三维激光扫描技术在水土保持与荒漠化防治中的研究进展

三维激光扫描技术是近年来兴起的一种对于土壤侵蚀监测、风沙地貌、防沙措施效益评价的新手段,对于水土保持研究与荒漠化防治具有重要的促进作用。本文对前人使用三维激光扫描技术在水土保持与荒漠化防治工作中的应用进行总结,并对目前存在的问题和后续研究进行探讨,以期为三维激光扫描技术进一步发展与应用提供借鉴。     

卓越农林人才培养背景下“风沙物理学”课程实践教学改革——以内蒙古农业大学为例

"风沙物理学"是水土保持与荒漠化防治专业必修的核心课程,其课程实践教学目标是要让学生掌握风沙运动规律的基础理论知识,同时在探索风沙物理现象过程中培养学生进行独立思考和自我发展的能力。针对"风沙物理学"课程实践教学中存在的教学内容固化、教学方法单一、忽视对学生的实践能力的培养、课程教学评价缺少科学性等问题,探讨了课程实践教学改革的措施:一是增设综合性实验,开阔学生的专业视野;二是丰富教学方法,激发学生的学习热情;三是创新实验形式,提升学生的实践能力;四是采取科学的评价方式,对学生进行综合评价。通过"风沙物理学"课程实践教学的改革,学生的出勤率和课堂活跃度明显提高,学生对课程实验由最初的不感兴趣到主动提问、主动思考,表现出极大的科研兴趣,同时也提升了学生的实践能力。     

沙柳沙障腐烂过程对土壤碳氮磷化学计量特征的影响

探究沙柳沙障腐烂过程对土壤碳氮磷化学计量特征的影响,有助于深入了解荒漠生态系统土壤养分循环及土壤有效性。该研究以布设1、3、5、7、9 a的沙柳沙障为研究对象,通过原位取样与指标测定,探究影响土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的主要环境因子。结果表明：沙柳沙障腐烂过程障体化学组分显著降低（P<0.05）,土壤含水率和碱解氮（Available Nitrogen,AN）得到改善,β-1,4-葡萄糖苷酶（β-1,4-glucosidase,BG）和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（β-1,4-N-acetylglucosidase,NAG）活性于5 a时达到峰值;碳磷比和氮磷比在设障之后的5 a中显著增加,5 a时分别是1 a的1.83和1.76倍,而9 a的碳氮比较1 a显著增加了41.20%（P<0.05）;碳磷比和氮磷比与可溶性有机碳、碱解氮、全氮和BG呈显著正相关,但碳氮比与NAG、纤维素和木质素呈显著负相关,其仅与质量损失率呈显著正相关（P<0.05）;冗余分析研究结果进一步证实,纤维素和质量损失是影响土壤碳氮磷含量及其化学计量的主导因子。沙柳沙障的腐烂过程能够提高土壤碳氮磷含量,在辅助于沙漠地区植被恢复的过程中可作为长期有效的治理措施。     

干旱荒漠区人工梭梭林土壤碳氮磷密度与生态化学计量特征

为了阐明人工梭梭林土壤碳氮磷密度及其生态化学计量特征演变规律,以吉兰泰荒漠区不同林龄(3,6,11,16年)人工梭梭林为研究对象,分析0—20,20—40,40—60 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)密度和生态化学计量特征。结果表明:(1)4种林龄人工梭梭林0—60 cm土层SOC、TN含量及其密度随林龄增加而升高,而TP含量及其密度随林龄增加而降低。其中,3,6年梭梭林SOC、TN含量及其密度随土层深度增加而升高,TP含量及其密度则与之相反;11,16年梭梭林SOC、TN、TP含量及其密度随土层深度增加而降低。(2)4种林龄梭梭林土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为2.24~9.21,1.59~7.05,0.56~0.81,均属于中等变异水平,且变异系数随林龄和土层深度增加逐渐减小,说明土壤C∶N、C∶P、[JP]N∶P趋于平稳状态。(3)林龄、土层深度及其交互作用显著影响SOC含量、SOC密度、C∶N、C∶P,对TN含量、TP含量、TN密度、TP密度、N∶P无显著影响。(4)土壤孔隙度(STP)与SOC密度呈显著正相关关系(P＜0.05),说明土壤孔隙度增加有助于SOC密度增加,提高土壤肥力。在干旱荒漠区建植梭梭林有利于提高土壤肥力,改善干旱荒漠区土壤环境。     

土体冻结对采煤塌陷区风沙土含水量的影响

通过测定和计算毛乌素沙地南缘补连塔采煤塌陷区和非塌陷区风沙土春季解冻前后土壤含水量,研究土体冻结对采煤塌陷区风沙土含水量的影响.试验结果表明:在土体冻结及有积雪时,2005、2004年塌陷区质量含水量比对照区分别降低了4.3%和3.5%;土体解冻后,2005、2004年塌陷区容积含水量比对照区分别降低5.2%和6.2%.说明土壤冻结与积雪有利于缓解采煤塌陷区水分亏缺.     

