毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮中微生物数量及其影响因素

土壤微生物在维持生态系统结构、功能和过程方面发挥着重要作用。为了解半干旱沙区生物结皮中微生物数量与土壤理化性质之间的关系,对毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮及下层土壤(0—5和5—10 cm)微生物数量和理化性质进行了测定。结果表明:结皮层微生物数量大于结皮下层,结皮层微生物总数和细菌、放线菌、真菌数量随生物结皮的发育呈增加的趋势;结皮层细颗粒物含量高于结皮下层,结皮下层土壤中细颗粒物随生物结皮的发育呈增加的趋势;结皮层有机质、全氮和全磷含量大于结皮下层,结皮层有机质、全氮含量随生物结皮的发育呈先减少后增加的趋势,全磷含量随生物结皮的发育呈增加的趋势;微生物数量与土壤沙粒含量呈显著或极显著负相关关系,与粉粒、黏粒等细颗粒物和有机质、全氮、碱解氮等养分含量呈显著或极显著正相关关系,表明这些指标的变化能够敏感地指示微生物数量的变化。     

陕北毛乌素沙地生物结皮发育特征的初步研究

通过野外采样和室内分析相结合,掌握了陕北毛乌素沙地不同采样点生物结皮层的理化性质以及该地区生物结皮的发育特征,为以后进一步研究毛乌素沙地生物结皮的防风固沙效应奠定了理论基础.结果表明:随着生物结皮的发育,结皮层厚度增加.最大值为11.82 mm;土壤颗粒细化,0.02～0.05 mm之间的颗粒含量为7.3%～27.7%,高于流沙中的颗粒含量;由于颗粒的细化,结皮层容重增加,其抗剪强度明显提高,且抗剪强度与厚度和容重之间存在一定的相关性.生物结皮层pH值为7.23～7.81,低于流动沙地的pH值;有机质、N和K含量明显高于流沙的含量;P含量有所增加但不明显.研究表明,各个样点的生物结皮效应表现有所不同,原因有多方面.主要是结皮的发育程度、植被盖度以及采样点地形地貌之间的差异所引起.     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质分析

采用空间代替时间的方法,对毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质变化进行了分析.结果表明,沙漠化过程中土壤理化性质呈规律性变化,随沙漠化程度的加剧,土壤黏粒含量、含水量、有机质、有机碳和全氮含量减少,土壤砂粒含量、容重和C/N增加,土壤质量下降;相关性分析结果表明,容重和C/N比与各指标呈负相关关系,其余各指标间呈正相关关系,其中容重与有机质、全氮含量之间以及有机质与全氮含量之间存在极显著相关性,黏粒含量与含水量、容重、有机质和全氮含量之间存在显著相关性,含水量与容重、有机质和全氮含量之间也存在显著相关性,说明沙漠化过程中土壤各组分之间存在着密切的内在联系.     

毛乌素沙地南缘改良与利用风沙土性质研究

对毛乌素沙地南缘半流动沙地、新垫土改良地和改良4年的麻黄地土壤理化性质的研究结果表明：垫土对沙地土壤有明显的改良作用，细粒物质增加，持水能力提高，0～20cm平均粒径由0．24～0．28mm降到0．14～0．18mm。土壤中有机质平均含量为0．107％、全氮为0．0113％，速效氮为11．522mg／kg，分别是半流动沙地的1．67．1．67，2．75倍。改良后通过4年种植的麻黄地土壤得到进一步发育，20～40cm层粉沙含量占到10．38％～18．38％，是新改良地的7．98～14．94倍。有机质平均含量为0．208％，全氮为0．0183％．速效氮为17．658mg／kg，分别是半流动沙地的3．25，2．71．4．21倍，且有机质和全氮含量在30～40cm深处出现峰值。     

