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。     

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。     

沙漠人工植被区蒸腾测定

利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和LI1600气孔计测定油蒿(Artemisiaordosica)和柠条(Caraganakorshinskii)的蒸腾,比较了两种测定方法是否存在差异。结果表明蒸渗池表面自油毡覆盖至试验结束,油蒿、柠条和流沙处理0~150cm土层土壤含水量都增加,尤其流沙处理土壤含水量上升最明显;油蒿与柠条的冠幅、新梢长和叶面积指数均增加;由于中子仪探测不到蒸渗池底部40cm厚的砾石层的水分,导致了对照流沙处理测定结果不合常规。测定日期不同,LI1600气孔计测定的蒸腾速率的变化趋势和值也不同,但油蒿和柠条的变化步调是一致的,油蒿的蒸腾速率普遍高于柠条的;用多项式拟合得到蒸腾速率日变化曲线均达到显著水平(P < 0.05)。通过单位换算统一和尺度转换,蒸渗池和LI1600气孔计测定结果进行方差分析,表明物种间(油蒿和柠条)差异达显著水平(P < 0.05),测定方法间(蒸渗池和LI1600气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础,进行叶片水平与种群水平间的尺度转换是可行的。     

乌兰布和沙漠沙生灌木饲用营养成分的研究

对5种沙生灌木在不同年份和不同季节的饲用营养成分进行了测试分析,并与乌兰布和沙区12种传统饲料的营养成分作了比较,结果表明:5种沙生灌木营养成分和氨基酸含量丰富,部分指标高于紫花苜蓿、沙打旺、玉米秸和小麦秸,适宜于家畜饲养要求;不同灌木或同一灌木在不同年份和不同的季节其主要营养成分含量差异显著,变化规律明显。从营养、产量和采收加工等综合因素考虑,该区灌木饲料采收应在8月下旬进行,该期粗蛋白含量:花棒15.08%、羊柴13.49%、柠条15.99%、梭梭9.10%、沙拐枣10.06%;粗纤维含量:花棒28.69%、羊柴37.94%、柠条34.25%、梭梭24.71%、沙拐枣20.71%;粗脂肪含量:除梭梭外,其他4种灌木均处于生长季含量高值期。5种灌木的钙含量在生长期均递增,磷含量递减,只有羊柴的钙磷比未超过反刍家畜7:1的耐受极限。     

荒漠绿洲防风固沙林体系的模糊综合评判——以高台县为例

运用模糊数学方法,以植物生长状况及固沙效果、土壤机械组成和土壤含水量3类指标对高台沙区现存的、定植20 a后的7种防风固沙林配置类型综合评判后,认为花棒+柠条锦鸡儿+梭梭（6 m×3 m）的隔带混交类型、梭梭+花棒（4.5 m×3 m）的隔带混交类型及柠条锦鸡儿(6 m×5 m)为生态健康,综合效益好,可以在高台沙区推广应用。     

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。     

沙漠人工植物群落的根系分布及动态

2004年植物生长季,利用根钻取样研究了沙漠4种不同配置类型油蒿与柠条植物群落的根系分布及生长动态;另外,采用挖沟分层取样研究了半固定沙丘两种植物的粗根剖面结构,结果表明：尽管4个样地高峰值和低峰值出现的时间不一致,但沙漠植物细根的生长动态表现为双峰型;整个生长季纯油蒿样地细根密集分布于0~40 cm,其余样地密集分布于10~60 cm;受一年生植物的影响,9月份4个样地表层（0~30 cm）细根的根长密度和根重密度均出现最大值。采用边灌水边取样的办法获得4个样地300 cm深的根系数据,4个样地90%以上的细根分布在0~200 cm层次,其中纯油蒿样地的根系的最大深度是270 cm,其余3个样地均在300 cm以下;细根的根长密度和根重密度随深度而减小且呈指数递减形式（P<0.01）。除纯油蒿样地外的其他3个样地,根瘤的最高值出现在4月份;粗根的根长密度远远小于细根的根长密度。挖沟分层取样研究表明,与柠条相比油蒿具有较高的根冠比;柠条的粗根长主要分布于0~60 cm,粗根重主要分布在0~40 cm;油蒿的粗根分布比柠条的更浅,粗根长主要分布于0~40 cm,粗根重主要分布在0~20 cm。     

