荒漠草原区固沙人工柠条林生长过程中土壤性质演变规律

开展荒漠草原区固沙人工林生长过程中土壤性质研究,对于沙化草地土壤质量演变规律分析和人工林有效管理均具有重要的指导价值。通过野外调查取样和室内分析,测定6,15,24,36年柠条林地土壤机械组成、土壤养分、pH和电导率以及土壤水分与温度等指标变化,分析荒漠草原区种植固沙柠条人工林对土壤性质的影响。结果表明,从6年到15年柠条林地,土壤粗沙粒和细沙粒成分显著升高(P<0.05),但从24年柠条林地开始土壤粗沙粒和细沙粒含量显著下降(P<0.05),土壤极细沙粒和粘粉粒含量开始显著增加(P<0.05)。从24年柠条林地开始,土壤有机碳、全N和全P含量显著升高,土壤电导率和水分含量呈现增加趋势,而土壤pH和温度显著下降;而且土壤全N积累量高于土壤有机碳,土壤C/N随着柠条林龄的增加呈逐渐下降趋势。在荒漠草原区,人工柠条林发育生长有利于土壤肥力的提高和土壤环境的改善,而且需要经历一个较长的发育过程。     

降雨增加对沙质草地土壤温度的影响

在宁夏盐池沙质草地生境中,模拟夏季(7~8月)增雨试验,设置0%(即对照不增雨)、增雨20%、40%、60%、100%梯度处理样地,通过测定2012~2013年每个处理样地土壤温度与土壤水分,分析了夏季降雨变化对沙质草地土壤温度分布的影响。结果表明,研究区域样地土壤温度日变化呈正弦曲线变化,这种日变化格局包括变异系数和振幅受夏季增雨处理的影响较小,但不同增雨处理样地土壤温度日变化的位相不同,随季节变化均呈现出不同程度的位相提前。从季节分布上看,20%(或60%)增雨处理提高(或降低)土壤温度,而其受季节改变的影响较小,但40%和100%增雨处理样地对土壤温度的影响依赖于季节变化。夏季土壤温度的年际变化受到增雨处理的后续影响较大,而秋季土壤温度的年际变化受到的影响较小。研究表明,沙质草地土壤温度受到夏季降雨量变化的后续影响存在一个降雨量阈值水平,并且在不同季节其影响程度不同。     

沙地生境土壤动物调查与分离方法研究

针对科尔沁沙地土壤动物调查过程中出现的问题,比较了不同土地利用类型样地调查大型和中小型土壤动物样方与土样的有效性,分析了土层深度垂直变化下调查大型和中小型土壤动物样方和土样的有效性差异,同时分析了季节变化对调查大型和中小型土壤动物样方和土样有效性的影响。试验表明,沙地生境中,大型土壤动物取样样地应选择草地生境,中小型土壤动物应选择农田或林地生境;垂直空间上,调查大型土壤动物的土壤深度为0~20 cm,而中小型土壤动物为0~15 cm;季节选择上,在3个季节各采样1次,土壤动物调查有效性较高。另外,大型土壤动物采取平板手拣法采集,中小型土壤动物采用较大环刀(直径≥30 cm)分离效果较好。     

土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对荒漠草地沙漠化过程中土壤碳库变异的表征

以干旱、半干旱地区荒漠草地不同沙漠化阶段土壤为研究对象,研究不同沙漠化阶段土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳含量和分配比例变异规律,分析不同沙漠化阶段土壤碳库指数变化,探讨荒漠草地沙漠化过程中土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对土壤碳库的表征作用。结果表明,随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,易氧化有机碳含量表现出一定的波动性,但整体呈下降趋势,溶解性有机碳含量呈线性下降。易氧化有机碳和溶解性有机碳分配比例均在荒漠草地达到最大值,在半固定沙地达到最小值。利用易氧化有机碳含量计算的土壤碳库管理指数随荒漠草地沙漠化程度增加表现出先下降后上升趋势,利用溶解性有机碳含量计算的土壤碳库管理指数呈线性下降趋势。易氧化有机碳、溶解性有机碳含量与土壤有机碳均显著正相关,但溶解性有机碳的相关系数略高于易氧化有机碳。通过比较活度敏感指数和碳库管理指数敏感指数发现,荒漠草地逆向演替至固定沙地过程中,易氧化有机碳的各项敏感指数均高于溶解性有机碳。固定沙地演替至流动沙地过程中,溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,表明易氧化有机碳能够较好地表征荒漠草地沙漠化前期土壤碳库变化,而荒漠草地沙漠化中期和后期利用溶解性有机碳表征效果更好。     

