干旱荒漠区不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒度特征

为探讨干旱荒漠区白刺灌丛沙堆土壤粒度特征,以民勤不同演替阶段（发育、稳定、衰退、严重衰退）白刺灌丛沙堆为对象,分别采集0~100 cm土层土壤样本,测定土壤粒度组成,计算并分析粒度参数。结果表明:1）干旱荒漠区发育阶段白刺灌丛沙堆土壤以细砂（50.04%~57.10%）和中砂（16.05%~22.03%）为主,稳定、衰退、严重衰退演替阶段白刺灌丛沙堆土壤以细砂（46.71%~64.06%）和极细砂（17.14%~29.06%）为主。2）平均粒径介于极细砂、细砂和中砂（1.92~3.17ф）,分选系数介于较好和较差之间（0.69~1.41）,偏度负偏至正偏（-0.141~0.299）,峰度中等至很尖锐（1.01~1.99）,分形维数（1.665~2.242）。随着白刺灌丛沙堆的演替发展,平均粒径变细、细粒物质所占比重增大,分选系数从中等、较好-中等之间、较差、中等-较差,粒度频率曲线变窄。3）从垂直分布来看,4个演替阶段不同土层粒度参数差异不显著。在0~10 cm土层中,不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒度参数存在极显著差异（P＜0.01）。     

不同年代梭梭同化枝δ13C值与解剖结构及生理指标的关系

植物叶片的稳定碳同位素组成（δ¹³C）指示了其水分利用效率的高低,反映植物对干旱环境的适应能力。以民勤梭梭为试验材料,通过测定不同年代梭梭同化枝δ¹³C、解剖结构、含水量、叶绿素含量、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）含量和C、N、P、K含量等,分析梭梭同化枝δ¹³C随年代变化规律及其与解剖结构、生理指标之间关系。结果表明:1)梭梭同化枝δ¹³C值的变化范围在-0.156 5%～-0.138 5%,随着年代的增加,梭梭同化枝δ¹³C值呈先升高后降低再升高的趋势,在20世纪70年代出现峰值。2)除角质层和导管孔径,不同年代梭梭同化枝解剖结构指标差异显著（P＜0.05）,变异系数变化范围为5.19%～21.53%;不同年代梭梭同化枝δ¹³C值与解剖结构各指标之间相关性均未达到显著水平（P＞0.05）。3)不同年代梭梭同化枝δ¹³C值与全氮含量呈显著负相关（P＜0.05）。以上研究结果表明,叶片δ¹³C值可以反映植物生长环境及本身水分的亏缺程度;N含量显著影响民勤不同年代梭梭同化枝δ¹³C值。     

沙区微域土壤水分再分布研究

根据水量平衡方程式建立沙区微小区域蒸发估算模型,利用该模型对沙区微域径流区积水区、过渡区、产流区土壤水分入渗与蒸发进行估算,分析降水的微域积水效应,探讨利用沙区微域积水效应进行植被恢复的可行。结果表明:微域径流区积水区表现出明显的积水效应,降水入渗使土壤水分变化较大的深度表现为积水区(100cm)过渡区(80cm)产流区(60cm);对应的水分增量为积水区(15.84%)产流区(12.64)过渡区(10.61%);蒸发量表现为积水区(44.8%)过渡区(35.9%)产流区(25.8%),水分增量、蒸发量及总存水量相关,沙区微域积水区具有良好的积水存水效应,对植被恢复具有重要意义。     

干旱荒漠区白刺灌丛沙堆土壤温度及水分养分变化特征

以民勤沙区不同变化阶段白刺灌丛沙堆为研究对象,测定白刺灌丛沙堆高度、长短轴、迎风坡与背风坡植被株高、盖度、枯枝和结实等形态特征,分析不同变化阶段土壤温度及水分养分变化特征。结果表明,1）土层0～10 cm处的土壤温度随着时间推移地面温度呈现出先逐渐升高而后缓慢下降的趋势,日变化规律为发育阶段＞雏形阶段＞稳定阶段＞衰退阶段。2）在不同发育阶段土壤含水率在40～60 cm土层中最高, 0～5 cm最低,随着土层深度增加水分含量呈现逐渐升高的趋势。3）不同变化阶段土层pH在5～10 cm最高,不同坡向pH均为迎风坡大于背风坡;衰退阶段背风坡中电导率最高,均大于其他发育阶段的坡向。4）土壤TN、速效磷平均含量发育阶段最高、有机质衰退阶段最高、稳定阶段均最低;土壤TN为雏形阶段、发育阶段和衰退阶段迎风坡中大于背风坡中,稳定阶段则相反;土壤有机质为雏形阶段和发育阶段背风坡中大于迎风坡中,稳定阶段和衰退阶段则相反;土壤速效磷为不同发育阶段迎风坡中大于背风坡中,土壤温度在0～10 cm处日动态呈现出先逐渐升高而后缓慢下降的趋势;土壤含水率在40～60 cm土层中最高,0～5 cm最低;pH在5～10 cm最高;电导率在衰退阶段背风坡中最高;土壤TN、有机质和速效磷在发育阶段表面养分含量达到最高,且显著高于其他几个阶段。研究结果为民勤荒漠区白刺群落植被恢复与保护提供科学理论依据。     

