策勒绿洲-沙漠过渡带两个建群种阻沙能力对比研究

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区,在区域内确定了一个100 m×500 m的骆驼刺-花花柴-柽柳植物群落样地,随机选择了67株疏叶骆驼刺和67株花花柴植株,对每株植物及其沙堆形态参数进行测量,对比分析两个建群种草本植物形态和沙堆形态特征及其相互关系与植物的阻沙能力。结果表明：两种灌草丛植物地面植株平均高度和沙堆的平均高度均相近,但骆驼刺灌丛的平均冠幅面积和冠幅体积,分别是花花柴灌丛的近1.8倍;灌丛沙堆的平均底面积和体积,分别是花花柴沙堆的近1.7倍和2.0倍。骆驼刺灌丛沙堆形态参数间的相关性明显高于花花柴沙堆,骆驼刺灌丛沙堆的底面积及体积的增长幅度较花花柴大。总体而言,骆驼刺灌丛具有更强的空间占有能力,对地表的防护作用面积大,植物个体阻沙能力强。但在两种植物生长的早期阶段,花花柴则显示出较强的阻沙性能,说明不同生长阶段两种植物的阻沙能力大小存在差异。     

不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量特征

为了阐明灌丛沙堆发育对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响,以吉兰泰荒漠区不同演化阶段白刺(Nitraria tangutorun)灌丛沙堆为研究对象,研究0—100 cm土层土壤C∶N∶P化学计量特征在不同演化阶段的变化规律和垂直分布规律。结果表明:(1)白刺灌丛沙堆土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)随演化阶段(雏形阶段→发育阶段→稳定阶段→衰亡阶段)的变化呈先增后减的变化趋势。演化阶段对白刺灌丛沙堆SOC影响显著(P<0.05),对TN、TP无显著影响(P>0.05),其SOC、TN、TP均值含量在0—100 cm土层分别为0.42~0.58,0.04~0.07,0.22~0.25 g/kg,远小于全国土壤平均水平(11.12,1.06,0.65 g/kg)。(2)白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比随土层深度增加无明显规律性。(3)土壤SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比均属于中等变异,且变异系数随白刺灌丛沙堆演化不断减小。(4)土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度对白刺灌丛沙堆土壤TN、C∶N、N∶P影响显著,而土壤含水量、pH对白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比无显著影响。各演化阶段白刺灌丛沙堆SOC、TN是调控白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量比的主要因素。因此,该研究结果明晰了白刺灌丛沙堆土壤C∶N∶P生态化学计量特征对不同演化阶段的响应,为该区域白刺群落的保护、利用和植被恢复与重建提供科学依据。     

不同退化程度柽柳灌丛的土壤理化和生物学特性

为揭示柽柳灌丛在退化过程中土壤特性的变化,采用时间代替空间的生态学研究方法,测定和分析了民勤湖区绿洲-荒漠过渡带不同退化程度灌丛沙堆土壤的理化性质、酶活性和微生物数量等15个指标值的变化特征及相关性。研究结果表明:1)随着退化程度加剧,容重增大,有机质和阳离子代换量呈先增大后减小,土壤含水率、全盐含量和电导率减小,pH值保持平稳;随土层深度的加深,容重增大,土壤含水率、有机质、阳离子代换量减小,全盐含量和电导率5～10cm土层较大。2)微生物数量与酶活性随退化程度的加剧呈减少或降低趋势,随深度的加深而减少或降低,而且除个别土层外,整体都呈显著性变化。3)除土壤含水率和pH值与其余指标间的相关性不显著外,土壤理化性质间均呈显著性相关,土壤生物学特征之间也呈显著性相关,土壤理化性质和土壤生物学特性间的相关性除个别指标间相关性不显著外,其余均显著相关。研究区的柽柳在退化灌丛沙堆的土壤理化性质和生物学特征基本都出现衰退现象,建议在构建综合评价体系和选择恢复保育措施时要将植被与土壤综合考虑。     

河北坝上低山区坡地灌丛沙堆形态与沉积特征

通过野外调查和室内试验分析的方法对河北坝上康保县北部低山区坡地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)灌丛沙堆形态及沉积特征进行了研究,结果表明:从坡顶到坡脚,灌丛沙堆形态参数(长、宽、高、水平尺度、长宽比和底面积)趋于增加;迎风坡坡顶、坡中、坡脚的灌丛沙堆形态参数大于背风坡相应坡位沙堆形态参数;从坡脚到坡顶,沙堆表层沉积物粒径(0.1mm)的百分含量趋于减少,坡地迎风坡相应坡位沙堆沉积物粒径0.1mm的百分含量大于背风坡;灌丛沙堆表层土壤含水率及硬度从坡脚到坡顶逐渐变大,坡地迎风坡坡相应坡位沙堆表层土壤水分和硬度均小于背风坡;而容重从坡脚到坡顶趋于减小,且迎风坡坡相应部位沙堆容重大于背风坡。因此,低山坡地灌丛沙堆形态发育过程中除受风力强度、沙源和灌丛植被因素影响外,坡位和坡向也是一个重要的影响因素。     

