沙柳沙障对沙丘土壤颗粒粒径及分形维数的影响

统计分析了库布齐沙漠流动沙丘、设置沙柳活沙障和死沙障沙丘的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤砂粒(>0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)含量的关系。结果表明:与流动沙丘相比,设置沙障沙丘的粉粒和黏粒含量增加,且随着土层的加深而表现为下降趋势,不同部位则均呈沙丘下部>上部>中部的趋势。土壤颗粒分形维数因设置沙障而呈增大趋势,且表现为活沙障沙丘>死沙障沙丘>流动沙丘;垂直分布上,设置沙障沙丘的土壤分形维数随土层加深而逐渐减小,而流动沙丘表现为表层与下层大而中层小的特征,沙丘不同部位的分形维数则均表现为沙丘下部>上部>中部。土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与砂粒含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。<0.05 mm粒径物质含量的增加和>0.05 mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在设置沙障后的增大。     

青海湖克土沙区不同类型沙丘土壤水分的动态变化

对青海湖湖东克土沙区的土壤水分变化特征及其与降雨之间的关系进行了分析,结果表明:固定沙丘土壤水分随深度的变化较小,采取措施(人工植被+麦草方格沙障)的流动沙丘在不同深度上的变异最大;从0—80cm平均水平看,土壤含水量为固定沙丘>流动沙丘>采取措施的流动沙丘;三种沙丘土壤水分与降雨的时间变化都基本一致,可以分为冻结滞水期(12月—翌年3月)、水分补偿期(4—7月)和失水期(8—11月)三个阶段,土壤含水量以夏秋季最高;降水对0—80cm的土壤水分都有影响,对上层土壤的影响更显著,采取措施的流动沙丘主要影响深度为60cm,固定沙丘为20cm;在流动沙丘上种植人工植被以及布设麦草方格沙障,可以抑制表层土壤水分蒸发,提高表层土壤含水量,在植被恢复前能够有效减少风蚀,对于植物初期生长具有积极意义。     

3种机械沙障防风固沙功能的时效性

对设置在民勤治沙综合试验站固定沙丘地带的3种机械沙障(麦草沙障、粘土沙障、塑料网格沙障)在不同时期进行破损率、输沙率、风速等指标的测定,研究经过不同时间后各类沙障的防风固沙效益。试验结果表明:各类沙障设置初期(2002-2004年)均具有良好的防风固沙效果,但是随着时间的推移,各类沙障破损率均有所增加,6年后麦草沙障的破损率最大,平均为53%,塑料沙障最小,为11%,粘土沙障介于二者之间;沙障破损导致地表粗糙度均发生明显的变化,麦草沙障由设置初期粗糙度最大降到了最低,其近地表层0～20cm处的输沙率由2003年占裸地(CK)的0.11%上升为2009年的44.47%;粘土沙障顶部掏蚀严重,其输沙率也随时间的延长呈增加趋势,由19.32%上升为30.87%,这两类沙障表面由固定向流动沙丘发展的趋势明显。塑料沙障中下部沙面稳定而顶部很少被掩埋,平均粗糙度最大,其输沙率随时间的延长呈减少趋势,由2003年占裸地(CK)的2.73%下降为2009年的0.64%,表明沙障内沙面稳定,沙丘基本固定住,沙障仍具有固沙效应。从设置成本和实际的防护效益等方面综合考虑,塑料沙障相比其他机械沙障具有长期、稳定的生态和经济效益。     

埋嵌式塑料网带状沙障的固沙效应及其应用前景

土地沙化是我国当前最为严重的生态问题,沙障作为防沙治沙的主要措施之一,在我国干旱沙区发挥了重要作用。在流动沙丘上布设埋嵌式塑料网带状沙障,能阻截近地面风沙流和增加植被覆盖度,具有良好的固沙效益。和黏土沙障、麦草方格沙障、塑料网方格沙障相比,埋嵌式塑料网带状沙障具有材料运输方便、操作技术简单、投入成本低、防护时效长、便于机械化操作、省时省力等优点,推广应用前景广阔。     

