土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。     

科尔沁沙质草地物种多样性与生产力的关系

在地处我国北方农牧交错带的科尔沁沙地,对6个典型生境类型的沙质草地(流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、干草甸和湿草甸)的17个植物群落进行取样调查,分析草地群落多样性与生产力的关系.结果表明:沙质草地的环境梯度从贫瘠到丰富的生境变化时,17个沙质草地群落类型的物种丰富度、均匀度、多样性和凋落物与生产力关系的趋势模拟均呈单峰型函数关系,说明在沙质草地中等生产力水平时,物种多样性最高、凋落物最多.科尔沁沙地由于长期的土地沙漠化,植被出现了不同程度的受损和退化,物种多样性与生产力的变化及其二者的关系,与异质性生境中生境资源限制和长期人类干扰的共同影响有关.     

沙漠化过程中沙地植物群落生物量、热值和能量动态研究

对科尔沁沙地处于不同沙漠化阶段生境(丘间低地、固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘)的植物群落地上和地下(0~40 cm)生物量、热值以及能量现存量进行了初步研究。结果表明:①从丘间低地到流动沙丘,地上生物量、地下生物量、地上与地下生物总量随沙漠化的进展分别下降90.1%,90.4%和90.3%;②地上和地下生物量各组分热值均表现为流动沙丘最低,各生境内地上部组分平均热值高于地下部;地上活植物体热值随沙漠化进展呈现下降趋势,但其余组分热值不随生境改变而呈现规律性变化;③地上与地下能量现存总量大小为丘间低地(16 193 kJ.m-2)>固定沙丘(11 720 kJ.m-2)>半固定沙丘(7 980 kJ.m-2)>半流动沙丘(3 453 kJ.m-2)>流动沙丘(1 512 kJ.m-2);从丘间低地到流动沙丘5个不同类型生境,地上能量现存总量与地下能量现存总量的比值分别为0.57,0.59,1.09,0.80和0.58。     

接坝农牧交错区沙化地生态恢复过程中土壤因子与植被特征分析

对小坝子沙地植被恢复进程中植物与土壤相互作用过程进行观测分析,结果表明沙漠化地区在植被恢复初期植物多样性较低,土壤环境因子与物种多样性存在相关性,增加土壤的养分和水分有利于物种的繁衍。进一步利用多元统计方法对土壤因子进行了主成分分析,结果显示,土壤养分与水分表现出较大的因子累积贡献率,是该区域植被恢复的主导因子,土壤因子对物种多样性的变化有响应,土壤有机质与土壤水分等随物种多样性的增加将有所改善。     

科尔沁沙地不同植物群落土壤呼吸及环境因素分析

对科尔沁沙地固定、半固定和流动沙丘土壤呼吸的日进程、季节变化及其环境因素进行了测定分析.结果表明:1)土壤呼吸速率与植物群落生物量、土壤有机碳、全氮及粘粉粒含量之间存在显著的正相关关系;固定沙丘日平均土壤呼吸速率分别是半固定和流动沙丘的1.18和2.02倍.2)从固定、半固定到流动沙丘,土壤温度及近地表空气温度呈现增加...     

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.     

沙漠化过程土壤种子库特征的研究

采用野外定点取样与室内萌发实验相结合的方法 ,研究了 4种不同类型退化沙地土壤种子库特征 ,主要结论是 :(1)土壤种子库密度随沙漠化程度的增加而下降 ,不同沙漠化发展阶段下降速率不同 ,从固定到半固定沙地是种子库密度衰减最快的时期 ;(2 )土壤种子库植物种数从固定到半流动沙地变化很小 ,半流动到流动沙地衰减速度明显加快 ,是种子库植物种数衰减最快的时期 ;(3) 4种类型退化沙地土壤种子库的种类组成以 1、2年生草本植物为主 ,所占比例 79%～ 88% ,多年生草本和灌木所占比例很小 ;(4 )土壤种子库物种多样性指数并非随着沙漠化程度的增加而下降 ,其中半流动沙地的物种多样性指数最小 ;(5 ) 4种类型退化沙地土壤种子库组成上的相似性系数变化范围为 0 .82 9～ 1.0 0 0 ,表现出较小的空间异质性。     

