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乌兰布和沙漠不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分分布与富集特征

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水土保持研究 2024年第3期31卷 195-203页

作者：牧仁孙非李新乐王丹阳安景源刘雅靖中国林业科学研究院沙漠林业试验中心/内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站内蒙古巴彦淖尔015200

[目的]探究乌兰布和沙漠不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分垂直分布情况,为该区白刺灌丛稳定发展提供科学依据。[方法]选取不同演替阶段白刺灌丛沙堆作为研究对象。通过前期植被调查,依据白刺灌丛枯死率和盖度将其划分不同演替阶段,分... 详细信息

[目的]探究乌兰布和沙漠不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分垂直分布情况,为该区白刺灌丛稳定发展提供科学依据。[方法]选取不同演替阶段白刺灌丛沙堆作为研究对象。通过前期植被调查,依据白刺灌丛枯死率和盖度将其划分不同演替阶段,分别为发育阶段(枯死率10%~30%,盖度20%~40%)、稳定阶段(枯死率50%,盖度<20%),分别选取每个演替阶段3个相对独立的白刺灌丛沙堆,在丘间地、沙堆迎风坡和背风坡进行植被特征调查和土壤养分测定。[结果]随着白刺灌丛演替推进,白刺高度、冠幅长度和宽度呈先升后降趋势,其中,稳定阶段冠幅长度显著高于其他阶段(p<0.05),较发育阶段和衰退阶段分别增加45.50%和50.01%(p<0.05)。背风坡处,发育阶段土壤养分含量随着土层深度增加均呈“降—升—降”趋势,稳定和衰退阶段有机质含量呈下降趋势,40—60 cm达到最小值。迎风坡处,40—60 cm土层土壤有机质和全氮含量随着演替阶段发展在衰退阶段达到最大值,但发育和衰退阶段土壤全氮含量随着土层深度增加在40—60 cm达到最小值,较0—10 cm土层分别低83.33%和80.31%(p<0.05)。不同坡位白刺灌丛沙堆土壤养分均在0—10 cm达到最大值,但总体上白刺灌丛沙堆土壤养分富集作用不明显。[结论]白刺灌丛沙堆土壤养分主要集中在沙堆表层,如何缓解白刺灌丛沙堆活化和土壤养分流失,是白刺灌丛沙堆在干旱环境维持稳定的重要保障。

关键词：荒漠白刺植被演替土壤肥力肥岛效应

矿区排土场植物多样性及其与土壤理化指标的耦合关系

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林草资源研究 2024年第2期 51-58页

作者：马媛张景波蔺方春辛智鸣罗凤敏杨耀科郭俊廷王嘉鹏中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200 内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站内蒙古磴口015200

探究鄂尔多斯满来梁矿区不同修复年限下植物多样性及其与土壤理化指标的耦合关系,揭示植被与土壤在生态修复中的相互作用,为优化植被恢复策略及评估修复效果提供科学依据。以修复年限在2~12 a的植被与土壤理化指标为研究对象,原始地貌... 详细信息

探究鄂尔多斯满来梁矿区不同修复年限下植物多样性及其与土壤理化指标的耦合关系,揭示植被与土壤在生态修复中的相互作用,为优化植被恢复策略及评估修复效果提供科学依据。以修复年限在2~12 a的植被与土壤理化指标为研究对象,原始地貌为对照,通过调查不同样地内的植被组成与土壤理化性质,利用相关性分析揭示其相互影响与作用方式。结果表明:1)研究区共调查到51种植物,以菊科、禾本科和豆科为主,三者共占植物种类总数的61%;2)植物多样性随时间变化显著,物种数量先减少后增加,Margalef和Shannon-Weiner指数先降后升,Pielou和Simpson指数无明显变化;3)植物多样性指数与土壤理化指标存在中度及以上关联,其中pH和全磷与物种多样性关联较密切;4)修复初期,植物多样性与土壤理化指标的协调度提高,随修复年限增加,协调度先升高再降低,修复6 a时协调度最高。修复措施对植物多样性及其土壤理化指标的平衡发展有积极作用,需不断优化修复措施,使之达到最佳协调水平。

关键词：矿区排土场植物多样性灰色关联度分析耦合分析

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沙尘热动力机制与农田防护林抑尘机理

中国沙漠 2024年第5期 116-122页

作者：王志刚贾若尘罗凤敏刘明虎刘芳巴超群刘志民中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站中国科学院沈阳应用生态研究所

沙尘天气包括尘卷风、扬沙和沙尘暴等起沙扬尘过程，对生态、生产、生活危害很大。近年沙尘暴频繁发生的问题，引发了人们对农田防护林防控沙尘作用的争论。鉴于此，作者重点讨论了强对流沙尘暴形成和发展的热动力作用机制，包括尘卷风... 详细信息

