科尔沁沙地荒漠化及生态恢复研究展望

评述了科尔沁沙地荒漠化及其生态恢复的研究,从科学研究动态和生态环境退化以及恢复研究的现实需要两方面论述了科尔沁沙地荒漠化与生态恢复研究的若干核心问题;植被过程研究,生态水文过程研究,景观过程研究,科尔沁沙地区域环境评估和预测与生态恢复研究。     

科尔沁沙地植物物种丰富度格局及其与环境的关系

能量、水分和生境异质性是物种丰富度分布格局的重要因素。本文以特殊环境科尔沁沙地为对象,通过植物区域物种丰富度数据和对应气候数据统计,结合生境异质性分析,对科尔沁沙地物种丰富度格局及其主导因素进行研究。结果显示:(1)科尔沁沙地植物共计有115科1030种,呈现显著的空间异质分布,随着经度的增加物种丰富度呈先下降后上升的趋势,而受纬度影响较小。(2)水热动态假说最适合用于解释科尔沁沙地植物物种丰富度格局。说明水资源可利用性是科尔沁沙地植物物种丰富度的主要影响因素。     

科尔沁沙地破坏起因及恢复途径

科尔沁沙地是我国北方半干旱农牧交错地带沙漠化最严重的地区之一。科尔沁沙地沙漠化的发展,不仅导致了生态系统本身的破坏,给农牧业生产带来了严重危害,而且引起了整     

科尔沁沙地沙漠化土地恢复面临的挑战

对科尔沁沙地近50年来沙漠化土地面积、水资源可利用性、土地利用与草地植物生产力的变化进行了分析.结果发现：科尔沁沙地的土地沙漠化在经历了20世纪50—80年代中期的快速发展之后,80年代后期发生了逆转.在过去的50年中,西辽河径流量持续减小,1999年在西辽河中游的内蒙古自治区通辽市段断流;近20年来,位于科尔沁沙地腹地的西湖水位下降近10 m, 2001年干涸.科尔沁沙地草场的地上生物量由1937年的520 g·m^-2下降到2005年的197 g·m^-2.产生这种结果的主要原因是土地利用方式的变化,即基于灌溉的沙漠化治理规模的扩大和灌溉农田面积的增加,导致用水量增加.这也是科尔沁沙地实现土地沙漠化持续逆转面临的严峻挑战.     

沙地樟子松人工林土壤理化性质与微生物生物量的动态变化

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤理化性质和微生物生物量的动态和相互关系,以毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林为对象,分析土壤理化性质、土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮变化规律。结果表明:樟子松人工林土壤理化性质随林龄增加在不同沙地中表现不同,毛乌素沙地土壤容重和养分含量明显降低,科尔沁沙地土壤孔隙度和养分含量明显升高,呼伦贝尔沙地土壤养分则呈现先增加后降低趋势。与土壤理化性质变化趋势类似,毛乌素沙地樟子松人工林土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而降低,科尔沁沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而升高,呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加呈先增加而后降低趋势。影响毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量碳、氮的主要因子分别是硝态氮、铵态氮和有机质含量。毛乌素与科尔沁沙地樟子松人工林主要限制因子为土壤氮,而呼伦贝尔沙地樟子松受土壤有机碳限制较强。     

沙地樟子松人工林土壤理化性质与微生物生物量的动态变化

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤理化性质和微生物生物量的动态和相互关系,以毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林为对象,分析土壤理化性质、土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮变化规律。结果表明:樟子松人工林土壤理化性质随林龄增加在不同沙地中表现不同,毛乌素沙地土壤容重和养分含量明显降低,科尔沁沙地土壤孔隙度和养分含量明显升高,呼伦贝尔沙地土壤养分则呈现先增加后降低趋势。与土壤理化性质变化趋势类似,毛乌素沙地樟子松人工林土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而降低,科尔沁沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而升高,呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加呈先增加而后降低趋势。影响毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量碳、氮的主要因子分别是硝态氮、铵态氮和有机质含量。毛乌素与科尔沁沙地樟子松人工林主要限制因子为土壤氮,而呼伦贝尔沙地樟子松受土壤有机碳限制较强。     

