Precipitation Pulses and Soil CO_2 Emission in Desert Shrubland of Artemisia ordosica on the Ordos Plateau of Inner Mongolia,China

Precipitation is the major driver of ecosystem functions and processes in semiarid and arid regions. In such water- limited ecosystems, pulsed water inputs directly control the belowground processes through a series of soil drying and rewetting cycles. To investigate the effects of sporadic addition of water on soil CO 2 efflux, an artificial precipitation event (3 mm) was applied to a desert shrub ecosystem in the Mu Us Sand Land of the Ordos Plateau in China. Soil respiration rate increased 2.8-4.1 times immediately after adding water in the field, and then it returned to background level within 48 h. During the experiment, soil CO 2 production was between 2 047.0 and 7 383.0 mg m -2 . In the shrubland, soil respiration responses showed spatial variations, having stronger pulse effects beneath the shrubs than in the interplant spaces. The spatial variation of the soil respiration responses was closely related with the heterogeneity of soil substrate availability. Apart from precipitation, soil organic carbon and total nitrogen pool were also identified as determinants of soil CO2 loss in desert ecosystems.

不同灌草组合与行数比对多花木蓝灌草地牧草产量的影响

[目的]探明灌草组合和行数比对灌草地牧草产量的影响,为贵州中低海拔喀斯特地区多花木蓝灌草地建植与饲草生产提供依据。[方法]以黔南多花木蓝(I)、钻石T多花黑麦草(L)、宽叶雀稗(P)和WL525HQ紫花苜蓿(M)为试验材料,采用随机区组试验设计,研究7种灌草组合(A1,I 13.50kg/hm^(2)+L 24.00 kg/hm^(2);A2,113.50 kg/hm^(2)+P 9.00 kg/hm^(2);A3,113.50 kg/hm^(2)+P 9.00 kg/hm^(2)+M 7.50 kg/hm^(2);A4,I 13.50 kg/hm^(2)+P 11.70 kg/hm^(2)+M 3.00 kg/hm^(2);A5,I 13.50 kg/hm^(2)+L 8.40 kg/hm^(2)+P 8.10 kg/hm^(2)+M 3.75 kg/hm^(2);A6,I 13.50 kg/hm^(2)+L 12.00 kg/hm^(2)+P 4.50 kg/hm^(2)+M 7.50 kg/hm^(2);A7,I 13.50 kg/hm^(2)+L 14.40 kg/hm^(2)+P 4.95kg/hm^(2)+M5.25 kg/hm^(2))和5种行数比(B_(1),1:3;B_(2),1:2;B_(3),1:1;B_(4),2:1;B_(5),3:1)处理,多花木蓝混播灌草地牧草产量的变化。[结果]灌草组合和行数比对灌草地的灌草产量构成和总产量均有显著影响。多花木蓝与3种草本混播灌草地的总产量较高,其中,以A6生产表现最好,为15.25 t/hm^(2)。多花木蓝与草本牧草以行数比B_(1)(1:3)或B_(2)(1:2)混播效果较好,牧草产量为13.33 t/hm^(2)和14.13 t/hm^(2)。不同建植模式以A6B_(1)的总产量最高,为16.66 t/hm^(2);A6B_(2)(15.94 t/hm^(2))和A6B_(3)(15.77 t/hm^(2))其次。[结论]牧草产量以灌草组合13.50 kg/hm^(2)多花木蓝+12.00 kg/hm^(2)多花黑麦草+4.50 kg/hm^(2)宽叶雀稗+7.50 kg/hm^(2)紫花苜蓿按灌草行数比1:3混播的最高,可作为贵州中低海拔喀斯特地区多花木蓝灌草地建植的适宜模式推广应用。

