腾格里沙漠固沙植被区微生境土壤微生物功能群时空格局

土壤微生物是探究生态系统植被生产力和生物地球化学循环的基础。然而,针对干旱沙区人工植被建立后不同建植年代、植物种、微生境指示碳、氮、磷循环的土壤微生物功能群的研究较少。以腾格里沙漠东南缘沙坡头区不同年代建植的柠条（Caragana korshinskii）和油蒿（Artemisia ordosica）土壤为研究对象,用稀释平板分离培养法研究了指示土壤碳、氮、磷循环微生物功能群数量的时空变化规律及与土壤理化性质间的关系。结果表明：（1）随固沙年限增加,微生物功能群数量显著增加,且表层（0～5 cm）土壤微生物数量高于亚表层（5～10和10～20 cm）;(2)土壤微生物功能群数量呈现明显的季节变化特征。纤维素分解菌呈“V”型分布,表现为春季低夏季高;氨化和硝化细菌从冬、春、夏到秋季均表现为逐渐上升的趋势;溶磷菌数量则是从冬季、秋季到春夏季依次递减;（3）柠条与油蒿样地中纤维素分解菌和溶磷菌数量均表现为1990年高于2010年,而油蒿地则相反;（4）全氮和有效磷对微生物功能群数量影响极显著。可见,荒漠生态系统中土壤氮、磷元素含量较碳元素含量对微生物功能群数量限制更大,上述结果为更好地理解干...     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落生长季土壤水分动态和蒸散量估算

以流动沙丘和不同恢复年限的人工和天然小叶锦鸡儿群落为研究对象,从土壤水分平衡角度对小叶锦鸡儿群落生长季土壤水分动态和蒸散量进行了研究.结果表明,与天然小叶锦鸡儿群落的土壤含水量相比,人工小叶锦鸡儿群落内土壤含水量较低,且呈现出随植被生长发育年限的增加而不断减少的趋势;从土层垂直方向看,流动沙丘土壤含水量较稳定,6年生和天然小叶锦鸡儿群落土壤含水量大致随深度的增加而逐渐增加,但11年生和22年生小叶锦鸡儿群落土壤含水量基本呈下降趋势,绝大多数土层含水量均低于1.50%,水分状况较差;在生长季,人工植被区绝大部分的降雨都通过蒸散丧失,在时间分布上,各样地蒸散量呈现单峰型曲线模式.     

黄土丘陵沟壑区人工柠条林土壤水分物理性质变化研究

对黄土丘陵沟壑区3个种植年限典型的人工柠条林及对照坡耕地和荒坡地表层土壤的几个水分物理常数、水分特征曲线和比水容量进行了测定,结果表明:50 a以内的人工柠条林对土壤的黏化过程已经有一定影响,同时也较明显地改善土壤容重;通过对土壤持水和供水能力的大小比较得出,其持水和供水能力的大小均为46 a柠条林>30 a柠条林和21 a柠条林>荒坡地>坡耕地。由此可见,尽管人工柠条林不能快速地提高侵蚀土壤的发育状况,但能够通过改善土壤持水和供水能力,促进土壤正向发育。     

Changes in soil properties following shrub encroachment in the semiarid Inner Mongolian grasslands of China

ABSTRACT

Shrub encroachment is very common in the semiarid regions of China. However, surprisingly little research has been conducted to evaluate the effects of shrubs on soil properties in these regions compared with other regions in the world. Three sites, one without shrub (state 1), one with 13% shrub coverage (state 2), and the third one with 40% shrub coverage (state 3) in the semiarid Inner Mongolian grasslands were selected to investigate the effects of the shrub Caragana microphylla Lam on soil properties. Soil samples were collected from three sites to evaluate the changes of bulk density (BD), grain size distribution, aggregate stability, soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), and soil water content (SWC) with the development of shrub encroachment. The results showed that BD and soil sand declined, and silt, aggregate >2 mm and the mean weight diameter (MWD) rose from state 1 to state 3, especially in 20–60 cm depths. With the shrub encroachment, the content of SOC and TN increased, and especially, the increase trends were more obvious in the deeper soil than in the surface soil. SWC increased with the development of shrub encroachment at 20–60 cm depths. Greater and deeper water infiltration existed after heavy rainfall in states 2 and 3, suggesting that macropore ?ow appeared in shrub encroachment sites. All these results indicated that shrub encroachment improved soil physicochemical properties, particularly in deep soil.     

Allozyme Diversity and Population Structure of Caragana korshinskyi Kom.in China

Caragana korshinskyi Kom. is a long-lived shrub species indigenous to northwestern China, and important in vegetation rehabilitation of widely degraded and degrading semiarid and arid regions because of its high ecological and economic values. Information at molecular level on its genetic diversity, however, is not available. Accordingly, the extent and distribution for genetic diversity and population structure in 11 populations of C. korshinskyi were assessed using polyacrylamide gel electrophoresis for seven enzymes including aminopeptidase, aspartate aminotransferase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, malate dehydrogenase, phosphoglucoisomerase, phosphogluconate dehydrogenase, and peroxidase. The seven-enzyme systems produced 11 loci encompassing 19 alleles demonstrating high genetic variation at both species and population levels. A considerable excess of heterozygotes relative to Hardy–Weinberg expectations was detected at the both levels as well. G_ST ranged from 0.0074 for AMP-1 to 0.4646 for PGD with a mean of 0.1517, indicating that approximately 84.8% of the total allozyme variation occurred within populations. An indirect estimate of the number of migrants per generation indicated that gene flow was high among populations of the species.     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