人工梭梭林对沙地土壤理化性质和微生物的影响

选取民勤生长20年的人工梭梭林沙丘和流动沙丘为对象,研究梭梭林发育过程中沙丘土壤理化性质、微生物数量的变化以及二者之间的相关性,旨在探讨人工梭梭林对沙丘土壤形成的影响,为干旱区沙化土地治理提供科学依据。结果表明,营造梭梭林使其林内土壤得到较好的改善。1)土壤粘粒、粉粒和细砂粒含量分别增加71.51%,70.64%,12.09%;有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效钾、速效磷和CaCO₃含量均增加;2)细菌、放线菌数量分别增加38.43%,32.52%,真菌数量减少75.38%,土壤碱化程度得到缓解;3)在50~100 cm土层,梭梭蒸腾消耗使土壤水分含量相对减少;4)土壤微生物和土壤理化性质均具较好的相关性,尤其是真菌和放线菌数量与pH值呈显著的负相关关系(P<0.05),有机质含量与细菌和真菌数量呈显著的正相关关系(P<0.05);土壤微生物数量与土壤粒度大小、土壤含水量之间呈线性关系且不显著(P>0.05)。可见,梭梭林的建立有利于改善土壤物理结构,提高土壤肥力,加快沙地成土进程。     

荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆土壤水分空间分布及入渗特征

本研究选取民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆3个演化阶段:雏形阶段(流动白刺沙堆)、沙堆形成阶段(发育20年,半固定白刺沙堆)和结皮与土壤形成阶段(发育40年,固定白刺沙堆)为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究不同类型沙堆土壤物理属性对水分空间分布及入渗的影响,探索白刺灌丛沙堆土壤水分运行规律,为绿洲荒漠过渡带防护林体系优化配置、绿洲生态安全管理奠定理论基础。结果表明,1)土壤紧实度和结皮厚度:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。2)表层土壤密度流动、半固定、固定白刺沙堆分别为2.32,2.30,1.95 g/cm³;最大持水量、毛管持水量、田间持水量和总孔隙度大小为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆,而深层土壤各因子变化不稳定。3)在干旱季节,固定、半固定和流动白刺沙堆分别以0,70,150 cm土层含水量最小,50,130,110 cm土层含水量最大;在多雨季节,表层土壤含水量波动幅度较大,深层土壤含水量基本保持不变。4)不同演化阶段沙堆降雨量与累计入渗量之间存在显著的正相关性(P<0.01)。其中固定、半固定白刺沙堆随降雨事件的发生立即开始入渗,流动白刺沙堆当降雨量达到临界降雨量后才开始入渗。在降雨量相同情况下,当降雨量大于0.12 mm时,累积入渗量依次为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。     

民勤绿洲外围不同下垫面条件下风沙流结构的观测研究

对民勤绿洲外围特定环境背景条件下不同下垫面的风沙流结构进行了实地观测和对比研究.结果表明:相同条件下无盖度流动沙丘输沙率顶部>中部>底部,白刺平坦砾质沙地上输沙率的大小与地表粗糙度成反比,与沙丘盖度成反比.且这两种下垫面风沙流结构(0～30 cm)都遵循负指数曲线(Q=aebh);白刺沙包不同部位风沙流结构遵循幂函数规律(Q=ahb)变化;不论梭梭疏透度如何变化,风沙流结构都遵循幂函数规律(Q=ahb);从防风固沙的效果来看.尼龙网沙障的防沙能力最好,麦草沙障次之,粘土沙障最弱;而从整个研究时段总的输沙率来看,流动沙丘＞丘间砾质沙地＞梭梭林＞白刺包＞黏土沙障＞麦草沙障＞尼龙网沙障.     

民勤荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统研发与应用

基于民勤荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统研发过程,对民勤不同监测时段的非称量蒸渗仪结构设置、试验监测及其监测结果应用情况进行对比分析。结果表明:民勤非称量蒸渗仪试验研究起步较早,先后经历了5代非称量蒸渗仪试验系统的研发改造过程。第1、2、3代非称量蒸渗仪试验系统的建立,使民勤荒漠植物蒸渗试验得到逐步发展与完善;第4代荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统增设了渗漏监测,模拟了荒漠植物真实的补水状态,设计出不同地下水恒位补偿式蒸渗仪和渗漏型蒸渗仪,实现了地下补水与地面灌水试验的同步监测;第5代荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统通过扩容改造,实现了荒漠植物林木与林分尺度蒸渗试验的同步监测,并基于电子传感技术实现蒸渗监测自动化管理,为尺度水平荒漠植物蒸散耗水研究及其监测数据的网络资源共享提供保障。     

民勤沙区50多年来沙尘天气特征及其影响因素

沙尘天气是民勤沙区主要的灾害性天气之一,利用1953-2006年民勤沙区气象站的沙尘暴实测资料,系统地分析了50多年来的气温、降水、平均风速、沙尘暴的年、月、季节变化特征、民勤沙区气候变化趋势、沙尘暴与大风、气温、降水之间的相关关系.结果表明:民勤沙区沙尘暴的日数20世纪50年代开始最高,60年代缓慢减少,70年代又有回升的趋势,到80-90年代在波动中逐渐减少,但波动很大,并出现2个高峰值(1988年、1993年),2000-2006年最少.从沙尘暴发生机理和形成机制来看,今后应在民勤沙区绿洲边缘,沿现代尘暴路径布置更多的监测点,以便进一步研究风速对沙尘释放、输送和搬运等过程的机理.     

天祝县天然草地退化成因及对策分析

2010年天祝县天然草地退化面积为23.00万hm2,占草地面积的58.76%,目前仍以每年1.33万hm2的速度退化。草地退化是自然因素和人为因素共同作用的结果,但超载过牧是主要原因,它引起天然草地由轻度退化向中度和重度退化演变。因此,本研究以控制载畜量、解决草畜矛盾为核心措施,提出天然草地综合治理对策,以促进天祝县天然草地走上可持续发展的道路,为祁连山草地资源合理利用和草地退化防治提供技术参考。