新型生物可降解PLA沙障与传统草方格沙障防风效益

为了解新型材料生物可降解聚乳酸纤维(PLA)沙障防风效益,通过测定PLA沙障样地内不同高度风速,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m规格PLA沙障防风效能、地表粗糙度与风速廓线特征,同时以相同坡位同种规格的传统半隐蔽式麦草沙障样地和流动沙丘为对照,对比研究了PLA沙障与传统麦草沙障的防风效益。结果表明,新型生物可降解PLA沙障防风效能显著大于麦草沙障,2种类型沙障最大差值可达10.3%,2种材料沙障不同规格防护效果为1 m×1 m规格较其他2种规格更好;2种材料沙障增加地表粗糙度表现为PLA沙障>麦草沙障>流动沙丘,且均随规格增大呈逐渐下降趋势,在相同地形条件下,PLA沙障地表粗糙度均值为麦草沙障的1.4倍;2种材料沙障在迎风坡坡底、坡中、坡顶及背风坡4种地形下地表粗糙度差异不明显,其地表粗糙度均值为0.7 cm;1 m×1 m规格的PLA方格沙障和麦草沙障内的风速廓线曲线呈现"S"型曲线特征,而在2 m×2 m和3 m×3 m规格的2种材料沙障内,风速廓线与对照裸沙丘相似,其风速廓线均呈指数函数分布。随着沙障规格的增大,降低风速作用减弱,其风速廓线逐渐由"S"型趋向于指数函数曲线。

3种滨藜属牧草苗期叶片解剖结构及生理特性对干旱的响应

通过盆栽控水试验,设置5个干旱胁迫水平,分别为最大田间持水量的80%(CK)、60%(轻度胁迫)、45%(中度胁迫)、30%(重度胁迫)、20%(极重度胁迫),并同步设计充足灌水后自然干旱实验,测定干旱胁迫对3种滨藜属牧草叶片形态解剖结构、叶片相对含水量、叶绿素含量、净光合速率、可溶性糖含量、质膜相对透性和丙二醛含量等生理生化指标的影响,以明确3种滨藜属牧草的抗旱特性,并探索其抗旱机理。结果表明:(1)3种滨藜属牧草均具有适应旱生环境的典型叶片结构特征,即在干旱胁迫条件下叶片组织结构形态表现为叶片栅栏组织逐渐变薄,而海绵组织在胁迫早期先变薄后增厚的现象,叶肉组织结构紧密度也出现了先降低后增高的规律。(2)随着干旱胁迫的加剧,叶片的可溶性糖含量增加,而其相对含水量减少,3种滨藜属牧草在土壤含水量很低的情况下叶片仍能保持高于52%的相对含水量。(3)在干旱胁迫下,3种滨藜属牧草叶片的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都发生显著变化,细胞膜受到的伤害程度有明显差异。(4)3种滨藜属牧草抗旱能力均较强,在干旱胁迫下其抗旱性综合表现为灰白滨藜变种1>灰白滨藜变种2>四翅滨藜。

3种滨藜属植物幼苗叶片对NaCl胁迫的生理响应

以灰白滨藜变种1、灰白滨藜变种2和四翅滨藜的1年生实生幼苗为试验材料,采用沙土盆栽试验,对不同质量浓度(0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1.0%)Na Cl单盐胁迫条件下3种滨藜属植物幼苗叶片盐害指数、耐盐阈值及生理特性等指标进行了测定。结果表明:盐胁迫提高了3种滨藜属植物幼苗各器官Na+浓度,降低了K+浓度,灰白滨藜变种2较其他2种植物各器官保持了相对较低的Na+和较高K+浓度,有利于维持较高的K+/Na+平衡;随着土壤盐浓度的增加,灰白滨藜变种2叶片受盐害起始浓度、耐盐阈值及耐盐极限浓度均高于灰白滨藜变种1和四翅滨藜,最终确定出灰白滨藜变种1、灰白滨藜变种2和四翅滨藜的耐盐阈值分别为0.59%、0.68%和0.63%;叶片丙二醛含量、细胞膜相对透性随着盐胁迫程度的加剧而增加。经隶属函数综合评价认为3种滨藜属植物耐盐性强弱顺序依次为:灰白滨藜变种2(0.686)>四翅滨藜(0.532)>灰白滨藜变种1(0.102);与灰白滨藜变种1相比,灰白滨藜变种2和四翅滨藜各项生理指标特征对盐土环境的适应能力更强。

