农田沙漠化演变中土壤质量的生物学特性变化

通过研究处于沙漠化过程中的科尔沁沙地旱作农田土壤酶活性与基础土壤呼吸活性，分析了土壤质量生物学特性的沙漠化演变。结果表明，土壤酶活性与基础土壤呼吸对沙漠过程中环境的变化反应敏感，随着沙漠化程度增加，与土壤物理化学肥力因素有关的过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性和土壤呼吸活性随之下降。土壤酶活性和呼吸活性与土壤有机质和养分有极显著的相关，在一定程度上可以用酶活性和呼吸强度表征有机质和养分的状况及其数量的变异，因此，可以作为农田沙漠化演变中土壤质量特征变化的重要辅助指标。     

河西地区半荒漠草原培育改良试验初报

我省有荒漠、半荒漠草地八千多万亩,占全省草地总面积的40%左右,主要分布于河西地区,是河西畜牧业生产的重要基地。为了改变该类草地植被稀疏、生产性能低下、退化严重的状况,促进河西地区畜牧业的发展,自1981年以来,我们在永昌县近五十万亩的半荒漠草地上进行了培育改良试验。     

退化沙质草地植被与土壤分布特征及相关分析

对科尔沁退化沙质草地的植被与土壤的分布特征及两者的相关性进行了研究。结果表明 ,退化沙质草地土壤养分含量贫瘠 ,土壤性质已经高度异质化 ;植被盖度低 ,物种较为贫乏 ;植被与其着生的土壤基质之间关系密切 ,是一个相互作用 ,相互影响的统一系统。要恢复退化生态系统 ,首先要恢复退化草地的植被 ,通过植被—土壤相互作用 ,土壤肥力可得到提高。     

利用液流法估算樟子松和小叶锦鸡儿人工林蒸腾耗水

利用Dynamax茎流测量系统,于2006年对科尔沁沙地一处20年生樟子松和小叶锦鸡儿人工混交林的液流动态进行监测。在液流测定的基础上,分别选择边材面积和叶面积为纯量进行尺度扩展来推算樟子松和小叶锦鸡儿林分蒸腾耗水量,分析林分蒸腾耗水量与沙地水分动态关系。结果表明:植物蒸腾耗水量的大小与太阳有效辐射和水蒸气压亏缺显著相关; 在土壤水分严重匮缺的月份,樟子松日蒸腾耗水量呈现明显的下降趋势,变化范围为0.21～1.17 mm/d,平均0.81 mm/d; 小叶锦鸡儿在低土壤含水量条件下对水分利用能力较强,表现出良好的耐旱性和稳定性,其蒸腾耗水的变化范围为0.51～2.79 mm/d,平均1.98 mm/d; 8月份樟子松和小叶锦鸡儿蒸腾耗水量为86.5 mm,是同期降水的137.7%,水分条件是限制人工林存活状况的最主要因素。      

小叶锦鸡儿种子大小变异对萌发和幼苗生长的影响

研究了小叶锦鸡儿不同大小种子的萌发及幼苗生长发育特征。结果表明,大小不同的小叶锦鸡儿种子在萌发率和出苗率上并不存在显著差异,但种子大小对幼苗叶片数量、株高、根长、生物量均有一定的影响,尤其是在幼苗发育的后期影响较为显著。相关分析表明,幼苗个体大小、叶生物量、茎生物量、根生物量均与种子大小呈极显著的正相关关系。     

