生态垫对流动沙地土壤温湿度和养分的影响

流动沙地铺设生态垫后,对土壤温度、水分、养分等方面产生一定的影响.研究结果表明:流动沙地铺设生态垫后,能够明显降低土壤20 cm以上的温度,表层土壤温度变化明显,日均温可降低4.5℃;各层的土壤日温差均小于裸地,在表层最为明显.可降低8.1℃.在观测期间,铺垫后能够显著提高土壤0-15 cm的含水量,相对裸地提高167.33%,15-30 cm,30-45 cm的含水量相对提高53.10%,52.56%.铺设生态垫后,除土壤速效钾的含量有明显提高外,其它指标变化不明显.     

生态垫覆盖对沙丘土壤温度的影响

2004年8月,对甘肃省河西走廊中部铺设生态垫与不铺设生态垫的沙丘不同层次(0 cm,5 cm,10cm,15 cm,20 cm)土壤温度进行观测和分析.结果表明,铺设生态垫后土壤温度的日平均值及各层平均值均比未铺设生态垫的流动沙丘低,铺垫后的沙丘各层日平均温度比流动沙丘分别降低5.5℃,4.0℃,2.4℃,2.1℃,1.6℃.铺设生态垫后土壤不同层次的温差均低于对照地流动沙丘,各层温差分别减小8.8℃,5.0℃,4.5℃,2.8℃,2.8℃,随着土层的加深,温差变化幅度也逐渐减小.研究初步认为,铺设生态垫能够显著降低沙丘表层15 cm以内的土壤温度,显著减缓15 cm以内的土壤温度日变幅.     

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。     

生态垫对河滩造林地土壤温湿度和杂草的影响

 生态垫在华北干旱地区调查季节内,能够明显降低土壤15cm以上的温度,表层温度变化尤为明显,日均温可降低103～138℃,并且不同土壤深度的日温差,都要低于不铺垫的;铺设生态垫后,在初春能够显著地提高土壤0～20cm的含水量,比不铺设的要高出443%,对40cm以下土壤含水量影响不大;生态垫可以有效抑制杂草生长,铺设生态垫后,杂草的盖度、高度、生物量等都要低于不铺垫的,其中杂草种类降低了40%之多,生物量降低99%之多。     

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。     

人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响

通过对民勤西沙窝不同林龄人工梭梭林地土壤理化性质的测定,分析了人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响。结果表明,营造人工梭梭林后,土壤容重比流动沙丘容重减少3.5%～14%。在0～120cm范围内,土壤含水率显著低于流动沙丘的含水率,且林分密度与土壤含水率成负相关。土壤养分均比流动沙丘土壤养分为高。各林龄的林地含盐量及pH值比流动沙丘有所增高,土壤全盐量营林后的林地最高达0.185%,但对梭梭及其他荒漠植物的正常生长发育不构成危害。这些结果说明,在流动沙地,营造人工梭梭林既可防止风沙危害,又可改变土壤理化性质,提高土壤肥力。     

干旱荒漠区沙蒿种群根系生态特征研究

用全挖取样法研究了干旱荒漠区不同类型沙地上沙蒿种群的根系生态特征。结果表明,沙蒿根系总生物量在不同类型沙地上有所变化,其排序为流动沙地（122.43 g）〉封育沙地（106.35g）〉半固定沙地（90.15 g）;从根系分布深度看,在不同类型沙地上,沙蒿根系生物量集中分布在0-40cm土层中,占75%以上;沙蒿的主根生物量在0-20cm土层中最多,其根系生物量占全部根系生物量的比例在封育沙地为67.11%,流动沙地为53.52%,半固定沙地为62.48%;侧根生物量在封育沙地和半固定沙地中在0-20cm土层中最多,而流动沙地集中于20-40cm土层;在不同类型沙地上,沙蒿根系生物量与土壤含水量之间均相关紧密。     

