可可西里土壤凝结水形成特征及其影响因素研究

青藏高原受气候变化影响,干湿过渡状况不断扩大,凝结水是旱区重要的水分补给来源,研究凝结水对青藏高原生态具有重要意义。为探究凝结水在青藏高原的形成特征以及影响凝结水形成因素,选取近年来受气候影响较大的可可西里盐湖地区作为研究区,使用微型蒸渗仪探究其0~10 cm土壤水分蒸发凝结特征,并利用相关回归分析、主成分分析探究影响凝结水形成因素。结果表明：（1） 在14:00—次日14:00期间,气温和土层温度均呈现出先减小后增大的变化趋势,0~10 cm土壤在00:00—10:00内有明显土壤凝结水形成,而在其余时间水量蒸发明显。大气水汽和土壤深层水汽组成土壤凝结水的比例约为1:3。当夜间近地空气相对湿度大于64%,近地气温小于3.8 ℃,5 cm土层温度低于4.1 ℃,有利于土壤凝结水的形成,平均水量可达0.2 mm·d^-1。（2） 相关分析表明土壤总凝结水量与5 cm土层温度和5~30 cm土层温度差呈显著负相关,而且凝结水量与相关因子的线性拟合效果较好;大气水汽凝结水量与气温呈现显著负相关,与相对湿度呈现显著正相关。主成分分析结果显示0~10 cm以上土层微气象因子对凝结水形成因素较大。     

荒漠灌丛微生境土壤温度的时空变异特征——灌丛与降水的影响

对干旱区优势固沙灌木柠条群落不同微生境（灌丛外和灌丛下）的土壤温度（0 cm、5 cm、10 cm和20 cm剖面深度）进行了连续测定,对比分析了晴天、降水日与灌丛对其微生境土壤温度时空变异的影响。结果表明:降水和植被灌丛对土壤温度均具有显著影响。在无雨日,受灌丛遮阴影响,灌丛外土壤温度明显高于灌丛下相同深度的土壤温度;在降水日,土壤温度主要受降水影响,降水使土壤温度明显降低,灌丛的影响作用减弱,灌丛下和灌丛外同一剖面深度的土壤温度差异较小。无雨日土壤温度日变化呈单峰型正弦曲线,随剖面深度增加,土壤温度振幅逐渐减小,峰值出现时间滞后,土壤温度垂直分布变化呈现4种典型变化曲线。夜间（日落至日出）柠条灌丛下地表温度（0 cm土壤温度）比灌丛外地表温度略高。降水日土壤温度日变化随降水过程的持续呈逐渐递减趋势,土壤温度垂直分布变化表现为随深度增加而递增的趋势。     

荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值的影响

对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区1989年建植人工植被区优势固沙灌木柠条（Caragana korshinskii）和半灌木油蒿（Artemisia ordosica）树干茎流及穿透雨的pH值,以及灌丛基部、灌丛下和灌丛外裸地0～10 cm和10～20 cm剖面深度土壤pH值分别进行测定,并与大气降雨pH值进行比较,以探讨荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值空间变异的影响。结果表明:大气降雨pH值最高,穿透雨pH值次之,树干茎流pH值最低,三者之间具有显著差异（p<0.05）。灌丛外裸地土壤pH值最高,灌丛下次之,树干基部最低。总体而言,0～10 cm剖面深度土壤pH值小于其下方10～20 cm剖面深度土壤pH值。柠条灌丛产生的树干茎流对土壤的酸化作用强于油蒿灌丛。树干茎流和穿透雨的酸化作用是导致土壤pH值从灌丛间裸地到灌丛基部方向上降低的一个重要原因。     

油蒿(Artemisia ordosica)退化阶段对灌丛沙堆形态的影响

典型固沙灌木油蒿(Artemisia ordosica)退化过程中如何影响灌丛沙堆的形态特征,仍然未知。在腾格里沙漠东南缘1990年建立的人工固沙植被区,分别对油蒿生殖株、半死株和死株3个阶段灌丛沙堆形态特征进行了调查。结果表明:半死株油蒿灌丛沙堆的高度和体积显著高于死株和生殖株形成的灌丛沙堆,生殖株、半死株和死株灌丛沙堆高度分别为4.8cm、21.0cm和12.4cm,体积分别为0.031m3、0.159m3和0.109m3,坡度分别为3.5°~7.8°、32°~36°和16°~26°。植株特征的改变及所引起的气流变化影响到灌丛沙堆形态特征,不同退化阶段的油蒿显著影响到灌丛沙堆的形成和发育。因此,油蒿灌丛逐渐退化的过程,是灌丛沙堆逐渐演化的过程,也是干旱、半干旱区微地形塑造和景观逐渐变化的过程。     

