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。     

我国固沙植物资源化利用研究进展

我国干旱、半干旱沙区广泛采用种植植物的措施固定流沙,因其可以更持久地、可持续地发挥防护效能。固沙植物以多年生灌木、半灌木和草本植物为主,不仅可以良好地适应当地的自然条件,而且具有较高的生态经济价值。研究优良固沙植物的饲用价值、绿化价值以及药用价值,对合理开发利用沙区植物资源具有非常重要的意义。文中回顾了我国不同优良固沙植物的资源分布情况,综述了沙区植物资源利用概况,包括沙质地区固沙植物的饲料资源、绿化资源以及药用资源利用,探讨了我国固沙植物资源利用过程中的不合理现象及存在问题,提出固沙植物资源的可行性保护措施,为充分发挥沙区植物资源防风固沙、水土保持的生态效益以及最大限度地提高当地的经济效益提供参考。     

沙地植物幼苗生长对降水和风速变化的响应

为研究沙地植物幼苗生长对降水和风速变化的响应过程,于2016年4月中旬利用40个2m×2m×2m的混凝土样方池,通过人工增雨及遮风网降低风速的方法开展模拟控制实验。结果表明:①风速、降水以及两者的协同作用对萌发物种数无显著影响(P> 0. 05)。风速降低20%和降水增加60%使种子萌发物种数与对照相比分别增加4.9%和1.3%;风速降低20%条件下,自然降水和降水增加60%均可使种子萌发物种数增加7. 2%。②不同降水处理会使植物幼苗密度大幅度降低、高度波动变化;风速降低可以较显著地促进沙地植物幼苗生长高度,特别是优势植物猪毛菜(Salsola collina)、大果虫实(Corispermum macrocarpum)的生长高度(P <0.01)。在自然风速条件下,降水增加30%明显促进猪毛菜幼苗高度生长,降水增加60%则相反;风速降低20%条件下,降水增加60%可以大幅度的促进雾冰黎(Bassia dasyphylla)幼苗的生长高度;风速降低40%与降水增加30%和60%的协同作用使雾冰黎、猪毛菜和大果虫实幼苗的生长高度均明显降低。③不同风速和降水处理对植被的Simpson优势度指数(D)、香浓–威纳多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)无显著影响(P>0.05)。以上研究结果表明:降水增加30%对种子萌发阶段物种丰富度的抑制作用较大;与降水相比,风速是沙地植物幼苗生长高度的主要影响因素,并且自然降水条件下,风速降低40%可以使沙地植物幼苗生长高度最大限度地增加;沙地植被物种多样性指数对降水及风速的变化不敏感,这说明科尔沁沙地生态系统群落结构相对较为稳定。     

科尔沁沙地雨后黄柳灌丛内外土壤水分动态分析

以科尔沁沙地半固定沙丘不同冠幅的黄柳为对象,利用Diviner2000对降雨后(65.9mm)灌丛内外土壤水分动态进行监测。结果表明:降雨后0.5d内,灌丛内外0-90cm的土壤含水量均明显增加,降雨在灌丛基部的入渗深度(110cm)大于中部(90cm)和外部(100cm);灌丛中部0-20cm和0-80cm储水量在0.5d-15.5d内的变化速率分别为0.88mm.d-1和2.64mm.d-1,分别低于灌丛外部的0.90mm.d-1和2.88mm.d-1,说明灌丛中部土壤具有较强的保水能力。降雨后7.5d时,灌丛基部储水量增加(12.20mm)显著高于中部(8.79mm)和外部(7.29mm)(P<0.05)。随着灌丛冠幅的增加,灌丛下0-80cm土壤截留降雨能力和保水能力有逐渐增强的趋势,而降雨的入渗能力逐渐减弱。     

沙质草地连续放牧后某些土壤性质的变化

在科尔沁典型沙质草地 ,连续放牧 4年后对不同放牧强度的 4个样区中土壤颗粒组分、土壤养分含量 (有机碳和全氮 )进行了样方调查。通过统计学分析、秩相关系数和分维数等方法 ,分析了这些土壤指标在各样区的相关性和变化趋势。结果表明 ,(1)各样区土壤有机碳、全氮之间呈极显著正相关 ,并且二者与土壤中粘粒含量极显著正相关 ,与沙粒含量极显著负相关 ;(2 )放牧区土壤颗粒组分、土壤养分含量 (有机碳和全氮 )的分维数小于封育对照区。分析认为 ,在科尔沁沙质草地放牧强度应保持在低牧水平 ,更高的放牧强度将导致土壤某些性质发生大的改变     

