乌兰布和沙漠东北部不同下垫面的小气候变化特征

研究沙区不同下垫面小气候特征对充分利用气候资源及保证林业和农业的正常发展具有实践意义。该研究基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站2018年1-12月监测的荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内部的气温、相对湿度、风速和风向等气象资料,研究了3种下垫面的小气候特征并探讨了产生差异的原因。结果表明:1)荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内均为白天气温差异较小,夜间相差较大;由于近地层(0～50m)具有明显的逆温现象,使得植被在气温较高季节发挥降温增湿作用,而冬季发挥保温作用;2)绿洲使年均相对湿度增加1.31～2.57个百分点;就季节而言,夏、秋季,绿洲内的相对湿度较荒漠区和过渡带分别高4.04～6.17和0.93～1.94个百分点,春、冬季,由于近地层(0～50 m)存在明显的逆湿现象,因此绿洲内的相对湿度较荒漠区和过渡带分别低0.37～1.41和6.55～8.71个百分点;3)荒漠区、过渡带和绿洲内风向年变化特征均为以偏西风(W,WSW,SW,SSW)为主,荒漠区和过渡带的风向多变,绿洲内风向相对较为集中,绿洲能够使年均风速降低32.99%～37.05%。乌兰布和沙漠东北部过渡带植被和绿洲防护林体系对小气候具有很好的调节作用(降温、增湿、削减风速),研究区局地小气候主要体现在风速和夏秋季湿度上,而气温和冬春季湿度分别主要受逆温和逆湿的影响。     

戈壁地表土壤颗粒的空间变异特征研究

研究戈壁地表土壤颗粒粒度特征及空间变异可为戈壁地区风蚀监测、评价及制定科学的防沙治沙对策提供参考。以吉兰泰盐湖西北部的堆积型细砾质戈壁为研究对象,基于数字图像技术计算了地表不同粒级颗粒的质量分数,并分析了颗粒空间变异特征。结果表明,图像处理技术提取戈壁地表土壤颗粒的效果较好,3个粒级颗粒质量分数总和为93.12%,粒径0.84 mm、0.84～0.42 mm和0.42 mm颗粒质量分数分别为69.81%、14.99%和8.32%,变异系数分别为14.12%、40.02%和55.06%,变异函数模型分别为高斯模型、高斯模型和指数模型,空间异质性尺度分别为632、691和1 875 m。3个粒级颗粒均呈斑块状分布,且C/(C_0+C)介于72.79%～79.37%,说明结构因素和随机因素共同影响戈壁地表颗粒的空间分布格局,但结构性因素(戈壁形成过程、地势、风蚀及植被分布格局等)是造成颗粒分布格局差异的主要驱动力。     

乌兰布和荒漠生态系统12种沙生灌木苗期的抗旱性

[目的]建立沙生灌木抗旱性评价指标体系,为沙区优良树种的筛选提供科学依据。[方法]以乌兰布和荒漠生态系统12种沙生灌木的2年生幼苗为材料,测定了7项水分生理指标,采用主成分分析和聚类分析对灌木抗旱性进行了研究。[结果](1)麻黄(Ephedra distachyaLinn.)、白刺(Nitraia tangutorum Bobr)及柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)的水势低于其他9种灌木;霸王(Zygophyllum xanthoxylon Maxim.)的束缚水含量和束缚水与自由水(Va/Vs)比值较高,分别为64.20%,3.3;沙木蓼(Atraphaxis bracteata A.Los.)、白刺及柽柳(Tamarix chinensis Lour.)的蒸腾速率显著低于其他9种灌木;梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge)与麻黄的恒重时间最长,均为144h;沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.ex Kom.)Cheng F.)的残留含水率最高(44.80%)。(2)水势、Va/Vs值、残留含水率、束缚水、恒重时间、蒸腾速率6个指标对植物抗旱性的影响较大,累积方差贡献率达87.59%。[结论]依照抗旱性大小将12种植物分为三类,强抗旱灌木为麻黄;中抗旱灌木为梭梭、白刺、霸王;弱抗旱灌木为花棒(Hedysannn scoparium Fisch)、杨柴(Hedysarum mongolicum Turcz.)、柽柳、柠条锦鸡儿、沙冬青、沙木蓼、沙拐枣(Calligonum mongolicum Turcz.)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)。     

基于数字图像的风蚀地表颗粒粒度特征及空间异质性

基于数字图像处理技术获取了吉兰泰盐湖北部风蚀粗粒化地表不同粒级风蚀颗粒的百分含量,并采用经典统计学和地统计学分析方法对各粒级颗粒的空间异质性进行了分析.结果表明:1)高度可蚀(＜0.42mm)、半可蚀(0.42～0.84mm)和不可蚀(＞0.84mm)颗粒百分含量的均值分别为17.20％、20.73％和47.38％,说明研究区地表物质组成以不可蚀颗粒为主.2)高度可蚀、半可蚀和不可蚀颗粒含量的变异系数分别为53.31％、32.75％和41.58％,3者的半方差函数最优拟合理论模型均为指数模型,变异系数和半方差函数模型说明地表物质组成中,颗粒越小,其空间分布的变异性越大.3)3类风蚀颗粒的空间分布格局均呈斑块状,说明颗粒空间分布格局是由结构因素和随机因素共同作用的结果.其中,成土母质、风蚀及植被分布状况是造成不同粒级颗粒分布出现差异的主要驱动力,此外,人为过程在一定程度上也影响了颗粒的再分布.     