沙埋对两种灌木生长影响及其生理响应差异简

 差巴嘎蒿属于沙生半灌木,小叶锦鸡儿属于非沙生灌木,二者均为内蒙古东部几个沙地中分布最广的灌木种。为比较两种灌木耐沙埋能力及其生理响应差异,２０１０－２０１１年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同深度沙埋处理下两种灌木幼苗的存活率、株高、渗透调节物质含量、保护酶活性和膜透性变化。结果表明,１）差巴嘎蒿较小叶锦鸡儿具有更强的耐沙埋能力,前者在沙埋深度达到株高２００％ 时仍有部分幼苗存活,后者在沙埋深度为其株高１００％时即已全部死亡;２）沙埋深度为株高２５％时,两种灌木高生长均未受到明显影响,当沙埋深度达到株高５０％时,两种灌木的高生长均受到抑制;３）当沙埋深度由株高２５％ 增至７５％ 以后,差巴嘎蒿没有显示出水分胁迫,其ＭＤＡ 含量下降,膜透性没有明显变化,而小叶锦鸡儿在沙埋深度为株高５０％ 时即已显示出水分胁迫,ＭＤＡ 含量明显增加,但膜透性没有发生明显变化;４）沙埋深度为株高７５％～１００％时,差巴嘎蒿有两种酶活性显著增强,起到了共同防止膜质过氧化作用,而小叶锦鸡儿只有一种酶活性显著增强;５）沙埋胁迫下,差巴嘎蒿脯氨酸发挥了一定渗透调节作用,小叶锦鸡儿的脯氨酸和可溶性糖均未有效发挥渗透调节作用;６）差巴嘎蒿之所以具有较强的耐沙埋能力,一个重要原因是沙埋后其保护酶活性和渗透调节物质含量增加幅度大,有效地减轻了细胞膜损伤。     

科尔沁沙地沙质草场土壤水分对干旱和降雨响应的空间变异性

采用地统计学的方法,研究了科尔沁沙地沙质草场土壤含水量对干旱和降雨响应的空间变异规律。结果表明,干旱时沙质草场表层(0～20cm)、亚表层(20～40cm)土壤含水量可很好地拟合成球状模型和指数模型,在1～2．26m,1～6．63m的中等尺度范围内表现出很高的空间自相关性,空间自相关度分别为0．92,0．87．分维数均表现出较弱的空间依赖性．分别为1．99,1．94,两层土壤含水量变异特征差异小,土壤水分的空间变异性强,破碎化程度高。降雨后沙质草场土壤表层、亚表层土壤含水量可很好地拟合成指数模型和球状模型,也具有空间结构特征,空间自相关度分别为0．62,0．98,变程分别为181．80m,4．55m,分维数为1．91,1．99,再有土壤水分空间格局图分析,表层土壤含水量空间变异性小,亚表层空间变异性大,两层土壤含水量变异特征存在明显差异。干旱时与降雨后沙质草场表层土壤水分统计特征、变异函数模型和参数、分维数和土壤水分空间格局分布图存在显著的差异,而亚表层差异较小。一定强度的降雨在短期内只能削弱处于干旱时沙质草场表层土壤水分的空间变异性,使其表层土壤水分破碎化程度、空间变异性减弱,而对土壤深层的水分补充和影响有限。     

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。     

沙漠化过程中沙质旱作农田土壤环境的变化及其对生产力形成的影响

以地处半干旱风沙区的科尔沁沙地为对象,研究了沙漠化过程中旱作农田土壤环境的变化规律及其与生产力形成的关系。结果表明,随着农田的风蚀,土壤发生粗化,土壤环境明显恶化,导致生物产量大幅度下降。其中,严重沙漠化农田和非沙漠化农田相比,其土壤粘粒、有机质、水分、全养分、速效养分、生物量及光合效率分别下降84.3%,65.5%,74.8%,9.25%～72.8%,27.5%～69.0%,60.5%,56.8%,地温升高0.9℃。相关分析表明,土壤粘粒和有机质的吹蚀是导致土壤含水量下降的主要原因(相关系数分别为0.9534,0.9638),土壤粗化和含水量的减少引起地温上升(相关系数分别为0.9439和-0.9965),而作物产量的下降与土壤含水量、速效N的降低关系最为密切,相关系数分别为0.9202和0.9425。在科尔沁沙地,加强农田防护林建设,增加土壤含水量(发展灌溉)和增施肥料(有机肥及尿素)是防止农田沙漠化和提高作物产量的根本措施。     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征.结果表明①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮＜湿润藻结皮＜干旱苔藓结皮＜湿润苔藓结皮.两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮.由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发.