宁夏河东沙地生物土壤结皮及其下伏土壤养分的空间分布特征

为了揭示沙地生物土壤结皮的生长发育情况及其下伏土壤养分的空间分布特征,选择宁夏河东沙地为研究区,通过野外采样和室内实验,应用经典统计学、地学统计学和地理系统预测,分析了藻类和藓类结皮及其下伏0-5、5-10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量以及结皮层厚度的空间分布特征。结果表明:(1)SOC、TN、TP质量分数的变异系数(CV)呈中等变异,CV_(TN )(57.1%)>CV_(SOC )(48.7%)>CV_(TP )(30.5%),生物土壤结皮对下伏土壤养分影响显著,其中藓类结皮对SOC和TN的影响更显著,藻类结皮则对TP的影响更显著;(2)藻类结皮下5-10 cm土层TN质量分数呈现强烈空间自相关性,块金系数(N/S)为20.3%,其余土层的SOC、TN、TP质量分数空间自相关性中等,TP质量分数空间变异由随机因素主导,SOC和TN则由结构因素主导;(3)在区域尺度和剖面尺度上,生物土壤结皮及下伏土壤的养分空间分布特征差异显著,结皮层土壤SOC质量分数中部和北部高、南部低,TN质量分数中南部高、西北部低,TP质量分数中东部高、西北部低,均呈条带状分布,0-5、5-10 cm土层SOC和TP质量分数呈中部高四周低的分布特征,TN质量分数呈南部和东部高、西部和中部低的分布特征,SOC与TP形成了典型的“肥岛”,而TN则形成了典型的“水岛”;研究区内TN的空间分布与SOC和TP的空间分布特征不一致,但是与藻类结皮层厚度的空间分布有较高的相似性。这表明,生物土壤结皮能够影响其下伏土壤的养分空间分布。此结果可以为研究旱区荒漠生态系统中生物土壤结皮的生态功能提供数据参考。

宁夏河东沙地气候变化对全球变暖的响应

利用贺兰山近百年来树木年轮指数与宁夏河东沙地代表站降水量距平/气温距平间的相关关系,反演了沙地代表站1981年以来的逐年降水量序列和1916年以来的气温距平序列,分析了河东沙地近百年来气候变化对全球变暖的响应。结果表明,500年旱涝变化周期的低频特征比较显著,其中以250年最显著,其次是60年和30年周期;河东沙地20世纪30年代中期到50年代中期是一个典型的暖湿期,这与全国平均状况的温湿时段比较吻合,但增暖的持续时间比全国平均状况延长了约10年左右。20世纪50年代中期以后气温下降,但年降水量仍然持续偏多,是一个典型的寒冷湿润时期,这一气候态一直持续到60年代末期,其后到80年代中期气温偏低,降水偏少,气候处于一个相对干冷时期,这种变化与全国平均状况的变化非常相似,但20世纪80年代中期至今河东沙地气温仍偏高,降水持续偏少,没有出现明显的回升,与全国1990年后年降水量略多的变化有所差别;河东沙地四季气温均在波动中出现了不同程度的上升,且均高于全国的平均升温速率;四季降水量在波动中有升有降,夏季存在着比较明显的上升趋势;秋季的下降速率是四季中最快的,这种趋势与全国秋季降水量下降趋势比较吻合。

基于树轮重建的宁夏河东沙地西部公元1899年来年降水量的变化

在分析我国季风区西北缘宁夏河东沙地西部的油松（Pinus tabulaeformis）树木年轮宽度年表与气温降水相关关系基础上,建立了树轮宽度指数与年降水量的转换方程。交叉检验结果表明转换方程比较稳定,重建结果合理可靠。公元1899年来降水量重建结果表明：研究区在20世纪40年代以前,降水变化波动幅度较大,年际间干湿变化明显,20世纪40-80年代间降水波动幅度变小且频率增加,20世纪80年代以后降水变化波动幅度又趋于增大且频率减小;与昌灵山、贺兰山和祁连山东段降水变化对比分析发现河东沙地西部的降水量变化与周边地区气候演变存在一定的同步性;宁夏河东沙地西部20世纪10年代、20世纪20-30年代初期、20世纪末以及2004-2006年的相对干旱时期有利于该区沙漠化范围的扩大,对该区沙漠化治理不利,而20世纪初期、20世纪10年代末期、20世纪30-40年代、20世纪90年代的相对湿润时期在一定程度上减缓了暖干化趋势,有利于沙漠化范围的缩小。周期分析结果表明,宁夏河东沙地西部1899年来降水量变化存在2~4 a、5~7 a和10 a左右变化周期。

