无灌溉人工固沙区土壤有机碳及氮含量变异的初步结论

对降水量小于200mm的沙坡头无灌溉条件下人工植被固沙区土壤有机碳和全氮含量变异进行研究。结果表明, 流沙在固定过程中, 人工植被固沙体系的营建改善了成土环境, 促进了生物地球化学循环, 使土壤碳、氮的含量和分布规律发生了变化: ①固沙区土壤有机碳和全氮含量及C/N均高于流沙区, 随土层深度增加土壤有机碳和全氮含量呈逐渐降低趋势, 而C/N呈逐渐升高趋势; ②不同年限固沙区间土壤有机碳、全氮含量及C/N变异小于土层垂直方向的变异; ③不同年限固沙区土层垂直方向土壤有机碳和全氮含量及C/N变异较大, 变异主要存在于结皮层及其下土层(0~5cm); ④流沙区土壤碳、氮含量及C/N低于固沙区, 而且在土层垂直方向上基本无变异。     

干旱沙区植被恢复过程中土壤颗粒分形特征

统计分析了干旱沙漠地区植被恢复过程中土壤颗粒分形特征及其与土壤沙粒(>0.05mm)、粉粒(0.05~0.002mm)和粘粒(<0.002mm)含量和土壤养分状况间的关系。结果表明:土壤颗粒分形维数随恢复时间延长有增大的趋势,土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势。0.05mm粒径成为土壤各粒径的分界值--即土壤分形维数的临界粒径,大于这一粒径颗粒含量越高,土壤分形维数越小;而小于这一粒径的颗粒含量越高,分形维数越大。土壤各养分状况均与土壤颗粒分形维数有极显著的线性正相关关系(p<0.0001),表明了土壤颗粒分形维数能客观地反映土壤肥力特征。在干旱沙漠地区,伴随着植被恢复和流沙固定,土壤颗粒分形维数可作为一个评价土壤演变程度的综合定量指标。     

《中国沙漠植物志》柳属（SalixL．）增订

通过对中国沙漠地区植物标本鉴定和文献考证，认为中国沙漠地区柳属植物有２５个种、２个变种和３个变型。乌柳（ＳａｌｉｘｃｈｅｉｌｏｐｈｉｌａＳｃｈｎｅｉｄ．）、黄线柳（Ｓ．ｌｉｎｅａｒｉｆｏｌｉａＥ．Ｗｏｌｆ）和二色柳（Ｓ．ａｌｂｅｒｔｉＲｇｌ．）沙区有分布。锯齿柳（Ｓ．ｓｅｒｒｕｌａｔｉｆｏｌｉａＥ．Ｗｏｌｆ）和细穗柳（Ｓ．ｔｅｎｕｉｊｕｌｉｓＬｅｄｅｂ．）为不同的２个种。对小穗柳（Ｓ．ｍｉｃｒｏｓｔａｃｈｙａＴｕｒｃｚ．ａｐｕｄＴｒａｕｔｖ．）、布尔津柳（Ｓ．ｂｕｒｑｉｎｅｎｓｉｓＣｈ．Ｙ．Ｙａｎｇ）、疏齿柳（Ｓ．ｓｅｒｒｕｌａｔｉｆｏｌｉａＥ．Ｗｏｌｆｖａｒ．ｓｕｂｉｎｔｅｇｒｉｆｏｌｉａＣｈ．Ｙ．Ｙａｎｇ）和龙爪柳（Ｓ．ｍａｔｓｕｄａｎａＫｏｉｄｚ．ｆ．ｔｏｒｔｕｏｓａ（ｖｉｌｍ．）Ｒｅｈｄ．）的名称做了订正。     

奈曼沙区樟子松生长状况与水分关系

分析奈曼沙区樟子松的水分关系及生长状况,并与油松、小叶杨比较,结果表明樟子松较油松、小叶杨耐旱。但在无地下水或灌溉补给的迎风坡上部,樟子松片林立地水分状况严重恶化,15龄高生长速生期趋于结束,生长趋于衰退,而在地下水埋深2.4米左右的丘间低地高生长正值旺盛生长之际,这说明在年降水量仅366 mm的奈曼沙区,营造樟子松必须选择适宜的立地条件,才能保证人工林的正常生长和稳定性。     

我国北方沙区退化植被的恢复机理

通过讨论我国北方沙区退化植被的恢复机理,认为气候驱动机制、植被自我修复机制、土壤环境变化和景观格局的驱动机制是我国北方沙区退化植被自然恢复的四个主要机制。其中,气候机制决定着植被恢复演替的方向和终点,是植被恢复的外在驱动机制;植被的自我修复机制决定着植物恢复的起始速度和演替速度,是植被恢复的内在驱动机制;而景观驱动作用只发生于斑块较小且呈镶嵌分布的退化植被区,对于面积很大且连片分布的流沙裸地其作用微弱;土壤条件的改善既是植被对土壤作用的结果,又反馈于植被的演替,它决定着群落演替的阶段性和群落类型,自始自终伴随着植被的演替过程。     