毛乌素沙地油蒿群落生物结皮的分布特征

为研究毛乌素沙地油蒿群落中生物结皮分布状况,根据放牧强度选取沙利(禁牧)、陶利(轻度放牧)和乌审召(正常放牧)3个试验点,分别调查了油蒿群落中固定沙地和半固定沙地植被盖度、油蒿盖度、生物结皮盖度、凋落物盖度、生物结皮破碎度、生物结皮厚度等指标。结果表明,毛乌素沙地油蒿群落中固定沙地生物结皮平均盖度为83.74%,半固定沙地生物结皮平均盖度为23.54%;油蒿群落中半固定沙地生物结皮绝大部分是处于初期发育阶段的藻结皮,而固定沙地苔藓和地衣结皮所占比例接近总盖度的1/2;半固定沙地大多数处于初期发育阶段的生物结皮受上层植被的影响更大;轻度放牧干扰对油蒿群落固定沙地生物结皮盖度和厚度的影响均不显著,而正常的放牧干扰会导致生物结皮盖度显著下降;半固定沙地生物结皮对放牧干扰的影响更为敏感,即使是轻微的放牧干扰,也会产生与正常放牧干扰相当的效果。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮发育特征

生物土壤结皮广泛分布于干旱和半干旱区,它的形成和发育对荒漠生态系统生态修复过程产生重要的影响。采用野外调查、测定和室内分析相结合的方法,对毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮发育特征进行研究。结果表明:不同地貌部位生物土壤结皮的厚度、各类型结皮盖度、机械组成和结皮及其下层剖面土壤容重均发生不同程度的变化。生物土壤结皮的发育对不同地貌部位具有一定的选择性,丘顶微生物结皮少量分布,迎风坡以浅灰色的藻类结皮为主,背风坡以黑褐色的藻类结皮为主,丘间地以苔藓结皮为主。不同地貌部位结皮层微生物总数存在较大差异。不同发育阶段生物土壤结皮的优势成分不同,表现出明显的阶段性特点,其形成和发育是生物过程和非生物过程的统一。     

毛乌素沙地不同植被恢复措施下土壤理化性质空间分布特征

[目的] 探讨不同植被恢复措施下土壤理化性质的空间分布特征,为半干旱沙区植被恢复提供理论依据。[方法] 以毛乌素沙地西南边缘3种典型植被恢复模式(封育草地、飞播林地和人工柠条林地)为研究对象,以退化草地为对照,通过采集0—40 cm范围内3个土层的土壤,研究了其土壤理化指标和土壤综合肥力。[结果] ①在不同措施下土壤表层(0—10 cm)含水量显著增加,而在深层(10—40 cm)土壤则显著降低;与之相反的是土壤表层容重显著降低,而在深层土壤差异不显著,呈现弱变异;植被恢复显著降低了上层(0—20 cm)土壤pH值,而对20—40 cm土层差异不显著;此外,同一植被类型下随着土层加深土壤含水量(SWC)、容重(BD)、pH值均逐渐增加。②不同措施下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量显著增加,封育样地SOM最高,飞播样地土壤TN最高,而速效磷(AP)含量显著降低,土壤全磷(TP)、SOM、TN等养分含量具有表聚性,土壤AP和速效氮(AN)含量在不同植被恢复、不同土层之间存在差异性。③土壤综合肥力指数呈现为：飞播样地(0.794)>封育样地(0.662)>对照样地(0.637)>柠条林地(0.603),即土壤质量在飞播样地最高,而在柠条林地最低。[结论] 3种植被恢复模式均对土壤各理化指标有显著影响,不同植被恢复措施导致土壤各指标在垂直剖面上发生不同程度的变异,毛乌素沙地适宜进行飞播造林,而不宜大面积种植人工柠条林。     

区域尺度生物结皮下伏土壤养分的空间分布特征——以毛乌素沙地为例

作为旱区广泛分布的活性地被物,生物结皮对荒漠生态系统的养分循环具有重要的影响,目前有关区域尺度生物结皮养分效应的认识还非常有限。本研究选取基本覆盖毛乌素沙地全域的146个样点,以地统计学结合多元统计分析的方法,深入探讨了区域尺度上旱区荒漠生物结皮下伏土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的空间异质性、分布格局及其影响因素。结果表明：生物结皮提升了荒漠土壤养分含量,3种养分含量的变异系数（CV）中等,变异性大小顺序为CVTP（60.5%）＞CVSOC（37.9%）＞CVTN（30.8%）;不同养分的空间变异特征不同,TP最佳拟合模型为线性模型,空间自相关性强烈,SOC、TN为指数模型,空间自相关性中等;受到植被状况、地表水热平衡状况等因素的直接或间接影响,在区域尺度上生物结皮下伏土壤养分含量在研究区东部较高,西南部较低;TP含量自东向西递减,SOC、TN含量自东向西呈现高-低-高-低的带状分布特点,二者具有极显著正相关关系（r=0.818,p＜0.01）。     

