呼伦贝尔沙质草原碟形风蚀坑表面气流及其意义

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑发育于宽单峰中能风况环境,是该区主要风沙地貌类型。对碟形坑表面气流的观测结果显示,气流进入风蚀坑后,在入风口扩散,风速开始降低至坑底达到最低;在坑后缘出风口汇集形成急流,风速剧增至坑后积沙顶部风速达到最高值。风蚀坑后缘在风沙流的磨蚀作用下后退,风蚀坑顺风向扩展,同时此处较大的剪切风速和输沙率使大量来自坑内的沙物质沉积到坑后草地上呈扇状蔓延。呼伦贝尔沙质草原风蚀坑在来自西北、西和西南方向风的交替作用下,向东南、东和东北方向扩展而生成。随着风蚀坑深度和水平尺度的增加,最终可能沿强风能方向或合成输沙方向扩展成为大型的槽形坑。     

基于ALOS数据的浑善达克沙质草地风蚀坑空间格局及特征分析

以2008年的ALOS卫星多光谱波段（空间分辨率10 m）和全色波段（空间分辨率2.5 m）融合后的影像数据及地面调查数据为数据源,借助ArcGIS和Fragstats3.3软件,采用景观格局指数方法,从类型和斑块水平上定量分析了浑善达克沙质草地风蚀坑的空间格局和特征。结果表明,浑善达克沙质草地风蚀坑面积占景观面积的6.1%,密度为0.026个·hm-2,分布范围广且呈局部聚集分布;根据不同发育阶段,风蚀坑形状分为碟形、椭圆形、槽形和不规则形;风蚀坑斑块面积与形状指数、分维数之间存在显著正相关关系,面积的增加,可使风蚀坑形状复杂化趋势明显。复杂形状风蚀坑主要由若干个独立的风蚀坑扩大并联结形成;相对于宽度与深度,风蚀坑面积与长度间存在更显著正相关;浑善达克沙质草地风力侵蚀基准面较高,风蚀坑深度一般不超过5 m;风蚀坑长度与宽度之间、宽度与深度之间存在相互制约关系。     

豫北平原的沙质草地及其畜牧业发展

豫北平原的沙质草地分布于黄河多次泛滥改道冲积形成的沙丘、沙地。其主要类型有:①以白茅、达乌里胡枝子为主的草从草地;②刺槐、杨树等林地下层以藜、白茅、茜草等为主的林下草地;③以碱茅、狗牙根等为主的低湿草地。沙质草地的主要特征为种类组成简单,牧草产量低(<2 000 kg·hm^-2)且利用过度。但多种优良栽培牧草在沙地生长良好,可获较高产量。在沙地开发中,应针对各草地类型采取相应措施改造为人工、半人工草地。同时应结合沙地多种林木、果树和经济作物种植,建设农牧林复合经营的系统。畜牧业开发应以产业化为主导,发展适应市场需求的优良畜种,实行适度规模经营。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑形态发育模式分析

 野外调查测量呼伦贝尔沙质草原风蚀坑分布和形态参数,根据不同发展阶段的风蚀坑形态特征的差异、形态参数间相关关系和拟合结果分析了风蚀坑的形态演变和发育、成因、规律。发现不同发展阶段风蚀坑形态参数之间的控制关系和扩展模式不同,各形态参数之间具有较好的幂函数关系。对于风蚀坑的侵蚀坑而言,坑长增长速度最快,其后依次是坑宽和坑深,坑后积沙体具有类似规律。风蚀坑坑后积沙的3个形态参数,受侵蚀坑3个参数的联合控制,但受坑深的控制最为显著。风蚀坑出现的起始形态、地形特征、植被、气流场、气候条件、人类活动的扰动等对其形态和发育具有重要影响,并且形态和发育反作用于植被、气流等,形成形态与气流、植被之间的响应与反馈。     

沙质草地土壤动物的研究进展及建议

中国北方农牧交错带,生态背景脆弱,在自然因素和人为活动的严重干扰下,生态系统遭到了严重破坏,草地面临严重沙化的威胁。而土壤动物是沙质草地生态系统物质循环和能量流动的不可或缺的一环,对保护和改善土地资源,控制由于各种原因而导致的土地退化、土地沙漠化有着重要意义。从沙质草地土壤动物的物种组成、研究方法、时空动态变化及其对生态系统的作用等方面进行了总结,分析了当前沙地土壤动物研究中存在的问题,并为未来沙地土壤动物研究提出了一些建议,从而为沙质草地生态系统恢复和重建及沙漠化逆转等提供了基础资料。     

不同植被盖度沙质草地生长季土壤水分动态

水分是干旱半干旱沙地生态系统最大的限制因子,研究植被盖度和土壤水分之间的关系有助于沙地生态恢复和保护。基于生长季科尔沁沙质草地不同植被盖度下土壤水分动态和降水的观测试验,分析了沙质草地植被盖度和土壤水分的耦合关系。结果表明：在土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,依次为水分剧变层（0~40 cm）、缓变层（40~100 cm）和稳定层（100~180 cm）;植被盖度对土壤水分有很大影响,不同植被盖度下土壤含水量存在显著差异,土壤水分与盖度之间呈倒“V”型关系,土壤水分状况在28%的盖度下最优;不同的植被盖度下土壤水分对降水的响应也存在差异,在13%盖度下响应最敏感,28%和46%的盖度下响应微弱,后二者的土壤水分也相对稳定。在沙地生态恢复建设过程中合理的植被盖度配置可提高降水利用效率,并能使土壤水分和植被达到一种良好的平衡状态,从而有利于生态系统的稳定。     