毛乌素沙地盐池地区固定沙丘主要固沙灌木的空间分布格局与空间关联性研究

种群的空间分布格局与关联性的研究对预测种群的演替趋势和植被重建具有重要意义。基于毛乌素沙地固定沙丘上固沙灌木的地理位置和生长发育阶段数据,采用单变量、双变量成对相关函数和Monte-Carlo拟合检验方法,对油蒿(Artemisiaordosica)、杨柴(Hedysarummongolicum)和柠条(Caraganakorshinskii)三种优势种群进行空间分布格局和关联性分析。结果表明:(1)三个种群在小尺度下呈现聚集分布,大尺度下呈现随机或均匀分布;杨柴和柠条种群在研究尺度范围内主要表现为聚集分布。(2)种间关系表明:油蒿和杨柴在小于5 m尺度下负相关,其他尺度下基本不具有相关性。(3)种群不同生长发育阶段之间的种内关联关系表明:在小尺度下,3个种群的种内关系基本呈正相关;在大尺度下,油蒿种内关系呈负相关,杨柴和柠条的种内关系不存在相关性。

基于国土调查数据的灌木林专项调查评价

本文以2021年桐梓县国土变更数据作为基础数据,结合历年耕地、草地及“三区三线”等数据,采用“限制因子法”获取桐梓县符合条件的可恢复耕种土地专项调查数据,为桐梓县耕地后备资源开发、利用提供了一定的数据依据,为进一步统筹保护耕地、发展经济及建设生态文明提供支持。通过本文研究发现,优化交通情况、灌溉条件等方面因素,可以最大程度获得耕地后备资源。

Soil Organic Carbon,Carbon Fractions and Nutrients as Affected by Land Use in Semi-Arid Region of Loess Plateau of China

Cropland (CP),native grassland (NG) and two shrub land treatments which were converted from cropland in 1985:seabuckthorn (Hippophae rhamnoides L.) (ST),and branchytamarisk (Tamarix ramosissima) (BT) were investigated to evaluate effects of land use conversion on soil organic carbon (SOC) and soil nutrients in the semi-arid region of the Loess Plateau of China.Total organic carbon (TOC),light fraction organic carbon (LFOC),heavy fraction organic carbon (HFOC),total N (TN),nitrate nitrogen (NO 3-N) and nitrite nitrogen (NO 2-N),ammonium nitrogen (NH + 4-N),total P,and available P (AP) were measured.The results showed that SOC in NG,ST and BT were 12.7%,27.7% and 34.8% higher than that of the cropland,respectively.LFOC,light fraction (LF) dry matter,ratio of TOC to TN (C/N) and the ratio of TOC to AP (C/P) were higher in the shrub land or native grassland than in the cropland.Cropland had the highest TN,the sum of NO 3-N and NO 2-N,TP and AP due to the use of chemical fertilizers.TOC significantly correlated with LFOC,HFOC and C/N.LFOC significantly correlated with dry matter of the LF and C/N.TN,the sum of NO 3-N and NO 2-N and AP were significantly negatively correlated with TOC and LFOC.Therefore,land use conversion from cropland to shrub land,or maybe grassland,contributed to SOC sequestration and improved soil nutrients stabilization.

黄土丘陵区撂荒年限和坡向对灌丛生物量及丰富度的影响

为研究撂荒年限和坡向对草地植物灌丛地上生物量及丰富度的影响,本研究以黄土丘陵区不同坡向4个主要撂荒年限(12 a, 20 a, 30 a和42 a)草地作为研究对象,分析其草地灌丛地上生物量及丰富度的变化。结果表明,撂荒草地物种丰富度、植物群落地上生物量、灌丛地上生物量及其百分比随撂荒年限的增加而增加,峰值多集中出现在30 a阳坡草地,分别达到:10.5种·m^(-2),133.20 g·m^(-2)和50.15 g·m^(-2),阴坡草地灌丛地上生物量百分比在42 a占比最高,达到51.68%;阳坡草地群落地上生物量及物种丰富度高于阴坡草地;但阳坡草地灌木和半灌木地上生物量低于阴坡草地,且阳坡撂荒草地群落灌木和半灌木物种数目百分比随撂荒年限的增加而降低,12 a占比最高达28.57%。撂荒年限与群落地上生物量、灌木和半灌木地上生物量、物种丰富度之间均存在正相关关系,坡向不同引起植物群落灌丛数量和生物量的变化。

