毛乌素沙地东南缘人工林樟子松根系吸水来源与影响因素

水资源短缺是我国西北旱区沙漠化防治和植被恢复重建的主要限制因子。揭示典型治沙植物根系吸水来源及其主控因子可为该地区科学治沙和水资源高效利用提供依据。本研究选取毛乌素沙地东南缘圪丑沟小流域樟子松人工林（18 – 20 年）为研究对象,通过定期采集和测定植物木质部水及其各种潜在水源（降水、土壤水和地下水）的氢氧同位素组成（δ2H和δ18O）,结合多元线性混合模型研究樟子松根系吸水来源、动态变化特征及其影响因素。结果表明：监测期间（6—11月）樟子松木质部水、降水、土壤水和地下水的δ2H值变化范围分别为?69.95‰~ ?49.25‰、?144.81‰ ~ ?6.60‰、?83.62‰ ~ ?48.57‰和?65.63‰ ~ ?53.65‰,δ18O值变化范围分别为?8.77‰ ~ ?8.21‰、?18.86‰~ ?2.07‰、?9.45‰ ~ ?6.54‰和?9.97‰ ~ ?8.26‰。雨季（7—9月）降雨量、土壤含水量和地下水位分别高于旱季（6月,10月和11月）24.8 ~ 90.10 mm,3.36 ~ 8.40%和5 ~ 15 cm。樟子松根系在6月主要利用深层土壤水（> 90 cm）（15.40%）和地下水（70.10%）,7—9月逐渐转变为以吸收浅层土壤水（< 80 cm）为主（61.03%）,10—11月随着降雨量减少,深层土壤水（> 70 cm）和地下水对樟子松根系吸水的贡献比雨季（7—9月）分别增加5.82% ~ 28.00%和20.64% ~ 23.30%。毛乌素沙地樟子松人工林根系吸水来源受土壤水分供耗和地下水位季节波动的共同影响。     

林分密度对毛乌素沙地樟子松人工林林分结构和林下植被的影响

[目的]研究不同密度下,樟子松人工林林分结构和林下物种多样性的变化,以期为毛乌素沙地以樟子松为建群种的植物固沙模式提供理论依据。[方法]以毛乌素沙地榆林地区5种不同密度25a生樟子松人工林为研究对象,采用样方调查和测试分析法,探究樟子松人工林林分结构和林下物种多样性随林分密度的变化特征。[结果]樟子松人工林密度与平均胸径呈幂函数递减关系,与高径比呈显著的线性正相关关系。樟子松人工林林下共出现植物8科13属16种。草本以禾本科的狗尾草为优势种,草本丰富度、多样性指数随着密度的不断减小,表现出明显的增加趋势。林分密度与物种丰富度指数、多样性指数呈显著的负相关关系,Shannon多样性指数对密度变化最为敏感。[结论]毛乌素沙地樟子松人工林的林分密度与林分结构、林下物种多样性的相关关系十分显著,可以将林下物种多样性指数作为衡量林分密度是否合理的参考指标。     

雁北沙地樟子松等三种树种生长趋势模拟

樟子松、油松及小叶杨为山西省雁北地区防风固沙的主要造林树种,应用Richards equation、幂函数模型等树木生长模型对三种树种的生长规律进行了初步研究。结果表明,三种树种的林龄、胸径及树高等生长指标与Richards equation和幂函数模型拟舍较好,相关系数达0．95以上,可以用来预测三种树种的生长趋势。     

毛乌素沙地治理的新模式

通过对毛乌素沙地自然环境特征深入分析,结合前人治沙经验,提出了一种适用于毛乌素沙地的兼具生态和经济双重效益的沙地治理新模式。该模式的构建思路是将沙地推平后通过混合黄土或者其它改良剂改善沙地的立地条件,建设防护林或者种植植被固定沙地,通过打井浇水保证固沙植被的成活率,待沙地固定后进行综合利用。该模式主要适用于水资源有保障的城镇周边和道路沿线地区。随着区域经济实力的增加和土地资源的日益稀缺,本模式具有广阔的应用前景。     

