毛乌素沙地油蒿（Artemisia ordosica）根围AM真菌的时空分布研究

【目的】阐明荒漠地区AM真菌生态作用及其与沙生植物的互作关系,为AM真菌资源的合理利用及荒漠环境的恢复提供理论依据。【方法】在毛乌素沙地东北缘的中国科学院植物研究所鄂尔多斯沙地草地生态站设立样地,于2007年4,8和10月,采集油蒿(Artemisia ordosica)根围0~10,10~20,20~30,30~40和40~50 cm土层土样,分离其丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌并测定相关土壤因子,系统研究油蒿根围AM真菌的时空分布。【结果】AM真菌在油蒿根系的总定殖率(86.9%)和丛枝定殖率(24.8%)均较高,说明二者间有良好的共生性;油蒿根围AM真菌孢子密度和定殖率随季节和土壤深度的变化而具有明显的时空性差异,并与土壤微环境显著相关。油蒿根围0~40 cm土层的菌丝定殖率和泡囊定殖率均较高且无显著变化,丛枝定殖率以30~40 cm土层较大。AM真菌孢子密度、土壤养分及土壤酶活性最大值均出现在0~20 cm土层,并随土壤深度增加而递减。AM真菌孢子密度、土壤速效磷含量、速效氮含量及土壤酶活性均随时间积累而增加,于10月份达到最大值。AM真菌孢子密度与土壤速效磷含量及磷酸酶活性呈显著正相关,丛枝定殖率与有机质含量、速效氮含量及土壤脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶的活性均呈显著负相关,仅与pH显著正相关。【结论】AM真菌对提高寄主植物抵御外界干扰的能力维护荒漠土壤生态系统结构的完整性和功能稳定性具有重要意义。     

我国毛乌素沙地荒漠化逆转因素分析

根据2000—2015年中国经济社会大数据平台的统计数据,研究分析了我国毛乌素沙地荒漠化发展状况及其影响因素,认为近年来毛乌素沙地呈现出荒漠化逆转的态势。基于探索性分析(EFA)与虚拟变量回归模型(DVRM),对毛乌素沙地荒漠化逆转因素进行了分析,同时为提高研究结论的稳健性,还对回归模型进行了诊断。由于多重共线性问题的存在,研究剔除了虚拟变量交互项的影响。研究认为,年降水量是影响该地区森林覆盖率的主要气候因素,年降水量每增加100 mm,森林覆盖率将会增加10%。此外,年均气温对于森林覆盖率也有显著影响,年均气温每增加1℃,森林覆盖率将会增加2.5%。对政策因素的分析表明,2005年《全国防沙治沙规划(2005—2010)》和2011年《全国防沙治沙规划(2011—2020)》的政策效应相对于2000年的基期水平,能够分别增加3.4%和4.7%的森林覆盖率。研究揭示了气候因素和政策因素对我国毛乌素沙地荒漠化逆转的重要作用,对我国荒漠化管理和相关政策制定等具有重要意义和价值。     

毛乌素沙地樟子松人工林土壤物理性质的时空变异规律

以毛乌素沙地榆林沙区樟子松人工林土壤为研究对象,分析不同林龄樟子松人工林土壤质量含水量、土壤体积质量、孔隙度时空变异规律。结果表明,土壤质量含水量在流沙地为丘间地>迎风坡>背风坡>丘顶,在樟子松人工林为丘间地>背风坡>迎风坡>丘顶,并随土层深度增加而增加,0～5cm土层质量含水量樟子松人工林高于流沙地,5～25cm和25～50cm土层低于流沙地。土壤体积质量在流沙地为丘顶>迎风坡>背风坡>丘间地,在樟子松人工林为丘顶>中部(迎风坡、背风坡)>丘间地,随土层深度增加而增加,且樟子松人工林对应各层土壤体积质量均小于流沙地。毛管孔隙度均为丘间地>中部(迎风坡、背风坡)>丘顶,土壤孔隙度(总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)随土层深度增加而降低,樟子松人工林对应各层土壤孔隙度均大于流沙地。随樟子松林龄增加,质量含水量和孔隙度分别增加1.32%～21.82%、2.88%～12.00%,土壤体积质量降低1.16%～7.12%。统计分析表明,所测指标总体上存在显著差异。     