草灌比例对新垦山地田埂边坡生态护坡效果的影响研究

山地开垦过程中形成的裸露边坡在水力侵蚀和重力侵蚀下易坍塌,直接影响到田地的耕作,因此在开发新垦山地的同时,需采取配套的生态护坡措施,将人为造地对生态的影响降到最低。选择本地草种狗牙根与马棘、胡枝子、盐肤木3种灌木,分别设置17.4%、13.6%、9.5%、5%四种草本比例在新垦山地的田埂边坡进行草灌混播试验,结果表明:草本比例过高会使植物密度过大,影响灌木的生长,不利于边坡稳固;综合混播植物生长情况、恢复的植物数量、土壤含水率、土壤抗剪强度和土壤紧实度情况来看,以草本比例5%为最优比例,此比例既可在喷播初期让草本快速发挥护坡作用,又不影响灌木生长,且可节省施工时的材料成本,可为新垦山地的生态护坡技术提供借鉴。

柴达木盆地灌木林地和高寒草甸蒸散发特征研究

柴达木盆地属于高寒干旱内陆盆地,水资源短缺,生态环境十分脆弱,蒸散发是生态系统水分耗散的主要方式,研究其变化特征对区域水资源合理开发与生态环境保护具有重要意义。本研究以柴达木盆地灌木林地和高寒草甸为观测点,采用涡动相关仪观测的2020年通量资料计算实际蒸散发量,分析不同下垫面实际蒸散发量在不同时间尺度的变化特征,并探究了气象因子与实际蒸散发量的相关性。结果表明:(1)灌木林地和高寒草甸蒸散发过程主要集中在生长季,呈正态分布,但变化范围有一定差异,高寒草甸实际日蒸散发量和实际月蒸散发量大于灌木林地。其中,灌木林地日平均蒸散发量为0.48 mm,高寒草甸日平均蒸散发量为1.28 mm;灌木林地蒸散发量8月达到峰值,为40.47 mm,高寒草甸蒸散发量7月达到峰值,为88.92 mm。(2)对于不同下垫面,气温和土壤温度变化趋势大致相同,饱和水汽压差和风速有一定差异,实际日蒸散发量与气温、土壤温度、饱和水汽压差显著相关,但是与风速相关性不大,各季节蒸散发量对各气象因子敏感程度不同,此外高寒草甸蒸散发量与土壤含水量呈显著相关。(3)不同下垫面水分消耗变化特征表明灌木林地各月水汽交换以下垫面水分消耗为主,7-8月下垫面水分消耗最为严重,高寒草甸4、6、11月下垫面以水汽吸收为主,并在6月达到水分吸收高峰期,其余月份下垫面以水分消耗为主,7月水分消耗最大。本研究通过探讨柴达木盆地灌木林地和高寒草甸实际蒸散发特征,以期为该地区水循环研究提供一定的参考。

灌木林地改造黄连木+连翘混交林模式效益分析

青石山香椿低产林改造黄连木+连翘混交林后,与2020年基准年相比,试验林减少地表径流、发挥控制侵蚀的作用明显,平均径流量由899.93 m^(3)/(hm^(2)·a)减少到545.65 m^(3)/(hm^(2)·a),径流量减少了39.37%;平均土壤侵蚀模数由1.87 t/(hm^(2)·a)减少到1.40 t/(hm^(2)·a),土壤侵蚀量减少了25.13%,各造林模式土壤侵蚀程度由强到弱为S1>S2>S3>S4。栽植2年连翘平均产量达到28.47 kg/hm^(2),香椿产量由150 kg/hm^(2)增加到225 kg/hm^(2),连翘、香椿平均增加产值8513元/hm^(2),各造林模式连翘产值由高到低为S3>S4>S1>S2。林地平均植被盖度由35%提高到85%,植被盖度提高了50%,试验林直接经济效益和生态系统服务功能价值达到57167元/(hm^(2)·a),系统创建了低产低效灌木林地改造黄连木+连翘混交林树种空间结构优化配置技术。

