民勤荒漠绿洲过渡带白刺沙堆土壤呼吸空间异质特征

对民勤绿洲-荒漠过渡带广泛分布的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆的土壤呼吸进行了野外观测,研究灌丛沙堆不同部位的土壤呼吸速率在空间和时间上的异质性。结果表明,1)白刺灌丛沙堆上不同部位的土壤呼吸速率日动态在不同的生长时期表现不同:生长初期和生长休眠期土壤呼吸速率日变化基本呈"单峰曲线",但是在生长旺盛期沙堆各部位日动态变化既有"单峰曲线"又有"双峰曲线";2)各部位土壤呼吸速率峰值出现的时间段不一致:生长初期峰值集中出现在11:00左右,旺盛期上午各位点的峰值集中出现在09:00左右,下午峰值在17:00左右出现,休眠期峰值出现在13:00-15:00;3)白刺沙堆各位点土壤呼吸速率对水分含量的敏感性强,在低水分含量(1%)条件下二者相关性强,而在较高水分条件下(1%)二者的相关性降低;4)沙堆上不同部位土壤呼吸速率具有时空异质性:生长初期和休眠期各部位土壤呼吸速率差异不显著(P0.05),旺盛期各部位差异显著(P0.05),不同生长期之间沙堆土壤呼吸速率差异显著(P0.01),平均土壤呼吸大小为生长旺盛期[0.53μmol·(m~2·s)~(-1)]生长初期[0.24μmol·(m~2·s)~(-1)]生长休眠期[0.12μmol·(m2·s)-1],白刺灌丛沙堆不同部位近地表层大气水分条件以及土壤5-20cm的温度和湿度共同导致了沙堆上各个位点土壤呼吸通量具有明显的异质性。     

塔里木盆地柽柳灌丛沙堆盐分分布特点研究

为明确处于稳定阶段柽柳灌丛沙堆内土壤盐分的分布规律及其对环境可能产生的影响,以塔里木盆地北缘洪积冲积扇末端为研究区,分析了灌丛沙堆内与堆间地盐分的分布特征及其与柽柳灌丛凋落物年产量的关系.研究结果表明,柽柳灌丛沙堆表层土壤(0-30 cm)盐分明显低于堆间地表层土壤盐分,相关分析表明,柽柳灌丛凋落物产量的增加是抑制盐分表聚的一个重要因素.而沙堆深层土壤(30-120 cm)盐分则明显高于堆间地相同深度的土壤盐分,呈明显的富集状态,即形成了明显的“盐岛”.盐岛内主要富集K+,Na+,C1和HCO3-这4种离子,其余离子(SO24-,Ca2+,Mg2+)则呈均匀分布或随机分布.以上结果表明,柽柳灌丛沙堆是土壤盐分局部汇集的小型盐分库,它的演变趋势会对干旱区绿洲生态系统的稳定性产生潜在的影响.     

小叶锦鸡儿灌丛地植被对沙源供给的响应

以阴山北麓东段附近的小叶锦鸡儿灌丛地为研究区,在坡积残积地（内源型供给）、洪积扇下风向和农耕地下风向（外源型供给）3个沙源供给有差异的样地,每个样地布设3个样区,每个样区设置3个样方（3个样地共计27个样方）,调查样方内小叶锦鸡儿沙堆和堆间地的植被,分析沙源量和沙物质差异供给下的小叶锦鸡儿灌丛地植物群落特征。结果表明：1）三类沙源供给的小叶锦鸡儿灌丛沙堆上群丛类型基本相同,均为小叶锦鸡儿-羊草群丛;2）三类沙源地的灌丛沙堆上物种数均高于堆间地,其中沙源量最大的洪积扇下风向物种数最多;样地间的物种相似度以洪积扇和农耕地下风向间的最高（38%~42%）,样地内灌丛沙堆和堆间地上的物种相似度以坡积残积地的最高（80%）;3）在三类沙源供给地的灌丛沙堆和堆间地上均出现的植物有6种,即克氏针茅、羊草、糙隐子草、冷蒿、细叶韭、刺沙蓬;4）顺风向随着沙源供给量的增加（坡积残积地）或减少（洪积扇和农耕地下风向）,三类样地的堆间地上物种数沿风向均呈现先增加后减少的趋势,灌丛沙丘上则是农耕地和洪积扇下风向靠近沙源区的物种数高于坡积残积地,随沙源量减少其物种数逐渐与坡积残积地的相近。综上,沙源供给量及供给方式对小叶锦鸡儿灌丛地的物种多样性影响较大,而群丛类型几乎不受影响。     

