毛乌素沙地人工沙柳(Salix psammophila)林平茬复壮技术

以内蒙古毛乌素沙地沙柳（Salix psammophila）人工林为对象,对灌木林平茬预留盖度、留茬高度、平茬时间及平茬生产周期进行试验研究。结果表明：沙地沙柳造林后4~6a内应进行首次平茬复壮,进入丰产期后平茬周期以4a为宜,可收获最高的生物量。人工林下草本植被盖度达18%以上时,沙柳平茬的适宜预留盖度为10%;当林下草本盖度小于上述值或无草本层覆盖,平茬预留盖度应提高至20%左右,以防止引起地面风蚀。沙柳平茬适宜的留茬高度为5cm左右,可使其萌生生长能力最强。

半隐蔽式沙柳沙障的防风阻沙效益

对毛乌素沙地15,25和35cm的3个高度,1m×0.5m,1m×1m,1m×2m,2m×2m,2m×3m5种规格的半隐蔽格状沙柳沙障内近地表风沙流的活动过程进行了对比研究,分析了不同规格沙障的防风阻沙效益。结果表明,设置沙柳沙障后地表土壤中细粒物质含量明显增加;与裸沙丘相比,沙柳沙障内的相对输沙率明显减少。根据当地的自然条件和经济状况,认为毛乌素沙地适宜于当地铺设的沙柳沙障规格为2m×2m。

北沙柳种质资源的初步调查与分析

为了解我国毛乌素沙地北沙柳种质资源的生长状况以及北沙柳部分性状的分类和分布规律,对北沙柳种质资源进行科学的管理以及有效的利用,采用样线法与随机抽样相结合的调查方法,对我国毛乌素沙地北沙柳的生长发育状况进行现地调查,确定了我国北沙柳的主要分布区。采用数理统计的分析方法分析了北沙柳部分性状的变异情况及其生长现状。(1)北沙柳灌丛高度和冠幅均符合正态分布,冠幅变异幅度大于灌丛高度变异幅度。(2)不同种源区北沙柳灌丛高度差异显著,冠幅差异不显著。(3)不同种源区北沙柳的扦插成活率差别较大。

毛乌素沙地不同林龄沙柳表层土壤水分空间异质性

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对毛乌素沙地不同林龄沙柳表层土壤（0-20 cm）水分空间异质性进行研究。结果表明,随着林龄的增长,表层土壤水分含量有增加的趋势,增加幅度为5.46%-6.60%;不同林龄沙柳表层土壤之间水分含量差异极显著（p〈0.01）。变异函数分析显示,2-4年的沙柳林中,随着林龄的增长,使得基台值和空间结构比增大,沙柳表层土壤水分含量具有高度的空间异质性,其空间异质性以空间自相关部分为主,从占总空间异质性的63%增大到87%;各向异性分析也表明,在空间上不同林龄表层土壤水分具有明显的各向异性;其空间格局有明显的差异,2年生沙柳林表层土壤水分含量的分数维较低,4年生沙柳林的分数维最大,斑块形状复杂程度增大,表层土壤水分空间分布趋于离散。

毛乌素沙地沙柳枝条茎流特征

为探究沙柳(Salix psammophila)茎流速率和日蒸腾量的变化规律以及环境因子对沙柳茎流速率的影响,选取1龄(1a)、2龄(2 a)和3-5龄(3-5 a)沙柳单枝为研究对象,采用基于热平衡原理的包裹式茎流仪EMS 62和HOBOU30小型气象站对沙柳的茎流速率及其周围的气象因子进行连续同步观测,分析沙柳茎流日变化及气象因子对茎流速率的影响。结果表明,不同天气条件下,不同林龄沙柳的日茎流速率变化规律基本一致,均呈"几"字形曲线。沙柳茎流与太阳辐射(R)、空气温度(t)和水气压差(vp)的变化具有不同步性,两种天气下,夜晚均存在茎流但是白天茎流启动时间不一样。晴天沙柳枝条日累积茎流量表现为3-5 a>2 a>1 a,三者间差异显著;雨天条件下日累积茎流量大小顺序为2 a>3-5 a>1 a,三者间差异不显著。在不同天气情况下,1a和2a沙柳枝条日累积茎流量相差较大,3-5a沙柳日累积茎流量相差较小。沙柳茎流速率与R、t、vp呈显著正相关(P<0.05),与空气相对湿度(RH)呈显著负相关(P<0.05),与风速(ws)相关性模糊;除风速外,沙柳茎流速率与其他气象因子的相关性在晴天条件下的解释效果优于雨天。两种天气情况下,3-5 a沙柳的茎流速率对气象因子更为敏感,且沙柳茎流速率与气象因子均可建立关系模型。文章通过对沙柳茎流的研究,可为确定沙柳合理种植密度等提供参考依据。

