毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局

应用地统计学和经典统计学方法,对毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被特征的空间分布格局及其相互关系进行研究,结果表明:0—5 cm和5—10 cm土壤水分符合指数模型,10—15 cm土壤水分和植物群落物种数、植被盖度、植被密度都符合球状模型;0—5 cm土壤水分、植物群落物种数和植被盖度都具有强空间自相关性,5—10 cm、10—15 cm土壤水分和植被密度都具有中等程度的空间自相关性;从牛枝子群落到黑沙蒿群落,各层土壤水分与植物群落物种数之间具有相似的空间格局,都呈先升高后降低的变化趋势,而植被盖度和植被密度呈逐渐减小的变化趋势;0—5 cm土壤水分与植物群落物种数之间具有显著的正相关,是制约植被物种空间分布的关键因素。

毛乌素沙地半固定沙丘油蒿种群对土壤湿度空间异质性的响应

将统计学和地统计学方法相结合,探讨了毛乌素沙地半固定沙丘土壤湿度空间异质性与油蒿种群空间异质性之间的关系.结果表明,在块尺度(80m×80m)上,油蒿密度和生物量的空间异质性受制于土壤湿度的空间异质性,尤其油蒿生物量的空间异质性与土壤湿度的空间异质性呈显著正相关关系.表明在半固定沙丘阶段,土壤湿度的空间异质性决定油蒿种群的空间异质性.由于沙丘地形对降水量的再分配在土壤湿度分布中的作用,土壤湿度和油蒿种群空间异质性相互作用的结果为地形的缀块性→土壤湿度分布的缀块性→油蒿种群分布的缀块性→油蒿生物量和密度的缀块性.

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。

毛乌素沙地土壤水分的影响因素及消长规律

本文对毛乌素沙地土壤水分消长规律及影响因素进行了分析。鉴于此。

半干旱区流沙固定初期不同植被类型的土壤湿度特征

利用科尔沁沙地奈曼生态网络研究站1983～1990年土壤水分定位观测数据,分析了不同类型植被土壤湿度的时间变化特征及其受降水的影响。结果表明:植被建立对沙地土壤湿度影响是显著的,与流动沙丘(多年平均土壤含水量3.56%,变异系数为0.074)相比,生长在沙丘顶和丘间低地的乔木树种小叶杨和樟子松,10～15年后平均土壤含水量分别为2.73%和3.08%,但在较短的时间尺度上变异较大,变异系数分别为0.127和0.347,下降最明显的是生长在沙丘顶部的灌木、半灌木,如小叶锦鸡儿和差巴嘎蒿+樟子松等植被区,平均土壤含水量均低于2.5%,变异系数分别为0.179和0.262。半干旱土壤湿度除了受植被影响外,降水也是主要控制因子。欠水年,土壤旱化现象严重,在固沙植被区,特别是沙丘顶部会出现暂时性土壤干层,并且不同类型植被区土壤湿度差异显著;丰水年,土壤水分好转,干层消失。

毛乌素沙地西北缘不同类型沙丘土壤水分分布特征

干旱区的土壤水分分布特征受气候、区域地形、植被、土壤质地等因素的影响，其本身也是整个区域环境的重要影响因子。文中通过对位于毛乌素沙地西北缘鄂托克旗境内的裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘、乔木覆盖沙丘3种类型沙丘不同地貌部位O～4m深度范围内的土壤含水量研究，采用钻孔取样、烘干称重和粒度测试等方法，分析不同植被、地形和土壤质地等N素对研究区土壤含水量分布特征的影响。结果表明：对于垂直方向0～4m深度范围内的裸露流动沙丘、灌木和乔木覆盖沙丘平均含水量变化均表现为迎风坡高于背风坡，且在灌木覆盖沙丘和乔木覆盖沙丘的丘间洼地的土壤含水量多高于迎风坡和背风坡，不同类型沙丘在各地貌样点不同层段含水量变化差异明显，变化趋势不统一。相同的沙丘微地貌，不同类型植被覆盖对于沙丘土壤含水量在垂向上的变化有较大影响，且灌木植被的影响大于乔木植被。除了植被以外，浅层基岩的隔水作用对土壤含水量同样有重要影响。土壤水分分布特征与土壤中不同粒级的颗粒含量有关，而植被通过拦截空气中的粉尘，提高了土壤中粘土与粉砂等持水能力强的颗粒组分，进而提高了土壤平均含水量。

