氮素及水分添加对科尔沁沙地4种优势植物地上生物量分配的影响

氮素和水分是半干旱沙地生态系统植物生长主要的影响因素,氮沉降和降水量与降水格局的变化可能会对植物生长产生深刻影响,进而影响沙地生态系统功能。本文通过科尔沁沙地草地连续2年增加水分（夏季增雨,冬季增雪）、添加氮素和同时添加氮素和水分的田间试验,分析了不同处理对4种优势草本植物种（尖头叶藜Chenopodium acuminatum 、白草Pennisetum centrasiaticum 、糙隐子草Cleistogenes squarrosa 和狗尾草Setaria viridi ）地上生物量积累和分配的影响。结果表明：单纯添加氮素或水分对当地4种优势植物平均地上总生物量、各构件平均生物量及繁殖体和茎平均生物量分配无显著影响。夏季增雨×氮素添加使4种植物平均地上总生物量及各构件平均生物量在2010年显著增加,冬季增雪×氮素添加使叶生物量分配在2010年显著增加;但是在2012年各处理对生物量的分配影响不显著。这说明夏季增雨×氮素添加能够解除氮素对水分的限制作用,使植物将所获得的有限资源供于叶片生物量的积累和分配。但是添加氮素与水分影响的生物量分配变化程度因物种而异,对尖头叶藜、白草、糙隐子草的影响不明显,对狗尾草的影响显著。     

科尔沁沙地草地植被对围封和放牧的响应

研究了科尔沁沙地疏林草地、针茅草原和草甸植被盖度、地上和地下生物量、物种多样性对围封和放牧的响应。结果表明：（1）围封与放牧草地的优势植物不同,围封草地植物群落优势植物为多年生禾本科植物,放牧草地中一年生植物和小半灌木优势明显。（2）围封和放牧草地的植物盖度、凋落物量、地上生物量和物种丰富度存在明显差异（P<0.05）;围封显著提高了植被盖度和地上生物量,由疏林草地、针茅草原到草甸,植物盖度和地上生物量逐渐增加,而3种草地植被凋落物量大小顺序为针茅草原> 疏林草地> 草甸;放牧条件下植物盖度、凋落物量和物种丰富度差异不显著（P>0.05）。（3）3种草地之间的地下生物量无显著差异（P>0.05）,但围封与放牧之间、不同土壤层次之间地下生物量存在明显差异（P<0.05）;围封显著提高草地的地下生物量（P<0.05）;草地地下生物量随着土壤深度表现出下降趋势（P<0.05）。长期放牧增加了草地一年生植物和小半灌木植物的优势,消除了不同草地之间植被盖度和物种丰富度的差异;而围封能提高草地多年生禾本科植物的优势、增加其物种丰富度,对于草地质量和植物多样性的恢复和保育具有积极作用。     

围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响

过度放牧是科尔沁沙地退化的主要原因,禁牧围封可以有效地控制牲畜对植被-土壤系统的破坏,促进退化生态系统的有效恢复。以过度放牧后的沙漠化草地为对象,调查了禁牧围封13年后沙漠化草地土壤理化性质的变化特征,并分析了围封对土壤固碳潜力的影响。结果表明：（1）沙漠化草地围封13年后,土壤砂粒含量减少、粉粒和黏粒含量增加,且粉粒增加最为明显,平均含量增加123%;土壤容重在不同土壤深度均呈下降趋势。（2）围封后土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量呈增加趋势,分别增加了102%、97%、123%和24%,但土壤有效磷和缓效钾呈减少趋势;土壤pH显著升高,阳离子交换量呈现增加趋势。（3）除土壤有效铁外,其余有效微量元素包括有效铜、有效锰和有效锌平均含量均呈增加趋势,分别增加44%、30%和82%。（4）土壤有机质与pH值、阳离子交换量、全氮、速效氮、速效钾、有效铜、有效锰、有效锌含量呈显著正相关关系。（5）沙漠化草地围封13年后,100 cm深度土壤有机碳储量增加393.45 g·m^-2,碳截存速率为30.27 gC·m^-2·a^-1。对于因持续过度放牧所导致的严重退化草地,禁牧围封可有效促进土壤有机质、养分和微量元素的增加,影响土壤质地及固碳潜力等的变化,但严重退化沙漠化草地的恢复需要一个长期的过程,土壤有机碳储量要恢复到科尔沁非沙漠化草地水平至少需要百年的时间尺度。     

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区1986-2013年湖泊演变

湖泊变化敏感地记录着气候变化的信息。以科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区为研究区,利用多时相TM/ETM+遥感影像,基于遥感和GIS技术提取研究区1986-2013年湖泊个数与面积信息,分析其变化规律及空间分异特征。在此基础上,联系降水量、蒸发量等气候要素和以人类活动影响为主的时间因子t,采用多元统计分析方法对研究区湖泊面积进行了模拟分析。结果表明:(1)研究区小型湖泊近30年间面积和个数均发生了不同程度的变化,其变化趋势与降水量呈现很强的正相关,与蒸发量呈较强的负相关,人类活动对小型湖泊面积的影响不太显著,随着时间的推移,研究区湖泊面积趋于萎缩,这种萎缩主要归因于气候的干化;(2)研究区t年湖泊面积A_t与前一年湖泊面积A_t-1、t年降水量P_t和蒸发量E_t存在较强的相关关系;(3)1986-2013年研究区典型湖泊--王巴哈嘎湖泊总体上呈萎缩状态,但不同方向上既有萎缩也有扩张,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ区域(以北向为0°,顺时针每45°一个区域,并顺序标记为Ⅰ~Ⅷ区域)萎缩,其他区域扩张,其中以Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ、Ⅳ区域为主导变异方向,Ⅵ方向次之,其他方向变化缓滞。研究成果不仅为科尔沁沙地生态系统的健康维持提供技术支撑,对其他同类地区湖泊环境的研究也具有指导作用。     