毛乌素沙地东南缘沙丘水分垂直变化规律及风蚀意义

为了进一步揭示毛乌素沙地含水量垂直变化的规律和风蚀意义,通过野外调查、采样、含水量测定、沙粒粒度测定和计算模拟,系统地研究了毛乌素沙地东南缘的3类沙丘含水量垂直变化的趋势,模拟了含水量垂直变化对输沙率垂直差异和沙丘形态演化的影响。结果表明:裸露流动沙丘迎风坡含水量在1.33%～3.79%之间波动;背风坡含水量在0.39%～5.04%范围内波动;丘间洼地含水量在2.12%～6.36%之间波动,裸露流动沙丘含水量的垂直变化可分为自上而下的5个沙层。灌木覆盖沙丘迎风坡的含水量在0.74%～11.92%之间波动;背风坡的含水量在0.89%～12.08%之间波动;丘间洼地的含水量在1.34%～9.24%之间波动,沙丘含水量的垂直变化存在差异明显的3个沙层。人工乔木覆盖沙丘的相对输沙率介于裸露流动沙丘和灌木覆盖沙丘之间。沙丘含水量2%～3%的垂直变化就能引起沙丘形态演化。在含水量垂直变化和沙丘背风坡和丘间洼地的阻滞下,沙丘形态演化存在3个阶段。在沙尘暴预报过程中需要考虑沙丘形态、沙丘含水量的垂直变化等因素对输沙率的影响,以提高预报工作的精度和可靠性。     

毛乌素沙地人为干扰苔藓结皮的土壤水分和风蚀效应

[目的]为了探讨在毛乌素沙地人为干扰生物结皮的必要性与可行性,并为该区生物结皮的高效利用提供实验依据。[方法]在毛乌素沙地东南缘设置裸沙、苔藓结皮、干扰苔藓结皮、沙蒿、沙蒿+苔藓结皮以及沙蒿+干扰苔藓结皮6个处理小区,通过动态监测各小区土壤水分及风蚀变化过程,分析人为干扰苔藓结皮对土壤水分及风蚀过程的影响。[结果](1)沙地苔藓结皮能够显著提高浅层土壤含水量,降低深层土壤含水量。(2)人为干扰苔藓结皮会引起浅层土壤含水量的降低和降雨入渗深度的增加。(3)与裸沙对照相比,几种处理的减蚀效率大小顺序为:沙蒿+苔藓结皮(97.01%)沙蒿+干扰苔藓结皮(90.87%)苔藓结皮(89.63%)干扰苔藓结皮(69.50%)沙蒿(64.62%)。[结论]植被覆盖度较高时,对苔藓结皮进行适当破坏,能够在不加剧土壤风蚀的前提下,一定程度上改善土壤水分状况。而在无植被或低植被覆盖的地块,要禁止对苔藓结皮的干扰破坏。     

毛乌素沙地生物土壤结皮与沙化土地的关系研究

生物土壤结皮在荒漠地区广泛分布,是固沙和促进沙地生态恢复的重要生物因子。利用1989,2002和2006年的Landsat遥感影像,分别通过生物土壤结皮指数和NDVI阈值法,提取了毛乌素沙地生物土壤结皮和沙化土地的空间分布,并分析了二者之间联系。结果表明:(1)研究区1989,2002和2006年结皮面积所占比例分别为54.77%,55.72%和64.29%,表现为持续增加趋势,结皮斑块间连接度在增强,结皮的稳定性进一步巩固。(2)1989—2006年区内沙化土地的程度逐渐减弱,沙化程度综合指数由1989年的3.24下降到2006年的2.65。(3)1989—2006年,中度和重度沙化土地结皮分布范围最为广泛,均在70%以上;极重度沙化土地内的结皮面积表现为持续下降,1989,2002和2006年分别为19.40%,5.76%和2.80%。(4)以1989年沙化土地的格局为基础,1989,2002和2006年极重度沙化土地内生物结皮的数量比例分别为19.40%,33.18%和45.21%,处于上升趋势。     