毛乌素沙地北沙柳形态特征与花序分布习性研究

采用随机抽样法，对毛乌素沙地鄂尔多斯市乌审旗图克乡境内的北沙柳株丛的形态特征和花序数量进行了调查分析，以明确北沙柳的形态特征及其花序分布习性。结果显示：北沙柳树冠最大横截面积在5～10m^2的株丛最多，占总株丛数的40％，频率呈现偏左正态分布。北沙柳株高、近地直径和枝条长度频率均呈现正态分布；80％以上的株丛其花序数量小于3万个，频率呈现偏左正态分布；株丛树冠最大截面积与花序数量的相关系数为0．588（P〈0．05）；着生花序枝段长度与花序数量间的相关系数为0．355（P〈0．05）；2年和3年生萌蘖枝数平均花序数量分别为92个和138个。研究表明，花序数量主要取决于株丛最大横截面积、2年和3年生萌蘖枝数量以及着生花序枝段长度；生产中平茬周期以4年为宜，雌雄树比例应为1：0．75。

毛乌素沙地地下水浅埋区沙柳蒸腾对降水的响应

【目的】研究毛乌素沙地地下水浅埋区沙柳蒸腾对降水的响应,为确定该地区植被用水来源提供依据。【方法】2011-05-29-07-13,在毛乌素沙地海流兔河流域,运用包裹式树干径流仪测定沙柳枝条的蒸腾量,并监测同期的气象要素、土壤含水率及地下水水位的变化;基于监测数据,分析沙柳蒸腾量在降水过程中的变化及蒸腾量与降水量、土壤含水率和地下水水位的相关性。【结果】1)降水过程中净辐射迅速减小,导致沙柳蒸腾量迅速减少甚至为0。2)降水后的沙柳蒸腾量较降水前有所增加,但最大蒸腾量出现的时间不同,且蒸腾量与降水量之间呈非线性关系。3)沙柳潜在蒸腾量解释了65%的蒸腾量变化,表明沙柳蒸腾主要受潜在蒸腾量的控制。4)土壤水和地下水均为沙柳的蒸腾水源。【结论】在毛乌素沙地的地下水浅埋区,沙柳蒸腾量与降水量呈非线性关系,土壤水和地下水是沙柳的蒸腾水源。

沙柳(Salix psammophila)丛生枝生物量最优分配与异速生长

茎叶生物量分配的权衡关系是植物生活史研究的重要内容。以毛乌素沙地南缘的优势灌木沙柳(Salix psammophila)为对象,用生物量分配份数的方法分析了沙柳丛生枝尺度上茎、小枝、叶生物量分配与个体大小的依赖关系,并用标准主轴回归(SMA)检验茎、小枝、叶生物量的异速生长关系。结果表明:(1)随着沙柳丛生枝的增大,茎、小枝、叶各构件生物量积累明显,基径比枝长能更好地反映生物量随个体大小的变化规律;丛生枝茎、小枝、叶和总生物量随基径变化的幂函数分别为y=0.1861x2.2950、y=0.0194x2.9794、y=0.0875x2.1421和y=0.1863x2.5454。(2)随着沙柳丛生枝个体的增大,总资源中分配到茎和叶的份数下降,分配到枝的份数增加;基径能更好地解释茎和小枝生物量分配份数的变化,枝长能更好地反映叶生物量分配份数的变化。(3)沙柳丛生枝茎、小枝、叶生物量相互间均存在显著的异速生长关系,异速指数αT-S、αL-S和αL-T分别为1.557、1.087和0.6916,随个体大小的变化,小枝生物量的变化速度最快,叶生物量的变化次之,茎生物量的变化速度最慢。最优分配理论和异速生长分配理论能互为补充,较好地解释沙柳丛生枝构件的生物量权衡关系。

