青藏高原东缘玛曲沙化高寒草地土壤理化性质北大核心CSCD

沙漠化是青藏高原东缘高寒草地退化的重要指征,土壤理化性质是反映草地沙化过程的重要特征参数。以青藏高原东缘玛曲县为例,分析天然草地和轻度、中度、重度、极重度沙化草地土壤粒度组成、温湿度、有机碳和养分等因子的差异特征,旨在阐明高寒草地沙化过程中土壤理化性质的变化。结果表明:草地土壤黏土和粉沙含量随着沙化的发展显著减小,而沙颗粒含量(细沙和中沙)随着沙化程度的增加而增大;5—8月生长季,重度沙化土壤相比轻度沙化土壤温度明显升高,土壤含水量明显降低;随着沙化程度的增加,土壤有机碳含量显著降低,轻度沙化减少50%以上,中度至极重度沙化草地减少91%—99%;土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)等含量在轻度以上沙化草地中显著降低,而全钾(TK)变化不明显,速效钾(AK)仅在中度至极重度沙化草地中含量降低。高寒草地沙化进程中,随着植被盖度的不断降低,表层细颗粒物逐渐风蚀、土壤养分流失,粗颗粒物质保留下来,土壤含水量降低,在风的分选作用下不断堆积形成流动性沙丘。     

库布齐沙漠HDPE网和植物纤维网沙障防沙试验效应

在库布齐沙漠流动沙丘区建立HDPE网和植物纤维网工程沙障试验区,采用MetOne 014A/024A型8通道风速仪、8方位集沙仪、风蚀插钎,观测试验沙障影响下的风速、输沙量和地表侵蚀堆积,对比分析不同规格HDPE网、植物纤维网方格沙障和HDPE网前沿高立式阻沙沙障的防风固沙效应。结果表明：（1）一定孔隙度（50%）的方格沙障中心风速垂直变化幅度与变化规律,仅与沙障平面规格和高度（h）密切相关,与试验材料基本无关。相同平面规格的方格沙障,高度（h）大者降风效应显著;相同高度的方格沙障,小规格降风效应较为显著;（2）试验沙障及其防沙体系对风沙流输沙产生明显影响,相近地貌部位,5.0m×5.0m（h=100cm）植物纤维网方格中心输沙量远小于1.0m×1.0m（h=20cm）HDPE网方格和流动沙丘区,大规格高立式沙障固沙效应优于小规格低立式沙障;（3）试验沙障的地表侵蚀堆积状态仅与沙障规格有关,沙障材料的影响不明显。     

放牧强度对科尔沁沙地沙质草地植被的影响

为了研究科尔沁沙地沙质草地在不同放牧强度下植被特征的变化规律,比较了围封、中度放牧、重度放牧3种条件下的植被盖度、群落组成、物种多样性、地上/地下生物量和凋落物量等植被特征的变化特征。结果表明:(1)围封、中度放牧和重度放牧沙质草地的优势植物均为一年生植物,但围封和中度放牧中多年生禾本科植物优势度高于重度放牧,重度放牧沙质草地一年生植物所占优势度最大;(2)放牧强度对沙质草地植被盖度、地上生物量及凋落物量有显著影响。随着放牧强度的增加,植被盖度、地上生物量和凋落物量均降低;(3)围封、中度放牧和重度放牧沙质草地物种丰富度及多样性差异均不显著;(4)放牧强度和土壤深度及其交互作用均能影响地下生物量。随着放牧强度的增加,总的地下根系生物量减小。而重度放牧草地中, 3个土壤深度间地下根系生物量差异不显著。放牧改变了沙质草地植物群落的组成、极大降低了植被盖度和生产力;尤其是重度放牧急剧增加了一年生植物的优势、且对浅层根分布的减少影响最大。     

沙障对流沙地植被和土壤养分的影响

机械沙障是风沙防治的重要工程措施。以设置在腾格里沙漠东南缘的沙坡头和吊坡梁不同年份的高密度聚乙烯(HDPE)沙障和麦草沙障为研究对象,分析沙障对植被生长和土壤养分的影响。结果表明:2012年和2010年布设的HDPE沙障中植被的物种数大于同期草方格沙障中的物种数;两种沙障内植被的物种多样性指数较低,且随沙障布设时间增加而增高,同期布设的HDPE沙障比草方格沙障的多样性指数高。沙障使土壤pH值总体呈降低的趋势,草方格沙障内的土壤pH值低于HDPE沙障内的土壤pH值;沙障内表层土壤(0~5 cm)的全氮、有机碳、速效钾、速效磷含量高于裸沙表层,呈增加的趋势,两种沙障间的表层土壤养分含量差异不显著。     

