塔克拉玛干沙漠公路防护林苗木对干旱胁迫的水分生理响应

以塔克拉玛干沙漠公路防护林的乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosis-sima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)2年生苗木为材料,采用盆栽试验,设置10d(处理Ⅰ)、20d(处理Ⅱ)和40d(处理Ⅲ)的自然干旱胁迫周期,探讨其不同干旱处理下的水分生理特征及其耐旱性。结果表明:(1)3种苗木的水势均随着干旱胁迫程度增强而降低,水势最大降幅均在第2个干旱处理周期内,在第3个干旱处理周期内水势有较大回升,且以乔木状沙拐枣水势最高,梭梭水势最低。(2)乔木状沙拐枣的PV水分参数均随着干旱胁迫强度的增强而降低,其渗透势在第3个干旱周期内开始回升,而初始质壁分离的相对含水量(RWCtlp)一直呈降低趋势,质外体水分含量(AWC)呈现出"降-升-降"的波动状态。乔木状沙拐枣的耐旱能力随着干旱胁迫程度的增强变化不明显,它主要通过减少水分散失适应干旱环境。(3)多枝柽柳的PV水分参数在处理Ⅰ和处理Ⅱ之间差别很小,处理Ⅲ第60天就枯亡;其Ψsat和Ψtlp在第1个干旱周期降低,第2个干旱周期开始回升,而其AWC随胁迫时间在不断增大;多枝柽柳的耐旱能力随着干旱的增强急剧降低,耐旱性最差,它主要通过增加水分散失适应干旱环境。(4)梭梭的Ψsat和Ψtlp在处理Ⅱ、Ⅲ之间非常接近,且都低于处理Ⅰ,RWCtlp与AWC随着干旱强度增强而增大,同期处理Ⅱ和Ⅲ的AWC都高于处理Ⅰ。梭梭的耐旱能力随着干旱的增强不断增强,它通过增加体内水分含量,减少水分散失应对干旱胁迫。(5)3种植物的耐旱能力强弱为:梭梭>乔木状沙拐枣>多枝柽柳,所以梭梭最适合做沙漠防护林树种。

细菌群落主导沙漠公路防护林营造后的土壤功能变化

防护林作为沙漠公路的安全保护屏障,其生长和应对胁迫所需的养分供给依赖于土壤微生物。以塔里木沙漠公路防护林和自然沙漠为研究系统,探究土壤细菌和真菌群落、两种生境共有和特有微生物物种变化对土壤物质循环功能的驱动作用。结果显示,土壤细菌和真菌物种丰富度(P<0.01,P<0.01)及群落组成(P<0.05,P<0.01)均受防护林营造的显著影响,细菌物种丰富度的响应增幅为77.5%,高于真菌22.1%。细菌群落是导致土壤酶活性升高的显著驱动因素,而非真菌群落或环境因子;细菌物种丰富度(rho=0.46,P<0.01)和群落组成(rho=0.68,P<0.01)与土壤酶之间呈显著偏Mantel相关。共有细菌相对丰度(rho=0.47,P<0.01)和特有细菌物种丰富度(rho=0.36,P<0.01)是驱动土壤酶活性改善的关键因素,与土壤酶之间呈显著偏Mantel相关。研究表明,沙漠公路防护林土壤细菌而非真菌主导微生物群落的响应,细菌群落通过改变本地物种丰度和新物种数量来调控土壤功能。

塔里木沙漠公路防护林苗木保存率特征及影响因素分析

通过全部调查法对防护林工程的次年苗木保存率进行了详细调查,结果显示:(1)由于造林环境恶劣,塔里木沙漠公路防护林工程苗木保存率较低,约70%;(2)梭梭、柽柳、沙拐枣三种苗木的保存率不同,基本表现为梭梭和沙拐枣大于柽柳,而且在不同矿化度条件下也存在差异,矿化度较小时差异不大,而随着矿化度的增加差异增大;(3)三种苗木的保存率都随灌水矿化度的增加而逐渐降低,但矿化度小于10 g/L时,变化规律性不强;(4)公路沿线苗木保存率呈一定的空间分异规律,在防护林横断面不同部位、垄间不同沙丘密度、纵向复合沙垄区不同地貌部位和公路沿线不同大地貌单元之间,苗木保存率存在差异。研究结果对于极端干旱环境中造林和塔里木沙漠公路防护林可持续性研究具有借鉴意义。