基于EOF的淮河流域地表蒸散发时空格局变化分析

基于2000—2014年MOD16遥感蒸散发数据,利用经验正交函数(EOF),分析淮河流域年蒸散发时空分布特征。结果表明,淮河流域年蒸散发空间分布可由4个模态特征场来表现,其空间分布结构为全区一致型、东南至西北差异型、东南至西北相反型、南北相反型。各模态2000—2010年蒸散发均呈上升趋势,之后蒸散发呈下降趋势。     

不同植被类型对毛乌素沙地背风坡土壤水分时空变化的影响

在陕西省神木市毛乌素治沙造林基地,选取固定沙丘背风坡4种典型植被为对象,利用CNC503DR型中子仪对0~300 cm土壤水分进行测定,分析不同植被类型条件下固定沙丘背风坡土壤水分特征。结果表明:1）在植被类型上,固定沙丘背风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量表现为草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上整体表现为,秋季>夏季>春季（2018年）、春季>夏季>秋季（2019年）。2）背风坡土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,可将0~300 cm分为0~50、50~100、100~200 cm和200~300、50~300 cm各土层植被类型间土壤水分存在显著差异(P<0.05)。3）0~50 cm土层时间变系数较大,随着土层深度增加土壤水分时间变异系数逐渐减小;4种植被类型垂直变异系数夏秋季较大,春季较小;时间稳定性表现为沙柳>草地>长柄扁桃>紫穗槐。4种植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量无显著差异,草地、长柄扁桃和沙柳土壤水分时间稳定性较强,合理的林草空间搭配有利于该区背风坡土壤水分的保持。     

毛乌素沙地油蒿植冠下土壤粒径特征及其影响因素分析

为探索毛乌素沙地油蒿群落土壤结构与土壤稳定性的关系,分析了油蒿植冠微环境下土壤粒径特征及其相关因素。研究表明：油蒿植冠下土壤机械组成以砂粒（90.23%）为主,其次是粉粒（8.31%）,粘粒含量（1.46%）最少,有机质平均含量2.67 g/kg,总氮平均含量0.12 g/kg,受油蒿植株形态结构特征等因素影响,油蒿植冠下不同方向、同一方向不同距离处土壤颗粒组成及养分状况存在差异;油蒿植冠下土壤颗粒分形维数在1.689~1.860之间,土壤分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关（P<0.05）,与土壤粉粒、粘粒、总氮含量呈显著正相关（P<0.05）,与土壤有机质含量呈极显著正相关（P<0.01）。土壤微团聚体作为土壤结构的颗粒单元、土壤养分的主要载体,其含量及组成与土壤肥力、抗侵蚀性密切相关,在对油蒿群落进行恢复重建过程中,要充分考虑油蒿植冠下微环境土壤粒径特征及其影响。     

毛乌素沙地不同地貌下沙柳根系分布特征研究

[目的]研究毛乌素沙地不同地貌下沙柳（Salix psammophila）根系分布特征,揭示干旱地区不同地貌下植物适应机理。[方法]利用中子水分仪观测沙丘上和丘间洼地沙柳样地的土壤水分动态,采用挖掘法分别对沙丘和丘间洼地上的沙柳样地进行根系分布的调查研究。[结果]在水平方向上,沙丘上沙柳根量呈指数函数减少;丘间洼地的沙柳根量呈乘幂函数减少。在垂直方向上,沙丘上的沙柳根系主要分布在0~30和80~120 cm的土层范围内,根量占总根量的72%;丘间洼地上的沙柳根系主要分布在0~40 cm的土层范围内,根量占总根量的54%。[结论]沙丘上沙柳根系不仅利用表层土壤水,而且还利用中层地下水。丘间洼地沙柳根系则以利用表层土壤水为主。     

