溉周期动态和植物对土壤水分循环的影响。并对该地区植物固沙的灌溉制度进行了初步的研究 ,结果表明 ,虽然沙土水分蒸发移动性与一般规律相同 ,但蒸发强度及其衰减速度比质地较重的土壤大。沙漠腹地造林区土壤水分动态属灌水周期型 ,而不是一般的年周期型。植物对土壤水分循环过程的影响是巨大的 ,畦灌地、沟灌地和滴灌地在 8天时间内由于植物蒸腾损失的土壤湿度分别达到 2 .73 %、1 .70 %和 1 .82 %。三种固沙植物蒸腾水量顺序为 :甘蒙柽柳 >沙生柽柳 >沙拐枣。反过来三种固沙植物的抗旱能力则为沙拐枣 >沙生柽柳 >甘蒙柽柳     

不同分散相结构吸水材料对土壤水分富集效应的研究

研究了不同分散相结构的高分子吸水材料对土壤水分的富集效果影响,结果表明:水溶性聚丙烯酸钾-聚丙烯酰胺聚合物在无机养分溶液中的吸液性较好;小剂量水溶性聚丙烯酸钾-聚丙烯酰胺聚合物富集土壤水分的效果明显优于聚丙烯酸钾-聚丙烯酰胺吸水树脂;并且随水溶性聚丙烯酸钾-聚丙烯酰胺聚合物用量的增加,去离子水的粘度增幅较大,而无机养分溶液的粘度增幅较小.     

抗旱保水袋性能及其在容器苗中的试验研究

为探讨抗旱保水袋在废弃采石场造林中的应用效果,通过室内试验和室外盆栽试验研究了抗旱保水袋性能及对容器苗生长的影响。结果表明:大袋保水袋的吸水速率和吸水倍数比小袋保水袋分别增加1.4倍、1.9倍,在蒸馏水溶液下的吸水速率和吸水倍数比自来水分别增加0.6倍、0.1倍;大袋保水袋的保水率大于小袋保水袋;保水袋能显著增加渣土土壤体积含水量,比对照高1.29倍,苗高平均比对照增加2.36cm,成活率平均比对照增加69.5%,出现死亡天数平均比对照推迟12d。结论得出,抗旱保水袋是干旱、半干旱及半湿润地区废弃采石场困难立地提高造林成活率并促进植被恢复的一种有效方法。     

古尔班通古特沙漠风沙土水分垂直分布与受损植被的恢复

古尔班通古特沙漠中大规模、高强度的人类活动严重干扰和损坏了荒漠植被。在该沙漠特有的生境下 ,受损植被具有一定的自然恢复和更新能力。但要加速恢复过程 ,则需辅以积极有效的措施。本文经过跟踪监测人工种植荒漠植物的出苗、生长以及风沙土水分垂直分布特征 ,查明了植物出苗、存活率和风沙土中水分垂直分布的动态关系。     

腾格里沙漠人工植被区不同植被类型土壤水分垂直变异特征及其动态变化模型

土壤水分是干旱沙区人工植被系统格局和过程的驱动力,而大规模人工植被的建设同样影响土壤水分的时空分布格局.文中以腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被体系为例,采用地统计学及数值模拟方法,对不同植被类型下的土壤水分垂直变异进行研究,以期揭示干旱沙区不同人工植被建设对土壤水分的影响.结果表明:1)不同植被分布显著影响土壤水分...     

植物根系水力提升作用研究进展综述

植物根系水力提升作用是植物深层根系吸收深层土壤水分,再通过浅层根系释放到较干燥浅层土壤中的过程。水力提升作用所释放的水分可缓解干燥土层水分匮乏,对改善自身及邻近植物的水分亏缺、促进植物养分吸收、促进土壤养分分解和矿化过程具有重要意义。随着对植物生态系统水分平衡问题的关注和研究手段的发展,水力提升作用日益成为干旱、半干旱区植物生态学与水文学共同关注的重要研究内容之一。通过回顾和分析水力提升作用的研究历史、影响因素、提升数量、研究方法、生态作用等,特别阐述了水力提升作用在半干旱区人工固沙植被恢复中的潜在应用价值,改善人工固沙植被区土壤水分条件,提高固沙植物群落的稳定性。     