塔里木沙漠公路防护林植物沙拐枣气体交换特性对干旱胁迫的响应

利用LI 6400光合作用系统测定了干旱胁迫和正常灌溉两种处理下,塔里木沙漠公路防护林中乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率等气体交换特性的日变化及季节变化动态。分析得出:两种处理下沙拐枣净光合速率在不同生长季的日变化动态均为单峰型;蒸腾速率除8月干旱胁迫处理下表现出微弱的双峰变化外,其余也为单峰型;干旱胁迫显著降低了沙拐枣的光合能力和蒸腾能力,而且随着干旱胁迫时间的持续,净光合速率和蒸腾速率降低的幅度在不断增加。干旱胁迫所引起的土壤含水量的降低和植物体内的水分亏缺并没有提高沙拐枣的水分利用效率,反而使其有着明显的下降。但尽管如此,沙拐枣在持续干旱的情况下依然能够维持生长,它通过适当降低蒸腾减少水分散失和降低光补偿点以提高弱光利用能力等方法来进行必要的光合积累,这说明沙拐枣有着极强的耐旱能力和适应极端环境的本领,而且通过沙拐枣在长期干旱胁迫处理下的顽强表现,也充分说明沙漠公路防护林在人工管理过程中依然存在着进一步节水的可能性。

塔里木沙漠公路防护林土壤微生物生物量与土壤环境因子的关系

为探讨极端干旱区风沙土土壤微生物与土壤环境因子的作用规律,采用相关分析法研究了塔里木沙漠公路防护林地土壤微生物生物量与理化因子和酶活性的关系.结果表明:土壤容重和粒径减小(R<-0.84)、含水量和孔隙增大(R>0.85)时,防护林地中土壤微生物数量和生物量有增大趋势,由容重与微生物量的相关性主导;土壤养分含量与土壤微生物数量和生物量呈正相关,主要由速效养分和放线菌、微生物生物量C、P的相关性所致;土壤酶活性与土壤微生物数量和生物量的相关性差异较大,R在0.51～0.91,主要取决于蔗糖酶、磷酸酶与放线菌、微生物量C的相关;土壤盐分增加不利于土壤微生物生物量的积累(R<-0.71);土壤微生物数量与生物量呈较高正相关(R>0.63).实践中应为干旱区林地土壤微生物营造良好的土体,促进土壤物质循环.

塔里木沙漠公路防护林咸水灌溉土壤盐渍化状况研究

为了研究塔里木沙漠公路防护林建林后土壤在咸水灌溉条件下的盐渍化状态,本文通过对塔里木沙漠公路防护林建林后沿线土壤盐分分布状况的监测,结合防护林建林前土壤盐分状况普查资料,运用统计分析、相关性分析及灰色关联分析,对防护林沿线的40个监测点的土壤盐离子、土壤盐渍化的现状及驱动力作了初步研究。研究结果表明:塔里木沙漠公路防护林建成后,土壤盐分各离子含量均较建成前有了显著增加,其中,阳离子含量Na++K+>Mg2+>Ca2+,阴离子含量Cl->CO23->SO24->HCO3-;防护林沿线土壤盐渍化类型以氯化物型与硫酸盐-氯化物型为主,分别占到监测点的84.2%与15.8%;有近81.6%的监测点已达到中度盐渍化程度;灰色关联分析结果表明,引起塔里木沙漠公路防护林土壤盐渍化的主要驱动力依次是灌溉年限、地下水矿化度,地下水pH和地下水埋深。