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。     

固沙植物防蚀效应研究

对流动沙丘采取埋设机械沙障与栽培固沙植物相结合的方法进行治沙;平缓固定沙地营造防护林带,然后进行农业开发。经过5 a的围封治理,防护林带与固沙植物发挥了显著的防护作用。防护林带可降低风速10~23%,提高气温0.1~1.0℃,增加地温1.5~3.1℃。流动沙丘植物覆盖率由15%增加到45%~85%,风速降低3.9%~31.7%,地温增加0.1~1.2℃。固沙植物起到了防止土壤风蚀的作用,防护林带5~10倍树高范围内无风蚀发生,而防护林带作用以外地区,风蚀面积达10%,侵蚀深度为0.6~3.6 cm。流动沙丘经过治理以后转化为半流动沙丘,移动速度仅为0.3~0.5 m/a,而附近没有治理的流动沙丘的流动速度达20~30 m/a。     

绿洲-荒漠交错带不同沙丘土壤水分时空动态变化规律

绿洲-漠交错带是植被恢复的一个重要区域，而植被恢复的关键又是了解沙丘土壤水分的变化规律。从2003年10月到2004年10月，对甘肃省张掖绿洲-荒漠交错带沙丘土壤水分进行了连续观测，并研究了生态垫在沙漠治理中的应用。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨、植被以及地表覆盖等因素的影响，沙丘土壤水分月变化滞后于降水变化。沙丘剖面土壤水分变异系数随土层深度的增加而减小，铺设生态垫减小了沙丘土壤水分的空间变异（CV=4．43％），流动沙丘0～40cm的含水量（0．19％～1.27％）低于固定沙丘（1.61％～1．75％），而其它各层的含水量（1．52％～1．73％）都高于固定沙丘（1．11％～1．38％）；流动沙丘含水量（1．27％～1．73％）从上部到下部依次升高，而固定沙丘（1．75％～1．11％）则与此相反；利用标准差和变异系数对沙丘土壤水分垂直变化进行分层，得出了土壤水分剖面分别为速变层、活跃层和次活跃层，并运用相关分析方法分析了生态垫覆盖下沙丘各层间土壤含水量及其与沙丘剖面平均含水量的关系。研究初步认为，生态垫能有效地保持沙丘土壤水分，将为沙漠治理提供一种新型的治沙模式。     

雅鲁藏布江江当宽谷区固沙措施对流沙理化性质的改良效应

[目的]分析雅鲁藏布江江当宽谷区流沙治理技术(砾石覆盖+人工植被+围封)对流沙理化性质的改良效应,为区域荒漠化治理工作提供理论指导。[方法]对比分析固沙区和流动沙丘土壤机械组成、有机质和养分等指标开展研究。[结果]采用植物和工程相结合的固沙措施,在流沙表面覆盖砾石、播种固沙植物,并对该区域进行围封后,沙丘表面植被盖度增加,流沙基本固定。与流动沙丘相比,固沙区土壤的黏粒、粉粒明显增多。固沙区土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾含量比流动沙丘高;尤其是土壤表层0—5cm,分别比流动沙丘高出634.3%,268.0%,506.5%,38.3%,343.8%,66.7%。固沙区0—5cm土层的pH值比流动沙丘降低了11.5%;电导率比流动沙丘增加了268.1%。[结论]该项流沙治理技术(砾石覆盖+人工植被+围封)的固沙和改良土壤理化性质作用明显,适宜在该区推广使用。     

库布齐沙漠植被恢复对风沙土壤碳通量与碳储量的影响

为阐明库布齐沙漠植被恢复过程中土壤碳通量的时空动态特征及主控因子，明确土壤有机碳含量和储量的变化趋势，本研究以流动沙地、半固定沙地、藻结皮固定沙地和地衣苔藓混合结皮固定沙地为研究对象，运用静态暗箱–气相色谱法对风沙土壤碳通量及水热因子进行观测，并对土壤有机碳含量和密度进行测定和计算。结果表明，生长季内风沙土壤碳通量变异较大，季节动态与土壤温度基本一致，且随植被恢复碳通量呈递增趋势：混合结皮固定沙地(210.28 mg/(m~2·h))>藻结皮固定沙地(177.45 mg/(m~2·h))>半固定沙地(117.34 mg/(m~2·h))>流动沙地(65.61mg/(m~2·h))；土壤碳通量与各层土壤温度均显著正相关，除流动沙地土壤碳通量与深层土壤含水量显著负相关外，其余样地碳通量均与表层土壤含水量显著负相关；风沙土壤有机碳含量和密度随植被恢复而递增：混合结皮固定沙地(1.32 g/kg,0.94 kg/m~2)>藻结皮固定沙地(1.03 g/kg,0.74 kg/m~2)>半固定沙地(0.45 g/kg,0.36 kg/m~2)>流动沙地(0.27...     