科尔沁沙地5种常见灌木细根解剖特征研究

为探讨科尔沁沙地常见灌木细根解剖结构与抗旱性的关系,该文以科尔沁沙地5种灌木为试材,测定各树种不同根序细根的剖面直径、皮层厚度、维管柱直径、维根比及导管性状等,比较各级细根解剖结构的差异性,分析灌木应对干旱环境的策略。结果表明:5种灌木树种不同根序的细根在解剖结构上存在显著差异(P<0.05)。小叶锦鸡儿的维根比和导管内径较大,具有较强的水分输送能力,山竹岩黄芪和叶底珠的剖面直径较小、皮层厚度较薄,具有较强的吸水能力。由此可见,不同树种的根系应对土壤干旱环境的生存策略不同。

东祁连山杜鹃灌丛草地物种多样性特征及干扰因子

在海拔3080-3610m范围内，研究东祁连山杜鹃灌丛在不同海拔高度的物种多样性特征及砍伐、滑坡干扰对其影响。结果表明：Shannon-Wiener指数随海拔高度先升后降，最高值出现在3330m处，为2．537，最低值则出现于海拔最高的3610m处，为2．109，两个峰值相差0．428，下降幅度为16．9％；丰富度指数与之相似，以3330m最高，为3．672，在3610m处最低，为2．2，峰值相差1．472，下降幅度为40．1％；均匀度的变化规律有所不同，最高值出现在海拔3400m处，为0．793，最低值则出现于较低的3160m处，为0．725，两个峰值相差0．068，仅下降8．6％，变幅很小；总体来看，在3230-3400m之间，群落的物种多样性、丰富度和均匀度均较高；较高和较低海拔地段，物种多样性较低，丰富度和均匀度相应偏低；群落在自然应力的作用下发生滑坡后，其Shannon-Wiener指数、丰富度和均匀度均有较大程度下降，比对照分别下降46．9％、34．2％和38．0％，差异极显著；砍伐的情形则与滑坡大不相同，群落被砍伐两年内，其Shannon-Wiener指数、丰富度和均匀度均无显著差异。

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。

陕北地区不同类型植物生产力及生态适应性研究

在调查陕北地区不同地域作物(谷子)、人工草灌(苜蓿与柠条)和天然草地(退耕地)的生产力,土壤水分及耕层养分的基础上,对比研究了不同类型植物生产力的差异,并分析了引起差异的原因及限制生产力提高的因素。结果表明,作物地(谷子)生产力占据明显优势,但稳定性较差;人工草灌(苜蓿与柠条)及天然草地的生产力较谷子低;天然草地群落的生产力、稳定性、物种丰度指数和土壤养分含量均较优越。指出除水分不足是限制不同植物生产力发挥的主要因素外,土壤养分含量低和缺乏管理也是限制植物生产力提高的重要因素。同时指出,为达到正确评价不同类型植物的生产力和长期适应性,为该地区大范围植被建设提供依据和参考,应设立定位或半定位研究点进行长期测定与研究。

宁夏黄土丘陵区植被恢复对土壤养分和微生物生物量的影响

本研究以宁夏固原天然草地、农地、撂荒地和不同年限的柠条林地为研究对象, 分析了不同植被类型下土壤养分和土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化。研究结果表明： 土壤养分除速效磷和全氮外, 其他指标均为农地最低, 撂荒地次之, 并且随植被恢复年限的增加而增加; 不同植被类型条件下, 土壤微生物生物量有显著差异, 微生物量碳含量表现为撂荒地〈农地〈天然草地〈3年柠条林地〈13年柠条林地〈23年柠条林地, 微生物量氮以天然草地最低, 农地、撂荒地和不同年限柠条林地较大, 不同植被类型土壤微生物量磷差异显著, 在5～20 cm土层和20～40 cm土壤中表现尤为突出。土壤微生物量碳、氮、磷与植被类型和植被恢复年限关系密切。柠条林对土壤微生物生物量有明显促进作用, 并且随着植被恢复年限的增加改良效果越显著。