奈曼旗几种主要土地类型土壤碳氮特征

在野外采样和试验分析的基础上,研究了奈曼旗几种主要土地类型(农田、杨树林地、草地、固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘)土壤的容重、粒级组成、有机碳和全氮含量及其储量。结果表明:这几种土地类型土壤容重、粒级组成、有机碳和全氮含量及其储量存在明显差异,但其显著程度不尽相同。这几种土地类型土壤100cm深有机碳储量依次为:农田(7701.6g·m-2)杨树林地(3726.2g·m-2)草地(2306.0g·m-2)固定沙丘(1014.3g·m-2)半固定沙丘(724.7g·m-2)流动沙丘(613.8g·m-2),全氮储量依次为:农田(785.4g·m-2)林地(416.3g·m-2)草地(265.8g·m-2)固定沙丘(111.2g·m-2)半固定沙丘(96.2g·m-2)流动沙丘(73.9g·m-2)。通过分析可以看出,土地类型是影响土壤有机碳和全氮含量及其垂直分布特征的主要因素。     

退化沙质草地恢复过程中植被生物量变化及其与土壤碳的关系

植物生物量分配特征及其向土壤中的物质输入是退化沙质草地生态系统恢复,尤其是土壤碳含量增加的关键环节。本研究以科尔沁沙地不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地为研究对象,调查分析草本植被生物量分配特征、根系性状和土壤理化性质特征,厘清生物量分配特征和根系性状与土壤碳的相互关系。结果发现：随着沙化草地逐步恢复,植被地上生物量、根系生物量、地表凋落物以及地下残体均呈显著的增加趋势（P<0.01）,相对于沙化严重的流动沙丘,半固定沙丘、固定沙丘和封育草地的植物总干物质（生物量+凋落物）分别增加了11.0%、116.3%和151.2%。与生物量变化趋势相同,土壤碳含量随沙化草地的逐步恢复显著增加（P<0.05）,其中0～10 cm层的增加速率高于10～20 cm层。结构方程模型（SEM）分析显示,0～10 cm层土壤碳含量受地表凋落物、地下残体和根表面积3个因素的影响,10～20 cm层土壤碳含量仅受地下残体和根表面积两个因素的影响,同时,两层土壤碳含量均与地上生物量无显著的关系。研究结果表明,在退化沙质草地恢复过程中,土壤碳含量主要受凋落物输入以及根系性状的影响,而...     

民勤黑果枸杞形态学特征与土壤因子的关系

通过对民勤绿洲外围4种不同立地类型黑果枸杞群落物种组成、生长特征、土壤因子等的调查,分析不同立地类型土壤因子对黑果枸杞生长的影响。结果表明:①不同立地类型黑果枸杞群落物种结构简单,共出现12科24属28种,存在多个单属单科单种现象,多为适应干旱盐碱化的藜科、蒺藜科植物,无乔木和高大灌木,黑果枸杞在不同立地类型中优势地位明显。②黑果枸杞群落丰富度指数砾石地高于盐碱地、覆沙地及固定或半固定沙丘地(P<0.05);多样性指数砾石地高于盐碱地,盐碱地高于覆沙地及固定或半固定沙丘地(P<0.05)。③不同立地类型黑果枸杞密度表现为:盐碱地>覆沙地>固定或半固定沙丘地>砾石地。株高表现为:固定或半固定沙丘地>盐碱地>覆沙地>砾石地。冠幅表现为:固定或半固定沙丘地>盐碱地>砾石地>覆沙地。④土壤速效钾、有效磷、全磷及有机质含量均为盐碱地显著高于其他3个立地类型(P<0.05),全钾、全氮含量在4种不同立地类型之间差异性不显著(P>0.05)。不同土层中土壤因子变化规律不同。⑤土壤水分随土层深度的增加变化趋势不同,砾石地和固定或半固定沙丘地中土壤含水率随土层深度的增加而增加,覆沙地随土层深度的增加呈现波动变化,盐碱地随土层深度的增加变化不大。⑥黑果枸杞的生长状况和形态学特征株高、冠幅等受土壤水分、土壤氮、磷、钾及有机质等土壤因子的影响和制约,且10~20 cm土层深度土壤因子影响最为密切。     

Scale dependence of plant species richness and vegetation-environment relationship along a gradient of dune stabilization in Horqin Sandy Land,Northern China

