沙柳沙障腐烂过程真菌多样性及其对环境因子的响应

[目的]分析沙柳沙障腐烂过程对真菌群落组成及多样性的影响,为进一步探究荒漠生态系统真菌群落的生态功能提供理论依据。[方法]选取1,3,5,7a的沙柳沙障为研究对象,新铺设的沙障作为对照,采用野外原位取样、室内指标测定和Illumina MiSeq测序技术,揭示沙柳沙障腐烂过程中真菌多样性与沙障成分、土壤性质及酶活性之间的响应关系。[结果](1)瓶霉属、木霉属、Knufia属、维罗纳霉属和锥毛壳属均呈上升趋势,但亚隔孢壳属和Phaeococcomyces属呈下降趋势,真菌多样性与丰富度整体表现为增加。(2)7a的有机碳、碱解氮和可溶性有机碳分别是对照的2.47,1.83,1.71倍,β-1,4-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性分别增加了139.36%和35.16%。(3)Knufia属、近地伞属、维罗纳霉属和锥毛壳属分别与有机碳,碱解氮和可溶性有机碳呈显著正相关,但与纤维素和半纤维呈显著负相关(p<0.05)。冗余RDA分析结果表明,纤维素和碱解氮是影响优势菌群丰度的主要因子,碱解氮和亮氨酸氨基肽酶是影响多样性指数的主要因子。[结论]在沙柳沙障腐烂过程中,优势真菌属和多样性均受到多种因子的综合影响,碱解氮为两者的主要影响因子。在未来的研究中需进一步结合FUNGuild数据库探讨优势真菌群所具有的生态功能。

毛乌素沙地沙柳沙障对植被群落及土壤理化性质的影响

以毛乌素沙地3、6、9年3个不同年限的沙柳沙障为试材,采用植被调查及土壤理化性质测定的方法,研究了不同年限沙柳沙障对沙地植被群落恢复及土壤理化性质变化特征的影响,以期为毛乌素沙地生态环境修复提供参考依据。结果表明:1)沙柳沙障的布设加速了沙地植被的演化进程,由早期的沙米和沙竹的先锋植物群落不断的向沙柳人工植物群落演替,并不断的向植物多样化方向发展。2)随设障年限的增加,土壤中砂含量分别降低了15.87%、35.05%、48.27%,细砂含量分别增加了25.51%、52.11%、69.16%;随土层深度增加,土壤各粒径含量变化幅度逐渐减小。土壤含水率较裸沙地有效提高了51.99%~217.31%,而土壤容重降低了3.03%~7.27%。3)随设障年限的增加,有机质含量较裸沙地增加了23.90%~164.80%,全氮含量增加了15.40%~115.40%,土壤pH得到有效的降低,各理化性质间均存在显著相关关系。毛乌素沙地通过采用沙障固沙的生物措施,可以有效的改善土壤理化性质以及植被恢复效果,有利于促进土壤理化性质更好的演替和发育,为沙地植被建设、土壤管理以及荒漠化防治提供参考依据。

高立式沙柳沙障防风效益研究

通过鄂尔多斯市伊金霍洛旗纳林陶亥镇境内毛乌素沙地边缘沙区的高立式沙柳沙障风速野外观测，利用Surfer（8．8）软件绘制了高立式沙柳沙障体系内外的风速流场图，分析高立式沙柳沙障的防风效益。结果表明：当旷野风速大于起沙风速时，复式带状高立式沙柳沙障体系内外风速变化较明显，防沙带2m高处风速呈现带前增强，带内平缓，带后减弱的趋势；而防沙带0．5m高处风速带内更趋向于平缓、稳定。此外，对沙柳沙障的粗糙度进行了研究。结果表明：障前2～12H（障高）范围内下垫面粗糙度变化不大；障间粗糙度明显增大；障后2～12H处的粗糙度比障间粗糙度降低了33．3％，但还是高于旷野对照点粗糙度，为旷野粗糙度的29倍。