毛乌素沙地天麻栽培技术研究

本研究在没有野生天麻生长的毛乌素沙地、经过4年的栽培试验研究,通过不同质地土壤比较试验,优选出了菌枝 鲜枝 麻种 鲜材马蹄口对接面“四下窝”一步覆膜栽培法,并结合当地气候、土壤特点,采取相应的管理方法,使天麻栽培工序简化,成本降低、病虫害减少,品质提高。     

毛乌素沙地人工草地SPAC中大气水势及其影响因子分析

本文依据2005年~2006年毛乌素沙地乌审旗气象观测资料,对人工草地SPAC中的大气水势日、季变化规律及其影响因子进行了分析研究。试验结果表明:人工牧草生长期间大气水势均值为-139.573Mpa,日、季变化明显,呈单峰型;大气水势变化与大气温度、相对湿度、太阳辐射、风速之间具有十分显著的相关性。     

人类活动对毛乌素沙地沙漠化的影响分析

根据2期同一时相TM遥感影像资料,获取土地类型变化信息,分析人类活动对毛乌素沙地沙漠化的影响过程。结果表明,1996～2006年,研究区土地类型发生了很大变化：耕地面积减小,林地和水域面积增加;草地面积减小,沙地面积增加。     

毛乌素沙地沙柳根系与土壤水分特征的研究

[目的]分析毛乌素沙地沙柳根系分布特点及土壤水分的关系,进一步确定干旱地区沙柳根系吸水模型。[方法]采用挖掘法对沙柳样地的毛、细和侧根根系分布进行调查研究,使用土壤水分中子仪测量土壤含水率。[结果]沙柳样地毛根根量分布呈现逐渐递减规律,最大值出现在表层20 cm,毛根主要利用表层20 cm以上的土壤水分。细、侧根根量分布呈现先增大后减少规律,最大值出现在100~120 cm土壤深度,细、侧根主要利用100 cm深度上的土壤水分。[结论]沙柳根系生物量总体上逐渐减小,根系分布与土壤水分变化基本符合沙柳吸水规律。     

毛乌素沙地典型岩性导热系数试验和模型研究

【目的】研究毛乌素沙地4种典型岩性的导热系数与含水率之间的关系。【方法】根据毛乌素沙地岩性特征和沉积环境不同,制定了相应的试验方案,利用JW-Ⅲ型热流计测定不同含水率条件下的导热系数,利用Campbell模型和赵贵章模型分析了毛乌素沙地典型岩性的导热系数与含水率之间的变化规律及其拟合误差。【结果】毛乌素沙地4种典型岩性中砂质壤土和风化砂岩的导热系数-含水率变化曲线呈线性,而风积沙和莎拉乌苏组的导热系数-含水率变化曲线基本呈非线性。Campbell模型对各种岩性导热系数曲线的拟合均呈线性,而用赵贵章模型可很好地反映参数的变化特征。赵贵章模型拟合的不同岩性导热系数-含水率变化曲线的相关系数均大于0.97,而均方根差均小于0.005。【结论】利用赵贵章等提出的导热系数和含水率模型能很好地反映参数的变化特征,可见该模型的拟合精度可以满足要求。     

