浑善达克沙地多伦县流动沙地飞播成效调查

长期连续定位调查结果对客观评价飞播固沙成效的动态变化具有重要意义。采用典型样地定位调查方法,连续测定了2004—2018年浑善达克沙地多伦县流动沙地飞播区植物生长的动态变化。结果表明,随着飞播后植物生长年限的增加,播区植物生长经历了一个缓慢并波动的过程,植物密度和植物种类均呈现多项式模型,植被盖度和生物量均为指数模型。典型样方内植物群落结构特征发生明显变化,植物种类从8种逐渐增加到19种,多年生乡土植物种从无到有,并逐渐增加到6种,植被平均盖度从21.65%增加到60.00%,生物量从22.30 g/m 2增加到56.70 g/m 2。植被盖度、生物量、植物种类和年度降雨具有显著相关性,而植物种密度和年降雨的相关性较差。飞播固沙后植物生长经历了一个缓慢并波动的过程,植被盖度、多年生乡土植物逐渐增加,群落结构逐渐发生实质性变化。

呼伦贝尔草原风蚀坑土壤水分异质效应研究

风蚀坑是沙质草原常见的一种风蚀地貌,是草地沙化的一种重要表现形式,其对草原植被破坏性强。本文选择呼伦贝尔草原处于活跃发展阶段的风蚀坑为研究对象,并以周边草地为对照,对风蚀坑内外不同位置、不同深度的土壤含水量进行研究。结果表明:(1)风蚀坑造成草原土壤水分的“破口”效应,导致其周边近20 m范围草地土壤含水量显著降低,且在沙坑边缘0~3 m范围内形成了一条“干燥带”,其土壤含水量比对照低45.15%;(2)沙坑内土壤含水量较对照降低44.44%,但沙坑下风向积沙区土壤含水量与对照无显著差异;(3)风蚀坑的沙坑及积沙区不同深度的土壤含水量异质性较大,变异系数C_(V)可达到50%以上,且随着土层深度的增加,土壤含水量呈现先增大后减小的趋势;(4)经过雨季,风蚀坑的积沙区有一定的“储水”作用,而沙坑及边缘区却呈现出严重的“失水”效应,土壤处于极度干燥状态,为沙坑的风蚀扩张提供了条件。

纱网沙障研究进展

沙障在流动沙地治理和植被恢复中发挥了重要作用,而纱网沙障具有材质轻、韧性好、抗拉力强、使用寿命长等优点。本文综述了自1989年以来有关纱网沙障材料选择、设置方式、防风固沙作用及植被恢复成效等研究成果,并提出了纱网沙障未来发展趋势。

科尔沁沙地油松人工林林龄对土壤酶活性及化学性质的影响

【目的】研究科尔沁沙地不同林龄油松人工林地土壤养分变化及酶活性变化过程,为该地区植被恢复提供参考依据。【方法】以流动沙地为对照(0 a),选择固沙18、34、48、56 a油松人工林地为研究对象,进行土壤样品分层采集,用于土壤化学性质及酶活性的测定;采用冗余分析方法,探究不同林龄土壤酶活性变化过程及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】与对照相比,有机质、全氮、全磷、速效钾含量随林龄增加而显著增加,但全钾、速效氮则无明显变化。不同林龄0~2 cm土层过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶、中性磷酸酶、中性蛋白酶活性随林龄增加均显著高于对照并具有明显表聚现象,蔗糖酶活性在18 a时活性最高,随后下降。林龄、土层及其交互作用均显著影响土壤酶活性。冗余分析结果表明土壤全氮、全钾、速效磷、速效钾与土壤脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶均呈极显著正相关关系;7种化学性质在前两轴累积解释土壤酶活性的76.06%,对土壤酶活性影响重要性排序为全氮>速效磷>全钾>有机质>全磷>速效钾>速效氮,全氮是影响土壤酶活性差异的关键因子。【结论】油松人工林能有效改善沙地土壤肥力,提高土壤酶活性,并随林龄增加改善作用增强;同时人工造林56 a时,油松人工林地未出现衰退现象。

