塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量变化与评价

为揭示塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量变化规律,分层采集不同定植年限林地土壤,在分析了林地土壤肥力因子差异的基础上,选择土壤肥力综合指数(IFI)评价法,对塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量作了定量评价.结果表明:塔里木沙漠公路防护林建设后土壤物理结构变好,孔隙增多、持水能力增强,随防护林年限的增加,土壤微生物量增大、酶活性增强,促进了养分的积累和转化,定植12年的防护林地土壤养分含量明显高于定植不久的防护林地和流沙地.受咸水滴灌影响,定植年限较长的防护林地土壤含盐量较大;林地土壤肥力指数随林龄增大在提高,且与林木生长指标密切相关.说明塔里木沙漠公路防护林的建设有利于风沙土的发育,土壤肥力质量逐年变好,在现有滴灌下能够满足林木正常生长的需要.     

塔里木沙漠公路防护林带土壤水分动态研究

通过采用野外定位观测法,对塔里木沙漠公路防护林带灌溉周期内与不同种植年限、不同立地类型土壤水分动态变化进行了监测分析,探讨了塔里木沙漠公路防护林带土壤水分动态变化规律.结果表明,塔里木沙漠公路防护林带土壤水分在时间动态上属于灌溉周期型,且土壤贮水量与灌后干旱天数呈线性关系.在垂直变化上,可以将其分为水分速变层、中变层、弱变层以及土壤水分稳定层等4个土壤层次.不同种植年限防护林带土壤水分年动态监测表明,随种植年限的增加,防护林带土壤水分含水率与土壤贮水量逐渐下降,相应土壤亏缺量成增加趋势.反映了在现有的灌溉制度下,防护林带越来越依赖于防护林带土壤累积的贮水量.同时还发现,同年种植的防护林带不同立地类型区,板结沙地的土壤平均贮水量最高,分别为沙垄、黏土地以及平沙地平均土壤贮水量的1.58,1.15和1.43倍,而土壤水分亏缺量都达到了900mm以上.     

塔里木沙漠公路防护林影响下地表形态的变化

为了探讨防沙工程对现代风沙地貌的影响,通过在塔中地区的野外实地沙面蚀积测量,分析了塔里木沙漠公路防护林影响下地表形态变化的类型、分布和强度.研究发现:(1)在防沙体系内部以风积地貌为主,形成了小尺度的灌丛积沙堆,中尺度的片状积沙和较大尺度的垄状积沙体.在防沙体系内的林间也一定程度地形成了风蚀地貌,但在垄间地一般难以大规模发育,而在地形起伏的沙垄区的次级沙丘迎风坡中部,则可较大规模地发育;(2)在防沙体系的上风侧,阻沙林带及其形成的垄状积沙体使垄间的低矮流动沙丘在移动过程中发生形态和走向变化.阻沙林带垄状积沙体迎风坡形成稳定积沙坡面,但前移沙丘可造成其短时间的破坏,而后逐渐恢复成稳定坡面;(3)在防沙体系下风侧沙面,可形成较大范围的风蚀,在垄间地形成风蚀凹地,在地形起伏区沙丘被风蚀削平,地形起伏度降低.因此,防沙林带对上风侧风沙流具有巨大的消能截沙作用,到下风侧随着风力的逐渐恢复,风沙流逐渐趋于不饱和,造成沙面风蚀.     

