科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落保育土壤作用的研究

以流动沙丘和不同恢复年限的人工和天然小叶锦鸡儿群落为研究对象,从植被重建前后土壤理化性质变化方面分析了小叶锦鸡儿群落保育土壤的作用.结果表明,6 a生、11 a生和22 a生人工小叶锦鸡儿群落对土壤理化性质均有明显的改善作用,且总体上土壤改良效果与恢复年限成正相关.建立人工植被后,土壤中微沙(0.05～0.1 mm)和黏粒(<0.05 mm)的含量增加,表层(0～10 cm)土壤容重减小,孔隙度和饱和含水率增大,土壤持水能力提高;土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷和有效钾含量均有不同程度增加,尤以表层增加幅度最大,并且灌丛对养分有明显的富集效应.     

晋西北黄土丘陵区小叶锦鸡儿人工灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素。对黄土丘陵区不同生长年限小叶锦鸡儿灌丛及其撂荒地土壤水分的动态监测表明,随种植年限延长,小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分含量呈持续下降趋势,40年灌丛下土壤含水量明显低于20年和10年的小叶锦鸡儿灌丛,且所有种植年限的灌丛土壤含水量均低于撂荒地。从周年内土壤水分季节变化看,整体呈下降趋势,4~6月不断降低,6~7月达到最低值,8~10月逐渐回升。对0~200cm土体剖面土壤水分分布研究表明,随种植年限增加,小叶锦鸡儿灌丛各深度土层土壤含水量呈递减趋势,在40~80cm土层随种植年限增加土壤含水量减少幅度明显。整个生长季各年限灌丛的土壤水分循环水平不高,40年灌丛只有4.63%,与撂荒地比较相差2.92%,而各年限灌丛土壤水分表观平衡均表现为亏缺状态。表明目前黄土丘陵区人工种植的小叶锦鸡儿灌丛土壤水分环境不容乐观,长期处于水分胁迫状态,不利于其生存生长,存在灌丛衰退甚至死亡的风险。     

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。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工固沙区土壤理化性质的变化

选取科尔沁沙地不同年龄的小叶锦鸡儿固沙林为研究对象,研究了在人工固沙林发育过程中土壤的颗粒组成、容重、孔隙度、持水性、透水性、养分和水分含量以及土壤酶活性等理化性质的变化。结果表明,随着林龄的增长,固沙林内土壤理化性质均得到较好的改善,土壤粘粒含量增加,表层容重变小,孔隙度增大,土壤持水性和渗透性能均有所提高,有机质、速效N、P、K的含量大幅度增加,但土壤水分含量却出现了下降的趋势。同时,随着林龄的增长小叶锦鸡儿固沙林土壤酶活性逐渐提高,20年生的土壤酶活性基本接近于天然群落,表明小叶锦鸡儿是本地区优良的固沙树种。固沙林内结皮层的酶活性总体上不高,但均高于其毗邻下层土壤,其中转化酶活性高出近20倍。     

科尔沁沙地人工小叶锦鸡儿群落小气候效应研究

以流动沙丘和小叶锦鸡儿群落为研究对象,通过对各样地内风速、空气温度、空气相对湿度和地温等指标的观测分析,研究了不同恢复年限的人工植被对小气候的改善效应.结果表明:(1)小叶锦鸡儿群落对近地表风速有很大的阻滞作用,在30 cm高度上,6 a生和11a生小叶锦鸡儿灌木林内的风速比流动沙丘分别降低了71.9和76.0％.(2)小叶锦鸡儿林内夏季白天平均温度明显低于流动沙丘,6a生和11a生小叶锦鸡儿林内日均气温分别比流动沙丘低3.7℃和4.9℃.(3)小叶锦鸡儿群落内空气相对湿度较流动沙丘显著提高.(4)小叶锦鸡儿林内土壤浅层温度日变幅较流动沙丘减小.研究结果对于进一步探讨极端干旱条件下人工植被近地表物质和能量交换具有重要意义.     