毛乌素沙地北沙柳人工林生态系统服务及其损益分析

以毛乌素沙地不同林龄的北沙柳人工林为研究对象,在收集、实测不同林龄生态系统服务数据的基础上,分析其变化特征,并通过ESCI指数刻画其损益情况。结果表明:随着林龄的增加,除了速效磷和速效钾先增加后减小外,丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、单位面积地上生物量、土壤有机质、全氮和土壤含水量均表现出增加的趋势,防风固沙能力也在增强。随着林龄的增加,生态系统服务增益显著,生物多样性和固碳调节在0~8 a林龄段增益最快,ESCI分别可达8.82和28.50;土壤肥力调节在8~14 a林龄段增益最快;涵养水源在造林初期并没有显著减损;防风固沙在造林初期增益显著,并在造林23 a后防风固沙功能较为稳固。与黑沙蒿群落相比,北沙柳人工林生物多样性和固碳调节在造林8 a后就已经处于增益状态,土壤肥力调节在造林14 a后处于增益状态,所有的功能在造林34 a后均增益。建议今后北沙柳应在该地区人工林营建中继续应用。

毛乌素沙地沙柳人工林最优平茬周期的确定

针对毛乌素沙地沙柳人工林衰退问题,从防风固沙角度探讨沙柳林最佳平茬周期,为今后平茬作业提供理论依据。以毛乌素沙地丘间低地沙柳人工林为研究对象,测定平茬后不同林龄沙柳林林内粗糙度和风速廓线与林后沙丘迎风坡粗糙度,分析确定出兼顾沙柳特殊平茬生态学特性和防风固沙效益的最佳平茬周期。试验结果表明:沙柳在平茬后第4 a,林内粗糙度呈现最大值,地表比较稳定,之后开始出现下降趋势;沙柳林林后沙丘迎风坡的粗糙度在平茬后初期,地表粗糙度低于起沙时粗糙度,易发生风蚀现象,之后随着沙柳的生长,平茬后第3 a开始,林后7H(H为沙柳平均高度)内地表粗糙度均大于起沙时粗糙度,沙柳林对林后迎风坡防护效果较好,而4 a后,沙柳林防风能力下降,地表粗糙度下降,地表抗风蚀能力减弱。研究得出沙柳林最优的平茬周期为4 a。

毛乌素沙地沙柳液流特征及其对环境因子的响应

应用Flow32-1K包裹式热平衡液流仪,对毛乌素沙地沙柳不同径级枝条液流进行长期监测,同步观测试验样地气象变化,分析沙柳枝条液流变化规律并建立与环境因子关系模型。结果表明:(1)沙柳枝条随着径级的增加液流日变化从宽峰曲线到明显的单峰曲线,并且液流速率呈增大趋势;天气条件对液流影响较大,雨天液流速率波动较剧烈,呈明显的多峰曲线;晴天时液流速率变化呈明显的双峰曲线,雨天沙柳枝条液流速率及日液流量均比晴天低,随着径级增大,晴天和雨天日累计液流量差值逐渐变大。(2)液流速率与地表温度、大气温度、饱和水汽压差、太阳辐射和风速呈极显著正相关关系,与空气相对湿度呈极显著负相关关系。(3)雨天环境因子中饱和水汽压差和空气相对湿度对液流速率的影响较大,拟合结果平均R2在0.8以上;晴天太阳辐射强度是控制沙柳枝条液流速率的重要因子,拟合结果平均R~2在0.85以上。通过对沙柳枝条液流速率进行监测,分析沙柳群落的蒸腾消耗特征,为沙地水资源合理利用与群落结构优化调控提供数据支撑。

毛乌素沙地东南缘沙柳(Salix psammophila)群落枯落物抗风蚀特征

地表枯落物是毛乌素沙地生态系统的重要组成部分,风蚀是影响枯落物蓄积量及再分配的重要因素。采用野外调查采样与室内人工模拟风洞试验相结合的研究方法,分析了沙柳(Salix psammophila)群落枯落物组分特征及其对土壤风蚀的影响。结果表明:(1)沙柳枯落物地表物质组成中枝和叶占比分别为56%和30%,且随着距沙柳基部距离的增大,枯落物量呈显著减小趋势;(2)随着沙柳枯落物量的增加,土壤流失量呈指数函数递减趋势,且以处理400 g·m^(-2)为临界值;(3)与叶相比,沙柳群落枯落物的枝部分在抗风蚀方面起着主导作用。