通天河七渡口风沙环境特征及沙害防治

通天河七渡口位于长江上游楚玛尔河和通天河交汇处,属于长江的水源涵养区和补给区,近年来该地区草场在风力侵蚀作用下出现沙漠化趋势。为控制沙化草地的进一步蔓延,我们在通天河七渡口进行了风沙环境观测,并开展了机械和植物固沙试验。结果表明:通天河七渡口年平均风速为1.95 m·s^-1,最大风速20.63 m·s^-1,主起沙风向为偏西风(包括W、WSW、WNW),次起沙风向为东北风(包括NNE、NE),年输沙势为93.06 VU,年合成输沙方向为107.54°,年总输沙量为3 007.30 g·cm^-1。经过两年的机械和植物固沙试验,沙障内形成了稳定的蚀积凹曲面,使沙层表面得到固定,有效控制了沙丘移动。随着沙障内人工植被的逐渐生长,试验区内地表微环境逐渐得到改善:(1)土壤颗粒变细,沙样粒径组分中粉沙和黏土增多,沙障内未种草地和沙障内人工种草地粉沙和黏土含量分别是流沙地的6.4倍和9.1倍;(2)表土有机质增多,流沙地、沙障内未种草地、沙障内人工种草地表土有机质含量分别为0.91、1.48、2.02 g·kg^-1;(3)沙层表面形成土壤结皮,土壤硬度增强,流沙地、沙障内未种草地、沙障内人工种草地土壤硬度分别为0.52、1.25、2.12 k Pa。     

藏北高山嵩草草旬植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响，了解高寒区草甸沙漠化的原因，选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区，按照沙漠化的不同程度设置样地，系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化，结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异；在中度和重度沙化区，高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代，而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长；从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘，植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多；中度沙化草甸的Shannon-Wiener指数和均匀度指数最大，而优势度指数最小；在沙化过程中，高寒草甸的植被盖度显著下降，地上生物量也在下降，虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区，但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。     

藏北高山嵩草草甸植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响,了解高寒区草甸沙漠化的原因,选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区,按照沙漠化的不同程度设置样地,系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化,结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异;在中度和重度沙化区,高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代,而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长;从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘,植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多;中度沙化草甸的Shannon\|Wiener指数和均匀度指数最大,而优势度指数最小;在沙化过程中,高寒草甸的植被盖度显著下降,地上生物量也在下降,虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区,但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。     

两种形状镁水泥板沙障防风积沙效益的风洞试验

对一种镁水泥新型材料制作的沙障的防风固沙效益进行了风洞模拟试验,对蜂巢形与正方形的镁水泥板沙障的流场结构、输沙量和蚀积情况进行对比。结果表明：（1）正方形和蜂巢形镁水泥板沙障均形成减速区,蜂巢形沙障减速区范围更小,沙障上方形成加速射流,蜂巢形沙障内部更容易形成气旋。（2）最明显的减速发生在第1个障格内,第2个障格内风速降低幅度减弱,第3个障格内风速降低幅度增强,在第3个障格后,风速降低幅度继续增强,直至到达一定距离,风速降低幅度开始减弱,随着距离增加趋于稳定。随着风速增加,沙障的减速区域并无明显减少。（3）布设镁水泥板沙障后,蜂巢形沙障总输沙量减少率低于正方形,风速≥12 m·s-1时,沙面上方输沙量分布规律归纳为2个部分：低于沙障高度时,输沙量分布遵循指数衰减函数分布;高于沙障高度时,输沙量分布遵循高斯分布。（4）蜂巢形沙障障格内沙面较正方形更为平稳,结合野外观测和材料成本方面,蜂巢形镁水泥板沙障在防风固沙领域有广泛的应用前景。     