沙地人工小叶锦鸡儿植被根系分布与土壤水分关系研究

采用分层挖取根系方法调查不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被根系分布,同时测定植被下不同深度土壤的水分含量.结果表明植被根系主要分布在0～100 cm土壤中,占总根系生物量的92.77%以上.地下部与地上部生物量比值以天然植被最高.植被的吸收根系分布对土壤水分具有显著影响,吸收根集中分布区域下层土壤含水量锐减;吸收根集中分布深度的比较发现,天然植被>19年生人工植被>4年生人工植被,成龄人工植被吸收根系分布的浅层化造成降雨无法补充土壤深层水分,植被下土壤形成不透水层,影响主要固沙植被的生长.     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿更新方式研究

以不同恢复年限的人工和天然小叶锦鸡儿为研究对象,采用样地调查和室内外实验相结合的方法对小叶锦鸡儿的更新方式进行了研究。结果表明,不同年限小叶锦鸡儿结种量和百粒重差异明显;小叶锦鸡儿土壤种子库丰度随时间降低很快;虽然沙埋有助于提高种子萌发率,但野外条件下小叶锦鸡儿幼苗很难存活;平茬处理后小叶锦鸡儿枝条长势良好;小叶锦鸡儿到达一定年限后可通过自然萌生进行更新。说明在自然条件下,小叶锦鸡儿难以实现种子更新;自然萌生和人工平茬是其主要且有效的更新方式。     

小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物生物活性的季节动态

为探讨科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物生物量和酶活性的季节动态规律,选取6,11,24年生人工群落和天然群落为对象,研究了不同土层深度微生物生物量(C、N、P)和脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、脱氢酶和多酚氧化酶的活性随季节的变化特征。土壤按5层取样:0-10cm,10-20cm,20-30cm,30-40cm,40-50cm。结果表明,6～24年生小叶锦鸡人工固沙群落及天然群落土壤微生物生物量表现出明显的季节性变化,微生物生物量C和N为夏季>秋季>春季;微生物生物量P为夏季>秋季;6种土壤酶的活性也随季节发生显著变化,夏季显著高于春季和秋季。土壤微生物生物量和6种酶的活性随群落发育年限的增长而升高,但人工群落土壤的生物活性始终低于天然群落。6种土壤酶活性和微生物生物量最高值均出现在土壤表层(0-10cm),随着土层的加深生物活性逐渐降低。     

不同灌水条件对小叶女贞蒸散特性和生长的影响

为了探讨不同水分处理对北方城市常见绿篱树木小叶女贞蒸散量及生长的影响,在呼和浩特市和林格尔县盛乐经济园区进行了小区和盆栽试验。盆栽设9种水分处理,小区设4种,滴灌灌溉。研究结果表明,小叶女贞蒸散量随灌水量增加而增加,在75%～100%田间持水量(FC)时最大,35%～45%FC时最小;株高、冠幅与蒸散量呈开口向下的二次抛物线关系,在65%～100%FC时株高、冠幅最大,地上生物量与蒸散量呈正相关;小叶女贞水分利用效率(WUE)随蒸散量的增加呈减小的趋势,在35%～45%FC时小叶女贞的WUE最大,但此区间的生物量最小,生长发育受到干旱胁迫最明显;小区滴灌的较佳灌水模式是滴头流量选4L/h或5L/h,灌水量控制在415～470mm范围内。     

可能蒸散量动力学模型的改进及其对辨识土壤水分状况的意义

本文提出了关于月可能蒸散量ＥＴｉ（ｍｍ）动力学模型的改进形式：ＥＴｉ＝２２ｄｉ（１．６＋Ｕｉ＾１／２）ｗｏｉ（１－ｈｉ）／Ｐｉ＾１／２（２７３．２＋ｔｉ）＾１／４式中，ｉ是月份的编号，Ｐｉ是月平均气压（ｍｂ），ｔｉ是月平均气温（℃）、ｄｉ是月的天数，Ｕｉ是在１０－１２ｍ高度处观测的月平均风速（ｍ／ｓ），ｗｏｉ是在温度为ｔｉ时的饱和水汽压（ｍｍＨｇ），而ｈｉ是月平均相对湿度。月干燥度ｋｉ＝ＥＴｉ／ｒ     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤碳氮特征分析

