川中丘陵区土壤颗粒分形特征

分析了27个紫色土丘陵区土壤样品的机械组成，运用分形模型计算出土壤颗粒分形维数D（D=2．817—3．030），探讨了分形维数D与土壤粒度组成、土壤抗蚀性之间的关系，并分析了不同土地利用方式下土壤颗粒分形维数D与土壤有机质含量（O．M）、土壤容重（B.D）的相关关系。研究表明：土壤颗粒分形维数D能够很好的表征土壤质地，重点反映〈0．05mm的细颗粒物质，尤其是粘粒，其次是粉粒；与土壤有机质含量（O．M）、土壤容重（B．D）均达到极显著水平；其次分形维数D还能作为评价土壤水土流失和土壤生态恢复的指标。     

干旱沙区典型人工植被群落下土壤剖面CO_2浓度变化特征及其驱动因子

对人工固沙植被区柠条(Caragana korshinskii)群落和油蒿(Caragana korshinskii)群落下不同深度的土壤气体采样,主要研究和讨论了不同类型人工植被区下土壤CO2浓度的变化特征及土壤温度和土壤水分对其的影响。结果表明:柠条和油蒿群落0~80cm处的土壤空气CO2浓度随着土壤深度的增加而增加,并且在0~40cm,油蒿群落下的土壤CO2浓度值大于柠条,而在40cm以下则相反。其平均值分别为1 229.3μmol·mol-1和1 242.7μmol·mol-1,大于同一深度流沙下土壤CO2浓度值978.9μmol·mol-1。土壤水分与二者的土壤CO2浓度变化趋势在年际尺度上具有一致性,浅层40cm内油蒿群落下的土壤CO2浓度和土壤水分含量的相关性明显大于柠条和流沙。而在40cm以下,则表现为柠条油蒿流沙。土壤温度对土壤CO2浓度的影响程度一般为流沙油蒿柠条,特别是流沙,在表层达到了极显著的水平,之后随着土壤深度的增加而降低。而土壤温度对油蒿和柠条样地土壤CO2浓度的影响较为复杂,呈现出先增加后减小的趋势。在年际尺度上,土壤水分含量是不同植被群落下土壤剖面CO2浓度的关键限制因子,而在日尺度上,土壤温度则为主要限制因子。据粗略估计,在0~80cm内,柠条和油蒿根系呼吸所占的比例约为30.7%和33.3%。     

我国北方沙区退化植被的恢复机理

通过讨论我国北方沙区退化植被的恢复机理,认为气候驱动机制、植被自我修复机制、土壤环境变化和景观格局的驱动机制是我国北方沙区退化植被自然恢复的四个主要机制。其中,气候机制决定着植被恢复演替的方向和终点,是植被恢复的外在驱动机制;植被的自我修复机制决定着植物恢复的起始速度和演替速度,是植被恢复的内在驱动机制;而景观驱动作用只发生于斑块较小且呈镶嵌分布的退化植被区,对于面积很大且连片分布的流沙裸地其作用微弱;土壤条件的改善既是植被对土壤作用的结果,又反馈于植被的演替,它决定着群落演替的阶段性和群落类型,自始自终伴随着植被的演替过程。     

红壤丘陵区耕层土壤颗粒的分形特征

以土壤颗粒组成数据为基础,运用分形模型分析了红壤丘陵区耕层土壤颗粒的分形维数。结果表明,13个耕层土壤颗粒的分形维数D为2.772~2.897,其中紧砂土2.788,砂壤土2.807,中壤土2.814,轻壤土2.817。分形维数随土壤质地的变细而增大;由北向南,逐渐增加;成土母质对土壤颗粒的分形维数影响较大;D与全氮含量达极显著正相关,与有机质含量、全磷含量达显著正相关,D与有机质含量、全氮含量、速效磷含量、速效钾含量的复相关达极显著水平。     

泥石流多发干旱河谷区植被恢复研究

云南东北部东川小江流域的干旱河谷土地退化十分严重，土地表层的砾石含量已超过60％，有机质含量、全氮、有效氮、有效磷、有效钾的含量相对于残存燥红土明显下降。草坡是当地的主要植被类型，并未起到防治土地退化的应有作用。以合欢（Leucaena glauca)、马桑（Coriaria sinica)种植为主的恢复方式对土地的恢复有明显的改善作用。高密度的乔木树种合欢的种植使林下的草本物种的数量和组成发生了极大变化，较耐荫的植物占据了林分下层，且物种数量较草坡减少，群落多样性指数降低。三种马桑种植方式下，不但原有的草坡群落的物种仍有大量的生存空间，而且为一些新物种创造了生存环境，从而使物种的种类较原有草坡地增加，提高了群落的多样性指数。合欢种植的生物量最高，对解决当地薪柴严重短缺意义重大，马桑种植在增加灌木层生物量的同时，并未改变草坡的物种组成，还可兼顾解决当地的饲草和放牧，应大力推广。     