石家庄市滨河湿地公园秋季增湿效应

滨河湿地公园拥有良好的生态环境和多样化的景观资源。作为城市绿地系统的重要组成部分,它在调节气候、美化环境、维护区域生态平衡等方面具有不可替代的作用。于2012年10月10—12日和2013年9月27—29日、10月2、3、6日晴朗无风(或风速小于0.2 m/s)的天气条件下,在石家庄市太平河滨河湿地公园,选择不同结构的下垫面——水泥路面(宽约14 m)、乔-草绿地(宽约58 m)、灌木林(宽约22 m),对距地面1.5 m高度内的大气湿度变化情况进行了系统监测,并选择了面积相近、无植被和水体等环境因素影响的裸地进行了比测,研究了不同植被类型在秋季白天各时段增湿效应的垂向和横向变化规律,分析了各类下垫面增湿效应的差异性。结果表明:1植被覆盖区的增湿效应随环境温度升高而增强,其相关系数可达0.8以上。白天以10:00—14:00气温较高时段增湿效应最明显,平均较8:00高4%左右,较18:00高8%左右;2植被的增湿效应在近地面处较强,而自0.2 m高度向上各监测高度段以公差为1%—2%的数列递减;3秋季白天,不同下垫面的增湿效应由强到弱依次为灌木林、乔-草林、河流、水泥路面,其中灌木林较乔-草林的增湿效应强约5%—7%;4同一绿地,当结构和郁闭度无明显变化时,其增湿效应在相同季节基本稳定;5虽然秋季绿地增湿效应与夏季相比明显减弱,但绿地增湿效应与环境温度的关系、增湿效应的垂向变化特征以及不同结构绿地的增湿效应差异等在不同季节仍具有一致的规律。滨河湿地公园不同结构类型区域的合理配置,可以更有效地改善大气环境。

黄土丘陵区不同林龄乔灌林地土壤水分及持水性能研究

土壤水分是黄土丘陵区生态恢复过程中的主要制约因素,对该区典型流域不同林龄主要乔灌林地土壤容重、水分特征和持水能力的分析结果表明,表层土壤容重表现出天然灌木林<乔木林<人工灌木林<果园,且容重随林龄的增加而减小,即20a>25a>30a。下层土壤容重与表层变化规律相似。土壤总孔隙度与土壤容重和非活性孔度变化规律相反,与土壤活性孔度和土壤孔隙比变化基本一致。0-50cm土层土壤含水量变化顺序为果园>刺槐>柠条>狼牙刺,50-500cm土层则是刺槐林地最小,灌木林地在50-200cm土层的变动幅度较大,200-350cm土层柠条小于狼牙刺,350-500cm土层狼牙刺则小于柠条,主要受人工林种植密度和人为干扰措施影响。苹果园经过隔坡梯田整地措施,其林下0-500cm土层土壤水分含量最高。该区提倡"灌木先行"的植被恢复措施是必要的。表层土壤总持水量随林龄增加而增加,土壤总持水量变化顺序为天然灌木林地>乔木林地>人工灌木林地,有效持水量却表现出与总持水量相反的变化趋势,容重越低,土壤有效持水性越强。20-40cm土层及40-60cm土层的持水特性表现出与表层土壤相似的规律。