宁夏沙地主要灌木饲料林树种经济性状分析

经过对大量的野外调查数据的分析和研究，建立了宁夏沙地主要灌木饲料林树种毛条、柠条、沙柳、花棒丛生物量（鲜重）（地上部分）的多元线性回归方程，用半定位观测方法测定了这四个灌木树种丛生物量（鲜重）可食部分与不可食部分之比以及生物量的干鲜比，并给出了它们的营养成分。可为灌木饲料林的经营和管理提供理论依据。     

古尔班通古特沙漠南缘心叶驼绒藜种群更新的空间格局

心叶驼绒藜（C. ewersmanniana）是干旱区优质牧草和防风固沙植被的主要物种。在古尔班通古特沙漠南缘选择两个200 m×200 m具代表性样地,采用Ripley’s K(d)函数分析了心叶驼绒藜种群更新空间特征以及与群落梭梭（^{Haloxylon ammodendron}）、琵琶柴（^{Reaumuria soongorica}）、新疆绢蒿（^{Seriphidium kaschgaricum}）等三种主要灌木物种间作用关系。发现两个样点心叶驼绒藜大株（繁殖株）的空间分布对后代以及整个种群的空间分布影响极大,两个样点心叶驼绒藜大株、中株均与幼株间呈不同尺度的正关联,全部植株以及幼株都与新疆绢蒿呈正关联,与梭梭呈负关联,与琵琶柴关联性在两个样点结果相反。分析认,为心叶驼绒藜种群更新对成株依赖性极强,空间扩展能力很低。在0—35 m范围内种群更新的空间自相关性明显。四种灌木空间分布关系除受各自生态位决定外,主要受水等环境因素作用。最后对心叶驼绒藜等生态恢复方法提出建议。     

不同气候区灌丛沙堆形态及土壤养分积累特征

灌丛沙堆是干旱、半干旱区绿洲边缘常见景观类型,在绿洲风沙防护及生物多样性保护方面有重要意义。本文对中国西北干旱区不同气候区常见的柽柳（Tamarix chinensis）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）和柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）灌丛沙堆形态和养分积累特征进行了对比研究。结果表明：柽柳灌丛沙堆高度、面积和体积显著高于泡泡刺和柠条锦鸡儿灌丛沙堆,泡泡刺灌丛沙堆高度、面积和体积最小。3种灌丛的存在都显著增加了沙堆土壤有机质含量,使灌丛沙堆成为“肥岛”,其中柽柳灌丛沙堆“肥岛”效应最明显。柽柳灌丛沙堆土壤有机质、全碳、全氮和凋落物含量显著高于泡泡刺和柠条锦鸡儿灌丛沙堆。主要原因是柽柳枝条茂密,拦截面积大且凋落物量大,因此沙物质拦截和养分积累能力强于其他两种灌丛。另外,不同气候区沙源和气象条件的差异也可能导致灌丛沙堆形态及养分累积特征不同。     

灌溉量对2种灌木光合特性和水分利用效率的影响

采用野外试验,研究了灌溉量对新疆策勒绿洲木沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）光合特性和水分利用效率的影响。结果表明：（1） 随着灌溉量的增加,沙拐枣和花棒的净光合速率均增加,但是蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度没有明显增加;（2） 灌溉增加了沙拐枣的清晨水势和正午水势,并且只有灌溉和无灌溉处理的正午水势差异显著（p<0.05）;而灌溉只增加了花棒的清晨水势,并且只有充分灌溉和无灌溉的条件下差异显著（p<0.05）;（3） 在不同的灌溉条件下,沙拐枣和花棒的稳定碳同位素比率δ¹³C变化不大,沙拐枣在无灌溉、适度灌溉、充分灌溉下δ¹³C的平均值分别为-12.267、-12.147、-11.958,花棒的δ¹³C分别为-27.928、-28.068、-27.166;（4） 沙拐枣和花棒的水分利用效率均在无灌溉条件下明显高于灌溉条件下,而且一次性的灌溉不会改变其水分利用效率。     