黄土高原植被破坏前后土壤团粒结构分形特征

应用分形理论的相关模型对黄土高原子午岭地区林地及不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形特征进行了研究。结果表明 :林地和不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形维在 2 .32～ 2 .91之间 ,表现为 >0 .2 5mm的团聚体含量越低 ,其结构的分形维越高。分形维与水稳性团聚体含量之间呈显著线性关系。林地和不同开垦年限农地表层土壤的物理性质随土壤团聚体的分形维变化而变化 ,即分形维越小 ,>0 .2 5mm的团粒含量越高 ,土壤容重也越小 ,土壤疏松 ,土壤通气度大 ,土壤涵蓄水分与供应作物生长所需水分的能力越好 ;分形维越大 ,>0 .2 5mm的团粒含量低 ,土壤容重也越大 ,土壤紧实 ,土壤通气度小 ,则土壤涵蓄水分与供应作物所需水分的能力越差。上述结果在一定程度上表明 ,植被遭到破坏、不合理的人为开垦 ,是土壤退化和生态环境恶化的主要原因 ;恢复和重建植被 ,增加地面覆盖 ,应为加速黄土高原综合治理的基本内容。     

沙区植被恢复对土壤微生物量及活性的影响

土壤微生物是生态系统功能及养分循环的关键影响因素,对土壤质量变化有重要的指示意义。研究了干旱沙区植被恢复过程中土壤微生物量及微生物活性的变化特征及其季节动态。结果表明：固沙植被区土壤微生物量碳氮和土壤基础呼吸显著大于流动沙丘,总体上表现为同一土层土壤微生物量碳氮和基础呼吸速率随植被恢复年限的延长而增加,而同一年代植被区则随土层深度的增加而减小。土壤微生物代谢熵随固沙年限的延长呈下降趋势,随土层深度的增加而增大。土壤微生物量和基础呼吸呈现出明显的季节变化,表现为夏季 >秋季 >春季 >冬季,且随着恢复年限的延长其变化幅度增大;微生物代谢熵不存在明显的季节变化。土壤微生物属性能够较好地反映沙区植被恢复引发的土壤质量变化。     

1470-1912年西北东部地区极端干旱事件的复原及分形特征研究

通过对西北东部地区1470-1912年干旱灾害历史资料的搜集整理,根据干旱发生强度、持续时间、发生范围,定义了强旱事件,建立了极旱因子模型,复原了443年西北东部地区极端干旱事件,并根据时间分形原理,挖掘出极旱事件时间序列的分维特征。经过对比分析得到以下结论：建立的模型结果与记载结果具有显著的相似性;全序列旱灾时间分维值随极旱强度的增加而降低,与极旱发生周期呈反位相关系;各类别极旱有自己的时间重演律,极旱程度越轻,无标度区越宽,分维值越高,短周期比较明显。     

西藏高原干旱半干旱区土壤分形特征及其应用

通过对西藏高原干旱半干旱区4种土地利用类型的土壤全样和层样采集与测定,运用土壤粒径的质量分布原理,计算出它们的分形维数。并分析其与土地利用方式、土壤肥力的关系。同时还探讨了土壤分形维数在剖面不同深度的纵向变化。结果表明:i.土壤分形维数不仅可以反映土壤质地的均一程度,而且可以间接反映自然环境变化和人类活动对土壤理化性质的影响。ii.土壤肥力与土壤分形维数有显著的相关性。当土壤颗粒组成分形维数Dp<2.65和微团聚体组成分形维数Da<2.44时,土壤肥力最佳。iii.Dp值和Da值随深度呈波状变化,峰值出现的深度与土地利用方式和人类活动密切相关。     

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地土壤颗粒的分形特征

选择科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地为研究区,利用土壤颗粒的体积分形模型计算了研究区49个采样点土壤颗粒的分形维数,并建立了分形维数与土壤颗粒不同粒级间的相关关系,以探讨半干旱寒冷地区土壤颗粒的分形特征与土壤物理性质以及养分含量之间的关系。结果表明:(1)研究区土壤颗粒的分形维数为1.33~2.50,变幅较大,且呈现出自中部的草甸、农田地带向南、北方向的沙丘地带递减的趋势;土壤颗粒的体积分形维数依照流动沙丘-半流动半固定沙丘-固定沙丘-农田-草甸的顺序而递增。(2)土壤颗粒的分形维数与黏粒、粉粒含量显著正相关,与砂粒含量显著负相关,且表现出明显的对数关系。100 μm是影响土壤颗粒分形维数变化的分界粒径,大于该粒径的颗粒含量越高,土壤颗粒的分形维数越小;反之越大。(3)分形维数与土壤养分含量相关显著,土壤颗粒的分形维数与电导率、pH值及有机质、全氮、全磷含量均显著正相关,但与全钾含量负相关。在分形维数大于2时,基本与土壤饱和含水率正相关、与干容重负相关。     

