生物炭对荒漠风沙土水力性质和抗风蚀性的影响

为探讨生物炭对荒漠风沙土水力性质和抗风蚀性的影响,以500℃下制备的玉米秸秆生物炭为试验材料,设置5个生物炭添加量梯度(0、0.5%、1%、2%和4%),分析测定土壤孔隙、土壤水分特征参数和土壤抗风蚀性指标,同时测定土壤比表面积(SSA)、阳离子交换量(CEC)、有机碳(SOC)、全氮(TN)和碳氮比(C/N),并对以上指标进行相关性分析。结果表明:1)生物炭添加改变了土壤孔隙结构,从而提升了荒漠风沙土对水分的保持能力。与对照相比,2%和4%的生物炭添加量显著地增加了荒漠风沙土饱和含水量(10.28%、20.72%)、田间持水量(32.03%、65.87%)、凋萎含水量(102.65%、187.42%)以及植物可利用含水量(13.30%、33.33%)。2)生物炭添加可以增强荒漠风沙土的抗风蚀性能。随生物炭添加量的增加,荒漠风沙土物理稳定性指数增加12.91%~105.51%、可侵蚀因子降低17.15%~86.24%。3)生物炭添加量、SOC、TN、C/N、CEC、SSA与土壤水分特征参数、土壤抗风蚀性指标呈极显著相关关系。添加2%以上的玉米秸秆生物炭可以治理风蚀荒漠化土地。

不同管理措施和栽培基质对盆栽沙葱的影响

为探索沙葱人工栽培技术,按照多因子裂区试验设计进行播种和栽培试验,将不同配比沙土和黏土作为栽培基质装入陶制花盆,并将沙葱种子按处理与不处理进行分区,观测沙葱的出苗率和苗高。同时选定沙土和黏土配比为1:1的栽培基质为研究对象,将1年生沙葱苗移栽至陶制花盆,培育1年后进行松土、不松土及不同灌水处理试验,观测沙葱鲜生物量和株高。结果表明,种子处理对沙葱出苗影响很大,进行过处理的沙葱种子出苗率显著高于未处理过种子的出苗率(P<0.01);栽培基质对沙葱出苗率的影响较大(P<0.05),栽培基质为纯沙的种子出苗率显著高于沙土各半和纯黏土处理。松土和不松土管理对盆栽沙葱的鲜生物量影响极小,两者差异极不显著(P>0.01);灌水处理对沙葱株高生长影响较大,灌水量为600 mL/次的处理株高生长量大,但与灌水量为800 mL的差异不显著(P>0.05),与其他处理差异均显著(P<0.05)。

民勤绿洲荒漠过渡带沙拐枣群落种间关联及生态位研究

基于野外样方调查资料,采用方差比率法、χ2检验、联结系数Ochiai、Spearman秩相关分析和生态位量化方法对民勤绿洲荒漠过渡带沙拐枣群落种间关系进行研究,以期为荒漠区固沙植被抚育管理提供理论支撑。结果表明:1)方差比率分析发现,沙拐枣群落总体上呈现显著正联结的关系,群落处于稳定状态。2)χ2检验正关联种对数(98)高于负关联种对数(92),正负联结种对比1.07,显著关联种对占总种对数的7.37%。3)沙拐枣与沙蓬、梭梭的正联结Ochiai指数最大分别为0.90和0.79,体现出互相促进的种间关系,但大部分种对Ochiai联结系数、Spearman秩相关系数较低,种间联结关系松散。4)沙拐枣、梭梭、沙蓬、猪毛菜生态位宽度较大,对绿洲荒漠过渡带具有较强环境适应能力。5)生态位重叠指数由高到低依次为碟果虫实和骆驼蓬(0.93)>阿拉善碱蓬和红砂(0.89)>黄花补血草与画眉草(0.68)。其均值0.16,整体上群落种间竞争较小。建议干旱区防风固沙造林树种应以种间竞争较小的林草植物种为主,构建稳定人工防护体系。