毛乌素沙地东南缘不同沙漠化阶段土壤-植被关系研究

【目的】揭示沙漠化过程中土壤、植被的相互作用规律,为土壤-植被系统的修复提供科学依据。【方法】选择毛乌素沙地东南缘陕西榆林地区沙质草原地带沙漠化程度明显的区域为研究区,在野外调查和图像资料的基础上,采用空间序列方法,将沙漠化过程分为非沙漠化阶段(植被盖度>35%)、潜在沙漠化阶段(植被盖度25%~35%)、轻度沙漠化阶段(植被盖度15%~25%)、中度沙漠化阶段(植被盖度5%~15%)、重度沙漠化阶段(植被盖度<5%)5个阶段,在每个阶段随机选取3个1 m×1 m的样方,采集样方内植物和不同土层土壤样品,研究沙漠化过程中植被特征(物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量、有机质含量、全氮含量、植物C/N)和土壤理化性质(土壤颗粒、含水率、容重、pH、有机质含量、全氮含量、土壤C/N)的变化,并对土壤与植被的相互关系进行分析。【结果】沙漠化过程中,植被、土壤特征均呈现规律性变化,且在不同的土层范围内植被特征与土壤理化性质之间均存在较强的内在相关性;物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量与土壤粘粒、含水率、容重、pH和土壤C/N之间相关系数的最大值多出现在0~10 cm土层;而土壤有机质、全氮等养分含量对植被的影响主要发生在10~30 cm的土层;土壤、植被之间的关系在一定程度上可以定量化。【结论】土壤-植被的物理表征特征之间的相互作用主要发生在土壤表层,营养元素之间的相互作用则发生在土壤下层,说明土壤-植被系统的恢复过程应是先自上而下由植被改善土壤,之后自下而上由土壤养育植被的过程。     

毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征

以1991、1999和2007年TM/ETM+影像为数据源,利用RS和GIS技术提取研究区植被覆盖度信息,将其按地貌分区,计算景观格局指数,分析植被景观格局变化特征.结果表明:(1) 1999年是研究区16a植被景观结构变化的转折点,植被覆盖状况前期恶化后期好转.1991-1999年两区极低和低级植被覆盖度占绝对优势,继续增强,风沙区55％-70％,丘陵区70％-80％.高等级比例均在5％以下,持续下滑.2007年两区的优势级别提升为低级和中级,风沙区比例55％,丘陵区70％.极低级别比例减小,风沙区40％-20％,丘陵区50％-15％.高级比例不同程度增大.(2)1999年前后植被景观格局反向演变,两区变化趋势基本相同程度不同.植被多样性和均匀度先减小后增大,等级问交替分布规律先弱后强.风沙区景观形状由复杂到简单,破碎度先增后减;丘陵区破碎度持续增大,形状变化微小.整体上来看,风沙区植被多样性高整体性好,植被均匀度指数大,交替分布规律明显,丘陵区植被格局较差.但外界对风沙区的干扰比丘陵区强烈.(3)植被景观格局演变过程中始终保持多核心模式,核心面积、形状甚至类型发生不同程度的变化.风沙区核心多为无植被斑块,丘陵区多为高植被覆盖度斑块.核心外围植被分布具有梯度性.     

毛乌素沙地不同植被类型的土壤颗粒分形与土壤碳氮变化特征

为了探讨不同植被类型的土壤碳氮特征,测定了毛乌素沙地不同植被群落土壤0~10、10~20和20~60 cm土层土壤有机质、全氮及土壤颗粒组成的动态变化,并分析了土壤颗粒组成中沙粒、极细沙和黏粉粒质量分数变化与土壤有机质和全氮质量分数间的关系。结果表明,固沙植被的建植显著提高土壤有机质和全氮质量分数,而不同植被类型对土壤有机质和全氮质量分数的影响差异主要发生在土壤表层(0~10 cm),深层差异不显著。而同一植被类型土壤有机质和全氮质量分数随土层加深呈下降趋势,表现出垂直方向的变异。其中樟子松样地对表层土壤有机质和全氮质量分数含量影响最大,具有明显表聚性,随土层加深土壤有机质和全氮质量分数含量下降最为显著,而沙柳+油蒿+杨柴样地和沙地柏+油蒿样地土壤有机质、全氮质量分数随土层加深无显著变化。固沙植被的建植显著提高土壤黏粉粒(0.05 mm)和极细沙(0.05~0.10 mm)质量分数,而显著降低了沙粒质量分数(0.1~1.0 mm),不同植被类型样地各层土壤极细沙和黏粉粒质量分数由大到小依次为樟子松样地、沙地柏油蒿样地、沙柳油蒿杨柴样地,而沙粒质量分数与之相反。同一植被类型样地,随土层加深沙粒平均质量分数均呈增加趋势,极细沙和黏粉粒质量分数则呈降低趋势。土壤颗粒组成与土壤有机质、全氮质量分数间相关性表明,土壤中黏粉粒和极细沙粒质量分数分别与土壤有机质和全氮质量分数呈显著正相关,而沙粒质量分数却与土壤有机质和全氮质量分数呈显著负相关(p0.01)。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化共有种植物叶片抗氧化酶活性研究