科尔沁沙地生态环境及其可持续管理--科尔沁沙地生态考察报告

中国科学院沈阳应用生态研究所和中央电视台于 2 0 0 3年 8月联合对科尔沁沙地进行了生态科学考察。草地退化仍呈加剧态势。大面积开垦荒地造成科尔沁草地退化和面积减少的主要原因之一。科尔沁水资源目前存在的主要环境问题是水资源呈现明显减少趋势、主要河流供水量减少、沙地内部水体明显减少、部分地区地下水位明显下降。科尔沁沙地的沙地面积在近些年呈减小的趋势 ,人工植被恢复力度日益加大效果显著但分布在科尔沁沙地的沙丘面积还很大 ,且未治沙丘的治理难度相对更大。     

樟子松人工林原产地与不同自然降水梯度引种地土壤和植物叶片生态化学计量特征

降水格局是影响陆地生态系统结构和过程的重要环境要素,尤其对于干旱/半干旱地区,降水变化是植物生长驱动的关键生态因子。目前,针对降水变化对陆地生态系统C、N、P等元素生物地球化学循环过程影响开展了大量研究。然而,关于沙地樟子松重要引种地科尔沁沙地自然降水梯度下沙地樟子松人工林土壤、植物生态化学计量特征的研究未见报道。因此,本研究以樟子松原产地红花尔基和引种地科尔沁沙地自然降水梯度下4个典型沙地樟子松人工林为对象,研究樟子松引种地降水变化对土壤(0—10,10—20 cm和20—40 cm)和植物(1年和2年生叶)生态化学计量特征的影响。研究结果发现:(1)与红花尔基原产地樟子松人工林相比,科尔沁沙地引种的樟子松人工林土壤C、N、P元素含量显著降低;(2)科尔沁沙地自西向东,随降水量增加,沙地樟子松人工林土壤C、N、P含量以及C∶P和N∶P表现为逐渐增加趋势,而土壤C∶N呈减少趋势;(3)随着降水量增加,樟子松叶C含量呈下降趋势,叶N含量和N∶P比值呈增加趋势,植物叶P含量无一致性规律;(4)樟子松叶片P含量与土壤C、N、P含量呈极显著正相关关系,而叶片C和N含量与土壤C、N、P含量无显著相关性。研究表明,沙地樟子松引种地科尔沁沙地土壤C、N、P养分比较缺乏,且随着降水增加土壤N养分限制降低,而土壤P养分限制增加。本研究从生态化学计量特征角度,为今后开展科尔沁沙地不同降水梯度条件下引种樟子松人工林提供理论依据。     

科尔沁沙地主要造林树种细根生物量垂直分布特征

以科尔沁沙地主要造林树种杨树、榆树、油松和樟子松细根为对象,分析各树种细根生物量的垂直分布特征,探讨其与土壤水分和有机质的关系。结果表明,科尔沁沙地主要造林树种细根生物量分布消弱系数为0.968~0.979,32 a生樟子松总细根生物量显著高于其它年龄樟子松(P0.05),而同龄级树种细根总生物量差异不显著(P0.05)。各树种细根生物量垂直分布与土壤水分的相关性大于土壤有机质(22 a生樟子松除外);10、22、42 a生樟子松及44 a生油松和35 a生榆树细根生物量与土壤水分呈显著正相关(P0.05),而32 a生樟子松和13 a生杨树细根生物量与土壤水分呈显著负相关(P0.05)。以上结果表明,科尔沁沙地主要造林树种细根生物量垂直分布较深,其与土壤水分显著相关。     

整治"三滥"是从源头遏制生态脆弱地区土地荒漠化的必由之路——以科尔沁沙地为例

针对中国土地荒漠化的现状和关键问题,以科尔沁沙地为例,阐述了荒漠化的发展历程、主要动因与未来趋势。科尔沁沙地正处在现代土地荒漠化过程之中,导致快速发展的荒漠化动因主要是源于人们不合理的土地利用方式,即滥垦、滥牧和滥伐(简称“三滥”);而在各种利农政策下,滥垦可能会重新滋生和蔓延,是非常值得借鉴的历史教训。本文应用复合生态系统的观点剖析了“三滥”与荒漠化的关系,并据此提出从源头减轻土地压力的6项对策。     

