中国三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量

为给内蒙古高原区、黄土高原区和西北荒漠绿洲区紫花苜蓿测土施肥奠定科学基础,采用零散实验数据整合法以及养分平衡-地力差减法,开展了三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量研究。结果表明,内蒙古高原区紫花苜蓿土壤速效钾第1~4级指标依次为≥342mg/kg、89~342mg/kg、24~89mg/kg和<24mg/kg,黄土高原区第1~6级指标依次为≥171mg/kg、96~171mg/kg、54~96mg/kg、30~54mg/kg、17~30mg/kg和<17mg/kg,西北荒漠绿洲区第1~4级指标依次为≥303mg/kg、140~303mg/kg、65~140mg/kg和<65mg/kg;当目标产量9~27t/hm²、钾肥利用率50%时,第1~6级土壤的推荐施钾量分别为0、54~162kg/hm²、108~324kg/hm²、162~486kg/hm²、216~648kg/hm²和270~810kg/hm²。     

河西荒漠灌区紫花苜蓿施肥效应及其基于数据包络分析法的经济效益研究

为科学准确地评判河西走廊苜蓿主产区紫花苜蓿饲草生产中施肥措施对其产品质量及生产收益的影响,本研究以“甘农3号”紫花苜蓿为材料,通过2016、2017年2年田间试验,以该区域紫花苜蓿饲草生产的平衡施肥推荐方案(N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2)为对照,探讨了不施肥及3种不完全施肥(缺氮偏施、缺磷偏施、缺钾偏施)处理下紫花苜蓿的生产性能,并采用数据包络分析法(DEA)对其经济效益进行分析。结果表明:与不施肥相比,施肥措施各处理均显著提高紫花苜蓿产量、蛋白总量,降低其酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维,提高了相对饲用价值,从而改善了紫花苜蓿品质,并有效增加了经济效益;与氮、磷、钾平衡施肥相比,各偏肥处理的紫花苜蓿产量和品质均显著低于平衡施肥,尤以缺磷偏施的降幅最大,2016、2017年2年的产量和蛋白总量降幅分别达到25.9%、25.7%和33.4%、33.1%。因此,磷是河西荒漠灌区紫花苜蓿饲草生产的养分限制因子,氮、磷、钾对该地区紫花苜蓿生产性能影响顺序为:磷>氮>钾。运用数据包络分析法(DEA)分析出河西荒漠灌区紫花苜蓿的施肥效应为氮、磷、钾平衡施肥的经济效益最优,为DEA有效;不完全施肥的3个评价单元及不施肥评价单元为DEA无效,其中,不施肥经济效益最低,3个不完全施肥评价单元中的缺磷偏肥的紫花苜蓿经济效益比缺氮偏肥和缺钾偏肥更低;另外还以DEA模型推算出不同施肥措施下紫花苜蓿饲草生产经济效益改进的具体方案,其中,不施肥的紫花苜蓿饲草生产需调整的幅度最大,调整额度达10678.88 CNY·hm^-2,各施肥措施需调整的幅度排序为:不施肥>缺磷偏施>缺氮偏施>缺钾偏施。     

Monitoring desertification processes in Mongolian Plateau using MODIS tasseled cap transformation and TGSI time series

Most remote sensing studies assess the desertification using vegetation monitoring method. But it has the insufficient precision of vegetation monitoring for the limited vegetation cover of the desertification region. Therefore, it offers an alternative approach for the desertification research to assess sand dune and sandy land change using remote sensing in the desertification region. In this study, the indices derived from the well-known tasseled cap transformation(TCT), tasseled cap angle(TCA),disturbance index(DI), process indicator(PI), and topsoil grain size index(TGSI) were integrated to monitor and assess the desertification at the thirteen study sites including sand dunes and sandy lands distributed in the Mongolian Plateau(MP) from 2000 to 2015. A decision tree was used to classify the desertification on a regional scale. The average overall accuracy of 2000, 2005, 2010 and 2015 desertification classification was higher than 90%. Results from this study indicated that integration of the advantages of TCA, DI and TGSI could better assess the desertification. During the last 16 years, Badain Jaran Desert, Tengger Desert, and Ulan Buh Desert showed a relative stabilization. Otindag Sandy Land and the deserts of Khar Nuur, Ereen Nuur, Tsagan Nuur, Khongoryn Els, Hobq, and Mu Us showed a slow increasing of desertification, whereas Bayan Gobi, Horqin and Hulun Buir sandy lands showed a slow decreasing of desertification. Compared with the other 11 sites, the fine sand dunes occupied the majority of the Tengger Desert, and the coarse sandy land occupied the majority of the Horqin Sandy Land. Our findings on a three or four years' periodical fluctuated changes in the desertification may possibly reflect changing precipitation and soil moisture in the MP. Further work to link the TCA, DI,TGSI, and PI values with the desertification characteristics is recommended to set the thresholds and improve the assessment accuracy with field investigation.     