砒砂岩沟坡沙棘根系分布特征及其对林下土壤的改良作用

沙棘是砒砂岩地区植被恢复的先锋树种,沙棘根系形态不但影响植物本身的生长,还影响其保土效果及改土效果。采用根系追踪法,研究砒砂岩地区同一坡面不同坡位、不同林龄沙棘根系的分布形态,测定沙棘林下土壤的理化性质,以裸坡地作为对照,分析沙棘林对土壤的改良作用。结果表明:1)砒砂岩沟坡沙棘根系在垂直方向上集中分布在0～40 cm深的土壤中,在水平方向分布可达137 cm。2)沙棘一级侧根的数量与小环境有密切关系,土壤水分条件越好,侧根数量越多,根长越短;沙棘根系的径粗与埋深呈反比,并且与距植株中心距离也呈反比。3)人工沙棘林在砒砂岩沟坡上,其根系分布表现为坡顶根系由于土层薄受到砒砂岩的限制,水平分布较发达,在坡底由于土壤厚度及肥力的充足,沙棘在垂直分布上明显深于坡顶。4)种植沙棘可增加土壤含水量和土壤孔隙度,同时还可以提高土壤中的速效N、P、K及有机质质量含量。

PLA沙障对沙丘土壤粒径的影响分析

PLA可降解纤维是一种新型的固沙材料,用它灌沙形成的筒状沙袋铺设于沙丘上,可有效改变近地表风沙流结构及地表粗糙度等。PLA沙袋沙障通过对地表风速影响,进而影响沙丘表层土壤粒径的重新分布。本次试验通过对不同铺设规格沙障沙丘0—11cm深土壤粒径的测定,分析不同铺设规格和坡位等对土壤粒径的影响。结果表明:2m×2m铺设规格沙障对土壤粒径影响较大,土壤平均粒径比未铺设沙障沙丘的大16%,1m×1m规格影响最小;同种规格沙障在坡顶处土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大21%,迎风坡、背风坡分别比对照大3.9%,2.4%;土壤深度不同,粒径变化也不同,地表0—1cm土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大16%。因此可知,沙障铺设后,使得沙丘表层的土壤粒径增大。

沙棘经济林碳汇计量研究

根据《中国绿色碳基金造林项目碳汇计量与监测指南》的有关规定,对内蒙古自治区鄂尔多斯地区营造的沙棘经济林进行了碳汇计量研究。结果表明,沙棘各器官含碳率为:叶子54.72%,根45.26%,枝条54.58%。20a后的碳储量约为81 911.53t。在造林和培育过程中,由于苗木、果实运输、浇水、施肥等活动引起的CO2排放量为834.60t,因此可计算出在造林20a后的沙棘经济林的净碳汇量为81 077t。

可降解纤维沙障控制风蚀沙埋的作用规律

通过对吉兰泰盐湖周边流动沙丘铺设的1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m不同规格可降解纤维沙障设置前后沙丘不同部位输沙量、不同高度风速及不同种规格沙障凹曲面深度进行测定，比较分析了风速比、粗糙度、近地表风沙流结构、凹曲面深度与障埂长比值（Z/L）等指标。研究结果表明：在设置可降解纤维沙障后，增加了地表粗糙度，降低了近地表风速；改变了沙丘不同部位近地表风沙流结构，其中沙丘迎风坡下部0-4 cm层的相对含沙量明显大于沙丘中部和上部，特别是0-2 cm层更为显著；与裸沙丘相比，相对输沙量0-4 cm层减少，4-30 cm层增加。通过各规格粗糙度及Z/L值比较表明1 m×1 m规格对粗糙度增大最明显，凹曲面形成最稳定，对风蚀沙埋控制最明显。