北苍术叶片功能性状种源变异及其对科尔沁沙地环境的响应

【目的】探究北苍术叶片功能性状对科尔沁沙地的响应与适应规律。【方法】选择4个种源地北苍术半野生种子通过同质园实验育苗移栽于奈曼旗中(蒙)药材科研基地,以3年生北苍术叶片为材料,研究北苍术叶片结构与功能特性对科尔沁沙地的响应与适应规律。【结果】扎鲁特旗种源北苍术下部叶叶裂程度较明显,叶片革质化;北苍术叶上表皮细胞厚度、下表皮细胞厚度变异系数与可塑性指数均较大,围场县种源北苍术叶片上表皮细胞厚度、扎鲁特旗种源北苍术叶片下表皮细胞厚度显著高于其他种源,栅海比、组织结构紧密度较大;阿荣旗、扎鲁特旗种源地北苍术叶片上表皮气孔数量较多,喀喇沁旗种源上表皮气孔数量极少、气孔密度较小,喀喇沁旗种源叶片下表皮气孔数量显著高于其他3个种源地;围场县、扎鲁特旗种源地北苍术叶片光合能力较强。【结论】围场县、扎鲁特旗种源地的北苍术对科尔沁沙地有较强的适应能力。     

降水变化对科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮矿化和淋溶的影响

为研究降水量减少对沙地森林土壤氮循环过程的影响,以科尔沁沙地15年生樟子松人工林为研究对象,野外模拟不同降水量（自然降水、减少30%和50%）对沙地樟子松人工林土壤无机氮（SIN）含量、氮矿化速率和淋溶动态的影响。研究结果发现,沙地樟子松人工林SIN主要以硝态氮形态存在,模拟降水减少降低土壤硝态氮含量（P<0.05）和硝态氮/SIN值（P<0.001）,而增加土壤铵态氮含量（P<0.05）。与自然降水相比,降水减少降低土壤净硝化速率和净矿化速率（P=0.002）,但不同降雨处理的土壤净氨化速率差异不显著（P=0.86）。科尔沁沙地樟子松人工林土壤以硝态氮淋溶为主,不同降雨处理土壤硝态氮淋溶量差异不显著（P=0.09）,但模拟降水减少降低土壤铵态氮淋溶（P=0.04）。此外,沙地樟子松人工林SIN含量、净氮矿化速率和淋溶量具有明显月动态特征,与降雨月动态规律基本一致。降水处理和采样时间对SIN含量和净氮矿化速率具有显著交互作用,但土壤氮淋溶量的交互作用不显著。可见,降水变化能够显著影响科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮有效性、氮矿化速率和淋溶等过程,未来干旱加剧可能降低科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮的可利用性。     

科尔沁沙地“山水林田湖草沙”一体化治理原理及实施重点

“山水林田湖草沙”一体化治理现已成为干旱区生态环境建设的重要理念,目前虽已有部分重大工程项目在沙区实施,但一体化治理的科学与技术原理尚不清晰,仍未在这些工程中充分体现。鉴于此,本文就科尔沁沙地一体化治理的挑战、科学原理、技术原理与实施重点进行了论述。在科尔沁沙地,林-田、林-林、林-水、田-水、林-草、沙-水、田-草等要素关系尚不很协调,导致资源失衡、服务功能低下。进行一体化治理应遵循风沙运动规律、草地界面理论、水资源平衡理论、生物多样性维持理论、景观生态学理论和生态系统服务功能等科学原理与规律。一体化治理技术层面应突出体现水-沙关系协调、景观设计优化、防治技术与模式多方位并重、自然与人为景观兼顾、“三生”空间布局均衡等原理。一体化治理的重点应置于沙丘和防护林功能提升、农田和草地增效、湖泊生态保育、人居环境绿化美化、工程项目生态修复上。本文可为科尔沁沙地以及整个三北地区的沙区一体化生态环境建设提供参考。     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳和全氮含量变化

通过地面调查,研究了沙漠化对科尔沁沙地农田和草地土壤有机碳和全氮含量的影响.结果表明,随着沙漠化的发展,科尔沁沙地土壤碳、氮含量明显下降.和非沙漠化农田相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化农田土壤有机碳和全氮含量分别下降12.3%和15.3%、22.2%和24.7%、39.5%和44.7%、64.4%和63.5%;和非沙漠化草地相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化草地土壤有机碳和全氮含量分别下降了56.3%和48.7%、78.4%和74.4%、88.9%和84.6%、91.6%和84.6%.截至2000年,科尔沁沙漠化总面积已经达到50197.5 km2,由于沙漠化而导致的土壤有机碳和全氮损失总量分别为36.39 Mt和7.89 Mt,其中草地分别占91.12%和86.06%,农田分别占8.88%和13.94%.相关分析结果表明,土壤有机碳和全氮的损失主要源于风蚀所引起的土壤粘粉粒的减少.因此,在科尔沁沙地,防治土壤风蚀对于减少农田和草地土壤碳、氮损失极为重要.     