沙尘天气包括尘卷风、扬沙和沙尘暴等起沙扬尘过程，对生态、生产、生活危害很大。近年沙尘暴频繁发生的问题，引发了人们对农田防护林防控沙尘作用的争论。鉴于此，作者重点讨论了强对流沙尘暴形成和发展的热动力作用机制，包括尘卷风及沙尘暴中尘土上升的热动力作用机理、尘土热动力量值、干飑线黑风暴与飑线雹暴升力能量密度等参数的估算，在此基础上，得出了农田防护林防控沙尘暴的机理和作用：(1)减缓地表热力积蓄，摩擦消耗平流和对流能量，有效防止地表风蚀起尘；(2)林网区静风空间能够捕获尘粒、过滤尘土；(3)促进高空含尘气流与近地面乱流交换，使微尘不断进入滞尘空间被过滤。未来应加强尘源地监控、尘土热动力强化风力的正反馈作用以及不同农田防护林配置的抑尘效果研究。

关键词：沙尘天气强对流沙尘暴尘土热动力农田防护林

天然沙冬青器官生态化学计量特征对异质生境的响应

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生态学报 2024年第2期44卷 858-869页

作者：董雪许德浩韩春霞海鹭刘源张景波卢琦黄雅茹中国林业科学研究院沙漠林业实验中心乌兰布和沙漠综合治理国家长期科研基地内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站磴口015200 中国林业科学研究院生态保护与修复研究所荒漠化研究中心北京100091 内蒙古自治区黄河三盛公水利枢纽管理中心磴口015200

以我国重点保护的珍稀濒危植物且是西北荒漠地区唯一常绿阔叶灌木沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)为研究对象,分析异质性荒漠生境(固定沙地、半固定沙地、石质沙地、洪积砾石坡地和盐碱滩地)对沙冬青叶、茎、根、花和种子生态化学计... 详细信息

以我国重点保护的珍稀濒危植物且是西北荒漠地区唯一常绿阔叶灌木沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)为研究对象,分析异质性荒漠生境(固定沙地、半固定沙地、石质沙地、洪积砾石坡地和盐碱滩地)对沙冬青叶、茎、根、花和种子生态化学计量学特征的影响,了解其生长的适应机制和生存策略。结果表明:沙冬青各器官碳(C)含量表现为叶>茎>根>种子>花,而氮(N)、磷(P)、钾(K)营养元素含量均表现为种子>花>叶>根>茎,N、P、K三大营养元素在繁殖器官中的富集,可以促进沙冬青由营养生长向生殖生长的转变,反映了资源分配模式和植物生长策略。沙冬青各器官的碳氮磷钾含量和各元素化学计量比在不同生境条件下变化较复杂,其中在沙质土壤(固定和半固定沙地)具有更高的C、N、P储存能力,而K在砾质土壤(石质沙地和洪积砾石坡地)含量较高,且砾质荒漠沙冬青的C∶N、C∶P及N∶P均显著高于沙质土壤,表明沙冬青在石质沙地和洪积砾石坡地有更高的养分利用效率。各器官元素含量相关分析表明器官间的养分协同性远高于器官内部。化学计量比C∶N、C∶P、C∶K均表现为:茎>根>叶>花>种子,N∶P为根>叶>茎>花>种子,N∶K为茎>根>叶>种子>花,K∶P为叶>根>种子>茎>花,各器官中的C∶N和N∶P比在各生境间相对较稳定,而K∶P比变化巨大,N∶P与P含量呈显著的负相关(P0.05),说明P作为敏感性元素决定了沙冬青体内N∶P比值的变化,且不同生境叶片N∶P比值均大于16,说明沙冬青生长主要受P限制。器官与生境对沙冬青化学计量特征都有影响,生境对C含量和N∶K、K∶P的影响较大,器官对N、P、K含量及C∶N、C∶P、C∶K、N∶P的影响较大。除P元素外,各元素含量及其化学计量比均受器官和生境交互作用影响。了解植物根-茎-叶-花-种子的整体资源权衡和协变策略,为沙冬青物种资源的保护和开发提供理论依据。

关键词：沙冬青生态化学计量学器官生境异质性权衡策略

乌兰布和沙漠不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分和粒径的变化特征

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草地学报 2024年第3期32卷 818-826页

作者：牧仁朱亮王丹阳安景源刘雅婧李新乐中国林业科学研究院沙漠林业实验中心/内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站内蒙古巴彦淖尔015200 巴彦淖尔市农牧业机械化服务中心内蒙古巴彦淖尔051000

