毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性

在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化     

沙埋与供水对毛乌素沙地两种重要沙生植物幼苗生长的影响

沙埋与水分是影响毛乌素沙地植物存活、生长的关键因子。通过沙埋与供水的野外控制实验,研究了毛乌素沙地重要物种柠条(Caragana korshinskii)与羊柴(Hedysarum laeve)幼苗存活及生长对沙埋和供水的反应。结果表明:适量的沙埋(0.25H-0.50H沙埋,H为苗高)与供水(柠条50mm/月,羊柴75mm/月)可以促进幼苗生长,过量的沙埋与供水则会抑制生长甚至导致幼苗死亡。柠条幼苗在50mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋,羊柴幼苗在75mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋下具有较高的相对生长速率和净同化速率;幼苗在1.0H和1.25H沙埋下全部死亡。供水量较小、沙埋较浅时,两种植物根冠比均较高;当供水量最大时,柠条幼苗根冠比在沙埋最深和没有沙埋时较大,而羊柴幼苗根冠比仍在没有沙埋时最高。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境 ,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明 ,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落 ,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力 ,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

 毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地北沙柳形态特征与花序分布习性研究

采用随机抽样法,对毛乌素沙地鄂尔多斯市乌审旗图克乡境内的北沙柳株丛的形态特征和花序数量进行了调查分析,以明确北沙柳的形态特征及其花序分布习性.结果显示:北沙柳树冠最大横截面积在5～10 m2的株丛最多,占总株丛数的40%,频率呈现偏左正态分布.北沙柳株高、近地直径和枝条长度频率均呈现正态分布;80%以上的株丛其花序数量小于3万个,频率呈现偏左正态分布;株丛树冠最大截面积与花序数量的相关系数为0.588(P＜0.05);着生花序枝段长度与花序数量间的相关系数为0.355(P＜0.05);2年和3年生萌蘖枝数平均花序数量分别为92个和138个.研究表明,花序数量主要取决于株丛最大横截面积、2年和3年生萌蘖枝数量以及着生花序枝段长度;生产中平茬周期以4年为宜,雌雄树比例应为1:0.75.     

根茎禾草沙鞭的克隆生长在毛乌素沙地斑块动态中的作用

毛乌素沙地沙化景观是由众多不同类型和大小的斑块镶嵌而成的,许多生态学过程影响着这些斑块的动态,根茎禾草沙鞭的克隆生长就是其中之一.通过对有沙鞭生长的3块1hm2风蚀样地的野外调查和染料饲喂实验,研究了沙鞭的克隆生长在毛乌素沙化景观斑块动态中的作用.每块样地均被划分为625个4m×4m的格子,在3块样地的流沙斑块出现的植物中,沙鞭占据了最多的格子数.沙鞭根茎扩展的主要方向是从半固定斑块到流沙斑块,染料饲喂实验测量了沙鞭扩展到风蚀流沙斑块中的分株数、根茎分枝数、根茎长度和地上生物量.将不同斑块土壤含水量和沙鞭根茎在土壤中的分布进行比较发现,在沙鞭根茎分布集中的地下30～50cm处,流沙斑块的土壤含水量显著地高于半固定斑块.这一研究结果表明沙鞭的克隆生长在风蚀流沙斑块的固定和演变中起着非常重要的作用.     

毛乌素沙地中国沙棘无性系生长调节

根据无性系跟踪挖掘资料。分析了毛乌素沙地中国沙棘无性系生长调节规律,结果表明,无性系分株群（同一无性系所有分株的集合）结构由增长型发展到稳定型,最后演变成衰退型,在衰退过程中或其后的一段时间内,无性系能够通过分株出生调节使分株群结构（年龄和高度级）恢复到稳定型,在分株群结构变化的同时,种群通过分株的死亡调节不断改变着分株的克隆生长型,提高了无性系 种群的持久性以及对空间和资源的利用率。     