聚乳酸纤维沙障对表层土壤含水量的影响

在乌兰布和沙漠西南缘选择大小、走向相近的裸沙丘分别铺设聚乳酸纤维( PLA)沙障与麦草沙障,设计规格为1m×1m、2m×2m、3m×3m.从2008年开始连续3年对2种沙障不同规格、不同坡位表层土壤含水量进行测定,同时以未铺设任何沙障的裸沙丘作为对照,比较新型材料PLA沙障与传统沙障麦草沙障对表层土壤含水量的长时间影响.结果表明:1)PLA沙障与麦草沙障以及裸沙丘含水量都随年份的增加而增加,2类沙障含水量增长幅度明显优于裸沙丘;2)就沙障规格而言,长时间保持土壤水分,效果最好的是PLA沙障2m×2m规格:3)在0～10 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为迎风坡＞背风坡＞坡顶,麦草沙障与PLA沙障相反;4)在10～20 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为坡顶＞迎风坡＞背风坡,麦草沙障同样与PLA沙障相反.     

不同年限的草方格沙障对生态恢复的影响

为研究草方格沙障不同布设年限沙地恢复状况,分别对裸沙地及草方格沙障布设1、2、5、和10年样地进行分层土壤取样,利用5点取样法、烘干法、统计分析、像素点法等方法对土壤的质量含水量、土壤粒径以及植被恢复状况进行分析。结果表明:1)土壤质量含水量与草方格沙障布设年限呈正相关关系(P 0. 05),沙障布设1、2、5、和10年后的质量含水量分别为裸沙地的1. 11、1. 14、1. 36、1. 47倍,0～10、10～20、20～30、30～40 cm土壤层的质量含水量分别为裸沙地的1. 46、1. 26、1. 83、1. 48倍; 2)草方格沙障布设后各土壤层次的土壤粒径均呈现出黏粒及粉粒含量增加、砂粒含量降低的趋势,沙障布设10年后黏粒含量平均增长2. 5倍,粉粒含量平均增长1. 98倍,砂粒含量平均降低5. 25%; 3)草方格沙障布设1年即出现先锋植物的萌发,5年后形成稳定先锋草本植被群落,10年后形成稳定的灌木群落,植被盖度达到59. 83%,草方格沙障能有效改善地表微环境,改良土壤条件,促进生态恢复。该研究为机械沙障对中国北方沙区沙地生态修复的影响提供参考和依据。     

PLA平铺沙障对沙丘土壤颗粒分形特征的影响

采用室外调查与室内分析相结合的方法,统计分析了毛乌素沙地PLA沙障铺设5年后的土壤颗粒粒径组成、分形维数及其与土壤砂粒(0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(0.002 mm)含量的之间的关系。结果表明:研究区沙物质颗粒主要以粒径大于0.05 mm的细沙、极细沙为主。设置PLA沙障后,导致沙丘中粗沙含量减少,黏粒物质增加。沙障规格对土壤分形维数的影响表现为规格越小,土壤分形维数越大。沙丘表层分形维数与砂粒含量(0.05 mm)呈极显著的负相关关系,而与黏粒含量呈极显著的正相关关系。该地区颗粒分形维数的临界粒径为0.05 mm粒径物质,低于0.05 mm的颗粒含量越多,分形维数越高,反之则越低。设置PLA沙障后,黏粒物质聚集和沙粒物质的降低共同导致分形维数的增加。     

沙障对不同林龄雨养梭梭林冠下浅层土壤含水量的影响

[目的]分析不同林龄雨养梭梭林冠下浅层土壤含水量在布设沙障后的变化,为沙障生态功能的评价及梭梭生长发育状况的预测提供理论依据。[方法]对5年生幼年林和25年生中年林在布设沙障后冠下0—50cm的土壤含水量、表层结皮厚度、近地表风速等因子进行测定分析。[结果]沙障通过降低近地表气流流速,加速结皮形成等方式提高了梭梭冠下0—50cm的浅层土壤含水量。沙障对5年生梭梭冠下土壤含水量的空间分布格局影响不大,但使25年生梭梭冠下土壤含水量随着与主干距离的增加而单调增加,表现为"干岛效应"。在垂直分布上,25年生梭梭冠下土壤含水量在塑料网沙障区与对照区间呈显著相关(p0.05),而在麦草沙障区与对照区间相关性不显著,其最大土壤含水量的出现深度下降至30—40cm处。[结论]布设机械沙障对退化梭梭林的恢复将起到一定的促进作用,且对中年林梭梭土壤水分的影响大于对幼年林。     