宁夏河东沙地不同放牧方式对物种结构及多样性的影响

以宁夏河东沙地退化草场的不同放牧方式为研究对象,对植物群落结构及多样性的进行研究,结果表明:不同放牧方式一定程度上改变了植物群落优势种的分布,增加了物种数,使植物群落逐渐趋于稳定性,且6区轮牧、4区轮牧、2区轮牧的盖度分别比单轮(自由放牧)提高了28.26%、39.13%、10.87%;从植物群落多样性的平均值来看,以2区轮牧和6区轮牧的最高、自由放牧(单轮)的最低,而且植物的均匀度指数与多样性指数呈相同趋势,生态优势度指数和多样性指数呈相反趋势;封育、6区轮牧、4区轮牧、2区轮牧的草产量分别比自由放牧(单轮)提高133.04%、47.96%、33.99%40.65%,说明在20亩/羊单位下,采用不同放牧方式一定程度上提高了草产量,并且以6区轮牧的效果较好。

宁夏河东沙地历史时期沙漠化过程新探

宁夏河东沙地在空间上是我国北方农牧交错区最具过渡性地域特征的沙地,近50年来,也一直是国家和自治区生态治理的重点区域。长期以来,有关该沙地为"人造沙漠"的观点支配着该地区的防沙治沙与生态建设工作。最近的研究表明,宁夏河东沙地在明清大规模的垦殖活动之前就已存在,明清以来沙漠化程度的加深则与人类活动有愈来愈密切的相关关系,与湖泊的萎缩和干涸有直接的对应关系。因此,合理的土地利用方式、防止地下水位下降及湖沼湿地的快速消亡是宁夏河东沙地防沙治沙的有效措施。

基于稳定同位素技术的河东沙地沙蒿水分利用研究

稳定同位素技术为研究植物水分利用提供了便利,研究河东沙地植物的水分利用对荒漠生态系统管理和生态修复有重要意义。本研究采用同位素技术分析了河东沙地沙蒿的水分利用情况,结果表明:6月和9月沙蒿主要利用0~60 cm的土层水分,6月份0~60 cm土层水分贡献率87.1%,9月份0~60 cm土层水分贡献率84.0%,6月和9月0~20 cm土层水分贡献率达到了40%;沙蒿是一种浅根系植物,主要依赖60 cm以上土层的土壤水分生存;6月和9月土壤含水量差异不大,沙蒿水分来源的变异也不大。

宁夏盐池县河东沙地景观分析研究

在遥感和GIS技术的支持下,通过采用斑块面积类指数、破碎度指数、多样性指数、均匀度指数等景观指数分析了1986—2003年盐池县河东沙地景观动态变化,结果显示:景观要素类型尺度上,研究区未利用景观面积明显缩小,林地景观向外扩展,反映出整个沙地荒漠化逆转的发展趋势;景观格局上,1995年以后破碎度变小,反映出人类活动对景观的干预作用不断增强;景观多样性指数和均匀度指数增加,表明景观的组成由简单趋向多样化。

宁夏河东沙地不同坡度柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)水分利用策略差异

为探讨全球气候变化背景下多元线性混合模型(IsoSource)和贝叶斯混合模型(MixSIAR)解析宁夏河东沙地柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)水分利用策略差异及适用性,利用氢氧稳定同位素技术,结合直接对比法、IsoSource模型和MixSIAR模型对比分析不同坡度(6°、10°、16°和24°)样地柠条锦鸡儿在生长季不同时期对各潜在水源的利用率,并评估两种模型的植物水分溯源效果。结果表明:柠条锦鸡儿对不同土层深度土壤水的利用存在明显的季节性差异,生长季初期,随着坡度的增大,柠条锦鸡儿对中层土壤水的利用率呈现出先增大后减小的趋势;生长季中期,随坡度增大,柠条锦鸡儿主要水分来源由深层土壤转移至浅层土壤;生长季后期,柠条锦鸡儿主要水分来源随着坡度的增大由浅层土壤转移至深层土壤。基于直接对比法的定性判断结果,IsoSource模型和MixSIAR模型计算坡度6°、10°和16°样地柠条锦鸡儿主要水分来源利用率的适用性均较高;而Mix⁃SIAR模型计算坡度24°样地柠条锦鸡儿主要的水分来源以及其贡献率具有更高的可靠性。Iso⁃Source模型更适合解析较小坡度(6°和16°)样地柠条锦鸡儿的水分利用策略;而MixSIAR模型解析较大坡度(10°和24°)样地柠条锦鸡儿水分利用策略的适用性更好。研究结果可为我国干旱区植物水分来源鉴别方法的选择提供科学参考.