不同设障年限沙丘土壤粒径和有机碳分布特征

为探讨沙柳沙障对毛乌素沙地土壤粒径和SOC（土壤有机碳）的影响,选取流动沙丘、设障2和7 a的半固定和固定沙丘为研究对象,利用多重分形理论分析不同设障年限沙丘PSD（土壤粒径分布）（以φ计）和w（SOC）的分布特征.结果表明：设置沙障后,φ（黏粒）、φ（粉粒）与φ（极细砂）增加,φ（细砂）与φ（中砂）下降;土壤粒径的多重分形参数D1/D0（D1为PSD均匀性程度,D0为PSD宽度）和δ-f（δ）谱图可以反映沙丘土壤PSD的宽度与均匀性程度,随着设障年限延长,PSD的D1/D0均小于流动沙丘,土壤中细粒物质显著增多.D0表现为设障7 a沙丘（1.01）〉流动沙丘（1.00）〉设障2 a沙丘（0.93）,D1表现为流动沙丘（0.91）〉设障2 a沙丘（0.88）〉设障7 a沙丘（0.65）.w（SOC）随着设障年限的延长而显著增加,设障7 a沙丘与其他2类沙丘间w（SOC）差异显著;多重分形参数可以表征土壤养分状况与流沙防治状况,设障沙丘上部、下部的w（SOC）与PSD的D1/D0之间有明显的相关关系,设障沙丘上部、下部D1/D0间呈明显负相关,设障沙丘中部D1/D0之间则呈正相关,流动沙丘各部位w（SOC）与D1/D0间无显著相关关系.

沙柳方格沙障对库布齐沙漠防风固沙效应的影响

以流沙为对照,设置年限为2,4,7年规格为1.5m×1.5m的沙柳方格沙障沙丘为研究对象,测定各沙丘丘间地、迎风坡底部、迎风坡中部、迎风坡中上部、沙丘顶部、背风坡中部和背风坡底部7个部位的风速、输沙量及蚀积状况,探讨沙障对防风固沙效应的影响。结果表明:沙柳沙障对风速的降低作用随设障年限的延长呈增强趋势,设障沙丘在0.2m处较2m处风速显著降低,3种设障沙丘的防风效果以设障4年为最好,2年最差;设障沙丘不同部位的防风效应由沙丘两侧坡脚向沙丘顶部减弱,迎风坡的防风效果大于背风坡,且以丘间低地防风效应最大。沙障具有增大地表粗糙度、减小输沙量与减弱蚀积强度的作用,输沙量、风蚀强度与设障年限成反比,随设障年限增长,输沙量与蚀积强度呈不同程度地减小,设障年限与沙障中心风蚀深度间遵循一元二次方程的变化趋势,沙丘不同部位的输沙量与蚀积强度自沙丘两侧向丘顶呈增大变化趋势。

沙柳沙障对沙丘沙粒度组成与特征的影响

为揭示沙柳沙障对沙丘沙粒度组成与特征的影响,以库布齐沙漠流动沙丘为对照,以设障2 a、7 a沙丘为研究对象,通过野外取样与室内激光粒度仪测试相结合的方法,研究流动沙丘与设障沙丘不同部位表层(0～5 cm)与下层(5～10 cm)粒度特征的变化规律。结果表明:1)库布齐沙漠沙以细沙和中沙为主,3类沙丘各层次间的黏粒体积分数无差异,其他粒径体积分数均表现为流沙与设障2 a沙丘差异不显著,均与设障7 a沙丘差异显著。2)3类沙丘各层次的粒度参数差异性变化一致,平均粒径Mz和偏度SK表现为设障7 a沙丘>流动沙丘>设障2 a沙丘,分选系数σ和峰态Kg则为设障7 a沙丘>设障2 a沙丘>流动沙丘;3类沙丘各层次的分选性随设障年限延长而变差,偏度由近对称变为呈正偏分布,峰态Kg值逐渐增大。3)3类沙丘各粒度参数在不同部位的变化不尽一致。除设障2 a沙丘外,流动沙丘、设障7 a沙丘表层各部位的Mz差异显著,下层则相反;3类沙丘表层与下层各部位的σ和SK差异显著;除设障7 a沙丘外,各部位的Kg差异明显;随设障年限的增加,粒径变细,分选系数逐渐变差,偏度和峰态增大。

沙柳方格沙障对土壤种子库的影响

以流动沙丘上设置7年的沙柳方格沙障为研究对象,对不同部位沙障内不同点位的土壤种子库进行研究。结果表明:沙障具有拦截植物种子和补充土壤种子库的作用,不同沙丘部位沙障内植物种组成与种子库密度不同,水平分布表现为迎风坡下部>中上部>中部>顶部,背风坡密度为0,垂直分布则随土层深度的增加而明显减少;不同部位沙障内种子库的生物多样性指数均呈迎风坡中上部>下部>中部>顶部的变化趋势,其土壤种子库种类组成中等相似,且相邻部位沙障内种子库组成的相似性较高,间隔部位的相似性系数较小;沙障内不同点位的种子库组成及密度分布不同,种子库密度的空间分布在沿风向方向(沙障西北角到东南角对角线上的A、B、C、D、E 5个点位)与垂直于风向方向(沙障障格内部北边中心F与南边中心G)的大小顺序为沙障西北角(A)>距西北角1/4处(B)>障格内部北边中点(F)>沙障东南角(E)>障格内部南边中点(G)>距东南角1/4处(D)>对角线的中点(C),且在障格内形成2个密度分布较大区和2个密度分布较小区;不同点位除Margalet丰富度指数外,其余指标均表现为障格内部南边中点(G)>沙障西北角(A)>距西北角1/4处(B)>对角线中点(C)>沙障东南角(E)>距东南角1/4处(D)>障格内部北边中点(F),各点位种子库组成的相似性系数变化较大。研究结果可为沙障条件下的植被恢复评价提供理论依据。