不同沙埋程度下带状沙障的防风固沙效果研究

沙障在防护过程中,易发生沙障沙埋现象。为了对比分析不同沙埋程度下沙障的防风固沙效果差异,该文通过风洞模拟和野外试验相结合的方法,研究了沙袋沙障在裸露、浅埋、深埋3种状态下,防护区近地层风流场、输沙通量等风沙运动规律,并以未设置沙障的流沙区作为对照,明确了沙埋过程中沙障的防风固沙效果变化规律。结果表明,沙障在经历裸露至深埋过程中:1)对过境气流的防护距离、防护高度逐渐减小,近地层风速廓线变化趋势与对照相同,并逐渐服从对数函数;2)沙障防护区输沙分布高度显著降低(P<0.01),输沙分布高度由42 cm(裸露)降低至34 cm(浅埋),最终降至28 cm(深埋),而对照的输沙分布高度为24 cm;3)近地层输沙率分布曲线逐渐服从对数函数,0~50 cm高度范围输沙量也呈现递增趋势;4)3种埋设深度野外试验说明,经过两个风季后,裸露、浅埋、深埋的沙袋沙障防护区土壤风蚀呈现降低趋势,风蚀深度分别比对照降低了18.53%、72.97%、80.40%。研究可以为沙障高度优化及应用技术提升提供理论依据。

沙障对风蚀坑种子库特征的影响研究

以浑善达克沙地东南缘的风蚀坑为研究对象,通过野外取样与室内萌发试验相结合的方法,测定了风蚀坑不同类型沙障内土壤种子库种类、数量,对比分析了不同类型沙障防护风蚀坑土壤种子库特征。结果表明:沙障能够有效提高风蚀坑内土壤种子库种类与数量;透风型沙障防护的风蚀坑土壤种子库数量显著高于对照,直播沙障的最高,而不透风型沙障与对照无显著差异;风蚀坑内上部、中部土壤种子库数量最多,下部最少。

水溶性亚麻饼粕籽胶固沙剂制备条件研究

以亚麻饼粕为原料,研究其浸提水溶性植物胶适宜条件,能够为此新型固沙剂研发提供新途径。本研究主要采用清水浸提法,开展料液比例、浸提温度、浸提时间以及浸提次数等单因素组合处理试验,探讨不同浸提条件对亚麻饼粕籽胶提取物的影响。结果表明:室温条件下,随着料液比、浸提时间的增加,浸出物干重、浸出物浓度呈增加趋势,浸出物提取率和料液比、浸提时间无明显相关性,其平均值为18.49%。通过外加热提高浸提温度,可缩短浸提时间,能够增加浸出物干重、浸出物浓度,其浸出物提取率平均为17.08%。室温条件下,随着浸提次数的增加,不同料液比处理浸提出的籽胶量显著降低,第1次浸提出籽胶量平均值占连续3次浸提总籽胶量的77.23%~80.04%。常温条件浸提1次8 h及以上、料液比1.5%及以上,其籽胶浓度大于0.200%,可满足固沙剂应用中籽胶含量要求。

油松林地土壤理化性质及生物学性质研究进展

土壤是植物生长的物质基础,也是土壤物质转化、能量流动、土壤微生物生存和繁殖的栖息地。根据油松林地土壤理化性质和生物学性质的研究现状,对油松林地土壤物理性质、化学性质、酶活性、微生物量碳和氮以及真菌和细菌相关研究等进行归纳和总结,并对未来研究方向提出展望,以期为今后油松营林、造林工作提供科学指导。