宁夏河东沙地沙丘冻融过程的时空差异

中国的沙漠和沙地部分或全部分布在季节冻土区,研究沙丘的冻融过程是讨论季节冻结期间沙丘风蚀和形态演变规律的条件之一。以宁夏河东沙地流动沙丘和沙障固定沙丘为研究对象,通过野外观测和室内控制实验,分析了沙丘的冻融过程及其控制因素。结果显示:沙丘的冻结期在11月中旬至3月上旬,流动沙丘各地貌部位的冻结时长和冻结层厚度均存在较大差异(背风坡面>迎风坡面>丘顶),背风坡脚的冻深最大。在季节冻结期内沙丘表层始终不发生冻结,未冻层厚度的阈值约为10cm且具有保护冻结层的作用,流动沙丘迎风坡中在未冻层风蚀后,地表冻结层融化再被风蚀,如此循环过程造成其冻结层厚度远小于沙障固定沙丘的冻结层厚度。流动沙丘丘顶和背风坡面的冻结层厚度分别受短时(32h)和较长历时(15d)平均气温的影响。野外观测和室内控制实验均证明水分含量低于1.6%的沙丘沙不发生冻结,冻结层硬度随含水率的增加呈幂函数递增(P<0.001),随温度降低呈缓慢递增。

宁夏河东沙地生物土壤结皮对土壤性质及入渗过程的影响

为了揭示沙漠化治理过程中生物土壤结皮覆盖对土壤入渗过程的影响规律,以宁夏河东沙地人工沙漠治理区4种典型地表覆盖类型:裸沙(BS)、藻类结皮(AC)、藓类结皮(MC)、草本-藓类结皮(H-MC)为研究对象,基于野外双环入渗试验与室内模拟,分析了3种生物土壤结皮覆盖下土壤性质的变化与土壤入渗特征。结果表明:(1)与BS相比,3种结皮覆盖下表层土壤砂粒含量减少2.0%—5.1%,粉粒含量增加3.6%—5.8%,有机质含量增加了5—6倍,AC和MC覆盖下土壤总孔隙度与饱和含水量降低,而H-MC与之相反;(2)平均入渗速率表现为BS>H-MC>AC>MC,1h累计入渗量表现为H-MC>BS>AC>MC,与BS相比,AC、MC和H-MC的初渗速率依次减少了14.3%、37.2%、11.8%,AC、MC的稳渗速率分别降低了14.4%和18.3%,H-MC的稳渗速率增加了4.5%;(3)三种模型中,Kostiakov模型最适用于模拟生物土壤结皮覆盖下土壤水分入渗过程。综上,研究区内不同发育程度生物土壤结皮改变了下层土壤的性质以及土壤的入渗特征,MC与AC阻碍水分入渗,H-MC促进水分入渗。

宁夏河东沙地近百年来气候背景变化分析

利用贺兰山树木年轮指数与河东沙地盐池代表站的年降水量及气温距平建立相关关系,对河东沙地近百年的降水量及气温距平序列进行拟合延长,分析河东沙地近百年来气候变化大趋势。同时利用河东沙地范围内6个代表性站气象资料,对近50年来河东沙地气候变化特征作较详细的分析。结果表明:河东沙地在30年代之前为干冷期;30年代以后逐渐向暖湿方向发展,一直持续到50年代中期;50年代中期以后是一个典型的寒冷湿润时期;60年代以后是一个相对干冷时期;80年代中期至今是近百年里的一个相对干暖时期。另外,在河东沙地不同时间、不同方位上气温、降水量、蒸发量、空气相对湿度及平均风速均存在着较大差异。

