准噶尔盆地南缘荒漠草地土壤温、湿度分层变化特征

干旱–半干旱区荒漠草地分布广,土壤温度变化剧烈,土壤湿度低,极大地影响了荒漠植被的生长及区域气候环境。本研究基于对新疆准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘荒漠灌丛草地站点2017年5月–2019年4月地下10层的土壤温、湿度探头自动观测数据,分析了荒漠灌丛草地不同深度土壤温、湿度的变化特征,及其与气象数据的相关性。结果表明:1)荒漠灌丛草地各层土壤温、湿度随着季节变化存在明显的周期性变化特征,且不同深度土壤温、湿度垂直梯度明显,均在表层波动最大。浅层土壤温度随季节变化波动明显,且在18:00左右达到最大值。浅层土壤湿度波动大于深层,5 cm土壤湿度表现为春季>夏季>秋季>冬季,且基本表现为土壤湿度随着土层深度的增加升高的趋势。2)在该干旱–半干旱荒漠灌丛草地研究区,土壤温度与气象因子相关性较好,其中与0 cm地温、气温、蒸发呈显著正相关关系,相关系数高达0.955、0.942、0.823 (P <0.01),且土壤温度与气象因子的相关性优于土壤湿度与气象因子的相关性。本研究明确了该区不同季节长时间序列的土壤温、湿度变化特征,可以为荒漠–绿洲过渡带植物生长、繁殖以及演替...     

三江源区高寒草原土壤湿度变化特征及与气候因子的关系

利用青海省三江源区兴海县牧业气象站1999-2016年高寒草原土壤湿度、牧草生育期资料,分析了高寒草原土壤湿度的年、季变化特征以及牧草生长季不同生育期土壤湿度的变化特征及与气候因子的关系。结果表明:高寒草原0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm土壤湿度均随年际延长呈增加趋势,春季除40-50 cm土层外,其他各层土壤湿度均随年际延长呈显著增加趋势(P<0.05)。高寒草原牧草生长季的土壤相对湿度随年际延长呈显著上升趋势(P<0.05),且与生长季降水量之间呈极显著正相关关系(P<0.01)。随着气候变化,牧草抽穗、开花、成熟和枯黄期的土壤相对湿度随年际延长呈显著增加趋势(P<0.05)。牧草抽穗期、枯黄和全生育期的土壤湿度与气温呈显著负相关关系(P<0.05)。高寒草原牧草生长季土壤湿度的增加有利于草地植被生长。     

施肥对荒漠草原土壤呼吸的影响

本论文采用开路式土壤碳通量测量系统,测定希拉穆仁荒漠草原试验区不同施肥处理下土壤呼吸速率的季节变化。试验设置了CK、 N10、 N5、 N2．5、 P、 K、 NP、 PK、 NK和NPK十个处理,分析了施肥对生长季平均土壤呼吸速率的影响。结果表明：（1）施肥对荒漠草原植物土壤呼吸速率变化影响与对照区规律基本保持一致,说明施肥没有改变荒漠草原土壤呼吸的特征。（2） P肥和PK配施显著提高了生长季平均土壤呼吸速率; N10显著提高了生长季土壤平均呼吸速率,三者大小关系是N10﹥N2．5﹥N5。     

内蒙古荒漠草原南缘春季消融期土壤水热变化特征及其对气象因子的响应

基于内蒙古荒漠草原南缘2009-2018年的土壤温湿度与气温降水实测数据,利用统计学、相关性分析及回归分析相结合的方法研究了春季消融期内蒙古荒漠草原土壤温湿度的动态变化及相互关系.通过研究荒漠草原在消融过程中土壤水热的变化规律及相互影响,揭示气象因子对土壤温湿度的影响,并为调整牧业发展模式及恢复生态环境提供科学依据.结...     

模拟降水对荒漠草原土壤氮矿化的影响

在短花针茅荒漠草原设置不同模拟降水处理(分别为P1减少降水量的50%、P2自然降水、P3增加降水量的50%和P4增加降水量的100%),探讨降水对荒漠草原土壤氮矿化的影响。结果表明:随着降水量的增加,铵态氮和硝态氮含量都出现了显著差异,P4处理下铵态氮含量最大,硝态氮含量整体呈“增加-降低-再增加”的趋势;降水量增加使铵化速率显著降低,而硝化速率则随着降水量的增加而显著增加,但P3与P4硝化速率没有显著差异;土壤净矿化速率随着降水量的增加显著增加,降水量增加到P3时土壤净矿化速率不再发生改变,减少降水没有使土壤净矿化速率发生改变。     

