内蒙古土石山区油松林枯落物层水文生态功能研究

为探究林分密度对土石山区油松林枯落物持水特性的影响,以内蒙古大青山南坡4种不同林分密度的油松林为研究对象,通过样地调查与室内浸水实验相结合的方法,对其枯落物蓄积量以及持水特性等进行研究。结果表明:(1)4种不同密度油松人工林枯落物层厚度范围为1.94~3.85 cm,枯落物储量范围为8.49~19.94 t·hm^-2,厚度与储量均随着林分密度的增大而增大;(2)4种不同密度油松人工林枯落物最大持水量范围为23.82~45.81 t·hm^-2,大小顺序为2564株·hm^-2>3189株·hm^-2>1828株·hm^-2>1473株·hm^-2;最大持水率范围为225.11%~287.16%,大小依次为1473株·hm^-2>1828株·hm^-2>2564株·hm^-2>3189株·hm^-2;(3)不同林分密度枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系:W=aln(t)+b;枯落物持水速率与浸水时间呈幂函数关系:V=ktn。综上所述,密度为2564株·hm^-2的油松林,其枯落物持水特性表现最好,水源涵养能力最强,建议在相似立地条件下,油松林营建应向此范围调控。

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。

浑善达克沙地地下水位动态变化及其影响

降雨和地下水位等动态变化对固沙植被生长及其稳定性具有重要影响。采用定位定时自动观测方法,研究了浑善达克沙地多伦生态站风沙土地下水位变化及其对降雨特征的响应。结果表明,沙地地下水位埋深年平均在2.95~3.00 m,其变化幅度小于10 cm。在植物生长季地下水位处于最低期,其他时间基本属于地下水位回升恢复期。持续累计降雨大于40 mm时对地下水位变化有影响,当降雨量达56.64 mm时,地下水位埋深明显回升。年地下水位埋深呈现波浪式变化趋势,且降雨对沙地地下水位的补给具有滞后效应,并与持续累计降雨量大小有关。

库布齐沙漠生物土壤结皮细菌群落结构及多样性

为探明库布齐沙漠不同演替阶段生物土壤结皮(BSCs)细菌群落结构及其与土壤化学性质关系,本研究借助Ion S5TMXL测序平台对库布齐沙漠不同区域BSCs细菌的16S rRNA基因进行测序,对比分析了各采样点裸沙、藻结皮和苔藓结皮细菌的群落结构、多样性及其与土壤化学性质之间的关系。结果表明:(1)随着BSCs发育演替,土壤有机质(OM)、总氮(TN)、总叶绿素a(Chla)、总糖(TS)呈增加趋势,且OM和TS最为显著,而pH值呈降低趋势;(2)和裸沙比较,藻结皮中,蓝藻门占比由3.11%上升为22.88%,酸杆菌门占比从3.53%上升为7.88%,而苔藓结皮中,蓝藻门占比降低到8.78%,酸杆菌门占比升高到12.21%;(3)苔藓结皮与OM、总磷(TP)、TN、TS、Chla呈正相关,而与pH值呈负相关,OM和pH值是影响裸沙群落组成的主要因素。

沙地樟子松人工林天然更新的适宜气候区评价

采用适宜指标预测沙地樟子松在引种地是否能够完成天然更新过程对指导科学造林具有现实意义。本研究选择平均气温、有效积温、无霜期、蒸发量等4项指标,通过系统聚类方法划分了沙地樟子松人工林能否天然更新的气候区。结果表明:具有寒冷、低温、无霜期90~120 d等气候特征的地区为其天然更新最适宜或适宜气候区,包括鄂温克旗、多伦县、红花尔基林业局、西乌珠穆沁旗、塞罕坝机械林场、右玉县、讷河市、扶余县等16个地区;而具有气温高、有效积温3000℃及以上、平均无霜期150 d以上等气候特征的地区为天然更新较不适宜气候区,包括科尔沁区、科左中旗、东胜区、伊金霍洛旗、乌审旗、磴口县、民勤县等11个地区。