毛乌素沙地杨柴灌木林恢复演替过程中土壤活性有机碳组分变化特征

土壤活性有机碳是土壤有机碳(SOC)的活性部分,是衡量土壤质量和健康状况的重要指标,能够反映植被恢复演替过程中土壤环境的早期变化。但在SOC贫瘠的沙地,长期恢复演替如何影响土壤活性有机碳组分尚不清楚。本研究以毛乌素沙地杨柴人工灌木林为研究对象,分别选取未造林(CK)与造林年限9 a、18 a和30 a的杨柴人工灌木林,探究毛乌素沙地杨柴人工灌木林恢复演替过程中土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)和SOC变化规律。结果表明：(1)毛乌素沙地杨柴灌木林随恢复演替年限增加土壤固碳能力增强,但在恢复演替18 a时出现转折点,恢复演替18—30 a时土壤固碳速率相对减缓;(2)表层0—10 cm土壤DOC、MBC和ROC对恢复演替响应较为敏感,恢复演替过程中表层土壤活性有机碳各组分含量逐渐升高;(3)恢复演替年限并未对土壤活性有机碳占SOC比例产生显著影响,同时也未显著改变碳库活度。综上所述,毛乌素沙地杨柴灌木林恢复演替有助于土壤活性有机碳和SOC积累,但长期恢复演替是否持续对土壤活性有机碳固持产生积极作用仍需进一步研究。     

毛乌素沙地流动沙丘不同深度土壤渗漏特征

沙地的土壤深漏是沙地水分循环及水量平衡中的重要环节,对这一分量的准确测算,能够增进对沙地降雨的分配、转移及运输过程规律的认识。利用土壤深层水量渗漏测试记录仪(YWB-01),对毛乌素沙地典型的流动沙丘50、100 cm和200 cm的3个层次的土壤渗漏水量进行定点实时监测,定量分析降雨条件下沙地土壤渗漏特征,得出以下结论:(1)在降雨条件下,2016年4—6月3个沙层的渗漏过程都不明显,从7月开始,渗漏过程与降雨过程的一致性随沙层的增加而逐渐减弱;(2)随沙层深度的增加,累计渗漏天数以及连续渗漏天数在增加,累计渗漏水量、最大日渗漏水量逐渐减小,渗漏水量的波动也逐渐减小;渗漏水量10 mm的天数和渗漏水量所占的比例明显减少;(3)对降雨量和各沙层渗漏水量日、周、半月、月累积量之间进行相关分析和线性拟合后发现,越往深处渗漏水量对降雨的响应越弱,月渗漏水量与月降雨量的关系更密切。     

毛乌素沙地杨柴液流变化对气象因子的响应

采用FLOW32-1K (Thermal Dissipation Probe)热平衡包裹式液流仪对毛乌素沙地杨柴(Hedysarum leave)植株液流速率进行了连续监测,同步监测灌木林地内气温、太阳辐射、相对湿度和饱和水汽压差(VPD)等气象因子,探讨了在不同时间尺度下杨柴植株液流特征及其与气象因子的关系。结果表明：(1)不同径级(3—4 mm、4—6 mm和>6 mm)杨柴植株的日平均液流速率分别为5.61 g/h、9.29 g/h、35.30 g/h,平均日液流量分别为(134.72±82.48)g/d、(223.06±152.20)g/d、(847.23±403.38)g/d。不同天气条件下的树干液流速率晴天>阴天,液流速率变化呈“昼高夜低”,不同月份表现为8月>7月>9月。(2)影响晴天和雨天杨柴植株液流的首要气象因子都是太阳辐射,小时尺度下,太阳辐射、气温、相对湿度和饱和水汽压共同解释杨柴液流的75%以上,在日尺度下,气象因子可以共同解释其80.8%以上;且随着时间尺度增大,进入回归方程的气象因子个数呈减小趋势,但气象因子对杨柴液流变化的解释度呈增...     