科尔沁沙地油松人工林的土壤养分含量变化特征

以科尔沁沙地18 a、34 a、43 a和56 a林龄的油松人工林为研究对象,探讨油松人工林土壤养分含量随林龄的变化特征。结果表明:随着林龄的增加,土壤有机质、全氮、全磷含量显著增大,有机质含量由对照样地的2.75 g·kg^(-1)增至43 a林地的11.95 g·kg^(-1);全氮含量由对照样地的0.23 g·kg^(-1)增至56 a林地的0.62 g·kg^(-1);全磷含量由对照样地的0.08 g·kg^(-1)增至56 a林地的0.16 g·kg^(-1);全钾含量和速效养分在各林龄中无明显规律性变化。在0~2 cm土层中有机质和速效钾含量显著大于2~10 cm和10~20 cm土层,0~2 cm土层有机质在各林龄阶段平均为19.73±8.16 g·kg^(-1),2~10 cm和10~20 cm土层分别为7.17±0.74 g·kg^(-1)和5.08±1.21 g·kg^(-1);土壤全氮、全磷、全钾、速效氮和速效磷含量随土层变化无显著变化。双因素方差分析表明,林龄和土层均能显著影响土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量。综上所述,随着林龄的增加,油松人工林的土壤养分含量得到了明显改善,而且表层土壤较下层土壤的养分含量提高程度更为明显。

水溶性固沙剂对沙地土壤蒸发的影响

为探究不同水溶性固沙剂对土壤水分蒸发的影响,选取沙蒿胶、亚麻籽胶、刺槐豆胶、生物基磺酸盐4种水溶性固沙剂,每种材料设计10、20、30、40、50g·m^(-2)5种用量,以未添加固沙剂为对照(CK),通过室内模拟蒸发试验,测定不同种类、不同添加量固沙剂蒸发强度,分析其差异。结果表明,4种固沙剂保水作用依次为刺槐豆胶、亚麻籽胶、沙蒿胶、生物基磺酸盐,并且刺槐豆胶显著优于生物基磺酸盐;4种固沙剂添加量为40和50g·m^(-2)时保水作用均显著高于CK(P<0.05);4种固沙剂对5—10cm土层土壤均有较强保水效果。综上可知,水溶性固沙剂具有良好的保水作用,其中刺槐豆胶表现最优。研究结果可为水溶性固沙剂的应用提供理论依据。

活化风蚀坑沙障固沙技术及植被恢复

风蚀坑活化形成的流动沙地直接危害草场,使土地逐渐丧失生产力。结合风蚀坑内风速变化特征,采取风蚀坑及边坡、风蚀坑积沙区沙障固沙技术,恢复风蚀坑植被。结果表明:风蚀坑及边坡设置黄柳沙障3 a,植被覆盖率达到27.0%,植物种为7种;PE纱网沙障植被覆盖率为31.0%,植物种为11种;PLA沙障植被覆盖率达到15.6%,植物种为4种;黄柳+PE复合沙障植被覆盖率达到75.3%,植物种为6种,而对照植被覆盖率为1.6%,植物种2种。在风蚀坑积沙区,设置沙障3 a后,PE纱网沙障植物种达到10种,黄柳+PE沙障为8种,PLA沙障为4种,黄柳沙障6种,而对照为1种;植被覆盖率分别达到50.3%、50.7%、22.7%、40.0%,而对照为4.0%。采取网格或带状PE沙障,带状黄柳+带状PE沙障对风蚀坑植被恢复具有良好效果。

平茬高度对人工固沙灌木柠条锦鸡儿群落的影响

针对科尔沁沙地优良固沙灌丛柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)群落,探讨未平茬(CK)、留茬0 cm(L-0)、留茬50 cm(L-50)、留茬100 cm(L-100)对灌木、草本及土壤养分的影响。结果表明:L-50留茬基部萌生的新枝生物量显著高于其他处理;L-0灌丛基部萌生的新枝数量、比叶面积和叶生物量占比均显著高于其他处理。L-0灌丛间的植被盖度、生物量和Shannon-Weiner指数分别为30.2%、217.0 g·m和25.5,显著高于其他处理;灌丛下草本植被数量、生物量和生物多样性指数则是L-50处理最高。相同平茬处理灌丛下的土壤TN和TC高于灌丛间,且以L-0处理为最高。平茬处理对灌木植株复壮和草本植被恢复作用明显,但L-0处理更有利于灌木新生枝条上的叶和灌丛间草本植被生长,而L-50处理则更利于灌丛新生枝条自身和灌丛下草本植被生长。