干旱沙区几种果树生理生态特性及其适应性研究

选择沙区栽培的金冠苹果、毛里斯苹果、新红星苹果、苹果梨、锦丰梨、民勤小枣等主要的经济树种及其常用砧木为研究对象,进行了各树种光合、水分生理指标和合理灌水生理指标的测试分析及各树种和其常用砧木PV曲线的绘制。分析讨论了几种果树的主要水分参数、抗旱特性及对沙区干旱环境条件的适应性,首次提出以水势和相对含水量等生理指标来确定几种主要经济树种合理灌水方案的观点和方法。同时结合几种主要经济树种在河西生态环境条件下生长表现情况,对它们在河西沙区的适应性进行了综合评价,提出河西沙区今后应以"三梨二枣和酿酒葡萄"作为经济林发展重点和方向。     

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%。     

干旱沙区生物土壤结皮覆盖土壤CO2通量对脉冲式降雨的响应

水分是干旱区生态过程中主要限制因子,降水可通过改变土壤的干湿状况直接影响土壤的生态过程,继而引起土壤碳库的变化。生物土壤结皮作为干旱区主要的地表覆盖物,其自身不但可以进行呼吸作用,还能充分利用有限的水分通过光合作用固碳,改变土壤圈与大气圈之间的碳交换通量。通过模拟0、2、5、8、15 mm降雨,利用红外气体分析仪,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区主要的生物土壤结皮覆盖土壤净CO₂通量进行了原位测定,探讨生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放和光合固定CO₂(吸收)共同作用下的土壤净CO₂通量对模降雨的响应特征。结果表明:(1)降雨会迅速激发生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放,降雨激发CO₂释放速率和有效时间取决于降雨量,降雨量越高,激发程度越低,激增的生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放(源)效应有效时间随降雨量的增加而延长;降雨激发的土壤碳释放总量随着降雨量的增加显著增加,且藓类结皮覆盖土壤碳释放总量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(2)降雨引起生物土壤结皮覆盖土壤CO₂吸收速率在初期呈单峰变化,后逐渐回归到降雨前的水平,随降雨量的增加,CO₂吸收的效应的时间越长,峰值越高;降雨量越高,生物土壤结皮光合碳固定量越多,当降雨量增加到15 mm时,藻类结皮光合碳固定量显著低于8 mm时的碳固定量;降雨量<5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著低于藻类结皮(P<0.05),≥5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(3)干旱荒漠地区生物土壤结皮覆盖土壤,在无降雨的干旱期表现为较低水平的净碳排放效应,不同程度降雨的初期阶段都有短暂的增加土壤碳的汇效应,且碳汇效应的时间随降雨量的增加而延长;适度的降雨会降低长期干旱藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放量,而过高或过低的降雨都会不同程度地增加藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放,降低土壤碳的储量。不论降雨量大小,降雨都会增加藓类结皮覆盖土壤更多碳向大气排放,但随着降雨量的增加,源效应逐渐减弱。降雨量≤8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放总量显著高于藻类结皮(P<0.05),当降雨量>8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放量显著低于藻类结皮覆盖土壤(P<0.05)。因此,干旱区在估算生物土壤结皮覆盖土壤与大气碳交换对降雨的响应规律时,应该充分考虑降雨量大小对生物土壤结皮碳固定量和土壤碳释放组分的效应,明确降雨事件大小对不同类型生物土壤结皮覆盖土壤与大气之间碳交换的作用。     

沙区植物生态位构建的数学模型及其应用研究

生态位构建理论是对生态位研究的新进展.以沙区植物梭梭为研究对象,从进化生态学角度探讨了沙区植物生态位构建机理,扩展了生态位构建的概念,建立了沙区植物种生态位的n维"超体积"构建模式、构建作用的动力学模型及适宜度计测公式.实例分析表明:梭梭的生态位构建作用主要表现在干旱环境的适应性特征上,它能改变和营建局部环境,其多枝的形态结构与叶面生理代谢特征,能有效地截留降水、富集养分在根部土壤中发育为肥岛.计算结果显示,在种植密度梯度上,随着营林密度的减少,其构建动力和适宜度呈上升趋势,试验条件下密度为518株*hm-2时具有最大的构建动力和最高适宜度值,这为梭梭人工林营建提供了定量依据.