乌兰布和沙漠东北部天然植被动态及生态用水量研究

乌兰布和沙漠东北部的不同地类导致该地区天然植被生境差异，进而形成了有不同顶级植物组成的天然植物群落。本文在不同时期卫星影像解译的土地利用类型基础上，分析了乌兰布和沙漠东北部天然植被生境动态变化。结果表明，该地区固定半固定沙地面积均有所减少，流动沙地扩大，同时盐碱地大大萎缩。在此基础上，用间接推求方法估算了该地区天然植被的生态用水量，其中柠条群落的生态用水量占整个研究区域生态用水总量的50．01％，油蒿＋白刺＋沙冬青群落占41．03％，梭梭群落占7．38％，盐碱地柽柳群落占1．58％。     

光肩星天牛在18种杨树上寄生、发育的实验研究

以河套平原的磴口县作为光肩星天牛疫区试点,选用18个速生杨无性系试材,长期观测其对光肩星天牛的抗性并连年调查无性系生长情况。光肩星天牛适应性较强的5个无性系(转基因12、OP-367、新疆杨、美青3-69、北抗16-4),5-8a仍有未愈合的羽化孔,属感虫;7个无性系(Simplot、110、美青64、93美8-6、荷兰速生杨、306-45、DN-34),天牛的适应性适中;其余6个无性系(北抗16-8、北抗16-17、北抗16-18、北抗16-22、北抗16-27、银中杨)天牛适应性较差。     

新疆杨与北抗杨抗光肩星天牛特性的比较

【目的】研究北抗杨与当前西北干旱区绿洲防护林主栽树种新疆杨的抗虫性差异,为在西北绿洲区推广北抗杨提供参考。【方法】1999年中国林业科学研究院林业研究所韩一凡课题组提供北抗杨家系6个优选无性系(16-4、16-8、16-17、16-18、16-22、16-27)。2003―2011年向内蒙古巴彦淖尔市磴口县城区投放北抗杨家系6个优选无性系、新疆杨等共18个杨树品种,进行多品种抗性比选以及观察纯林抗性小区试验,共104株,面积2.72 hm2;2013年在临河区、磴口县、杭锦后旗各投放1 000株北抗杨,以新疆杨为对照树种,开展疫区扩大试验。解剖被害木内光肩星天牛虫道,分析新疆杨和北抗杨上光肩星天牛产卵、孵化、幼虫取食、发育的差异;调查疫区扩大试验林光肩星天牛产卵和羽化情况,分析新疆杨和北抗杨纯林中虫口演进趋势的差异。【结果】新疆杨树皮对光肩星天牛成虫产卵具有较强的选择抗性;光肩星天牛小幼虫很少取食新疆杨的形成层和韧皮部,主要靠取食木质部完成发育。因此,新疆杨树皮破损小、容易愈合,而木质部受害严重,光肩星天牛成虫羽化率达25.8%。北抗杨树皮对光肩星天牛成虫产卵的选择抗性较弱;光肩星天牛小幼虫先取食北抗杨的形成层和韧皮部,造成树皮掌状凹陷,产卵刻槽愈合后形成较大的瘢痕,对树皮外观损伤较大;但北抗杨形成层、韧皮部、木质部对光肩星天牛从小幼虫到成虫羽化出孔各个阶段的发育均表现出很强的抗性,最后成虫的羽化率仅为0.25%。【结论】新疆杨具有较强的选择抗性和耐害性,但发育抗性弱,在无人为干预的情况下纯林虫口密度累进增大,抗性不能持久,危害多年后出现枯梢,木质部虫道密布,木材利用价值降低。北抗杨选择抗性较弱,但发育抗性很强,纯林抗性持久稳定,在无人为干预的情况下被害木木质部内虫道很少,木材被害轻,因而木材的利用价值高。北抗杨推广造林时可根据性别、干形和速生性的需求选择不同无性系,如以快速绿化为目标,可选用速生性最好的16-27无性系(即北抗杨1号,雄性);农田防护林可选干形好、高生长最大的16-4无性系(雌性);兼顾干形和不飞絮,可选16-8无性系(雄性)。     

