不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响

通过对比分析毛乌素沙地9种主要植被类型样地中的土壤有机碳含量和密度及其在土壤剖面上的分布差异,研究了不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响。结果表明,0~80 cm深度的土壤有机碳密度与平均土壤有机碳含量的大小关系均为:马蔺群落>芨芨草群落>旱柳群落>固定沙地油蒿群落>沙柳群落>半固定沙地油蒿群落>农田>中间锦鸡儿群落>流动沙地。随着土层加深,固定沙地油蒿群落、中间锦鸡儿群落、旱柳群落、芨芨草群落、马蔺群落和农田的有机碳含量均显著增加,而半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳含量随土层加深逐渐减少。各植被类型土壤有机碳密度在土壤剖面上的垂直分布格局和有机碳含量相似,但二者变化幅度不同。在流动沙地上进行植被建设有助于土壤固碳,且油蒿群落和沙柳群落的固碳效果较好。应尽量减少和避免强烈的人为干扰,以防止浅层土壤碳发生变化,维持土壤碳库稳定。     

库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸的昼夜变化及其影响因子

采用Li-6400-09土壤呼吸室对库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸速率进行测定,分析不同植被类型土壤呼吸速率昼夜变化特征、土壤呼吸日均值差异性及其对水热因子的响应。结果表明:(1)库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸的昼夜变化格局不同,固定、半固定沙地油蒿群落呈单峰曲线,中间锦鸡儿群落和苜蓿草地呈双峰型,峰值总体出现在12∶00~16∶00,最低值出现在3∶00~6∶00之间;四种植被类型昼、夜间土壤呼吸速率具有极显著差异(P0.01)。(2)四种植被类型土壤呼吸速率日均值之间存在显著差异,大小为:苜蓿草地中间锦鸡儿群落固定沙地油蒿群落半固定沙地油蒿群落。(3)土壤水热因子的交互作用对土壤呼吸速率的影响高于土壤温度单因子模型。(4)近地面大气温度、湿度与土壤呼吸速率的相关性要高于土壤水热因子,是影响四种植被类型土壤呼吸速率昼夜变化的主要因子。     

库布齐沙地三种植物光合、蒸腾特性和水分利用效率研究

采用LI-6400便携式光合系统,对库布齐沙地建群种油蒿以及人工栽培植物塔落岩黄芪和沙打旺的光合作用、蒸腾作用及水分利用效率进行了研究。结果表明,库布齐沙地的油蒿表现出高光合、高蒸腾的特点,其净光合速率和蒸腾速率均大于塔落岩黄芪和沙打旺,但水分利用效率较低;塔落岩黄芪表现出高光合、低蒸腾的特点,水分利用效率较高;沙打旺表现出低光合、低蒸腾的特点,水分利用效率介于油蒿和塔落岩黄芪之间。油蒿与塔落岩黄芪的净光合速率日变化呈明显的双峰曲线,沙打旺只在16∶00出现一个单峰。气孔导度和光合有效辐射作为重要的生理因子和主要环境因子分别影响着三种植物净光合速率和蒸腾速率的变化。     

毛乌素不同类型沙地油蒿种群遗传分化的ISSR分析

利用12对微卫星引物对毛乌素沙地油蒿种群的遗传分化、基因流进行分析,采用Nei’s指数和Shannon指数估算3个不同类型沙地种群的遗传多样性,计算种群相似系数和遗传距离,利用遗传距离构建系统树。结果表明:(1)种群遗传多样性分析显示,油蒿种群多态位点百分率为100%,说明油蒿种群基因组ISSR具有较高的多样性。(2)在遗传距离为6.0处可将184个样株大致分为三类,涵盖了135个样株,占采样总量的73.34%。结合样地定位记录,聚类结果与样株空间分布具有一致性,即可分为流动沙地、固定沙地、半固定沙地油蒿种群。(3)流动沙地与固定、半固定沙地油蒿种群间的基因流较小,分别为0.7929和0.6848,半固定与固定沙地油蒿种群间存在着较高的基因流,为6.2930。半固定与固定沙地种群间的遗传一致度较高,为93.77%;流动沙地种群Shannon指数低。     

毛乌素沙地主要建群植物蒸腾耗水特性的研究

在植物生长旺季初期(7月份),采用LI-1600型气孔针对毛乌素沙地主要建群植物油蒿(Artemisia ordosica)、中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、沙柳(Salix psammophyla)和旱柳(Salix matsudana)的蒸腾耗水进行了测定。结果表明:供试植物的蒸腾速率日动态曲线均为单峰型,无午休现象,其中固定沙地油蒿和半固定沙地油蒿的蒸腾速率在中午13∶00出现峰值。气孔扩散阻力是所有供试植物蒸腾速率的主要影响因子。对供试植物的蒸腾耗水进行的评估表明,不同植物的日最大蒸腾速率和日平均蒸腾速率大小为固定沙地油蒿>半固定沙地油蒿>沙柳>旱柳>中间锦鸡儿;植物单株月累计蒸腾耗水量大小为旱柳>沙柳>固定沙地油蒿>半固定沙地油蒿>中间锦鸡儿;植物种群单位面积单位时间内的蒸腾耗水量大小顺序为固定沙地油蒿>半固定沙地油蒿>沙柳>旱柳>中间锦鸡儿。     