青海湖东沙地不同植被恢复措施下土壤水分变化特征

土壤水分是沙地植被格局和过程改变的主要驱动力,也是干旱半干旱区植物生长最大的限制因子。沙漠地区的土壤水分表现出明显的空间异质性。以高寒半干旱沙地青海湖东沙地为研究区,以栽植人工固沙植物(小叶杨、樟子松、沙棘和乌柳)的沙丘和自然固定沙丘(沙蒿为优势种)作为研究样地,探讨不同固沙植物影响下的沙丘不同地貌部位土壤水分变化特征。结果表明:(1)土壤水分的季节变化受降水、植被蒸腾作用和地表蒸发的共同影响,不同物种的分布模式具有差异性,但都表现为7月的土壤含水量最高。(2)同一植物在不同地貌部位的土壤含水量具有差异性,小叶杨在迎风坡最高,樟子松、沙棘和乌柳在背风坡最高,而沙蒿在丘顶最高,但只有乌柳的土壤含水量在沙丘地貌部位间的差异明显(P<0.05)。不同植物在同一地貌部位的土壤含水量也具有差异性,迎风坡樟子松的土壤含水量最小,只有1.81%,而沙蒿的土壤含水量能达到3.48%。丘顶处乌柳的土壤含水量仅为1.82%,而沙蒿可达3.58%。背风坡处的土壤含水量相差不大,乌柳最大为3.41%。(3)土壤水分随着土层深度的变化模式不同,土壤含水量整体表现为10~20 cm处最高。不同植物的土壤水分的垂直分布具有差异性,小叶杨和樟子松下方的土壤含水量随着土层深度的增加而降低,沙棘和沙蒿表现为120 cm土层深度内无明显变化,而乌柳下方的土壤含水量随着土层深度的变化在各地貌部位不同,具体表现为迎风坡无明显变化、丘顶降低和背风坡增加的趋势。土壤水分在高寒半干旱沙地不同植被恢复措施下的分布除受到降水、土壤分布、物种类型、植物根系分布的影响之外,还与沙丘微地貌形态具有一定的相关性。     

毛乌素沙地东南缘不同植被盖度下土壤水分特征分析

2007年利用EC-5土壤水分探头对毛乌素沙地东南缘土壤水分进行了定位观测,分析了不同植被盖度下土壤水分的时空分布特征及土壤蓄水量的差异。结果表明:在时间尺度上,固定沙地土壤水分含量表现为:秋季>春季>夏季,半固定沙地和流动沙地土壤水分含量为:夏季>秋季>春季。在垂直方向上,固定沙地整个剖面土壤水分变化成"S"型曲线变化,半固定沙地和流动沙地土壤水分成反"S"型曲线变化。0～200cm沙层中,流动沙地土壤蓄水量最大,半固定沙地次之,固定沙地最差。     

环境材料对不同水肥条件下玉米氮磷利用效率的影响

为了探究不同水肥条件下环境材料对作物生长和氮磷利用效率的效应,通过盆栽玉米种植实验采用土壤持水量(A)、氮磷肥(B)、环境材料(C)三因素三水平正交实验设计,研究了高分子保水剂、沸石和腐植酸等环境材料组合对玉米生长和氮磷肥利用效率影响,筛选出作物增产和氮磷肥同步增效的三因素优化组合,并通过土壤肥力和酶活性分析揭示相关效应机理。结果表明,三因素对各项指标影响的主次顺序不同,A和B对玉米生长和氮磷肥利用效率的影响大于C,但C能够促进玉米生长和氮磷肥利用效率的提高,促进土壤碱解氮、有效磷含量的提高以及脲酶、磷酸酶活性的增加;土壤持水量65%~70%,每公斤土施肥1.5 g N、1.13 g P_2O_5,环境材料4.5 g的组合和土壤持水量85%~90%,每公斤土施肥1.5 g N、1.13 g P_2O_5,环境材料9 g的组合,作为提高玉米产量和氮磷肥利用效率的优化组合,在实践中可根据水分情况进行选择。     

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

库布齐沙漠人工梭梭林地土壤水分动态规律的研究

本文在库布齐沙漠西部,于2004年从植物萌动前的4月末开始到植物生长结束后的10月为止,对不同立地条件梭梭人工固沙林以及流动沙丘,分别进行了沙层水分的定点观测,结果表明,不同立地梭梭植物群落的土壤水分时空分布格局不同,即表层(0-10 cm)土壤含水量较低,为土壤水分低值层;中层(10-115 cm)土壤含水量逐渐升高,且波动剧烈,为土壤水分活跃层;下层(115cm以下)土壤含水量高,波动幅度小,为土壤水分相对稳定层。土壤含水量的季节变化可分为三个阶段,4~5月的土壤水分弱失水阶段,6~8月的土壤水分消耗阶段,9~10月的土壤水分缓慢恢复阶段。     