4种荒漠植物种子出苗和幼苗生长对沙埋深度的响应

通过室内试验测定了黑果枸杞、沙冬青、沙蒿、霸王4种荒漠植物的种子生理特征以及沙埋深度（0、1、2、3、4、5 cm）对4种荒漠植物种子出苗及幼苗生长的影响。结果表明，体积较大的沙冬青和霸王种子萌发率与其重量、含水量、形状及活性间存在正相关关系；体积较小的黑果枸杞、沙蒿萌发率与种子重量、含水量、形状之间为正相关关系，与种子活性负相关。随着沙埋深度增加，4种植物种子出苗率下降、首次出苗时间延迟，茎高、绝对株高和根长及根冠比总体呈先增大后减小的趋势；幼苗生长方面，黑果枸杞和沙蒿分别适宜于1～2、0～1 cm的浅层沙埋，均在沙埋深度5 cm时种子几乎不萌发；沙冬青、霸王则适宜于3～4 cm较深层沙埋，在沙埋0 cm时均不萌发。此外，在荒漠区采用这4种植物进行植被恢复时，除考虑种子自身性状外，还应充分考虑当地的沙埋、降雨等条件，以提高出苗率、增大幼苗定植率。     

Nutrient addition and disturbance effects on the community composition and assembly in a desert steppe北大核心CSCD

The effects of short-term nutrient additions (NPKμ, 10 g·m- 2) and disturbances on the species diversity, functional traits, soil properties, and community assembly mechanisms of the herbaceous community in the Urat desert steppe were examined. A mixed linear model, principal component analysis, and null model methods were utilized and both disturbance and interaction treatments were found to significantly reduce species richness and β diversity. Short-term nutrient additions significantly reduced soil pH but increased soil electrical conductivity. Six functional traits of the dominant species (i.e. Stipa glareosa, Peganum harmala, Salsola collina, Corispermum mongolicum) and six community-weighted mean significant changes under the disturbance and nutrient addition treatments were identified. The disturbance and nutrient additions promoted the transformation of the dominant species in the community from conservative strategies to acquisitive strategies. The results of the two null models revealed that community assembly under the control tended to be a stochastic process, while the disturbance and interaction treatments tended to be deterministic processes, and that of the nutrient addition treatments tended to be weaker deterministic processes. Plant communities in the desert steppe responded and adapted to the nutrient additions and disturbances through changes in the dominant species and their crucial functional traits. © 2023 Chinese Academy of Sciences. All rights reserved.     

菊芋在民勤干旱沙区种植试验研究

2007年通过在民勤干旱沙区进行菊芋种植试验,结果表明:菊芋具有极强的抗旱抗逆能力、固沙和抗风沙能力、繁殖力强等生态适应性,在适宜的条件下,种植后不需灌水即可正常生长,而且生长量大、长势好,是优良的生态经济型防风固沙植物.因此,菊芋适宜在干旱、半干旱沙漠化地区推广种植.     