不同铺设年限沙柳沙障的防风固沙效益研究

以铺设于2000年和2003年沙柳沙障为研究对象,研究了不同铺设年限的沙柳沙障对沙漠地区风速特征的影响,以探讨沙柳沙障的防风固沙效果。结果表明:随着沙柳沙障年限的增加,设障沙柳沙障样地的防风效能增大,2个设障年限样方的防风效能均在10cm处达到最大,100cm处最低;设障沙柳沙障使地表粗造度显著地提高,2000年试验样地与2003年试验样地的地表粗糙度值分别是对照粗糙度值的2.35倍和3.69倍;2000年铺设的沙柳沙障内的风速廓线曲线比2003年的变化更显著。

新型低压水冲植柳技术下沙障铺设方式对沙柳造林效果的影响

为了提高流沙地的造林成活率,该文创新性在已经铺设好沙柳沙障流沙地的障格内采用一种新型低压水冲植柳技术进行沙柳造林。为研究沙柳沙障铺设方式对水冲植柳造林效果的影响,对库布齐沙漠流动沙丘和两种沙障(平铺式格状和低立式带状沙柳沙障)内水冲植柳的成活率、总枝数、株高、新枝枝长、新枝枝条直径和冠幅进行了比较分析。结果表明:3种造林立地条件下,水冲植柳的4项生长指标(株高、新枝枝长、新枝枝条直径和冠幅)差异显著,显著水平均小于0.01;疏透度较大的低立式沙障内水冲植柳长势最好,其次为流动沙丘,疏透度较小的平铺式沙障内水冲植柳长势最差。因此,在库布齐风沙区造林时最好设置带状沙障来提高造林成效。

穿沙公路沙柳防护带平茬恢复期辅助沙障设置模式优选

为防止穿沙公路路侧地表和路面在沙柳防护带平茬恢复期内被风蚀和沙埋,设置纱网沙障予以防护,并探究其发挥阻、输沙能力的最优设置模式。在沙柳防护带迎风侧,设置不同距离和角度的纱网沙障,对各模式下的风速和输沙率进行观测,计算粗糙度并分析。研究结果表明:设置距沙柳防护带不同距离的纱网沙障,风速流场等值线分布不同,其中距离为3倍障高时风速降低和恢复的速率较其他两个距离更快,且风速衰减幅度最大点所对应位置在沙柳防护带范围内;沙柳防护带内地表粗糙度均大于旷野(7.33倍以上),设置角以45°为最优;减少输沙率随纱网沙障设置角度的增加而减小,且均大于88.08%,距离为3倍障高时各角度减少输沙率均值为89.14%,对近地表风沙流控制效果最为明显。综合对比分析,纱网沙障最优设置模式为:沙柳防护带迎风侧3倍障高处,与地面夹角45°。

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。

沙障铺设方式对水冲法植柳造林效果的影响

沙柳是干旱、半干旱地区重要的防风固沙和工业用材树种。以库布齐沙漠采用水冲法植柳造林地低立式沙障、草方格沙障以及混合沙障为对象,研究了3种沙障铺设方式对沙柳保存率及生长指标的影响。试验结果表明,3种沙障均可显著促进沙柳生长(p<0.05),促进作用的顺序依次为:混合沙障>草方格沙障>低立式沙障。

沙柳沙障对土壤水分和养分的影响

[目的]为了更好地防风固沙,防治荒漠化。[方法]通过对达拉特旗七里沙沙柳(Salix psammophila C.)沙障的实地调查研究,系统分析沙柳沙障对土壤水分和养分的影响。[结果]沙柳沙障对土壤含水量有极显著影响,死沙障土壤含水量较高,成活沙障土壤含水量低;沙柳沙障对土壤全氮含量有影响,成活沙障沙丘影响极显著,死沙障沙丘影响不显著,土壤全氮含量以成活沙障沙丘最高,另外2个沙丘全氮含量差别不大,没有明显规律性;沙柳沙障对土壤全磷含量有影响,但均不显著,土壤全磷含量以成活沙障沙丘最高,死沙障沙丘全磷含量最少;沙柳沙障对土壤全钾含量有极显著影响,土壤全钾含量以死沙障沙丘含量最高,裸沙地沙丘全钾含量最少;沙柳沙障对土壤有机质含量有影响,成活沙障影响显著,死沙障影响不显著,土壤有机质含量以死沙障沙丘为最高,成活沙障沙丘有机质含量最少。[结论]该研究可为今后沙柳沙障的设立提供依据。