差巴嘎蒿(Artemisia Halodendron)种子萌发对土壤温度、水分和埋深的响应

差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)是科尔沁沙地植被的关键种之一,它在沙地植被的恢复演替过程中扮演着重要角色,也被广泛应用于人工固沙活动中。为了了解差巴嘎蒿对风沙环境的适应特点,试验研究了其种子萌发对土壤温度、水分和埋藏深度的响应模式。结果表明:差巴嘎蒿种子在4月和5月的土壤温度条件下萌发良好,总萌发率可达到96%,在7月的土壤温度条件下萌发较差,总萌发率低于50%;若以试验前3天的总萌发率为准,则5月的萌发率远大于其它两个月。在0MPa、-0.1MPa、-0.2MPa、-0.4MPa、-0.8MPa和-1.6MPa水势下,差蒿种子的总萌发率分别为89%、83%、80%、46%、17%和0%。在0.5cm、1.0cm和2.0cm埋深下,最终出苗率分别为90%、32%和9%,当埋深大于4cm后,种子无法出苗。种子萌发对温度、水势和埋深的这种响应模式总体上不利于差巴嘎蒿实生苗在科尔沁沙丘生境中的存活。     

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分变化分析

于2005-2008年5-9月,利用中子水分仪对科尔沁沙地的流动沙丘、固定沙丘和沙质草地的不同深度(0-160 cm)的土壤水分进行了为期4 a的定期观测.采用方差分析和多重比较等方法,并采用变异系数对土壤水分的时空变异进行了分析.结果表明,可将土壤水分剖面的变化划分为3层:土壤水分剧变层(0-40 cm),稳定层(41-130 cm),活跃层(131-160 cm).在0-40 cm土壤层,3种类型沙地土壤水分表现为随深度增加而增加,在41-130 cm土壤层则随深度增加而减小,而在131-160 cm土壤层流动沙丘表现为继续减小,但其它两种沙地的土壤水分则随深度增加而增加.同时土壤水分变异系数表现为:流动沙丘>固定沙丘>沙质草地.土壤水分在不同月份的变化表现为:7月>8月>6月>9月>5月,各月之间总体上差异性显著;各类型沙地土壤水分的年变化为:固定沙丘总体表现出逐年减小的趋势,沙质草地有变化但差异不大,而流动沙丘则随降雨的变化而变化.     

旱作农田改为水浇地对沙质土壤节肢动物群落的影响

为了了解旱作农田改作水浇地对沙质土壤节肢动物群落的影响,2008-2009年在科尔沁沙地奈曼旗调查比较了灌溉农田与旱作农田土壤节肢动物群落结构和多样性的差异,分析了其成因。研究结果表明:1)旱作农田改为水浇地后,土壤节肢动物群落组成和种群密度分别由4目12科和35.2只/m2增加到5目15科和83.2只/m2,Shannon多样性、均匀度和优势度指数也分别增加了4.2%、16.9%和11.8%;2)旱作农田改为水浇地后,有5个类群因不适应农田灌溉而消失,有8个新的类群侵入,优势类群由拟步甲科更替为蚁科,亚优势类群由叩甲科和蚁科更替为皿蛛科和蚁甲科,群落发生演替;3)群落中捕食性和杂食性类群比重分别由20.8%和15.4%增至40.0%和26.7%,植食性类群比重由30.8%降至20.0%,群落中捕食性和杂食性密度比重分别由18.2%和18.2%增至30.8%和51.9%,植食性动物密度比重由54.5%降至9.6%;4)土壤动物类群数、密度、多样性和均匀度指数均与土壤机械组成、土壤水分、有机质、全氮、全磷含量呈正相关,与土壤温度和pH值呈负相关。这些结果说明,旱作农田改为水浇地可以增加土壤节肢动物群落多样性和种群数量,改变群落功能群结构,降低土壤节肢动物对作物危害的风险,其作用机制主要源于灌溉可以明显改善土壤质地、水热条件和土壤养分状况,特别是土壤有机质和pH的变化。     

沙地农田肥水因子对春玉米产量形成的影响

采用二次回归通用旋转组合设计方法，对沙地春玉米水肥因子进行了试验研究，结果表明，试验条件下沙地农田土壤相对含水量保持在66.6%。施用尿素量59.4g/m^2时可获得1.13kg/m^2的最高产量，影响春玉米产量形成的关键因子是N肥施用量和土壤相对含水量。春玉米产量（Y）——与土壤相对含水量（X1）、N肥施用量（X2）的关系为Y=4.1 0.54X1 0.46X2-0.23X1X2-0.24X21-0.16X^22。     

我国北方农牧交错带的草地植被类型、特征及其生态问题

我国北方农牧交错带地处湿润气候与干旱气候、农业区与牧业区的过渡地带，草地植被类型和生态景观极具特殊性。其总面积65．46万km^2，其中天然草地面积3165．1万hm^2，占土地总面积的48．35％。其天然草地植被主要包括疏林草地、灌丛草地和草本植被草地三大类，面积分别为100．29万hm^2、72l.11万hm^2和2343．7万hm^2，各占该区天然草地植被总面积的3．17％、22．78％和74．05％。由于长期受到人为强烈干扰，植被退化、沙化严重，生产力急剧下降，成为我国北方生态问题最严重的地区之一。其草地植被的恢复重建应重点注意植被类型的选择、合理的种植密度与适宜的封育期限和放牧利用强度，同时加强对传统畜牧业的改造，大力发展季节畜牧业和减轻草地放牧压力，消除草地退化沙化的根源。