毛乌素沙地不同林龄杨柴灌木林土壤呼吸及其影响因素

为探究沙漠化逆转过程中林地土壤呼吸速率和通量变化趋势及其主要影响因子,本文选择毛乌素沙地林龄为9 a、18 a和30 a杨柴人工灌木林和未造林流动沙地(CK),用Li-8100A土壤碳通量监测系统对土壤呼吸速率进行定位观测,并对主要环境影响因子进行了测定。结果表明:(1)土壤呼吸速率和通量均在植物生长季5—10月呈现出先升高后降低的单峰曲线变化规律,最高值出现在7月。(2)土壤呼吸速率和通量随杨柴林龄增长呈持续增加趋势,而呼吸速率温度敏感性(Q10)则呈持续下降趋势。生长季5—10月杨柴林各样地土壤呼吸平均速率大小为:30 a(2.16μmol·m^(-2)·s^(-1))>18 a(1.98μmol·m^(-2)·s^(-1))>9 a(1.41μmol·m^(-2)·s^(-1))>CK(0.24μmol·m^(-2)·s^(-1));土壤呼吸碳通量值大小顺序为:30 a(365.74 g C·m^(-2))>18 a(313.63 g C·m^(-2))>9 a(218.66 g C·m^(-2))>CK(40.08 g C·m^(-2))。(3)CK、9 a和18 a样地土壤呼吸速率季节性变化主要受土壤温度和水分的耦合作用(P<0.01),而30 a样地的主控因子为土壤温度(P<0.01)。(4)土壤呼吸碳通量与植被生物量、土壤有机碳和全氮含量均呈显著正相关关系(P<0.05)。

沙地云杉菌根真菌的鉴定及其促生作用

筛选和鉴定沙地云杉菌根真菌,对沙地云杉育苗以及种群恢复具有重要意义。本研究从沙地云杉根段筛选获得8株菌根真菌,经ITS基因测序比对,分别属于镰刀菌属、皮伞属等5属,其中皮伞属为优势菌属。其中4株菌能够在磷酸三钙固体PKO平板上生长,1株能够在硅酸盐固体平板上生长。盆栽实验表明,接种菌株Marasmius scorodonius YSF5能够明显提高沙地云杉幼苗地上部分干重,较空白对照提高20.44%;Marasmius scorodonius YSF5还能够显著促进沙地云杉幼苗根干物质量的积累,较空白对照提高67.37%;接种菌根真菌提高了土壤有机质、全氮和速效氮含量,提高比例分别为23.99%~101.34%、27.27%~212.12%和15.07%~52.48%。综合分析表明,Mycetinis sp.YSF2、Marasmius scorodonius YSF5、Ambomucor senatoinflatus YSF7和Mycetinis sp.YSF9具有较强的促生能力,这些菌株可储备为保育和人工栽培沙地云杉的菌种资源。

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。

基于风洞试验的樟子松农田防护林防风效果研究

樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)是我国“三北”地区主要造林树种之一,樟子松防护林具有较强的防风固沙能力。本研究以樟子松防护林为研究对象,开展了5种行带式配置防护林防风效益风洞试验研究,测定了不同配置防护林防护区不同距离范围内风速及其流场特征,研究了樟子松防护林不同行带配置与防护效益关系,为常绿针叶树种农田防护林营造提供理论依据。结果表明:(1)防风效能随着林带行数的增加而增强,且林带后1 H~3 H内风速显著降低,形成风影区,风影区面积随着林带行数的增加而变大。(2)樟子松防护林带后风速流场发生显著变化,在12 m·s^(-1)风速条件下,1~5行1带的5种林带防风效能分别为15.1%、26.2%、37.5%、51.7%和51.9%,4行1带、5行1带结构配置防风效能均在50.0%以上。(3)樟子松防护林具有较强的防风效果,建议在干旱区农田防护林建设与更新中可采用樟子松造林,最适结构配置为4行1带。

风滚植物高立式沙障防风效应研究

“风滚”扩散是植物种子传播与个体扩张的重要形式,具有重要生态学意义。草地、沙地均存在大量的风滚植物,冬春季在气流作用下运动并堆停在各种障碍物周围,其中,网围栏拦截形成风滚植物障体较为常见,此类障体对过境风沙也会产生明显的阻挡作用。为探究风滚植物障体的防风效应,本研究模拟了网围栏拦截不同数量的风滚植物,设计了具有密、中、疏3种疏透度的风滚植物高立式沙障(障高H为1 m),通过野外试验研究了防风效能、风沙动力学粗糙度及风速流场特征,并探索了高度、疏透度等沙障工程参数对防风效益的影响,为防沙治沙新方法与新技术应用提供参考。结果表明(:1)风滚植物高立式沙障能够影响周边风场特征,可影响至障后7 H距离、0~90 cm高度范围(;2)密、中、疏3种沙障均能够显著降低过境风速强度,具有较好的防风效能。3种沙障风速最小值均出现在障后3 H距离处,但随着疏透度的减小,沙障防风效能呈现增加的趋势,防风效能最高值出现在密型沙障后10 cm处,可达到50%。(3)密、中、疏3种沙障均能够增加地表粗糙度,3种沙障整体上呈现密型>中型>疏型的趋势,粗糙度最大值出现在密型沙障,可达2.97 cm。风滚植物高立式沙障能有效对过境风速产生影响,具有很好的防风效应,能够为防沙治沙应用提供参考。