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。     

毛乌素沙地樟子松林植物-土壤生态化学计量特征演变关系

[目的]探究沙漠化土地植被恢复过程的植物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的演变关系，可以深入认知樟子松固沙林植被恢复的机制。[方法]以榆林毛乌素沙地的半固定沙地为对照，分析了恢复25～56 a樟子松林下的物种多样性、樟子松植物组织(叶片、枯落物、细根)与土壤的C,N,P含量及其化学计量动态变化特征与交互作用。[结果](1)樟子松植物组织C,N,P平均含量表现为：叶片>枯落物>细根，碳氮磷化学计量比为：枯落物>细根>叶片。(2)与半固定沙地相比，植被恢复后樟子松植物组织和土壤中的C,N,P含量显著变化。从恢复25 a到56 a,枯落物和土壤C含量分别显著增加了14.9%和61.5%,N含量分别显著增加了55.0%和52.4%。(3)随着恢复年限增加，枯落物和细根的C∶N以及叶片和细根C∶P,N∶P均显著降低，叶片C∶N及枯落物C∶P,N∶P显著增加。(4)枯落物与土壤C含量，细根与土壤N,P含量及植物组织与土壤间C∶P均呈显著正相关关系。(5)植被恢复年限通过影响枯落物生物量和林下植被根量间接影响土壤C,N,P含量，且总效应最大。[结论]榆林沙区樟子...     

缙云山三种典型阔叶树光合生理特性研究

为研究缙云山三种典型阔叶树光合生理特性,并找出合适的光响应拟合曲线,通过测定自然条件下三种典型树种四川山矾（Symplocos setchuanensis）、四川大头茶（Gordonia acuminata）、白毛新木姜子（Neolitsea aurata）光合生理生态特征参数,采用修正直角双曲线模型、非直角双曲线模型对光响应曲线进行拟合,结果表明:（1）四川大头茶的光饱和点为1 048μmol/（m²·s）,光补偿点为3.25μmol/（m²·s）,四川山矾光饱和点为2337μmol/（m²·s）,光补偿点为5.48μmol/（m²·s）,白毛新木姜子光饱和点为1 164μmol/（m²·s）,光补偿点为4.62μmol/（m²·s）;（2）蒸腾速率表现为白毛新木姜子>四川大头茶>四川山矾,在相同光强下,白毛新木姜子比四川山矾蒸腾速率高0.6～0.7μmolCO₂/（m²·s）。四川山矾的耐光性最强,且可能为C4植物;对于有光抑制现象树种,修正直角双曲线模型在求光饱和点、最大净光合速率方面更具优势。     

毛乌素沙地榆林少区经济林配置结构研究

在毛乌素沙地榆林沙区的自然条件下，对葡萄、苹果和沙棘等经济林木结果配置，生产性能调查和分析，提出了优化的结构配置模式。结合柠条种子资源和利用价值，建议该沙区建立柠条生产基地及系列产品的开发。     

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。     

毛乌素沙地不同沙丘土壤水分的时空变异

在毛乌素沙地，其主要地貌为各种大小不一的流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙丘高度一般在5～10m之间，大小因沙丘类型不同而不同，地形起伏不大。不同沙丘类型以及沙地微地形对沙地土壤水分运动影响很大。固定程度不同的沙丘，植被的生长状况不同，对水分的消耗不同，使不同类型沙丘的土壤水分存在明显的差异，从而造成景观异质性变大。     

樟子松林下土壤养分、微生物及酶活性的研究

为探讨樟子松林土壤生化特性及其与土壤肥力的关系,本文对我国最重要樟子松原产地—红花尔基地区的不同林龄樟子松林下土壤养分、微生物及酶活性进行了测定和分析,结果表明:不同林地的土壤养分、微生物和酶活性均表现出差异。土壤养分、微生物和土壤酶活性总体变化趋势是先随着树龄增加而增加,到60~70年树龄时达到最大,后随着树龄增大各项指标呈现下降的趋势。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力的指标。     

