哈巴湖国家级自然保护区固沙林地土壤颗粒分形特征

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对土壤质地的影响,以流动沙地(CK)、黑沙蒿林地(AF)、杨树林地(PF)及沙柳林地(SF)荒漠生态系统为研究对象,分析不同固沙林地土壤颗粒组成、土壤养分特征及其相关性。结果表明:固沙林地土壤颗粒组成主要以50~250μm的细沙粒为主,AF显著提高了0~10 cm土层土壤黏粉粒含量和土壤颗粒体积分形维数(P<0.01),分形维数表现为AF>PF>CK>SF,各固沙林地间分形维数差异极显著(P<0.01);相关性分析表明,黏粉粒含量越高,分形维数越大,土壤物理稳定性越好;分形维数与土壤有机质、全氮和全磷含量极显著正相关,与细砂粒体积百分比极显著负相关,土壤颗粒分形维数D值每增加1,土壤有机质、全氮和全磷含量分别增加2.80、0.13 g·kg^-1和0.10 g·kg^-1。分形维数可以作为表征人工林固沙后沙丘土壤质地变化和沙丘土壤环境演变的敏感性综合指标。

宁夏人工固沙林地红林蚁蚁巢结构及掘沙量的测定

2001—2002年以野外调查和室内饲养相结合的方法,对宁夏白芨滩自然保护区红林蚁蚁巢结构和掘沙量进行研究.结果表明:红林蚁蚁巢一般分布在灌木丛、树林、草丛和空地,大多建在地势平坦,向阳的地方。巢穴出口扁圆形,蚁丘团扇形,沙土常堆在巢穴出口的一侧.蚁巢深约5～35 cm,主隧道扁圆形.蚁巢在垂直方向上,通常分为3层.沿主隧道的不同深度,水平延伸为各级巢室,巢室间由隧道相互连通.不同月份蚁巢外掘沙量不同,不同小生境中蚁丘的沙量亦不同.饲养社群平均每只工蚁挖沙0.382 9 g/d,挖掘深度0.371 2 cm/d,横向扩展0.412 3 cm/d.

榆林沙区不同固沙林地土壤养分特征

以榆林沙区不同类型固沙林为研究对象,选取5种典型固沙林地,以裸沙地为对照,比较分析了不同固沙林地土壤养分变化特征。结果表明:各固沙林地土壤有机质、全磷、速效氮、速效钾含量均较裸沙地有显著提高。其中,有机质提高幅度最大,是裸沙地的3.6~4.6倍,速效氮次之,全磷最小;土壤有机质含量为柠条林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地,踏郎、柠条、沙蒿林土壤全磷较大;速效氮和速效钾含量变化趋势相同,樟子松林、柠条林较大,沙蒿、紫穗槐林地较小;土壤中有机质、全磷、速效氮、速效钾含量在25cm以上土层变化幅度较大,几乎成直线下降趋势,在25cm以下变化趋于平缓;土壤有机质与全磷、速效氮、速效钾呈极显著正相关。

基于Lysimeter的人工固沙林地生态需水量计算方法与应用

人工固沙林是绿洲生态系统的重要组成部分,是保护绿洲农田、村落和城镇的重要屏障。近年来,随着绿洲区水资源危机的不断加剧和地下水位的大幅度下降,绿洲外围防风固沙林出现大面积的衰退和死亡。因此,研究人工固沙林地生态需水量和水分平衡对于恢复和重建绿洲防风固沙林具有重要的意义。在甘肃省治沙研究所研制的Lysimeter场的工作基础上,应用其研究结果,探讨了人工固沙林地生态需水量的计算方法、步骤及Lysimeter场的研究结果在固沙造林树种的选择和造林密度的确定方面的应用。