自然覆盖物对塔里木沙漠公路防护林土壤蒸发的影响

为了揭示塔里木沙漠公路防护林内覆盖物对土壤水分蒸发的影响,在塔克拉玛干沙漠腹地进行人工模拟蒸发实验,为其防护林水资源高效利用和灌溉制度优化提供科学依据.研究结果表明:(1)积沙层、盐结皮层、枯落物和积沙-枯落物混合层等覆盖物阻隔土壤蒸发,对土壤水分蒸发作用影响明显;日蒸发量、累积蒸发量和蒸发速率都较无覆盖物沙地大幅降低,而且覆盖物越厚,降低幅度越大;覆盖条件下蒸发受其他因素影响较小,日蒸发量变幅降低,累积蒸发呈线性分布,累计蒸发曲线近似直线,而裸沙地累积蒸发则呈正对数分布,累计蒸发曲线近似折线,蒸发受其他因素影响较大,日蒸发量变幅大,蒸发过程具有阶段性;(2)覆盖物的蒸发抑制效率明显,而且随覆盖物厚度增加而成对数函数增加,当覆盖物厚度增加到一定程度时,蒸发抑制效率增幅逐渐降低;各覆盖物在2cm厚度的蒸发抑制效率差别不大,最大蒸发抑制效率(根据灌溉第1天日蒸发量计算)则为:积沙-枯落物混合层(79.92%)>枯落物(78.96%)>盐结皮层(75.58%)>积沙层(74.11%),现实蒸发抑制效率(根据灌溉周期末(14天)的土壤累积蒸发量计算)则为:盐结皮层(67.78%)>积沙-枯落物混合层层(66.72%)...     

塔里木沙漠公路防护林的温度和湿度效应研究

在塔克拉玛干沙漠腹地采用多个HOBO温湿度自动观测仪器进行同步观测的方式,对极端干旱区防护林小气候中的气温、湿度分别进行了水平和垂直两个尺度上的观测.结果表明:沙漠公路防护林生态系统具有稳定近地层空气气温和提高空气湿度等典型的小气候调节作用.太阳辐射对防护林温湿度影响显著,辐射强度的大小与气温呈正相关,与空气湿度负相关,在阴天时林带保温保湿效果明显;防护林对周围环境的影响较显著,防护林带内小气候具有降温保湿的特征:林内气温总是小于原始沙地,林内湿度总是大于原始沙地,林边气温升降幅度大于原始沙地,林边湿度总是大于原始沙地.并且计算得出防护林垂直影响范围温度4~10m,湿度6~8m;水平影响范围温度16m,湿度24m左右.     

塔里木沙漠公路防护林生态工程的综合生态环境效应

为了探讨重大工程的生态环境效应,从风沙环境、土壤环境、小气候、生物多样性和地下水环境5个方面对塔里木沙漠公路防护林工程的综合生态环境效应进行了研究.结果表明:(1)防护林改变了近地表风沙运动过程,防沙体系内风速、输沙率降低幅度分别达64%~80%和87.45%~99.02%,风沙流结构、沙物质粒度、地表蚀积状况也发生了明显变化;(2)与自然流沙地相比,防护林土壤容重减小,全盐含量、总孔隙度和含水量增大,土壤肥力质量明显提高,其变化基本呈现"先快后慢"的规律;(3)防护林对于小环境改善作用明显,距地面6m范围内,林地不同高度的空气温度普遍低于自然流沙地,而空气湿度则高于自然流沙地,林地土壤温度也低于自然流沙地;(4)随着防护林内生境的变化,土壤微生物种类显著增加,但不同种类微生物的种群分布并不均匀;(5)目前防护林灌溉抽水对地下水位、地下水矿化度的影响不大,水位在厘米级范围波动,矿化度的变化幅度在±1g·L-1左右,且没有明显的变化趋势.     

塔里木沙漠公路影响下的地表形态变化

通过野外试验、调查和实地测量,对塔里木沙漠公路防沙体系内外的地表形态变化进行了分析．研究结果表明,在防沙体系影响下,地表蚀积具有明显的空间分布规律,改变了原有的地表形态格局．防沙体系内部以积沙为主,地表高度逐渐增加,阻沙区(包括落沙带)形成顺沙垄走向延伸的横向沙垄,固沙带区则以一定厚度的积沙体加积于原有地形之上．在防沙体系设置初期,落沙带、固沙带内部和固沙带内沙丘迎风坡都形成风蚀,而在防沙体系下风侧原始地面中,整体表现为风蚀状态．     