西鄂尔多斯地区5种天然荒漠优势灌丛含碳率的研究

准确估算荒漠灌丛固碳能力及荒漠生态系统碳储量对整个陆地生态系统碳循环及其对全球气候变化的响应具有重要意义。利用2014—2015年西鄂尔多斯地区5种天然优势荒漠灌丛(沙冬青、霸王、四合木、半日花和红砂)标准样地调查的基础上,通过野外采样法获得各标准灌丛各器官样品后在实验室利用Elementar vario MACRO CUBE元素自动分析仪测定灌丛各器官平均含碳率和平均加权含碳率。研究结果表明:西鄂尔多斯地区不同灌丛各器官平均含碳率高低分布具有一定的随机性,5种荒漠灌丛各器官含碳率的变化范围在29.78%~56.05%之间,平均含碳率变异系数在1.55%~6.99%之间,但均表现为地下部分平均含碳率高出地上部分;灌丛夏季各器官含碳率高于春季,且差异性达到了显著水平(P<0.05);同一灌丛种在不同季节的加权平均含碳率差异不显著,其差值除了半日花外,其它4种荒漠灌丛加权平均含碳率差值均在2%以内;最终研究确定了5种灌丛在夏季和春季加权平均含碳率分别为沙冬青44.25%和42.31%、霸王41.65%和40.32%、四合木42.39%和41.37%、半日花48.78%和44.35%、红砂39.25%和39.86%。

内蒙古鄂尔多斯地区城市园林绿化树种优选研究

以内蒙古鄂尔多斯市不同立地条件下9种绿化树种为调查对象,采用实地踏查与历史资料搜集相结合的方法,研究了内蒙古鄂尔多斯市4个旗区3种立地条件下城市绿化树种的长势、树高、冠幅、胸径及新生枝条长度等指标,并对现有树种的优势及存在的问题进行了分析。结果表明:油松、云杉、樟子松3种树种在当地生长情况均较好,其中樟子松的长势稍好于其它2种树种,可作为今后绿化树种的骨干树种;水蜡适宜干燥环境中生长;云杉、水蜡、樟子松、国槐、金叶莸在风沙土中生长较好,而油松和金叶榆则更适宜在栗钙土中生长。

准格尔旗露天煤矿矿区沙棘生长状况调查研究

通过在鄂尔多斯市准格尔旗暖水乡露天矿区对不同立地条件下不同树龄沙棘生物量以及树高、冠幅、地径的调查,研究沙棘在煤矿特定立地条件下的生长状况。结果表明:苗圃地沙棘长势最好,矿区道路旁和矿区排土场外侧边坡次之。通过分析相同立地条件下不同树龄沙棘地上生物量与地下生物量的相关性,表明5年生沙棘的相关性最好(R2=0.9399,P=0.0064),2年生次之,4年生最差(R2=0.6928,P=0.083)。沙棘树高、冠幅、基径三者之间的相关性显著,相关系数均大于0.9。

采煤塌陷裂缝对降雨后坡面土壤水分的影响

为探究采煤塌陷裂缝对坡面储蓄降水的影响，本文对降雨后不同坡向上裂缝两侧的不同土层水分动态变化特征进行了研究。结果表明：降雨主要补充坡面地表0～20cm土层土壤水分，且在雨后0～20cm土层土壤水分散失也较为严重；雨后阴坡土壤含水率最高，O—10cm、10～20cm和20～40cm土层土壤水分差异显著（P〈0．05）。降雨结束8d后，裂缝附近的土壤水分变化幅度较大，尤以坡面裂缝上部边缘处最为明显，裂缝处与远离裂缝的土壤水分之间差异显著（P〈0．05）；阳坡土壤水分损失最高，阳坡裂缝周边土壤水分平均损失量高达3．31％。可见，裂缝的出现会在一定程度上打破坡面储蓄降水的格局，加剧坡面局部土壤水分散失，这～点在植被恢复与建设过程中不容忽视。

阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价

采用野外实地调查采样、室内样品分析和数理统计相结合的方法,研究了阴山北麓4种不同利用类型土地的土壤养分特征,并对土壤肥力进行了综合评价。结果表明,1）研究区土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为（25.12±6.56）,（0.63±0.08）,（0.76±0.10）,（31.99±1.07）g/kg;速效氮、速效磷、速效钾含量分别为（39.87±9.14）,（6.72±3.75）,（175.83±105.45）mg/kg;pH为（7.74±0.14）。2）土地利用方式对有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾的影响极显著（P〈0.01）,而对速效氮、全钾和pH的影响不显著（P〉0.05）。3）土壤全氮、磷、钾含量和pH值在垂直剖面上（0~25cm自上而下）表现为无规律的波动状态,但整体上变幅不大;而速效氮、磷、钾和有机质含量整体上表现为下降趋势。4）土壤肥力综合评价值的排序为封育草地（0.506）〉放牧草地（0.417）〉耕地（0.361）〉弃耕地（0.357）,封育草地与放牧草地的土壤肥力为中等级水平,而耕地和弃耕地的肥力为低等级水平,说明草地比耕地更有利于土壤保肥。总体而言,研究区土壤肥力水平较低,存在的主要问题是土壤中全氮和速效氮含量严重偏低。

