库布齐沙漠东缘荒漠藻人工生物结皮的光谱特性简

为了探明库布齐沙漠东缘荒漠藻人工生物结皮的光谱特性,采用HR1024地物光谱仪,测定研究区包括荒漠藻在内的主要地物光谱数据,分析内蒙古林业科学研究院达拉特旗沙漠综合科学研究站不同年份接种的荒漠藻黑色、绿色结皮及裸沙、沙打旺、油蒿、沙柳的光谱特性及其变化规律.结果表明：1）沙打旺、油蒿、沙柳3种绿色植物光谱曲线与健康植被光谱曲线相近,“红边”位置明显,但荒漠藻黑色、绿色结皮及裸沙的光谱反射率变化比较平缓.2）荒漠藻绿色结皮表现出绿色植物所具有的光谱曲线变化特点;荒漠藻黑色结皮与绿色结皮光谱反射率相比,总的变化趋势为,在350～ 710 nm波段之间,黑色结皮光谱反射率较绿色结皮高,在710～1350nm波段之间,黑色比绿色结皮的光谱反射率低.     

乌兰布和沙漠沙尘天气的气象条件分析

运用中国林业科学研究院沙漠林业实验中心野外定位观测站（1983-2004年）和内蒙古磴口县气象站有关资料（1954-2003年），分析乌兰布和沙漠沙尘天气的年际和季节变化特征，研究沙尘天气与气象条件的相关关系。结果表明：该区沙尘天气主要出现在2-6月份，占全年的58．5％，冬季次之，秋季最少，4月份发生频率最高；该区20世纪80年代沙尘天气活动频繁，1983-1987年每年扬沙日数都在100d以上（1986年高达164d）；90年代初期沙尘天气显著下降，中期至末期处于低值；21世纪初，沙尘天气的发生又有所回升。该区充足的沙源为沙尘天气的发生提供了物质来源，当具备了起沙风的动力条件时，极易发生沙尘天气。2～6月沙尘暴、浮尘和扬沙日数与风速呈显著正相关；沙尘暴和扬沙日数与大气相对湿度呈极显著负相关，与蒸发量呈极显著正相关；扬沙、沙尘暴日数与气温和地温呈极显著正相关；浮尘天气与地面相对湿度呈负相关，与蒸发量呈正相关，与气温和地温呈正相关。     

新疆荒漠草地生物量估算及影响因素研究

为探究新疆荒漠草地生物量反演模型及其影响因子,基于Terra/MODIS,NOAA CDR NDVI,SPOT/VGT等遥感产品数据及草地地上生物量实测数据,构建研究区荒漠草地地上生物量植被指数反演模型,分析新疆荒漠草地地上生物量时空分布规律,运用趋势分析法和相关性等方法,揭示了生物量演变趋势与气温、降水的关系。结果表明：建立的不同遥感数据源生物量模型中,指数函数反演模型精度最高,决定系数和估算精度分别为0.66和70.93%;基于2000—2019年归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)变化趋势发现,新疆荒漠草地以稳定和改善为主;研究区2000—2019年间荒漠草地地上生物量空间分布格局整体表现为北高南低的趋势,20年间荒漠草地平均地上生物量为38.92 g·m^-2;2000—2019年气温与降水均上升,年平均升温率和降水率达到了0.32℃·(10 a)^-1和2.18 mm·(10 a)^-1,50%以上的地区荒漠草地与气温、降水呈正相关关系,生物量与降水的相关性优于气温。研究结果可为新疆草地保护和改善、生态环境建设提供科学依据和技术支持。     