荒漠草原建群种及其枯落物的C、N、P生态化学计量特征

以希拉穆仁草原建群种羊草(Leymuschinensis)、短花针茅(Stipa breviflora Griseb)、芨芨草(Achnatherum splendens nevski)及其枯落物为研究对象,通过测定其C、N、P质量分数,并计算生态化学计量比,分析建群种养分限制格局及养分再吸收规律。结果表明:①植物叶片的C、N、P质量分数均值分别为398.74、24.41、1.55 g/kg,枯落物的为362.53、14.79、1.17 g/kg,3种植物叶片的C、N、P质量分数与其枯落物的差异显著(P<0.05)。②植物在枯落之前会将养分转移,防止养分的流失,N、P的养分再吸收效率范围分别在13.51%~77.49%、2.65%~49.51%,N的回流率大于P,进而使其具备了较强的适应干旱环境的能力。③3种植物叶片的N/P、C/N、C/P变化范围分别在11.81~21.70、15.76~16.59、195.47~273.37,枯落物的变化范围分别在7.72~17.05、17.71~64.46、215.43~487.46,3种植物叶片与枯落物的N/P、C/P差异显著(P<0.05)。④植物叶片N/P均值为16.95,枯落物N/P均值为12.31,说明植物的生长主要受P的限制。研究结果可为荒漠草原提供草地管理指导。     

荒漠草原不同时间尺度下垫面水分消耗与气象植被因子的关系

利用大型称重式蒸渗仪2012—2018年连续观测数据，系统解析了希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）不同时间尺度蒸散发（ET)与气象植被因子之间的关系。研究表明：（1）小时、日和月尺度上，始终与ET保持高度相关的气象植被因子包括风速（P<0.01）、空气温度（P<0.01）和降水量（P<0.01）；（2）结合不同时间尺度主控因子，利用多元回归定量表征了小时、日、月尺度的下垫面ET变化特征，经验方程决定系数分别为0.94（P<0.01）、0.42（P<0.01）、0.82（P<0.01），小时和月尺度上的经验方程可较好地反映希拉穆仁荒漠草原下垫面耗水特征；（3）ET与降水差值显示，2012—2018年希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）水汽交换以下垫面水分消耗为主，8月份发生干旱事件的概率最大。     

不同改良材料对灌漠土微生物量磷及生物有效性的影响

通过培养和盆栽试验，向灌漠土土壤中加入等量磷和不同添加比例的硫磺S（0.05%、0.15%、0.45%）、生物菌肥B（0.25%、0.50%、1.00%）、有机肥OM（0.50%、1.00%、2.00%）和小麦秸秆WS（1.00%、2.00%、4.00%），研究不同改良材料配施磷肥土壤微生物量磷的变化特征，及其与Olsen P、小麦吸磷量之间的关系。结果表明，添加不同改良材料处理的土壤微生物量磷含量均显著高于对照（不添加改良材料），且随着添加比例的增大而增加。在第16天时，各处理土壤微生物量磷含量达到最大值，OM₂2.00、B₂1.00、WS₂4.00和S₂0.45处理分别较对照显著增加了34.66%、34.52%、28.19%和23.89%；经过30 d的培养，硫磺、生物菌肥、有机肥和小麦秸秆处理的土壤微生物量磷含量较对照分别增加了19.51%、43.08%、47.92%和41.68%。在一定范围内（Olsen P约90 mg·kg^-1），土壤微生物量磷随土壤Olsen P提高而增加。在培养的第16天和第30天时，小麦植株吸磷量也与土壤微生物量磷存在极显著的相关关系。总体看来，有机肥或生物菌肥配合磷肥施用于灌漠土能促进土壤微生物量磷的增加，提高磷的生物有效性，对于灌漠土磷素高效利用具有重要意义。     

黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘监测及其与气候因子的关系

[目的] 分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙以及浮尘频次和时长的月变化和年变化，并分析其与主要气候因子的关系，为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法] 利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果] 沙尘频次和时长主要集中在春季，其次是冬季，春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少，而浮尘频次总体变化趋势逐年增加；沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度（10 cm）和大气湿度之间呈极显著负相关（p<0.01），与风速之间呈极显著正相关（p<0.01）。扬沙年际发生频次与土壤温度（5 cm）之间呈显著负相关（p<0.05），与大气温度之间呈极显著负相关（p<0.01）。[结论] 近10 a来，黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季，破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少，而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化，浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化；冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化，浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。