巴丹吉林沙漠东南缘沙米群落分布与土壤因子的关系

基于野外样地调查资料,运用数量分类与排序的方法,对巴丹吉林沙漠东南缘沙米群落分布与土壤因子的关系进行探讨,以期为沙米人工驯化栽培提供理论支撑。结果表明:沙米群落共包括植物种21个,其中苋科8个种,禾本科、菊科各3个种,柽柳科2个植物种,蒺藜科、豆科、茄科、蓼科、白花丹科各1个植物种。双向指示种分析(TWINSPAN)将沙米群落分为7个群丛。群丛Ⅰ到群丛Ⅶ的变化过程中,土壤水分由5.12%逐渐降低至1.01%;土壤粘粒含量由6.32%逐渐降低至2.53%。群丛Ⅰ土壤砂粒含量由78.25%逐渐增大至群丛Ⅵ的89.84%和群丛Ⅶ的87.78%。各群丛土壤有机质、全氮、速效磷、pH、电导率呈波动变化。典范对应分析(CCA)结果表明,土壤因子解释30.8%的沙米群丛总变差,解释贡献率大小排序为土壤水分(6.8%)>pH(5.3%)>速效磷(4.4%)>有机质(4.4%)>全氮(3.6%)>土壤粉粒(2.3%)>土壤电导率(2.2%)>土壤砂粒(1.9%)。其中,土壤水分、pH、有机质、速效磷是影响沙米群落分布的重要环境调控因子。沙米人工栽培过程除了保证正常的水分供应外,还应注重土壤有机质和速效磷的补充。

手扶式微型草沙障铺设机的设计与试验

针对现有人工草沙障制作费时、费力,大型固沙车受沙区地形、面积等因素影响导致作业范围受限等关键性问题,研究设计了一种手扶式微型草沙障铺设机。阐述了该机的主要结构及工作原理,并通过对样机关键部件的设计与分析,结合草沙障治沙、固沙的具体农艺要求,确定了该机传动系统、压草轮系统、升降式行驶系统的结构及工作参数,解析了整机核心部件作业机理。铺设试验结果表明:设计的手扶式微型草沙障铺设机样机的使用有效度A为98.6%(使用有效度越大,可靠性越高),将稻草压入沙中的总体平均深度为21.6 cm,露出沙地表面的平均高度为18.4 cm。铺设试验各项指标均达到行业标准要求,试验结果满足设计要求。

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭群落与水土因子的关系

作为绿洲可持续发展的重要生态屏障,人工梭梭群落的演替关系着民勤绿洲的生态安全。以民勤绿洲边缘人工梭梭群落为研究对象,在野外调查的基础上,采用双向指示种分类(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)数量生态学方法分析了人工梭梭群落与水土环境因子的关系。结果表明:(1)TWINSPAN方法将人工梭梭群落划分为4个群丛类型:群丛I梭梭+白刺-沙蒿-盐生草(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Artemisia frigida-Halogeton glomeratus)、群丛Ⅱ梭梭+沙拐枣-沙米(Haloxylon ammodendron+Calligonum mongolicum-Agriophyllum squarrosum)、群丛Ⅲ梭梭+白刺-芦苇(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Phragmites australis)、群丛Ⅳ梭梭+柽柳+盐爪爪(Haloxylon ammodendron+Tamarix ramosissima+Kalidium foliatum);(2)CCA排序第1轴代表生境水分及有机质梯度的变化,第2轴代表生境土壤盐分的环境梯度。Monte Carlo检验和前项选择结果表明,人工梭梭群落演替的环境调控因子排序为土壤水分(10%)>有机质(9.7%)>pH(8.8%)>速效磷(8.4%)>土壤沙粒(7.8%)>地下水埋深(7.8%)>样方距离绿洲之间的距离(7.2%)>全氮(6.9%)>电导率(6.7%)。TWINSPAN分类结果在CCA样方-环境因子排序图中有较好的反映,分类和排序结果较为吻合。(3)土壤含水量、酸碱度、沙粒体积百分比、速效磷、有机质、全氮、电导率与空间因子样方与绿洲的距离解释了物种格局变化的19.8%,其中土壤因子占15.6%,地下水因子占1.1%,土壤与地下水因子交互作用解释部分占3.1%。对于50%以上未能被解释的变异部分,可能归咎于未被选取的环境因子如降水、风蚀沙埋、封禁或者随机过程。