Phylogenetic characterization of dwarf archaea and bacteria from a semiarid soil

Microscopic studies have shown that most microbes exist in soils as dwarf cells that are thought to be an adaptation to nutrient limitation. Most dwarfs are uncultured by current approaches and have not been identified phylogenetically. Only a few dwarf bacteria have been isolated in culture and dwarf archaea have received little study. We selected a semiarid creosotebush shrubland site for studying dwarf microorganisms because arid and semiarid soils are generally nutrient-poor. Soils were collected beneath creosotebush canopies and in open areas between shrubs. Cells were eluted in sodium pyrophosphate and filtered with a 0.45-μm pore-size filter. Filtrate DNA was extracted, PCR-amplified using universal bacterial and archaeal 16S rDNA primers, cloned, RFLP-screened, and sequenced. The eluted cell filtrates were also inoculated into R2B medium. After incubation, cultures were filtered to select against populations of dwarfs that formed large cells in the presence of nutrients (pleomorphic dwarfs) and to select for populations that retained dwarf size (intrinsic dwarfs). Dwarf archaea and bacteria were present in the initial filtrate and in the cultures. A single dwarf archaeon (SevArch-01) that is related to other soil Crenarchaeota sequences was found in the initial filtrates and in subsequent filtrate cultures, indicating an intrinsically dwarf archaeon. Dwarf bacteria fell into four bacterial phyla: Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, and the TM-7 group. Intrinsically dwarf bacteria in enrichment cultures were identified as α- and β-Proteobacteria. Dwarf bacteria related to Arthrobacter, Propionibacterium, and other actinobacteria were detected. Several sequences showed no close relationships to any microorganisms that have been grown in culture.     

Impact of small mammal disturbances on sediment yield from grassland and shrubland ecosystems in the Chihuahuan Desert

This study examines water and sediment movement on Summerford bajada in the Jornada Basin, N.M. Forty-five rainfall simulation experiments were conducted on 1- and 2-m² runoff plots in grassland, degraded grassland, and shrubland communities. Within the shrubland community separate experiments were conducted in shrub and intershrub environments. Regression analyses indicate that for a 30-min rainfall at approximately 130 mm h⁻¹, water yields on these environments are negatively related to the percentage of ground covered by vegetation and/or litter. In the degraded grassland and intershrub environments, sediment concentration is positively correlated with the average diameter of small mammal disturbances, suggesting that animal digging is an important factor controlling rates of erosion in these environments. Sediment concentration is not correlated with any surface property in the grassland or shrub environments. An analysis of water yields and sediment concentrations at 5-min intervals during the 30-min simulated rainfall experiments reveals that the influence of the above-mentioned factors on runoff and erosion is established during events as short as 10–15 min.     

腾格里沙漠植物区系特征分析

腾格里沙漠地处亚洲中部荒漠区和草原区的过渡地带,具有较为丰富的物种组成和复杂的植物区系。运用植物区系地理学的基本原理,在开展大量实地调查研究的基础上,参考相关植物和标本数据库及文献,对腾格里沙漠天然种子植物区系组成、地理成分进行分析。结果表明,腾格里沙漠植物区系位于中国西北植物地理区中间过渡带,属典型荒漠植物区系,由60科201属382种荒漠种子植物组成。其植物区系优势现象明显,区系植物趋向于集中在>10种的优势科内,优势科物种比例高达64.40%。区系植物分化程度较大,单种属和寡种属多达178属,占区系植物总属数的88.56%。植物区系地理成分复杂多样,植物属分布有14个分布型和9个分布变型,为中国植物属分布类型数的50.00%,其中温带成分分布属比例大,为44.78%,具有典型的温带性质;古地中海成分分布属为21.39%,对植物组成具有重要影响。植物科分布以世界分布型占优势,包含38个世界广布科,世界分布的优势科和表征科分别占到优势科和表征科总数的77.78%和40.00%,与沙漠气候严酷性相一致;热带成分涉及11个科,占区系总科数的18.33%,说明腾格里沙漠植物区系的发生具有热带亲缘性。腾格里沙漠植物区系起源古老并兼有新生进化成分,分布有原始多心皮类植物科、一定数量起源古老的孑遗成分和较多的间断分布类型,以及相当年轻和进化的科,反映出腾格里沙漠植物区系起源的复杂性。     