塔里木沙漠公路防护林土壤微生物的生态分布特征

对不同立地类型、不同造林年限、不同树种、不同季节的防护林土壤微生物数量及区系组成进行研究 ,结果表明 :咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林和人工绿地建成后 ,风蚀作用减弱 ,流动沙丘逐渐固定 ,土壤结构和养分状况得到改善 ,微生物活性大幅度提高 ;在土壤微生物区系组成中 ,细菌占绝对优势 ,放线菌次之 ,真菌最少 ;表层微生物数量远多于下层土壤 ;林地外围距林缘近的土壤微生物活性较强 ,3m以外微生物数量已接近流沙微生物量 ;3类土壤微生物分布具不同的季节性规律 ,且不同立地类型土壤微生物分布差异明显 ;随造林年限的增加 ,防护林的改土作用更加显著。

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林盐分平衡及盐分运移

应用生态系统物流理论，把土壤-植物-大气作为一个完整的系统，将植物、土壤和地下水作为三个分室，建立分室流动模型，对植物和土壤间的盐分平衡进行定量研究，探索咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林盐分运动的规律。结果表明：塔里木沙漠公路防护林使用大量咸水灌溉后盐分并没有在根层土壤0～2m土层中累积，而是储藏在2m以下或渗漏到地下水。其中，0～2m土体盐储量减少125．1t，地下水位1．50m以上至2m土体盐储量增加79．9t，45．2t盐分重新回到地下水。根层土壤0～2m土层中土壤脱盐明显。灌溉后各土层的全盐量在0．5--0．9g／kg之间，远低于土壤原始全盐量1．47g／kg。这是咸水灌溉下植物能够正常生长的主要原因。研究对于确定塔里木沙漠公路防护林合理的灌溉制度及预测和评估该地区盐渍化的发生发展具有重要意义。同时，也为塔里木沙漠公路全线绿化和水分管理提供科学依据。

咸水灌溉对塔里木沙漠公路防护林植物生长的影响

通过不同矿化度咸水造林实验和对塔里木沙漠公路防护林工程沿线不同矿化度水灌溉林地进行定位调查,选取成活率、株高、冠幅、地径、地上生物量及结实状况等反映造林苗木生长状况的常规指标,分析了不同矿化度咸水灌溉对乔木沙拐枣(Calligonum arborescons)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)3种植物生长状况的影响。研究结果表明,灌溉水矿化度对这3种植物的成活、营养生长和结实均有显著影响。随矿化度升高,整体表现为抑制作用;盐胁迫影响程度与灌水矿化度存在阈值变化现象。灌溉水矿化度在20 g/L以上时,梭梭不能结实,但成活和生长基本未受影响;乔木沙拐枣和多枝柽柳的存活阈值为15~20 g/L,抗盐阈值分别在15 g/L和20 g/L左右;3种植物抗盐能力依次为:梭梭(多枝柽柳(乔木沙拐枣。

塔里木沙漠公路防护林土壤酶分布特征及其与有机质的关系

对咸水灌溉条件下的塔里木沙漠公路防护林土壤酶活性及其对土壤有机质的影响进行的研究表明:人工绿地建成后,土壤结构和养分状况得到改善,土壤酶活性大幅提高,并且在时间和空间分布上呈现明显的规律性。通径系数分析显示,土壤蛋白酶对土壤有机质直接作用最大,其余依次为中性磷酸酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶。中性磷酸酶—碱性磷酸酶、碱性磷酸酶—中性磷酸酶、脲酶—中性磷酸酶、蛋白酶—中性磷酸酶之间的间接作用对土壤有机质动态影响较大,其余土壤酶间的作用相对不显著。

塔里木沙漠公路防护林土壤微生物活性研究

对不同立地类型、不同生长年限、不同季节、不同树种的防护林土壤微生物数量及区系组成进行研究,分析了土壤微生物与土壤环境因子的相关关系,结果表明:咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林和人工绿地建成后,土壤结构和养分状况得到改善,微生物活性大幅度提高;土壤微生物区系组成中,细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少;表层微生物数量远多于下层土壤;林地外围距林缘近的土壤微生物活性较强,3m以外微生物数量已接近流沙地微生物量;各类土壤微生物分布具不同的季节性规律,且不同立地类型防护林土壤微生物分布差异明显;随造林年限的增加,防护林的改土作用更加显著。土壤微生物分布与土壤养分含量和土壤pH值显著相关。

