晋西北矿区、非矿区不同植被下土壤水分特征

晋西北地区是黄土高原及北方农牧交错带的重要组成部分,一方面,短缺的水资源本身难以保证矿业开发的大规模用水需求;另一方面,部分地区的含水层又因地下开采而遭受严重破损和污染,两者矛盾十分尖锐。为确定晋西北地区土壤干层深度,了解不同植被土壤的水分差异,评价采矿对土壤水分含量的影响,对矿区、非矿区3种植物种类0~600 cm土壤深度的水分含量变化进行研究。结果表明,矿区、非矿区土壤含水量为：柠条>小叶杨>沙棘;土壤干层深度为：小叶杨>沙棘>柠条;不同采样地点的平均土壤含水量为：矿区<非矿区;土壤含水量与采样地点、土壤深度呈极显著正相关（P<0.01）,与植物种类呈极显著负相关（P<0.01）。     

科尔沁沙地人工固沙植被优化配置模式试验研究

通过对科尔沁沙地7种人工固沙植被配置模式在植物生长季节土壤水分含量、蒸散量和植被盖度的综合分析,优选出可以维持较好的土壤水分状况、形成有效的植被盖度和保障稳定固沙效果的人工固沙植被建立初期的配置模式。结果表明：7种人工固沙配置模式处于人工固沙林定植初级阶段,沙地土壤含水量维持在2.32%～3.41%,基本满足固沙植被水分需求。但在降雨量较低的月份,部分固沙模式土壤含水量表现出较低水平,影响固沙植物的正常生长需求。7种人工固沙植被配置模式蒸散量占同期降雨量94%以上,基本能够维持土壤水量平衡。柠条纯林(525株/hm2)、山竹岩黄芪+沙蒿混交(沙蒿2 800株/hm²、山竹岩黄芪500株/hm²)、山竹岩黄芪（3 300株/hm²)的人工固沙配置模式适合初期建立的固沙工程应用。虽然山竹岩黄芪纯林(3 300株/hm²)固沙模式盖度较高,防风固沙效果好,但由于土壤耗水大,应采取措施,降低其密度。由于小叶杨纯林(1 350株/hm²)的固沙模式土壤耗水较高、植被盖度低,在固沙初级阶段,相对其他6种固沙模式,综合效果较差。     

陇中黄土丘陵沟壑区不同土地利用下土壤水分变化分析

通过对陇中黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤水分的定期观测,用烘干法测定了5种土地利用类型的土壤水分,分析了土壤水分在植被生长季的变化。结果表明:土地利用类型对土壤水分的影响差异极显著(P<0.01),土壤含水量及储水量大小顺序为:荒草地>沙棘林地>农地>草地>油松林地;土地利用类型对土壤剖面水分的影响随土层的加深呈增大趋势,土壤剖面水分的变异系数随土层的加深呈减小趋势,并且其含水量变化存在季节差异。不同土地利用类型下土壤水分消耗量及补充量均有差异;土壤剖面储水量的盈亏状况为:农地没有亏缺,荒草地的亏缺量最小,油松林地在40cm以下土层均亏缺。因此,在该区的生态植被恢复过程中,应优先考虑草本和灌木植物,以利于土壤水环境及其永续利用。     

三种沙生灌木叶片含氮量的季节变化及其水分响应

沙生灌木叶片含氮量的季节变化及其对土壤水分的响应对理解植物资源利用、胁迫适应以及生态系统氮水过程耦合具有重要意义。文中研究了宁夏盐池油蒿(Artemisia ordosica),沙柳(Salix psammophila)和杨柴(Hedysarum mongolicum)叶片含氮量的季节动态及其与土壤水分的关系。结果表明:杨柴叶片含氮量显著高于油蒿和沙柳。在展叶期三种植物叶片含氮量均随时间下降;在叶变色期和落叶期叶片含氮量再次呈现下降趋势。在完全展叶期,三种植物叶片含氮量均不随时间发生趋势性变化,但随10cm土壤含水量的升高而增加,而不随深层(30,70cm)土壤含水量变化。此外,叶片含氮量对水分响应的敏感性存在种间差异,油蒿较其它两种植物更为敏感。在整个生长季,0-30cm土壤含氮量随10cm土壤含水量的升高而增加,表明土壤水分是通过改变土壤含氮量而间接影响植物叶片氮动态的。     