对科尔沁沙地不同沙漠化阶段土壤有机碳、全氮含量、土壤质地以及碳氮密度进行了测定与分析。结果表明,沙漠化过程中不同阶段的特征体现在土壤碳、氮、颗粒组成的有规律变化,土壤碳、氮含量衰减,质地变粗;从潜在沙漠化阶段到严重沙漠化阶段,100 cm深土壤有机碳和全氮含量分别下降91.6%和85.8%,有机碳密度从4 877.9(C)g/m2下降到481.8(C)g/m2,全氮密度从518.0(N)g/m2下降到89.4(N)g/m2;土壤有机碳、全氮与土壤细颗粒组分(<0.1mm)含量之间表现为同增同减性;沙漠化初期有机碳、氮衰减速率要快于沙漠化后期;沙漠化过程中土壤C/N比呈递减趋势,土壤有机碳衰减速率要快于全氮。     

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分的时空异质性

应用半干旱区科尔沁沙地2006-2010年5-9月份土壤水分定点观测资料,研究农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分的时空变异性。结果表明:2006年5月-2010年9月,(1)农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分都在7月份最高;农田7月份土壤水分与5、6月份的差异显著,沙质草地7月份的与8、9月份的差异显著,而固定沙丘7月份的与生长季其他月份的都有显著差异;(2)3个样地土壤水分随年份有逐渐增加的趋势;(3)农田、沙质草地和固定沙丘0-160cm平均土壤含水量分别为20.69%,7.63%,3.61%,农田土壤水分明显高于沙质草地和固定沙丘,而且3种样地间土壤水分差异显著;(4)3个样地土壤水分随土层厚度增加呈"先增加后减少,最后又增加"的趋势;农田0-20cm土壤水分与20-40cm,40-60cm,120-140cm及140-160cm的差异显著;沙质草地0-20cm土壤水分除与140-160cm有显著差异外,与其他土层均无显著差异;固定沙丘土壤水分只有100-120cm与140-160cm的差异显著;(5)研究区降雨的季节分配极不均匀,主要集中在4-10月的生长季,占全年降雨量的92.58%;0～5mm降雨占全年降雨事件的73.29%,但其降雨量只占全年降雨量的25.1%;降雨间隔期以0～10d为主,占全年无降雨期的37.6%;0～10d降雨间隔期出现的频数最高,占全年间隔期频数的86.9%;(6)当土壤水分较高时,其变异性会随着土壤水分的增加而减小,而当土壤水分较低时,其变异性随土壤水分的增加而增加。     

线虫区系对科尔沁沙地草地退化的响应

The responses of soil nematode communities to grassland degradation were studied under undegraded grassland （UG）, degraded grassland （DG）, and improved grassland （IG）, in Horqin Sandy Land, Inner Mongolia, Northeast China. Soil samples were collected at depths of 0-10, 10-20, and 20-30 cm. Total organic carbon （TOC） and total nitrogen （TN） exhibited positive effects on the total number of nematodes and trophic groups. Significant treatment effects were found in the total number of nematodes, plant parasites, and omnivores-predators. Measures taken in the improved grassland could improve the number of omnivorepredators, especially in the deeper soil layers. Nematode richness was lower in the DG treatment than in the IG and UG treatments. The food web structure index （SI） was significantly higher in the UG and IG treatments than in the DG treatment. A higher SI suggested a food web with more trophic linkages and relatively healthy ecosystems.     

半干旱区科尔沁沙地土壤水分时空特征研究

采用经典统计和地统计学的方法,分析了2013年半干旱区科尔沁沙地(1.5 hm2)不同植被类型下0~160 cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明:土壤含水量在剖面上的变异系数在18%~177%之间,属于中等或强变异水平;土壤水分状况影响其变异性,湿季的变异性低于干季。草本植被和灌木通过截留降雨和根系吸水,加剧了土壤水分在空间上的变异。在同一时期,土壤水分的空间自相关性随着深度的增加而不断减小;相同深度的空间自相关性为湿季大于干季。在湿季各层土壤含水量具有较好的空间连续性,而干季各层土壤水分变化均较为剧烈,土壤水分的破碎化程度较高。降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及增强空间相关性的效果。     