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林水分平衡研究

应用水平衡原理对塔里木沙漠公路防护林土壤水分运动规律进行研究,估算了塔里木沙漠公路防护林体系的耗水特征,为今后的灌溉方案设计提供依据。研究结果表明:沙漠公路防护林水平衡区在1 a的水平衡期内,2 m土体水分储量和植物生长周期密切相关,早春至初夏及秋季2m土体储水量均增加,但盛夏土体储水量下降明显。2 m以下土层储水量在整个水平衡期均增加,土体中的水分在向土壤下层运移。水平衡各项中灌溉量836.5 mm;蒸散量372.6 mm;渗漏到2 m土层以下的水量为304.5 mm;净渗漏量7.8 mm。即:流出灌溉区的水量为684.9 mm,占总灌溉量的81.9%。因此,塔里木沙漠公路防护林节水灌溉仍具有较大节水空间,能够采用合理的灌溉制度减少水资源浪费,保障塔里木沙漠公路永续利用。

咸水滴灌下塔里木沙漠公路防护林土壤盐分分布特征分析

对塔里木沙漠公路防护林地进行实地取样分析,研究咸水滴灌条件下土壤盐分变化规律及其离子分布特征。试验采用5个矿化度水平的咸水灌溉处理:29.70(1号井),25.90(2号井),20.99(8号井),16.95(14号井)和5.75 g·L-1(18号井)。试验结果表明:咸水滴灌对土壤盐分含量和离子组成有显著影响,土壤积盐程度随灌溉水矿化度的增大而加剧,土壤盐分组成以Cl-、Na+和SO42-为主;不同盐分离子在土壤剖面上的分布特征不同,Cl-、Na+、Mg2+和SO42-四种离子的分布较一致,在垂直滴头向下方向浓度最低,远离滴头径向浓度逐渐增大,Ca2+和HCO3-在剖面上的分布存在明显的不一致性,在水平方向上远离滴头HCO3-离子浓度向上层聚集,Ca2+则表现为向下层淋溶。研究结果对极端干旱区高矿化度咸水的合理开发利用及防护林的可持续发展具有理论意义和应用价值。

塔里木沙漠公路防护林土壤水分特征曲线模型分析与比较

应用压力膜仪对塔里木沙漠公路防护林地0-150 cm范围的土层进行土壤水分特征曲线的脱水试验,并选取Gardner模型和VG模型对实测数据进行了拟合分析与比较。结果表明：（1）实测的土壤水分特征曲线可准确地反映土壤结构的差异性,各土层的曲线特征与其基本物理性质一一对应,即容重较小、粉粘粒含量较多的土层其持水性较强,饱和含水率和凋萎含水率也较高;物理性差异小的土层间,其土壤水力性质接近。（2）由VG模型得到的土壤饱和含水率均值为0.429 cm3·cm-3,凋萎含水率均值为0.040 cm3·cm-3。由Gardner模型得到的各土层由于各层的物理性状差异造成持水性由强到弱,依次为0-5 cm,40-60 cm,100-150 cm,60-100 cm,5-40 cm;土壤易效水与难效水的平均临界点水势值为1.5×105Pa,均值凋萎含水率对应的水势值为15.0×105Pa。以上结果均较符合砂质土地的实际情况。（3）两种模型均可用于拟合防护林沙质土的土壤水分特征曲线,但VG模型在低吸力段的拟合精度较高,Gardner模型在中吸力段的拟合精度稍高,整体上,VG模型的模拟效果优于Gardner模型。旨在揭示高矿化度咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林不同土层的土壤水分曲线特征及其最优拟合模型,为之后开展区域水盐运移数值模拟等研究提供理论依据。

咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林土壤水分物理性质

应用压力膜仪测定了塔里木沙漠公路防护林地0-150cm土层范围内的土壤水分特征曲线,并用RETC软件中的van Genuchten模型对其进行拟合分析,研究了防护林地不同土层的土壤水分物理特性。结果表明:(1)van Genuchten模型拟合的含水量模拟值与实测值间的RMSE≤0.01。(2)各土层持水性强弱依次为0-5cm>40-60cm>100-150cm>60-100cm>5-40cm;供水性表现为5-40cm>60-100cm>0-5cm>40-60cm>100-150cm,且整体在低于1.5×105 Pa吸力值时表现较强;各土层有效水含量自上而下递减,均值为17.286%。(3)饱和持水量、毛管持水量和田间持水量也随土层自上而下呈同步下降趋势,并与容重呈显著的一元线性负相关。(4)有效水范围内,防护林地土壤有效水上限对应0.3×105 Pa的吸力值,易效水与难效水的临界点吸力值以1.5×105 Pa为宜;各土层的易效水均多于难效水,总体上,前者均值为13.127%,是后者的3倍;5-40cm和60-100cm土层的易效水多,0-5cm和40-60cm土层的难效水多,二者比例均为同类最高;同层内易效水比例与土壤持水性之间负对应。

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地对沙地盐分时空分布的影响

对塔里木沙漠公路防护林地进行实地观测和试验 ,研究咸水灌溉条件下沙地盐分淋溶后在土壤中重新分配和运移的规律。结果表明 ,沙地可溶性盐灌溉淋溶与蒸发积累过程交替发生 ,时空分布上表现为年内根际各层土壤盐分含量逐渐降低 ,但随着土壤深度的增加 ,2 m以下土壤盐分增加。年际土壤各层盐分含量逐年减少 ,盐分被淋溶到地下水或下层土壤。土壤盐分分布状况是多种因素综合作用的结果 ,灌溉量、灌溉周期、灌溉方式。

塔里木沙漠公路防护林生态工程对地下水位的影响分析

为了解塔里木沙漠公路防护林生态工程对地下水位的影响,在该工程第69#灌溉水源井处设置观测场,通过多个观测井的非稳定流抽水试验,观测井中地下水位的变化情况,确定了研究区域的含水层渗透系数K=13.317m/d、抽水影响半径R=332.04 m。分析了地下水位降落"漏斗"和水位下降、上升随时间和空间的变化规律:在2个抽水应力期内,水位急速下降和上升过程均可在抽水试验开始后的11 min内完成,随着时间的累积,变化趋势逐渐缓慢;抽水结束后,水位可恢复到初始水平。因此,研究认为塔里木沙漠公路防护林生态工程灌溉期抽水不会引起天然地下水位的持续下降,这将为沙漠公路沿线地下水资源的可持续利用和防护林生态工程整体的稳定性及长久运行提供一定的理论依据。

塔里木沙漠公路防护林造林树种生长动态研究

2005年测定了塔里木沙漠公路防护林塔中段不同年龄防护林造林树种的树高、冠幅、基径及分蘖数,依据不同年龄的防护林植物的形态指标建立其生长方程。分析表明,梭梭和沙拐枣的树高、冠幅、基部截面积,柽柳的冠幅生长过程都符合对数型增长,用对数方程可以进行很好的模拟;柽柳的树高和基部截面积生长符合Logistic增长模型,可以用Logistic方程进行很好的模拟。依据测定的形态指标,建立了三种防护林植物生长的数学模型,为塔里木沙漠公路防护林的经营管理提供了依据。

塔克拉玛干沙漠公路,征战“死亡之海”

你想过在沙漠里自驾旅行吗?而且还是横穿塔克拉玛干沙漠的那种,别以为我疯了,真的有这样一条横穿塔克拉玛干沙漠的公路--塔里木沙漠公路,一条获得过吉尼斯世界纪录的公路。穿越“死亡之海”已不是神话,塔克拉玛干沙漠,很多人称它为“死亡之海”,维吾尔语意思是“进去出不来的地方”,面积达33万平方公里,是中国最大的沙漠,也是世界第十大沙漠。古时商旅们骑着骆驼穿过塔克拉玛干沙漠,有许多人葬身于沙海之中,但如今,穿越这个“死亡之海”已经不是神话了。