宁夏毛乌素沙地不同恢复措施对物种结构及多样性的影响

以宁夏毛乌素沙地退化草原区为研究对象,对荒地(对照)和种植不同密度的柠条林的恢复措施条件下群落结构及多样性进行研究。结果表明,种植柠条林对退化草原的植被恢复有积极的作用,随着柠条林带间距的增加群落结构更趋稳定。由对照的不稳定一年生植物虫实、猪毛菜逐步向稳定的多年生植物白草、赖草、草木犀状黄芪演替。植物群落盖度表现为柠条10m带间距>7m带间距>对照>4m带间距。群落多样性指数表现为柠条10m带间距>4m带间距>对照>7m带间距。群落的均匀度指数变化趋势与群落多样性指数呈正相关,而生态优势度指数与多样性指数呈相负相关     

生态恢复中灌丛保育效应研究进展

灌木作为干旱半干旱地区植被的主要组成部分,对于维持生态系统稳定性和发挥生态服务功能具有重要作用。灌丛保育效应可以减轻限制性因子对目标植物生长和繁殖的不利影响,促进退化生境植物物种自然更新和植被恢复。本文综述了近20年有关灌丛保育效应研究和应用的主要成果,从微生境改善、肥岛形成、防御和抵抗作用发挥、有益微生物引入和协助繁殖体传播或保存以及种间竞争网络格局改变等方面阐述灌丛保育效应的促进机制,并从非生物环境、生物干扰、生活史阶段和生长繁殖策略等方面分析影响灌丛保育效应发挥的关键因素。从完善灌丛保育效应的理论机制和开展多因素共同作用下多植物物种相互作用关系模型构建角度,对灌丛保育效应的研究进行了展望。     

毛乌素沙地半固定沙丘油蒿种群对土壤湿度空间异质性的响应

将统计学和地统计学方法相结合,探讨了毛乌素沙地半固定沙丘土壤湿度空间异质性与油蒿种群空间异质性之间的关系. 结果表明,在块尺度（80 m×80 m）上,油蒿密度和生物量的空间异质性受制于土壤湿度的空间异质性,尤其油蒿生物量的空间异质性与土壤湿度的空间异质性呈显著正相关关系.表明在半固定沙丘阶段,土壤湿度的空间异质性决定油蒿种群的空间异质性. 由于沙丘地形对降水量的再分配在土壤湿度分布中的作用,土壤湿度和油蒿种群空间异质性相互作用的结果为地形的缀块性→土壤湿度分布的缀块性→油蒿种群分布的缀块性→油蒿生物量和密度的缀块性.     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。     

毛乌素沙地生物结皮覆盖区土壤水分收支变化特征

探究半干旱生态系统生物土壤结皮对土壤水文过程的影响,并量化生物结皮覆盖下土壤水分收支状况,可为荒漠地区植被恢复与重建提供理论依据。本研究基于2018—2020年生长季(5—10月)对毛乌素沙地不同类型生物结皮(如藻类和苔藓)覆盖区土壤水分的连续观测,以裸沙为对照,分析了生物结皮对0～40 cm土壤水分收支的影响。结果表明: 与裸沙相比,藻类结皮和苔藓结皮显著降低了降雨对40 cm以下土壤水分的补充,增加了土壤水分的蒸发损失。在相对湿润年份(2018年),裸沙和不同类型生物结皮覆盖土壤的水分支出量(渗漏量+蒸发量)均低于降雨量,土壤水分状况为收入;在相对干旱年份(2019和2020年),藻类结皮和苔藓结皮覆盖土壤的水分支出量高于降雨量,土壤水分产生亏缺,但是裸沙相反。可见,生物结皮导致其下覆0～40 cm土壤水分收支不平衡,在相对干旱年份出现了水分亏缺,这可能驱动该区域植被群落向浅根系植物演替。     