毛乌素沙地中部不同类型沙丘土壤水分分布特征

通过对位于毛乌素沙地中部的乌审旗地区进行实地考察采样和室内试验测试分析，研究了裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘及乔木覆盖沙丘在迎风坡、背风坡和丘间洼地3种微地貌类型下0~4m深度内土壤水分的变化及分布特征。结果表明：灌木覆盖沙丘和乔木覆盖沙丘微地貌平均土壤含水量从大到小依次为丘间洼地、迎风坡、背风坡；裸露流动沙丘丘间洼地平均土壤含水量较高，但迎风坡和背风坡平均土壤含水量变化无明显规律；不同类型沙丘在各微地貌采样点不同层段土壤含水量变化差异明显，变化趋势不统一；同一沙丘微地貌条件下，植被对土壤含水量在垂向上的变化有较大影响，且灌木植被的影响大于乔木植被；迎风坡和背风坡土壤含水量表现为有植被覆盖的沙丘普遍大于裸露流动沙丘，而丘间洼地处浅层基岩的存在对土壤含水量的影响更大；有植被覆盖的沙丘土壤含水量与土壤黏粒和粉砂等细粒级组分呈明显的正相关关系，沙丘地表植被通过拦截空气中的粉尘提高了土壤黏土和粉砂体积分数，从而提高了土壤含水量。

毛乌素流动沙地植物分布及盖度的研究

在毛乌素沙地绿化过程中如何确定流动沙地中适宜植被覆盖率是一个非常重要的问题。为解决这一问题对一些沙生植物的自然分布及盖度进行了探讨，由于流动沙地中土壤的水分条件较好，可选择其最大的盖度值为种植盖度。但是，固定沙地应控制半灌木及灌木的盖度。固定沙丘种植多年生草本植物。

黑河中游绿洲化地表特征参数研究

绿洲化影响地表水热传输和植被生长等能量物质的变化。以空间代替时间的方法,选择绿洲内部、荒漠绿洲过渡带及荒漠的不同演化阶段,采用地面调查和遥感反演的方法,定量分析了土壤水分、植被覆盖度、地表温度、地表反照率及地表净辐射等参数的变化及其之间的关系,为该地区地气系统能量与水分交换提供理论基础。结果表明,(1)绿洲化改变了地表的植被类型和土壤水分,依次为裸露沙丘(2.1%)-泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)+沙拐枣(Calligonum mongolicum)(2.4%)-梭梭(Haloxylon ammodendron)+柽柳(Tamarix chinensis)(2.2%)-沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)(3.8%)-杨树(Populus tremula)(4.6%)-制种玉米(7.8%)。(2)绿洲化增加了地表的植被覆盖度和净辐射,植被覆盖度由8%增加到85%,净辐射由480 W·m^?2增加到756 W·m^?2,而降低了地表温度和地表反照率,地表温度由325 K降低到302 K,地表反照率由0.235降低到0.125。(3)植被覆盖度决定了地表能量的分配,改变了地表温度、地表反照率、地表净辐射,即植被盖度每增加1%,地表净辐射增加3.64 W·m^?2,地表温度降低0.31 K,地表反射率降低0.002。绿洲化地表能量、水分和植被生长等参数的变化研究有助于理解绿洲可持续发展及水土气生相互作用,对荒漠绿洲过渡带生态系统稳定健康发展具有重要的参考价值。

川西北高寒沙地不同恢复年限对土壤水分变化的影响

以川西北高寒若尔盖县沙化地区土壤水分作为研究对象,对不同沙化类型、不同恢复年限的沙化土壤水分进行测定。结果表明:川西北高寒沙地降雨量具有极强的季节性,整体呈现出土壤含量率夏季>秋季>春季,0~20 cm的土壤含水率与降雨量的相关性较20~60 cm更为明显;不同沙化类型土壤水分含水率与土壤物理性质、植被盖度等因素密切相关,土壤平均含水率表现为:草地>轻度沙化>中度沙化>重度沙化;流动高寒沙地土壤整体含水率显著低于草地土壤,但随着恢复年限的增加,差异逐渐缩减。