Soil water repellency and influencing factors of Nitraria tangutorun nebkhas at different succession stages

Soil water repellency(WR) is an important physical characteristic of soil surface. It is capable of largely influencing the hydrological and geomorphological processes of soil, as well as affecting the ecological processes of plants, such as growth and seed germination, and has thus been a hot topic in recent research around the world. In this paper, the capillary rise method was used to study the soil WR characteristics of Nitraria tangutorun nebkhas. Soil water repellencies at different succession stages of Nitraria tangutorun were investigated, and the relationships between soil WR and soil organic matter, total N, and total P, soil texture, pH, and concentrations of CO3 2-, HCO3-, Cl-, SO4 2-, Na+, K+, Ca2+and Mg2+were discussed. Soil WR may be demonstrated at the following nebkhas dune evolvement stages: extremely degradeddegradedstabilizedwell developednewly developedquick sand. Apart from some soil at the bottom, the WR of other soils(crest and slope of dune) was found to be largest at the topsoil, and decreased as the soil depth increased. The results showed that multiple factors affected soil WR characteristics, e.g. WR increased significantly as the contents of soil organic matter and total N increased, but did not change as the total P content increased. Soil texture was a key factor affecting soil WR; soil WR increased significantly as clay content increased, and decreased significantly as sand content increased. Low pH was shown to be more suitable for the occurrence of soil WR. Four cations(Ca2+, Mg2+, K+and Na+) and two anions(Cl-and SO4 2-) enhanced soil WR, while CO3 2-decreased it. HCO3-did not show any observable effect. Finally, we established a best-fit general linear model(GLM) between soil-air-water contact angle(CA) and influencing factors(CA=5.606 sand+6.496(clay and silt)–2.353 pH+470.089 CO3 2-+11.346 Na+–407.707 Cl-–14.245 SO4 2-+0.734 total N–519.521). It was concluded that all soils contain subcritical WR(0°CA90°). The development and succession of Nitraria tangutorun nebkhas may improve the formation of soil subcritical WR. There exist significant relationships between soils subcritical WR and soil physical or chemical properties.     

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度分异规律

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲西部过渡带为研究区,从风沙地貌的角度详细研究了柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度空间异质性变化规律。结果表明,研究区以极细沙为主,其次为粉沙和细沙,属于风力有效搬运的粒径范围。随着植被总盖度从30%→15%~20%→10%→5%降低,0~10 cm土层平均粒径从74.41→77.28→86.29→92.71 μm变化,并伴随着黏粒消失和粗沙出现。相同植被条件下,以灌丛下土壤平均粒径最小、沙堆边缘和风影区次之、丘间地最大,分选性则以丘间地最好而灌丛下最差。过渡带植被可截获相当部分远程输送的悬移质,使表土物质组成细化;灌丛沙堆明显的细粒富集效应及丘间地土粒相对粗化与风力分选和沙物质原地再分配密切相关;随着植被总盖度降低到5%以下,灌丛沙堆及丘间地普遍发生风蚀,表土粒度组成粗化,“资源岛”效应消失。至少要维持大于10%的植被覆盖是过渡带灌丛沙堆科学保育的前提。      

内蒙古高原小叶锦鸡儿灌丛沙堆对气流结构与风蚀的影响

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛沙堆是内蒙古高原东南部农牧交错区的主要风沙堆积类型。通过对该区典型灌丛沙堆周围风沙气流的野外观测,结果表明,气流方向与强度和输沙率,随沙堆不同位置而发生变化。绕过沙堆两侧的气流和越过沙堆上部的气流在背风侧汇集,并在同等沙堆高度的范围内和1.5倍沙堆高度的水平范围内出现涡流。从灌丛沙堆迎风坡脚经南北两侧至背风坡脚以及背风侧5倍沙堆高度的水平距离间,风速依次出现逐渐增大—最大—逐渐减小—最小—回増至旷野风速的变化过程。在不同风向条件下,灌丛沙堆背风侧气流的风速廓线,并不完全遵循对数变化规律,沙堆南侧气流在0.3~0.6 m高度处出现变异。另外,沙堆周围输沙率在迎风侧和南北两侧与风速变化基本一致,但在背风侧因气流方向紊乱而出现变异。输沙率随高度增加,在沙堆迎风侧至两侧各部位呈有规律递减,但在背风侧无规律。     