乌兰布和沙漠东北缘典型灌木群落多样性与土壤养分相关性研究

采用野外调查及采样测定的方法,选择 4个物种多样性测度指标,对乌兰布和沙漠东北部典型灌木群落多样性和土壤理化特征以及其相关关系进行了分析,结果表明：驼绒藜群落、霸王群落、四合木群落、油蒿群落的均匀度指数（E）均大于白刺群落,且均与白刺群落差异显著;四合木群落的丰富度指数R最高;Shannon-Wiener多样性指数（H）与Simpson多样性指数（D）变化规律一致,四合木群落>驼绒藜群落>霸王群落>油蒿群落>白刺群落。限制驼绒藜群落多样性的关键是土壤全钾、速效钾、碱解氮和有机质含量,限制霸王群落多样性的关键是土壤有效磷、碱解氮和有机质含量;而限制四合木群落多样性的是土壤全盐量、有效磷、速效钾、碱解氮和有机质含量;限制油蒿群落多样性的是土壤有效磷、碱解氮和有机质含量;限制白刺群落多样性的是土壤全盐量、有效磷和有机质含量。丰富度指数（R）主要受土壤有效磷、有机质含量的影响,均匀度指数（E）、多样性指数（H）、多样性指数（D）主要受土壤有机质含量的影响。     

乌兰布和沙漠草方格-灌木林对土壤水分物理性质的影响

为探讨乌兰布和沙漠典型防沙治沙生态工程实施后对土壤水分物理性质及持水性能的影响,以流沙地为对照、选择草方格沙障+两种乡土树种（梭梭、花棒）为主的防沙治沙工程为研究对象,采用野外取样与室内分析相结合的方法,对各样地0～100 cm深度内不同土层的土壤粒度组成、水分含量、容重、孔隙度、持水性能等进行了分析。结果表明：营建以草方格沙障+乡土树种为主的防沙治沙生态工程对沙地土壤水分物理性质及持水性能均有一定的改良作用。（1）表层土壤粒度组成整体出现细化趋势,土壤容重减小,土壤孔隙度增大,土壤持水量和贮水量增大,土壤持水性能明显提升。（2）乌兰布和沙漠典型防沙治沙生态工程实施后,土壤成土作用较明显、持水性能明显提升,沙化土地治理效果良好。研究结果可为区域防沙治沙的成效评估提供基础数据,同时也可为区域防沙治沙生态工程的类型选择提供科学依据和参考。     

阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价

采用野外实地调查采样、室内样品分析和数理统计相结合的方法,研究了阴山北麓4种不同利用类型土地的土壤养分特征,并对土壤肥力进行了综合评价。结果表明,1) 研究区土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为(25.12±6.56),(0.63±0.08),(0.76±0.10),(31.99±1.07) g/kg;速效氮、速效磷、速效钾含量分别为(39.87±9.14),(6.72±3.75),(175.83±105.45) mg/kg;pH为(7.74±0.14)。2) 土地利用方式对有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾的影响极显著(P<0.01),而对速效氮、全钾和pH的影响不显著(P>0.05)。3) 土壤全氮、磷、钾含量和pH值在垂直剖面上(0~25 cm自上而下)表现为无规律的波动状态,但整体上变幅不大;而速效氮、磷、钾和有机质含量整体上表现为下降趋势。4) 土壤肥力综合评价值的排序为封育草地(0.506)>放牧草地(0.417)>耕地(0.361)>弃耕地(0.357),封育草地与放牧草地的土壤肥力为中等级水平,而耕地和弃耕地的肥力为低等级水平,说明草地比耕地更有利于土壤保肥。总体而言,研究区土壤肥力水平较低,存在的主要问题是土壤中全氮和速效氮含量严重偏低。     

乌兰布和沙漠人工梭梭夏季茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

为了揭示乌兰布和沙漠人工梭梭水分利用规律，探究人工梭梭的生态适应能力，利用PS TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭的液流变化及其周围的环境因子进行观测，采用逐步回归及相关分析法对茎干液流变化规律及其与太阳总辐射、空气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量的相关关系进行研究。结果表明：梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”，雨天茎干液流日变化呈“双峰型”；夏季晴天梭梭茎干液流在7:00左右启动，9:30左右出现峰值，液流在10:20以后开始迅速下降，至21:30基本下降到极低值，夜间仍有液流。直径125和895 cm的梭梭液流日累积量分别为1423 和260 L。晴天，茎干液流速率变化幅度较大，白天的液流速率高于夜间。雨天的液流峰值显著低于晴天，且夜间液流小于晴天。相关性分析表明，晴天，影响梭梭液流速率的环境因子依次为太阳总辐射、土壤含水量、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速；雨天，影响梭梭液流速率的主要环境因子依次为太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速、土壤含水量。研究结果可为人工梭梭林的经营管理提供理论支撑，对沙漠地区人工梭梭的管理和保护有重要的理论和实际意义。