模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

试验在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原开展,旨在研究模拟降水对土壤呼吸、土壤温度和土壤湿度的影响。在长期不同放牧平台增设4个不同降水处理(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%)。于2016年7月~10月使用土壤碳通量测试仪器(Li-8100)测量土壤呼吸速率,同时用仪器自带的温、湿度探针监测0~10cm土壤温度和0~5cm土壤体积含水量。结果表明:随着降水量的增加,土壤呼吸和土壤湿度呈现显著增加趋势,土壤温度显著降低(P<0.05);7月~10月土壤呼吸速率呈现下降趋势;土壤呼吸与0~10cm土壤温度和0~5cm体积含水量之间存在极显著正相关关系,决定系数分别是0.3117和0.7307(P<0.0001)。结果表明,水分是影响荒漠草原土壤呼吸的关键因子之一。     

不同质地土壤中荒漠灌木梭梭“肥岛”的初步探讨

为检验荒漠灌木"肥岛"是否受土壤质地调节,本研究选取了中亚干旱区梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.))的两种原生生境:古尔班通古特沙漠的风沙土和绿洲区的灰漠土。两种土壤的质地有显著差异,风沙土中砂粒含量是灰漠土的2.1倍~2.4倍,而灰漠土中粉粒和黏粒含量分别是风沙土的3.0倍~3.6倍、2.9倍~5.1倍。通过对比分析两种土壤中梭梭冠下水分和养分的空间变异特征,获得了如下结果:两种土壤中均存在灌木"肥岛"效应,且随深度增加而减弱;在0~20 cm土层,与灰漠土相比,风沙土中冠下水分和养分的空间异质性更强,富集程度更高,风沙土中水分、有机质、有效氮和有效磷的富集率分别是灰漠土的4.6倍~12.3倍、3.4倍~8.6倍、3.0倍~4.9倍和2.1倍~2.6倍。本研究表明,两种土壤均存在灌木"肥岛"效应,而土壤质地可能决定了"肥岛"效应的强弱程度。     

重新被“激活”的土壤无机碳研究

荒漠区植被稀疏、土壤有机碳含量低,在全球碳循环研究中,一直被忽略。但2006年前后,若干研究显示干旱荒漠区具有潜在的碳汇功能,一直被认为是死碳的土壤无机碳开始受到关注,长期被忽视的干旱荒漠区无机碳碳循环重新进入人们的视野。后续的研究显示,土壤中的溶解性无机碳并非来自土壤本身的碳酸盐,而是来自土壤空气或大气,是现代碳循环的一个重要环节。土壤温度的变化改变了CO2在土壤溶液中的溶解度,催生出一个日出夜进的"无机呼吸"过程。这个"无机呼吸"过程在广义干旱、盐碱土区普遍存在;在土壤生物过程微弱的荒漠区,可以主导地-气界面的碳交换。盐碱土改良过程中溶解性无机碳的淋洗,更可以直接形成储存于地下咸水层的无机碳汇。总之,在生命过程微弱的干旱荒漠区,无机碳过程可以主导地-气界面碳交换与碳汇的形成:尽管这里起关键作用的不是土壤碳酸盐,而是土壤中的溶解性无机碳。     

库布齐沙漠机械防沙措施的防护效益

在库布齐沙漠风沙防治试验场,开展了机械防沙措施的防护效益观测。结果表明:防风效益、阻沙效益和表土含水率等随沙障材料、规模和结构发生变化。1 1 m×1 m植物纤维网沙障和高密度聚乙烯(HDPE)网沙障风速降低比(K值)分别为58.5%和55.7%,均高于同规格的沙柳沙障的18.3%,说明同一规格下植物纤维网防风效果要优于其他材料;2 1 m×1 m植物纤维网沙障和1 m×1 m HDPE沙障的K值均小于相同材料8 m×8 m沙障的K值,说明小规格低立式沙障防风效应,低于相同材料较大规格高立式沙障;3月积沙量数据分析表明,阻沙栅栏能有效减小积沙量,而固沙沙障内积沙量受风向和局部地形影响较大;4不同材料与不同规格沙障内的表土含水率均高于对照区裸沙地,说明防沙措施对保持土壤水分也起到了一定作用。