玉米芯颗粒对风沙土毛管水运移和蒸发特性的影响

为探索玉米芯在干旱地区的有效利用方式、提高其利用率,通过土柱模拟的方法,将1.5~6.0 mm玉米芯颗粒与风沙土混合开展吸水与蒸发试验。以未添加玉米芯的土柱为对照,设置10种添加玉米芯处理,对不同处理土柱的吸水量、湿润锋、蒸发量、蒸发强度等进行测定,分析玉米芯及其用量对风沙土吸水、保水效果的影响。结果表明,混合土壤毛管水上升高度比对照低0.0%~76.3%,毛管水平均上升速率比对照低7.3%~78.7%,蒸发强度比对照低10.7%~64.2%。玉米芯添加量≤40%时,吸水量比对照高8.6%~16.2%;玉米芯添加量>40%时,吸水量比对照低1.1%~46.0%。毛管水上升高度与时间之间呈幂函数关系,水分补给量与时间之间呈幂函数关系,水分补给量与毛管水上升高度之间呈线性相关。吸水条件下的Green-Ampt模型调整后可用于模拟混合土壤的毛管水上升过程。Rose蒸发模型能很好地表达混合土壤累计蒸发量随时间的变化特征。研究结果为沙化土地治理、秸秆还田改良耕地等研究与实践提供理论依据。

呼伦贝尔草原风蚀坑植物分布空间异质效应

风蚀坑是草原常见的风蚀地貌类型,其发生风蚀同时伴随不同程度的沙埋作用,造成其不同区域植被生长及分布存在一定差异。为明晰草原风蚀坑不同区域的植被组成特征与分布规律,本研究以呼伦贝尔草原处于活跃发展阶段的风蚀坑为研究对象,调查风蚀坑5个不同区域(沙坑、上风向区、左积沙区、右积沙区、下风向区)植物种类及其生长情况,并以周边天然草地为对照(CK),分析风蚀坑对植物空间分布的异质效应,拟为草原风蚀坑发展机制研究及其植被恢复技术提供重要依据。研究表明:(1)风蚀坑与CK相比植物种类显著增加,植物种类达到了42种,隶属于13科34属,CK为17种,隶属于8科16属,但增加的植物种多为沙蓬、兴安虫实等沙生植物。(2)风蚀坑不同区域植物种存在显著的异质性,沙坑主要植物种为菊科,植物种数量较CK分别减少85.42%。上风向处、左积沙区、右积沙区等区域植物种以苋科为主,下风向处以禾本科植物为主,分别增加了47.05%、117.75%、35.29%、29.17%。(3)不同区域植物长势存在较大差异,沙坑、下风向区较CK差异最显著,植株密度降低了99.63%、89.73%,植被盖度降低了84.48%、69.06%,地上生物量降低了93.15%、56.78%。(4)下风向区沙埋覆盖草地面积最大,随着沙坑边缘经过积沙区向草地延伸,植物种类数量逐渐接近CK,重合度可达到52.63%,苍耳、沙蓬等植物消失。

不同造林模式林下草本植物群落和土壤养分特征

以典型黄土丘陵沟壑区樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松(Pinus tabulaeformis)、山杏(Armeniaca sibirica)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等乔、灌木配置而成的不同造林模式所营造的2585hm^2人工林生态系统为研究对象,采用经典统计和冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)方法对7种造林模式林下草本植物群落和土壤养分特征进行了研究,包括油松纯林-YS、大樟子松纯林(造林苗木规格1.5 m)-DZ、小樟子松纯林(造林苗木规格0.5 m)-XZ、柠条锦鸡儿纯林-NT、柠条锦鸡儿与大樟子松混交林-ND、柠条锦鸡儿与小樟子松混交林-NX、山杏与樟子松混交林-SZ,并以天然保护性草坡(CK)为对照,了解林下草本植物群落与土壤养分之间的关系,为黄土丘陵沟壑区人工林抚育管理提供科学依据。结果表明,(1)NT的草本植物群落3种多样性指数(Shannon-Wiener、Simpson和Pielou均匀度指数分别为43.9%、49.6%和45.3%)低于其他造林模式,混交林造林模式的林下草本植物多样性高于纯林。(2)NX和XZ林地土壤有效钾、有效磷含量相比其他造林模式处于较高水平,不同造林模式下土壤有机质均高于CK,除NT和NX外,其他5种造林模式土壤有机质含量显著高于CK,且存在极显著差异(P<0.01)。(3)冗余分析(RDA)结果表明,RDA1轴和RDA2轴共同解释了全部方差的77.68%。综上,7种造林模式林下草本植物多样性及土壤有机质均高于天然保护性草坡,且土壤养分含量差异性主要表现在全氮、有效钾和有机质上。可见,不同造林模式可以提高生态系统植物多样性和土壤养分,但今后的造林工程需要重视不同树种间的合理搭配,以促进区域生态的可持续发展。