毛乌素沙地东南缘沙柳群落凋落物分布特征

凋落物是毛乌素沙地生态系统的重要组成部分,其蓄积量及再分配过程是影响地表土壤-植物养分循环及土壤抗侵蚀能力的重要因素。利用野外实地采样与测量数据,研究了毛乌素东南缘典型沙丘地标准沙柳植株凋落物的空间分布特征。结果表明:受西北风力的长期作用,凋落物分布以沙柳基部为中心,近似存在同心圆、扇形和月牙形分布格局。随着距基部距离的增大(30、60、90 cm),沙柳凋落物生物量呈显著减小趋势。与同心圆格局相比,扇形和月牙形格局下凋落物生物量呈西北减少、东南增加趋势,增幅介于4.4%~10.4%,尤以月牙形最为显著。沙柳群落中叶和果实在西北风作用下沿地面迁移和再分配是形成凋落物三大格局的主要原因,这些研究结果可为北方风沙区沙生植被优化布局及生态重建提供科学依据。

榆林毛乌素沙地沙柳人工林生长状况调查研究

在榆林市榆阳区小纪汗对毛乌素沙地沙柳人工林生长状况进行了调查研究,结果为1 a内沙柳高生长在5-6月,之后枝条高生长逐渐缓慢,枝条地径生长量逐渐增加,9-10月生长逐渐停止;自然生长到一定年限后,其个体生长繁殖能力逐渐下降,自然生长15-20 a后,如不进行人工复壮更新,沙柳将面临死亡的威胁;丘间地、迎风坡、沙丘顶部等不同立地条件下,沙柳衰退速度依次逐渐加快,地下水位低于20 m以下时,沙柳衰退速度明显增加。

毛乌素沙地人工灌木林平茬复壮技术研究

以毛乌素沙地沙柳人工林为研究对象,对人工灌木林平茬年龄、平茬高度及平茬周期进行试验研究。结果表明:沙地沙柳造林后3~6a内应进行首次平茬复壮,进入丰产期后平茬周期以3~4a为宜,此时生物量收获最高;沙柳人工林平茬留茬高度应控制在5cm左右,平茬后生物量积累最快。

毛乌素沙地南缘沙柳灌丛土壤水分及水量平衡

以毛乌素沙地南缘沙柳人工固沙灌丛为研究对象,对不同栽植密度(0.2、0.6和0.8株·m-2)沙柳灌丛生长季土壤水分动态和蒸散量变化进行研究.结果表明:不同栽植密度沙柳灌丛区土壤水分动态和蒸散量存在明显差异,土壤含水量随着栽植密度增加呈单峰型曲线;生长季内沙柳灌丛土壤含水量变化呈"S"形曲线,并与降雨存在密切的关系.蒸散量以栽植密度0.8株·m-2的沙柳灌丛最高(114.5mm),占同期降雨量的90.8%;以0.6株·m-2的沙柳灌丛最低(109.7mm).根据生长季土壤水分动态和水分平衡特征,毛乌素沙地南缘沙柳灌丛适种密度为0.6株·m-2.

北沙柳单株间种子千粒重和活力指数的差异性

北沙柳是重要的固沙与能源植物。以北沙柳优良单株及品种选择为目标,对毛乌素沙地乌审旗图克镇境内42个北沙柳单株间的千粒重和种子活力进行了差异性分析。结果表明:北沙柳种子平均活力指数为37.53,变异系数26.00%;千粒重为0.0791g,变异系数19.16%。不同单株间的种子活力指数及千粒重差异极显著(P<0.01);种子活力指数呈现出随着千粒重增加而增加的趋势,50%的低活力个体其种子千粒重也低,具有选择潜力。

毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化

沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳(Salix psammophila)沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡(裸露沙丘地作为对照)开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示:设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著(P<0.05)高于流动沙丘,且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大,但全磷和全钾含量无明显的变化,所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异;植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系(P<0.01),而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性,且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大,之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。