Ecological patterns and processes in dune ecosystems have been a research focus in recent years, however the information on how dune stabilization influences the spatial scale dependence of plant diversity is still lacking. In this study, we measured the plant species richness, soil properties and altitude across four spatial scales(1, 10, 100 and 1,000 m2) at three different dune stabilization stages(mobile dune, semi-fixed dune and fixed dune) in Horqin Sandy Land, Northern China. We also examined the relationships between plant species richness, community composition and environmental factors along the gradient of dune stabilization. Our results showed that plant species richness increased with the increase of spatial scales in each dune stabilization stage, as well as with the increase of dune stabilization degrees. Canonical correspondence analysis(CCA) showed that plant distribu- tions in the processes of dune stabilization were determined by the combined environmental gradient in relation to soil organic carbon(SOC), total nitrogen(TN), carbon/nitrogen(C/N), pH, electrical conductivity(EC), soil water content(SWC), fine sand(FS), very fine sand(VFS), silt and clay(SC), and altitude. Plant species richness was significantly and positively correlated to SOC and TN in mobile dune, and significantly and positively correlated to SOC, TN, C/N, VFS and SC in semi-fixed dune. However, no significant correlation between plant species richness and environmental factors was observed in fixed dune. In addition, plant species richness in different dune stabili- zation stages was also determined by the combined gradient of soil properties and altitude. These results suggest that plant species richness has obvious scale dependence along the gradient of dune stabilization. Soil resources depending on dune habitats and environmental gradients caused by dune stabilization are important factors to de- termine the scale dependence of species diversity in sand dune ecosystems.     

Species composition, distribution patterns and ecological functions of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert

As one of the most important biological factors that maintain the stability of the largest fixed and semi-fixed desert in China,the Gurbantunggut Desert,the biological soil crusts (BSCs) develop well and play critical ecological roles in the desert ecosystem. In this paper,we briefly summarize our research findings since 2002 including species composition,distribution pattern and ecological functions of BSCs in the desert. Our results indicate abundant species diversity of BSCs in the Gurbantunggut Desert in comparison to other deserts in China. At the scales of sand dune or whole desert,the distribution patterns of BSCs are location-specific. The existence of BSCs in this desert could:(1) accelerate the formation of desert soil and the weathering of minerals; (2) accumulate organic matter in surface soil through related species in soil crusts; (3) enhance the abilities of sand surface to resist wind erosion; (4) influence seed germination of vascular plants; and (5) enhance the production of dew deposition on sandy soil surface.     

河西走廊荒漠化区域景观动态及变化机理分析

应用马尔科夫模型法 ,对河西走廊荒漠化区域景观动态及变化机理进行分析研究 ,结果表明 :河西走廊的景观基质以沙漠和戈壁为主 ,在过去近半个世纪里没有发生根本性变化 ;各景观要素的斑块大小及变化特点是戈壁、流动沙地和半固定沙地等类型的平均斑块面积较大 ,且呈增大态势。而林地、固定沙地、水域和耕地等类型的平均斑块面积较小 ,并且呈减小态势 ;1 949～ 1 995年 ,景观要素转化速率较高的类型主要为耕地、草地、林地、固定沙地和半固定沙地 ,主要的转化形式有流动沙地与固定沙地、半固定沙地间的相互转化 ,盐碱地、耕地、草地、固定沙地、水域等向半固定沙地的转化 ,草地和水域向固定沙地的转化 ,各种不同土地类型向潜在沙化土地转化 ,以及耕地、林地、草地三者之间的相互转化。景观动态表明 ,该区域土地退化极易发生 ,而生态恢复则相对困难 ,区域景观格局总体上呈现向荒漠化方向发展态势。     

毛乌素沙地南缘生态过渡带植被物种多样性的研究

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种不同生境的植被物种组成及多样性进行研究。结果表明:随着沙化程度的加重,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,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;物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数均下降。     