为探究乌兰布和沙漠不同演替阶段下白刺灌丛沙堆土壤理化性质的变化特征。本研究按照白刺灌丛枯死率和盖度划分不同演替阶段,分别为发育阶段(枯死率10%~30%,盖度20%~40%)、稳定阶段(枯死率≤10%,盖度40%~60%)和衰退阶段(枯死率≥50%,盖... 详细信息

为探究乌兰布和沙漠不同演替阶段下白刺灌丛沙堆土壤理化性质的变化特征。本研究按照白刺灌丛枯死率和盖度划分不同演替阶段,分别为发育阶段(枯死率10%~30%,盖度20%~40%)、稳定阶段(枯死率≤10%,盖度40%~60%)和衰退阶段(枯死率≥50%,盖度≤20%),每个演替阶段选取3个相对独立的白刺灌丛沙堆作为研究对象,研究土壤养分和土壤粒径的变化特征。结果表明:不同坡向白刺灌丛沙堆表层土壤养分含量随着沙堆演替呈下降趋势。背风坡发育阶段有机质、速效氮和速效磷含量分别较衰退阶段高164.58%,144.44%和215.93%,而迎风坡发育阶段有机质、速效氮和速效磷含量分别较衰退阶段高107.95%,200%和45.64%。演替阶段对迎风坡处白刺沙堆灌丛土壤养分含量和粒径组成产生显著影响(P<0.05)。综上所述,不同演替阶段白刺灌丛沙堆表层土壤养分富集现象明显,但不同坡向相同演替白刺灌丛沙堆土壤理化性质存在差异。

关键词：荒漠荒漠植被白刺土壤理化性质

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乌兰布和沙漠梭梭茎干液流对降雨脉冲的响应

植物生态学报 2024年

作者：韩雨晴熊伟吴波卢琦杨文斌刘雅莉张景波辛智鸣马迎宾廉泓林王思涵中国林业科学研究院生态保护与修复研究所中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位研究站科尔沁左翼中旗水务局内蒙古农业大学沙漠治理学院

量化认识荒漠植物生态水文过程对降雨脉冲的响应是理解气候变化对旱区生态系统影响的关键。为深入理解乌兰布和沙漠梭梭（Haloxylon ammodendron）人工林中梭梭对降雨脉冲的响应,于2020年6–10月,应用热扩散技术和气象水文学方法观测了... 详细信息

量化认识荒漠植物生态水文过程对降雨脉冲的响应是理解气候变化对旱区生态系统影响的关键。为深入理解乌兰布和沙漠梭梭（Haloxylon ammodendron）人工林中梭梭对降雨脉冲的响应,于2020年6–10月,应用热扩散技术和气象水文学方法观测了梭梭茎干液流速率（SFD）、人工林微气象因素和土壤水分含量,结果表明:（1）在研究期内选择的17场降雨事件中,降雨后梭梭茎干SFD日均值为0.044 g·cm–2·min–1,是雨前的1.16倍。其中:9场降雨后SFD日变化曲线由雨前的“双峰型”变为“单峰型”;另外8场降雨则明显改变了梭梭茎干SFD日变化的特征值:降雨后梭梭茎干液流的启动时间由降雨前的8:00提前至7:00左右,其平均峰值也由降雨前的0.067增至0.085g·cm–2·min–1,且在峰值区间维持时间也明显延长。（2）阈值-延迟模型（T-D）可以较好地描述梭梭茎干SFD对降雨脉冲的响应过程;其最低降雨响应阈值为0.8mm,滞后时间为1.71d。（3）梭梭茎干SFD与气温、饱和水汽压差、太阳辐射、风速和土壤体积含水量均呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,但与降雨量无显著相关关系,说明降雨输入会通过改变梭梭的水分生理特性和土壤水分条件来间接影响其液流的变化。该研究结果有助于深入了解荒漠植物水分利用特征及其对气候变化的响应机制,对于人工固沙林的可持续经营与管理具有重要意义。

关键词：降雨脉冲梭梭液流土壤水分阈值-延迟模型

乌兰布和沙漠公路“麦草沙障-梭梭”的防护效益

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水土保持研究 2024年第1期31卷 250-259页

作者：崔健高君亮乔靖然于猛许亚欣中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200 国家林业草原防沙治沙工程技术研究中心内蒙古磴口015200 乌兰布和沙漠综合治理国家长期科研基地内蒙古磴口015200 内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站内蒙古磴口015200

[目的]研究公路防护体系的防风固沙作用为区域公路沙害防治提供科学依据。[方法]以乌兰布和沙漠东北部磴—额线沙漠公路防护体系为研究对象,并对防护体系的输沙量和风速进行了同步观测。[结果](1)风沙流穿过防护体系后各高度风速和总输... 详细信息