鄱阳湖滨流动沙丘不同类型沙障土壤改良效应分析

为探讨鄱阳湖滨湖不同类型沙障对流动沙丘土壤的改良效应,设置了玉米秸秆和单叶蔓荆两种不同材料的沙障类型,以裸露沙丘为对照,2年后分析两种类型沙障对流动沙丘土壤含水率和化学性质的影响。结果表明:单叶蔓荆沙障对于0-40 cm土壤含水率的提高具有显著效果,玉米秸秆沙障对于土壤含水率无明显作用效果。两种沙障内0-20 cm表层土壤有机质含量分别是裸露对照的3.62,22.24倍,两种沙障对表土均具有显著的改良效果（p<0.05）,单叶蔓荆沙障的改良效果更好;而在20-60 cm深层次土壤中,有机质含量未表现出显著差异。单叶蔓荆沙障除对土壤全氮无明显作用外,能有效提高全磷、碱解氮和速效磷的含量,分别是裸露对照的3.58,8.14,8.86倍,玉米秸秆沙障对土壤全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均无明显作用。综上,认为单叶蔓荆沙障是该地区流动沙丘土壤改良效果较理想的沙障材料。     

北京大兴区人工植被恢复过程土壤水分——物理特性变化研究

以北京大兴地区4种人工林为研究对象,分析测定了林地0～100 cm土层土壤水分、土壤机械组成、土壤容重和孔隙等指标。结果表明,随着林分年龄的增长,土壤水分——物理特性得到改善。具体表现为,①土壤含水量增加,土壤水分状况改善程度大小与树种有关。②土壤机械组成中粉沙和黏粒的含量增多,中粗砂含量降低。③土壤容重值减小,土壤总孔隙度增大。     

平行高立式沙障对严重沙化草地土壤有机质含量及颗粒组成的影响

 为探索沙化草地植被恢复新途径,进而为制止草地退化制定有效措施提供理论支持,在草地严重沙化后形成的沙丘,且其上设置有不同年龄(2～3年和4～5年)平行高立式芦苇沙障的地段,分别对沙丘不同部位(迎风坡、背风坡和丘间低地)及沙障不同位置(沙障迎风面、背风面和两沙障中间)土壤有机质含量和土壤颗粒组成(机械组成)进行测定,并以同类型未设沙障的地段作对照,对平行高立式沙障治理严重沙化草地的效益进行了研究。结果表明,在严重沙化草地设置平行高立式沙障,可显著提高土壤有机质含量,土壤颗粒组成中,较粗的沙粒含量减少,较细的沙粒含量增加。     

沙袋沙障对沙丘植被特征的影响

为了解铺设沙袋沙障沙丘植被生长情况及其与麦草沙障对植被影响的差异,采用样方调查法对乌兰布和沙漠实验地铺设沙袋沙障沙丘植物种数、植株密度、平均高度和平均盖度进行了连续3a的调查,并与铺设麦草沙障沙丘及未做任何处理的裸沙丘作对比,研究了不同规格、不同铺设位置和不同铺设时间的沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响。结果表明,沙袋沙障和麦草沙障铺设时间越长,所在沙丘植被生长情况越好。随着沙障布设时间增大,2种沙障的植被种数、平均高度无显著变化,植被平均密度能够增加到35%以上,植被盖度也分别能够达到36.8%和33.0%。2种沙障对植被的促进作用排序依次是3m×3m方格沙障最大,2m×2m方格沙障次之,1m×1m方格沙障最小;沙障设置部位不同植被生长情况也存在差异,2种沙障植被最好的位置均是在背风坡底,其次是背风坡中和迎风坡,坡顶植被长势最差。通过方差分析认为,沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响均无显著差异（p=0.14）,但是2种沙障与对照相比差异显著（p〈0.005）。     