围封对退化沙质草地植物群落的影响

对科尔沁沙地围封草地和放牧草地群落的种类组成、结构和多样性等特征进行比较研究。结果表明：（1）围封草地盖度、密度、地上生物量、高度均优于放牧草地（P<0.01）。与放牧相比,围封使植被盖度、密度、高度和地上生物量分别提高了237%、429%、77%和218%,植物群落结构得到明显改善。（2）与放牧草地相比,围封草地物种数增加了69%,多年生草本、灌木类种数和重要值均高于放牧草地。放牧草地的优势植物种依次是大果虫实（Corispermum macrocarpum）、狗尾草（Setaria viridis）、差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）,重要值占72%;而围封草地优势植物种依次是达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、虎尾草（Chloris virgate）和画眉草（Eragrostis pilosa）,重要值占57%,大果虫实、狗尾草和差巴嘎蒿逐渐处于群落的次要地位,取而代之的是与其环境条件相匹配的优质豆科和禾本科植物。围封使物种组成多样化,科属组成复杂化,优势物种发生了变化,群落结构和功能得到改善,沙地植被得以恢复。（3）围封草地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、均匀度指数均大于放牧草地。围封增加了群落的物种多样性,群落的稳定性得以提高。     

放牧及围封对科尔沁沙质草地土壤呼吸的影响

放牧及围封是引起沙质草地生态系统变化的重要因素。对科尔沁地区放牧和围封不同年限的沙质草地进行土壤呼吸动态测定与分析,结果表明:(1)植物生长初期土壤呼吸速率日平均值,围封样地的显著大于放牧样地的(p<0.05);植物生长末期土壤呼吸速率日平均值,放牧样地的显著大于围封样地的(p<0.05)。围封17年和围封22年样地的土壤呼吸速率日平均值相比较,7月上旬之前,围封17年样地的较围封22年样地的大,而7月中旬以后,围封22年样地的较围封17年样地的大,且差异均显著(p<0.05)。(2)土壤呼吸速率的季节动态对放牧和围封的响应过程相似,但围封引起的变异相对较小;土壤呼吸速率季节平均值,围封22年样地的显著大于围封17年的(p<0.05)和放牧的(p<0.01),围封17年样地的大于放牧的(p>0.05),故围封可以增强土壤CO₂的排放,且在一定的时间内,土壤CO₂的排放速率与围封时间正相关。(3)土壤温度和土壤体积含水率可解释土壤呼吸速率的变异从大到小依次为放牧(58%)>围封22年(39%)>围封17年(28%)。     

科尔沁沙质草地不同水热梯度植物群落叶功能性状特征

植物功能性状可以响应生境的变化并决定生态系统的功能,探究植物功能性状间的关系及其随温度和降水梯度的变化规律,对认识不同气候条件下植被在群落水平碳水代谢关系和维持水分平衡的生理生态学机制具有重要意义。近年来,有关群落水平功能性状与环境因子关系的研究较少,尤其是半干旱区沙质草地植物群落功能性状对气候梯度响应的研究鲜有报告。因此,本研究以科尔沁沙质草地群落为研究对象,分析了温度和降水梯度上群落功能性状以及性状间的相关关系。结果显示：（1）随着区域温度增加（2.1～6.4℃）和降水减少（451.1～370.0 mm）,沙质草地群落功能性状变化趋势不一。群落高度和叶面积随温度升高显著增加。群落高度、叶面积和比叶面积随降水减少显著降低,群落叶厚度、叶干物质含量和叶组织密度随降水减少显著增加。（2）群落高度与叶面积显著正相关,叶厚度与叶干物质含量显著正相关,叶面积、比叶面积与叶干物质含量、叶厚度显著负相关,叶组织密度与叶干物质含量呈显著负相关。（3）气候因素驱动了54.66%植物性状变异,其中降水是影响沙质草地群落功能性状的主要影响因子。     

不同强度放牧后自然恢复的沙质草地土壤性状特征

通过对科尔沁沙质草地不同强度放牧后自然恢复过程中土壤的物理、化学和生物学性状特征的研究,结果表明,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和速效磷含量以及基础土壤呼吸活性在各处理表层土壤的特征为:中牧后恢复草地>轻牧后恢复草地>无牧恢复草地>重牧后恢复草地;重牧后的恢复草地表层土壤较其它处理有较高的土壤容重和pH值以及较低的过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性;沙质草地的土壤养分和生物学活性在剖面中的分布为上高下低,主要富集于0~ 25cm表层,放牧对土壤系统的影响主要表现在0~ 75cm土层。重度放牧使沙质草地超出了其承载能力和承受干扰的阈限,土壤性状恶化,恢复力降低;而适度的放牧后恢复有利于土壤化学和生物学性状的保持和提高。     