乌兰布和沙漠东北部大气降尘特征及影响因素分析

采用野外定位实测法,对乌兰布和沙漠东北部5种不同下垫面(绿洲防护林带、农田、固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘)的大气降尘进行了研究。结果表明:(1)研究区大气降尘具有明显的时空分异规律,不同月份的降尘量之间有着极显著差异(P0.0001),4月份的降尘量达年内最大值,3-6月的降尘量之和占全年总量的46.3%;不同下垫面的年降尘量之间存在极显著差异(P0.0001),从大到小为:流动沙丘半固定沙丘固定沙丘林带农田;不同高度的降尘量也存在极显著差异(P0.0001),0.5m的降尘量大于1.5m的。(2)扬沙和沙尘暴发生的总天数与降尘量之间存在极显著线性相关关系(P0.01),因此认为大风(≥6m/s)持续时间与扬沙和沙尘暴发生总天数是影响降尘的一个主要因子;降雨对降尘具有一定的抑制作用;下垫面状况是决定起尘强度的一个关键因子,其对降尘的影响主要是通过地表植被的防风固沙作用实现的。     

内蒙古磴口县10种园林绿化树种滞尘能力研究

植物对大气中的粉尘有滞留、吸附和过滤作用,因此,滞尘能力被看作是园林绿化树种选择的一个重要指标。采用水洗过滤法对磴口县10种绿化树种的单位叶面积滞尘量进行了测定。结果表明:不同树种的单位叶面积滞尘量存在显著差异,这主要是与植物叶片特性、树冠结构、枝叶密度、叶面倾角等差异有关。灌木树种单位叶面积滞尘量从大到小为玫瑰(2.7470±0.2033g/m2)>榆叶梅(2.2817±0.0387g/m2)>黄刺玫(1.5975±0.1144g/m2)>华北珍珠梅(1.2269±0.0262g/m2)>桃叶卫矛(1.0965±0.2103g/m2);乔木树种单位叶面积滞尘量从大到小为洋白蜡(1.4977±0.1780g/m2)>胡杨(0.8622±0.2216g/m2)>国槐(0.5207±0.0928g/m2)>香花槐(0.3775±0.0780g/m2)>垂柳(0.1330±0.1360g/m2)。灌木树种的单位叶面积滞尘量整体上大于乔木。     

乌兰布和荒漠生态系统防风固沙功能价值初步评估

运用生态经济学理论与研究方法,对乌兰布和荒漠生态系统2009年防风固沙功能价值进行了初步评估。结果表明:乌兰布和荒漠生态系统2009年防风固沙物质量为2.75×108t;价值量为44.204×108元。其中,减少农田经济损失价值为8.148×108元;减少草地经济损失价值为0.407×108元;保持土壤肥力价值为31.962×108元;减少泥沙淤积灾害价值为1.65×108元;减少交通运输经济损失价值为2.037×108元。可以看出,荒漠生态系统具有巨大的生态经济价值,因此,建议在今后的开发与建设过程中应对荒漠生态系统进行保护与合理利用。评估结果可为生态环境建设政策的制定及国家宏观决策提供一定的科学依据。     

二种植物同径级直段根和侧根分支处抗弯力学特性的研究

以3~4年生柠条和沙棘根为研究对象,采用悬臂梁试验对同径级的直段根和侧根分支处进行弯曲试验。结果表明:2种植物同径级直段根和侧根分支处抗弯力与直径均呈幂函数正相关关系,而抗弯强度随直径变化无明显规律,在均值左右波动;多数径级范围,同种植物间平均抗弯力和平均抗弯强度均表现为直根段大于侧根分支处;相同径级时,当直根段和侧根分支处直径2.5mm时,2种植物直段根和侧根分支处抗弯力和抗弯强度的种间比较均表现为柠条沙棘;柠条直段根抗弯强度约为沙棘直段根抗弯强度的1.12倍,柠条侧根分支处抗弯强度约为沙棘侧根分支处抗弯强度的1.04倍。     