毛乌素沙地农田土壤水分的时空变化格局

水分因子是直接关系毛乌素沙地农田生态系统产出稳定及提升的关键因子。对沙地农田土壤水分时空变化格局进行了试验研究,结果表明,在地表有植被覆盖时,地表土壤水分的散失途径增加,尤其是后期植被的蒸腾散失对农田土壤水分的影响较大,但土壤水分含量散失较为平缓;裸露的地表则恰好相反,但随着地表干沙层的加厚,地表土壤水分散失防护的效应越来越明显,后期土壤深层水分得到了一定恢复;受干沙层的防护,有植被覆盖的土壤水分消耗量大于裸地,裸地的无效地表蒸发也不容忽视。在沙漠化地区土地上进行农业生产和植被恢复时,应加强地表覆盖,增加土壤水分储量,为沙漠化地区农业增产和植被恢复提供良好的水分供给。探明沙地农田土壤水分的运移规律,还可以为相似逆境地区农业生产高效用水和管水提供可靠的理论依据。     

山西省雁北地区沙地樟子松和油松生长及蒸腾特性对比研究

樟子松和油松是山西省雁北地区防风固沙的主要造林树种,由于该地区特殊的自然地理、气候条件,使两树种的生长状况呈现出一定的差异.对两树种的生长情况、树木蒸腾等进行研究,研究表明:樟子松自引种到山西省雁北地区以来长势良好,胸径、树高等各项生长指标都远远超过乡土树种油松,而且蒸腾强度弱,具有较强的抗旱性,是雁北地区造林的理想树种之一;油松是雁北地区的乡土树种,蒸腾强度弱,抗旱性强,也可作为雁北地区的主要造林树种之一.但是由于两树种生长状况存在明显的差异,从而导致在防风固沙方面和生态环境的改善方面有很大区别,因而,研究两树种的适生性和生长差异对雁北地区优选造林树种、适地适树,从根本上改善生态环境具有重要的意义.     

Redistribution process of precipitation in ecological restoration activity of Pinus sylvestris var. mongolica in Mu Us Sandy Land,China

Precipitation is the most important water resource in semi-arid regions of China. The redistribution of precipitation among atmospheric water, soil water and groundwater are related to the land surface afforested ecological system. The study took widely replanted Pinus sylvestris var. Mongolica (PSM) in Mu Us Sandy Land (MUSL) as a research object and monitored precipitation, soil moisture, sap flow, and deep soil recharge (DSR) to find out moisture distribution in shallow soil layers. Results showed that the restoration process of PSM in MUSL changed the distribution of precipitation, with part of it infiltrating downward as DSR and part of it being stored in the shallow soil. Consequently, evapotranspiration increased and DSR significantly decreased, resulting in up to 466.9 mm of precipitation returning to the atmosphere through evapotranspiration in 2016. Vegetation increased soil water storage (SWS) capacity, with maximum SWS in PSM plot and bare sandy land (BSL) being 260 mm and 197 mm per unit horizontal area, respectively in 2016. DSR decreased from 54% of precipitation in the BSL plot to 0.2% of precipitation in the PSM plot in 2016. A great portion of infiltrated water was stored in the PSM ecosystem, resulting in a time lag of infiltration to reach the deep soil layer, and the infiltration rate in the BSL plot was 11 times of that in the PSM plot. SWS decreased 16 mm and 7.6 mm per unit horizontal area over a one-year period (from March to October, non-freezing time) in 2017 and 2019, respectively. The PSM annual sap flow was maintained at a relatively constant level of 154 mm/yr. Through in-situ measurement and comparative analysis of the precipitation redistribution of the BSL plot and the PSM plot, we find that PSM can significantly reduce the shallow soil water storage and DSR. However, substantial reduction of shallow soil water storage and DSR is detrimental for the long-term development of PSM forest. Therefore, it is necessary to reduce PSM density to cut the water consumption by PSM per unit area, thus to augment the shallow SWS and DSR, which will be beneficial for the PSM to survive under extreme drought conditions in the future. This study helps us understand the role of precipitation-induced groundwater recharge in the process of vegetation restoration in semi-arid regions and explains the possible causes of PSM forest degradation.     