库布齐沙漠北缘机械沙障对地表土壤可蚀性的影响

[目的]明确机械沙障铺设对风沙区地表可蚀性特征的影响,为防沙工程中沙障的合理应用提供理论依据。[方法]采取库布齐沙漠北缘迎风坡不同年限铺设的生物基可降解聚乳酸(PLA)沙袋沙障、沙柳沙障和芦苇沙障不同坡位的土壤样品,分析了地表0—20 cm深度土壤有机质含量、土壤粒径组成和土壤可蚀性K值。[结果]①沙障铺设后利于土壤有机质含量增加,其中2 m×2 m沙柳沙障对土壤有机质的积累效果最好,且迎风坡上部土壤有机质含量相对较少。②沙障铺设使得障格内黏粒、粉粒和细砂含量增加,随设障年限的增加其呈增加趋势;土壤0—20 cm范围内均以细砂为主。③铺设机械沙障可降低土壤可蚀性,各立地条件下沙丘下部障格内土壤抗蚀性最好;3种机械沙障中沙柳沙障抗蚀性较高;随设障年限增加障格内土壤抗蚀性增强,设障4 a后,2 m×2 m铺设规格障格内的土壤受侵蚀风险较小;土壤可蚀性K值与土壤有机质含量呈极显著(p<0.01)负相关。[结论]沙障铺设使土壤有机质含量增加,利于细粒物质的积累,增强土壤抗蚀性,是治理流动沙丘有效的风蚀防治措施。建议在库布齐沙漠北缘铺设机械沙障时,可采用迎风坡上部铺设1 m×1 m的生物基可降解聚乳酸(PLA)沙袋沙障,中部铺设2 m×2 m的沙柳沙障,下部铺设2 m×2 m的生物基可降解聚乳酸(PLA)沙袋沙障的模式。

不同铺设年限沙柳沙障土壤养分的变化

【目的】为了探寻设障年限增加对土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)养分含量以及生态化学计量比的变化。【方法】以库布齐沙漠穿沙公路两侧已铺设1~7 a的沙柳沙障周际土壤为研究对象,分析沙柳沙障沙埋部周际土壤中C、N、P含量以及化学计量比特征的变化。【结果】①设障1~7 a的沙柳沙障周际土壤养分含量有着显著差异(P<0.05),土壤pH呈弱碱性,土壤含水率随设障年限呈现逐年下降趋势。②设障1~7 a的沙柳沙障周际土壤中SOC(有机质含量)和TN(全效氮含量)均有显著差异(P<0.05),其SOC、TN和TP(全效磷)均属中等变异。③沙柳沙障周际土壤中SOC、TN含量与C∶N、C∶P存在显著或极显著相关关系,SOC、TN是影响沙柳沙障土壤生态化学计量比的主要因素。【结论】沙柳沙障在铺设3 a和铺设5 a时间段是其周际土壤养分变化的重要时间转折点,建议在设障3、5 a时多注意养护,防止沙障破损导致土壤养分的流失。