平茬年限和林龄对沙冬青叶片功能性状及土壤化学计量特征的影响

为阐明平茬年限和林龄对沙冬青叶片功能性状及灌丛下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,采用方差及相关性分析方法研究沙冬青被平茬后更新恢复生长的机理和策略,探讨C、N、P化学计量特征对沙冬青种群生长及恢复的指示意义,从而更好地解释平茬复壮后植物补偿性生长机理与持续年限,以期在理论与技术上解决孑遗植物种质资源的保存与修复,为天然沙冬青种群在生态系统中演变特征进行预测和评估提供基础资料。结果表明:1)沙冬青经平茬处理后,叶片面积显著增大(P<0.05)。平茬恢复生长1年的沙冬青比叶面积、叶片N含量、叶片P含量显著升高(P<0.05),且随平茬年限和林龄的增加呈下降趋势,叶片干物质含量变化趋势与比叶面积相反,叶片碳含量在不同平茬年限和林龄下无显著差异(P>0.05)。叶片N含量与叶片P含量、比叶面积呈极显著正相关,叶片干物质含量与比叶面积呈极显著负相关,且与叶片N含量、叶片P含量呈显著负相关。2)叶片与土壤中的C、N、P化学计量特征对平茬年限和林龄变化的响应不完全一致。平茬年限和林龄对沙冬青灌丛下土壤有机碳含量产生显著影响(P<0.05),但对土壤P含量无显著影响(P>0.05),仅林龄对土壤全N含量影响显著(P<0.05)。随着平茬年限和林龄的增加,土壤C、N含量呈上升趋势,土壤P含量呈下降趋势。3)在叶片C、N、P化学计量特征中,叶片P与C:P对平茬年限和林龄变化反应最为敏感,对于沙冬青更新恢复生长及种群动态变化规律具有指示意义。平茬恢复1、3和8年的沙冬青叶片N:P平均值分别为14.79、15.77、17.81,幼龄林、中龄林和成熟林沙冬青叶片N:P平均值分别为15.32、18.23、21.76,可见随着平茬年限和林龄的增加,沙冬青生长由N、P共同限制逐渐转向更受P的限制。     

乌兰布和东北部典型土地利用的土壤养分特征

采用野外实地调查采样、室内样品分析相结合的方法，研究了乌兰布和沙漠东北部3种不同利用类型土地（耕地、林地、荒漠灌丛）的土壤养分特征，并对土壤肥力进行了综合评价。结果表明：研究区有机质含量、全氮、全钾、全磷分别为8.02±4.35、0.34±0.14、0.37±0.09、16.10±2.04 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾分别为18.48±8.27、3.76±0.89、135.04±83.35 mg·kg-1，pH值为8.8±0.20; 土地利用方式对有机质、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值影响显著（P＜0.05），对全氮、全钾影响不显著（P＞0.05）; 三种土地利用方式下土壤有机质、土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾随着土层深度的增加呈下降趋势; 土壤肥力综合评价的排序为荒漠灌丛(0.443)＞林地(0.409)＞耕地(0.312), 荒漠灌丛与林地的土壤肥力为中等级水平，而耕地的肥力为低等级水平。荒漠灌丛与林地比耕地有利于土壤保肥。     

乌兰布和沙漠地区不同沙生灌木的耐盐性综合评价

针对乌兰布和沙漠地区生长的唐古特白刺（Nitraria tangutorum）、西伯利亚白刺（N.sibirica）、柠条（Caragana korshinskii）、长叶红砂（Reaumuria trigyna）、沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）、霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、柽柳（Tamarix austromongolica）7种沙生灌木,通过盆栽试验的盐分梯度反复干旱法,在测定的一系列形态、生长指标以及光合、水分生理指标的基础上,经过主成分分析的降维分析,采用隶属函数对7种沙生灌木的耐盐性进行了聚类分析,在此基础上运用权重法定量评价了它们的耐盐性。结果表明,地径、气孔导度、水分利用效率、水势、枝条长度、地上干质量、主根系长度、侧根系长度、侧根数、根径可作为沙生灌木耐盐性评价鉴定的指标;7种植物的耐盐性分为强、中、弱三类：第Ⅰ类(强)植物,长叶红砂、柽柳;第Ⅱ类（中）植物,西伯利亚白刺、唐古特白刺;第Ⅲ类（弱）植物,沙冬青、霸王、柠条。同时7种植物的耐盐性由强到弱的顺序为长叶红砂、柽柳、西伯利亚白刺、唐古特白刺、沙冬青、霸王、柠条。