Liquefaction and FTIR analysis of two desert shrubs Salix psammophila and Caragana intermedia

In order to extend the investigation of the characteristics of desert shrub liquefaction and the structure of liquefied desert shrubs, we studied the liquefaction of Salixpsammophila and Caragana intermedia in the presence of phenol and used FTIR analysis on unliquefied and liquefied S. psammophila and C. intermedia. The results showed that the liquefaction effects are enhanced with an increase in temperature, catalyst content and liquid ratio. FTIR analysis proved that more active functional groups appeared after S. psammophila and C. intermedia were liquefied in the presence of phenol. These results can provide a theoretical basis for the further utilization of liquefied S. psammophila and C. intermedia and the development of desert shrubs in a new utilization field.

川西锦鸡儿灌木扩张对高寒草地土壤有机碳矿化的影响

以川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草地为研究对象,分析川西锦鸡儿灌木不同扩张程度下(原生草地、中度灌木扩张和重度灌木扩张)0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土壤理化性质及土壤有机碳(SOC)矿化的变化特征,探究灌木扩张对高寒草地SOC矿化的影响机制。结果表明:(1)灌木扩张对土壤全氮(TN)含量无显著影响,显著增加各土层SOC含量,显著增加10—20 cm土壤矿物矿质结合态有机碳(MAOC)含量及其占SOC比例,显著减小0—20 cm土壤含水量(SWC)。重度灌木扩张显著增加10—40 cm土壤微生物生物量碳(MBC)含量,显著减小0—10 cm土层MBC/SOC和MAOC/SOC。(2)不同土壤深度对SOC矿化激发效应存在差异,灌木扩张显著降低0—10 cm土壤有机碳潜在矿化碳库(C_(0)),重度灌木扩张显著增加10—40 cm土层C_(0)。(3)相关性分析表明,SOC矿化过程与SWC、SOC、TN、MBC和MAOC显著正相关,与MAOC/SOC显著负相关。逐步回归分析表明,SOC矿化与MBC和SWC相关性最强,可以有效解释C_(0)变化的91.1%。由此推断,川西锦鸡儿灌木扩张后该区域SOC矿化的变化,主要是由于灌木扩张影响MBC和SWC所致,土壤浅表水分减少影响微生物活动使得SOC矿化减弱,灌木根系发育土层微生物量增多使得SOC矿化增强。

基于电测法的沙柳、柠条生材静态力学性能测试研究

为探究沙生灌木的静态力学性能,通过电测法对沙生灌木沙柳和柠条的12个弹性常数进行测定,并经过计算检验弹性常数均满足正交各向异性模型的限制条件。试验结果表明,沙柳和柠条的三个主方向弹性模量差异较大,且满足E_L>E_R>E_T的关系,泊松比在不同方向上存在差异且很大程度上取决于加载方向。由于这两种沙生灌木茎秆笔直的部位相对较短,在测量G_(LR)、G_(TL)时采用45°偏轴试样进行了测定,沙柳和柠条的剪切模量均满足G_(LR)>G_(TL)>G_(RT)关系。两种材料的弹性常数的变异系数分别在2.46%~15.52%和3.41%~16.54%范围内波动,均小于20%,所得结果有效。