荒漠人工植被区柠条和油蒿茎干液流动态研究

 于2008年5—10月利用Dynamax茎流仪观测了沙坡头人工植被区18龄柠条和8龄油蒿的茎干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析了柠条和油蒿液流动态变化及其与环境因子和作物参考蒸散量(ET0)的关系。结果表明,观测期间柠条和油蒿液流速率均表现为明显的单峰曲线;柠条液流一般在06:00左右启动,12:00左右达到高峰,然后下降,夜间存在液流现象;油蒿液流一般在08:00左右启动,14:00—16:00达到高峰,在夜间没有观测到液流的发生;柠条和油蒿的液流速率和ET0存在显著的线性关系;环境因子对柠条液流量影响的大小顺序为太阳辐射>相对湿度>空气温度>饱和水汽压差>风速;而对油蒿液流量影响的环境因子大小顺序为太阳辐射>饱和水汽压差>相对湿度>空气温度>风速。     

乌兰布和沙漠东南缘白沙蒿(Artemisia sphaerocphala)灌丛沙堆形态特征与固沙能力

白沙蒿(Artemisia sphaerocphala)灌丛沙堆是乌兰布和沙漠最为广泛分布的典型荒漠灌丛沙堆之一。本研究对白沙蒿灌丛的灌丛形态参数、沙堆形态参数进行了野外测定,探讨沙堆形态发育及固沙能力与白沙蒿灌丛形态的关系。结果表明:白沙蒿灌丛高度随着灌丛半径的增加而呈对数曲线增加,在灌丛较小时灌丛高度增长较快,随后渐趋于稳定,其水平方向发育速度大于垂直方向;白沙蒿灌丛沙堆半径及高度随灌丛半径和高度增加而增加,二者呈显著线性关系,沙堆水平方向发育受到灌丛冠幅的影响,沙堆垂直方向的发育水平取决于灌丛高度;随白沙蒿地上部分鲜重的增加,灌丛沙堆底面积、高度、沙堆体积和固沙效率均呈极显著线性增加(p0.01);白沙蒿灌丛越大其固积沙堆也越大,固沙率越高,不同大小灌丛白沙蒿间的固沙效率差异显著(p0.05);白沙蒿灌丛背风侧的积沙宽度(y)与积沙距离(x)显著相关(R2=0.9917),其线性回归方程为y=-19.654x+122.41,在距离灌丛背风面6~7倍高度的地方,积沙接近消失。     

极端干旱区不同下垫面土壤凝结水试验研究

为了探讨极端干旱区植被生长季的土壤凝结水特征, 采用微渗计和中子仪, 于2010 年6-7 月对塔里木河下游地区胡杨林、柽柳丛和裸地3 种典型下垫面密封和不密封处理的土壤凝结水的变化特征、形成时间及其影响因素进行了研究。结果表明:微渗计和中子仪观测结果均显示观测期间裸地产生的土壤凝结水总量最大, 其次为柽柳丛, 而胡杨林形成的土壤凝结水总量最小。观测期间研究区凝结现象从21:00-22:00 左右开始, 02:00-03:00 左右达到第一个峰值前, 随着近地表气温和地温的降低, 土壤凝结水量呈增加的趋势。不密封处理产生的土壤凝结水量显著大于密封处理的(t<0.01)。柽柳丛土壤日均凝结水量最大, 其次为裸地, 胡杨林最小。方差分析显示, 不同下垫面类型土壤的日均凝结水量之间存在极显著差异(P<0.01)。3 种下垫面土壤凝结水量的变化趋势基本一致, 均呈双峰曲线。凝结过程一般从22:00 左右持续到次日09:00 左右。土壤凝结水量主要受气温、大气相对湿度、表层地温、风速以及下垫面等因素的影响。研究结果可以为生态退化区的植被恢复提供一定的理论依据。     