干旱风沙区立地条件、季节变化对柠条灌丛“虫岛”效应的影响

为了深入了解沙区柠条灌丛对土壤动物时空分布的影响规律,在宁夏盐池沙地依据土壤立地条件选择柠条(Caragana korshinskii)灌丛林地为研究对象,于春、夏和秋季,采用相对相互作用强度指数(RⅡ)比较分析了不同立地条件下3个季节沙地灌丛"虫岛"效应分布特征,旨在为沙地生境人工林建设与管理、沙漠化防治和退化生态系统恢复提供依据。结果表明:(1)两种土壤立地条件柠条林地的地面节肢动物群落相似性指数随着季节更替而逐渐增加,达到中等相似水平。并且3个季节2种立地条件生境中,只有11个节肢动物类群表现出了"虫岛"特征。随着立地条件和季节变化,不同节肢动物类群表现出了相似或相反的灌丛"虫岛"分布特征;(2)只在夏季,步甲科类群表现为无沙覆盖柠条林地RⅡ值显著高于有沙覆盖柠条林地(p0.05)。随着立地条件和季节变化,拟步甲科和蚁科类群RⅡ值分布呈现出作用方向的差异性;(3)只有夏季且只有节肢动物个体数的RⅡ值表现为无沙覆盖柠条林地显著高于有沙覆盖林地(p0.05),并且节肢动物个体数RⅡ值春季和秋季间表现为正负相反作用方向。不同立地条件节肢动物丰富度RⅡ值作用方向受到季节变化的调控,而Shannon指数和优势度指数的RⅡ值作用方向不受立地条件和季节变化的影响。研究表明,立地条件对基于节肢动物个体数的灌丛"虫岛"效应分布影响较大,并受季节变化的调控。基于节肢动物丰富度的灌丛"虫岛"效应分布主要受到季节变化影响,而受立地条件的影响较小。柠条灌丛对地面节肢动物多样性分布呈现正向性作用,受季节变化和立地条件的影响较小。     

不同立地条件柠条灌丛内外地面节肢动物群落结构分布特征

以宁夏盐池沙地柠条(Caragana korshinskii)灌丛林地为研究对象,于2012年春、夏、秋季,利用陷阱诱捕法调查了有无流沙覆盖两种立地条件下灌丛内外微生境中地面节肢动物群落组成与多样性分布特征。结果表明:(1)灌丛内外地面节肢动物优势类群有鳃金龟科、拟步甲科和蚁科类群的个体数分布,在不同季节不同立地条件生境中均差异较大。(2)春季和秋季,相同立地条件中灌丛内外地面节肢动物个体数分布呈现出相似性,而不同立地条件间灌丛内外的分布则存在显著差异性(P0.05)。但是在夏季,两种立地条件间灌丛内外地面节肢动物个体数呈现出相反的分布规律。(3)地面节肢动物类群数和Shannon指数分布在夏季和秋季两种立地条件均表现为灌丛内外无显著差异性(P0.05),而在春季不同立地条件灌丛内外类群数分布呈现出较大变化。不同季节两种立地条件对灌丛内外地面节肢动物优势度指数分布格局均影响较大。(4)随季节变化,灌丛内外地面节肢动物群落相似性指数在有流沙覆盖和无流沙覆盖的柠条林地呈现出相反变化趋势。(5)立地条件、灌丛微生境和季节变化不仅对地面节肢动物类群个体数产生深刻影响,而且影响到了地面节肢动物群落总个体数和优势度的时空分布。灌丛微生境对地面节肢动物多样性具有聚集作用,同时受到立地条件和季节的调控。     

宁夏风沙区不同人工固沙灌丛林土壤质量评价

在宁夏盐池风沙区选取油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、柠条(Caragana korshinskii)4种草方格人工固沙灌丛林地为研究样地,以周围流动沙地为对照,研究了4种固沙模式下土壤理化性质变化特征,采用土壤质量综合指数探讨了不同人工灌丛固沙措施对土壤质量的影响。结果表明:(1)与流动沙地相比,土壤粗砂含量表现为油蒿林地显著提高,花棒、柠条和沙拐枣林地无显著变化。土壤细砂含量表现为沙拐枣林地显著提高,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤极细砂含量表现为沙拐枣林地显著降低,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤黏粉粒含量表现为油蒿林地显著增大,而花棒和沙拐枣林地显著减小,柠条林地则无显著变化。(2)从流动沙地到固沙林地,土壤容重表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿林地显著减小,花棒和柠条林地则无显著变化。土壤pH表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿、花棒和柠条林地无显著变化。土壤含水量、电导率、有机碳、全氮和碳氮比均表现为油蒿林地显著提高,而花棒、沙拐枣和柠条林地间以上5项指标均无显著变化。(3)土壤质量综合指数表现为油蒿林地(3.15)流动沙地(-0.03)柠条林地(-0.56)花棒林地(-1.05)沙拐枣林地(-1.54)。研究表明,流动沙地扎设草方格营造油蒿林能在短期内提高风沙土壤综合质量,而其他造林方式固沙效果有限。     