高寒草甸土壤有机碳活性组分对灌丛化的响应

[目的]草地灌丛化过程的植被群落演替会影响土壤有机碳库,而土壤有机碳(SOC)活性组分能够敏捷反映土壤有机碳库变化。分析灌丛化对高寒草甸SOC活性组分的影响,为全球气候变化背景下青藏高原草地土壤有机碳库变化和固碳研究提供数据支撑。[方法]以青藏高原川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草甸为研究对象,分析不同灌丛化阶段(未灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化草甸)0—10,10—20,20—40 cm土壤理化性质、碳转化酶活性和SOC活性组分特征。[结果](1)灌丛化使得0—20 cm土壤含水量(SWC)显著减小,各土层SOC含量均在重度灌丛化草甸最大,中度灌丛化草甸土壤pH值显著增大。(2)中度灌丛化草甸土壤淀粉酶活性(SAA)显著低于未灌丛化草甸,10—40 cm土壤蔗糖酶活性(SSA)也显著较低,SSA在重度灌丛化阶段显著强于未灌丛化草甸。(3)与未灌丛化草甸相比,中度灌丛化草甸0—10,10—20,20—40 cm易氧化有机碳(ROOC)含量分别显著减少16.79%,21.73%和31.11%,0—10 cm土壤可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量也显著减少;重度灌丛化草甸0—10 cm土壤颗粒态有机碳(POC)和ROOC含量分别增大24.37%和29.54%,10—20 cm土壤MBC和DOC分别增大12.96%和10.38%,20—40 cm土壤MBC和DOC分别增大57.62%和22.10%。(4)土壤有机碳活性组分均与TN,SWC,SOC以及碳转化酶活性显著正相关,ROOC与pH值显著负相关。[结论]研究区域川西锦鸡儿灌丛化初期土壤有机碳活性组分含量降低,而灌丛化后期土壤有机碳及其各活性组分均得到积累,可能对该区域土壤有机碳积累和土壤质量提升产生积极效应。

天山南坡草原荒漠多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)灌丛空间分布研究

采用样方和植物踏查法对天山南坡山前荒漠冲积扇平原锦鸡儿灌丛空间分布格局进行研究。结果发现锦鸡儿灌丛群落植物分属12科、19属,21种;其中豆科植物占9.52%、禾本科植物占14.29%、藜科植物占19.05%、菊科植物占14.29%、莎草科植物占0,杂类草植物占42.86%;锦鸡儿灌丛群落中的多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)、浩罕彩花(Acantholimonkokandense)、盐穗木(Halostachys caspica)、驼绒藜(Ceratoideslatens Revealet)、琵琶柴(Reaumuria soongonica)和无叶假木贼(Anabasis aphylla)呈集群分布,趋于随机分布,多刺锦鸡儿灌丛属稳定的群落。

海东市荒漠草原柠条灌丛堆不同生长期土壤养分状况分析

为了解荒漠草原柠条灌丛堆不同生长期土壤养分状况,以海东市荒漠草原地区柠条灌丛为研究对象,在发育期、成熟期和衰退期3种不同时期下分别选择15个长势均匀、外形差异较小,但大小有区别的柠条灌丛堆,并分别测定柠条灌丛堆0~20 cm、>20~40 cm、>40~60 cm土层土壤养分及其真菌丰富度和多样性。结果表明:发育期、成熟期和衰退期柠条灌丛堆不同土层土壤pH和总磷比较无差异(P>0.05);不同生长期柠条灌丛堆不同土层土壤有机碳、总氮、速效磷和电导率存在显著差异(P<0.05);不同生长期柠条灌丛堆不同土层土壤真菌多样性比较无明显差异(P>0.05),真菌丰富度中Sobs和Chao1两项指标比较无差异(P>0.05),但成熟期柠条灌丛堆不同土层Ace均高于发育期和衰退期,发育期其次,衰退期最低(P<0.05)。不同生长期柠条灌丛土壤养分状况存在显著差异,可根据柠条灌丛堆不同生长时期土壤养分状况进行土壤结构优化,从而促进柠条生长与发育。