不同植被覆盖度沙垄土壤化学性质的空间分异

为了研究温带固定半固定沙漠土壤化学性质与地表植被的关系,本文以古尔班通古特沙漠西南缘莫索湾地区沙漠-绿洲过渡带为研究区,分别选取植被覆盖度为10%和15%的半固定沙垄及植被覆盖度为30%的固定沙垄。采集了各沙垄不同地貌部位的土壤样品,室内测试了土壤pH、电导率、有机质、全氮和全磷等指标。结果表明:①随着植被覆盖度下降,沙垄西坡、坡顶和东坡,土壤pH、电导率、有机质、全氮和全磷呈逐渐降低趋势;②不同地貌部位的分布格局各沙垄表现不一致,沙垄A和沙垄B的pH、电导率、有机质、全氮和全磷含量最大值均出现在垄间地,其他部位之间没有明显的规律,沙垄C的pH和电导率最大值出现在垄间地,而土壤养分含量在坡顶部位富集;③各沙垄不同土层土壤性质分布规律相对一致,土壤pH、电导率随着土层深度的增加呈上升的趋势,而土壤养分随着土层深度的增加而降低;④土壤化学性质空间分布异质性与植被的分布格局密切相关,相互影响,当植被覆盖度较高时,生物作用起主导作用,当植被覆盖度较低时,风蚀、地形等非生物因素作用加强,影响生物作用,植被对土壤颗粒和养分的拦截及富集作用逐渐减弱或消失。     

Biological soil crust distribution in Artemisia ordosica communities along a grazing pressure gradient in Mu Us Sandy Land,Northern China

This study investigated the distribution pattern of biological soil crust (BSC) in Artemisia ordosica communities in Mu Us Sandy Land. Three experimental sites were selected according to grazing pressure gradient. In each experimental site, the total vegetation cover, A. ordosica cover, BSC cover, litter-fall cover, BSC degree of fragmentation, BSC thickness and soil properties were investigated in both fixed and semi-fixed sand dunes and simultaneously analyzed in the laboratory. The results showed that at the same grazing pressure, BSC cover and composition were significantly affected by the fixation degree of sand dunes. In addition, BSC cover in the fixed sand dunes was 83.74% on average, whereas it is proportionally dominated by 28% mosses, 21% lichens, and 51% algae. Meanwhile, BSC cover in the semi-fixed sand dunes was 23.54% on average, which is proportionally dominated by 6.3% mosses, 2.5% lichens, and 91.2% algae. Fine sand, organic matter, and total nitrogen (N) contents in the fixed sand dunes were all significantly higher than those in the semi-fixed sand dunes. Litter-fall cover decreased along the grazing pressure gradient, whereas BSC fragmentation degree increased. Fine sand content decreased along with the increase of grazing pressure, whereas medium sand content increased in both fixed and semi-fixed dunes. The organic matter and total N contents in the no grazing site were significantly higher than those in light and normal grazing sites. However, there were no significant differences between the light and normal grazing sites. In addition, there were also no significant differences in BSC thickness between the light and normal grazing sites in the fixed sand dunes. However, a significant decrease was observed in both BSC cover and thickness in the normal grazing site. The BSC in the semi-fixed dunes was more sensitive to disturbance.     

绿洲荒漠化及其评价指标体系的初步探讨

针对目前荒漠化评价指标体系中存在的问题，在大量前人工作的基础上，选取位于极端干旱区的民勤绿洲作为研究样区，在对绿洲荒漠化特点及其发生的自然与人为原因分析的基础上，对绿洲沙质荒漠化发生的边界范围，荒漠化评价指标选取原则等问题进行了探讨，最后从灌丛沙堆发育程度，土壤、植被、人为因素，地貌形态及其发育程度等5个方面，提出了一套以地面工作为基础的绿洲沙质荒漠化评价指标体系。     

古尔班通古特沙漠不同类型生物结皮对草本植物多样性影响

选择古尔班通古特沙漠的北部(一号点)、中部(二号点)、南部(三号点)3个不同样点的裸沙和藻结皮、地衣结皮与苔藓结皮3种生物结皮类型,对比研究了草本植物多样性的差异性及其主要环境影响因素。结果表明:(1)不同生物结皮类型的土壤理化性质有明显差异,土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量以及黏粒、粉粒和细沙的含量随生物结皮演替显著上升,而中沙和粗沙的含量呈显著下降趋势,在沙漠不同区域呈现明显的空间异质性,二号样点中裸沙和藻结皮的养分含量和pH明显低于一号点和三号点。(2)草本植物的物种丰富度和Shannon-Wiener指数随生物结皮发育呈明显上升趋势,草本植物的物种组成、群落结构在不同类型生物结皮和沙漠不同区域均具有显著差异。(3)在土壤理化特征中,有机质、速效P和全K含量,以及pH和粉粒含量是影响草本植物分布的关键因子。(4)不同类型生物结皮之间的微地形和种类组成差异、种子生物学特性以及生物结皮在不同尺度下的土壤环境异质性共同影响草本植物在生物结皮中的物种组成和丰度,最终导致草本植物群落结构在生物结皮中的演替变化。