科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

通过对科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中0～10 cm和>10～20 cm层土壤中微生物数量和生物量碳的比较表明:土壤微生物三大类群(细菌、放线菌和真菌)数量和微生物生物量碳均表现为浑善达克沙地 > 科尔沁沙地,其中两大沙地真菌数量差异显著,细菌和放线菌数量差异不显著,微生物生物量碳差异显著;两大沙地土壤微生物数量和生物量碳在不同土壤层次均表现为>10～20 cm 层高于 0～10 cm层,其中微生物三大类群数量差异均不显著,微生物生物量碳差异显著. 土壤性质的差异导致两大沙地流动沙丘中微生物数量和生物量碳略有不同. 细菌和真菌数量与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关,与土壤水分含量和pH呈显著负相关,微生物生物量碳与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关. 两大沙地土壤微生物与土壤养分的层化比率均小于1,科尔沁沙地中微生物数量、生物量碳和土壤养分的层化比率均大于浑善达克沙地,可以推断两大沙地的流动沙丘处于退化状态,而且浑善达克沙地退化速度更快.      

荒漠绿洲农田盐渍化过程中土壤环境的演变过程

土壤环境的盐渍化演变过程是盐渍化其它过程研究的基础。采用空间代替时间的方法,在干旱绿洲区选择大麦（Hordeum vulgare L.）作物地不同盐渍化阶段农田为研究对象,并以非盐渍化农田作为对照,探讨农田盐渍化过程中土壤理化特性的演变过程。结果表明,（1）随盐渍化程度的加剧,土壤颗粒组成发生变化,沙粒含量趋于增加,黏粒含量趋于减少,粉粒含量在重度和极重度盐渍化阶段完全消失。表土层土壤容重呈显著增加趋势（P〈0-05）,但土壤温度没有显著性变化（P〉0-05）。（2）土壤有机碳、全氮、全磷和速效氮含量呈波动式降低趋势,而速效磷含量呈波动式增加的趋势。与未盐渍化农田相比,轻度、中度、重度和极重度盐渍化农田土壤表层有机碳和全氮含量分别减少了14.03%、26.26%、42.01%、48.03%;19-08%、35.63%、46.84%、56.88%。（3）随盐渍化程度的加剧,盐分表聚现象明显,除 HCO3-外,Na＋、Cl-、K＋、Mg2＋、SO42-、全盐含量均显著增加（P〈0-05）,且随着深度的增加逐渐下降。与未盐渍化农田相比,轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤电导率、全盐,SO42-,Na＋含量分别增加了31.42%、74.42%、203.95%、693.58%,6.56%、96.38%、86.36%、414.86%,5.23%、114.58%、104.00%、430.32%,31.46%、145.22%、345.11%、1797.70%;HCO3-下降了-11-31%、2.02%、3.75%、10.94%。（4）土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2＋、Cl-、Mg2＋、K＋、Na＋之间呈极显著正相关（P〈0.01）,但与土壤含水量没有显著正负相关性,与黏粉粒含量呈显著负相关（P〈0-05）;土壤有机碳、全氮、速效氮之间呈极显著正相关（P〈0.01）,但与土壤含水量没有显著正负相关性,与土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2＋、Cl-、Mg2＋、K＋、Na＋之间呈极显著负相关（P〈0.01）。这说明,在农田盐渍化过程中,随盐渍?     

极端干旱对荒漠草原群落物种多样性和地上生物量碳氮的影响

极端干旱及其对植物群落物种多样性的影响是气候变化及其影响评估的重要内容之一,而有关干旱荒漠草原区气候变化与植物群落多样性及其功能关系的研究鲜见报道。为明晰极端干旱对荒漠草原物种多样性和地上生物量的影响,利用野外极端干旱处理试验平台,研究了荒漠草原沙生针茅群落物种多样性和地上生物量及其碳、氮密度对极端干旱的响应特征。结果表明,极端干旱改变了荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落的物种组成,进而使物种多样性发生变化。在8月份,生长季5-8月截雨66%和6-7月干旱60 d两种极端干旱处理都降低了群落的Shannon-Wiener指数和物种丰富度指数。两种极端干旱处理使地上现存生物量较对照降低了50%以上(P0.05)。生长季5-8月截雨66%干旱处理使凋落物生物量较对照降低了61%(P0.05),同时使凋落物生物量的碳氮密度显著低于对照。两种极端干旱处理使地上现存生物量的碳氮密度显著低于对照。因此,极端干旱不仅改变了荒漠草原群落的物种组成,而且改变了地上生物量,影响了植被碳氮密度,从而减弱荒漠草原植物群落地上部分的碳氮汇功能。     

