科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

基于涡度相关的半干旱区沙丘-草甸水热通量对比分析

为了解科尔沁地区不同下垫面地-气界面的能量收支、水汽交换过程及其与气象要素的响应关系,利用涡度相关法开路系统、常规微气象观测系统等进行长期定位观测,选取流动半流动沙丘和草甸2种下垫面下的观测资料进行对比分析。结果表明:草甸与沙地潜热通量日变化差异明显,且春秋两季典型晴天更为显著,沙地约为草甸的26.2%和30.5%;夏季沙丘与草甸潜热极值大体持平,冬季2个站点差距缩小,互为上下波动;在冬、春、夏季3个典型晴天中,草甸与沙地感热通量差异显著的起始与终止时间不断提前,累积大于时长分别为19.5 h、16 h、6 h,秋季二者差异的时间不断推后,累积时长缩短;观测通量源区随风向改变而发生变化,风频比例越大,通量源区的贡献距离越长;草甸、沙地蒸散量与降雨呈负相关,雨后日蒸散值分别较晴天偏低14%和40%,晴天,沙地日蒸散量随风速波动呈规律性变化,而较大风速对草甸蒸散发不利。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分对降雨响应的空间变异性

采用地统计学的方法,研究了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛下土壤水分对降雨响应的时空变化规律。结果表明:降雨后第1,5,10,15 d的4次土壤水分测定中,锦鸡儿灌丛下表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土壤水分随着时间的延续均逐渐降低;表层土壤水分首先是外围大于灌丛内部,然后达到内外基本一致,最后灌丛内高于灌丛外;亚表层土壤水分一直是外围高于灌丛内部。4次测定的土壤水分含量均能较好地拟合成变异函数的理论模型。两层土壤水分除第4次表层在本研究范围内不具有空间自相关性外,其他的均具有较强的空间自相关性。4次测定中,表层土壤水分含量的变程均小于亚表层,表层土壤水分的空间依赖性小于亚表层。     

科尔沁沙地4种灌木对干旱胁迫的生理响应

对小叶鼠李(Rhamnus parvifolius)、叶底珠(Securinega suffruticosa)、东北连翘(Forsythia mandschurica)和杠柳(Periploca sepium)4种灌木进行5项光合参数和4项生理指标的研究,结果表明:1)随着干旱胁迫的加剧,4种灌木光合参数变化规律不同,表现为净光合速率、气孔导度和蒸腾速率逐渐下降,胞间CO2浓度逐渐升高,水分利用效率先降后升,不同灌木不同指标变化的幅度和拐点不同;2)随着干旱胁迫的加剧,4种灌木生理指标变化规律表现为丙二醛、可溶性糖和相对电导率逐渐升高,水势日均值逐渐降低,不同灌木间变化差异显著;3)4种灌木的抗旱性大小排序为:小叶鼠李>杠柳>叶底珠>东北连翘。     

降雨频率对甘南尕海湿草甸土壤碳氮磷化学计量特征的影响北大核心CSCD

降雨是湿地水资源补给量和土壤呼吸的重要扰动因子,全球气候变化导致的未来极端降雨变率增大对湿地生态系统有着重要影响。为探究极端降雨频率下青藏高原湿草甸土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及化学计量比的变化特征,本文以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象,设置空白对照(CK:0 mm)、每周浇灌一次(DF1:25 mm×19次)、每两周浇灌一次(DF2:25 mm×9次)、每三周浇灌一次(DF3:25 mm×6次)和每四周浇灌一次(DF4:25 mm×4次)5种处理,分析极端降雨频率下0~40 cm土层土壤SOC、TN和TP化学计量特征的变化规律。结果表明:在不同降雨频率下,土壤SOC含量随降雨频率增加而增加,TN和TP含量则与之相反。在土壤垂直剖面上,SOC和TN含量均随土层深度增加而降低,TP含量随土层深度增加无显著变化;C:P和N:P均随土层加深有所降低,而C:N随土层加深无显著变化;C:N、C:P和N:P在不同降雨频率间差异不显著;此外,随着时间的推进,土壤SOC含量在生长季不同月份呈现先增后减的变化趋势,TN含量则呈现先减后增的变化趋势,而TP含量呈“M”型变化趋势。因此,随着全球降雨格局变化程度持续增加,较高的降雨频率会加剧高寒湿草甸浅层土壤氮磷含量的流失,造成高寒湿草甸水环境富营养化的危害加剧。     

