毛乌素沙地农田土壤水分的时空变化格局

水分因子是直接关系毛乌素沙地农田生态系统产出稳定及提升的关键因子。对沙地农田土壤水分时空变化格局进行了试验研究,结果表明,在地表有植被覆盖时,地表土壤水分的散失途径增加,尤其是后期植被的蒸腾散失对农田土壤水分的影响较大,但土壤水分含量散失较为平缓;裸露的地表则恰好相反,但随着地表干沙层的加厚,地表土壤水分散失防护的效应越来越明显,后期土壤深层水分得到了一定恢复;受干沙层的防护,有植被覆盖的土壤水分消耗量大于裸地,裸地的无效地表蒸发也不容忽视。在沙漠化地区土地上进行农业生产和植被恢复时,应加强地表覆盖,增加土壤水分储量,为沙漠化地区农业增产和植被恢复提供良好的水分供给。探明沙地农田土壤水分的运移规律,还可以为相似逆境地区农业生产高效用水和管水提供可靠的理论依据。     

毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间变异研究

探讨毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间分布及变异特征,为矿区生态恢复提供理论依据。通过线性取样方式,采用经典统计与地统计学方法,研究了塌陷区及非塌陷区(对照)沙丘典型位置0—100cm范围内土壤水分空间分布特征及变异规律。结果表明:非塌陷区(对照)沙丘典型位置纵横向各层次的土壤水分变化,其概率曲线分布均为正态分布,符合毛乌素沙地常规沙丘土壤水分时空变化特征,而采煤塌陷2年后,其纵横向各层次土壤水分的变异程度差异较大,土壤水分流失严重,比对照沙丘减小了近10%~30%,标准差变化在0.54~1.05,比非塌陷区(对照)增大了52.08%,正负偏离程度大于1的概率超过50%,变异系数变化在0.14~0.28,比非塌陷区(对照)增加80%;采煤塌陷后各层次土壤水分均值、标准差、方差及变异系数都有很大变化,尤其对中层(30—70cm)的土壤水分影响最大,而对表层(0—20cm)和下层(80—100cm)土壤水分影响不明显。采煤塌陷区纵横向各层次土壤水分离散程度大大提高,增强了土壤水分的空间变异。     

毛乌素沙地农田土壤水分动态特征研究

毛乌素沙地农业种植以春玉米为主,水资源短缺是制约当地农业发展的主要因素,研究农田土壤水分动态对指导当地农业生产具有重要意义。本研究以原位试验为主,通过对地下水、土壤含水率、土水势、灌溉降雨、蒸腾蒸发等数据的监测和分析,对毛乌素沙地春玉米生长过程中的土壤水分动态特征进行研究。结果表明:地下水与土壤水之间存在明显的水力联系,Pearson相关性分析发现,各深度土壤含水率与地下水埋深之间均呈显著相关,其中40~60 cm深处相关性最大,相关系数大于0.8;地下水位的下降降低了土壤含水率稳定层的位置,削弱了上下层土壤之间的水力联系,不利于土壤水分的保持;玉米需水量增加和地下水位下降均会导致土壤含水率在垂向剖面上的不规律变化增强。通过对土壤含水率和土水势监测数据的分析发现,在玉米从苗期至蜡熟期的生长过程中,土壤水分动态经历了弱—强—弱的变化过程,并且20 cm深土层是春玉米的主要吸水层,30~40 cm是相对干燥层,由于田间灌溉在春玉米发生水分胁迫时进行,因此可利用30 cm和40 cm深土层含水率判断玉米是否需要灌溉。受春玉米生理作用影响,当10 cm深处土水势值下降到低于-0.18 bar时会出现根系提水现象。本研究结果可以为毛乌素沙地地区的农田水分利用及水资源管理提供重要的理论依据和参考信息。     