樟子松固沙林地可培养溶磷细菌的筛选及鉴定

磷是植物生长发育不可缺少的营养元素,但在土壤中很难被植物直接利用,从而限制了植物的生长,而土壤中的溶磷菌可以促进植物对磷的吸收与利用。本研究旨在通过研究土壤中溶磷菌的种类,从而为微生物肥料菌种的资源库以及微生物解磷菌剂的开发和生产提供菌种资源。本研究通过纯培养方法以及选择性培养基对从樟子松固沙林土壤分离出的解磷细菌的溶磷能力进行定性分析,钼锑抗比色法对其进行定量分析,并通过细菌基因组DNA的提取以及16S rDNA扩增、测序、比对进行鉴定。结果表明:从樟子松固沙林土壤中筛选出3株溶磷能力较强的菌株,编号分别为30-3、30-4和36-5;其近缘物种分别为Bacillus aryabhattai、Paenibacillus tyrfis和Rhizobium tropici,溶磷量分别为37.63、37.63、32.24 mg·L^(-1)。由此可知,樟子松固沙林土壤中具有较多种类的溶磷菌,并且溶磷能力较强,可为后续微生物肥料的开发以及研制提供种质资源参考。

灵武白芨滩柠条固沙林演替过程中林下草本植物多样性特征

林下植物物种组成对柠条固沙林的稳定性及生态环境的影响至关重要。本研究采用空间代替时间的方法,选取毛乌素沙地西南边缘不同种植年限(3、5、10、20、30、40、50、60和70 a)柠条固沙林为研究对象,对林下草本植物物种组成及多样性进行调查与分析。结果表明,1)各种植年限中,10 a时草本植物的物种数最少,40 a时草本植物的种类最多,截止到2020年8月为止,植物种数达到38种。2)随着林龄的增加,一年生草本植物的重要值逐渐降低,多年生草本植物的重要值逐渐升高。3)柠条固沙林下草本植物的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数在3~10 a时变化一致,随林龄的增加而降低,10~40 a时丰富度随林龄的增加而增加,10~30 a时多样性和均匀度指数也随林龄的增加而增加,40~70 a时,各项指标趋于平稳。4)3~30 a林下草本植物群落相似性指数波动较大,到30 a之后林下草本植物群落相似系数指数变幅不大,逐渐趋于平稳。这表明在柠条群落建立30 a后,柠条林下草本群落已逐渐趋于稳定。种植柠条有助于荒漠生态系统的恢复,并在种植30 a时适当的抚育管理,将有利于林下草本多样性的维持。

不同带间距固沙林带间植被与土壤特性变化

在科尔沁沙地敖汉旗沙区,通过评估不同带间距低覆盖度固沙林对土壤及植被的影响,旨在提出更适宜当地条件的带间植被恢复与土壤发育的配置结构模式,为科尔沁沙地人工造林提供科学依据。对3种不同带间距的赤峰杨固沙林带间植被群落多样性、土壤理化性质及其相关性进行了研究。结果表明:不同带间距赤峰杨固沙林带间植被与土壤恢复有明显影响,植被恢复与土壤恢复是相辅相成的。(1)在调查的3种不同带间距的行带式固沙林中,随着带间距的增加,带间植被的物种多样性呈增加趋势,各物种多样性指数的变化趋势比较为:带间距25 m>16 m>10 m>等株距对照样地;(2)土壤含水量、孔隙度及土壤养分(有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾)含量比较为:带间距25m>16m>10m>等株距对照样地;土壤容重比较为:带间距25 m<16 m<10 m<等株距对照样地;(3)在不同带间距赤峰杨固沙林中,土壤发育和植被恢复是相互促进的,物种多样性指数与土壤的各项理化性质存在不同程度的显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,但与速效钾的相关性不显著。低覆盖度赤峰杨固沙林带间距的大小对带间土壤理化性质、植被恢复有明显的影响,增大带间距,能有效促进土壤发育、促进带间植被生长,25m的带间距,更有利于土壤的发育和带间草本植被生长。