沙坡头地区人工植被油蒿种群结构与更新的研究

采用野外调查和比较分析的方法,对沙坡头地区人工植被油蒿种群的结构和更新进行了研究.通过对不同固沙起始年代油蒿种群大小结构的分析发现,幼树个体的数量较多,中等大小的成年个体数量少,老龄个体的数量极少.年限较短的人工植被区油蒿幼树个体的数量多于年限较长的人工植被区,而油蒿幼苗的数量则呈相反的趋势.油蒿幼苗在不同的地形中分布数量也不同,丘间地有较多的幼苗,背风坡幼苗特别少.油蒿成年个体在人工植被区中呈均匀分布,油蒿幼苗则呈聚集分布.     

干旱荒漠螨类和跳虫对降雨的响应

目前关于降水变化如何影响和调控荒漠土壤动物分布及多样性的形成与维持生态学机制的认识非常有限。通过对自然降雨后红砂和泡泡刺灌丛下螨类和跳虫群落的动态监测,揭示荒漠小型节肢动物群落组成及多样性对降雨变化的响应规律。结果表明：干季降雨对两种灌木下小型节肢动物、螨类和跳虫数量及类群丰富度影响较小,而湿季降雨对两种灌木下螨类和跳虫数量及类群丰富度影响较大。如7月24.8 mm和8月6.8 mm降雨后两种灌木下小型节肢动物群落、螨类和跳虫的数量及类群丰富度均显著高于5月4.0 mm、6月14.8 mm和6.6 mm的降雨。6月14.8 mm和6.6 mm降雨后两种灌木下小型节肢动物群落在第2天和3天出现峰值;而7月24.8 mm降雨后两种灌木下小型节肢动物群落均呈现先降低后增加的模式;8月6.8 mm降雨后红砂灌丛下小型节肢动物群落呈降低的趋势,而泡泡刺灌丛下小型节肢动物群落变化较小。泡泡刺灌丛下螨类数量及类群丰富度均高于红砂灌丛,而两种灌木下跳虫数量及类群丰富度相差较小,这可能会影响湿季荒漠小型节肢动物群落对自然降雨变化的响应模式。     

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。     

宁夏盐池沙地3种植物群落的数量特征

采用样线法和样方法对盐池沙地典型植物群落牛枝子群落、牛枝子-黑沙蒿群落、黑沙蒿群落数量特征进行了研究。结果表明：从牛枝子群落经牛枝子-黑沙蒿群落至黑沙蒿群落,物种组成变化较大,优势种的相对重要值也发生了较大的变化;植物种从占优势地位的草原种,逐步让位于耐旱、抗风蚀的多年生和一年生草本植物,并最终被沙生、一年生草本植物和灌木、半灌木取代;土壤沙化程度逐渐加重。从生活型组成看,从牛枝子群落经牛枝子-黑沙蒿群落至黑沙蒿群落,地面芽植物和地下芽多年生草本植物种类数和重要值所占比例逐渐下降,一年生植物种类数和重要值所占比例逐渐增加。牛枝子-黑沙蒿群落的物种α多样性指数最高,黑沙蒿群落最低。β多样性指数变化反映出植物群落组成已发生分化,物种出现根本性的变化。     

土壤逐渐干旱对4种荒漠植物光合作用和海藻糖含量的影响

以腾格里沙漠东南缘4种优势植物红砂(Reaumuria soongorica Maxim)、珍珠(Salsola passerina Bge)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom)和油蒿(Artemisia ordosica Krasch)为对象,研究土壤逐渐干旱对叶片相对含水量、净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数及海藻糖含量的影响。结果表明:土壤逐渐干旱过程中,4种植物的叶片相对含水量、净光合速率(Pn)、光系统II(PSⅡ)最大光化学量子产量(Fv/Fm) 、光系统II表观电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)都随干旱程度的加剧而下降;非光化学淬灭(qN)和海藻糖含量随干旱程度的增加而升高。4种植物对干旱过程的响应差异明显,随着土壤干旱的加剧,相对于其他三种植物,柠条具有更高的抗逆保护能力。相关分析表明,土壤含水量显著影响着4种植物的光合作用和海藻糖累积,海藻糖含量与光合作用存在相关性。     