希拉穆仁草原近自然恢复状态下植被-土壤响应特征

通过对内蒙古阴山北麓围封区域草原近自然状态下植被群落特征及其土壤颗粒物理特性的研究,探讨草地群落与土壤颗粒物理特性在自然风蚀条件下的特征。结果表明:(1)草地全覆盖时以羊草、赖草为优势种,当草地盖度下降为40%以下时以指示草地退化的冷蒿为优势种;且随着植被盖度的降低,草地植物群落生物量呈降低趋势,Shannon-Wiener指数、Simpson指数均呈现出先升高后降低的趋势;(2)草地植被覆盖度对地表土壤颗粒分形维数有显著影响(P<0.05),随着盖度的降低,其地表土壤颗粒分形维数呈显著降低趋势,地表土壤颗粒粗化明显;(3)在近自然状态下,草地植被覆盖较低时,地表0—1 cm土壤颗粒粗粒化现象尤为显著,粒度累计差异达到1 mm,垂直结构上表现为由3—5 cm、1—3 cm土层至0—1 cm土层,土壤颗粒粗粒化程度加重,粗颗粒粒度累积差异分别出现在0.1、0.25、1 mm;(4)在近自然状态下,随着草地植被盖度增加,表层土壤受植物遮蔽,得到有效保护,土壤颗粒逐渐细化,容重也缓慢下降。在近自然状态下,草地及土壤环境发生有层次且多样性的变化,草地植被的斑块状变化使得希拉穆仁围封区草原在近原始状态下出现自然风蚀现象成为可能。

水肥调控对无芒雀麦品质的影响

为了提高无芒雀麦(Bromus inermis)对水分和养分的利用效率,采用正交试验设计,研究了灌水量、氮肥、磷肥和钾肥施用量对科尔沁沙地无芒雀麦品质的影响。结果表明,1)氮肥对干物质含量和粗纤维含量有极显著影响(P<0.01),对粗脂肪含量和粗灰分含量有显著影响(P<0.05);水分对干物质含量和粗纤维含量也有极显著影响(P<0.01),但是对粗脂肪和粗灰分含量影响不显著(P>0.05);磷肥和钾肥的作用相似,对干物质和粗纤维含量有显著影响(P<0.05),但是对粗脂肪和粗灰分含量影响不显著(P>0.05)。4个因子对无芒雀麦品质的独立效应表现为氮肥>灌水量>磷肥>钾肥。2)采用多指标综合评分法对各项品质指标的综合效应进行分析得出,提高无芒雀麦品质最优水肥使用量组合为:氮肥450kg·hm-2+灌水量1 000 m3·hm-2+磷肥200kg·hm-2+钾肥75kg·hm-2。

希拉穆仁荒漠草原风蚀地表颗粒粒度特征

以荒漠草原常见的耕作区、围封区、放牧区及旅游区4种土地利用类型表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术分析了0~2 cm表层土壤粒度组成,计算并分析平均粒径、标准偏差、偏度、峰态及分形维数等粒度参数,探讨风蚀颗粒范围。结果表明：1希拉穆仁荒漠草原耕作区、围封区、放牧区及旅游区4种土地利用类型土壤粒度组成均表现为以砂粒和粉粒为主,黏粒含量较低,样地平均粒径数值依次变小,分选性逐渐变好,峰态平缓,分形维数数值逐渐减小,土壤颗粒组成依次粗化;偏度分别为负偏、近于对称、正偏和偏正偏,彼此差异明显,偏度可作为有效的粒度参数指标。2通过分析粒度分布频率曲线和土壤粒度累积频率间平均距离,显示研究区粒径为134μm和454μm附近颗粒为近自然状态下的易风蚀颗粒。各粒度参数及分维值均显示放牧和旅游加剧希拉穆仁草原表层土壤风蚀,土壤粒度分布范围变宽,整体向粗粒化方向发展。