内蒙古库布齐沙地土壤蛋白酶初步研究

用Folin-Ciocalteu比色法对库布齐沙地不同生境下土壤蛋白酶活性进行了测定,结果表明：在流动沙地中,土壤蛋白酶活性的季节变化为夏季＞春季＞秋季＞冬季,垂直变化为10～20 cm＞2～5 cm＞5～10 cm＞0～2 cm。在半固定和固定沙地中,土壤蛋白酶活性的季节变化为夏季＞秋季＞春季＞冬季,垂直变化为0～2 cm＞2～5 cm＞5～10 cm＞10～20 cm。在半固定沙地中无结皮类型的土壤蛋白酶活性大于藻结皮类型,在固定沙地中藓结皮类型土壤蛋白酶活性＞藻结皮类型＞无结皮类型。     

油蒿群落土壤碳通量日动态变化特征

利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定库布齐沙地东段油蒿群落土壤碳通量日动态,分析土壤碳通量变化特征及其与环境影响因子的相关性。结果表明:土壤碳通量日平均值变化范围为0.23～1.47μmol.m-2.s-1,在不同月份呈V型、单峰型或双峰型,最高值集中在8∶00～14∶00;在整个生长季,大气温度、0～10cm土壤温度、0～5cm土壤体积含水量都是沙地生态系统土壤碳通量的重要调控因子;土壤碳通量与大气温度、0～10cm土壤温度呈极显著指数相关,与0～5cm土壤体积含水量呈极显著线性相关。     

库布齐沙地两种植被恢复类型根际土壤微生物群落功能多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-ECO微平板检测法,对库布齐沙地自然恢复19年的油蒿群落、人工种植19年的中间锦鸡儿群落土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明:1)土壤微生物群落利用全部碳源的代谢活性和土壤微生物功能多样性指数均表现为两种植被恢复类型显著高于流沙对照,其中,自然恢复的油蒿群落根际、非根际土壤分别高于人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤;2)随着植被恢复,从流沙对照土壤微生物以氨基酸类、胺类和芳香类为主要碳源,转为主要利用糖类、羧酸类、多聚物类碳源。不同植被恢复类型对碳源的利用不同,油蒿群落以糖类、羧酸类、多聚物类为主要利用碳源,中间锦鸡儿群落以羧酸类、氨基酸类和胺类为主要利用碳源;3)主成分分析表明,不同植被恢复类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中主要贡献者是糖类碳源;4)土壤氮素含量与土壤微生物群落功能多样性密切相关。冗余分析表明,土壤有机质、全氮、速效钾、速效氮、pH和全磷是土壤微生物群落利用碳源的主要控制因子。综合分析认为,植被恢复改变了沙地土壤微生物群落结构和功能多样性,自然恢复的油蒿群落更有利于增加利用多类碳源的微生物种群,在提高微生物利用碳源的整体代谢活性方面具有显著优势。     

库布齐沙漠植被特征与土壤营养状况的研究

通过实地定位观测的方法,研究库布齐流动沙地、半固定沙地、固定沙地和人工种植的沙打旺(As-tragalus adsurgens)和塔落岩黄芪(Hedysarumlaeve)植被与土壤养分特征变化。结果表明:土壤营养与盖度相互关联,总体趋势是植被水平高的其土壤营养含量也升高。天然植被的土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、全钾以及土壤蛋白酶、脲酶、转化酶含量均为固定沙地最多,其次为半固定沙地,流动沙地最少。人工种植的沙打旺和塔落岩黄芪植被土壤养分多数高于天然植被,其中,有机质、全氮、速效氮、全磷含量比天然植被分别高79.8%、15.0%、41.7%和29.3%,土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶和转化酶的活性比天然植被分别高30.6%、59.2%、8.6%和90.8%。群落组成为一、二年生植物种占44%~63%,多年生植物种占25%~43%,灌木和半灌木占8%~18%。植物种的多样性为半固定沙地固定沙地流动沙地。生物量为塔落岩黄芪沙打旺固定沙地半固定沙地流动沙地。     