纱网沙障对风蚀坑积沙区土壤种子库的影响

以浑善达克沙地固定沙丘风蚀坑积沙区为研究对象,依据固定沙丘活化形成风蚀坑积沙区的特点铺设纱网沙障,积沙区不同铺设方式下设计4 m×4 m网格沙障(S1)和4 m带状沙障(S2);积沙区不同空间位置下使用4 m×4 m网格沙障铺设积沙区前段(L1)、积沙区中段(L2)和积沙区后段(L3)3个空间部位;以流动沙地为对照(CK),采用野外取样和温室内萌发的方法,探讨纱网沙障在积沙区不同铺设方式下及不同空间位置下对土壤种子库的影响。结果表明,1)不同处理下土壤种子库物种组成及种子密度不同,同一物种在不同处理的土壤种子库中出现时种子密度也存在差异;禾本科、藜科、菊科植物种在土壤种子库中出现比例均较高,分别占31.3%、25.0%和18.8%,占总物种数的75.0%;败酱科、豆科、毛茛科、唇形科、苋科在土壤种子库中均有出现。不同处理间S1物种种类最多,达12种,CK种类最少,仅有5种。2)风蚀坑积沙区经纱网沙障治理后,土壤种子库中植物物种数、种子密度和物种多样性均呈增加趋势;不同铺设方式下S1处理及不同空间位置下L2处理的1年生植物和多年生植物种子数均为最高。3)土壤种子库中Shannon-Wiener指数、Simpsin指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数在不同空间位置下均表现为L2>L1>L3>CK;在不同铺设方式下均表现S1>S2>CK(Pielou均匀度指数除外)。此外,经过治理后,土壤种子库的恢复成效与沙化草地相近,与CK显著不同。设置纱网沙障改善了风蚀坑流动沙地土壤种子库结构,对快速恢复植被,促进流动沙地植被演替具有重要作用。

固沙剂性能及环保材料发展现状与趋势

固沙材料是化学固沙措施的核心,伴随材料学科的快速发展,固沙材料变得丰富,具有抗风蚀、保持水分、促进植物生长等多功能一体的固沙材料成为研究热点。本文介绍了固沙剂固沙、保水、促进植物生长等功能,并探讨了固沙剂与环境的互馈效应,以探究固沙剂固沙效果长效性。并针对一些固沙剂含有重金属离子及有毒有害成分,存在严重的环境污染问题,综述了新型的多种环境友好型固沙剂,如亚麻型植物胶、沙蒿胶、聚氨酯固沙剂等,并对此类固沙材料自身的稳定性以及应用发展进行了探讨。

典型草原灌丛化对草本植物群落组成的影响

草原灌丛化逐渐成为全球热点研究对象,为探究灌丛化对典型草原植物群落的影响,以锡林郭勒典型草原为研究对象,选择不同程度灌丛化样地,进行灌丛间植被调查,生物量测定及多样性计算,分析不同灌丛化程度之间的差异性。结果表明:随灌丛化程度增加,灌丛间草本植物物种数由11种显著下降到7种,Margalef丰富度指数由1.7显著降低到1.0;植被盖度、密度、多年生植物种类、Shannon-Wiener多样性指数随灌丛程度增加呈现逐渐降低的趋势;Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数均随灌丛化程度加深,呈现先增加后降低的趋势;灌丛间草本植物地上生物量随灌丛化程度加深而显著减少,枯落物质量重度灌丛化显著低于轻度和中度灌丛化。综上所述,典型草原灌丛化现象显著影响植物种类、Margalef丰富度指数、草本植物生物量、地上枯落物质量,本研究可为该区域合理利用提供理论依据。