不同带间距对沙区河岸固沙林带的带间土壤水分和植被群落特征的影响

[目的]黄河沿岸地带是水土流失最严重的地区之一。研究沙区河岸固沙林带不同带间距下的土壤水分和植被群落特征,确定最优配置模式下的带间距,为建设沙区河岸固沙林带行带式造林提供依据。[方法]以内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗西柳沟不同带间距行带式固沙林为研究对象,对带间距8,16,22,28m的固沙林样地进行土壤取样和植被调查,统计不同带间距固沙林带的带间土壤物理性质以及植被群落特征,并分析土壤水分与植被间的相关性。[结果]①不同行带式固沙林中的土壤水分与植被指数整体上均随带间距增大而提升。②各样地带间0—100cm范围内不同土层土壤水分也随水平间距增加而升高,至11m后变化趋于稳定。③各样地带间土壤水分均与植被指数大体呈极显著正相关,但均匀度指数与丰富度指数有所差异。带间距越大,植被恢复效果越好,带间距22m时约达峰值。[结论]以低覆盖度行带式固沙林进行沙地治理时,植被恢复效果随带间距增大而增长,但带间距并非越宽越好。22m带间距的行带式固沙林带间植被恢复效应最佳,对沙地的近自然修复效果最优。

科尔沁沙地人工固沙林土壤水分与植被适宜度探讨

依据水量平衡原理,分析不同密度、不同树龄人工小叶锦鸡儿固沙植被区土壤水分及蒸散量变化特点。结果表明:人工固沙小叶锦鸡儿林地土壤水分状况随着树龄增大和栽植密度的加大而不断恶化,流动沙丘和天然植被区土壤水分状况优于人工植被区;蒸散量与同期降水量之间存在显著正相关。1m×1m密度4年生植被区和2m×2m密度成龄植被区土壤含水量高于凋萎湿度,生长末期土壤贮水量有较多节余,土壤水分能够满足植物生长需求,建议小叶锦鸡儿固沙林幼年期采用1m×1m密植,其后通过间伐,成龄期保持2m×2m密度,为科尔沁沙地人工固沙植被建设提供科学依据。

科尔沁沙地南缘人工固沙林下土壤的酸度特征

【目的】了解科尔沁沙地南缘人工固沙林土壤的酸度特征,明确人工固沙林对土壤生态过程的影响。【方法】选取辽宁章古台国家级自然保护区的四种树种人工固沙林为研究对象,对樟子松、油松、赤松和杨树人工固沙林下不同土层土壤酸度的强度指标和容量指标进行对比研究和统计分析。【结果】不同树种0~10 cm、10~30 cm土层土壤水浸pH值和盐浸pH值的差异分别达到了显著和极显著水平,油松的水浸pH值和盐浸pH值最低,杨树的水浸pH值和盐浸pH值最高。不同树种0~10 cm土壤交换性酸度和交换性H+的差异均达到了极显著水平,水解性总酸度的差异达到了显著水平;除水解性总酸度外,油松土壤的交换性酸度和交换性H+最高,杨树的土壤交换性酸度、交换性H+和水解性总酸度最低。不同树种10~30cm土壤交换性酸度和交换性H+的差异均达到了极显著水平,水解性总酸度的差异达到极显著水平;油松的土壤交换性酸度和交换性H+最高,杨树的土壤交换性酸度和交换性H+最低;赤松的水解性总酸度最高,杨树的水解性总酸度最低。杨树林下的盐浸pH值0~10 cm土层与10~30 cm土层存在极显著差异,其他同一树种不同土层土壤酸度特征的强度指标均无显著差异;在容量指标方面,樟子松、油松0~10 cm土层的交换性总酸度和水解性总酸度均显著或极显著地高于10~30 cm土层;赤松林地0~10 cm土层的水解性总酸度显著高于10~30 cm土层,而交换性总酸度等指标无显著差异;杨树林地0~10 cm土层与10~30 cm土层交换性总酸度存在极显著差异,水解性总酸度无显著差异。【结论】在营造人工固沙林后,由于生态系统植被组成和农业土壤pH值的改变,科尔沁沙地南缘人工固沙林下土壤酸度特征发生了明显变化。