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。     

河北坝上低山区坡地灌丛沙堆表面土壤理化性质

[目的]揭示河北省坝上地区低山坡地不同坡向和坡位小叶锦鸡灌丛沙堆土壤理化性质变化规律,为坡地草地生态环境稳定提供理论依据。[方法]基于对山坡638个灌丛沙堆野外测量和86个室内土样分析的数据,运用地统计学和样品室内分析的方法。[结果](1)从低山坡脚到坡顶,灌丛沙堆pH值、粗砂、中砂和细砂总含量逐渐减少,粉砂、极细砂逐渐增加;有机质、全氮和全磷含量逐渐增加。(2)迎风坡不同坡位上灌丛沙堆表面颗粒中粗砂、中砂、细砂总含量大于背风坡相同坡位,极细砂和粉砂小于背风坡相同坡位。表面的土壤养分(有机质、全氮和全磷)为迎风坡坡脚大于背风坡坡脚,迎风坡坡中和坡顶的灌丛沙堆土壤养分含量小于背风坡坡中和坡顶灌丛沙堆,但是pH值变化与灌丛沙堆养分变化趋势相反。[结论]受坡位和坡向的影响,灌丛沙堆土壤理化性质空间分布具有一定的差异性。     

乌兰布和荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆防风效应风洞模拟

灌丛沙堆作为荒漠绿洲过渡带广泛存在的生物地貌类型,其在不同演化阶段和植被盖度下的风速分布及防风效应对土壤风蚀灾害控制具有重要意义。为揭示灌丛沙堆演化阶段及植被盖度对周围风场结构特征及防风效应指标的影响规律,该研究以乌兰布和沙漠荒漠绿洲过渡带单个和两个白刺（Nitraria tangutorum）灌丛沙堆为对象,利用风洞模拟试验测定其在4个不同演化阶段（雏形阶段、发育阶段、稳定阶段、活化阶段）和3种不同植被盖度（0、40%及70%）工况下竖直和水平面的风速分布,探讨演化阶段及植被盖度对相对速率、防风效能等防风效应指标的影响。研究发现,不同演化阶段的白刺灌丛沙堆在0～0.8H（H为灌丛沙堆高度）高度范围内、距沙堆中心-H～5H水平范围内风速有显著变化;对比坡前减速区、上方加速区、两侧急流区和后方减速区的风速变化发现,白刺灌丛沙堆在后方减速区的风速变化最为显著,处于稳定阶段的灌丛沙堆在植被盖度为70%时的风速最大可减少90%;不同演化阶段中,稳定阶段灌丛沙堆对风速的削减更为显著,防风效能较大,而处于雏形阶段的灌丛沙堆的防风能力相对较弱;在两个平行于风向排列的灌丛沙堆的相互影响下,沙堆之间丘间低地的防风效能比单个灌丛沙堆有所提高,且第二个灌丛沙堆下游区域的防风效能略小于两个灌丛沙堆间的丘间低地;各演化阶段单个和两个灌丛沙堆周围的防风效能均随植被盖度增大而增大。该研究结果可为乌兰布和荒漠绿洲过渡带土壤风蚀防治提供参考。     

Response of C:N:P in the plant-soil system and stoichiometric homeostasis of Nitraria tangutorum leaves in the oasis-desert ecotone,Northwest China