浑善达克沙地锦鸡儿属(Caragana)灌丛沙堆形态特征研究

灌丛沙堆在维持草地生态功能和土地沙漠化过程中扮演着非常重要角色。浑善达克沙地分布着众多灌丛沙堆,其中以锦鸡儿属(Caragana)灌丛沙堆最为典型。选择不同沙漠化程度(轻度沙漠化、中度沙漠化、重度沙漠化、严重沙漠化)沙地上的锦鸡儿属灌丛沙堆,进行野外调查和灌丛沙堆形态指标测量,对比不同沙漠化程度沙地上锦鸡儿属灌丛沙堆的形态特征,分析灌丛和沙堆形态参数间的关系及其影响因子。结果表明:(1)不同沙漠化程度沙地灌丛沙堆大小不同,总体表现为灌丛沙堆规模从严重沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化到轻度沙漠化逐渐减小的特点,轻度和中度沙漠化沙地的灌丛沙堆形态在水平面上的垂直投影类似椭圆形、形状类似半椭圆球体,重度和严重沙漠化沙地的灌丛沙堆形态在水平面上的垂直投影类似不规则棱形、形状类似四棱锥体,沙堆形态的主要影响因素可能与沙源丰富度有关。(2)不同沙漠化程度沙地上的锦鸡儿属灌丛的各形态参数呈显著相关,重度和严重沙漠化沙地上的锦鸡儿属灌丛沙堆形态参数间的相关系数比中度和轻度的更高,总体上灌丛沙堆长轴、短轴和沙堆高度之间协同发展。(3)轻度和中度沙漠化沙地上的锦鸡儿属灌丛沙堆的长轴、短轴与高度间呈幂函数关系,表明灌丛沙堆还存在较大发展空间,重度和严重沙漠化沙地上灌丛沙堆的长轴、短轴与高度间呈二次函数关系,表明灌丛沙堆已经发育成熟,且易因根系水分供应不足等导致灌丛向衰亡方向发展。

青藏高原东北部黄土区灌木柠条锦鸡儿根—土界面剪切特性

[目的]分析不同因素对根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度的影响,为深入探讨青藏高原东北部黄土区灌木根系固土护坡机制提供理论依据。[方法]以区内优势灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为研究对象,通过根—土界面直剪试验,分析根径级别为2.20±1.00~32.00±1.80 mm以及土体含水量、干密度和含盐量分别为6.00%~22.00%,1.20~1.60 g/cm^(3),0.59%~2.50%的条件下,各因素对柠条锦鸡儿根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度的影响规律。[结果]在其他影响因素恒定的情况下,根径对根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度无显著影响(p>0.05)。随着土体含水量由6.00%增大到22.00%,根—土界面黏聚力呈先增大后减小的趋势,当土体含水量达到14.00%时黏聚力达到峰值6.74 kPa;根—土界面摩擦角由21.40°降低至15.75°,呈线性函数降低趋势;根—土界面抗剪强度呈线性函数降低趋势。随着土体干密度由1.20 g/cm^(3)增长至1.60 g/cm^(3),根—土界面黏聚力由5.70 kPa增大至6.85 kPa,呈指数函数增长趋势;根—土界面摩擦角由20.67°增大至21.67°,呈线性函数增长趋势;根—土界面抗剪强度呈线性函数增大趋势。随着土体含盐量由0.59%增大至2.50%,根—土界面黏聚力由6.71 kPa增大至7.31 kPa,呈线性函数增长趋势;根—土界面摩擦角无显著变化(p>0.05);根—土界面抗剪强度呈线性函数增长趋势。通过灰色关联分析可知,土体干密度对根—土界面黏聚力、摩擦角和抗剪强度的影响程度最大。[结论]土体含水量、干密度和含盐量均能够影响根—土界面抗剪切特性,但影响程度存在差异;在评价植物根系对黄土斜(边)坡浅层土体的防护效果时,必须充分考虑降雨入渗对根—土界面剪切特性的影响。