不同坡位条件对毛乌素沙地长柄扁桃林地土壤水分的影响

[目的]揭示半干旱区固定沙丘不同坡位条件下土壤水分空间变化规律,为固定沙丘土壤水分合理利用提供决策依据。[方法]在毛乌素沙漠东南缘陕西省神木市生态协会毛乌素治沙造林基地,以固定沙丘12 a龄人工长柄扁桃林地为研究对象,建立土壤水分定位观测小区,使用CNC503DR型中子仪对2018年7—10月0—300 cm土层土壤水分进行测定,并分析不同坡位条件下长柄扁桃林地生长季土壤水分时空变化特征。[结果](1)坡顶与坡上0—300 cm土壤剖面含水量随土层深度的增加呈先增加后减小,之后趋于稳定的变化趋势,而坡中(上、下)与坡底表现为类似S形的变化规律,土壤含水量表现为:坡底坡中(上)坡上≥坡顶坡中(下);(2)坡底土壤含水量表现出强变异性,其他4种坡位条件下为中等变异;(3)不同坡位条件下蒸散发表现为:坡底坡顶坡中(下)坡上坡中(上),坡上属强变异,而坡底则表现出中等变异且变异系数最小。[结论]不同坡位条件对固定沙丘土壤水分及蒸散耗水具有重要影响,坡底土壤含水量及蒸散发量均最大,且具有较强的不稳定性。     

毛乌素沙地不同沙丘土壤水分的时空变异

在毛乌素沙地，其主要地貌为各种大小不一的流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙丘高度一般在5～10m之间，大小因沙丘类型不同而不同，地形起伏不大。不同沙丘类型以及沙地微地形对沙地土壤水分运动影响很大。固定程度不同的沙丘，植被的生长状况不同，对水分的消耗不同，使不同类型沙丘的土壤水分存在明显的差异，从而造成景观异质性变大。     

毛乌素沙地常见灌木单株对土壤风蚀的影响

选取沙蒿、柠条、杨柴3种灌木单株为研究对象,对其周围风速及输沙量进行观测,应用空气动力学原理分析这3种植物单株对土壤风蚀的作用,结果表明：1）在春季植株尚未展叶的时期,相似横截面的3种单株,透风系数小的沙蒿植株比其他植物的防风阻沙作用显著,且防护距离最大;2）不合理的配置格局会导致灌丛之间形成的流场空间产生狭管效应,加重土壤的风蚀,今后的植被建设中,植株要进行合理的配置,才能使其产生更好的防护效果。     

毛乌素沙地长柄扁桃林地土壤水分时间稳定性

为揭示毛乌素沙地人工林土壤水分时间稳定性特征,于2018年3月—2019年10月利用CNC503DR型中子仪对毛乌素沙地东南缘固定沙丘长柄扁桃林地中30个测点的0～300 cm剖面土壤含水量连续测定,运用经典统计学和时间稳定性分析方法,研究不同深度土层土壤水分时空变异和时间稳定性特征.结果表明:1)监测期间,各土层土壤...     

毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮发育特征

生物土壤结皮广泛分布于干旱和半干旱区,它的形成和发育对荒漠生态系统生态修复过程产生重要的影响。采用野外调查、测定和室内分析相结合的方法,对毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮发育特征进行研究。结果表明:不同地貌部位生物土壤结皮的厚度、各类型结皮盖度、机械组成和结皮及其下层剖面土壤容重均发生不同程度的变化。生物土壤结皮的发育对不同地貌部位具有一定的选择性,丘顶微生物结皮少量分布,迎风坡以浅灰色的藻类结皮为主,背风坡以黑褐色的藻类结皮为主,丘间地以苔藓结皮为主。不同地貌部位结皮层微生物总数存在较大差异。不同发育阶段生物土壤结皮的优势成分不同,表现出明显的阶段性特点,其形成和发育是生物过程和非生物过程的统一。     

毛乌素沙地治理的新模式

通过对毛乌素沙地自然环境特征深入分析,结合前人治沙经验,提出了一种适用于毛乌素沙地的兼具生态和经济双重效益的沙地治理新模式。该模式的构建思路是将沙地推平后通过混合黄土或者其它改良剂改善沙地的立地条件,建设防护林或者种植植被固定沙地,通过打井浇水保证固沙植被的成活率,待沙地固定后进行综合利用。该模式主要适用于水资源有保障的城镇周边和道路沿线地区。随着区域经济实力的增加和土地资源的日益稀缺,本模式具有广阔的应用前景。     