宁夏河东沙地飞机播种沙拐枣生长情况调查

根据沙拐枣的生物学特性 ,采用花棒、杨柴、沙蒿、沙打旺等混播技术措施 ,飞机播种造林2 5 0 0 hm2 ,出苗及生长状况良好 ,适宜飞播造林。

宁夏河东沙区柠条植株叶片蒸腾对干旱胁迫的响应

以宁夏河东沙地沙生灌木柠条(Caragana korshinskii Kom.)为材料,采用采用盆栽方法分析不同土壤水分条件下的柠条植株叶片蒸腾日变化特征及其与环境因子的相关关系,研究干旱胁迫下柠条蒸腾对主要环境驱动因子的响应机制,为区域植被恢复与重建及林分结构的优化配置提供理论依据。结果表明,(1)充分供水条件下的柠条蒸腾速率是土壤水分严重胁迫下的3.43倍,随着水分胁迫的加剧,蒸腾速率峰值前移,且日蒸腾过程在较为干旱时表现为双峰型;各水分梯度下柠条蒸腾速率日过程与气孔导度具有相同的变化规律,呈极显著的线性相关。(2)随着土壤含水量的逐渐降低,柠条苗木叶片蒸腾速率先增加后缓慢下降,过高的土壤含水量同样会抑制植物的蒸腾,该临界值为15.78%,即土壤质量含水量为田间持水量的74.1%。(3)低光强柠条叶片蒸腾作用的光响应曲线差别不大,都表现出随着光合有效辐射强度增加而缓慢上升的趋势,但启动速度随着土壤含水量的减少而降低;在土壤水分受到限制时(土壤质量含水量≤40%田间持水量),进一步增强光合有效辐射量(≥1 000μmol·m-2·s-1)并没有使蒸腾速率提高,严重水分胁迫下,增加光辐射强度反而导致蒸腾速率降低。(4)柠条蒸腾速率的主要影响因子偏相关分析表明:充分供水下,光合有效辐射(PAR)是主要影响因子,贡献率为54.4%;随着土壤含水量的下降,气孔对PAR的敏感性下降,叶片内外水汽压饱和亏缺成为调节柠条蒸腾过程的主导因素。

水分胁迫下柠条叶片气孔导度对环境因子的响应

以宁夏河东沙地沙生灌木柠条为试验材料,研究不同水分条件下柠条叶片气孔导度对环境主要驱动因子的响应及敏感性。结果表明：随着水分胁迫程度的增强,柠条叶片气孔导度明显降低,其过程与蒸腾速率的变化一致但不同步;在柠条叶片气孔导度对光合有效辐射的响应方面,随着土壤含水量的降低,气孔启动速度下降,但轻度水分胁迫下该响应过程的敏感性较高;充分供水、轻度水分胁迫、中度水分胁迫条件下,柠条叶片气孔导度的主导因素为气温;对于重度水分胁迫（田间最大持水量的20%-40%）,柠条叶片气孔导度对温度的敏感性降低,重度胁迫下水汽压饱和亏缺成为影响柠条气孔导度的主要因素,其贡献率为76.6%（P〈0.01）。

试论油蒿植物群落的利用

一、油蒿群落的分布 油蒿(Artemisia ordosica)植物群落是我国荒漠和荒漠草原地区相当大的一个植物群落,据初步计算,其面积大约为4000万亩。它广泛地分布在甘肃、宁夏、陕西、内蒙古等省区的固定、半固定沙丘上,其主要分布区东起浑善达格西部沙地,西至河西走廊东部,南到干(塘)武(威)铁路一线以及宁夏的灵武—陕西的横山一线以北,北至蒙古边境。但它集中分布在鄂尔多斯地区的毛乌素沙地和宁夏河东沙地(图1),是鄂尔多斯地区的优势群系,它在鄂尔多斯高地的景观中起相当重要的作用。

低压毛管渗灌器在沙质土壤中的入渗试验研究

以室内入渗试验为基础,研究了低压毛管渗灌器在沙质土壤中的入渗性能和土壤水分运移规律,采用数理统计方法分析了加压水头、内芯直径和渗灌器长度3个主要因素对土壤水分运移规律的影响。结果表明,单一因素下低压毛管渗灌器入渗率与时间呈幂函数关系,累积入渗量与时间呈对数函数关系;加压水头对渗灌器入渗率和累积入渗量的影响最大,内芯直径次之,渗灌器长度最低。