不同铺设年限沙柳沙障的防风固沙效益研究

以铺设于2000年和2003年沙柳沙障为研究对象,研究了不同铺设年限的沙柳沙障对沙漠地区风速特征的影响,以探讨沙柳沙障的防风固沙效果。结果表明:随着沙柳沙障年限的增加,设障沙柳沙障样地的防风效能增大,2个设障年限样方的防风效能均在10cm处达到最大,100cm处最低;设障沙柳沙障使地表粗造度显著地提高,2000年试验样地与2003年试验样地的地表粗糙度值分别是对照粗糙度值的2.35倍和3.69倍;2000年铺设的沙柳沙障内的风速廓线曲线比2003年的变化更显著。     

低立式格状土工沙障固沙效果研究

通过在鸟兰布和沙漠东南缘,测定规格为1m×1m、孔隙度为15%、25%、35%的格状土工沙障的输沙量、降低风速比率和障内地表蚀积3个指标,综合分析土工沙障的固沙效果.结果表明,与对照相比,孔隙度为15%、25%、35%土工沙障内近地表0cm-10cm的相对含沙量分别降低14.99%、9.O%、14.5%;15%与25%、25%与35%孔隙度的土工沙障防风效应存在极显著差异,15%与35%的防风效应不显著;就防风效应而言,25%孔隙度沙障的防风效应最好,其次为15%,35%孔隙度沙障的防风效应最差;15%和35%孔隙度的沙障固沙稳定性存在显著差异,25%和35%孔隙度的固沙稳定性差异极显著,孔隙度25%和15%的土工沙障固沙稳定性差异不显著,25%与15%孔隙度的土工沙障固沙稳定性较35%的强.     

乔木林下草地植物群落多样性研究

通过样地调查,运用重要值、多样性、均匀度和丰富度等指标,研究杨树林、落叶松林和榆树林林下草地植物群落的物种多样性.研究结果表明:(1)在杨树林生活型功能群中,灌木处于优势地位,落叶松林和榆树林生活型功能群中,多年生草本植物处于优势地位,具有稳定群落的效应;(2)Simpson指数:落叶松林与榆树林(两者差异较小)＞杨树林,Shannon-Wiener指数:杨树林＞落叶松林与榆树林(两者差异较小);(3)McIntosh指数、Pielou指数3种乔木林下物种均匀度差异性不是很明显;(4)Margalte指数和Patrick指数:杨树林＞落叶松林＞榆树林.     

人为干扰条件下草场土壤呼吸研究

为了研究典型草原上人为干扰对径流小区土壤呼吸的影响,现以2013年建立在锡林河流域内的径流小区及天然放牧草地为研究对象,用ADC土壤呼吸仪测定不同坡位的土壤呼吸日动态。结果表明:不同坡位的土壤温度和呼吸日动态均呈现明显的单峰曲线,峰值出现在13:00—14:30;不同坡位平均土壤呼吸速率顺序为径流小区坡顶(2.61±0.80)μmol·m~(-2)·s~(-1)径流小区坡底(1.51±0.32)μmol·m~(-2)·s~(-1)天然放牧草地坡顶(1.31±0.68)μmol·m~(-2)·s~(-1)天然放牧草地坡底(0.75±0.25)μmol·m~(-2)·s~(-1),且差异显著(P0.05);单变量模型中指数方程较好的解释了土壤呼吸与土壤温度的关系,R~2值分别为0.76、0.78、0.87和0.70,Q_(10)值分别为1.68、1.59、2.17和1.91;土壤温度和水分的线性双变量模型R=a+bT+cW可以更好的表示水热因子对土壤呼吸的影响,R~2值可以达到0.82~0.89。     

库布齐沙漠北缘机械沙障对地表土壤可蚀性的影响

[目的] 明确机械沙障铺设对风沙区地表可蚀性特征的影响,为防沙工程中沙障的合理应用提供理论依据。[方法] 采取库布齐沙漠北缘迎风坡不同年限铺设的生物基可降解聚乳酸（PLA）沙袋沙障、沙柳沙障和芦苇沙障不同坡位的土壤样品,分析了地表0—20 cm深度土壤有机质含量、土壤粒径组成和土壤可蚀性K值。[结果] ①沙障铺设后利于土壤有机质含量增加,其中2 m×2 m沙柳沙障对土壤有机质的积累效果最好,且迎风坡上部土壤有机质含量相对较少。②沙障铺设使得障格内黏粒、粉粒和细砂含量增加,随设障年限的增加其呈增加趋势;土壤0—20 cm范围内均以细砂为主。③铺设机械沙障可降低土壤可蚀性,各立地条件下沙丘下部障格内土壤抗蚀性最好;3种机械沙障中沙柳沙障抗蚀性较高;随设障年限增加障格内土壤抗蚀性增强,设障4 a后,2 m×2 m铺设规格障格内的土壤受侵蚀风险较小;土壤可蚀性K值与土壤有机质含量呈极显著（p<0.01）负相关。[结论] 沙障铺设使土壤有机质含量增加,利于细粒物质的积累,增强土壤抗蚀性,是治理流动沙丘有效的风蚀防治措施。建议在库布齐沙漠北缘铺设机械沙障时,可采用迎风坡上部铺设1 m×1 m的生物基可降解聚乳酸（PLA）沙袋沙障,中部铺设2 m×2 m的沙柳沙障,下部铺设2 m×2 m的生物基可降解聚乳酸（PLA）沙袋沙障的模式。