毛乌素沙地土壤凝结水来源分析

土壤凝结水是半干旱地区生态系统重要的水源,为阐明毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)冠层下土壤表层5 cm凝结水的水汽来源,应用自制凝结试筒于2008年9—10月在毛乌素沙地开发整治研究中心院内开展试验。结果表明,毛乌素沙地土壤表层凝结水由吸湿水、大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水组成;大气中的水汽总是先于土壤中的水汽到达和离开表层5 cm土壤;大气中水汽对土壤表层5 cm凝结水的贡献率小于土壤水汽的贡献率,9月上旬至中旬大气中水汽和土壤水汽的贡献比为2∶5,9月下旬至10月中旬为3∶10;单日凝结量和蒸发量呈现显著的线性关系。     

科尔沁沙地流动沙丘掘穴蚁（Formica cunicularia）筑丘活动及其对土壤的作用

 以科尔沁沙地典型流动沙丘作为研究对象,通过调查不同坡度地形上掘穴蚁的蚁丘直径、密度和盖度分布,讨论了不同坡度地形对掘穴蚁筑丘活动的影响,并分析了掘穴蚁筑丘对不同坡度地形土壤的作用。结果表明,迎风坡和背风坡的坡底、坡中及丘顶对蚁丘直径、密度和盖度分布影响明显,其中蚁丘直径迎风坡坡中显著小于其他坡度地形（P<0.05）;密度和盖度分布顺序均表现为:丘顶>坡中>坡底。掘穴蚁筑丘改变了土壤性状,导致土壤含水量升高,pH值变小而电导率变大,有机质和全氮含量增加;微地貌条件下,蚁丘含水量和全氮含量迎风坡坡底较高,而蚁丘有机质含量背风坡坡底较高,但蚁丘土壤pH值和电导率丘顶较小。整个流动沙丘土壤基质均比较疏松,流动沙丘微环境易受风力作用而改变,从而影响掘穴蚁的筑丘活动分布,但不同坡度地形间蚁丘分布差异基本上均没有达到显著水平（P>0.05）。     

科尔沁沙地农牧交错区典型村域人地关系协调度评价——以内蒙古自治区敖汉旗母子山村为例

根据农户调查数据,运用人地关系协调度评价指标体系,定量评价了母子山村人地关系的协调程度。结果表明,母子山村人地关系系统的发展水平、发展效率、发展潜力、社会经济协调度、发展控制度5大功能团指数分别为0.34、0.52、0.57、0.53、0.54,人地关系协调度综合评价指数为0.48,人地关系处于基本不协调状态。从经济发展、文化、产业结构、人口与政府控制力等方面探讨了人地关系协调度的主要影响因素,指出教育先行、优化农业结构是优化调控村域人地关系协调度的重要途径。     

科尔沁沙地沙漠化正逆过程的地面判别方法

在实地调查和多年定位研究的基础上, 根据目前沙漠化过程研究的需要,介绍了沙地、沙丘、沙漠化土地等相关概念及其主要区别,阐述了沙地、沙丘、沙漠化土地类型的划分标准以及类型互换使用中应该注意的问题;通过分析影响沙漠化发展方向和过程的关键因素,建立了沙漠化正\,逆发展过程的地面判别指标体系,并讨论了不同类型沙丘的主要来源、发展方向及转换过程的判别方法。所建立的沙漠化正\,逆过程的地面判别方法,具有较强的实用性、可操作性和准确性, 可用于科尔沁沙地以及类似环境条件同类型沙地的野外调查和定位研究。     

科尔沁沙地土壤微生物区系季节动态的初步研究

通过对流动沙丘、半固定沙地、固定沙地及其附近农田黄土和农田黑土中主要土壤微生物类群的好气型细菌、放线菌、丝状真菌和芽孢型杆菌不同季节数量的测定结果表明,微生物类群不同,所表现的季节变化有明显差异。放线菌和芽孢杆菌的生长高峰在春季,丝状真菌的高峰在夏季,好气型细菌的生长高峰出现在秋季。另外,土壤微生物的数量随土壤质地的不同也表现出显著变化,可划分为几种情形,即农田型、固定和半固定沙地型以及流动沙地型。     

沙地不同施肥量对玉米产量形成的影响

对沙地玉米进行不同施肥量的试验研究。结果表明,试验条件下在沙地增加施肥量特别是N肥可显著增加玉米的产量,增幅达14.2%~73.8%,而增施P肥则对产量增加不显著;玉米产量与施肥量显著相关,相关系数为0.827;同时随着沙地玉米产量的增加,其水分利用率也明显提高,增幅达13.5%~70.8%。