农田沙漠化过程对土壤性质和作物产量的影响

地处北方半干旱农牧交错带东端的科尔沁沙地,是我国现代沙漠化最严重的地区之一。选择科尔沁沙地不同沙漠化阶段（非沙漠化、轻度、中度、重度和严重沙漠化）农田,研究了沙漠化发展过程对土壤有机碳、全氮、颗粒组成、土壤温度、土壤持水能力以及作物生物量的影响。结果表明,随着农田的风蚀,土壤发生粗化和有机质含量下降,土壤环境明显恶化,导致生物产量大幅度下降。从非沙漠化农田分别到轻度、中度、重度和严重沙漠化农田,100 cm深土壤有机碳含量下降34.4%、52.8%、81.6%和90.9%,全氮含量下降42.4%、58.5%、82.7%和92.6%。从非沙漠化农田到严重沙漠化农田,2～0.1 mm的土壤颗粒含量从64.4%增加到96.1%,0.1～0.05 mm的颗粒含量从28.8%减少到2.7%,小于0.05 mm的颗粒含量从5.9%减少到0.7%。严重沙漠化农田土壤温度比非沙漠化农田高3.0℃,土壤饱和持水量和田间持水量分别比非沙漠化农田低45%和53%,单株地上部生物量比非沙漠化农田低31%。非沙漠化、轻度、中度和重度沙漠化农田单位面积玉米产量分别比严重沙漠化农田高3.4、3.5、2.5和1.5倍。在科尔沁沙地,加强农田防护林建设,实施保护性耕作和增施有机肥是防止农田沙漠化和提高作物产量的根本措施。     

沙地退化植被恢复过程中灌木发育对草本植物和土壤的影响

应用野外调查和室内分析方法,通过对科尔沁沙地沙丘固定和植被恢复过程中(流动、半流动、半固定和固定沙丘)灌丛内外草本植物的特征和土壤的理化性质分析,研究了灌丛的发育对草本植物和土壤的影响.结果表明,4种沙丘小叶锦鸡儿灌丛下植物的盖度、高度和密度显著高于灌丛外围,由灌丛内向灌丛外呈现出明显下降的趋势.通过差巴嘎蒿、小叶锦鸡儿和冷蒿3种灌丛内、外的理化性质的对比分析表明,沙地灌丛的形成对灌丛下土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷均有不同程度的富集作用,特别是对土壤有机碳和全氮有明显的富集作用,其大小顺序为小叶锦鸡儿>冷蒿>差巴嘎蒿;小叶锦鸡儿灌丛对全磷和有效磷的富集作用明显大于其它灌木.这些结果表明在沙丘植被恢复过程中灌丛的发育具有明显的"保种"作用和"肥岛"效应,促进了沙丘植物的侵入和土壤的进一步恢复.     

科尔沁沙地三种常见乔木根-土界面水分再分配初探

根-土界面水分再分配研究对于干旱、半干旱地区退化植被的恢复与重建具有重要意义,同时也是国际植物生理生态学和生态水文学界十分关注的研究领域之一.为了探明科尔沁沙地优势乔木树种樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、小叶杨(Populus simonii Carr.)、榆树(Ulmus pumila)是否具有根-土界面水分再分配的现象,我们利用时域反射仪(TDR)每隔2 h连续测定植株根际土壤水分,同时应用干沙瓶分根法对3种乔木根-土界面水分再分配作了测定,结果表明:三种常见乔木树种樟子松、小叶杨、榆树均具有根-土界面水分再分配的潜力;并且榆树的水分再分配能力较樟子松和小叶杨强;三种常见乔木根-土界面水分再分配现象一般发生在14:00之后,而分配水量最大的时间多是出现在次日凌晨4:00左右,即4:00-14:00为植物的蒸腾耗水时段,而14:00至次日4:00为植物的水分再分配时段.     