三种生境条件下四合木种群开花结实特性

以鄂托克旗蒙西镇自然分布的四合木种群作为研究对象,采用统计学方法,对不同生境条件下四合木种群的冠幅结构、开花结实量、花果转移率和结籽率进行了研究,以期为探讨种群的更新和濒危机制以及四合木资源保护和利用提供参考依据。结果表明:种群结构与生境条件密切相关,种群A的生境明显优于种群B和种群C,种群A幼龄个体占27.33%,自然更新后备力量充足,属稳定型种群,种群B和种群C缺乏幼龄个体,自然更新不良,属衰退型种群,严酷的生境条件成为限制四合木更新的主要因素之一。单个四合木灌丛的平均开花数为842,平均结实数为388,且开花和结实数量随冠幅级增加呈"山峰"形曲线变化,开花结实高峰期均出现在冠幅级为10~11级时,平均花果转移率为34.48%。试验区四合木结籽率较低,仅为0.87%~2.87%,可能与其胚胎败育率高有关。

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。

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。

蛮汉山典型森林植被土壤理化性质特征研究

为准确认识蛮汉山典型森林土壤物理特性和养分含量特征,本研究以蛮汉山地区5种森林类型为研究对象,对不同林分土壤特性进行比较分析。结果显示,林地土壤物理特性和养分含量与土层深度的变化规律基本一致,但不同类型之间存在一定差异。不同森林类型土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度随土层深度增加呈规律性变化,即随着土层深度增加,土壤容重逐渐增大,毛管孔隙度和总孔隙度呈减少趋势;林地土壤均为中性或微碱性土壤(pH值7.47~8.03),未出现明显酸化或碱化;土壤有机质、速效养分、全量养分随土层深度增加其含量整体呈下降趋势。林地土壤质量表现为虎榛子天然林>华北落叶松人工林>白桦天然次生林>山杨天然次生林>樟子松人工林。为促进林地土壤不断改善,在蛮汉山地区进行林业生态建设时,应同时考虑树种选择和林分结构合理配置。

华北落叶松人工林凋落物组成及动态研究

以阴山山地苏木山林场华北落叶松人工林为研究对象,利用野外调查和数据分析的方法,对凋落物年凋落量、组成、月动态变化及现存量进行研究。结果表明:华北落叶松人工林凋落物年凋落总量为4.74 t·hm^(-2),其中,落叶2.64 t·hm^(-2),落枝1.53 t·hm^(-2),落果0.50 t·hm^(-2),落皮0.07 t·hm^(-2),分别占总凋落量的55.69%、32.28%、10.55%和1.48%。各组分中,落叶在10月份凋落量最大,为1.56 t·hm^(-2),落枝和落果5月份凋落量最大,分别为0.28 t·hm^(-2)和0.10 t·hm^(-2)。林地凋落物现存量为5.04 t·hm^(-2),其中,未分解层3.67 t·hm^(-2),半分解层1.37 t·hm^(-2)。研究结果可为华北落叶松人工林物质循环和林地养分平衡研究提供参考依据。

化学固沙材料对风蚀和土壤环境恢复的研究进展

在我国西北干旱、半干旱地区,风蚀是造成土地沙化的重要因素之一。而化学固沙由于能够迅速固定流沙表面、减少风蚀而受到人们的广泛关注。虽然化学固沙在治理沙化土地方面效果显著,但同时也存在一定的局限性。文章综述了化学固沙材料对土壤抗风蚀性、水分、植被及土壤性质方面的影响,分析了未来发展趋势,以期为我国流沙的生态治理与工程建设提供参考。

小胡杨2号对不同强度盐胁迫响应机制研究

本文通过大田控制试验,以库布其沙漠栽植的4 a生小胡杨2号为研究对象,用不同梯度NaCl处理(0、100 mmol·L^(-1)、200 mmol·L^(-1)、300 mmol·L^(-1)),探究其光合及其酶活性对盐胁迫的响应,结果显示:(1)轻度盐胁迫可以提高小胡杨2号的净光合速率,而中、重度盐胁迫下则会抑制净光合速率。(2)随盐胁迫程度的加重,小胡杨2号的光饱和点和最大净光合速率逐渐下降,光补偿点和暗呼吸速率在一定盐溶液浓度范围内逐渐下降,其降低了对强光的利用能力,但另一方面也提高了对弱光的利用能力,同时减少呼吸消耗保存光合产物以抵御逆境。(3)随盐浓度的升高,小胡杨2号叶片的可溶性蛋白含量逐渐上升,过氧化氢酶及过氧化物酶活性呈先上升后下降的趋势,其通过积累渗透调节物质及提高保护酶活性等减少有害物质对细胞的损伤,维持细胞的正常代谢,但重度盐胁迫下其生理保护作用会受到抑制。综合分析表明:200 mmol·L^(-1)以上的盐胁迫对小胡杨2号产生抑制作用,但大田条件下,仍在小胡杨2号的耐受范围。