樟子松人工固沙林衰退的规律和原因

系统地研究了章古台地区樟子松人工固沙林衰退的规律和起因 .结果表明 ,天然分布区以外的樟子松人工固沙林衰退是一种生命周期缩短、成熟期提前的早衰现象 .松枯梢病侵害是樟子松枯死的直接原因 .樟子松衰退是由多种生物与非生物因素综合引起的 ,属于侵染性病害和非侵染性病害之外的第三类病害 ,即“森林衰退病” .气候差异过大、经营管理不当、土壤水分利用失衡、大气氮沉降超标准是诱导因素 ,其中气候差异、土壤水分利用失衡起主导作用 ,松沫蝉、松毛虫危害是促进因素 。

行带式柠条固沙林防风效果

传统观点研究认为：植被覆盖度低于40％，沙地处于半固定半流动状态．但在实践观察中发现：在低密度（或覆盖度）时，灌丛的水平分布格局对固定流沙和阻止风沙流的作用差异显著。以低覆盖度（20％-25％）的柠条固沙林为研究对象，采用多点式自记风速仪（GB-228），在2。4月份的盛风季节，测定了行带式配置和随机分布的柠条固沙林以及完整的行带式配置和其中一带出现缺口的行带式固沙林内不同部位、不同高度的风速．统计分析风速测定结果发现：（1）当覆盖度在20％-25％时，行带式配置的柠条固沙林内的防风效果比同覆盖度随机分布的在20cm高处高48．4％；50era高处高30．7％；200cm高处高27．4％，且风速越大，行带式配置降低风速的效果越显著，当200cm高风速达到6—7m／s时，行带式的平均防风效果比同覆盖度随机分布的高48．2％；反映出在低覆盖度时，灌丛的水平分布格局成为制约固沙林沙防风效果的重要因素，行带式配置具有显著的防风效果；（2）在灌丛与灌丛之间形成的类似“狭管”流场的局部，有提升风速的作用，导致其林内观测的风速有约41．3％的观测结果超过旷野对照风速，行带式配置的柠条固沙林内没有一个观测结果超过对照风速；这个结果反映出随机分布的柠条固沙林内流场结构复杂、变化多样，也成为低覆盖度时，沙地处于半固定、半流动状态，疏林内同时存在风蚀和积沙和缺口处风速升高的重要因素；（3）行带式配置林内地表粗糙度比随机配置的高5．4-114．4倍，说明行带式配置具有显著的防止风蚀、固定流沙的作用；（4）行带式林内出现断带缺口处，其缺口处的风速降低有明显的累加现象；风速抬升现象在一定程度受到制约。这些结果为发展低覆盖度行带式配置的固沙林提供重要的科学依据。

樟子松人工固沙林衰退的主要特征

针对辽宁省章古台地区樟子松人工固沙林出现的衰退枯死现象 ,系统地研究了樟子松人工固沙林衰退的主要特征 .结果表明 ,衰退的樟子松人工固沙林外貌景观呈灰绿色 ,针叶纤细 ,开花结实率低 ,平均单株球果数量为 10 4～ 16 5个 ,成熟种子千粒重为 6 96～ 7 39g ,种子空粒、涩粒较多 .生长季内 2年生针叶营养元素季节变化规律相似 ,但N、P含量下降 ,K含量明显增高 ,表明养分循环失调 ;衰退林分 2年生针叶叶绿素含量较高 ,健康林分 1年生较高且增幅较大 .松枯梢病的侵害是樟子松人工固沙林衰退的最明显标志 .林分衰退后 ,树高和胸径生长量下降明显 ,林分胸径分布结构“左移”(径级小的株数增多 ) ,衰弱 (亡 )木数量增加了 15 9%～ 2 7 2 % ;根量分别减少了 2 2 9%～ 2 8 9% 。

樟子松人工固沙林天然更新特征

采用比较分析与野外调查的方法 ,对沙地樟子松人工林天然更新特征进行了研究 .能够进行天然更新的引种地区天然更新在时间上是不连续的 ,与特定年份的某些降水因子密切相关 ;在空间上主要有 3种更新方式 :林隙更新、林缘更新、阔叶林下更新 ;天然更新幼树生长情况与人工林的生长差异不大 .