基于MODIS数据的内蒙古地形因子对火灾分布的影响分析

了解火灾与地形因子的关系是深入研究火灾空间分布格局、火灾风险科学管理的重要前提。本研究基于MOD14A1/MYD14A1热异常产品数据集提取内蒙古2000—2015年的火点信息,结合研究区DEM数据,提取相关地形因子,并在此基础上分析区域尺度背景下的地形因子与火灾分布关系。结果表明:1)采用均值变点分析法,确定内蒙古地形起伏度的最佳统计单元为0.52 km^2;2)火灾分布在地形因子的作用下表现出一定的地形梯度性。火点个数随高程的升高呈现先增大后减小的变化趋势,而火点个数随坡度和地形起伏度的增大呈现逐渐下降的趋势;3)火点分布最多的高程、坡度、地形起伏度区间分别为80~700 m、0°~7°、1~70 m,火灾多发生在高程低、地形平坦、起伏小的地区,这类区域一般人类活动频繁,为火灾的发生提供了机会;4)在火点分布最多的地形区间内,不同土地利用类型上的火点个数分布排序为草地>耕地>林地>其他类型。

希拉穆仁草原退化评价及地表风蚀颗粒表征

经过对希拉穆仁草原围封、自由放牧草地及旅游区进行实地调查,结合内蒙古自治区第5次荒漠化和沙化监测实施细则,根据植被盖度和生物量等指标对草原进行了退化诊断与评价,并在此基础上研究了不同退化程度的地表粗粒组成。结果表明：希拉穆仁草原围封草地以轻度退化为主,自由放牧区以中度退化为主,但在坡顶出现重度退化,旅游区退化程度最为严重,均为重度退化区;可以以土壤颗粒〉0.84mm的百分比含量作为草原退化的判别标准,当其含量在82.22%～89.04%范围内为重度退化,含量在74.01%～79.53%为中度退化,含量在56.05%～66.11%为轻度退化。该指标能够直观、实时地反映草原的退化状况,且具有简便、快速诊断的生产应用性。

希拉穆仁天然草地不同群落土壤入渗特征

为了解希拉穆仁天然草地土壤入渗特征,以未经人为干扰的围封草地为研究对象,利用双环法测定了以蒙古韭(Allium mongolicum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、羊草(Leymus chinensis)、洽草(Koeleria asiatica)、克氏针茅(Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)6种植物为优势种的不同群落土壤入渗过程,分析其入渗特征及影响因素。结果表明:各样地土壤入渗速率随时间变化过程大致分为3个阶段,土壤入渗速率在0~10min呈急剧下降阶段,10~30min呈缓慢降低并趋于稳定阶段,30min后达到稳定阶段。通过对不同群落稳渗速率及达到稳渗前累积入渗量对比分析,发现不同群落间土壤入渗性能存在较大差异,其中,洽草群落土壤入渗性能最好,其次是羊草群落,银灰旋花群落土壤入渗性能最差,其原因是由于不同群落间土壤结构的差异性所致。通过相关性分析可知,土壤容重、最大孔隙度、非毛孔隙度是影响该地区土壤入渗的关键因素。利用Honton模型能准确描述研究区土壤入渗随时间变化情况。

沙袋沙障对沙丘植被特征的影响

为了解铺设沙袋沙障沙丘植被生长情况及其与麦草沙障对植被影响的差异,采用样方调查法对乌兰布和沙漠实验地铺设沙袋沙障沙丘植物种数、植株密度、平均高度和平均盖度进行了连续3a的调查,并与铺设麦草沙障沙丘及未做任何处理的裸沙丘作对比,研究了不同规格、不同铺设位置和不同铺设时间的沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响。结果表明,沙袋沙障和麦草沙障铺设时间越长,所在沙丘植被生长情况越好。随着沙障布设时间增大,2种沙障的植被种数、平均高度无显著变化,植被平均密度能够增加到35%以上,植被盖度也分别能够达到36.8%和33.0%。2种沙障对植被的促进作用排序依次是3m×3m方格沙障最大,2m×2m方格沙障次之,1m×1m方格沙障最小;沙障设置部位不同植被生长情况也存在差异,2种沙障植被最好的位置均是在背风坡底,其次是背风坡中和迎风坡,坡顶植被长势最差。通过方差分析认为,沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响均无显著差异(p=0.14),但是2种沙障与对照相比差异显著(p<0.005)。

典型陆地生态系统土壤碳储量计算研究进展

大气中近10%的碳由土壤产生,其微小变化就能对全球碳平衡产生重要的影响,进而影响全球气候变化。因此,土壤碳储量和释放量的准确测定已成为当前全球变化研究的关键问题之一。从典型陆地生态系统土壤碳储量的计算结果、计算方法及影响因素3个层面对当前土壤碳储量的相关研究成果进行了归纳与总结,分析了当前关于土壤碳储量计算研究中尚存在的问题及原因,并提出了应加强的研究内容,以期为今后的研究提供一些参考。