古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘土壤水分时空变化特征

土壤水分是维系古尔班通古特沙漠荒漠植被发育最主要的制约因子。为了研究古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘土壤水分特征,于2012年12月4日至2013年11月4日,采用中子仪法对0~400cm沙层土壤含水率进行了原位观测,分析了沙丘不同部位土壤含水率的时空变化及不同发育阶段梭梭对其根区土壤含水率的影响。结果表明:(1)0~40 cm土层为土壤水分活跃层,40~200 cm土层为土壤水分次活跃层,200 cm以下土层为土壤水分相对稳定层;(2)西坡、坡顶和东坡的土壤含水率差异不显著,丘间地土壤含水率与西坡、坡顶和东坡均存在极显著性差异,且丘间地土壤含水率相对较高;(3)3—5月是土壤水分补给期,6—10月是土壤水分耗损期,11月—翌年2月是土壤水分稳定期;(4)不同发育阶段梭梭根区土壤含水率秋季均显著低于春、夏两季,壮年阶段梭梭根区土壤含水率各季都较低,青年阶段梭梭根区土壤含水率各季相差较大,壮年阶段梭梭和青年阶段梭梭根区土壤含水率春、夏季均存在显著性差异。     

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。     

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。     

焉耆盆地白刺灌丛沙堆土壤理化性质

对焉耆盆地白刺灌丛沙堆不同演化阶段和沙堆间低地土壤理化性质进行分析。结果显示:（1）白刺灌丛沙堆不同演化阶段土壤粉砂、黏粒、有机质和养分含量均高于沙堆间低地,而土壤砂粒含量和pH值低于沙堆间低地;从白刺灌丛沙堆发育到稳定阶段,土壤砂粒含量和pH值逐渐降到最小值,而粉砂、黏粒、有机质和养分含量达到最高值,从白刺灌丛沙堆稳定到活化阶段,土壤砂粒含量和pH值急剧增加,而粉砂、黏粒、有机质和养分含量大幅度下降;（2）从整个剖面来看,由于白刺灌丛沙堆侵蚀和堆积的差异,随着深度的增加砂粒含量先减后增,而pH值、粉砂、黏粒、有机质和养分含量先增后减;0—15 cm土层砂粒含量最高,而15—45 cm土层最低;0—15 cm土层pH值、粉砂、黏粒、有机质和养分含量最低,而15—45 cm土层最高;（3）白刺灌丛沙堆发育和活化阶段强烈的吹蚀不利于有机质的积累,白刺灌丛沙堆稳定后为降尘截存、凋落物积累和微生物的繁殖提供有力的保障,表层黏粒得以截存和地衣状薄层结皮形成,增加土壤的有机质和养分含量。     

古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘上土壤水分与地形-植被因子的关系

土壤水分是干旱和半干旱生态系统格局和过程的主要驱动力,地形-植被因子是小尺度上影响土壤水分的主要因子。以古尔班通古特沙漠南缘北沙窝附近固定沙丘上不同深度的土壤水分(表层0-40 cm、中层40-200 cm、深层200-300 cm和整体0-300 cm)作为研究对象,利用广义线性模型(GLM)、广义加性模型(GAM)和随机森林(RF)模型研究了土壤水分与地形-植被因子之间的关系和变化规律。结果表明:(1)不同深度的土壤水分均呈现一致的单峰分布,不同深度土壤水分的大小顺序为深层>中层>表层,且两两之间具有显著差异。(2)GLM和GAM模型得到的影响不同深度土壤水分的植被和地形因子完全相同,RF模型的精度优于GLM和GAM模型。(3)地形因子海拔、坡度、高差和植被因子灌木多度与其影响的不同深度的土壤水分呈负相关关系,地形因子坡向(规定正东方向为0,顺时针旋转)和植被因子生物量与其影响的土壤水分呈正相关关系。植被因子草本盖度与表层土壤水分呈正相关关系,与中层土壤水分呈负相关关系。研究结果可为研究区制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式提供理论参考。     