古尔班通古特沙漠南部风沙土性状在沙垄尺度上的空间变异

在新疆古尔班通古特沙漠南部纵向沙垄上,按5 m×5 m的网格采集浅层风沙土组合样品184件,调查植被样方100个,并测试了风沙土质地、pH、盐分、含水量、全N含量和有机质含量等理化性状。研究发现:受沙垄地貌和植被格局的影响,风沙土性状具有中等到强烈的空间相关性,空间依赖范围(变程)介于21.3~74.8m,大致对应着单一沙垄宽度或垄间地-沙垄-垄间地的地貌单元宽度。利用地统计分析求得不同取样尺度上的分维D。风沙土质地(粒径、平均粒径、分选系数)和盐分(电导率)及养分(有机质和全N含量)在0~40m的取样间隔下,D较大,空间变异程度基本处于中高水平;在90~150m的取样间隔下,D骤减,空间异质性大大增强。风沙土含水量的空间变异强度曲线为几段式形态,并且分维依次递减。     

干旱风沙区植被重建初期对土壤微生物群落结构的影响

为揭示干旱风沙区植被重建对土壤微生物群落结构的影响,以乌海至玛沁高速公路腾格里沙漠段生态防护体系的植被重建区土壤为研究对象,以流动沙丘为对照,运用高通量测序技术研究植被重建区土壤微生物群落结构随植被恢复重建的变化特征。结果表明:植被重建区与流沙区土壤微生物群落组成相似,均以放线菌门(58.53%～67.85%)、变形细菌门(16.53%～19.68%)等为优势类群;优势菌属包括诺卡氏菌属、甲基柔膜菌属、微红微球菌属和微枝型杆菌属。与流沙区对照相比,植被重建区显著增加了土壤大部分菌门相对丰度和多样性。植被恢复重建后土壤pH、电导率及盐分含量降低;土壤微生物量磷(MBP)、土壤微生物量碳(MBC)与土壤微生物量碳氮比(MBC:MBN)在植被重建区浅层土壤(0～5 cm、5～10 cm和10～20 cm)显著高于流沙区。因此,对于沙漠公路生态防护体系而言,植被重建能显著改善其浅层土壤养分状况、微生物相对丰度和多样性水平,是改善沙漠生态环境的重要措施。     

腾格里沙漠东南缘固沙灌丛林土壤理化性质及分形维数

以腾格里沙漠固沙灌丛林为研究对象,选择大、中、小沙丘的迎风坡、丘顶和背风坡为研究样地,调查不同沙丘微地形土壤理化性质和土壤粒径分布的分形特征,阐明沙丘大小和微地形差异对固沙灌丛林土壤理化性质和土壤分形维数分布的影响规律.结果表明:(1)土壤含水率和全碳含量均表现为背风坡中部显著高于丘顶;土壤容重表现为迎风坡中部、丘顶和...     

中国干旱区恢复生态学研究进展及趋势评述

本文评述了中国干旱区恢复生态学研究的历程和特点,系统分析了其研究前沿和未来发展趋势.国家重大需求推动了干旱区恢复生态学研究,植被建设是生态恢复的主要方法和手段;植被分布的地带性规律、土壤生境的恢复、生态水文互馈机理、植物水分关系、生物土壤结皮、基于模型的预测模拟是未来研究的重点;地学与生物学的学科交叉融合为干旱区恢复生态学理论创新和生态恢复实践提供了新的思路和途径.     

Effects of dune stabilization on vegetation characteristics and soil properties at multiple scales in Horqin Sandy Land, Northern China

Ecological patterns and processes in dune ecosystems have been a research focus in recent years, however information on how dune stabilization influences vegetation and soil at different spatial scales...     

Characteristics of soil water repellency after sand dune stabilization in the Tengger Desert