章古台固沙林主要树种根际土壤性质研究

研究了章古台固沙林樟子松、油松、赤松和杨树4个树种的根际土壤,结果表明:不同树种根际土壤pH值低于非根际土壤,有机质含量均高于非根际土壤;除杨树外,根际土壤CEC(阳离子代换量)均低于非根际土壤;而交换性酸度、水解性酸度和全盐量均高于非根际土壤,盐基饱和度均低于非根际土壤;根际土壤中全N、碱解N、速效K表现为富集,速效P表现为亏缺,其中樟子松亏缺最为严重;不同树种根际土壤微生物数量和酶活性均高于非根际土壤。

低覆盖度行带式固沙林对土壤及植被的修复效应

在我国干旱、半干旱地区由于水分条件的制约,经过漫长的自然演替过程,逐步发育形成了广泛分布的低覆盖度植被,这些低覆盖度植被类型中存在大量的天然乔木疏林或稀疏灌丛,地表处于半流动状态,而配置成行带式后,能够完全固定流沙,并且不同配置模式下行带式固沙林土壤与植被自然恢复程度不同。因此,通过对不同带宽的低覆盖度行带式固沙林对土壤及植被修复的影响研究,揭示了不同带宽行带式固沙林带间土壤因子与植被因子的变化过程,从而阐明行带式固沙林对带间植被自然恢复和土壤发育的促进作用。结果表明,行带式杨树固沙林能够明显的促进带间土壤与植被修复;带间距离的宽窄影响植被恢复及土壤发育效果;宽带间距固沙林带间植被多样性指数高,地上生物量大,根系生物量,总长度及表面积均高,土壤水分养分条件好,微生物数量大植物残体分解快,有利于植被的生长;模糊综合评估结果表明,不同带间距行带式固沙林土壤植被恢复程度不同,宽带间距20m的恢复效果>带间距15m>带间距10m。行带式固沙林通过带间宽度的变化可以调节植被与土壤之间的相互作用,窄带间距固沙林土壤与植被的相互作用则由于造林密度大而受到抑制。宽带间距可以明显加快土壤及植被修复的速度,进而缩短土壤及植被修复的时间。

两行一带式乔木固沙林带风速流场和防风效果风洞试验

研究在风速为10和15m.s-1的风洞试验条件下,覆盖度为20%和25%的3种两行一带模式固沙林内的水平和垂直方向的风速变化情况,以期对3种模式的风速流场和防风效果进行比较分析。结果表明:3种配置模式在0.31H高度形成了风影区和风速加速区相互组合的复杂流场结构,覆盖度25%的两行一带模式的防风效果高于覆盖度20%的两行一带模式。3种模式在不同高度的风速变化规律相同,可划分为3层:微变化层(1.54H和2H)、显著变化层(0.46H和0.92H)和稳定变化层(0.06～0.12H)3个层次。3种模式降低风速的效果为:D=4H(H为带间距)L=4cm(L为行距)模式大于D=5H,L=0.08m模式和覆盖度20%(D=5H,L=0.04m),后2种模式相同。

科尔沁沙地典型人工固沙林群落中少花蒺藜草入侵地土壤特性

对科尔沁沙地2个典型人工固沙林小叶杨（Populus simonii）和黄柳（Salix gordejevii）群落中优势种少花蒺藜草（Cenchrus pauciflorus）生境地土壤养分进行测定分析.结果表明：少花蒺藜草2生境地中土壤pH值在7.35～7.80之间,土壤有机质含量在4.86～5.90 mg·kg-1之间,碱解氮含量在21.4～59.07 mg·kg-1之间,有效磷含量范围为1.13～2.22 mg·kg-1,速效钾含量在78.24～173.20 mg·kg-1之间.土壤有机质及速效养分含量随着少花蒺藜草生长期的变化均有不同程度的下降,入侵地土壤沙化加重.