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

干旱半干旱区灌木、半灌木等木本植物的分布面积持续增加(灌丛化)显著改变了原有植被景观及生态过程,但缺乏对长期封育过程中灌木物种取代草本物种进而影响草地群落组成、结构和功能的研究。为揭示长期封育措施下典型草原灌丛化特征及地上/地下植物群落的响应规律,研究通过对宁夏云雾山典型草原同一封育草地不同时间(2010年、2016年、2021年)植物群落(物种重要值、丰富度、多样性和生物量)和土壤特性(土壤容重、土壤水分及储水量、养分、pH)的定点观测,探讨了长期封育过程中灌木物种矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)驱动的植被和土壤特性变化。结果表明,(1)灌木矮脚锦鸡儿已经取代草本植物成为封育草地的优势种,群落中灌木生物量、总生物量以及盖度、高度显著增加,但对植物密度的影响较小;(2)灌丛化过程中草地群落Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著降低,而Pielou均匀度指数显著增加;(3)灌丛化引起土壤深层(60-100 cm)容重显著增大,土层储水量随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势;(4)灌丛化使得土壤有机碳含量在浅层(0-60 cm)显著增大;土壤全氮含量在深层(60-100 cm)显著增大;土壤全磷含量在各土层都显著增加。研究发现,草地灌丛化改变了群落地上-地下过程,且植被和土壤的响应可能存在不同步性。研究结果可为群落演替和草地稳态理论以及灌丛化草地的适应性和可持续管理提供一定的理论和实践支撑。

不同发育阶段柠条灌丛堆土壤生态化学计量学特征

采用空间代替演替时间的研究方法,以我国宁夏南部荒漠草原不同生长期(生长期、成熟期、衰退期)柠条灌丛堆为研究对象,分析了0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷等养分含量及其生态化学计量比随发育阶段的变化和垂直分布特征。结果表明:在柠条灌丛堆的不同生长发育阶段,各土层中有机碳、全氮、全磷的含量分别在2.18~4.25 g/kg、0.13~0.20 g/kg、0.22~0.29 g/kg之间,与全国土壤养分平均水平相比,体现出碳、氮、磷元素的极度匮乏;在不同发育阶段,柠条灌丛堆成熟期土壤有机碳和全氮的含量显著高于生长期和衰退期;在垂直方向上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳、全氮含量逐渐降低,表现出明显的“肥岛效应”;而全磷含量在柠条灌丛堆的不同发育阶段随土层深度变化未呈现出明显变化;不同发育阶段的柠条灌丛堆各土层土壤碳氮比、碳磷比、氮磷比分别在14.93~27.89、10.50~15.83、0.59~0.84之间,碳氮比高于全国平均水平,而碳磷比、氮磷比均低于全国平均水平,氮是主要的土壤养分限制因子。相关性分析表明,有机碳与全磷和碳磷比呈显著正相关,全氮与全磷呈显著正相关(P<0.05);有机碳与速效磷、电导率和碳氮比呈极显著正相关,与pH呈极显著负相关;全氮分别与氮磷比和碳氮比呈极显著正、负相关;全磷与碳磷比和氮磷比呈极显著负相关(P<0.01)。柠条灌丛堆的发育主要受氮限制,可在其生长过程中适当添加氮肥以保证土壤养分的良性循环。

青藏高原东北部黄土区柠条锦鸡儿根系的锚固效应

柠条锦鸡儿是青藏高原东北部黄土区主要的护坡和水土保持灌木,然而对该灌木根系锚固作用机理及其固土护坡效应方面仍缺乏系统性认识。鉴于此,该项研究在阐明柠条锦鸡儿根系锚固机理的基础上,提出了根系对黄土斜(边)坡浅层土体稳定性贡献计算模型。在此基础上,以研究区内生长期为11 a的柠条锦鸡儿为主要研究对象,通过现场根系挖掘试验、原位拉拔试验和理论分析,明确了假定滑动面条件下根系锚固力取值,并进一步定量评价了柠条锦鸡儿根系对黄土浅层滑坡稳定性的增强作用。结果表明:由于根系在地表没有“锚头”结构,故在确定滑动面几何特征的情况下,柠条锦鸡儿根系所能提供的实际锚固力大小取滑动面以下锚固段根系最大抗拔出力和滑动面以上根系锚固反力之间的最小值较为合理;生长期为11 a的单株柠条锦鸡儿根系锚固于最大厚度为2 m的圆弧形滑动面不同条块上时,潜在滑动面稳定性系数增幅为0.018%~0.427%,当单株根系锚固力作用于潜在滑动面中上部条块时,潜在滑动面稳定性系数相对高于根系锚固力作用于最顶部和下部条块;当4株柠条锦鸡儿根系以2块条块的间距(约3 m)作用于潜在滑动面时,潜在滑动面稳定性系数可提高1.035%~1.111%,显著高于(P<0.05,ANOVA)单株根系作用时的稳定性系数。试验株根系锚固作用能够提高降雨入渗条件下黄土斜(边)坡浅层土体稳定性,但是作用效果有限。