高寒沙区吸湿凝结水凝结过程与温湿度的关系

吸湿凝结水作为干旱半干旱地区除降雨外主要的水分来源，具有十分重要的生态水文学意义。以青海共和盆地高寒沙区1997年植被恢复区生物土壤结皮吸湿凝结水为研究对象，2018年5—9月采用自制微渗仪观测吸湿凝结水量，同时观测近地层空气温湿度和土壤温湿度。结果表明：观测期间，不同类型结皮吸湿凝结水量存在差异，表现为苔藓结皮>藻类结皮>物理结皮>流沙，且差异性与观测时间无关；吸湿凝结水量与近地层空气湿度正相关，与近地层空气温度、土壤温度湿度负相关，且相关性与地表类型无关；吸湿水凝结过程主要受近地层空气温湿度的影响，累积贡献率85.294%；生长季吸湿凝结水主要产生时间为19：00至次日07：00，期间凝结速率呈波动性变化；19：00—23：00吸湿凝结水凝结速率不断上升，且上升趋势与近地层空气温湿度无关；00：00—03：00吸湿凝结水凝结速率出现滞后效应，滞后于近地层空气温湿度变化1 h；04：00—07：00呈先升高后降低趋势，04：00出现该时间段凝结速率最低值，05：00出现该时间段凝结速率的最高值。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)灌丛穿透雨量特征及影响因素

于2012年5—9月观测了毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)灌丛的穿透雨量,分析了其变化特征及影响因素。结果显示:油蒿灌丛的平均穿透雨量占降雨量百分比(Th%)为72.3%,其中有枯枝灌丛的Th%平均为69.3%,较无枯枝灌丛的75.3%低,这可能是油蒿灌丛老化后土壤水分条件变差的原因之一。油蒿灌丛下穿透雨量及其空间分布受到有无枯枝和距主干辐射距离远近的影响,且受到降雨量和风速风向等气象条件作用明显。     

干旱沙区典型人工植被群落下土壤剖面CO_2浓度变化特征及其驱动因子

对人工固沙植被区柠条(Caragana korshinskii)群落和油蒿(Caragana korshinskii)群落下不同深度的土壤气体采样,主要研究和讨论了不同类型人工植被区下土壤CO2浓度的变化特征及土壤温度和土壤水分对其的影响。结果表明:柠条和油蒿群落0~80cm处的土壤空气CO2浓度随着土壤深度的增加而增加,并且在0~40cm,油蒿群落下的土壤CO2浓度值大于柠条,而在40cm以下则相反。其平均值分别为1 229.3μmol·mol-1和1 242.7μmol·mol-1,大于同一深度流沙下土壤CO2浓度值978.9μmol·mol-1。土壤水分与二者的土壤CO2浓度变化趋势在年际尺度上具有一致性,浅层40cm内油蒿群落下的土壤CO2浓度和土壤水分含量的相关性明显大于柠条和流沙。而在40cm以下,则表现为柠条油蒿流沙。土壤温度对土壤CO2浓度的影响程度一般为流沙油蒿柠条,特别是流沙,在表层达到了极显著的水平,之后随着土壤深度的增加而降低。而土壤温度对油蒿和柠条样地土壤CO2浓度的影响较为复杂,呈现出先增加后减小的趋势。在年际尺度上,土壤水分含量是不同植被群落下土壤剖面CO2浓度的关键限制因子,而在日尺度上,土壤温度则为主要限制因子。据粗略估计,在0~80cm内,柠条和油蒿根系呼吸所占的比例约为30.7%和33.3%。     

西藏日喀则固沙植物引种的比较研究

在西藏日喀则引种了２６个固沙植物种，观察了播种当年它们的出苗情况、幼苗的形态特点、地上部高生长和地下部深生长动态。籽蒿、柠条、中间锦鸡儿、沙木蓼、沙冬青、花棒、长柄扁桃的幼苗对本地具有一定的适应性。生长较好的植物有：红皮沙拐枣、沙木蓼、沙参、差不嗄蒿、籽蒿、油蒿、沙冬青、花棒、中间锦鸡儿、柠条、狼牙刺、长柄扁桃，按形态能分成４个类型，而据发芽和出土速度又可分成２个类型。柠条、中间锦鸡儿沙冬青、沙参的地下部生长深度／地上部生长高度值因生长时间的增长而加大     