低覆盖度固沙林的乔木分布格局与防风效果

低覆盖度植被是我国干旱、半干旱区经过漫长的自然演替过程逐步发育形成且广泛分布的植被类型。前人研究认为,植被覆盖度达到40%为固定沙地,40%—20%为半固定-半流动沙地。但在实践观察中发现:在低密度(或覆盖度)时,灌丛的水平分布格局对固定流沙和阻止风沙流的作用差异显著。在干旱区、半干旱区,存在着大量天然的乔木疏林,其覆盖度均在低于40%,地表处于半流动状态,而配置成行带式后,即使覆盖度降低到20%时,地面也不会出现风蚀现象。因此,在内蒙古浑善达克沙地,针对覆盖度在20%左右的乔木疏林,同时测定了随机与行带式两种分布格局的防风阻沙效果。结果表明:(1)在不同的对照风速下,行带式配置的林内的相对风速均低于随机分布,其中在200 cm高度处行带式配置的平均相对风速比随机分布的低53.89%,在50 cm高度处低36.82%;(2)行带式林内的水平风速流场变化有一定规律,而随机分布林内风速流场变化主要受树冠在空间的分布影响,变化非常复杂;(3)随机分布的疏林内出现风速超过旷野对照的现象,在50 cm和200 cm的两个观测高度上分别有约27.45%和22.55%的风速测定值超过对照风速,说明出现明显的局部风速"抬升"现象,形成了强的涡流;(4)行带式配置林内的平均地表粗糙度达到1.01 cm,比随机分布的疏林内增大约5倍之多;(5)总体而论,行带式分布格局第1带降低风速的作用最显著,第2带及其以后各带间的风速均比第1带后的风速小,但逐带降低的叠加效益不明显;(6)由于乔木基本(枝下高)没有枝条对风的阻碍,乔木行带式固沙林在迎风面的第1林带的基部有一定的风力"抬升"作用,对林带基部地面产生较强的侵蚀作用,多数第1带树木的根系被侵蚀裸露,过境的风沙流只能在林带后树冠外侧堆积;(7)随机分布林内在许多位置出现了非常低的地表粗糙度,地表粗糙度低的位置基本与风速"抬升"区相吻合,这种"抬升"区形成的强的涡流是疏林内出现风蚀坑的重要因素,这也是浑善达克沙地出现榆树与风蚀坑相间分布的主要原因。

黄羊滩人工固沙林生态稳定性评价

人工固沙林生态稳定性是决定生态功能持续健康发挥的重要前提。以河北省黄羊滩林场人工固沙林为对象,建立包括生命周期、树种抗性和系统防护功能相关的12项指标的生态稳定性评价指标体系。应用模糊数学隶属函数值法,对该地区不同林分类型人工固沙林的生态稳定性进行评价。结果表明:人工固沙林生态稳定性高的林分包括沙地柏林、柠条林、樟子松林、沙地柏×紫穗槐林、侧柏林、樟子松×紫穗槐林、沙枣林,该类林分基本适应造林地环境条件,对于极端干旱有较强的抵抗能力,并发挥了固沙林的防护功能。白榆林、黄柳林、新疆杨林3种林分呈现出中度稳定状态;以小美旱杨、小叶杨、刺槐3个树种为主要经营对象的林分处于低稳定状态。利用极端干旱事件,将林木的死亡率、落叶率和生长量作为抗旱指标,对固沙树种的抗旱性进行分析排序。针对影响因子,对不同稳定状态的林分类型提出经营对策。