阴山北麓农牧交错区小叶锦鸡儿地上生物量模型构建

以阴山北麓地区小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)人工灌木林为研究对象,在立地和林分调查的基础上,开展小叶锦鸡儿地上生物量预测模型研究,旨在为该区小叶锦鸡儿人工灌木林的抚育管理和资源有效利用提供科学依据。结果表明:平均冠幅(D)和灌丛高×冠幅面积(HC)2个指标作为自变量来拟合小叶锦鸡儿地上生物量效果最佳,预测模型精度检验的总相对误差(RS)、平均相对误差(EE)和平均相对误差绝对值(RMA)均小于20%,生物量模型W=1.150+D^(1.820)和W=1.067+(HC)^(0.785)可作为优化模型来估算阴山北麓地区小叶锦鸡儿的地上生物量。

中间锦鸡儿根水浸提液对7种灌草的化感作用及其化学成分分析

为了揭示中间锦鸡儿(Caragana intermedia)在人工复合系统以及植被演替中的作用,研究了中间锦鸡儿根水浸提液对荒漠草原7种常见植物(苦豆子、沙打旺、草木樨、披碱草、苏丹草、柠条锦鸡儿和小叶锦鸡儿)的种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:一定质量浓度中间锦鸡儿根水浸提液处理对苦豆子、草木樨、苏丹草、柠条锦鸡儿和小叶锦鸡儿的种子萌发和幼苗生长有抑制作用,而对沙打旺和披碱草起到促进作用;此外,中间锦鸡儿根水浸提液在同一质量浓度处理下对苦豆子、苏丹草和小叶锦鸡儿的种子萌发具有抑制作用,而对其幼苗生长起到一定程度的促进作用。采用气相色谱-质谱联用技术分析中间锦鸡儿根水浸提液,共鉴定出21种主要化合物,包括醇、酮、醚、酯、萜类、有机酸、卤代烷以及含氮化合物等8类物质。

荒漠草原2种锦鸡儿灌丛化过程中土壤养分分布规律

以生长在荒漠草原地区常见的柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿灌丛为研究对象,通过野外调查取样和室内分析,探讨2种锦鸡儿在灌丛化各发育阶段不同深度和不同部位土壤养分特征的变化规律。结果表明:(1)在荒漠草原区中间锦鸡儿属于低矮但树冠较密的灌丛,而柠条锦鸡儿属于高大但树冠稀疏的灌丛。(2)2种锦鸡儿在灌丛化过程中,土壤有机碳和全氮含量在柠条灌丛沙堆从小变大的变化过程中,灌丛内部各土层的土壤整体呈极显著差异(P<0.01)。2种锦鸡儿灌丛的土壤有机碳和全氮含量随灌丛沙堆面积的增加呈逐渐增加的趋势,灌丛内部土壤有机碳和全氮含量增加明显大于边缘和外部,说明2种锦鸡儿在灌丛化过程中均出现了"肥岛效应"。2种锦鸡儿灌丛土壤全磷含量随土层深度的增加整体上表现为先降低后升高的趋势,局部有波动;土壤碱解氮含量在各发育阶段随土层深度的增加整体上均呈逐渐降低的趋势。(3)中间锦鸡儿灌丛的发育是伴随着土壤条件改善和地表草本植被共同作用进行的,土壤有机碳和全氮在灌丛尺度上呈现从土壤表层至下层养分改善同时进行,而柠条锦鸡儿灌丛土壤有机碳和全氮表现出"自下而上"的恢复演替特征。