毛乌素沙地不同植被恢复类型的土壤碳水效应

[目的] 探讨不同植被恢复类型下土壤有机碳和水分含量特征及其关系,为毛乌素沙地植被恢复类型的选取提供科学依据。[方法] 以毛乌素沙地自然恢复草地及沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳(灌灌混交)、樟子松、沙柳×樟子松(乔灌混交)为研究对象,并以裸沙地为对照,分析不同植被恢复类型对0-5.0 m土层土壤剖面碳、水的影响及其相关性。[结果] (1)植被恢复增加土壤有机碳含量,沙柳×樟子松、樟子松、草地、沙蒿×沙柳、沙柳、沙蒿依次降低,0—0.2 m土层显著高于深层,表现为表聚效应;随着土层深度的增加,各植被类型的有机碳含量逐渐降低;沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳在0.8—2.2 m土层范围内表现为碳损失。(2)不同植被恢复类型在深层均存在不同程度的水分亏缺,主要集中在1.0—3.0 m土层,具体亏缺程度为沙柳×樟子松＞樟子松＞沙蒿×沙柳＞沙柳＞草地＞沙蒿。(3)根系是影响土壤有机碳含量和水分消耗的主要因素;土壤有机碳含量与土壤含水量在0—5.0 m土层范围内负相关。[结论] 植被固存有机碳以消耗深层土壤水分为代价,沙柳×樟子松固定同等单位量的碳消耗水分最少。因此,从土壤固碳和保水2个角度同时考虑,沙柳×樟子松在毛乌素沙地的植被恢复中具有较好的恢复效果。     

毛乌素沙地三种荒漠灌木根系分布特征与土壤水分研究

用全根系挖掘法,调查研究了风沙地生境中的黑沙蒿、杨柴、沙木蓼的根系分布特征;对根际不同土层土壤水分含量进行了观测,确定3种植物根系分布和土壤水分的响应特征。结果表明:杨柴的根系分布范围为地下0-280cm,主要分布在20-110cm,占总根重的65.86%;沙木蓼的根系分布范围0-180 cm,主要分布在0-80cm,占总根重的68.29%;黑沙蒿的根系分布范围0-240cm,主要分布在0-60cm,占总根重的62.14%。3种不同植物根系垂直分布形态特征,杨柴为“V”型分布,黑沙蒿为“伞”型分布,相比之下沙木蓼分布比较均匀。各土层中,除杨柴0-20cm土层根系分布较少外,黑沙蒿和沙木蓼表层根系分布较多;0-60cm土层中分布的根系密度最大,均表现为从土壤表层到深层逐次递减趋势;植物根系分布对土壤水分的响应显著,根系集中分布区域土壤含水量明显减小;黑沙蒿根际平均土壤水分含量最大,沙木蓼次之,杨柴最小,其与根系分布、水分利用策略密切相关。在水分资源竞争中,植物根系分布特征起到重要的作用。     

毛乌素沙地南缘灌丛沙丘土壤水分与粒度特征研究

土壤水分与土壤粒度是影响灌丛沙丘植被与沙丘演变的重要因子.通过对毛乌素沙地南缘典型灌丛沙丘土壤粒度以及4月、7月的土壤水分的测定.揭示了沙丘各部位土层土壤含水量的时空变化特征与粒度分布规律:由于是降雨1 h后采样,丘间地与丘顶0-10 cm土层7月土壤含水量均随深度变化骤减.丘间地自表层至70 cm深度范围的土层,受植被、降雨、太阳辐射等外界环境因子影响较大.丘顶四月表层被灌木老枝覆盖,从一定程度上抑制丘顶0-30 cm土层土壤水分的蒸发,同时增加粗糙度,降低下垫面起沙起尘率,从而为维持水分平衡、防沙治沙提供手段;30-80 cm间的土层7月土壤含水量较4月土壤含水量丰富,是由于7月正值雨季,雨水下渗土壤含水量较高.风况、植被条件、沙面活动程度决定各部位土壤含水量的变化幅度,根系分布与植被决定沙丘土壤水分的动态变化与拐点出现的土层深度.迎风坡、丘顶、背风坡、丘间地沉积物粒度特征相似,均以细砂为主,垂直结构中细砂、极细砂含量较高,其次为粉砂.黏土、中砂、粗砂、极粗砂含量随土层深度的增加变化不大,极细砂、细砂含量随土层深度增加变化起伏较大.     