温度对樟子松和沙地云杉种子萌发特征的影响

通过对不同温度条件下樟子松和沙地云杉种子的发芽特征研究,分析了温度对发芽率、发芽势、发芽指数、平均发芽天数、胚根长、胚芽长、胚根/胚芽比和活力指数的影响。结果表明,温度对发芽率、发芽势、发芽指数、平均发芽天数、胚根长、胚芽长、胚根/胚芽比和活力指数的影响均达到极显著水平。10~25℃温度范围内樟子松和沙地云杉均有较高的发芽率,20~25℃为樟子松和沙地云杉发芽的最适温度;温度超过30℃时发芽种子有腐烂现象,所以温度高于30℃不适合樟子松和沙地云杉种子发芽。在适宜温度下,沙地云杉发芽率大于樟子松,且发芽整齐,但樟子松生长快于沙地云杉,耐高温也优于沙地云杉。     

毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征

[目的]研究土壤颗粒分形维数与樟子松人工林恢复时间的关系,为评价毛乌素沙地植被恢复对土壤颗粒特征的影响提供数据支撑。[方法]以自然荒草地为对照,选择不同恢复年限樟子松人工林土壤为研究对象,分析了不同林龄樟子松林下土壤基本理化性质、颗粒粒径含量和分形维数,开展毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征研究。[结果] 3种不同林龄樟子松土壤中细砂粒含量最多,极粗砂粒含量最少,并且随着土层深度的增加细砂粒含量和粗砂粒含量呈增加的趋势,而黏粒含量、粉粒含量以及极细砂粒含量呈现减少的趋势。随着土层深度的增加土壤中全氮、全磷、有机质以及土壤含水率均呈现减小的趋势。不同林龄下樟子松土壤颗粒分形维数范围为2.27～2.71,均值大小顺序表现为50 a>60 a>40 a>CK;全氮含量和土壤含水率的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>CK>40 a;全磷含量和有机质含量的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>40 a>CK。全氮、全磷和土壤有机质含量与分形维数间呈正相关关系,相关系数分别为0.391,0.418,0.522。[结论]樟子...     

山西省雁北地区沙地樟子松和油松生长及蒸腾特性对比研究

樟子松和油松是山西省雁北地区防风固沙的主要造林树种,由于该地区特殊的自然地理、气候条件,使两树种的生长状况呈现出一定的差异。针对两树种的生长情况、树木蒸腾等进行了研究,研究表明：樟子松自引种到我省雁北地区以来长势良好,胸径、树高等各项生长指标都远远超过了乡土树种油松,而且蒸腾强度弱,具有较强的抗旱性,是雁北地区造林的理想树种之一;油松是雁北地区的乡土树种,蒸腾强度弱,抗旱性强,也可作为雁北地区的主要造林树种之一。但是由于两树种生长状况存在明显的差异,从而导致两树种在防风固沙方面和生态环境的改善方面有很大的区别,因而,研究两种树种的适生性和生长差异对雁北地区优选造林树种、适地适树、从根本上改善生态环境具有重要的意义。     

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。     

沙漠化逆转过程中毛乌素沙地土壤风蚀可蚀性影响因子的变化特征

[目的]揭示毛乌素沙地沙漠化逆转过程对土壤风蚀可蚀性的影响,为该区风蚀防治和生态重建提供科学参考。[方法]选取1986—2021年共8期遥感影像,以ENVI 5.3和ArcGIS 10.7为平台对毛乌素沙地不同时期土地沙漠化进行反演,同时构建研究区2021年沙漠化差值指数(DDI),并按照自然断裂法将毛乌素沙地土地分为非、轻度、中度、重度和极重度5种沙漠化类型代表沙漠化逆转的不同阶段。根据反演结果,应用空间代替时间的方法,对不同沙漠化类型土壤进行样品采集,并对土壤机械组成、土壤有机质含量、土壤结皮、植被因子等土壤风蚀可蚀性影响因子进行测试分析。[结果]毛乌素沙地1986—2021年沙漠化整体呈逆转趋势,沙漠化土地面积由1986年的47 877.81 km²缩减至2021年的45 914.06 km²,以56.11 km²/a的速率逆转。该区土地沙漠化可分为3个时期：1986—2001年为沙漠化发展期,土壤黏粒、粉粒百分含量、有机质含量呈降低趋势,土壤砂粒百分含量、结皮因子和植被因子值呈增加趋势;2001—2011年为沙漠...