Soil water repellency (SWR) is one of the most important physical properties of soils found all over the world, and it may have significant effects on the eco-hydrological processes of land ecosystems. In this study, the Capillary Rise Method was used to measure the SWR in the artificial vegetation area in Shapotou, located in the southeast area of the Tengger Desert, Ningxia Province of western China. The variation of the soil water repellency among different minor topographies, different depths and different particle sizes was analyzed. The results of the study indicate that the SWR shows distinct changes with vegetation restoration, and it increases with an increase in the period of dune stabilization. In the same vegetation area, the SWR of soils in inter-dune depressions or windward slopes is slightly greater than that in crest or leeward slopes. The SWR of 0–3 cm topsoil is significantly greater than that in the 3–6 cm soil layer. The SWR decreases with an increase in grain size and the differences among the SWRs of different sieved soil fractions are found to be significant. There is also a significantly positive correlation between the SWR and the proportion of soils with grain sizes of 0–0.05, 0.05–0.01 and 0.01–0.15 mm, and a significantly negative correlation between the SWR and the propotion of soils with grain sizes exceeding 0.15 mm. The increase of SWR in revegetation areas may depend on the continuous depositing of atmospheric dust on the stabilized dune surface as well as the formation of biological soil crusts, especially on the formation of algal and lichen crusts. Enhanced SWR influences the effectiveness of water use of sand plants inhabiting the sand dunes.     

黄土高原丘陵区典型植物群落土壤粒径分布特征

为探究黄土高原丘陵区不同植物群落的土壤粒径分布特征。选取草地、山杏纯林、油松纯林和油松山杏混交林0~200 cm土壤为研究对象,采用激光衍射技术测定土壤样品粒度组成,计算土壤粒度参数与分形维数,绘制粒度频率曲线。结果表明：（1） 研究区土壤属粉壤土,粉粒含量约占总体的56.58%~71.67%,砂粒约占21.37%~38.71%,黏粒约占3.55%~6.96%。（2） 各植物群落内土壤粒度组成随土层深度增加分布较为均一,粒径分布整体分选性均较差,呈极正偏度,峰态尖窄,粒度频率曲线为双峰型,曲线波峰一致。不同植物群落土壤粒径分布差异主要集中在土壤表层0~20 cm（P<0.05）。（3） 草地、山杏纯林、油松纯林和油松山杏混交林0~200 cm土壤平均分形维数分别为2.63、2.60、2.61、2.58。分形维数与黏粒含量具有极显著正相关关系（P<0.05）,其中,草地土壤分形维数与黏粒的相关性最强。总体来看,黄土高原丘陵区草地土壤粒径分布特征显著优于人工林,本研究结果可为黄土高原的生态重建工作提供理论依据。     

古尔班通古特沙漠南部风沙土粒度分布的空间异质性

系统采集古尔班通古特沙漠南部典型地段纵向沙垄和垄间地浅层风沙土(0～30 cm)样184件,运用常规粒度分析和地统计分析方法研究了古尔班通古特沙漠南部沙垄不同部位风沙土粒度组成、分布特征及空间变异。结果显示:风沙土机械组成的优势粒级是细沙和极细沙,不同地貌部位粒级组成差异明显。粘土和粉沙的含量为垄间地高于沙垄,背风坡高于迎风坡和垄顶。极细沙和细沙的含量是迎风坡最高,垄顶最低。中沙、粗沙和极粗沙的含量则是垄间地低于沙垄,垄顶最高。风沙土粗物质粒径φ1和平均粒径Mz从垄间地→背风坡→迎风坡→垄顶均由细变粗,分选系数σ则由差变好。同时,φ1、Mz和σ具有中等-强空间自相关性,其空间相关范围(变程)大小顺序为φ1<σ相似文献   

Discussion on wind factor influencing the distribution of biological soil crusts on surface of sand dunes

Biological soil crusts are widely distributed in arid and semi-arid regions, whose formation and development have an important impact on the restoration process of the desert ecosystem. In order to explore the relationship between surface airflow and development characteristics of biological soil crusts, we studied surface airflow pattern and development characteristics of biological soil crusts on the fixed dune profile through field observation. Results indicate that the speed of near-surface airflow is the lowest at the foot of windward slope and the highest at the crest, showing an increasing trend from the foot to the crest. At the leeward side, although near-surface airflow increases slightly at the lower part of the slope after an initial sudden decrease at upper part of the slope, its overall trend decreases from the crest. Wind velocity variation coefficient varied at different heights over each observation site. The thickness, shear strength of biological soil crusts and percentage of fine particles at crusts layer decreased from the slope foot to the upper part, showing that biological soil crusts are less developed in high wind speed areas and well developed in low wind speed areas. It can be seen that there is a close relationship between the distribution of biological soil crusts in different parts of the dunes and changes in airflow due to geomorphologic variation.     

努尔苏丹樟子松人工林土壤粒度组成特征研究

为了揭示努尔苏丹不同林龄樟子松人工林对土壤粒度组成的影响,通过野外采样与室内分析相结合,分析了努尔苏丹周边不同林龄樟子松人工林土壤粒度与分形维数特征,研究了分形维数与土壤特性之间的关系.结果表明:(1)研究区土壤粒度组成以粉粒为主,砂粒次之,黏粒最少,樟子松人工林的种植能够显著提升土壤表层细颗粒物质含量.不同林龄人工林...