塔里木沙漠公路防护林植物水分状况

塔里木沙漠公路防护林生长于极端干旱的塔克拉玛干沙漠中,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题.利用茎流计测定了塔里木沙漠公路塔中段3种防护林植物的茎干液流,研究了防护林植物茎干液流规律、水分状况和现行灌溉模式下植物的耗水量,探讨了防护林灌溉管理中的节水问题.对茎干液流测定结果表明,防护林植物茎干液流具有明显昼夜节律性,液流的高峰值出现在白天10:00~15:00,最小值出现在00:00~03:00,夜间也保持较小的液流.3株直径1.9~2.0cm乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)在生长季的日平均茎干液流速率分别为67.2,77.05和61.54g·h-1;茎干液流受环境因子影响而波动,太阳辐射、风速、气温、相对湿度和植物茎干液流有显著相关性.8年生沙拐枣、柽柳、梭梭植株年耗水量分别为1937.80,1253.39和1026.96kg,日平均耗水量分别为9.69,6.27和5.13kg.滴灌条件下,防护林带内土壤含水量在各个月份变化不大,土壤含水量充足,防护林植物清晨...     

盐胁迫对沙漠公路防护林主要固沙植物叶绿素含量的影响

鉴于塔里木沙漠公路沿线必须用高矿化度咸水进行灌溉的实际,通过对3种主要固沙植物在6个盐分梯度下叶绿素含量的实验,研究了叶绿素含量与盐胁迫的关系.结果显示:(1)植物叶片中叶绿素含量随着盐胁迫强度的增加而减少;(2)从植物叶绿素含量在不同盐分区间的变化看,3种灌木叶绿素含量均出现2次明显的下降,表明这几种植物对盐分的增加有一个适应的过程;(3)结合实验结果和植物长势的调查,将每种不同植物在不同胁迫程度下的盐分水平进行了划分,为沙漠公路防护林体系建设和可持续管护提供理论支持.     

古尔班通古特沙漠生物结皮中微生物分布的时空差异

对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮层微生物分布的时空差异及其与土壤因子的关系进行了研究,结果表明:微生物分布受沙垄地貌部位、土层深度、季节影响呈现时空差异．空间尺度上,细菌在春秋季均为垄顶最少,垄间低地最多．放线菌及真菌在沙垄不同地貌部位的空间分布基本一致,但春秋季的空间分布格局有差异．含水量与微生物总数量的变化趋势一致,春秋季均表现为垄顶最少,垄间低地最多,春季尤为明显．在0-20cm土层中,微生物各类群的垂直分布受地貌部位和季节影响呈不同变化趋势．时间尺度上,春秋季微生物总数量、微生物各类群数量在背风坡、迎风坡及垄间低地均表现为春季>秋季,在背风坡表现的尤为明显．微生物各类群在垄间低地的垂直分布春秋季均表现为:细菌随土层加深增多;放线菌随土层加深减少;真菌先增后减．微生物各类群在垄顶的垂直分布春秋季有差异．含水量在各地貌部位0—30cm各土层,均表现为春季>秋季,0～10cm土层中尤为明显。微生物总数中细菌占绝大多数,依次为放线菌、真菌．细菌比例春季>秋季,放线菌和真菌则相反．微生物分布与有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾、pH、电导、盐分、过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶有显著的相关性．     

塔里木沙漠公路防护林生态稳定性研究

塔里木沙漠公路防护林横穿塔克拉玛干沙漠, 利用3~30 g·L^-1地下咸水灌溉, 风沙、高温、盐分等多种胁迫因子影响人工生态系统的持续和稳定. 通过对多种胁迫下人工防护林的结构特征(包括生产力、更新能力、生物多样性等)和功能特征(生物地化循环, 如: 防护林土壤生理生化特性、地下水)的变化研究, 探讨防护林与环境之间的相互关系. 在此基础上, 将决策分析引入塔里木沙漠公路防护林稳定性研究, 筛选出影响防护林系统稳定性的障碍因子, 建立沙漠公路防护林稳定性的综合指标体系, 评价防护林稳定性, 并将生态稳定性概念应用于生态系统管理. 研究表明: 现阶段防护林塔里木沙漠公路防护林系统处于相对脆弱状态, 气候条件是系统稳定的主要干扰因素, 但能够通过人工措施改善沙漠公路防护林系统的环境质量, 增加了系统的稳定性.     