毛乌素沙地东南缘不同类型沙丘土壤水分分布特征

通过对横山县境内毛乌素沙地东南缘的实地考察,根据植被类型和植被覆盖度,将沙丘分为裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘、乔木覆盖沙丘,分别在各类沙丘不同地貌部位实施4 m深度钻孔取样,并进行含水量测试和粒度分析,研究沙地土壤含水量变化。结果表明:对于垂直方向0～4m深度的沙地、灌木和乔木覆盖沙丘平均含水量变化为:丘间洼地>迎风坡>背风坡,而裸露流动沙丘平均含水量变化为:丘间洼地>背风坡>迎风坡;不同类型沙丘在各地貌部位不同层段含水量变化差异明显,变化趋势不统一。沙丘的地貌部位相同,地表的植被类型和覆盖度差异是影响沙地土壤含水量的重要因素,测试结果显示,迎风坡含水量为:灌木覆盖沙丘>乔木覆盖沙丘>裸露流动沙丘;背风坡含水量为:灌木覆盖沙丘>裸露流动沙丘>乔木覆盖沙丘;丘间洼地含水量为:灌木覆盖沙丘>乔木覆盖沙丘>裸露流动沙丘。灌木覆盖沙丘土壤含水量变异系数最大,水分含量在不同层位波动较大,裸露流动沙丘和乔木覆盖沙丘含水量波动差异较小。沙丘上生长的灌木和乔木明显地改变了沙丘含水量的变化特征,灌木比乔木对沙丘含水量及其垂向变化的影响更显著。灌木对地表大气中的粉尘有较强的拦截能力,灌木沙丘平均的粉砂和黏土含量高,灌木的覆盖有利于沙地的土壤化进程和保持沙地水分,在沙地绿化过程中,应充分考虑灌木植物的作用。     

沙棘柔性坝影响下砒砂岩沟道土壤水分空间变异分析

根据典型砒砂岩区内蒙古鄂尔多斯准格尔旗境内植有沙棘柔性坝的东一支沟道与无任何植物的对比沟道的表层(0-30cm)土壤含水量数据,运用地统计学方法分析与探讨了沙棘对砒砂岩区小流域沟道土壤水分小尺度空间变异的影响。结果表明:沙棘可明显提高砒砂岩区小流域沟道土壤含水量;沙棘柔性坝沟道与对比沟道土壤含水量具有明显的空间变异特征,沙棘柔性坝沟道土壤含水量在1-6m变程内具有中等程度的空间自相关性,对比沟土壤含水量在1-5m变程内具有较高的空间自相关性;土壤含水量分数维值表明,沙棘柔性坝沟道土壤含水量的空间依赖性比对比沟的要弱些;沙棘对小尺度土壤水分空间分布格局及其异质性有显著影响。应当指出的是,虽然降雨是土壤含水量空间自相关与分布格局影响的主要因素,但干旱条件也不容忽视,在长时间地表蒸发及植物蒸腾作用下,沟床表层土壤含水量空间变异性会进一步加强,且在一定程度上会影响沟床表层短根系及一年生草本植物的生长与分布。     

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...     

乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态、土壤水势特征的研究

通过对乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态的研究表明:沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。100mm左右的降雨量对沙地和丘间地的影响深度主要在60cm左右,因此0-60cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层;通过对土壤含水量与土壤水势的关系研究表明:在相同土壤含水量下沙土水分对植物的有效性远大于粘土;通过降雨量对沙地贮水量影响的研究表明:只有38%左右的降雨量增加了土壤贮水量,其余62%被蒸散。     

黄土丘陵区四种人工灌木植被生态经济效益分析

以定西地区常见人工灌木树种柠条、沙棘、红柳、紫穗槐为研究对象,利用生态经济学原理提出其生态经济效益评价的指标体系和评价方法,通过农村社会调查和市场分析并结合影子价格法、机会成本法和影子工程法等方法．分别计算四种灌木的生态经济效益。综合效益分析表明,四种灌木树种生态效益大小顺序为沙棘＞红柳＞柠条＞紫穗槐,经济效益大小顺序为紫穗槐＞沙棘＞红柳＞柠条。从总净收益来看,四种灌木生态经济效益总和大小顺序为沙棘＞紫穗槐＞红柳＞柠条。表明沙棘是该区优良的植被恢复灌木树种,适宜在定西地区大面积推广。     

不同柠条密度在退化草地恢复过程中对土壤水分的影响

宁夏盐池县常受干旱风沙的影响,加上超载过牧,草场退化严重。1987年在柳杨堡乡建立了退化草场植被恢复与风蚀沙化防治技术示范区,带状种植了柠条(中间锦鸡儿Caragana intermedia),对退化草场进行改良。种植柠条,一方面增大了植被的覆盖度和土地生物产量,另一方面,由于柠条的生长也增大了对土壤水分的消耗。为此,我们进行了水分定位观测,从土壤水分季节性动态、水分垂直分布及贮水量几个方面作了系统的比较分析,研究柠条种植密度对土壤水分的影响,选择适宜的柠条种植密度。结果表明,柠条半人工草地土壤水分的季节变化受降水的影响,随降水量多少而变化。0～100cm土壤含水量的垂直分布规律为从表层到深层含水量递增。在定植后第11年,不同种植密度柠条草地土壤含水量没有显著的差异。定植后第16年,土壤含水量出现了显著的差异。种植密度1665丛／hm^2柠条半人工草地,0～100cm土层中,各土层含水量均极显著地高于3330丛／hm^2柠条半人工草地,其0～100cm土壤贮水量最高,为245．4mm,比2490丛／hm^2柠条半人工草地高48．10mm,比3330丛／hm^2柠条半人工草地高151．99mm。     

巴丹吉林沙漠植被群落特征与土壤水分关系研究

通过对巴丹吉林沙漠周边及腹地进行野外调查采样,归纳出该区植被的生活型和群落类型,分析其植被多样性、优势度及均匀度指数,进而探讨该地区植被群落特征对土壤水分的响应.结果表明:(1)本次调查共记录到20科52属56种植物,分属于乔木、小乔木、灌木、小灌木、半灌木、草质藤本、多年生草本、一年生草本8类生活型,群落多以灌木和多...     

Characteristics of Caragana korshinskii and Hippophae rhamnoides stemflow and their significance in soil moisture enhancement in Loess Plateau, China

Stemflow of xerophytic shrubs represents a significant component of water replenishment to the soil-root system and influences water utilization of plant roots at the stand scale,especially in water-scarce semi-arid ecosystems.The stemflow of two semi-arid shrubs(Caragana korshinskii and Hippophae rhamnoides)and its effect on soil moisture enhancement were evaluated during the growing season of 2011 in the semi-arid loess region of China.The results indicated that stemflow averaged 12.3%and 8.4%of the bulk precipitation for C.korshinskii and H.rhamnoides,respectively.Individual stemflow increased in a linear function with increasing rainfall depth.The relationship between funneling ratios and rainfall suggested that there existed a rainfall depth threshold of 11 mm for both C.korshinskii and H.rhamnoides.Averaged funneling ratios were 156.6±57.1 and49.5±30.8 for C.korshinskii and H.rhamnoides,respectively,indicating that the canopy architecture of the two shrubs was an effective funnel to channel stemflow to the root area,and C.korshinskii showed a greater potential to use stemflow water in the semi-arid conditions.For individual rainfall events,the wetting front depths were approximately 2 times deeper in the rooting zone around the stems than in the bare area outside canopy for both C.korshinskii and H.rhamnoides.Correspondingly,soil water content was also significantly higher in the root area around the shrub stem than in the area outside the shrub canopy.This confirms that shrub stemflow conserved in the deep soil layers may be an available moisture source for plant growth under semi-arid conditions.     