半干旱区农田灌丛沙堆形态及沉积特征

采用野外观测和采样分析的方法对半干旱区农田灌丛沙堆形态及沉积特征进行了研究,结果表明:研究区农田灌丛沙堆水平尺度为4.4 m,长宽比为1.5,体积庞大且较为细长,走向与农田垄向相同。农田灌丛沙堆的湿度及硬度随部位的不同而发生变化,沙堆东侧湿度最大,为10.19%,硬度最小,为4.12 kg/cm²;南侧湿度最小,为1.03%,硬度最大,为15.9 kg/cm²;坡顶湿度较小,硬度较大,沙堆坡底硬度较大。沙堆整体的平均粒径、分选性低于周边农田,从迎风坡坡脚→迎风坡坡中→坡顶→背风坡坡中,平均粒径、分选性逐渐降低。垂直剖面颗粒粒径随着深度的加大有逐渐增大的趋势,分选性变差。除植被盖度、风力强度和沙源3个主要因素外,人为耕作也是一个影响农田灌丛沙堆形成演化的重要因素。     

焉耆盆地不同生境白刺灌丛沙堆形态特征分析

以焉耆盆地的白刺纯林、白刺 红柳混合区和白刺 胡杨混合区的灌丛沙堆为研究区域,分析不同生境白刺灌丛沙堆的长、宽、高、面积、体积、株高等方面的形态特征和形态参数间的相关性。结果表明：（1）不同生境白刺灌丛沙堆形态参数分别为长度1.2~10.7 m、宽度1.2~6.3 m、高度0.5~2.4 m、面积1.2~50.1 m²、体积0.7~80.3 m³、株高0.6~1.6 m;（2）白刺沙堆各形态参数间具有极强的相关性,其中不同生境3个样地上的白刺沙堆长度与宽度间、沙堆面积与高度、沙堆体积与面积间都表现为极显著相关。以不同生境白刺灌丛沙堆形态参数间的相关性分析结果为基础,分别对不同生境白刺灌丛沙堆长度与宽度、高度与面积、面积与体积间进行回归方程拟合,结果显示：除了白刺 胡杨混合区沙堆高度与面积的拟合方程R²为0.3853较低以外,其余白刺沙堆各形态参数间的拟合方程R²均在0.7538~0.9895之间,说明沙堆的各形态参数间的关系非常密切。研究结果对提出防风固沙的生物措施具有非常重要的科学意义。     

民勤荒漠绿洲过渡带白刺沙堆土壤呼吸空间异质特征

对民勤绿洲-荒漠过渡带广泛分布的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆的土壤呼吸进行了野外观测,研究灌丛沙堆不同部位的土壤呼吸速率在空间和时间上的异质性。结果表明,1)白刺灌丛沙堆上不同部位的土壤呼吸速率日动态在不同的生长时期表现不同:生长初期和生长休眠期土壤呼吸速率日变化基本呈"单峰曲线",但是在生长旺盛期沙堆各部位日动态变化既有"单峰曲线"又有"双峰曲线";2)各部位土壤呼吸速率峰值出现的时间段不一致:生长初期峰值集中出现在11:00左右,旺盛期上午各位点的峰值集中出现在09:00左右,下午峰值在17:00左右出现,休眠期峰值出现在13:00-15:00;3)白刺沙堆各位点土壤呼吸速率对水分含量的敏感性强,在低水分含量(1%)条件下二者相关性强,而在较高水分条件下(1%)二者的相关性降低;4)沙堆上不同部位土壤呼吸速率具有时空异质性:生长初期和休眠期各部位土壤呼吸速率差异不显著(P0.05),旺盛期各部位差异显著(P0.05),不同生长期之间沙堆土壤呼吸速率差异显著(P0.01),平均土壤呼吸大小为生长旺盛期[0.53μmol·(m~2·s)~(-1)]生长初期[0.24μmol·(m~2·s)~(-1)]生长休眠期[0.12μmol·(m2·s)-1],白刺灌丛沙堆不同部位近地表层大气水分条件以及土壤5-20cm的温度和湿度共同导致了沙堆上各个位点土壤呼吸通量具有明显的异质性。