放牧干扰后自然恢复沙质草地大型土壤动物功能群变化特征

通过调查科尔沁沙质退化草地不同强度放牧干扰（重度放牧,HGR;适度放牧,MGR）后自然恢复草地中大型土壤动物群落特征,分析了放牧干扰对大型土壤动物功能群的长期影响。结果共获得大型土壤动物1门2纲8目32个类群,优势类群为象甲科（鞘翅目）和蚁科（膜翅目）2类,共占捕获量的41．54％。大型土壤动物功能群包括植食性、肉食性和杂食性3类,分别具有16、15和1个类群,其个体数分别占总捕获数的64．08％、32．39％和3．52％。HGR有23个动物类群,分属于3个功能群;MGR有19个类群,但只有2个功能群（无杂食性）。HGR大型土壤动物个体数、类群数和多样性指数均略高于MGR,但HGR和MGR间无显著差异性（P〉0．05）。植食性和肉食性土壤动物个体数占总个体数比例HGR均略低于MGR,但植食性动物和肉食性动物个体数间的比例较稳定。与中度放牧干扰产生的影响相比,重度放牧干扰对大型土壤动物群落（包括功能群特征）产生的长期影响更为明显。重度放牧后沙质草地自然恢复过程中大型土壤动物群落的营养结构变得更为复杂,但12年恢复时间对大型土壤动物群落结构恢复的影响有限。     

科尔沁沙质草地群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

研究了科尔沁沙地6个典型生境类型的沙质草地群落物种多样性与生产力的变化,分析了植物群落格局、物种多样性、生产力与土壤特性的关系.结果表明,从湿草甸向干草甸、固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘退化过程中,群落生产力逐渐下降;群落物种多样性先增加后减小,表现出由湿生化和土壤贫瘠化生境向中生、中旱生生境逐渐增加的趋势;土壤极细沙和粉粒含量逐渐递减,土壤有机碳和全氮含量、电导率逐渐递减.典范对应分析(CCA)表明,土壤有机碳、全氮、有效氮、有效钾、土壤含水量、酸碱度和盐分含量的变化共同影响植物群落分布格局,其解释总方差为40％,其中土壤养分梯度是沙质草地群落分布格局的主要土壤限制因子. 沙质草地植物群落的生态优势度、物种多样性指数分别与土壤养分梯度和水盐及酸碱因子二元指标之间存在显著的二元线性关系.沙质草地群落物种多样性变化受土壤养分、水盐及酸碱度因子的共同影响.多元回归模型分析表明,土壤养分对生物量的贡献率为86.73%,明显大于水盐及酸碱度对群落生产力的影响.     

北方典型荒漠及荒漠化地区植物叶片氮磷化学计量特征研究

区域尺度植物叶片氮磷元素的化学计量特征对于认识陆地生态系统空间格局变化规律、未来变化趋势的预测,以及对全球变化的响应具有重要意义.通过野外调查和文献整理,对中国北方典型荒漠及荒漠化地区214种植物叶片氮磷含量及化学计量比的分布特征及其与水热要素的相关关系进行了研究.结果表明,北方典型荒漠及荒漠化地区214种植物叶片N含量的平均值为(24.45±8.1)mg/g,P含量的平均值为(1.74±0.88)mg/g,氮磷比平均值15.77±7.5.与全球、全国以及区域尺度的研究结果相比,这些区域植物具有相对较高的叶片N和P含量,但是叶片N/P无显著差异,具有保守性的特点.北方典型荒漠及荒漠化地区不同生活型植物叶片N、P含量N/P之间存在显著差异,灌木植物和非禾本科植物具有相对较高的N含量,非禾本科植物具有相对较高的P含量,灌木植物具有相对较高的氮磷比,说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略.北方典型荒漠及荒漠化地区不同研究区植物叶片N含量无显著差异,但P和N/P含量差异显著.科尔沁沙地和毛乌素沙地植物叶片P含量较高.塔里木盆地、准噶尔盆地以及阿拉善高原的大部分植物叶片N/P16,科尔沁沙地的大部分植物叶片N/P14,说明不同研究区的土壤养分有效性存在差异.北方典型荒漠及荒漠化地区植物叶片N、P含量以及N/P与各研究区年平均温度没有明确相关性,但多年平均降水与叶片P含量以及N/P分别呈显著正相关和负相关关系.