黄土丘陵区两种典型灌木群落坡面侵蚀泥沙颗粒组成及养分流失的比较

在野外模拟降雨条件下,比较研究了黄土丘陵区柠条(Caragana korshinkii)和狼牙刺(Sophora viciifolia)径流小区产流产沙、侵蚀泥沙颗粒组成、比表面积(SSA)及养分流失特征。结果表明,两种灌木群落均能显著减小坡面径流泥沙的流失。产流后流失泥沙黏粒、SSA与养分含量随降雨时间总体呈现降低趋势,其中有机质变化显著,全磷变化不显著。受植被盖度影响,泥沙中黏粒与养分含量均表现为柠条群落>狼牙刺群落>对照裸地。侵蚀泥沙具有富集黏粒和富集养分的特征,富集率随群落盖度增大而增大(柠条>狼牙刺>裸地)。不同形态养分富集率不同,其中有机质均在2.5以上,全氮平均富集率为2.13,全磷为1.23。富集率随产流时间呈线性递减。流失泥沙养分含量与黏粒(粒径<0.002 mm)含量及SSA达到极显著的正相关。坡面土壤养分主要以黏粒为载体流失。SSA的变化不仅能体现土壤颗粒组成的变化,而且能够反映土壤养分的变化。

浑善达克沙地6种灌木生物量模拟

在干旱半干旱区,乔木比较稀疏或难以存活,灌木往往在植被群落中占有很大的优势地位,其生态功能及生态学意义尤其值得重视。浑善达克沙地疏林草地是沙地顶级植物群落,其中乔木稀疏分布,而灌木在沙甸以及沙陇背风坡呈密集分布。灌木在固定沙丘、改良土壤、提供栖息地等方面具有重要的生态意义,其生物量组成也在沙地植被群落中占有很大比重。已往的研究中,灌木相比乔木通常处于次要地位,对灌木的研究尚不充分,灌木生物量的模拟方法亦多采用乔木生物量的模拟方法。然而灌木形态结构与乔木有明显差异,专门针对灌木的生物量模拟方法研究尚不多见。以6种沙地灌木为样本,基于异速生长模型,对比了若干地表测量指标对灌木生物量的预测能力,其中设计了一种更贴近灌木实际形态的圆台体积作为新的预测指标。研究结果表明:(1)在单因素指标中,相比高度和地径,冠幅与灌木生物量的相关性更强。(2)相比单因素指标,复合指标与灌木生物量之间的相关性更强。其中冠幅相关的复合指标更优于地径相关的复合指标。这预示着冠幅以及冠幅相关的复合指标对灌木生物量具有较好的预测能力。(3)圆台体积能进一步提高对灌木生物量的预测能力。相关分析和拟合评价结果显示,圆台体积与灌木生物量的相关性更强,拟合误差较小,并且对于不同的灌木种类,其相关性和拟合精度表现出较高的稳定性。这意味着圆台体积对于不同的灌木种类,均具有较好的生物量预测效果。因此建议,在灌木属性测量较为充分的情况下,圆台体积是更为理想的预测指标,而在测量不充分情况下,冠幅及其相关复合指标更适宜进行灌木生物量预测。研究结果最终建立了6种沙地灌木的圆台体积-生物量的异速生长模拟方程,为进一步研究沙地灌木的碳储量以及灌木在半干旱植物群落中的生态意义提供科学基础。

模拟降雨下黄土区草地灌木地土壤水分空间变化规律

利用黄土区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据，研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式（原状地、刈割地、翻耕地）下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明：1）在5次降雨补充下，依据土壤水分的标准差和变异系数指标，0-100cm土壤水分受土地经营方式影响表现为，原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层，刈割地全剖面为相对稳定层，翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。2）单次降雨事件则随降雨量增加，各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失，次活跃层变厚，而相对稳定层变薄，整个土壤剖面水分变化趋于一致。3）对于受高强度降雨补充的土壤水分变异性分层，建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准：活跃层，标准差大于1.4，变异系数大于0.12；次活跃层，标准差1.4-0.9，变异系数0.12-0.08；相对稳定层，标准差小于0.9，变异系数小于0.08。4）坡度越小，土壤水分越高，坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著，且对50-100cm层水分影响远大于对表层0-50cm的影响。总之，降雨后土壤水分0-100cm层不断增加，且剖面土壤水分逐渐一致，土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。