科尔沁沙地不同风沙土的风蚀特征

通过风洞实验，研究了科尔沁沙地两种典型风沙土的风蚀特征。流动沙丘土样和农田土样的风蚀率随风速的增加均呈幂函数关系增长。风干的农田土样在风速3．7m／s时开始出现风蚀现象，但流沙土样的临界起沙风速是4．3m／s。在低风速段．农田土样的风蚀率大于流沙土样，但当风速增加到大约5．7m／s以上时，流沙土样的风蚀率开始大于农田土样，并且差值随风速的增加而加大。两种土样的风蚀率随土样含水率的增加呈负幂函数关系迅速减小。但流沙土样风蚀率的减小要比农田土样更迅速。流沙土样的临界起沙风速随含水量的增加呈线性关系增长，而农田土样的临界起沙风速随含水量的增加呈二次幂函数关系增长。两种风沙土在风蚀特征方面的差异，主要是由质地不同引起的。增加土壤含水量，是本地区风季减小风蚀的有效方法。     

科尔沁沙地南缘不同植被对土壤物理性质改良作用研究

试验选取科尔沁沙地南缘樟子松林地、柠条林地、狗尾草草地、裸沙地（对照）4种典型立地类型为研究对象,通过测定各研究地土壤容重、土壤含水率、最大持水量、毛管持水量、田间持水量及沙粒粒径等物理指标,研究分析不同植被对沙地土壤物理性质的改良作用。研究表明:3种植被都对土壤物理性质都有一定改良作用。（1）柠条和樟子松对沙地土的保水效果较差,1 m深处的土壤含水率仅为2.1%和2.6%,低于裸沙地,而狗尾草草地1 m深处的含水率达到7.4%,为裸沙地1 m深处的1.6倍。（2）通过分析0—30 cm各物理指标平均值,得出3种植被下,土壤容重都小于裸沙地;狗尾草草地毛管持水量和田间持水量都最高,分别为21.7%和18.2%。其次为柠条林地和樟子松林地,裸沙地最小;柠条林地最大持水量最高,为24.6%,其次为狗尾草草地和樟子松林地,裸沙地最小。（3）通过对不同土层深度物理指标分析得出:3种植被对0—10 cm和10—20 cm的土壤容重、最大持水量、田间持水量有显著影响,而对毛管持水量没有显著影响;对20—30 cm的土壤各指标都有显著的影响。（4）三种植被对土壤颗粒分布异质性改良效果的大小顺序依次为狗尾草 > 樟子松 > 柠条,其间接反映了土壤粒径分布范围的均匀程度,其由高到低依次为狗尾草 > 樟子松 > 柠条。综上,与裸沙地相比,种植各植被土壤的物理指标明显好于裸沙地,表明植被能明显改善当地土壤的物理性质。     

科尔沁沙地南缘樟子松人工林对土壤水盐的影响

为掌握科尔沁沙地南缘樟子松造林40多年对土壤水分、盐度的影响。以科尔沁沙地樟子松林地、草地2020年3月至2021年11月土壤、气象数据为基础,采用双累积曲线法(DCM)验证样地选取的合理性,利用空间代替时间法(STM)研究樟子松林地、草地土壤含水量、盐度的变化规律,以及与气象因子关系的差异。樟子松林地改变了土壤纵向剖面水分、盐度分布规律,二者均趋于正“S”形分布;林地有效提高土壤储水量(p<0.05),降低土壤盐度,缩减水分次活跃层范围;林地土壤水分变异性更高(p<0.05),盐度变异性更低(p>0.05);林地的气象因子与土壤水分、盐度指标各分项之间关联程度与草地不同,减弱与降雨的相关性,增加与水汽压亏缺的相关系数。樟子松林生态系统具有较强的涵养水源、抑制土壤盐渍化的功能。     

科尔沁沙地植物再生沙障人工群落结构特征

 采用时空替代法,对科尔沁沙地黄柳(Salix gordejevii)+杨柴(Hedysarum leave)植物再生沙障人工群落的结构特征进行研究。结果表明:1)利用植物再生沙障治理流动沙丘可以形成具有多物种、多层片、多层次垂直结构的沙障群落,其水平结构呈网格状沙障结构与障间小群落在空间上镶嵌互补,均衡分布的格局,具有很好的防风固沙和植被恢复效果;2)再生沙障建植后第5年开始,沙障群落进入了衰退时期,适时采取科学的经营管理措施对于维持沙障群落的稳定,保障其效益的长期发挥是非常重要的。