机械沙障组合对土壤含水量及温度的影响

工程治沙技术的应用日益广泛,机械沙障是最早应用于防治风沙危害的工程措施之一,然而对于机械沙障如何影响沙土物理性质的研究较少。利用中子水分仪和温度计,对宁夏沙坡头地区两种机械沙障组合（直立式沙障+平铺式沙障）下不同土层的土壤含水量和温度进行测定分析,以未铺设沙障的裸沙为对照,为揭示工程固沙措施间接防风固沙机理提供科学依据。结果表明：机械沙障布设初期,直立式沙障加平铺式双层网明显提高了土壤温度,但随着布设时间的推移逐渐趋于稳定;机械沙障直接影响着土壤水分的再分配,不同机械沙障组合对土壤水分的再分配有着不同的影响,且有一定的蓄水保水作用。     

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。     

聚乳酸(PLA)网格沙障耐老化性能及防沙效果

通过甘南玛曲高海拔沙化草地实地铺设和实验室加速老化试验,探索在高原极端环境下透风率20％-49％聚乳酸(PLA)网格沙障的使用寿命和防沙效果.结果表明,PLA网格沙障不仅耐辐射、耐老化,且防沙效果好,可成为严酷气候环境下替代草方格的一种新型沙障.     

科尔沁沙质草地不同恢复年限草本层群落结构及其与土壤理化性质的关系

草本植物在沙地植被恢复过程中具有重要作用,研究自然恢复沙质草地草本层植物群落组成变化规律及其与土壤因子之间的关系,对植被与土壤恢复具有重要的意义.本研究对科尔沁严重退化沙地封育12、17年和20年的自然恢复沙质草地植物组成和土壤理化性质进行研究,同时分析了植物组成与土壤因子的相关关系.结果表明:随着恢复年限的增加,土壤...     

川西北高寒沙化草地有机氮组分特征

通过野外调查,结合土样采集及室内分析（Bremner法）,研究了川西北不同程度沙化草地（未沙化、轻度沙化、中度沙化、重度沙化、极重度沙化）不同土层（0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm）的有机氮组分特征。结果表明：随着草地沙化程度的提高,不同土层的土壤有机氮组分含量均呈下降趋势,其中0～20 cm土层变化最明显,土壤酸解全氮（TAHN）、非酸解氮（NAHN）、酸解氨态氮（AN）、氨基酸态氮（AAN）、氨基糖态氮（ASN）、未知态氮（HUN）含量降低幅度分别为90.58%、69.28%、91.44%、91.01%、87.77%、88.99%;与未沙化草地相比,极重度沙化草地有机氮组分含量显著降低,且下降幅度呈现出AAN> AN> HUN> ASN> NAHN特征,表明AN、AAN较ASN、HUN、NAHN对生态环境变化更为敏感;不同沙化阶段土壤有机氮组分含量降低幅度存在较大差异,但均呈现出沙化前期降幅相对较大,沙化后期降幅相对较小的变化特征,表明草地沙化前期土壤有机氮素流失更为严重.因此,及时对沙化草地的治理,对于防治沙化草地氮素流失具有重要意义。     

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。     

土壤含水率对风沙流结构及风蚀量的影响

通过对科尔沁沙地典型生境(流动沙丘、沙质草地和农田)的土壤进行风洞试验,分析了不同含水率下3类土壤的风沙流结构、输沙率及总输沙量的变化趋势.结果表明:(1)不同含水率下,3类土壤的输沙率随高度的增加均呈现减小趋势,且有良好的指数函数关系.(2)随含水率的增加,流动沙丘和沙质草地土壤风沙流沙粒的平均跃移高度增加、0-12...     

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。     

旱獭（Marmota himalayana）掘洞对若尔盖盆地草地沙化的影响

若尔盖草原是中国高寒湿地发生大范围沙化的典型地区,喜马拉雅旱獭（Marmota himalayana）造成若尔盖草地主要鼠害,研究旱獭活动与若尔盖草地沙化之间的联系具有重要意义。通过划定研究区域,应用高分辨率无人机影像、数字高程数据、野外调查数据进行综合分析,探究了旱獭掘洞对若尔盖盆地草地沙化的影响。结果表明：沙斑的分布在海拔和坡度上具有明显的规律性,旱獭洞的分布与沙斑在海拔、坡度及坡向上具有高度的相似性。旱獭洞在沙斑内部及其周围和陡坎处呈现聚集现象,旱獭掘洞加剧了陡坎和凹坑边缘向未沙化草地一侧扩展。未沙化草地上的旱獭洞密度最小,随着草地沙化程度加深,并在极重度沙化之前,旱獭洞密度随之增加,当草地退化为流动沙地后,旱獭洞密度迅速减小。     