近年来毛乌素沙地土地覆被变化特征

利用2000年和2006年两期中巴卫星数据,建立了区域尺度沙漠化评价模型,分析了毛乌素沙地土地类型变化趋势及以县域为单位的沙漠化评价。（1）仅从土地类型面积变化来看,研究区沙漠化发展呈现总体稳定,局部恶化趋势;（2）在半固定、半流动和非沙漠化三种类型间沙漠化发展变化剧烈;（3）2006年与2000年的16个县域评价结果显示,极重度沙漠化的县域明显减少,转化为重度和中度,毛乌素沙地总体上呈现出良性发展态势。     

不同初植密度樟子松人工林对毛乌素沙地南缘土壤粒度特征的影响

探讨樟子松人工林林下土壤粒度特征随林分密度的变化及影响,以陕西省榆林市珍稀沙生植物保护基地内8个密度梯度(925~2 700株/hm~2)的沙地樟子松人工林为研究对象,分别采集0—20,20—40cm土层土壤样本,测定土壤粒度组成,计算并分析平均粒径、标准偏差、偏度、峰态值和分形维数。结果表明:研究区各层土壤粒度组成以砂粒为主,其次是粉粒、黏粒;粒度特征整体呈现粒径较粗、分选较差、偏度正和峰态为中至窄的特点,土壤分形维数分布于1.422~2.084之间;樟子松林林下各层土壤平均粒径和分形维数均大于裸沙地,且随着林分密度的增加,平均粒径和分形维数均呈现递增趋势,而樟子松林林下各层土壤偏度均小于裸沙地,且随着林分密度的增加,呈现递减趋势,说明土壤细粒物质在樟子松林的长期保护下逐渐恢复,并且表层土壤恢复速度大于下层土壤;同时,随林分密度的增大,标准偏差和峰态值没有明显的规律,土壤颗粒的粗细分配变化不稳定,说明林分密度因素不足以致使土壤颗粒的粗细分配朝良好趋势发展。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中植被的退化和稳定性

[目的]揭示毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中植被退化及其稳定性变化机制,为沙漠化修复和治理提供科学依据。[方法]综合应用野外调查、取样、室内试验和统计分析相结合的多种方法,对研究区沙漠化过程中植被特征变化进行分析。[结果]结构和功能特征中,植被盖度、密度、物种丰富度、多样性指数均呈下降趋势,地上生物量呈现先升高后降低趋势;营养特征中,有机质含量变化规律并不明显,全氮含量在沙漠化进程中逐渐降低,C/N不断升高;且轻度沙漠化阶段植被特征发生突变,是沙漠化逆转的关键阶段。对植被稳定性定量测度结果认为,沙漠化过程中,植被稳定性指数不断降低,稳定性等级非沙漠化阶段和潜在沙漠化阶段为稳定和基本稳定,轻度沙漠化阶段开始均处在不稳定状态。[结论]沙漠化过程伴随着植被的退化和植被稳定性程度的降低,维持土壤—植被系统的良性循环是植被恢复的关键,也是沙漠化治理的关键。     

毛乌素沙地三种植被下苔藓结皮的土壤理化效应

分析了沙蒿、沙柳、樟子松三种植被下有苔藓结皮、无苔藓结皮（对照）样地0—2,2—5,5—10 cm剖面土壤的理化指标,探讨毛乌素沙地苔藓结皮对土壤理化性状的影响及其与植被类型的关系。结果表明:（1）三种植被下苔藓结皮均能够明显提高土壤稳定性,增加细砂粒（0.02～0.2 mm）含量、降低粗砂粒（0.2～2 mm）含量。（2）沙柳及沙蒿植被下苔藓结皮均能够显著提高各层土壤的有机质、全氮、速效钾、全磷含量（P>0.05）,降低全钾、速效磷含量;樟子松下苔藓结皮0—2 cm剖面的理化效应同沙柳、沙蒿类似,但2—5,5—10 cm剖面内,有机质含量显著降低（P>0.05）,全氮、全钾、全磷、速效磷含量则无显著变化（P<0.05）。（3）荒漠生态恢复过程中,苔藓结皮对土壤理化性状的改善作用主要集中在表层土壤,改善程度同植被类型的关系密切。