放牧干扰对荒漠草原土壤性状的影响

在宁夏荒漠草原选取围封禁牧(NG)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧强度,研究不同放牧强度对土壤物理和化学性状的影响。结果表明,放牧干扰对荒漠草原土壤物理和化学性状影响显著。土壤含水量和孔隙度随着放牧强度的增加呈显著降低趋势,而土壤容重和pH值呈线性增加趋势。重度、中度、轻度放牧0～30 cm土壤含水量和孔隙度比围封禁牧分别降低了21.1%,12.0%,4.7% 和 3.2%,2.5%,2.1%。不同放牧强度土壤含水量随着土壤深度的增加均呈显著增加趋势。随着放牧强度的增加,土壤有机碳和C/N降低。重度放牧0～10和10～20 cm土壤有机碳比围封禁牧分别降低了20.6%和14.1%,土壤C/N分别降低了43.4% 和34.1%。土壤全磷、速效磷和全钾含量随着放牧强度增加呈增加趋势,而土壤电导率和全氮含量呈先增加后降低趋势。合理放牧可以改善荒漠草原土壤结构和养分性状,有利于遏制荒漠草原土壤的退化。     

温性荒漠草原土壤酶与肥力的关系

为揭示放牧扰动下土壤养分供给水平的变化,对温性荒漠草原冬春季牧场不同放牧强度下土壤酶活性与肥力因子的关系进行了研究.结果表明:放牧区土壤呈弱碱性;随放牧强度的增加,土壤容重增大;除对照区外,各层土壤含水量、全氮、速效氮、有机质和速效磷均随放牧强度的增加而下降,且随土层深度的加深含量有递减趋势;除重牧区20～30cm土层外,各放牧区各土层土壤脲酶含量差异不显著;土壤碱性磷酸酶各放牧区极显著高于对照区(P＜0.01);过氧化氢酶除0～10cm土层随放牧强度的增加有增加趋势外,其他各层均表现LG＞ MG＞CK＞ HG的变化.相关分析表明,3种酶与土壤主要肥力因子间相关显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01),说明土壤酶可以用来表征土壤肥力状况;主成分分析同样得出土壤脲酶和过氧化氢酶活性与土壤肥力之间具有良好的相关性,可以用来指示草原退化与恢复状况.     

放牧强度对荒漠草原土壤含水量及群落特征的影响

以内蒙古高原短花针茅荒漠草原为研究对象,随机设置了不放牧、适度放牧和重度放牧3个放牧处理,每个处理3次重复,对不同放牧处理下土壤含水量以及群落特征进行测定。结果表明,在不同放牧条件下,随着放牧强度增大,土壤含水量会发生明显的变化,土壤含水量在0～10cm和10～20cm土层逐渐下降,依次表现为不放牧>适度放牧>重度放牧,在20～30cm土层呈现先上升后下降趋势,在重度放牧处理下最低;放牧显著降低了植物高度、盖度和地上生物量。适度放牧下多年生禾草和一二年生草本的重要值增加,群落α多样性指数符合“中度干扰假说”,Simpson指数和Shannon-wiener指数均在适度放牧下最高;土壤含水量和群落特征如地上生物量、生物多样性密切相关。综合来看,适度放牧最有利于荒漠草原的可持续发展利用。     

荒漠草原土壤种子库对灌丛引入和降水梯度的响应特征

为了揭示宁夏荒漠草原土壤种子库对灌丛引入过程及降水的响应特征,采用室内萌发法和野外水分激发法,对宁夏荒漠草原封育草地、放牧地、不同年限(3、12、22 yr)和间距(40、6、2 m)柠条灌丛地开展草地-放牧-灌丛引入过程的土壤种子库萌发及其对不同降水梯度(-60%,-40%,-20%,0,20%,40%)响应特征进行了研究。结果如下:不同年限、间距引入灌丛地0~200 cm年平均土壤水分含量显著低于封育草地和放牧地(P<0.05),随着灌丛年限和密度增加,加剧深层土壤水分的消耗,土壤旱化加重,使得灌丛地无明显春季返潮期,土壤水分仅为8.14%、8.83%,分别显著低于同期封育草地和放牧地16.00%、13.00%,在这样的水土条件下不同年限、间距灌丛地室内萌发下的0~10 cm土壤种子库密度分别为6186和5831 粒· m^-2,分别高于封育草地、放牧地2965、2065粒·m^-2(P<0.05)。各样地主要集中于0~5 cm土层,占萌发总数70.04%,且均以一年生猪毛蒿萌发为主,高达87.12%~96.55%,并随灌丛年限和密度的增大而增加,而多年生草本萌发种类仅为5种;不同降水梯度野外激发下的不同年限、间距灌丛地种子萌发平均数量为855和640粒·m^-2,以降水量+20%时所激发土壤种子库萌发密度最高,分别为2266和1600粒·m^-2,一年生与多年生草本种子库萌发密度和种类均随降水量升高而增加,且均在降水梯度最大时(+40%)呈下降趋势,而且相较于多年生草本,一年生草本在不同灌丛地萌发率高达90.58%~100.00%,显著高于放牧地或封育地(P<0.05),在灌丛引入过程中对土壤干旱和降水变化表现得更为敏感和适应。     