北方农牧交错区土地利用覆盖变化对大型土壤动物群落结构的影响

在北方农牧交错区东段科尔沁沙地选择草地、沙地、农田和林地4种土地利用覆盖类型,采用手拣法调查不同类型样地大型土壤动物群落特征,分析土地利用覆盖变化对大型土壤动物群落的作用及其影响因素.结果表明:4种土地类型生境共获得10目27科43个类群,其中拟步甲科(Tenebrionidae)、鳃金龟科(Melolonthidae)幼虫和蚁科(Formicidae)为优势类群,个体数占总个体数的41.79％.草地开垦为农田或过度放牧沙化后土壤容重增加且碱性增强,土壤养分损失,而流动沙地种植人工灌木林后可在一定程度上降低土壤容重并增加土壤水分,增强生境的异质性.草地沙化后直接影响优势类群鳃金龟科幼虫和蚁科的个体数分布,显著降低了大型土壤动物多样性;大型土壤动物个体数、类群数和Shannon指数在沙地生境显著低于草地生境;流动沙地人工种植灌木林后可增加拟步甲科个体数的分布并提高大型土壤动物群落的多样性;但草地开垦为农田对大型土壤动物多样性的影响相对较低.因此,对草地进行围栏封育、防治土壤沙化以及流动沙地人工种植灌木林等退耕还林还草措施均可改善土壤环境,保护和维持大型土壤动物多样性,有利于农牧交错区生态系统的有效恢复和保护.     

荒漠草原区人工柠条林地面节肢动物群落月动态变化

以荒漠草原区6,15,24和36年生人工柠条林地为研究对象,通过陷阱诱捕法调查了每个林地5-9月地面节肢动物群落分布,揭示了地面节肢动物群落月动态变化规律及其与林龄的关系。结果表明,1)研究区共获得5纲13目62科72类群,按照食性差异划分为捕食性、植食性、腐食性、粪食性和杂食性以及寄生性6个营养功能群。步甲科、鳃金龟科以及拟步甲科(主要包括琵甲属、漠甲属和鳖甲属)是优势类群,其个体数占个体总数的46.71%。2)从5月到6月,每个柠条林地除已有植食性和杂食性类群外开始出现腐食性类群,7月只在36年林地开始出现捕食性优势类群,而8-9月每个林地均开始出现捕食性类群。随着林龄的增加,地面节肢动物食物网结构趋于复杂。3)6年生林地优势类群高峰期出现在9月,而在15年生林地出现在6和9月,24年生林地出现在6,8和9月,36年生林地优势类群高峰期出现在6,7,8和9月。随着林龄的增加,地面节肢动物优势类群月分布趋于稳定。4)6年生林地的最大类群密度以5和9月最高,8月最低;从15到24年林地逐步转变为5月最高而其他月份相对较低的模式;而到36年林地转变为5月最高,8月次之,而其他月份相对较低的模式。不同年龄林地对地面节肢动物群落个体数和丰富度的影响以8和9月影响最大,5-7月影响较小。5)研究表明,6~24年生柠条林地面节肢动物群落月动态波动剧烈,36年生柠条林地面节肢动物群落月动态趋于相对稳定,食物网结构趋于复杂。其中,8和9月地面节肢动物群落受到柠条年龄的影响较大。     

半干旱沙地草场地面节肢动物群落对封育措施的响应

以宁夏盐池国家级草原资源生态监测站为依托,选择荒漠草原典型冰草植被类型的封育(5年)与未封育样地对地面节肢动物、植物以及土壤性质进行了调查,同时分析了地面节肢动物对封育后植物和土壤变化的响应。结果表明,封育对地表植被和土壤性质均产生了明显的影响,尤其是植物个体数、高度和盖度以及生物量封育样地显著高于未封育样地(P<0.05)。调查样地共捕获地面节肢动物7目26科28个类群;封育围栏内外共有的优势类群为拟步甲科琵甲属,共有的常见类群有13个类群,共有类群数占总类群数的50%。并且,地面节肢动物对封育亦产生了积极的响应,动物群落个体数、类群数和多样性封育样地均高于未封育样地,但均没有达到显著水平(P>0.05),说明荒漠草原短期封育(5年)对地表植被和地面节肢动物具有不同的生态效应。相关分析表明,地面节肢动物类群数和Shannon指数均与土壤容重呈显著负相关(P<0.05),而优势度指数与土壤容重呈显著正相关(P<0.05)。表明土壤容重是地面节肢动物群落结构封育内外差异的主要影响因素,而且不同地面节肢动物类群对封育内外生境的选择性而表现出不同的响应特征。