The Vertical Distribution of Soil Seed Bank and Its Restoration Implication in an Active Sand Dune of Northeastern Inner Mongolia,China

Although the functions and characteristics of soil seed banks in topsoil layers have been described for various ecosystems, the spatiotemporal pattern of the seed bank in deep soil and its ecological implications for vegetation restoration of active sand dune have not been fully explored. In 2007 and 2008, seed densities with regard to dune position, soil depth and season were investigated on an active and a stabilized sand dune of northeastern Inner Mongolia, China. Seeds in the 0–10 cm topsoil layer accounted for 60% of total soil seed bank on the stabilized sand dune, while more than 40% of seeds were stored in the 50–100 cm layers on the active sand dune. Seed density declined significantly with soil depth on the stabilized sand dune, but it was relatively constant across the 0–100 cm soil profile on the active sand dune. Seed density fluctuated with soil depth on the active sand dune suggesting that seeds were either relocated upward or downward over time. Seeds of annual non‐psammophytic species accounted for the majority of soil seed bank on the stabilized sand dune, while pioneer psammophytes contributed more to the soil seed bank of the active sand dune. Our data suggest that seeds in the deep soil layers of active sand dunes account for a large proportion of the whole soil seed bank. Because of the effect of wind erosion, seeds in deep soil could be gradually exposed to shallow soil layers and potentially contribute to population recruitment and vegetation restoration on active sand dunes. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

青海湖防沙治沙区土壤微生物特征初步研究

选择了青海湖防沙治沙措施区,通过野外调查、采样和室内实验分析,对该措施区及流动沙区的土壤微生物数量及垂直分布特征进行研究。结果表明:(1)微生物总数量为沙岛半固定沙丘> 克土丘间地> 克土灌丛> 沙岛灌丛> 湖东种羊场草方格区> 流动沙丘> 克土沙棘草方格> 克土青杨草方格> 示范区近年设置的草方格区。(2)早期治理区,植被覆盖较高,微生物数量垂直分布表现为上层的高于下层,微生物含量也较其他点高。(3)流动沙丘及草方格治理的沙丘,微生物数量非常少,而且下层的稍高于上层,这是因为流动沙丘下层土壤水分状况较好。     

植物生长剂和固沙剂对民勤沙区植被生长的影响

 为探讨植物生长调节剂、固沙剂的保水、增产及其固沙效果,挽救濒临死亡的地表植被,修复地区生态平衡,在民勤干旱沙区开展了有关应用技术研究。结果表明:1)植物生长调节剂及固沙剂具有一定的保水能力,可使农田作物含水率（耕作层）提高1.0～1.5百分点,使梭梭林分100cm内土壤层平均含水率提高2.3百分点,流动沙丘80cm内土壤层平均含水率提高3.5～3.9百分点。2)种子包衣制剂处理对小麦、玉米生长发育具有滞后作用,但均存在增产效果,能使小麦增产12.2%,玉米增产2.0%。3)利用液体试剂进行籽瓜灌根处理可促使植株较对照的主根增长9.1cm,主蔓增长33.0 cm,平均增产率为11.5%。4)用植物生长调节剂对退化植被梭梭、唐古特白刺进行根部追施后,梭梭新梢增长0.6～3.0 cm,唐古特白刺冠幅增大45.1～96.2 cm。5)固沙剂固定流动沙丘后,使沙丘结皮厚度增加0.2～0.3cm,风蚀减小50%～80%,沙丘植被盖度增加1.9%～2.7%。