浑善达克沙地西部新月形沙丘和抛物线沙丘共存区的地貌特征

新月形沙丘和抛物线沙丘可以相互转化和共存,对共存区地貌特征的研究有助于对其形成原因的理解和为防沙治沙提供科学依据。本文基于Esri历史影像服务,对浑善达克沙地西部新月形沙丘和抛物线沙丘共存区3个时期（2008年1月15日、2011年6月4日和2016年9月20日）的沙丘形态参数进行了提取,并计算了沙丘的移动方向和移动速度。结果表明：典型新月形沙丘集中分布于沙地西部的15个与干湖盆有关的区域,雏形新月形沙丘和雏形抛物线沙丘则依次分布在干湖盆外围,干湖盆的出现是浑善达克沙地典型新月形沙丘发育的关键因素,对湖泊干涸引起的沙漠化应引起足够重视。对共存区最典型的5区分析发现,典型新月形沙丘和雏形新月形沙丘在涉及到两翼的形态参数分布模式上与雏形抛物线沙丘有明显差异。进一步对沙丘形态参数间的相关性分析发现,从新月形沙丘向抛物线沙丘的转变过程中,迎风坡长、背风坡长和底面积的变化具有继承性,两翼在该过程中变化最大。此外,3类沙丘的移动方向在数值上差异不大并与合成输沙势方向（RDD）的变化一致,但三者的移动速度差异明显,且影响不同类型沙丘移动速度的因素也不相同。其中,植被对植被覆盖状况相对良好的雏形抛物线...     

黄土丘陵区深层干化土壤对降雨入渗的响应

在陕北米脂试验站设置了野外10 m地下大型土柱,分别利用BLJW-4小型综合气象观测站、CS650-CR1000自动监测系统对降雨状况和土壤水分状况进行长期连续定位观测,分析黄土丘陵区深层干化土壤对降雨入渗的响应。结果表明:(1)黄土丘陵区降雨可以划分为3种类型:快速蒸发型降雨(P≤13 mm)、缓慢蒸发型降雨(13 mmP26 mm)、入渗主导型降雨(P≥26 mm)。其中快速蒸发型降雨、缓慢蒸发型降雨在裸露地表情况下仅能引发浅层土壤的降雨入渗响应(Z_(rapid)≤30 cm, 30 cmZ_(slow)60 cm),不能对深层干化土壤形成有效的水分补给;而入渗主导型降雨则能够引发深层干化土壤的降雨入渗响应(Z_(infiltration)≥60 cm),能够促进干化土壤得到水分修复。(2)0～90 cm土层为降雨入渗、蒸发循环层,该深度范围土壤受降雨、蒸发作用影响强烈,土壤水分呈现频繁增、减波动;90 cm以下土层为降雨入渗主导层,该深度范围内土壤不再受蒸发作用影响,土壤水分呈增加趋势。(3)入渗主导型降雨年最大入渗深度在140～160 cm,雨后上层土壤水在蒸发作用下69～435 h恢复至雨前水平。裸露地表状况下,多年累积降雨能够促进深层干化土壤产生入渗响应,2014—2019年干化土壤对于自然降雨的入渗响应深度依次为180、220、400、700、900 cm及1 000 cm。     

科尔沁沙地几种灌木对根际微生物的影响

通过对科尔沁沙地五种典型灌木(小叶锦鸡儿、小红柳、差巴嘎蒿、达乌里胡枝子和冷蒿)根际与非根际土壤微生物的研究表明,根际土壤微生物数量远高于非根际土壤,差异显著。五种灌木根际细菌和放线菌数量表现为:差巴嘎蒿>小红柳>小叶锦鸡儿>冷蒿>达乌里胡枝子;真菌为:小叶锦鸡儿>小红柳>差巴嘎蒿>达乌里胡枝子>冷蒿。灌木根际细菌所占微生物总数的比例高于非根际,放线菌所占比例较低。五种灌木微生物根际效应R/S:小红柳>冷蒿>差巴嘎蒿>达乌里胡枝子>小叶锦鸡儿。根际效应R/S是比根际微生物数量更好的反映沙地灌木对根际微生物影响的指标,它从根际与非根际两方面综合对土壤进行评价,具有更深刻的研究意义。     

