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。     

采煤塌陷对固定沙丘土壤水分动态的影响研究

通过对毛乌素沙地东南边缘沙地采煤塌陷对固定沙丘的水分时空动态分布规律影响的研究表明,沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。沙丘0-80cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层,其中0-40cm土层变化最为明显。沙丘的迎风坡和坡顶含水量低于沙区的其他部位,但受沙丘高度以及植被和土壤质地的影响这种差异并不明显。在沙区采煤引起的地表塌陷对土壤水分的时空变化影响较小。     

PLA沙障对沙丘迎风坡土壤水分的影响

选取风季和雨季两个典型时期,对铺设不同规格PLA沙障沙丘迎风坡不同坡位0-60cm土层的土壤含水量进行测定,并以裸沙丘为对照,探究PLA沙障对沙丘迎风坡土壤水分的影响.结果表明:1m×1m和2m × 2m沙障在不同时期对沙丘迎风坡整体和坡位间土壤水分影响明显,而菱形沙障作用效果差;1m×1m、2m×2m沙障使风季形成迎风坡浅层(5-20cm)土壤含水量低于裸沙丘的水分特征,雨季形成迎风坡表层(0-10cm)土壤含水量优于裸沙丘的水分特征,从而影响了植物的入侵与定居方式;不同时期1m×1m和2m×2m沙障对迎风坡中部和下部土壤水分的影响均较上部明显,迎风坡中部和下部应为重点关注区域,而在上部应采取相伴措施弥补不足.     

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

固沙植被土壤水分动态及其对降雨的响应

水分是影响固沙植被生长发育的最重要的限制因素,同时也是沙漠环境中最容易受到影响的生态因子。因此,定位观测研究流动沙地建立固沙植被后土壤水分变化具有重要的现实意义。文中采用Watchdog土壤水分自动监测系统,定位定时记录了7月1日-10月31日期间杨柴固沙林、固定沙丘天然草地和流动沙丘土壤体积含水量数值。结果表明:相同降水量条件下,不同固沙植被土壤重力水湿润深度存在明显差异。5.33mm降雨时流动沙丘水分湿润深度小于20cm,13.97mm降雨时水分湿润深度达40cm,30.3mm降雨时水分湿润深度达80cm,40.3mm降雨时水分湿润深度达120cm。而30.3mm及以下降雨时杨柴固沙林和天然草地植被土壤水的湿润深度小于40cm;40.3mm降雨时杨柴固沙林地水分湿润深度达80cm,天然草地植被水分湿润深度达120cm。植物生长季流动沙地土壤水分状况最好。流动沙丘20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为2.15%、2.42%、1.96%和2.94%;而杨柴固沙林和天然草地植被下土壤水分状况明显不良,特别是80cm土层以下土壤水分状况明显恶化。杨柴固沙林生长期20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为1.89%、1.67%、0.81%和1.08%;天然草地植被生长期20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为2.34%、1.96%、1.02%和1.43%。     

古尔班通古特沙漠南缘浅层风沙土含水量空间变异

2008年5月,在古尔班通古特沙漠南缘梧桐沟区段设置200 m×50 m样地,均匀选取180个样点进行样方的植被、地形和地貌调查,并且采取表层(0～10 cm)和次表层(10～30 cm)土壤样品进行土壤含水量分析。借助地统计软件GS~+和ArcGIS地统计模块分析研究区土壤含水量在沙垄不同地貌条件下的空间变异规律。结果显示:两层土壤水分的半方差函数值拟合为指数模型;表层和次表层土壤水分的变程分别为37.8 m和21.3 m,偏基台值与基台值的比值[C/(C_0+C)]分别为75.1%和75.6%,说明两层土壤水分具有强烈的空间自相关性,也表明土壤水分的变异主要由结构性差异所引起,客观地反映了研究区土壤水分的空间格局特征。克里格插值图显示,土壤水分随地势的升高而增大,平均数分析表明,0～10 cm土壤含水量由高至低的变化趋势是:垄顶>迎风坡>背风坡>垄间地,而10～30 cm则为:迎风坡>垄顶>垄间地>背风坡。     