不同植被类型对毛乌素沙地背风坡土壤水分时空变化的影响

在陕西省神木市毛乌素治沙造林基地,选取固定沙丘背风坡4种典型植被为对象,利用CNC503DR型中子仪对0~300 cm土壤水分进行测定,分析不同植被类型条件下固定沙丘背风坡土壤水分特征。结果表明:1)在植被类型上,固定沙丘背风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量表现为草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上整体表现为,秋季>夏季>春季(2018年)、春季>夏季>秋季(2019年)。2)背风坡土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,可将0~300 cm分为0~50、50~100、100~200 cm和200~300、50~300 cm各土层植被类型间土壤水分存在显著差异(P<0.05)。3)0~50 cm土层时间变系数较大,随着土层深度增加土壤水分时间变异系数逐渐减小;4种植被类型垂直变异系数夏秋季较大,春季较小;时间稳定性表现为沙柳>草地>长柄扁桃>紫穗槐。4种植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量无显著差异,草地、长柄扁桃和沙柳土壤水分时间稳定性较强,合理的林草空间搭配有利于该区背风坡土壤水分的保持。

宁南黄土丘陵区中庄小流域土壤水分空间变异及影响因子

为阐明小流域土壤水分空间变异及关键作用因子,以宁南黄土丘陵区中庄小流域为研究对象,于2020年生长季后期,按照植被种类及立地环境差异采集141个样点的土壤含水量(SMC)数据,深度为200 cm,通过经典统计学方法分析生物因子及立地条件对土壤水分空间变异的影响。结果表明:随土层加深、坡度增加、坡向由阴转阳、坡位从下至上,SMC均呈先降低后稳定的趋势。其中,土层间SMC变异在0~100 cm弱于100~200 cm。主成分分析显示:坡位、植被盖度、土地利用等因素可以解释SMC变异信息的65.05%。土地利用方式对SMC的影响表现为:次生林>川道地>梯田>荒地>人工林。人工林、苜蓿、柠条和沙棘在80~200 cm土层的SMC分别显著低于其他土地利用方式。植被盖度对0~60 cm的SMC起正效应,对60~200 cm起负效应。总的来说,苜蓿、柠条、沙棘等植被和上坡位、阳坡、陡坡等立地的土壤水分较低,在流域植被结构优化调整时,应重视地形因素与植被特征的综合影响。

保水剂与木质素结皮相结合对沙化土地植被恢复的调控机理

[目的]阐明施用保水剂与木质素结皮结合的恢复措施对沙地植被的调控机制,为荒漠草原沙地植被恢复提供理论依据。[方法]在内蒙古自治区乌拉特荒漠草原设置试验样地。试验处理包括对照和恢复措施(保水剂与木质素结皮结合)两个处理。测定了植物地上生物量、盖度、土壤含水量、土壤团聚体比例、土壤入渗速率、稳渗速率、碱解氮、速效磷和速效钾的含量。[结果]①恢复措施显著提高了植物地上生物量和盖度;②恢复措施提高了水稳性大团聚体比例、入渗速率和稳渗速率,降低了微团聚体的比例,从而显著提高了土壤含水量;③恢复措施显著提高了土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量。[结论]恢复措施提高了土壤含水量和养分含量,提高了沙地植被生产力,从而促进了沙地植被的恢复。