石羊河下游不同衰退程度多枝柽柳灌丛水分利用格局研究

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛是石羊河下游防风固沙林的重要组成,对绿洲免受风沙灾害侵袭发挥着关键作用。由于区域水文环境的恶化,多枝柽柳灌丛大面积退化死亡,亟需人工恢复,但其季节水分来源尚不清楚。为此,基于氢氧稳定同位素示踪技术,运用IsoSource模型,定量分析了不同衰退程度多枝柽柳灌丛的水分利用策略。结果表明:2016年石羊河下游降雨以小于5 mm小降雨事件为主,降雨氧稳定同位素值(δO)的季节效应明显。降水线方程为氢稳定同位素氘值δD=6.46δO-5.11,R^(2)=0.87。整体上,不同衰退程度多枝柽柳灌丛土壤水分在夏季较低,秋季略为恢复。由于衰退程度越严重蒸腾耗水越低,生长季多枝柽柳灌丛土壤水分大小排序为重度(3.48%)>极重度(2.69%)>中度(1.97%)>轻度(1.87%)。降雨与土壤水δD的变化关系分析表明,6—10月降雨对衰退多枝柽柳灌丛土壤水补给贡献较大。土壤水、降水、地下水是不同退化程度多枝柽柳灌丛的潜在水源。受春季蒸发损失小,冠层截留少,以及土壤生物结皮的综合影响,不同衰退阶段多枝柽柳春季对降水的平均利用比例达40.63%,大小排序为重度衰退(58.5%)>中度衰退(41.7%)>轻度衰退(39.3%)>极重度衰退(23%)。春季到秋季衰退多枝柽柳灌丛趋向于利用可靠的深层地下水。随生境水分可获得性的变化,不同衰退程度多枝柽柳选择性利用降雨、土壤水、地下水。虽然能勉强维持生存,但石羊河下游衰退多枝柽柳灌丛有被红砂(Reaumuria soongarica)等超耐旱小灌木替代的趋势。建议干旱区人工植被建设应以水定绿,灌草结合,少选择乔木、大灌木等高耗水植物种作为固沙造林树种。

民勤绿洲边缘地下水埋深对柽柳灌丛生长及物种多样性的影响

采用空间替代时间方法,以柽柳灌丛为研究对象,研究了民勤绿洲边缘地下水深对柽柳灌丛的生长、演变及物种多样性的影响。结果表明:随着地下水位的不断下降,柽柳灌丛逐渐衰退,以白刺、红沙为主的荒漠植物逐步发展为优势种群。柽柳生长的最适生态水位2~3 m,生态警戒水位4 m,死亡临界地下水位10 m。当地下水位10 m,降水和地下水共同作用导致组成柽柳灌丛的物种数最多。当地下水位下降到10 m以下,生长在固定沙丘上的柽柳衰退速度快于半固定沙丘。

甘肃沙葱产业化发展历程、现状及展望

本文通过资料收集、问卷调查和实地调研的方法,在数据资料分析的基础上,论述了甘肃野生沙葱驯化栽培、人工大田丰产栽培和温室反季节栽培的历程和现状,并总结了研究项目成果转化及推广的历程和现状,对沙葱产业化前景进行了展望。这将为相关从业人员开展沙葱研究提供有益参考,并对沙葱产业未来的发展和研究方向提供理论指导。