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。     

古尔班通古特沙漠边缘春秋季沙丘水分状况初步研究

古尔班通古特沙漠边缘植被破坏严重,沙丘活化明显,是新疆干旱区植被恢复的重点地区之一,当地降水稀少,其沙丘的水分状况便成为植被生存和恢复过程的关键条件,为掌握古尔班通古特沙漠边缘流动沙丘和固定沙丘不同部位的水分状况,从2003年3月到10月植物生长期内利用中子仪进行连续监测的结果表明:沙丘含水量月变化与月降水量分布相一致;流动沙丘0-30cm的含水量低于固定沙丘,而其它各层都高于固定沙丘;流动沙丘含水量从上部到下部依次升高,而固定沙丘则并无此规律;流动沙丘中部和下部稳定湿沙层处在距沙丘表面60cm以下,且厚度超过100cm,固定沙丘稳定湿沙层只存在于沙丘中部距沙丘表面60~150cm深度范围内,其厚度不超过100cm。     

乌兰布和沙漠流动沙丘不同部位水分动态研究

通过对乌兰布和沙漠流动沙丘的不同部位沙土含水量的测定研究，结果表明：（1）乌兰布和沙漠流动沙丘3个不同部位的水分垂直变化趋势是一致的，0～60cm含水量变化幅度大，60～100cm变化幅度小，含水量最大值出现在20～60CITI，降雨主要影响60cm以上的沙土水分；（2）3种部位在时间变化上都表现为4～5月含水量最小，从6月开始含水量升高；（3）迎风坡含水量较其他部位大0．65％～0．9％，较背风坡大1．8％～2．5％，其他部位较背风坡大1％～1．7％，且3种地貌部位20～60cm处较80cm和100cm处有较大差异，同时迎风坡的变化幅度最大。     

章古台沙地不同林龄樟子松人工林土壤水分研究

首次以章古台地区林龄为10a、20a、35a、50a和60a的樟子松人工林作为研究对象,以荒草地为对照,利用便携式土壤剖面水分速测仪分别对0-200cm土层的水分含量进行了测定并采用SPSS16.0分析。结果表明:在整个生长季节,林分密度分别为883、850、400、267、400株/hm2的10a、20a、35a、50a、60a的沙地樟子松人工林的土壤平均含水量表现为10a生林分的最低,50a生林分的最高;在垂直变化上,浅层土壤水分高,10a、20a和35a的樟子松林地随着土层深度的增加含水量明显下降,50a和60a的樟子松林地土壤水分变化幅度小;不同林龄之间的表层土壤含水量除35a与60a生有显著差异外,其余林龄间差异均不显著;根系层土壤含水量,10a与60a生差异性显著,其它差异不显著;土壤底层含水量,除20a和60a樟子松林土壤底层含水量差异不显著,其余林龄的樟子松林底层含水量均两两差异极显著,通过合理的密度调节可以使林地土壤水分保持稳定。     

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。     

科尔沁沙地沙丘-草甸区土壤水、地下水对降雨的响应

依据野外观测数据,研究了科尔沁沙地沙丘、草甸两种地貌类型区土壤含水率以及地下水位对降雨的响应规律。结果表明:(1)沙丘表层0-20cm的土壤含水率在降雨开始后20min就基本能够达到最大值,此后开始减小,水分不断向下运移,最大可引起次表层(20-60cm)土壤水分发生一定变化,但不会引起剖面更深层位土壤含水率的变化;2009年丰水期沙丘地下水位变动趋势为总体抬升,但受到降雨及其他因素影响产生一定波动,但影响幅度较小;(2)就草甸地而言,即使是很小的降雨量也会引起草甸地较深层位土壤含水率的变化,雨后草甸地土壤剖面受降雨影响最大的层位是20-40cm,而同时段40-80cm处的土壤含水率波动较小。草甸地地下水位波动大于沙丘,较小的降水也会引起草甸地地下水位的迅速上升,上升持续时间短,而后立即转入下降,属陡涨陡落型。研究成果对沙地的生态保护具有一定的指导作用。     

浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况

浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土 0 - 1 0cm土层整个生长季内平均含水量较低、波动也比较大 ,而在 1 0cm以下则基本稳定在 3%左右 ,尤其是深层。丘间低地草本群落下的土壤湿度随深度增加变化较大 ,2 0cm以上土层含量较高 ,40 - 5 0cm土层的含水量最低 ,波动也剧烈 ,90cm以下达裸沙含水量水平。阴坡灌丛下 ,最低土壤含水量出现在 70 -90cm土层 ,深层土壤含水量长期稳定在 1 .5 %左右。这说明植物的生长使根层土壤含水量下降 ,而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。这可能是引起流动风沙土向固定风沙土转变过程中地表植被演替及决定地区顶级群落的主要原因。在干旱半干旱地区 ,植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件 ,使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度 ,决定着地表植被的生活型 ,从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。需水量较大的灌丛在沙丘阴坡能形成稳定的群落 ,是由于沙丘为植物避免干旱胁迫 ,延长在干旱季节的生存时间创造了条件 ,因此 ,沙丘是沙地的重要环境资源 ,尤其是高大沙丘 ,在这类地区的防风固沙中具有重要的作用。     

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...     

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.     

毛乌素沙地东南缘不同植被盖度下土壤水分特征分析

2007年利用EC-5土壤水分探头对毛乌素沙地东南缘土壤水分进行了定位观测,分析了不同植被盖度下土壤水分的时空分布特征及土壤蓄水量的差异。结果表明:在时间尺度上,固定沙地土壤水分含量表现为:秋季>春季>夏季,半固定沙地和流动沙地土壤水分含量为:夏季>秋季>春季。在垂直方向上,固定沙地整个剖面土壤水分变化成"S"型曲线变化,半固定沙地和流动沙地土壤水分成反"S"型曲线变化。0～200cm沙层中,流动沙地土壤蓄水量最大,半固定沙地次之,固定沙地最差。     

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...     

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。     

毛乌素沙地过渡地带土壤水分特征及其植物利用

毛乌素沙地过渡地带沙地生态系统土壤湿度状况随着地貌部位不同而变化。沙丘迎风坡基质流动、背风坡沙埋沙压和丘间低地潜水埋深等控制着沙地土壤水分分布规律 (土壤湿度模式 )和沙地植物利用土壤水分的特点 (沙生植物分布模式 )。沙生植物的水分利用的机制主要体现在如下两个方面 :地上部分的生理生态过程和生物量 :地下部分根系分布及其土壤水环境容量。在沙丘从流动变为固定的过程中 ,固沙林形成后的土壤水分动态和灌木林群落实际蒸腾蒸发规律的关系反映不同植被覆盖、不同密度、不同年份和不同季节水分平衡状况 ,藉以确定合理的土壤水分消耗模式 ,维持固沙林群落的稳定和良性演替。为了提高沙生植物水分利用效率 ,一是从沙生植物本身的生理、生态、遗传特性进行分析研究 ,筛选出耐旱和抗水分胁迫强的品种。乡土灌木树种能有效地使个体和群落恢复 ,但也应注重引种。另一方面则是利用各种抗旱保水新材料最大限度地保存和利用固沙林地的水分以满足植物特别是在春旱期间根系的恢复与生长需要 ,即以吸水剂、保水剂、水分表面活化剂、菌根剂和土壤生物制剂 (例如细菌肥料 )等为原材料的新型抗旱造林技术 ;三是依据沙地水环境容量 ,合理确定各种灌木林的造林密度及其与沙丘发育阶段相应的种群配置格式。