青海大通几种主要灌木适宜土壤水分条件研究

研究不同土壤水分梯度下盆栽苗木四翅滨藜(Atriplex canescens)、中宁枸杞(Lycium barbarum)、沙棘(Hippophae rhamnoides)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)与土壤含水量(SWC)的关系.结果表明:维持沙棘、四翅滨藜和中宁枸杞净光合速率为最高的土壤含水量分别是18.88%,17.41%和18.49%,三树种维持叶片水分利用效率最佳土壤含水量依次为10.58%,15.3%,12%;土壤水合补偿点分别为4.3%,4.4%,4.54%,最大蒸腾速率的土壤含水量分别为21.25%,22.49%,21.64%,沙棘最适宜的土壤含水量应在10.5%左右,四翅滨藜应在10%～12%,中宁枸杞应在10%～15.5%.     

干旱胁迫下砂生槐、锦鸡儿的生理生化特性与抗旱性

以西藏半干旱区的两种豆科灌木为研究对象,采用盆栽控水干旱胁迫手段,比较和分析了砂生槐、矮锦鸡儿在持续水分胁迫条件下的生理响应。结果表明：随着干旱胁迫时间推移,土壤含水量不断下降,2种灌木体内水分饱和亏缺值均呈上升趋势,从上升速率和变化情况来看,砂生槐的叶片保水能力优于矮锦鸡儿;叶绿素a＋b值和叶绿素a/b值综合比较结果...     

吴起县退耕还林后主要植被类型土壤质量评价

为明确吴起县退耕还林后形成的主要植被类型土壤质量状况,文中以吴起县王洼子典型退耕植被作为研究对象,对比分析不同植被类型土壤理化性质差异,并综合主成分分析法、敏感性以及相关性分析法,建立了研究区土壤质量评价指标最小数据集。结果表明:1)不同植被类型间土壤物理、化学性质差异显著(P<0.05);山桃×沙棘混交林在土壤孔隙度、持水性以及有机碳含量方面表现较优;刺槐林在土壤pH和电导率方面表现较优;沙棘林、柠条林在富集氮、磷、钾元素方面优势明显;草地土壤指标整体表现较差。2)适用于研究区不同植被类型土壤质量评价的最小数据集指标为土壤有机碳含量、毛管持水量、电导率和有效磷。3)不同植被类型均在不同程度上有效提高土壤质量,但研究区土壤质量指数整体仍较低,其中山桃×沙棘混交林对土壤质量提升效果最好,其次为灌木林(柠条、沙棘),乔木林(刺槐、杜梨、山桃)和草地。因此,研究区在今后进行低效林改造、林分结构调整与植被恢复重建等林业生态工程时,优先选择以沙棘、柠条为主的灌木林或者小乔木与灌木相结合的混交林(山桃×沙棘混交林)。     

黄土高原灌木林地水分环境特性研究

通过对黄土高原试验示范区的多年定位观测试验，并结合调查数据，分析了该区灌木林地的土壤水分循环过程，大气降水分配特点，揭示了灌木林蒸腾耗水特征，以及土壤水分动态趋势，总结了沙棘、柠条灌木林地土壤水分平衡规律，从而为黄土高原绿化、灌木林的合理布局和经营提供了一定的科学依据。     

短脚锦鸡儿灌丛对植物群落和土壤微生物群落的促进效应研究

以内蒙古荒漠区短脚锦鸡儿灌木为研究对象,采用野外调查法分析灌丛对植物群落的影响,采用传统培养法,结合分子鉴定法分析灌丛对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)灌丛内植物群落多度和总生物量显著大于灌丛外,但是物种丰度和Shannon-Wiener指数灌丛内外无显著差异;(2)随土壤深度的增加,表层土与深层土的土壤可培养细菌丰度和真菌多度差异不显著,其余土壤微生物群落多样性特征均表现为:表层土显著大于深层土;(3)灌丛对土壤微生物群落具有正效应,且表层土正效应最大;(4)灌丛对植物群落的促进作用大于对土壤微生物群落的作用。     