[目的]研究公路防护体系的防风固沙作用为区域公路沙害防治提供科学依据。[方法]以乌兰布和沙漠东北部磴—额线沙漠公路防护体系为研究对象,并对防护体系的输沙量和风速进行了同步观测。[结果](1)风沙流穿过防护体系后各高度风速和总输沙量降低,地表粗糙度增大,防护体系上风向(B点)和下风向(C点)风速由高到低较A点降低分别48.7%,14.4%和3.9%;总输沙率分别较A点降低86.4%和98.3%,地表粗糙度约由0 cm增大到4.92 cm。(2)沙物质粒径的垂直分布表现出中砂含量显著降低,细砂含量显著增加;表层沉积物颗粒粒级变小,频率分布曲线部分波段变窄,分选性变差,颗粒分布均匀且颗粒向着细粒化方向发展,易风蚀颗粒范围在180~200μm。[结论]对于道路防沙工程要有“以阻为主,阻固结合”的建设思想,同时本研究区道路防风固沙体系实践可以为其他区域公路防沙提供重要借鉴经验。

关键词：公路沙害防风固沙体系防护效益乌兰布和沙漠

乌兰布和沙漠植物多样性及绿洲-荒漠区植被地上生物量研究

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生态学报 2024年第18期44卷 8234-8246页

作者：辛智鸣邵琪雯王湘李新乐马媛李星罗凤敏肖辉杰董树斌程瑾北京林业大学林木育种与生态修复国家工程研究中心林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站磴口015200

通过对乌兰布和沙漠30个样地152个样方进行调查,利用MAPGIS软件绘制了乌兰布和沙漠首个主要植物群落类型分布图,利用经典的物种多样性指数对乌兰布和沙漠区植物群落的物种多样性及群落结构进行分析,对绿洲区和荒漠区植被地上生物量、土... 详细信息

通过对乌兰布和沙漠30个样地152个样方进行调查,利用MAPGIS软件绘制了乌兰布和沙漠首个主要植物群落类型分布图,利用经典的物种多样性指数对乌兰布和沙漠区植物群落的物种多样性及群落结构进行分析,对绿洲区和荒漠区植被地上生物量、土壤养分进行了显著差异性分析。结果表明:研究区共记录94种植物,隶属于21科58属,物种数量最多的3个科依次为菊科、禾本科和苋科。乌兰布和沙漠天然植被主要由16个群系35个群丛组成,以旱生、超旱生或盐生的小灌木和多年生草本植物占主导地位。分布面积最大的前三植物群系分别是:梭梭群系(1728.24 km^(2)),白刺群系(1278.27 km^(2))和沙冬青群系(746.79 km^(2))。群落优势层为灌木层,以小灌木和半灌木为主,白刺为样地出现频次最多的物种。整体上乌兰布和沙漠植物多样性水平较低,Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.1086和0.8158。目前人工绿洲对乌兰布和沙漠植物群落物种组成的影响不明显,但绿洲区植被地上生物量显著高于荒漠区。绿洲区和荒漠区在6个土层深度8个土壤养分指标上几乎没有显著性差异。相关调查和研究结果能够为乌兰布和沙漠地区的风沙治理、生态环境恢复和维护提供参考。

关键词：乌兰布和沙漠植物群落类型物种多样性生物量土壤养分

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荒漠绿洲区新疆杨蒸腾耗水特性研究

干旱区资源与环境 2024年第7期38卷 162-171页

作者：宋金堆肖辉杰辛智鸣罗成威贾肖肖北京林业大学水土保持学院北京100083 内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站磴口015200 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心磴口015200

为探究荒漠绿洲区新疆杨单木液流特征并估算其林带耗水量,文中监测新疆杨液流和环境因子,并将激光雷达点云提取的林木参数与日蒸腾量拟合。结果表明:新疆杨液流速率随胸径增加而增大,其日变化为“昼高夜低”的多峰曲线,5-9月平均液流速... 详细信息

为探究荒漠绿洲区新疆杨单木液流特征并估算其林带耗水量,文中监测新疆杨液流和环境因子,并将激光雷达点云提取的林木参数与日蒸腾量拟合。结果表明:新疆杨液流速率随胸径增加而增大,其日变化为“昼高夜低”的多峰曲线,5-9月平均液流速率为0.0015-0.0026 g·cm^(-2)·s^(-1)。日尺度下,太阳辐射是新疆杨液流速率变化的主要影响因子;月尺度下,新疆杨液流速率变化的主要影响因子为水汽压亏缺。基于激光雷达点云可以提取林木参数。林木胸径、边材面积、叶面积均与其日蒸腾量拟合较好(R^(2)>0.950),通过胸径、边材面积、叶面积估算5-9月林带的耗水量为967.70-1029.65mm。

关键词：新疆杨蒸腾耗水荒漠绿洲区