黄麻纤维护坡水蚀防护效果

为有效治理矿区排土场边坡水蚀问题,采用黄麻纤维护坡对露天煤矿排土场边坡进行防护试验,研究不同类型、不同规格的黄麻纤维护坡在坡面不同部位对水蚀的防护效果。结果表明:1)黄麻纤维护坡设置当年对排土场边坡土壤侵蚀产生显著的抑制作用,黄麻纤维护坡防护区侵蚀沟及坡面的土壤侵蚀深度均显著低于对照,分别比对照的降低42.08%和30.71%;2)黄麻纤维护坡形成的截流槽能够有效蓄积水土物质,且沿着坡面自上而下截流槽内土壤淤积厚度呈现线性递增趋势;3)麻袋片和麻袋护坡对坡面水蚀均能有效抑制,麻袋护坡、麻袋片护坡设置侵蚀沟内和坡面土壤侵蚀深度较对照分别减小16.39%、51.64%和48.30%、38.10%;4)4、8和10 m麻袋片护坡防护坡面的侵蚀深度分别比对照降低38.10%、43.54%和16.33%,侵蚀沟内的侵蚀深度分别比对照降低51.64%、51.91%和48.36%;5)防护期2~3年内,4和8 m规格麻袋片护坡侵蚀沟和坡面土壤侵蚀深度未发生显著变化,10 m规格麻袋片护坡防护区依然存在土壤侵蚀现象,至第3年10 m规格麻袋片护坡防护区侵蚀沟和坡面土壤侵蚀深度分别比对照降低53.13%和34.03%。基于施工难易程度及材料成本,在排土场边坡水蚀防护实践中建议采用4~8 m规格麻袋片护坡。

植物措施对沙漠光伏电站土壤的改良效应

为探究植物措施对沙漠光伏电站土壤理化性质的影响,以电站内羊草、甘草、油蒿、花棒及沙障样地为研究对象,测定各样地土壤粒度、容重、孔隙度及养分指标。结果表明,研究区土壤细沙、中沙、极细沙3种主要粒级含量达90%以上,其中羊草措施<0.25 mm组分含量最高。0-30 cm土层土壤容重为1.47~1.67 g·cm^(-3),毛管孔隙度为14.53%~31.52%,均以沙障措施的土壤结构性最优。0-30 cm土层羊草措施碱解氮、速效钾含量最高,甘草措施有机质含量最高,花棒措施速效磷含量最高。研究可为沙漠光伏电站生态保护修复提供理论依据。

库布齐沙漠北缘苔藓结皮土壤酶活性及腐殖质组成特征

生物结皮是流动沙地固定的显著标志,土壤酶活性和腐殖质含量变化是衡量干旱脆弱沙漠生态系统恢复程度的重要指标。以流沙为对照,选择固沙10年、20年、30年苔藓结皮样地,探究不同固沙年限苔藓结皮土壤酶活性及腐殖质组分变化特征。结果表明:与对照相比,随固沙年限增加,苔藓结皮中酶活性增加1.3~9.4倍,胡敏酸(HA)含量从0.84g/kg增加到2.47g/kg,富里酸(FA)从0.62g/kg增加到2.28g/kg,胡敏素从0.86g/kg增加到5.57g/kg。冗余分析结果显示,腐殖质组分含量在前两轴累积能够解释土壤酶活性的94.25%,土壤腐殖质组分对土壤酶活性的重要性影响排序为富里酸>HA/FA>胡敏素>胡敏酸,且富里酸、HA/FA、胡敏素与土壤酶活性呈极显著正相关关系(P<0.01)。说明富里酸、HA/FA、胡敏素是影响苔藓结皮土壤酶活性的关键因子。综上,苔藓结皮固沙年限的增加,可有效提高土壤酶活性、改善土壤腐殖质组分特征,对促进风沙土形成演变和脆弱生态系统恢复具有重要作用。