放牧对荒漠草原土壤和优势植物生态化学计量特征的影响

以宁夏荒漠草原土壤和优势植物为研究对象,分析放牧对荒漠草原生态系统土壤和植物C、N、P化学计量学特征的影响机制。结果表明,土壤C、C∶N、C∶P随着放牧强度的增加呈下降趋势,P呈增加趋势,而N及N∶P呈先增加后下降趋势。不同优势植物N含量对放牧强度的响应存在一定的差异,中度和重度放牧区甘草、砂珍棘豆、山苦荬、牛心朴子N含量明显低于轻度和围封禁牧N含量,牛枝子、短花针茅、中亚白草、刺叶柄棘豆、虫实、猪毛菜、乳浆大戟、骆驼蓬N含量明显高于轻度和围封禁牧N含量,表明适度放牧会显著增加某些物种的N含量;13种优势植物C∶N和C∶P在不同放牧强度下均表现为与N、P的规律相反,且不同优势植物N∶P对放牧强度的响应也存在一定的分异性。优势植物P、C∶P与土壤P、C∶P呈显著正相关,而C、N、C∶N和N∶P与土壤C、N、C∶N和N∶P无显著相关性,说明植物叶片的化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,而更多是受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠草原优势植物对极端环境具有相对稳定的适应能力。     

基于GIS内蒙古荒漠草原气候变化分析

为了定量分析内蒙古荒漠草原不同时间尺度下气候变化特征及趋势, 本研究使用内蒙古荒漠草原区及周边共9个气象观测站1961－2011年的逐月平均气温、降水量和平均风速资料, 了解荒漠草原基本气候状况, 对各要素的年、月变化趋势和变化程度进行诊断分析。结果表明, 内蒙古荒漠草原年平均气温20世纪90年代显著上升, 西部地区2000年后升温2.7 ℃, 2月平均气温升高4 ℃左右;年降水量变化趋势不明显, 大部分阶段地区年代间变化35 mm左右, 北部和中部偏南部分站点冬季降水显著增多, 西部春秋季有减少的趋势;年平均风速自20世纪80年代开始减弱(0.1~1.4 m·s-1), 春季、冬季风速减弱较多。     

准噶尔盆地荒漠灌丛草地土壤呼吸变化及其对土壤温、湿度的响应

本研究利用Li-8100开路式土壤通量测量系统对新疆准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘荒漠灌丛草地生长季土壤呼吸速率进行了观测,分析了该地土壤呼吸特征及其与土壤温、湿度的关系。研究表明各层土壤温、湿度随着季节表现出明显的周期性变化特征,不同深度土壤温、湿度垂直梯度明显。荒漠灌丛草地土壤呼吸白天呈"双峰型"曲线;生长季土壤呼吸速率白天高于夜晚,草地土壤呼吸速率约为裸地的4倍;裸地夜间土壤表现为碳吸收过程。白天土壤呼吸速率与土壤温、湿度呈负相关关系,夜间为正相关关系;生长季白天土壤水分条件对土壤呼吸速率的影响更大,而夜间土壤温、湿度对土壤呼吸过程的影响均小于白天。该研究为明确干旱区碳收支过程提供一定的理论依据。     

模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤养分的影响

为了探究降水对短花针茅荒漠草原土壤养分的影响,在内蒙古四子王旗荒漠草原采用完全随机区组设计开展了模拟降水试验,试验设4个不同模拟降水梯度(减少自然降水50%、自然降水、增加自然降水50%和增加自然降水100%),在不同水分梯度下用直径3.5cm土钻钻取表层土样,测定土壤养分(全碳、全氮、全钾、全磷、有机碳、铵态氮、硝态氮、速效钾和速效磷)含量。结果表明:随着降水量的增加,土壤有机碳、全碳、全氮和硝态氮的含量呈显著降低趋势(P<0.05);减少降水能够使土壤养分积累;过高的降水量会导致土壤养分淋溶,造成养分流失;降水处理对土壤钾元素和磷元素含量没有显著性影响。     

荒漠草原土壤微生物数量与土壤及植被分布类型的关系

对宁夏荒漠草原土壤微生物数量与草原植被类型及土壤类型的分布关系的研究表明:1)细菌数量的分布是轻壤土>中壤土>沙壤土>紧沙土;2)放线菌数量的分布是紧沙土>沙壤土>轻壤土>中壤土; 3)真菌数量的分布是中壤土>轻壤土>沙壤土>紧沙土;4)土壤微生物的数量随着草原植被类型的变化而变化,细菌的数量在植被类型④中最多;放线菌的数量在植被类型①中最多,而真菌的数量在植被类型②中最多;5)在中壤和轻壤土上的植被较好,四度一量值高,紧沙土最差,初步说明土壤类型(机械组成)及植被类型影响土壤微生物群落的结构。     