水分条件对塔里木沙漠公路防护林植物幼苗生长及生物量分配的影响

设计了35kg·(株·次)-1(对照)、24.5kg(株·次)-1(处理1)和14kg·(株·次)-1(处理2)3种不同的灌溉量,对塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)幼苗生长及生物量分配的影响开展了实验研究.结果表明:(1)随水分的减少,两植物幼苗主根垂直深度均呈增加趋势,且梭梭在处理2条件下主根垂直深度显著大于对照组,表明在塔克拉玛干沙漠腹地,两种植物幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少,(2)处理1和处理2地下生物量均比对照组有所增加,梭梭幼苗在处理2条件下增加了37.03%,而在处理1条件下只增加了14.51%;多枝柽柳在处理1条件下增加了68.19%,而在处理2条件下只增加了25.78%.表明梭梭幼苗对处理2具有更好的适应性,而多枝柽柳幼苗对处理1具有更好的适应性,(3)与对照组相比,两种植物幼苗在处理1和处理2条件下的细根生物量均有所增加.方差分析表明:两植物种在处理2条件下深层细根生物量显著大于对照组和处理1,这有利于植物幼苗对深层土壤水分的有效吸收,(4)根冠比因物种和水分条件而异,塔克拉玛干沙漠腹地梭梭...     

基于图像重建的根系三维构型定量分析及其在大豆磷吸收研究中的应用

植物根系三维构型的定量描述和分析是研究植物根系生长及对养分吸收利用等营养功能的重要手段之一, 但迄今尚无定量测定三维根构型参数的有效方法. 本研究通过数码摄像机旋转拍摄物体获得根系多视角二维图像, 并根据根系基本结构特征, 创建了适合根系等线状物体三维图像的快速重建算法, 重建了植物根系图像, 获得根系三维构型的数字化模型及其骨架. 以此模型和骨架为基础, 获得直径大于0.3 mm大豆根系的主根长、总根长、平均基根角度、根宽深比、介质不同层次根长分布率以及根系在生长介质中不同三维区域的分布率等三维根构型参数, 并分析了这些参数与大豆生物量和磷吸收量等生长指标之间的相关关系. 本研究可以为研究植物根系生长及其营养功能提供一种新方法.     

毛乌素沙地南缘沙丘表面径流特征

为探明生物土壤结皮在半干旱沙地生态系统有限降水资源再分配过程中所扮演的重要角色,对毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮表面径流进行了实验观测.结果表明在观测期间的6次降雨事件中产生径流2次.不同类型生物土壤结皮的径流量差异较大,径流量由小到大依次为浅色藻类结皮、深色藻类结皮、苔藓结皮,显示径流量随生物土壤结皮的发育呈增加的趋势.径流在次降雨量中所占的百分比由浅色藻类结皮经深色藻类结皮至苔藓结皮依次增加,显示不同类型生物土壤结皮对降水的再分配比例有差异.生物土壤结皮表面径流受降雨量、降雨强度、雨前结皮表面的水分饱和程度及生物土壤结皮发育程度的共同影响.生物土壤结皮在沙丘表面的发育改变了半干旱沙地生态系统水分的空间分布,加大了水分和养分等资源的异质性.因此,暴雨季节对生物土壤结皮进行适当的人为干扰活动有益于半干旱沙地生态系统的资源均衡.     