Nitraria tangutorum nebkhas are widely distributed in the arid and semi-arid desert areas of China. The formation and development of N. tangutorum nebkhas are the result of the interaction between vegetation and the surrounding environment in the process of community succession. Different successional stages of N. tangutorum nebkhas result in differences in the community structure and composition, thereby strongly affecting the distribution of soil nutrients and ecosystem stability. However, the ecological stoichiometry of N. tangutorum nebkhas in different successional stages remains poorly understood. Understanding the stoichiometric homeostasis of N. tangutorum could provide insights into its adaptability to the arid and semi-arid desert environments. Therefore, we analyzed the stoichiometric characteristics of N. tangutorum in four successional stages, i.e., rudimental, developing, stabilizing, and degrading stages using a homeostasis model in an oasis-desert ecotone of Northwest China. The results showed that soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) contents and their ratios in the 0-100 cm soil depth were significantly lower than the averages at regional and global scales and were weakly influenced by successional stages in the oasis-desert ecotone. TN and TP contents and C:N:P in the soil showed similar trends. Total carbon (TC) and TN contents in leaves were 450.69-481.07 and 19.72-29.35 g/kg, respectively, indicating that leaves of N. tangutorum shrubs had a high storage capacity for C and N. Leaf TC and TN contents and N:P ratio increased from the rudimental stage to the stabilizing stage and then decreased in the degrading stage, while the reverse trend was found for leaf C:N. Leaf TP content decreased from the rudimental stage to the degrading stage and changed significantly in late successional stages. N:P ratio was above the theoretical limit of 14, indicating that the growth of N. tangutorum shrubs was limited by P during successional stages. Leaf N, P, and N:P homeostasis in four successional stages was identified as 'strictly homeostasis'. Redundancy analysis (RDA) revealed that soil acidity (pH) and the maximum water holding capacity were the main factors affecting C:N:P stoichiometric characteristics in N. tangutorum leaves. Our study demonstrated that N. tangutorum with a high degree of stoichiometric homeostasis could better cope with the arid desert environment.     

巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆形态特征与空间分布

白刺灌丛沙堆是风沙塑造的荒漠景观,研究白刺灌丛沙堆形态特征和分布格局对沙源的响应,可为进一步研究其形成演化提供依据.研究通过野外调查测定,对巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆集中分布区的沙堆形态特征及其空间分布进行了研究.结果表明:雏形阶段和发育阶段的沙堆分别占沙堆总数的24.0％和42.2％.该区域相邻沙堆平均间距...     

强降雨事件对不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤水分的影响

强降雨事件对干旱区植被土壤水分空间变异有着很大的影响。通过测定民勤县一次强降雨（47．6mm）事件前后不同演化阶段白刺灌丛沙堆的土壤水分，分析了它对不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤水分及其贮量的影响。结果表明，（1）不同演化阶段灌丛沙堆土壤水分在1m土层内垂直方向上的变化趋势一致。雏形阶段土壤水分垂直方向上变异最大且变化不稳定，稳定阶段土壤水分垂直方向上变异最小。（2）不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤水分补给深度存在很大差异。发育阶段和活化阶段土壤水分补给最大深度为50cm，雏形阶段和稳定阶段土壤水分补给最大深度为30cm。（3）不同演化阶段土壤水分补给总量差异较大。发育阶段补给总量最大，占总降雨量的74．66％～90．06％；稳定阶段补给总量最小，占总降雨量的12．27％～12．86％。     

旱区荒漠灌丛沙堆研究进展及展望

[目的]对干旱荒漠区灌丛沙堆的发育过程、形态特征、生态效益及环境演变等方面的研究进展进行总结和展望,以期为荒漠区灌丛沙堆生态机理、灌丛群落生态稳定性等方面研究提供支持。[方法]从干旱荒漠区灌丛沙堆的形成发育过程和机制出发,采用文献综述的方法进行分析和总结。[结果]总结了灌丛沙堆地貌形态特征、空间格局分布、沙物质沉积特征,阐述了灌丛沙堆所具有的多种生态效应和区域环境演变之间的响应关系,并对今后灌丛沙堆的研究方向和动态进行了展望。[结论]对灌丛沙堆演变过程的研究有助于更深入地了解区域生态环境变化过程与全球气候变化间的内在联系。