【目的】分析沙漠化过程中,不同沙漠化阶段共有种植物叶片抗氧化酶活性的变化特征,旨在为沙漠化防治中植被的选择提供理论基础。【方法】在毛乌素沙地东南缘,采用植被动态学中群落的空间序列方法,以植被盖度为依据,将沙漠化过程划分为5个阶段（非沙漠化、潜在沙漠化、轻度沙漠化、中度沙漠化、重度沙漠化）,在每个阶段选取3个1 m×1 m的样方,采集沙漠化共有种植物本氏针茅（Stipa bungeana）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）、油蒿（Artemisia ordosica）、牛心朴子（Cynanchum komarovii）的叶片,分析不同沙漠化阶段共有种植物叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性的变化。【结果】沙漠化过程中,共有种植物叶片中3种抗氧化酶活性变化各异,表现出不同的沙漠化适应性。其中,本氏针茅和糙隐子草SOD、CAT和POD活性变化幅度较大,均呈现出先增加后降低的趋势;达乌里胡枝子SOD和POD活性均呈现出先升高后降低再升高的变化趋势,且POD活性变化幅度较SOD小,CAT活性变化趋势不明显;油蒿和牛心朴子SOD、CAT、POD活性均呈波动性上升趋势,表明这3种酶在协同抑制膜脂过氧化作用、维持膜系统稳定性方面起着重要的作用。【结论】本氏针茅和糙隐子草叶片抗氧化酶对沙漠化过程反应敏感,这2种植物抗逆性较弱;SOD在达乌里胡枝子抗性机理形成方面发挥着主要作用;油蒿和牛心朴子叶片中的3种抗氧化酶在保护植物膜系统方面能协同作用,故这2种植物沙漠化抗性较强。     

毛乌素沙地南缘生态过渡带土壤生物学特性

[目的]探讨过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性的变化以及这些酶活性与土壤微生物总量及土壤养分的相关性。[方法]测定毛乌素沙地南缘生态过渡带流动半流动沙丘、固定半固定沙地、盐化丘间低地和缓坡丘陵梁地4种不同生境0~5 cm和5~20 cm土层各种酶的活性,并与土壤养分和微生物总量进行相关分析。[结果]结果表明,毛乌素沙地南缘生态过渡带不同生境各种土壤酶活性总体变化趋势为缓坡丘陵梁地>盐化丘间低地>固定半固定沙地>流动半流动沙丘。[结论]土壤生物学指标能较好地反映土壤肥力状况。     

毛乌素沙地治理与利用中存在的问题及解决对策

为了改善毛乌素沙地的区域生态环境和缓解土地供需矛盾,人们尝试了多种治理和利用毛乌素沙地的技术措施,但是这些治理和利用的技术措施存在着技术可行政策跟不上、缺乏实践、群众积极性差等问题.针对以上问题,逐一分析了各种治理技术措施存在的问题,并提出分区治理等解决对策,为毛乌素沙地的综合治理和合理利用提供了更切合实际的指导建议.