沙漠人工植被区土壤蒸发测定

在2003年生长季,应用自制的微型蒸渗仪(Micro Lysimeter)、大型称重式蒸渗仪(Lysimeter)和TDR对比测定沙漠油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)人工植被区与裸沙土壤蒸发,结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株的遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,而样地和位置间的互作不显著。为提高蒸发测定精度,建议微型蒸渗仪勤于换土,尤其是在大降水发生之后;将横插式 TDR探头改为竖插式能探测到小降水后的蒸发量。在沙漠区有很大比例的蒸发发生在紧接降水之后。以微型蒸渗仪的测定结果为主,结合大型称重式蒸渗仪的测定结果推算出整个试验期间的裸沙、油蒿和柠条样地的蒸发量为 111.6mm、93.8 mm和99.3 mm,油蒿和柠条样地的蒸发量分别占同期蒸散量的45.1%和43.6%;油蒿和柠条样地均以8月份日蒸发量0.93 mm·d^-1和1.10 mm·d^-1最高,5月份日蒸发量0.30 mm·d^-1和0.28 mm·d^-1最低。     

毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化

沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳（Salix psammophila）沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡（裸露沙丘地作为对照）开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示：设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著（P<0.05）高于流动沙丘,且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大,但全磷和全钾含量无明显的变化,所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异;植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系（P<0.01）,而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性,且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大,之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。     

半干旱区沙地沙蒿生物量及根系分布特征研究

沙蒿是中国西北半干旱地区主要的固沙植物,其根系分布影响包气带水分运移过程,准确的植被特征和根系密度分布对根系吸水模型的建立十分重要。采用整体挖掘法获取不同层位的根系和根际土壤含水量,引入冠级和龄级的概念对沙蒿根系分布特征进行研究。分析结果表明：沙蒿种群以低龄级沙蒿占优,其根系生物量随龄级呈'S’型增长;根系长度分布和均一化根系密度分布均符合对数正态分布,最大值出现在浅层土壤20 cm处;沙蒿生长不依赖于地下水,其根系主要利用包气带中的水分,持续干旱条件下,为满足蒸腾作用根系出现两种调节方式：（1）横向生长增加根系量,利用横向土壤剖面的水分。（2）浅层根区由于水分胁迫造成的吸水量减少由深部相对湿润的根区补偿。因此沙蒿根系吸水模型中的根系密度分布函数应为对数正态分布,且吸水过程不仅依赖于根系密度分布,同时受土壤水分的影响。     

干旱区沙漠化土地逆转植被的防风固沙效益研究

使用便携式防沙风速廓线测量仪和阶梯式集沙仪测定了单个植物的阻风作用以及不同恢复阶段植被内的近地面风速、输沙量;同时调查了不同恢复阶段植被的组成、覆盖度,土壤理化性质。结果表明,油蒿、沙蒿、柠条和花棒的个体空间构型分别是:沙蒿、花棒株型为疏散丛生型;柠条株型为中间丛生型;油蒿株型为紧密丛生型;近地面0~50 cm层的阻风阻沙作用效果由强到弱依次为油蒿>沙蒿>柠条>花棒。演替更新过程中,柠条、花棒、沙蒿逐渐衰退,到顶级群落阶段已完全从群落中退出,油蒿形成单一优势种顶级群落。由于优势种群的变化,从初始阶段→发展阶段→相对稳定阶段（顶级群落阶段）的演替更新过程中,近地面粗糙度从0.003 cm、6.039 cm增加到17.726 cm;在流动沙丘2 m高度风速为6.5 m·s-1时,相对稳定阶段没有出现风蚀,发展阶段输沙量只达到1.83 g·cm-1·h-1,占到初始阶段的3.2%。在3 m高度风速相同时,发展阶段近地面风速较初始阶段降低了54.29%,沙结皮厚度达到1~3 mm,所占面积比例达到91%,已经基本实现防风固沙;相对稳定阶段近地面风速较初始阶段降低了83.68%,沙结皮厚度达到5~6 mm,所占面积比例达到98%,完全实现防风固沙。     