科尔沁沙地不同恢复年限退化植被的物种多样性

 研究了科尔沁沙地封育０年的流动沙丘、封育１１年的沙丘（流动、半流动和半固定沙丘）和封育２０年的沙丘（流动、半流动、半固定和固定沙丘）的群落组成及其物种多样性变化。结果表明,随着沙丘的固定和封育年限的增加,植被丰富度、盖度和物种多样性逐渐增加,优势度逐渐减小。沙地退化植被恢复演替模式为：先锋植物沙蓬为主的一年生植物群落（流动沙丘阶段）→灌木差巴嘎蒿和一、二年生草本植物为主的群落（半流动和半固定沙丘阶段）→一、二年生草本和多年生草本为主的杂草群落（固定沙丘阶段）。在沙地退化植被恢复过程中,群落物种组成结构存在递进性和渐变性;禾本科植物和多年生草本逐渐增加,植物群落结构趋于复杂、草本质量明显改善。     

施水量对毛乌素沙地4种优势植物叶绿素荧光的影响

以毛乌素沙地4种优势植物沙柳、杨柴、油蒿和柠条为对象，研究人工控制4种施水量模拟叶绿素荧光的对全球降水量变化的影响。结果表明，不同施水量对供试植物的初始荧光、最大荧光，可变荧光和PSII光化学效率均具有显著影响。4种植物的以上参数对不同施水量的响应差异明显。施不量157.5mm，沙格、杨柴、油蒿和柠条以及施水量630.0mm的柠条受到明显的水分胁迫，表现出明显的光抑制现象。     

施水量变化对毛乌素沙地4种优势植物叶绿素荧光的影响

以毛乌素沙地4种优势植物沙柳、杨柴、油蒿和柠条为对象，人工控制4种施水量来模拟叶绿素荧光对全球降水量变化的响应。结果表明，不同施水量对这4种优质植物的初始荧光、最大荧光、可变荧光和PSII光化学效率均有显著影响，而且4种植物的这些参数对不同施水量的响应差异明显。在157.5mm施水量时沙柳、杨柴、油蒿和柠条以及630.0mm施水量时柠条都受到明显的水分胁迫，表现出明显的光抑制现象。     

用气孔计测定沙漠人工植物的蒸腾

本研究利用LI-1600气孔计测定了沙坡头试验站土壤水分平衡观测场4个样地的油蒿和柠条的蒸腾。结果表明,气孔计同步测定的光合有效辐射的日变化呈现出典型的钟罩形,受此影响的气温和空气相对湿度的变化很大;在同一天的测定中,油蒿和柠条的蒸腾速率和气孔导度变化步调是一致的。将气孔计测定的蒸腾速率依次进行了单位换算、多项式拟合日变化曲线和尺度转换求得日蒸腾量,拟合的日变化曲线均达到显著水平(P<0.05);4个样地油蒿的日蒸腾量显著高于柠条的(P<0.05);柠条和油蒿混合栽植的2个样地的日蒸腾量均小于纯柠条和纯油蒿样地的日蒸腾量。     

油蒿根际土壤微生物数量及其与土壤养分的关系

对库布齐沙地油蒿根际、非根际土壤微生物数量及其与土壤养分的关系进行研究,结果表明:微生物三大类群数量均为根际土壤>非根际土壤>流沙,且细菌>放线菌>真菌;微生物根际效应十分明显,细菌>真菌>放线菌,R/S值介于1.14～8.19之间。土壤微生物数量与土壤养分含量之间存在着不同程度的相关关系,影响微生物总数、细菌数量的主要土壤因子是有机质与速效钾,影响真菌数量的主要土壤因子是有机质与含水量,影响放线菌数量的主要土壤因子是全磷和速效钾。     

模拟降水量对毛乌素沙柳幼苗蒸发蒸腾的潜在影响

选择毛乌素沙地优势灌木沙柳为对象,研究15.5、315、42.5和630mm4种人控年降水量,对沙柳幼苗蒸发蒸腾作用的影响.结果表明,沙柳蒸发蒸腾量随着降水量的增加而逐渐增大,从15.5mm增至630mm,日蒸散量分别为1.63、3.11、4.3和5.66mm,其中沙地蒸发量占主要部分.少量降水时,幼苗蒸腾速率明显呈现"午睡”现象,而充足降水则能消除"午睡”现象.相关分析结果表明,环境因子,如沙地含水率、太阳有效辐射、大气温度和饱和水汽压差,以及植物因素,如叶面积指数、叶片温度和气孔导度等,均能显著影响沙柳的蒸腾作用.     

油蒿与沙蒿枝构件特征研究

研究了生长在腾格里沙漠南缘油蒿与沙蒿两种固沙半灌木植物的枝构件特征。结果表明：油蒿与沙蒿大部分枝条分枝角度较大,为中等分枝角度类型（分枝角度50°～70°）;油蒿与沙蒿枝条的伸展从3级枝到1级枝呈现减弱的趋势,即3级枝到1级枝的长度是逐渐变短的,且油蒿各级枝条长度均大于沙蒿的对应枝级的枝条长度;油蒿与沙蒿的枝径比和逐步分枝率均呈增加的趋势,油蒿的各级枝径比高于沙蒿,而逐步分枝率却比沙蒿的低。