纳米碳混合层对土壤水分入渗特性及水分分布影响

通过室内一维垂直土柱试验,利用TDR和张力计分别研究土壤中纳米碳混合层对土壤水分入渗特性、土壤水分分布以及纳米碳混合层对土壤水分特征曲线的影响。结果表明:(1)随着入渗时间的增加,含有纳米碳的土壤在相同入渗时间内累积入渗量减少,湿润锋推进距离明显减小,施加纳米碳具有明显的减渗作用。利用Philip入渗模型拟合入渗数据,吸渗率S随着纳米碳含量的增加而减小,随着纳米碳含量的增加,水分入渗初期的累积入渗量逐渐减小。对湿润锋分层进行线性拟合,在湿润锋进入第2层土壤时,入渗速率有了显著的降低,纳米碳混合层有着明显的阻水效果。(2)随着纳米碳的加入,纳米碳混合层的含水量明显提高,纳米碳混合层下层的土壤含水量相对于空白对照组土壤含水量更低;当纳米碳含量为0.5%时,纳米碳混合层的土壤含水量达到最大值。(3)随着纳米碳的施入,在土壤脱湿状态下,能显著提高土壤的持水能力,运用van Genuchten模型对水分特征曲线进行拟合,公式中的土壤的滞留含水率、饱和含水率及与进气值相关系数较不加纳米碳的土壤明显增加,形状系数n则小于不加纳米碳的土壤。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿灌木林固沙效应的研究

对流动沙丘上栽植的6年和11年生小叶锦鸡儿灌木林防风固沙效应进行了测定与分析,研究结果表明：（1）在小叶锦鸡儿灌木林内各个高度风速和输沙量均显著低于流动沙丘,防风固沙效果明显。（2）小气候得到改善,小叶锦鸡儿林内空气温度低于流动沙丘,相对湿度则高于流动沙丘,土壤浅层温度变幅明显小于流动沙丘,有利于植物生长。（3）随着植被生长发育年限的增加,土壤理化性质均得到不同程度改善。土壤中微沙（0.05-0.1mm）和粘粒（〈0.05 mm）含量增加,表层土壤容重减小,孔隙度增大,土壤持水能力提高;土壤中有机碳、全氮、速效氮及速效钾含量逐年增加,土壤肥力有所提高。     

黔中白云岩坡耕地土壤界限含水量与机械组成量化关系研究

[目的]对黔中白云岩坡耕地土壤界限含水量与机械组成量化关系进行研究,为该区坡耕地土壤侵蚀过程机理研究提供科学依据。[方法]通过对野外采集土样、室内试验及SPSS软件分析。[结果]白云岩区坡耕地土壤塑限与土壤黏粒含量、粉粒含量和细砂粒含量都表现出正相关性,而与粗砂粒的含量表现出负相关性;白云岩区坡耕地土壤液限与土壤黏粒含量、粉粒含量和细砂粒含量的增加而随之增加,而随粗砂粒的含量增加而减少;白云岩区坡耕地土壤液性指数与土壤黏粒的含量具有显著正相关性,而与粗砂粒的含量具有显著负相关性;白云岩区坡耕地土壤机械组成与土壤的塑性指数无显著相关性。[结论]土壤机械组成与界限含水量关系密切,黔中白云岩区坡耕地土壤界限含水量值可以通过土壤机械组成得出。     

毛乌素沙地南缘生态过渡带植被和土壤的特性

对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种不同生境植被和土壤特性进行了研究,以探讨毛乌素沙地南缘沙漠化现状。结果表明,从缓坡丘陵梁地,经盐化丘间低地、固定半固定沙地到流动半流动沙丘,植被总盖度、草本植物盖度、物种丰富度均呈下降趋势;植被组成中多年生草本植物逐渐减少,一年生草本植物及沙生灌木、半灌木逐渐增加。土壤含水量为流动半流动沙丘〈固定半固定沙地〈缓坡丘陵梁地〈盐化丘间低地。土壤黏、粉粒及有机质、全氮等养分含量总体为由缓坡丘陵梁地到流动半流动沙丘逐渐降低,砂粒含量逐渐增加。pH和可溶性盐含量无明显变化规律。总体上看,该地区植物群落多以耐瘠薄性强的植物组成,一年生植物比例较高,植被不稳定,土壤组成主要以砂粒为主。土壤含水量低,养分贫瘠,环境脆弱,易产生风蚀、沙化。     