短花针茅荒漠草原土壤氮素矿化对载畜率的响应

氮矿化是决定土壤提供可利用性氮的关键生态环节,同时也是当今国内外土壤氮素循环的研究热点,荒漠草原作为草地生态系统中极特殊的一种草地类型,其资源贫乏,气候严酷,植被结构相对简单,因此研究荒漠草原氮素的可利用性对维持荒漠草原稳定发展十分必要。鉴于此,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为对象,采用顶盖埋管培养法,通过在整个生长季的跟踪调查,主要探讨了净氮矿化速率对4个载畜率梯度[0(对照)、0.91(轻度放牧)、1.82(中度放牧)、2.71(重度放牧)羊/(hm²·a)]的响应,并结合土壤温湿度,分析其与土壤氮矿化的关系,旨在为荒漠草原生态系统氮素可持续利用的研究提供基础数据及管理参考。结果显示,土壤的净氮矿化速率在整个生长季呈现出先降后增的趋势,并且在生长高峰期7月及8月受载畜率的影响较大。4种载畜率梯度下中度放牧处理[1.82羊/(hm²· a)]具有最高的净氮矿化速率,重度放牧处理中[2.71羊/(hm²·a)]净氮矿化速率最低。皮尔森相关分析表明硝化速率与净氮矿化速率显著正相关,在整个生长季中净氮矿化速率受硝化作用影响较大。不同载畜率梯度下,土壤水分与净氮矿化速率极显著负相关,而土壤温度则与净氮矿化速率无显著相关性。综上所述中度载畜率水平[1.82羊/(hm²·a)]是维持荒漠草原稳定矿化速率的理想载畜率。     

内蒙古荒漠草原不同等级降水时空变化特征

根据内蒙古荒漠草原11个气象观测站1961~2010年逐日降水资料,采用线性倾向估计、趋势分析、反距离权重(IDW)差值法,分析内蒙古荒漠草原50 a不同等级降水贡献率及降水日数的时空变化特征。结果表明:(1)内蒙古荒漠草原以日降水量≤5mm的降水事件为主。各级降水对总降水量的贡献率大小依次为中雨>小雨>小到中雨>大雨>微雨>暴雨>大暴雨;(2)近50年微雨、小雨的贡献率波动中减少,中雨的贡献率增加;(3)微雨、小雨、小到中雨日数均呈弱减少的趋势,仅中雨日数呈增加趋势,但不显著,主要分布在荒漠草原中南部和北部;(4)空间上,微雨、小雨、小到中雨的降水日数呈现由南向北逐渐减少的分布特征;中雨日数最多分布在草原区西南部。小降水事件(≤5mm降水)对荒漠草原生态系统具有显著的生态作用,研究结果可为当地畜牧业生产提供科学参考。     

天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应

为揭示降水对天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸的影响,本实验以天山北坡荒漠草原为研究对象,通过测定3种模拟降水处理(CK,5 mm,18 mm,28 mm)下荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的变化特征.结果表明:不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率有明显的日变化趋势;3种降水处理下(28 m m,18...     

模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

试验在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原开展,旨在研究模拟降水对土壤呼吸、土壤温度和土壤湿度的影响。在长期不同放牧平台增设4个不同降水处理(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%)。于2016年7月~10月使用土壤碳通量测试仪器(Li-8100)测量土壤呼吸速率,同时用仪器自带的温、湿度探针监测0~10cm土壤温度和0~5cm土壤体积含水量。结果表明:随着降水量的增加,土壤呼吸和土壤湿度呈现显著增加趋势,土壤温度显著降低(P<0.05);7月~10月土壤呼吸速率呈现下降趋势;土壤呼吸与0~10cm土壤温度和0~5cm体积含水量之间存在极显著正相关关系,决定系数分别是0.3117和0.7307(P<0.0001)。结果表明,水分是影响荒漠草原土壤呼吸的关键因子之一。     

增温和施氮对内蒙古荒漠草原土壤理化性质的影响

利用红外线辐射器模拟全球气候变暖,以硝酸铵(NH4NO3)为氮源进行施氮处理,探讨增温和施氮对内蒙古短花针茅荒漠草原不同深度淡栗钙土 pH值以及水分、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量的影响.结果表明:增温极显著增加了 0～30cm 土壤硝态氮含量(P＜0.01),对土壤pH值、含水量以及铵态氮、速效磷和速效钾的含量无...