民勤绿洲边缘荒漠植物群落特征研究

基于野外调查资料,采用生态位宽度和生态位重叠量化指标对民勤绿洲边缘荒漠植物群落种间关系进行了研究,以期为退化固沙植被恢复与重建提供理论支撑。结果表明:(1)民勤绿洲边缘荒漠植物群落由20个植物种组成,其中灌木7种,多年生草本5种,1 a生草本8种,草本植物占总物种数的65%。(2)不同生活型植物种重要值排序最大的分别为沙拐枣、沙蒿、沙蓬,旱生特征明显。沙拐枣、梭梭、黄花补血草、沙蓬、猪毛菜在群落中表现出较大的生态位宽度,对生境具有较强适应能力。(3)沙拐枣与沙蓬、梭梭生态位重叠最大,分别为0.66、0.56,存在资源位的竞争。细枝山竹子、苦豆子、白刺、芦苇、黄花补血草与沙拐枣的生态位重叠较小,分别为0.11、0.15、0.16、0.20、0.22,种间竞争较小。民勤绿洲边缘荒漠植物群落平均生态位重叠为0.16,群落相对稳定。

民勤沙区凝结水收集产量与微气象因子的关系

基于2019年6月20日至2020年6月20日一种空气取水装置在民勤荒漠区的定位观测资料,探究了凝结水产量的时空变化及其影响因子,以期为主动式空气取水装置的优化升级与推广应用提供科学依据。结果表明:凝结水产量日变化差异显著,日均产量为(165.68±100.16)mL,变异系数为60.45%,日最大产量为528.75 mL。月均凝结水产量为(4982.7±1119.06)mL,变异系数为60.45%。9月份产量最大为6829.75 mL,4月产量最小值为1766.38 mL。Pearson相关分析表明,大气水汽收集装置的凝结水产量与水汽压、相对湿度、气温、日照时数呈极显著正相关,与风速、风向呈极显著负相关。回归分析表明,平均2 min风速(x 5)、平均相对湿度(x 8)、日照时数(x 9)、最小相对湿度(x 16)与凝结水产量(y)的回归模型为y=-3.706 x 5+4.345 x 8+13.505 x 9-1.164 x 16,气象因子能够解释凝结水产量变化的61.4%。民勤荒漠区主动式空气取水装置凝结水产量可观,将在偏远困难生境条件下荒漠植被恢复与特色沙生植物栽培中的应用前景广阔。

梭梭固沙林演替过程中土壤粒径与碳氮含量的变化规律

以民勤沙区0、15、35、55年的人工梭梭固沙林土壤为研究对象,采用方差分析和线性拟合的方法探讨不同年限人工梭梭固沙林土壤粒径与碳氮含量的变化规律。结果表明,随造林年限的增加,土壤黏粒(0.01~2.00μm)、粉粒(>2.00~20.00μm)、细沙粒(>20.00~200.00μm)、有机碳(SOC)和全氮(TN)含量均明显升高且表层(0~5 cm)增加幅度较大,粗沙粒(>200.00~2000.00μm)含量降低。土壤SOC与土壤TN含量呈线性正相关;土壤SOC、TN含量与土壤黏粒、粉粒、细沙粒含量呈线性正相关,但与土壤粗沙粒含量呈线性负相关。说明在沙区种植固沙植被有利于加速成土过程和固定碳氮。

梭梭不同密度与配置固沙效果风洞模拟试验

梭梭(Haloxylon ammodendron)是干旱荒漠区典型的固沙造林树种。文中利用风洞模拟试验,研究了石羊河流域民勤县、凉州区和古浪县雨养条件下梭梭不同适宜造林密度在均匀、随机、一行一带和两行一带4种配置模式的固沙效果。结果表明:在4种配置模式下,梭梭林下沙面均表现为风蚀,林带后为堆积;不同配置梭梭离上风向越远,林下风蚀深度越小,带后堆积越大;在相同风速下,两行一带最不易风蚀,随机配置最易风蚀;在低覆盖度条件下,行带式配置固沙效果明显好于均匀和随机配置;当植被覆盖度达到32.37%时,行带式配置固沙效果与其它配置相比,固沙效果差异不显著。