河北坝上风蚀沙化地区固沙造林植物种的选择

通过对河北坝上沙地植被的调查和固沙造林植物种的引种栽植试验,指出适于坝上沙地固沙造林的植物种有9种。适应性强的有褐沙蒿、山竹子两个乡土植物种和华北落叶松、樟子松、沙棘、黄柳;适应性中等的有小叶锦鸡儿、沙柳、花棒;适应性弱的有沙地柏、紫穗槐。     

不同利用方式下沙地土壤凝结水变化规律野外试验分析

 根据大量野外实测资料,研究位于科尔沁沙地南缘的不同利用方式下4个样地（受破坏的沙质草场D1、紧牧的优势沙生草甸子地C3、紧牧半流动沙地A3、紧牧固定沙地F3）在植被生长期内（5—9月）的裸地土壤凝结水变化规律。结果表明:①主凝结现象均发生在日落至次日日出期间,而日出至日落期间均发生主蒸发现象;②连通的MLS测出的凝结量均大于不连通的MLS测出的凝结量;③A3和F3的旬平均凝结量均大于C3和D1的旬平均凝结量,即沙地的凝结量大于草地的凝结量;④研究区4个样地5—9月的月平均凝结量分别为:1.04 mm、0.84 mm、0.63 mm,0.61 mm、0.59 mm,凝结量总体呈下降趋势。研究成果对沙地的生态保护具有一定的指导作用。     

毛乌素沙地南缘油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆形态特征

对毛乌素沙地南缘不同演化阶段油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆进行了调查和统计分析,探讨了演化过程中沙堆形态特征变化及其与灌丛形态间相互关系。结果显示:(1)研究区油蒿灌丛沙堆以发育阶段和稳定阶段主,衰退阶段灌丛沙堆较少。随灌丛沙堆演化,油蒿灌丛高度保持相对稳定,灌丛长轴和沙堆长轴、短轴都显著增大;(2)沙堆的形态参数间存在显著的相关性,其中发育阶段沙堆长轴、短轴和高度之间显著线性相关,且长轴和短轴相对高度增长较快,稳定阶段沙堆3个参数间协同发展到稳定,而衰退阶段沙堆形态参数间相关性下降;(3)除衰退阶段外,沙堆形态参数与灌丛形态参数间有显著的相关关系,其中沙堆长轴与灌丛长轴、沙堆短轴与灌丛短轴、沙堆底面积与灌丛投影面积,均呈显著线性关系。在环境因素作用下,油蒿灌丛沙堆间整体相互协调发展,使其呈现不同形态特征。     

Plant Species Selection for Afforestation on Bashang Sandified Land of Hebei Province

通过对河北坝上沙地植被的调查和固沙造林植物种的引种栽植试验,指出适于坝上沙地固沙造林的植物种有9种。适应性强的有褐沙蒿、山竹子两个乡土植物种和华北落叶松、樟子松、沙棘、黄柳;适应性中等的有小叶锦鸡儿、沙柳、花棒;适应性弱的有沙地柏、紫穗槐。     

油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)生理生态特性的昼夜变化特征与调节机制

研究了两种优良固沙植物油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)的光合生理、水分生理和根、茎、叶渗透调节物质的昼夜变化特征。结果显示:空气相对湿度在夜间大幅度回升,植物的昼夜叶温差高于气温差。植物日间呈光合作用,夜间呈呼吸作用,油蒿的光合速率和呼吸速率均高于柠条;日间光合作用出现的光抑制可在日落时迅速恢复。日间气孔导度和蒸腾速率呈现大幅度的波动,在夜间趋于低缓,油蒿日间的调节幅度高于柠条,且在夜间仍维持一定的气孔开度。油蒿根含水量和小枝水势始终高于柠条,但柠条在夜间的根系吸水能力高于油蒿。油蒿根、茎、叶的可溶性糖含量均高于柠条,在夜间叶片的可溶性糖可大量的传输至根部;柠条根、茎、叶的脯氨酸含量均高于油蒿,油蒿的根和叶片在夜间出现较高的脯氨酸累积。植物生理活动的夜间调整对增强午间抗逆性有一定的作用。