Responses of leaf water potential and gas exchange to the precipitation manipulation in two shrubs on the Chinese Loess Plateau

Regulation of leaf gas exchange plays an important role in the survival of trees and shrubs under future climate change. However, the responses of leaf water potential and gas exchange of shrubs in semi-arid areas to the precipitation alteration are not clear. Here, we conducted a manipulated experiment with three levels of precipitation, i.e., a control with ambient precipitation, 50% above ambient precipitation(irrigation treatment), and 50% below ambient precipitation(drought treatment), with two common shrubs, Salix psammophila C. Wang & C. Y. Yang(isohydric plant, maintaining a constant leaf water potential by stomatal regulation) and Caragana korshinskii Kom.(anisohydric plant, having more variable leaf water potential), on the Chinese Loess Plateau in 2014 and 2015. We measured the seasonal variations of predawn and midday leaf water potential(Ψpd and Ψmd), two parameters of gas exchange, i.e., light-saturated assimilation(An) and stomatal conductance(gs), and other foliar and canopy traits. The isohydric S. psammophila had a similar An and a higher gs than the anisohydric C. korshinskii under drought treatment in 2015, inconsistent with the view that photosynthetic capacity of anisohydric plants is higher than isohydric plants under severe drought. The two shrubs differently responded to precipitation manipulation. Ψpd, An and gs were higher under irrigation treatment than control for S. psammophila, and these three variables and Ψmd were significantly higher under irrigation treatment and lower under drought treatment than control for C. korshinskii. Leaf water potential and gas exchange responded to manipulated precipitation more strongly for C. korshinskii than for S. psammophila. However, precipitation manipulation did not alter the sensitivity of leaf gas exchange to vapor-pressure deficit and soil moisture in these two shrubs. Acclimation to long-term changes in soil moisture in these two shrubs was primarily attributed to the changes in leaf or canopy structure rather than leaf gas exchange. These findings will be useful for modeling canopy water-carbon exchange and elucidating the adaptive strategies of these two shrubs to future changes in precipitation.     

Impact of great gerbils(Rhombomys opimus) on desert plant communities

Great gerbil(Rhombomys opimus) colonies, with bare soil and herbaceous plants, are conspicuous to the background environment throughout their range area. In order to quantify the engineer role of great gerbils, we investigated the plant communities of 20 active colonies in the Junggar Basin, Xinjiang, China. In areas without disturbance, desert plant communities were dominated by the shrubs with low level species richness. In burrow areas and surrounding intermediate areas, which were disturbed by great gerbils, the shrubs were suppressed with the decrease of vegetation cover and aboveground biomass. As a result, "niche gaps" were created in disturbed areas and worked as a refuge for herbaceous annuals and perennials. So the existence of great gerbils increased the overall species richness of the desert. Furthermore, herbaceous annuals and perennials are the major food source for great gerbils in spring, indicating that great gerbils have a mutually beneficial relationship with herbaceous plants.     

灌丛密度对毛乌素沙地南缘沙柳生长及土壤水分动态的影响

在毛乌素沙地南缘选择不同栽植密度(0.2、0.6株/m2和0.8株/m2)的沙柳人工灌丛,对沙柳生长特征及土壤水分进行研究。结果表明:不同栽植密度沙柳的生长特征存在显著差异,沙柳株高、平均冠幅直径、地上生物量、叶片生物量和茎生物量随着栽植密度的增加呈先增加后降低趋势。不同栽植密度沙柳灌丛土壤水分动态存在明显差异,沙柳灌丛土壤含水量随着栽植密度增大呈先增加后降低趋势,在栽植密度0.6株/m2(T2)达到最大值。在毛乌素沙地生境条件下,与水资源容量相适应的沙柳栽植密度约为0.6株/m2,在该栽植密度下土壤水分含量基本上能满足沙柳的生理生态需水。