科尔沁沙地野生药用植物资源及利用

根据调查整理,统计出科尔沁沙地当地民间常用野生药用植物共63种,隶属于32科57属,其中药用价值高、资源丰富,具备开发潜力的约9种,建议对这些资源进行合理的开发利用.     

科尔沁沙地植物群落研究

科尔沁沙地是我国著名草原之一 ,地位于我国东北西部地区 ,主体部分位于内蒙古赤峰、哲里木盟境内。近几十年来 ,由于自然条件和人类活动的综合影响 ,该草原退化、沙化日趋严重 ,导致生态系统本身的破坏 ,生物资源锐减和环境的进一步恶化[6 ]。而且 ,草原退化程度显现出与某些环境因子有着一定的相关关系 ,针对这些问题本课题首先研究该沙地的植物群落 ,根据实地调查 ,对沙区的植被结构、物种多样性等特征作了科学地分析和论述 ,为深入研究生态环境恶化中的沙地植被演替 ,以及规划、整治、开发利用科尔沁沙地提供一些科学依据。1　研究区自…     

内蒙古哈民忙哈遗址废弃情境观察与分析

哈民忙哈遗址位于科尔沁沙地腹心地带,是迄今在西辽河以北地区发现的最重要的史前聚落遗址。本文全面考察2010~2014年发掘的44座房址的废弃情境,将它们分为三种类型。不同类型房址体现的不同废弃行为方式,分别对应灾难性、不预期返回和预期返回三种废弃模式。科尔沁沙地脆弱的生态环境促使人们采取流动性居住方式、依赖多元化的生计方式,从而形成了不预期返回和预期返回废弃模式。但这种人地关系的短暂平衡仍然潜伏着危机,当一系列因素耦合作用时,酿成了一场可怕的灾难,导致聚落形成最后阶段的灾难性废弃模式。     

地上竞争与地下竞争对科尔沁沙地榆树幼苗生长的影响

榆树疏林草原对科尔沁沙地植被恢复和景观保护有着重要意义.本文采用双因素两水平控制试验,从幼苗生物量、地下/地上生物量、茎高、根茎比、叶片数等方面,研究了草-树地上、地下竞争对科尔沁沙地榆树幼苗生长的影响.结果表明:对于1年生榆树幼苗,单株平均生物量表现为无竞争＞地上竞争＞全竞争＞地下竞争;地下/地上生物量表现为地下竞争＞全竞争＞无竞争＞地上竞争;幼苗高度表现为地上竞争＞无竞争＞全竞争＞地下竞争;根茎比表现为地下竞争＞全竞争＞无竞争＞地上竞争;叶片数表现为地上竞争＞无竞争＞地下竞争＞全竞争.地下竞争对1年生榆树幼苗生长影响显著,而地上竞争对榆树幼苗生长无显著影响.地上竞争与地下竞争对2年生榆树幼苗生长的影响均不显著.科尔沁沙地草本植物对榆树幼苗生长的影响主要通过地下竞争的方式实现,但地下竞争并没有改变榆树幼苗的资源分配方式.随榆树幼苗龄级的增长,草本植物竞争作用的影响逐渐减弱.     

科尔沁沙地刺榆局域成林机制

刺榆(Hemiptelea davidii)林是科尔沁沙地独特的森林类型,以往尚无文献记载.通过对林缘和林下种子散布及幼苗分布特征的样线断面取样、果实形态及脱落特性的调查,分析了刺榆林地更新与扩展的生物学和生态学机理.结果表明,刺榆林的种子多数沉降在林下和林缘附近,林缘3 m以外显著减少.在郁闭度较大的林分内,刺榆种群主要以根蘖苗补充更新.实生苗不受地形的限制,林地主要是以实生苗扩展空间.提出果实形态及脱落特性是刺榆在科尔沁沙地局域能形成优势种林,而在其他地理分布区仅为伴生种的生物学根源.     

风力驱动的榆树疏林种子扩散模拟

种子扩散是榆树疏林天然更新研究的重要内容,榆树种子扩散主要为风力驱动。为探究风力对种子扩散的影响,本研究建立个体模型,模拟风力驱动的科尔沁沙地疏林榆树种子扩散。研究发现:各风向上种子扩散呈现单峰分布的特征,其峰值在距离种子源3~4个单位处;种子扩散距离与种子累积数量在各风向上差别不大。这一结果与野外观测结果一致。本研究表明,个体模型是研究种子扩散过程及其影响因素的有力工具。研究结果有助于理解科尔沁沙地榆树疏林天然更新过程,为植被恢复提供依据。