荒漠草原不同种植年限人工柠条林土壤碳氮磷化学计量特征

以荒漠草原不同林龄(9 a,17 a,27 a)人工柠条林为对象,研究不同土层深度以及柠条灌丛不同部位的土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、全氮(total nitrogen,TN)和全磷(total phosphorus,TP)含量及其生态化学计量特征变化规律.结果表明:不同林龄柠条灌丛各部位SOC和TN含量在垂直剖面上的分布具有统计学上的极显著差异(P<0.01);灌丛各部位SOC、TN含量均随林龄增加逐渐增大,且随土层加深逐渐减小,具有明显的表聚性,灌丛各部位均表现为内部>边缘>外部;随着柠条林龄的增长,灌丛各部位土壤TP含量呈逐渐增加的趋势.随着林龄的增长,灌丛各部位土壤C/N均呈现逐渐降低的趋势;而土壤C/P在灌丛内部和边缘呈现先降低后增加的趋势,而在灌丛外部呈现逐渐增加的趋势;土壤N/P在灌丛内部和外部呈现逐渐增加的趋势,而在灌丛边缘呈现先降低后增加的趋势.随着土层深度的增加,土壤C/N呈逐渐增加的趋势,而C/P和N/P整体上呈先降低后增加的趋势.N/P与TP呈极显著负相关,而与TN和C/P呈极显著正相关.可见,人工柠条林在生长过程中土壤养分呈现明显的表聚性,柠条灌丛出现肥岛效应;由于柠条在生长过程中受到诸多因素的影响,还需加强植被与土壤生态系统N/P化学计量特征,土壤N、P养分限制和植被养分适应特征相互关系的研究.

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象数据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究。结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势。9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势。模拟柠条生长初期（1-10 a）9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动。由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右。

黄土高原3种锦鸡儿种子萌发对温度的响应

锦鸡儿属 (CaraganaFabr.)植物是黄土高原植被的重要组分 ,对维持生态系统的功能具有重要作用 ,在黄土高原的植被恢复中具有重要意义 .外来种中间锦鸡儿 (C .intermediaKuangetH .C .Fu)和乡土种白毛锦鸡儿 (C .li centianaHand -Mazz)、甘蒙锦鸡儿 (CaraganaopulensKom .)种子在室内 5℃、10℃、15℃、2 0℃、2 5℃、30℃恒温及10℃ /5℃、2 5℃ /15℃、30℃ /2 0℃、35℃ /2 0℃昼 (10h) /夜 (14h)的变化温度下培养 .结果表明 ,中间锦鸡儿适于萌发的温度范围最为宽泛 ,为 5℃到 30℃ ,萌发率普遍较高 .甘蒙锦鸡儿适于萌发的温度在 30℃以下 ,萌发率很高 ,大部分为 10 0 % ,5℃下仍有较高的萌发率 .而白毛锦鸡儿适于萌发的温度范围相对较窄 ,萌发率普遍较低 ,5℃时种子不萌发 .昼 /夜温度变化对 3种锦鸡儿种子萌发的影响不大 .从萌发速度来看 ,中间锦鸡儿倾向于适宜温度范围内在很短时间内很快完成萌发 ,高温下萌发速度更快 ,另有 0 .8%的硬实种子 .白毛锦鸡儿萌发速度最慢 ,呈现每次都有少部分种子萌发的格局 ,另外有 5 .1%的硬实种子进入持久种子库 .而甘蒙锦鸡儿的萌发速度介于二者之间 ,且没有硬实种子 .3种锦鸡儿种子萌发格局与其地带性分布和生境有关 ,萌发格局的不同也揭示了这

浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间异质性

豆科锦鸡儿属(C arag ana)植物因其可以生物固氮而在草原生态系统中具有特殊的地位。定量分析小叶锦鸡儿(C arag anam icrophy lla)灌丛在浑善达克沙地不同生境条件下的分布格局,有助于理解植被与土壤养分循环之间的关系和合理制定退化沙地的恢复对策。采用地统计学中的半方差分析和分形分析两种方法研究了浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间分布格局,分析了不同生境中小叶锦鸡儿灌丛的植被、土壤水分和养分间的相关性。结果表明:(1)小叶锦鸡儿灌丛在3种生境条件下(滩地、固定沙丘和半固定沙丘)的盖度、土壤有机质和全氮的空间分布符合球状模型,空间自相关显著;(2)土壤pH值在滩地和固定沙丘的空间分布符合球状模型且空间自相关显著,但在半固定沙丘空间自相关不显著;(3)土壤水分在3种生境中的空间分布都符合线性模型,空间自相关显著。(4)植被的变异尺度(变程)小于各个土壤要素的变异尺度。植被(小叶锦鸡儿灌丛)的分布和形成过程决定了土壤养分的分布和形成过程。当地的小叶锦鸡儿灌丛在养分“沃岛”现象的形成中起了重要作用,合理的利用和布局当地的小叶锦鸡儿灌丛的分布,可以更加有效地补充草地生态系统的养分,从而有利于加快生态系统的恢复进程。

荒漠草原中不同密度人工柠条灌丛土壤化学计量特征

为了揭示人工灌草结合的生态系统土壤内部C,N,P平衡和循环过程,以荒漠草原为对照(CK),研究了相同林龄不同密度(高密度HD、中密度MD、低密度LD)人工柠条灌丛土壤化学计量特征。结果表明,柠条灌丛0—100cm土层平均有机碳(SOC)、全氮(TN),全磷(TP)和氮磷比(N/P)随密度的增加呈上升趋势,碳氮比(C/N),碳磷比(C/P)呈降低趋势,其中TP的空间变异性较高;垂直方向SOC,C/N和C/P随土层深度的增加呈单峰曲线,TN,TP和N/P在0—40cm土层呈锐减趋势,40cm土层以下缓慢降低并趋于稳定;0—40cm土层TN和TP含量占总含量的61.82%和55.56%,可作为密度变化对人工柠条灌丛土壤养分的敏感指标;相关分析结果发现,人工柠条灌丛土壤N和P含量呈极显著正相关(p<0.01),二者均与C/N呈极显著的负相关(p<0.01),说明柠条对土壤中N和P两种元素需求相一致。

沙坡头人工植被固沙区天然降水的入渗和分配研究

土壤、植被冠层与大气界面间 (SVAT)物质传输过程日益成为水文学研究最感兴趣的领域 ,降水量的迁移与转换是非灌溉区SVAT主要的物质传输过程。干旱半干旱区稀疏灌丛蒸散量占降水量的 90 %以上 ,因此对降水入渗与水分在土壤内植物根际区再分配的研究显得十分重要。试验于 2 0 0 1年 8月 1 7日至 9月 30日在中国科学院沙坡头试验站进行 ,主要观测人工植被荒漠灌木柠条 (Caraganakorshinskii)灌丛固定沙丘降水入渗与再分配过程。结果表明 :在 7次不连续降水过程中 ,土壤入渗深度与降水强度呈简单线性相关关系 ,土壤入渗速率约为降水强度的 1 0倍。当次降水过程中降水强度小于 0 46mm·h- 1 时 ,土壤入渗速率约为 0cm·h- 1 ,此时的降水对沙区土壤基本上没有水分补给作用。受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响 ,其根系密集剖面深度 40～ 1 4 0cm内降水水分入渗积累不明显。降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡而变化 ,干燥土壤剖面有助于提高瞬时入渗速率。降水以后随着时间的推移 ,人工固沙区微环境内空气温度、湿度等气象条件适宜 ,柠条生长进入相对旺盛阶段 ,其根系密集层 1 4 0cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中 ,表现出昼消夜长的趋势 ,试验期间翌日8:0