青藏高原两种高寒草甸地下生物量及其碳分配对长期增温的响应差异

增温可以改变植物的生长,不同植被类型的响应方式有差异.植物根系是植物生产量的重要组成部分,但对其增温响应的研究仍然较少.本研究采用开顶式生长室(OTC)模拟增温的方法,对比了长期增温对青藏高原矮嵩草草甸和金露梅灌丛群落地下生物量和有机碳含量的影响.通过分析不同土层地下生物量的垂直分布、土壤和根系含碳量,发现在长期增温条件下:(1)矮嵩草草甸地下生物量显著减少;(2)2种草甸地下生物量分配明显向深层转移;(3)2种草甸植物根系总碳含量变化不显著,矮嵩草草甸10~30 cm土层根含碳量增加,金露梅灌丛草甸20~30 cm土层的根系碳含量减少;(4)2种草甸土壤总碳含量无显著变化(0~30cm),但20~30 cm土层矮嵩草草甸土壤有机碳含量增加,金露梅灌丛草甸土壤有机碳含量降低.2种草甸地下资源分配差异将影响全球变暖背景下该地区的植被演替和碳循环.     

塔克拉玛干沙漠腹地沙地咸水灌溉(技术)研究

自1997年起在塔克拉玛干沙漠腹地,针对沙地咸水灌溉的方式、灌溉制度和咸水灌溉后沙地土壤的水盐分布及动态变化等方面进行了试验研究.结果表明,在沙漠腹地利用地下咸水建立沙漠公路生物防沙体系时,可选用滴灌的方式给苗木灌水(地势平缓的地段也可采用沟灌);滴灌制度为在林带栽植当年的灌溉周期为20天,灌溉量为30 kg/m2次,但随着林龄的增加灌溉量可以适当增加,灌溉周期可以延长.     

关于沙丘松紧度对植物根系影响的問題

“根深蒂固”这句古話充分說明了植物根系深扎的重要性。在干燥而貧瘠的石英沙丘上,沙生植物特別是人工栽植的固沙植物和乔灌木树种,它們的根系扎入深沙层則更为重要。因为根系扎得深,不仅可以利用沙层里面較大体积的水分和养分,而且可以在不同深度創造强有力的多层根系,加强植物地上部分的生长,增加它的稳定性,从而使其能够抵抗风沙移动。托尔斯基會經指出过,在沙丘上营造可以生长的唯一乔木树种松树人工林,它的稳定性問题只能靠根系的深度生长来加以解决。但是,国內外无数的     

塔克拉玛干沙漠复合纵向沙垄区大尺度地貌格局初步研究

通过对Google Earth上卫星影像的分析,阐述了塔克拉玛干沙漠复合纵向沙垄区的大尺度地貌格局特征.归纳出了并行格局、日字型和乡字型格局、梳状格局、叉状格局、趾状格局和混杂格局等6种地貌格局类型,并主要依据大地貌格局类型(或其组合)的不同以及其他一些因素将复合纵向沙垄区划分出了55个子区.最后,针对塔克拉玛干复合纵向沙垄区大尺度地貌格局的成因问题,根据对影像的分析,提出了沙垄区沙垄(或沙丘)连接的自然延伸后连接或交汇、狭处相接以及借助中介物连接这3种方式.     

塔里木沙漠公路沿线地下水位的时空变化及其影响因素分析

在沙漠公路沿线设置了地下水监测断面,获得了定位实测的地下水位数据,实测资料结合水文资料、地下水地表水相互转化理论以及地下水动力学原理,分析了地下水位的时空变化规律.认为地下水位埋深空间分布主要受沙丘高度和地形变化影响.地下水位随时间变化的主要影响因素可分为4类,就影响水位变化的幅度而言,防护林工程抽水>垂直排泄作用>河流流量变化>渗流补给作用;而就影响范围而言则渗流补给作用影响范围最大,防护林工程抽水影响范围最小.地下水位的年际变化呈自然波动状态.     

塔克拉玛干沙漠腹地沙地成水灌溉(技术)研究

自1997年起在塔克拉玛干沙漠腹地,针对沙地成水灌溉的方式、灌溉制度和咸水灌溉后沙地土壤的水盐分布及动态变化等方面进行了试验研究．结果表明,在沙漠腹地利用地下成水建立沙漠公路生物防沙体系时,可选用滴灌的方式给苗木灌水(地势平缓的地段也可采用沟灌);滴灌制度为在林带栽植当年的灌溉周期为20天,灌溉量为30 kg／m2次,但随着林龄的增加灌溉量可以适当增加,灌溉周期可以延长．