晋西北丘陵风沙区50年林龄人工柠条林植被群落及其土壤特性变化

为探究晋西北丘陵风沙区50年林龄人工柠条林植被群落特征及土壤环境因子的变化规律。在0(撂荒地),12,18,40,50年的时间序列上,分析柠条生长性状、土壤含水量、土壤养分及植物群落特征等变化动态。结果表明:(1)随着人工柠条林种植年限的增加,柠条盖度和株高在时间梯度上显著增加,具体表现为,种植后期(40~50年)的柠条盖度是种植前期(0~12年)的1.98倍,柠条株高在种植后期(40~50年)是种植前期(0~12年)的1.48倍;柠条密度随种植年限的增加而显著降低,从种植前期(0~12年)的0.35株/m²减少到种植后期(40~50年)的0.11株/m²。(2)土壤环境因子随着人工柠条林种植年限的增加而逐渐恢复,表现为土壤有机碳、pH、土壤速效氮和速效钾在时间梯度上的增加,土壤含水量、含盐量和土壤速效磷呈下降趋势。其中0—20 cm表层土壤恢复程度高于20—100 cm的土壤。(3)在人工柠条林种植前期(0—12年),土壤养分恢复的速率明显低于人工柠条林种植中后期阶段(12~50年),灌丛对土壤表层(0—20 cm)养分有明显的富集效应,随着人工柠条林建立时间的延长,在种植后期(40~50年)时,“肥岛”面积向灌丛间扩展。(4)随着人工柠条林种植年限的增加,土壤环境改善,草本植物种类、数量显著增加,优势种也在变化,从种植前期(0~12年)以一年生先锋物种(米蒿和野燕麦)为优势种,演变为种植中后期(12~50年)以多年生草本(披碱草)为优势种。由于天然半灌木(铁杆蒿)入侵,简单的人工柠条林向复杂的灌草群落演变。(5)种植人工柠条林对土壤环境因子及群落多样性具有明显的促进作用,通过不同类型植物群落与土壤环境因子的RDA约束排序分析图可以看出,人工柠条林、一年生草本植物、多年生草本植物和天然半灌木与土壤环境因子(土壤含水量、土壤养分指标)呈显著的相关关系,不同类型植物群落与土壤环境因子相互联系、相互制约,共同构成较为稳定的群落结构。研究人工柠条林植被群落特征及土壤环境因子的变化规律对干旱半干旱地区的群落恢复和生态环境重建具有重要的参考价值。     

准格尔旗砒砂岩区三种典型造林树种蒸腾耗水研究

以内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩区三种典型造林树种为研究对象,采用SF60茎流计对沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.）、柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom.）和油松（Pinus tabuliformis）的蒸腾速率进行比较研究。结果表明：①三种树种均出现了明显的昼夜变化规律,白天的蒸腾速率远高于夜间,夜晚有微弱的稳定的树干液流存在,单、双峰规律明显。②在典型天气中,晴天三种树种树干液流速率曲线变化较平缓且峰值范围较宽,液流启动较早,停止较晚;在雨天,峰值较陡且范围较窄,液流启动较晚,停止较早;阴天居中。③三种树种的蒸腾速率与土壤含水率均呈显著相关,相关系数均在0.985以上。研究结果旨在为干旱区人工林的栽植管理及水资源合理利用提供理论依据。     

毛乌素沙地2种锦鸡儿属植物的光合生理特性

本研究比较了生长于毛乌素沙地中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的光合特性、叶片同位素组成以及元素含量等生理生态特征,探讨2种锦鸡儿对毛乌素沙地区域环境的适应性差异。结果表明：中间锦鸡儿的净光合速率（ Pn ）、气孔导度（ Gs ）、蒸腾速率（ Tr ）和胞间CO2浓度（ Ci ）显著高于柠条锦鸡儿,但是瞬时水分利用效率（ WUEi ）和叶片稳定碳同位素（δ13 C）显著低于柠条锦鸡儿;柠条锦鸡儿的PSⅡ有效光化学效率（ Fv′／Fm′）、电子传递速率（ ETR）、 PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光化学淬灭系数（qP）在高光强下显著高于中间锦鸡儿;中间锦鸡儿的叶片氮含量（N％）显著高于柠条锦鸡儿,但是稳定氮同位素（δ15 N）却显著低于柠条锦鸡儿。结果说明在毛乌素沙地环境下2种锦鸡儿的主要叶片性状存在明显差异,中间锦鸡儿通过较高的Gs、 Tr 和Ci以及较高的固氮能力维持更高的光合速率,表现出较强的适应性,而柠条锦鸡儿较高的水分利用效率及较强的光能利用能力,有助于其适应更为干旱的生存环境,在一定程度上为理解2种锦鸡儿的地理替代分布机制提供了数据支持。     

不同坡位对柠条锦鸡儿根系特性及游离氨基酸含量的影响

为了探寻更科学合理的人工林管理措施,以赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究区,对研究区内风沙土区不同坡位柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom)10 mm的根系分布特征及游离氨基酸含量作了分析。结果表明:(1)同一林龄、不同坡位的柠条锦鸡儿随水平距离和垂直距离的增加均呈现出减小的趋势。(2)不同坡位对柠条锦鸡儿根系游离氨基酸含量的影响较为明显,且根系游离氨基酸含量随坡位的降低而增加。坡下天冬氨酸含量、精氨酸含量、赖氨酸含量、苯丙氨酸含量及氨基酸总和分别是坡上的1.255倍、1.432倍、1.381倍、1.80倍及1.11倍。(3)不同坡位的游离氨基酸总和与柠条锦鸡儿的根系分布特征较为相似,均呈现出坡位越低,游离氨基酸总和含量越高且根系分布越集中的趋势。研究结果可为内蒙古农牧交错带柠条锦鸡儿适生性的研究提供理论依据,为区域植被恢复和生态环境建设提供指导性建议。