退化沙质草地土壤种子库和地上植被对封育的响应机理

从植物种和植物功能类群两个水平系统探讨退化沙质草地土壤种子库和地上植被对短期封育管理响应机理的研究尚不多。以内蒙古东部的科尔沁沙地退化沙质草地为研究对象,采取随机样方法对禁牧6 a的封育区及与其相邻的自由放牧草地的土壤种子库和地上植物群落的物种密度进行了比较研究,草本植物群落被区分为一年生禾本科植物、非禾本科一年生植物和多年生植物3个主要功能类群。利用测定数据,分析研究了短期禁牧封育对土壤种子库和地上群落不同植物种和各植物功能类群的生态恢复作用机理。主要研究结果是：①短期封育显著促进了退化沙质草地植被的生态恢复,但发现土壤种子库和地上植被对禁牧的响应模式和机理存在明显差异,短期禁牧使土壤种子库中所有3个植物功能类群的密度均得到显著提高,而仅提高了地上植被一年生禾本科植物和多年生植物两个类群的密度;相反,禁牧显著提高了地上植被所有3个功能类群的物种丰富度和多样性,仅提高了土壤种子库中多年生植物类群的物种多样性。②短期禁牧显著增加了地上植物群落组成中可食和优良牧草的比例,提高了草地的经济利用价值。主要结论是：短期禁牧封育是一种经济有效的提高退化沙质草地植被多样性、生产力及对植物群落物种组成和草地品质进行优化调控和改良的重要草地管理手段。研究建议,今后应重点开展不同禁牧时间下对退化沙质草地土壤种子库和地上植被多样性、生产力及其物种组成变化影响的长期生态学控制实验研究。     

河北坝上土地利用方式对农田土壤风蚀的影响

采用集沙仪、风速廓线仪和土壤紧实度仪对河北坝上地区多种土地利用方式的风蚀因子和输沙量进行观测。结果表明：土壤含水率与输沙量相关性最大,是影响风蚀量的关键性因子。回归拟合显示,风蚀因子与输沙量均符合三次函数方程。在各土地利用方式中,退耕地的地表粗糙度、土壤含水率和土壤硬度最大,其次为东西向莜麦留茬地、小麦留茬地、南北向莜麦留茬地,再次为油菜留茬地和弃耕地,最小为翻耕地。输沙量退耕地最小,其次为东西向莜麦留茬地、南北向莜麦留茬地、小麦留茬地,再次为油菜留茬地和弃耕地,最大为翻耕地;输沙量垂向分布随集沙高度增加呈幂函数减少。因此,适宜增加退耕地和留茬地的分布面积,减少翻耕地面积和垄向沿盛行风向分布的地块有利于降低农田土壤风蚀程度。     

直压立式纱网沙障对近地表输沙量及风速的影响

评价直压立式纱网沙障对流动沙地的固沙效果是其应用的前提。采用阶梯式集沙仪和HOBO风速仪野外测定了纱网沙障的输沙量及风速变化。结果表明:与对照相比,设置纱网沙障后,0~10 cm或0~20 cm高度范围内,带宽2、3、4、5 m带状沙障输沙量分别降低91.4%或89.7%、97.0%或96.4%、98.1%或96.7%、85.9%或84.2%;而2 m×2 m、3 m×3 m、 4 m×4 m、5 m×5 m网格沙障输沙量分别降低92.1%或91.2%、70.4%或65.6%、65.3%或65.2%、39.9%或30.0%。与对照相比,10、30、50 cm高度,带宽2、3、4 m带状沙障平均降低风速分别为26.7%、17.3%、11.8%,2 m×2 m、3 m×3 m、4 m×4 m、5 m×5 m网格沙障平均降低风速分别为55.3%、30.4%、23.0%。综合考虑,设置带宽3~4 m带状或网格纱网沙障能够满足工程固沙减少风沙危害的需求。