保护性耕作对风沙区农田土壤物理性状及玉米产量的影响

在科尔沁沙地东南部风沙区采用完全随机区组试验设计,在2013—2014年比较研究了4种保护性耕作措施(深松、留茬、免耕、秸秆覆盖)和传统翻耕(CK)平作种植玉米的土壤物理性状及产量。结果表明,与传统耕作相比,连续2 a保护性耕作以深松、留茬处理显著降低0~40 cm土层土壤容重(P0.05),降幅0.72%~7.12%。0~40 cm土层0.25 mm土壤团聚体含量各土层均以深松处理含量最高,2014年土壤团聚体含量较2013年增加4.11%,其中秸秆覆盖对0~10 cm团聚体含量影响较大,2014年较2013年提高5.54%。4种保护性耕作措施均提高了收获后0~100 cm土壤贮水量,表现为留茬秸秆覆盖深松免耕,较传统耕作提高12.22%~26.91%。进行保护性耕作的处理玉米子粒产量和水分利用率均比传统耕作高,其中以深松处理增产幅度最大,子粒产量平均较传统耕作提高14.57%,水分利用效率提高25.81%。由2 a数据显示,深松、留茬和秸秆覆盖等保护性耕作措施改善了风沙土耕层土壤结构,具有较好的保水性和增产效果。     

陕北毛乌素沙地土壤水分时空变异规律研究

对陕北毛乌素沙地流动、固定、半固定沙丘的土壤水分进行的长期动态观测结果表明,含水量排序为流动沙丘(8.47%)＞半固定沙丘(8.40%)＞固定沙丘(8.39%).沙地含水量随土壤深度的变化存在着分布上的差异,随着深度的增加呈现先增加再减少的趋势,在0～60 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.08%、8.00%和8.03%,差异不显著;在60～200 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.65%、8.57%和8.53%,差异显著(P>0.05),其中60～140 cm层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.76%、8.62%和8.54%,差异极显著(P>0.01).固定沙丘、半固定沙丘大部分背风面的土壤含水量高于迎风面的含水量,但在流动沙丘上迎风面的土壤含水量却明显比背风面的高.在沙丘的不同部位含水量也存在差异,土壤含水量坡顶部＜坡中部＜坡底部,在沙丘下部的丘间土壤含水量明显高于丘顶部.另外,沙地水分还受季节变化的影响,具有明显的季节变异性.     

青海湖东沙地不同植被恢复措施下土壤水分变化特征

土壤水分是沙地植被格局和过程改变的主要驱动力,也是干旱半干旱区植物生长最大的限制因子.沙漠地区的土壤水分表现出明显的空间异质性.以高寒半干旱沙地青海湖东沙地为研究区,以栽植人工固沙植物(小叶杨、樟子松、沙棘和乌柳)的沙丘和自然固定沙丘(沙蒿为优势种)作为研究样地,探讨不同固沙植物影响下的沙丘不同地貌部位土壤水分变化特征...     

1951-2012年科尔沁沙地气温、降水变化特征

科尔沁沙地是中国沙漠化典型区域,生态与环境问题突出,研究其驱动力之一的气候变化特征十分必要.利用1951-2012年62 a气温和降水资料,对科尔沁沙地空间和区域平均气温、降水变化特征进行了分析.结果表明:空间多年平均气温以开鲁、通辽为中心向东西方向递减,自北向南逐渐升高,且各站点均呈显著增加趋势;空间多年平均降水量以开鲁、阿鲁科尔沁旗为中心向四周逐渐增加,除库伦站降水量显著减少外,各站点降水量变化均不显著.区域平均气温上升速率为[0.319℃·(10a)-1],区域平均最高气温的上升速率[0.223℃·(10a)-1]低于区域平均最低气温[0.525℃·(10a)-1],春季气温增幅最大,冬季次之.最低气温的升高可能是导致总体气温上升的主要动力之一.区域平均降水量年际间波动较大,但总体无明显变化趋势;各季节区域平均降水量均无显著变化.年区域平均降水量与年区域平均气温、夏季区域平均降水量与夏季区域平均气温呈显著负相关,整体呈阶段性对称变化.     