沙柳沙障沙埋段5种木腐真菌的生物学特性

[目的]明确培养条件(碳源、氮源和pH值)对木腐真菌生长的影响,为延长沙柳(Salix psammophila)沙障使用周期提供理论依据。[方法]以沙柳沙障沙埋段5种木腐真菌:桔绿木霉(Trichoderma citrinoviride)、Xs木霉(Xylogone sphaerospora)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、拟康氏木霉(Trichoderma koningiopsis)、黑曲霉(Aspergillus niger)为研究对象,在固体和液体下进行培养,分别探究不同培养条件下菌丝生长速度和生物量,确定菌株生长的最适条件。[结果](1)在固体培养条件下,桔绿木霉、Xs木霉、哈茨木霉和黑曲霉以葡萄糖为碳源时生长最快,其生长速度分别为12.97,8.56,13.25,5.22 mm/d;桔绿木霉最佳氮源为硫酸铵13.06 mm/d,Xs木霉、哈茨木霉和拟康氏木霉最佳氮源为蛋白胨,其生长速度分别为9.44,13.17,8.78 mm/d;5种木腐真菌最适pH值在5~7之间。(2)在液体培养条件下,葡萄糖是桔绿木霉、Xs木霉、哈茨木霉、拟康氏木霉和黑曲霉的最佳碳源,每100 ml的培养液中生物量分别达到446.67,454.67,728.67,687.67,713.00 mg;桔绿木霉、Xs木霉、哈茨木霉和拟康氏木霉最适氮源为蛋白胨,黑曲霉以氯化铵为氮源时生物量最大为610.00 mg;5种木腐真菌在pH值5~7的范围内生物量较大。[结论]固体与液体条件下桔绿木霉、Xs木霉和哈茨木霉最适碳源为葡萄糖,最适氮源为蛋白胨,pH值为5~6;拟康氏木霉液体培养条件下最适碳源为葡萄糖,最适氮源为蛋白胨,pH值为5~6;黑曲霉在液体培养条件下最适碳源为葡萄糖、最适氮源为氯化铵、pH值为5~6。

沙柳沙障腐烂过程对土壤微生物生物量及酶活性的影响

为探究沙柳沙障腐烂过程土壤微生物生物量及酶活性的变化规律,以铺设10年的沙柳沙障为研究对象,采用野外原位取样和室内指标测定法,结合RDA多元数据排序分析,揭示影响土壤微生物生物量及酶活性的主要环境因子。结果表明:(1)随铺设年限的增加,土壤中的C∶N与C∶P呈上升趋势,10年后的C∶N是1年的16.14倍,而N∶P呈下降趋势,10年后下降83.96%;(2)随腐烂程度的加剧,土壤MBC、MBN与MBP均呈先上升后下降趋势,7年均达到最大值,分别为1年的2.67,2.18,1.43倍;(3)土壤碱性磷酸酶活性随铺设年限增加呈先上升后下降趋势,6年时最大且表现出显著性差异(P<0.05),但脲酶与蔗糖酶活性均为1年时显著大于其他各组(P<0.05);(4)RDA分析结果表明,土壤理化因子对土壤微生物生物量及酶活性影响的大小顺序为速效钾>含水率>碳氮比>碱解氮>酸碱度>速效磷>氮磷比>碳磷比,即速效钾与含水率为主要驱动因子。研究结果对进一步探讨荒漠生态系统土壤碳、氮、磷养分循环提供了重要的理论依据。

沙柳集束沙障固沙技术探讨

风蚀沙埋是制约沙区人工造林成活率的主要因子之一。设置沙障是防止风蚀沙埋,提高造林成活率的主要措施。本文通过对沙区人工造林设置不同类型沙障的对比试验,筛选出沙柳集束沙障。该沙障具有明显的效益,可在高大流动沙区人工造林中加以推广。

温度对沙柳沙障腐蚀的影响

为了研究不同温度处理对沙柳沙障物理性质的影响,通过室内试验的方法,分析了不同温度下沙柳沙障质量损失率和抗折强度损失率的变化。结果表明,温度对沙柳沙障质量损失率和抗折强度损失率的影响均达到显著水平(P <0.05)。30℃下的质量损失率和抗折强度损失率的值最大,5个温度沙柳沙障两个损失率由大到小的顺序依次均为:30℃> 20℃> 10℃> 40℃> 50℃。随着时间的延长,两个指标均呈现出增大的趋势,且30℃下损失率的增加幅度最大。30℃是沙柳沙障发生腐蚀最为严重的温度。

刷状沙柳沙障固沙性能风洞模拟

与传统的沙柳沙障人工逐根布设不同,刷状沙柳沙障采用机械编织形成,有类似拒马的外形,布设后稳定性好,也便于施工。对一种以沙柳枝条为原料的刷状沙障固沙性能进行了风洞模拟。结果表明:(1)在第1道沙障前风速略有降低,在第1、2、4道沙障处,风速增加较大。在经过每道沙障后,风速下降较大,形成一个降速区。(2)沙障正下方沙面多表现为侵蚀状态。迎风的第1道沙障,侵蚀现象最严重,随着时间推移,甚至发生掏蚀现象。沙障之间多处于堆积状态,第1格堆积最严重,其后堆积程度减弱。(3)沙障设置后,风沙流结构呈复杂的指数下降曲线。8、12、16、20 m·s^(-1)风速下的集沙量分别减少86.8%、81.6%、53.4%、67.8%。这表明刷状沙柳沙障有较好的固沙性能。由于沙障的扰动,沙物质向上飘散,使地表10~14 cm高度以上进沙口的集沙量有所增加。