车辆碾压对沙质草原表土物理力学性质的影响

通过野外现场调查、载荷试验、轻型圆锥动力触探、车辆碾压原状草地观测试验及室内试验方法,对呼伦贝尔沙质草原不同碾压程度表层沙土物理力学性质及变形和剪切破坏特征进行研究。结果表明:碾压使上软下硬高压缩性的原状表层沙土因应力集中产生振动密实沉降、塑性变形,直接破坏表土层原状结构。碾压程度越大,沙土密实度越高、抗剪强度越大、承载力越高。碾压形成上硬下软土层,因强度不足发生整体剪切破坏,塑性变形区的沙土在重复荷载作用下产生振动蠕变及砂土液化,使土层强度、稳定性显著降低。车辆碾压可直接或间接破坏沙质草原表层沙土,加剧土层破口形成及扩大,加速草原沙漠化。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（1）——形态、分类、研究意义

采用野外调查和测量、航片判读、室内制图、统计分析等方法对呼伦贝尔沙质草原典型地带的风蚀坑及坑后风沙沉积进行了研究。发现:①风蚀坑是由一个沙坑和坑后沙丘共同组成,两者具有一一对应关系;②风蚀坑和坑后沙丘可以根据形态特征、发展阶段、诱发原因进行分类;③呼伦贝尔三大沙带均由风蚀坑洼地及其坑后沙丘和背景沙质草原组成;④沙质草原风蚀坑的发生与人类活动关系密切,为气候干旱化与人类大范围强度活动干扰土层相耦合的环境事件所造成。该研究对沙质草原沙漠发生学,沙质草原地貌演化和沙漠化监测研究具有科学意义,对草原合理利用和沙漠化防治具有现实意义。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅲ）: 微地貌和土层的影响

 采用剖面测量,沿剖面选取不同微地貌部位测量土层厚度、坚实度、粒度构成,并进行室内统计比较和分析的方法,对呼伦贝尔沙质草原区风蚀坑的发育受微地貌部位和土层控制的情况进行了研究。发现在接近自然状态下风蚀坑主要发育于西南坡和南坡的上部和中部;由于翻耕、机动车道路等人类活动诱发,也形成于平坦的草地,北坡和东坡甚至低地。沙质草原区的土层中部存在一个粗化层,在失去草被和上部的土壤-根系层保护时特别容易遭受风蚀的侵害,形成风沙流破坏钙积层并导致风蚀坑的形成。沙质草原是生态地质环境脆弱区,呼伦贝尔沙质草原区的西坡、南坡的中上部,梁岗丘等微地貌部位是风蚀沙化的危险地带。干旱半干旱气候区沙质草原的土层是稀缺的自然资源,地表土壤-植物根系层是珍贵的生态系统。保护地表土层对于保护草地资源和生态环境,以及沙漠化防治具有极端重要性。     

多伦县沙质草原植被的变化趋势分析

在多伦县1984年草原普查资料的基础上,2001年又在28个样点上进行了较详尽的野外考察,比较了相隔17a的草原植被变化。结果表明:潜在沙漠化土地的面积占有相当大的比例;中度、重度退化的比例从50%又有了扩大的趋势,这说明多伦县沙漠化的潜在隐患十分严重;近年来实施的草原保护起到一定的作用,表现在一些退化的样点有了恢复,最典型的例子就是黑山嘴乡胜利村(沙质栗钙土,冷蒿+寸草苔+杂类草,重度退化)沙质草原中的冷蒿群落在封育保护下已经恢复为以大针茅为建群种的群落;而不合理的利用,继续使一些样点上的群落退化。总的趋势仍是局部好转,总体恶化;挖掘和开垦则具有剧烈性的破坏作用,植被表面形成的"破口"在风蚀、水蚀的作用下,沙漠化的进程将会迅速发展。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅳ）:人类活动的影响

对呼伦贝尔沙质草原187个现代风蚀坑野外调查获得的形态指标、发展阶段、诱发原因、现代放牧压力进行了对比分析。发现87%的风蚀坑由人类活动引起。其中翻耕、道路、人类定居活动诱发的风蚀坑分别占35.8%、34.8%和16%。人类定居活动诱发的风蚀坑分布范围最广。翻耕诱发的风蚀坑有97%处于活动状态。翻耕造成的土壤损失对生态地质环境破坏严重且影响深远。放牧既能促使固定风蚀坑活化并助长风沙活动,也能促进风蚀坑加速消亡。合理确定放牧压力很重要。翻耕造成的面状土层破坏诱发大量风蚀裸地和规模巨大的短轴型风蚀坑。道路切割土层诱发受道路延伸方向控制串状分布的长轴型风蚀坑。呼伦贝尔沙质草原正面临新一轮沙漠化的严重威胁。保护沙质草原区植被和地表土层不受破坏是防止风蚀坑发生发展的关键。促进土层以及草原植被的形成与恢复是风蚀坑控制的根本途径。