我国固沙植物引种的历史及展望

本文通过对我国固沙植物引种工作近三十五年历史的回顾,总结了工作取得的成就,其中包括:发掘野生固沙植物资源和引进国外固沙植物的概况.选引的固沙植物在我国沙漠改造利用和沙漠化防治工作中所起的作用,固沙植物引种驯化的理论和方法,并根据上述工作基础,对引种机构、研究水平和深度,以及研究内容等方面的发展进行了预测。     

沙生植物水分特征曲线及水分关系的初步研究

应用植物水分特征曲线(PV曲线)研究了油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(caragana korshimskii)的各种水分状况参数及其相互关系。结果表明:油蒿和柠条在干旱环境中具有相似的水分生理特点,水势降低、束缚水与自由水比值增大、组织体积弹性模量减小。在充分吸胀植物组织逐渐失水初期,水势的迅速降低主要是由于压力的降低引起的;当组织失去膨压(压力势△ψ_r,=0)后,渗透势成为水势的主要部分。植物失水临界状态的水分状况不是固定不变的,临界水势和水分饱和亏缺随干旱条件发生变化是植物响应沙地水分亏缺的特征之一。在对干旱环境的适应途径方面,油蒿具有高水势、高蒸腾的耐旱特征,细胞壁坚硬、弹度小,通过维持较高膨压保持水分;柠条具有低水势、低蒸腾的耐旱特征,细胞壁较柔软、弹性大,具较强耐脱水能力。     

Distribution of ephemeral plants and their significance in dune stabilization in Gurbantunggut Desert

Based on systematically monitoring plants on dune ridges in the southern part of the Gurbantunggut Desert in 2002, this paper, from the angle of dune stabilization by vegetation, describes the temporal and spatial distribution patterns of ephemeral plants on isolated sand dunes, analyses the natural invasion processes of ephemeral plants on human-disturbed sand surface and expounds the importance of ephemeral plants in stabilizing sand dune surface. A total of 45 plant species were identified in the study area, 29 of which are ephemeral plants. Ephemeral plants sprouted in early April and completed their life-circle within about two months. Just as aeolian sand activities came to the strongest stage from April to June in desert regions of northern Xinjiang, the total coverage of trees, shrubs and herbs of long vegetational period on most dune ridges was less than 10%, while the mean coverage of ephemeral plants reached 13.9% in April, 40.2% in May and 14.1% in June. Therefore ephemeral plants acted as the major contributor to dune surface stabilization in the Gurbantunggut Desert. Investigations of vegetation restoration on engineering-disturbed dune surface show that ephemeral plants first recolonized the disturbed dune surface.     

古尔班通古特沙漠沙丘主要灌木的种群数量动态

种群数量动态的研究是认识种群的生存现状及发展动态的前提。通过对古尔班通古特沙漠固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘上主要固沙灌木的样地调查,分析了固沙灌木的年龄结构,建立了3种沙丘上固沙灌木的静态生命表和存活曲线。结果表明：（1）固沙灌木的存活个体数呈逐级递减的趋势,幼龄个体占有很高的比例;固定沙丘上梭梭（Haloxylon ammodendron）呈现Ⅰ型存活曲线,种群退化,白梭梭（Haloxylon persicum）呈现Ⅱ型存活曲线,种群稳定;（2）半固定沙丘上白梭梭呈Ⅱ型存活曲线,种群相对稳定;沙拐枣（Calligonum mongolicum）和油蒿（Artemisia ordosica）均呈现Ⅰ型存活曲线,种群处于退化状态;（3）流动沙丘上沙拐枣呈现Ⅲ型存活曲线,种群有较大的增长潜力,白梭梭呈现出Ⅱ型存活曲线,种群相对稳定,油蒿呈现出Ⅰ型存活曲线,种群处于不稳定的退化状态。