沙地水分研究现状

沙地水分的研究状况，很大程度代表人类活动与自然环境间相互关系中的许多典型问题。本文简要介绍沙地水分研究现状。

毛乌素沙地不同植被恢复类型的土壤碳水效应

[目的]探讨不同植被恢复类型下土壤有机碳和水分含量特征及其关系,为毛乌素沙地植被恢复类型的选取提供科学依据。[方法]以毛乌素沙地自然恢复草地及沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳(灌灌混交)、樟子松、沙柳×樟子松(乔灌混交)为研究对象,并以裸沙地为对照,分析不同植被恢复类型对0-5.0 m土层土壤剖面碳、水的影响及其相关性。[结果](1)植被恢复增加土壤有机碳含量,沙柳×樟子松、樟子松、草地、沙蒿×沙柳、沙柳、沙蒿依次降低,0—0.2 m土层显著高于深层,表现为表聚效应;随着土层深度的增加,各植被类型的有机碳含量逐渐降低;沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳在0.8—2.2 m土层范围内表现为碳损失。(2)不同植被恢复类型在深层均存在不同程度的水分亏缺,主要集中在1.0—3.0 m土层,具体亏缺程度为沙柳×樟子松>樟子松>沙蒿×沙柳>沙柳>草地>沙蒿。(3)根系是影响土壤有机碳含量和水分消耗的主要因素;土壤有机碳含量与土壤含水量在0—5.0 m土层范围内负相关。[结论]植被固存有机碳以消耗深层土壤水分为代价,沙柳×樟子松固定同等单位量的碳消耗水分最少。因此,从土壤固碳和保水2个角度同时考虑,沙柳×樟子松在毛乌素沙地的植被恢复中具有较好的恢复效果。

科尔沁沙地人工固沙植被优化配置模式试验研究

通过对科尔沁沙地7种人工固沙植被配置模式在植物生长季节土壤水分含量、蒸散量和植被盖度的综合分析，优选出可以维持较好的土壤水分状况、形成有效的植被盖度和保障稳定固沙效果的人工固沙植被建立初期的配置模式。结果表明：7种人工固沙配置模式处于人工固沙林定植初级阶段，沙地土壤含水量维持在2.32%～3.41%，基本满足固沙植被水分需求。但在降雨量较低的月份，部分固沙模式土壤含水量表现出较低水平，影响固沙植物的正常生长需求。7种人工固沙植被配置模式蒸散量占同期降雨量94%以上，基本能够维持土壤水量平衡。柠条纯林（525株/hm^2）、山竹岩黄芪＋沙蒿混交（沙蒿2 800株/hm^2、山竹岩黄芪500株/hm^2）、山竹岩黄芪（3 300株/hm^2）的人工固沙配置模式适合初期建立的固沙工程应用。虽然山竹岩黄芪纯林（3 300株/hm^2）固沙模式盖度较高，防风固沙效果好，但由于土壤耗水大，应采取措施，降低其密度。由于小叶杨纯林（1 350株/hm^2）的固沙模式土壤耗水较高、植被盖度低，在固沙初级阶段，相对其他6种固沙模式，综合效果较差。

辽宁西北部沙地主要乔灌木林地水量平衡研究

以定位观测资料为基础,对辽宁西北部(以下简称辽西北)沙地荒草地、樟子松林、油松林、杨树林、松杨混交林、山杏林、榆树疏林的水量平衡进行了研究。结果表明:辽西北沙地不同植物群落类型土壤贮水量与降雨量的线性相关极显著,荒草地的土壤贮水量优于任何人工植物群落类型。山杏灌木林群落蒸散量最高,为516.09mm,松杨混交林群落次之,为495.79mm,这两种植物群落蒸散量大于同期降雨量461.00mm,植物群落的水量不平衡;荒草地、樟子松林地、油松林地、杨树林地的蒸散量均小于同期降雨量,榆树疏林蒸散量次小,仅为381.34mm,这5类植物群落基本能够维持土壤水量平衡。

MODIS短波红外水分胁迫指数及其在农业干旱监测中的适用性分析

植被土壤水分状态的微小变化能引起短波红外光谱反射率的巨大变化。利用MODIS第6波段和第7波段构建短波红外光谱特征空间,依据不同土地利用类型分析不同地物在光谱特征空间中的分布规律,提出MODIS短波红外水分胁迫指数MSIWSI。利用实测20 cm土壤相对湿度验证MSIWSI、EVI以及MPDI与实测数据相关性关系并对比分析不同指数敏感性,利用不同物候期春小麦土壤墒情分析MSIWSI指数适用性。研究结果表明:与其他指数相比,MSIWSI模型与实测土壤湿度的相关性更高;MSIWSI能够反映不同物候期春小麦土壤水分变化趋势,相关性都达到极显著性水平。