毛乌素沙地巴图塔沙柳沙障对植被恢复作用的研究

以毛乌素沙地巴图塔沙柳基地为研究区域,采用野外调查和统计分析相结合的方法,对沙障设置前后的植被动态变化、物种多样性进行研究,进而分析沙柳沙障对植被恢复的影响。研究结果表明:随着沙障设置年限的增加,群落的物种数增加;群落类型由沙障设置前的沙米+沙竹群落发展成沙柳人工植被群落,在演替过程中无物种消失,物种多样性与沙障设置年限基本呈正相关关系。证明流动沙丘上植被恢复过程中沙柳沙障起着重要促进作用。     

不同人工措施对沙质荒漠生态恢复与重建初期效应的影响

机械措施与生物措施相结合是流沙治理行之有效的重要途径和方法。通过对4种不同人工措施干预治理流动沙地后其生态恢复初期（前3年）植被、土壤理化性质和水分动态变化进行了观测研究,并以流沙区为对照进行了对比分析。结果表明：沙质荒漠生态系统恢复变化首先始于各种机械措施所建立的稳定地面的形成,为天然植物的迅速增殖和侵入、人工固沙植物的介入、枯枝落叶的储存及流沙成土过程提供了必要的环境条件。枯枝落叶层的形成又为土壤-植物系统物质交换建立了介面,促进了流沙的成土过程。不同人工措施治理区0～200cm土壤平均含水量与流沙区土壤含水量相比差异不显著,说明土壤水分仍能保持流动沙地原有的水分平衡状态。但随着天然植被的恢复与人工固沙林生长,其对土壤水分的影响深度由干预前的40cm加深至第三年的160cm。系统内植物恢复与流沙成土过程的前期效果表明,草沙障或土沙障＋固沙林措施优于塑料沙障＋人工沙蒿和封育治理措施,是流动沙地得以快速治理的有效方法。从植被群落结构的变化看,人工植被在建立后第三年其生态功能才开始初见成效。     

高寒沙区沙障固沙效益与生态功能观测研究

采用样地调查法对共和盆地设置的沙障进行连续3 a风积风蚀以及土壤水分观测.结果表明,粘土沙障取材廉价方便,保水、抗风蚀性能强,是适合高寒沙区的较理想的沙障,同时在沙丘坡度4%～12%之间容易形成水蚀沟,最大水蚀沟密度达到14%,破坏沙障的整体稳定性;麦草方格沙障施工简单,防护期较短,由于高寒沙区麦草资源匮乏,推广使用受到限制;近年来小区试验的尼龙网格沙障风蚀沙埋严重,防护效果并不理想.     

科尔沁沙地土壤水分扩散率比较研究

利用水平土柱入渗法对科尔沁沙地的草地、固定沙丘和流动沙丘0~20 cm土层的土壤水分扩散率(D(θ))与土壤体积含水量(θ)之间的关系进行了测定,并建立了D(θ)和波尔兹曼参数(λ)与θ的定量关系。结果表明:(1)不同类型沙地0~20 cm土壤湿润峰迁移速率以草地的最小,其次为固定沙丘,而流动沙丘的最大,平均值分别为0.38、0.70和1.45 cm min-1;而且三类沙地土壤湿润峰迁移速率随入渗距离呈对数形式递减;(2)随着土壤体积含水量θ的增加,波尔兹曼参数λ逐渐减小,而且当θ达到某一临界值之后,λ急剧减少;(3)三类沙地D(θ)以草地和固定沙丘的较低,平均值分别为1.44和1.43 cm2min-1,而流动沙丘的较高,平均值为2.88 cm2min-1;土壤水分扩散率与土壤体积含水量的关系符合经验公式D(θ)=aebθ;(4)对科尔沁沙地土壤水分扩散率影响较大的土壤理化性质主要是有机质含量和粘粉粒含量。