毛乌素沙地人为干扰苔藓结皮的土壤水分和风蚀效应

[目的]为了探讨在毛乌素沙地人为干扰生物结皮的必要性与可行性,并为该区生物结皮的高效利用提供实验依据。[方法]在毛乌素沙地东南缘设置裸沙、苔藓结皮、干扰苔藓结皮、沙蒿、沙蒿+苔藓结皮以及沙蒿+干扰苔藓结皮6个处理小区,通过动态监测各小区土壤水分及风蚀变化过程,分析人为干扰苔藓结皮对土壤水分及风蚀过程的影响。[结果](1)沙地苔藓结皮能够显著提高浅层土壤含水量,降低深层土壤含水量。(2)人为干扰苔藓结皮会引起浅层土壤含水量的降低和降雨入渗深度的增加。(3)与裸沙对照相比,几种处理的减蚀效率大小顺序为:沙蒿+苔藓结皮(97.01%)沙蒿+干扰苔藓结皮(90.87%)苔藓结皮(89.63%)干扰苔藓结皮(69.50%)沙蒿(64.62%)。[结论]植被覆盖度较高时,对苔藓结皮进行适当破坏,能够在不加剧土壤风蚀的前提下,一定程度上改善土壤水分状况。而在无植被或低植被覆盖的地块,要禁止对苔藓结皮的干扰破坏。     

民勤绿洲区天然胡杨林生长季土壤水分动态

利用地统计学方法对民勤绿洲区天然胡杨林下土壤水分的空间结构特征及生长季期间的变化规律进行了研究。结果表明,研究区天然胡杨林下土壤水分含量范围为0.85%～4.80%。民勤县双茨科乡和苏武乡天然胡杨林下土壤含水量随土层深度的增加呈增大趋势,而夹河乡样区土壤水分含量随土层深度的增加呈现出先增大后减小的趋势。8月份各采样点表层土壤含水量均为最小值。土壤水分含量在胡杨的生长季期间总体表现为:春季>秋季>夏季。采样点土壤水分变异系数总体属于中强度变异性,表层土壤水分的变异系数略大。胸径大的胡杨树土壤含水量反而少,这主要与树龄及胡杨林根系发达程度有关。土壤水分异质性为中等程度的空间相关性,且苏武乡变异函数模型拟合效果最为理想。     

毛乌素沙地南缘3种灌草丛形态与阻沙能力的对比研究

灌草丛形态对其沙丘形态塑造具有重要作用.通过对毛乌素沙地南缘典型灌草丛沙堆形态参数的测量,定量分析了针茅、沙蒿、沙柳3种主要灌草丛形态对其沙堆形态的影响.并探讨了不同灌草丛的阻沙能力.对灌草丛及沙堆形态参数之间的相关分析表明,3种灌草丛沙堆的长度、宽度与灌草丛的冠幅长度、宽度存在显著相关;沙堆高度与灌草丛高度微相关、与冠层高度不存在明显相关关系;沙堆水平分量与灌草丛高度也存在较强相关关系,相关性强弱依次为针茅、沙柳、沙蒿;沙堆体积与灌草丛体积相关性显著,相关性强弱依次为针茅、沙柳、沙蒿;研究结果证明,阻沙能力沙蒿最强.其次为针茅、沙柳.     

毛乌素沙地南缘臭柏群落土壤水分空间分布特征

为对臭柏群落土壤水分空间分布特征进行初步研究,以毛乌素南缘神木大保当镇臭柏(Sabina vulgaris Ant.)群落为研究对象,选取10个样地利用环刀进行土壤取样,通过土壤烘干法测出土壤含水量与蓄水量并进行分析。结果表明:(1)在坡位影响下,各样地间的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量整体分别表现为沙丘下部沙丘中部丘间低地沙脊,沙丘中部沙丘下部丘间低地沙脊;(2)在坡向影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为背风坡迎风坡;(3)在林内外植被影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为草地臭柏沙地。表明臭柏群落对土壤水分空间分布有一定的影响。