毛乌素沙地区域尺度生物结皮有机碳

生物结皮在旱区荒漠养分循环和碳氮固存等生态系统功能方面发挥着重要作用,尤其能通过光合作用固定CO₂,从而提高土壤有机碳含量。目前有关区域尺度生物结皮土壤有机碳认知的缺乏在一定程度上制约了土壤碳库的精准预测。本研究选取毛乌素沙地全域(4.22万km²)内45个样地,测算了藓结皮和藻结皮两类典型生物结皮及其下土壤的有机碳含量(SOC)和密度(SOCD),并结合气候、土壤和植被等指标,深入探讨了区域尺度下生物结皮有机碳的空间分布特征及其主控因素。结果表明: 1)与裸沙相比,生物结皮显著提升了土壤有机碳含量和密度,且藓结皮及其下土壤有机碳含量(4.93 g·kg^-1)和密度(0.41 kg·m^-2)均高于藻结皮(1.89 g·kg^-1、0.18 kg·m^-2)。2)区域尺度上,生物结皮的有机碳含量和密度具有明显的空间分布特征,呈现出由东北-中部、西部-东南方向递减的带状分布与块状镶嵌分布。3)生物结皮及其下土壤有机碳含量和密度主要受气候、土壤和植被的综合影响,并因生物结皮类型而异,藓结皮主要受年均最高温和蒸散力的影响,而藻结皮主要受水蒸气分压的影响。     

Effects of watering regime and depth of burial on seedling emergence of four dominant psammophytes in the Mu Us sandy land, Inner Mongolia, China, and relevance to revegetation of a desertified region

Four dominant psammophyte species are air-seeded in attempts to revegetate the Mu Us sandy land in Inner Mongolia, but seedling emergence is low. This study sought to clarify the behaviour of seedling emergence under different water supply and sand burial regimes to improve the technology of air seeding. Seeds were buried in sand at depths of 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 3 and 5 cm and supplied one time with 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30 or 40 mm of water or with 2.5 mm once every 3 days for 30 days. Our study showed that a 0.5-cm burial depth and under 10- to 20-mm single-watering regimes resulted in highest seedling emergence percentage and rate of these four species. All emerged seedlings of Caragana korshinskii , Hedysarum laeve and Artemisia ordosica died under 2.5, 5 and 7.5 mm of watering, respectively, but seedling mortality was <50% when the single-watering regime was >10 mm. In the field, germination of the four species increased from the top of the dune to the middle of the leeward side and then to the bottom. Based on precipitation pattern in the Mu Us sandy land, our study indicates that 0.5-cm burial depth and a single-watering regime of >7.5 mm is the threshold condition for seedling emergence.     

毛乌素沙地固沙林发育过程中土壤有机碳库稳定性特征

为揭示固沙林发育过程中土壤固碳效应与有机碳库稳定性特征,基于时空替代法,采集陕北毛乌素沙地治沙区从半固定沙地到林龄分别为22、32、53年乔木和灌木林地表层土壤,分析了土壤总有机碳、氧化活性碳和惰性有机碳含量,以及矿化碳排放、分解比例的变异特征.结果表明:相比半固定沙地,22~53年灌木和乔木林土壤总有机碳增幅来自惰性碳,分别为3.5~6.2和3.2~7.7 g·kg^-1,来自氧化活性碳的分别为2.8~3.4和1.3~2.8 g·kg^-1,并且灌木和乔木林土壤氧化活性碳所占比例未发生显著变化,分别维持在37.0%和26.8%,但土样经恒温培养60 d后,该比例分别下降至25.7%和17.4%.培养结束时,2种林地22~53年土壤有机碳矿化率无显著差异;所有固沙林样地矿化碳的损失有76.9%~98.7%来自于氧化活性碳,仅1.3%~23.5%来自于惰性碳.与最高碳分解速率相比,土壤碳累积释放量与β-葡萄糖苷酶、脱氢酶活性的相关性更强,但酶活性在32~53年林地无显著差异.综上,随着固沙林林龄增加,土壤有机碳趋向少排多存碳的稳定性特征,乔木固沙林固碳效果优于灌木固沙林.