浑善达克沙地流沙与四种主要植物群落土壤水分时空变化的研究

本文采用定位取样与烘干法,测定了浑善达克沙地流动沙地与平沙地四种主要植物群落土壤含水量的时空变化。结果表明:流动沙地与平沙地各植物群落土壤含水量在空间上由剖面上部而下可划分为水分活跃层、水分次活跃层和水分相对稳定层三层,水分活跃层的变化与其根系分布层密切相关,深根系的植物其水分活跃层分布较深。各样地土壤水分时间动态变化明显,整个生长季土壤水分干湿变化呈“S”形,土壤含水量按其季节变化可分为三个时期,4~5月降水贮存期,6月~9月中旬水分消耗期、9月下旬~10月水分缓慢恢复期。土壤水分的时空变化受立地条件、植被等诸多因子的影响,各样地因土壤机械组成和地表覆盖不同而引起水分在时间与空间上的分异。     

红薯光合特征对土壤透气性的响应

通过盆栽试验研究了不同土壤质地和水分条件下红薯光合特性对土壤透气性的响应。结果表明:土壤透气性显著影响红薯叶片蒸腾速率和水分利用效率,随土壤透气性的增加,蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著增加,红薯的光合作用不受土壤透气性的影响;透气性对红薯蒸腾和水分利用效率的影响与土壤质地有关,在沙土质地下,红薯的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均不受透气性影响,而在壤土质地下,红薯的蒸腾速率随透气性的增加显著降低,而水分利用效率显著增加;透气性对红薯光合特性的影响与生育期有关,不同生育期内,红薯光合特征对土壤透气性的响应也不同。研究表明,在分析作物对土壤透气性的响应时,需要考虑土壤质地、水分条件和生育期的影响。     

浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况

浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土 0 - 1 0cm土层整个生长季内平均含水量较低、波动也比较大 ,而在 1 0cm以下则基本稳定在 3%左右 ,尤其是深层。丘间低地草本群落下的土壤湿度随深度增加变化较大 ,2 0cm以上土层含量较高 ,40 - 5 0cm土层的含水量最低 ,波动也剧烈 ,90cm以下达裸沙含水量水平。阴坡灌丛下 ,最低土壤含水量出现在 70 -90cm土层 ,深层土壤含水量长期稳定在 1 .5 %左右。这说明植物的生长使根层土壤含水量下降 ,而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。这可能是引起流动风沙土向固定风沙土转变过程中地表植被演替及决定地区顶级群落的主要原因。在干旱半干旱地区 ,植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件 ,使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度 ,决定着地表植被的生活型 ,从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。需水量较大的灌丛在沙丘阴坡能形成稳定的群落 ,是由于沙丘为植物避免干旱胁迫 ,延长在干旱季节的生存时间创造了条件 ,因此 ,沙丘是沙地的重要环境资源 ,尤其是高大沙丘 ,在这类地区的防风固沙中具有重要的作用。     

A preliminary study of water use strategy of desert plants in Dunhuang,China

Water is a restrictive factor for plant growth and ecosystem stability in arid and semiarid areas. The dynamics of water availability in soils and water use by plants are consequently critical to ecosystem functions, e.g. maintaining a high resistance to the changing climate. Plant water use strategies, including water-use efficiency(WUE) and the main water source that a plant species utilizes, play an important role in the evaluation of stability and sustainability of a plantation. The water use strategies of desert plants(Tamarix chinensis, Alhagi sparsifolia, Elaeagnus angustifolia, Sophora alopecuroides, Bassia dasyphylla and Nitraria sphaerocarpa) in three different habitats(saline land, sandy land and Gobi) in Dunhuang(located in the typical arid area of northwestern China) were studied. The stable isotope of oxygen was used to determine the main water source and leaf carbon isotope discrimination was used to estimate the long-term WUE of plant species in the summer of 2010. The results suggest that: 1) the studied desert plants took up soil water below the depth of 80 cm; 2) T. chinensis in the three habitats used deeper soil water and T. chinensis in the Gobi site had higher WUE than those in the saline land and the sandy land. The results indicated that desert plants in Dunhuang depended on stable water source and maintained high WUE to survive in water limited environments.