封育条件下科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落改良土壤效应的研究

封育措施是恢复植被、改良土壤性质的重要措施。文中以科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落为研究对象,主要研究不同封育年限的沙地小叶锦鸡儿群落对土壤养分、土壤含水量、土壤紧实度、微生物生物量C、N、P含量等土壤性质的改良作用。结果表明,封育措施可以从土壤养分、土壤水分、土壤紧实度和土壤微生物等方面全面改良土壤,尤其是对表层土壤(0-10cm)的改良效果尤其明显。     

Variation in soil water content to rainfall under Caragana microphylla shrub in Horqin Sandy Land

In order to investigate the spatio-temporal variability of soil water content to rainfall under Caragana microphylla shrub in Horqin Sandy Land,a plot of 25 m × 25 m,where there were 6 shrub canopies of C. microphylla,was sited for measuring soil water content at two soil layers of 0-20 cm (top layer) and 20-40 cm (lower layer). Soil water content was measured on the 1st,5th,10th and 15th day after a 42 mm rainfall in Naiman of Inner Mongolia. The results showed that soil water contents at both layers under C. microphylla shrub were gradually decreased after the rain. Soil water content at the top layer outside the shrub canopy was higher than that inside the shrub canopy within 5 days,and became similar inside and outside the shrub canopy on the 10th day after the 42 mm rainfall,and it was lower outside than that inside the shrub canopy on the 15th day. The soil water content at lower layer in the area without shrubs was higher than that under shrub canopy all along. All the measured values of soil water content can be fitted to a variogram model. There was significant autocorrelation of the values of soil water content between top layer and lower layer,except for the fourth measured values of soil water content at top layer. The range and spatial dependence of soil water content at top layer were lower than that at lower layer.     

燕麦箭筈豌豆间作及施肥对科尔沁沙地饲草产量和品质的影响

于2020—2021年在中国科学院西北奈曼沙漠化研究站,以饲用燕麦和箭筈豌豆为研究对象,在燕麦灌浆期刈割后进行饲草复播,采用双因素随机区组设计,设置3种种植模式,即燕麦单作(SO)、箭筈豌豆单作(SV)和燕麦箭筈豌豆间作(IOV);4种施肥模式,即不施肥(N)、单施化肥(C)、单施生物有机肥(M)和有机肥与无机肥配施(G),通过测定饲草产量和营养品质,分析种间竞争相关指标,以明确间作与施肥对复种燕麦、箭筈豌豆饲草产量和营养品质的影响。结果表明：间作和施肥提高了燕麦和箭筈豌豆的地上部生物量,在G处理下,间作燕麦(IO)和间作箭筈豌豆(IV)的干草产量较相应单作处理分别提高了4.34%、1.79%和27.63%、34.12%。间作处理的土地当量比大于1,表明燕麦箭筈豌豆间作具有土地利用优势;通过种间竞争指标分析发现,箭筈豌豆产量的提高对于发挥间作优势具有重要的作用。IO-G处理的粗蛋白和粗脂肪含量较同水平下单作处理分别提高了24.81%、36.60%和20.21%、6.15%,IV-G处理的可溶性糖含量较IV-N处理提高18.55%和34.36%;IO-G处理下的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维...     

毛乌素沙地食用植物资源开发利用研究

采用实地调查、标本采集与查阅文献资料相结合的方法,对毛乌素沙地食用植物资源进行了调查分析,以了解毛乌素沙地食用资源植物类型、用途及生态利用价值,以期为合理利用、有效保护该区资源植物提供科学依据.结果表明,毛乌素沙地食用植物有320种, 隶属于82科229属,其中野果、野菜及饲料植物资源丰富,特色鲜明,具有较高的开发利用价值.饲用植物可作动物饲草、饲料添加剂,还可用在生态环境建设中;野菜、野果具有较高的食用价值,可开发系列产品,还可用在生态环境建设及城市园林绿化中.并提出加强食用资源植物调查,坚持以保护为主,适度开发特色植物的原则,建立特优物种基因库,开展特异物种驯化栽培试验研究等合理利用与保护建议.