库布其沙漠白刺种群空间格局研究

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《2024年野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究》范文

《野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究》篇一摘要：本文以野生白刺种质资源为研究对象，通过对其筛选评价及种群更新复壮技术的研究，旨在提高白刺的种质资源质量，促进其种群的健康与可持续发展。

本文首先介绍了白刺的生态价值与经济价值，随后详细阐述了种质资源的筛选评价方法及种群更新复壮技术的实施策略，最后对研究成果进行了总结与展望。

一、引言白刺是一种具有重要生态价值和经济价值的植物资源。

近年来，由于生态环境的变化和人为活动的干扰，白刺的种质资源质量逐渐下降，种群数量也呈现出减少的趋势。

因此，对野生白刺种质资源的筛选评价及种群更新复壮技术进行研究，对于保护和利用白刺资源具有重要意义。

二、白刺的生态价值与经济价值白刺是一种耐旱、耐寒、耐盐碱的植物，具有极强的生命力和适应性。

它在维护生态平衡、防止土地荒漠化、保持水土等方面发挥着重要作用。

同时，白刺还具有较高的经济价值，其果实、叶片、枝条等均可作为药用、食用或工业原料，具有广泛的应用前景。

三、野生白刺种质资源筛选评价（一）种质资源调查与收集首先，对野生白刺的分布区域、生长环境、种群结构等进行调查，收集具有代表性的种质资源。

（二）种质资源筛选通过对收集的种质资源进行形态特征、生理生化指标、遗传多样性等方面的分析，筛选出具有优良性状和较高遗传多样性的种质资源。

（三）种质资源评价根据筛选结果，对种质资源进行评价，包括抗逆性、产量、品质等方面的评价，为后续的种群更新复壮提供依据。

四、种群更新复壮技术实施策略（一）建立繁育基地选择适宜的地点建立白刺繁育基地，为种群更新复壮提供良好的生长环境。

（二）繁殖技术研究研究白刺的繁殖技术，包括播种、扦插、组织培养等方法，提高繁殖效率。

（三）病虫害防治针对白刺的常见病虫害，研究有效的防治方法，减少病虫害对种群更新复壮的影响。

（四）抚育管理加强抚育管理，包括灌溉、施肥、修剪等工作，促进白刺的生长与发育。

五、研究成果总结与展望通过对野生白刺种质资源的筛选评价及种群更新复壮技术的研究，我们成功筛选出具有优良性状和较高遗传多样性的种质资源，并建立了相应的繁育基地。

荒漠植物白刺总DNA提取及鉴定

文章编号:10002694X (2006)0320489204荒漠植物白刺总D NA 提取及鉴定收稿日期:2005201204;改回日期:2005201219 基金项目:国家自然科学基金重大研究计划(90302010);交通部西部交通建设科技项目(200323182362232);甘肃省中青年基金(3ZS0412A252006);中国科学院西部之光项目共同资助作者简介:张勇(1963—),男(汉族),甘肃民乐人,副教授,在读博士。

主要从事荒漠植物研究。

3通讯联系人:安黎哲(E 2mail :lizhean @ )张勇1,2,李鸣3,4,杨同文1,张腾国1,陈拓3,安黎哲1,33(1.兰州大学生命科学学院,甘肃兰州　730000;2.河西学院生物系,甘肃张掖　734000;3.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州　730000;4.广西壮族自治区甘蔗研究所,广西南宁　530004)摘　要:荒漠植物白刺含有较多的多糖、酚类等次生代谢物,用常规的CTAB 、SDS 等方法难以获得高质量的总DNA 。

针对这一问题探索出一种适合白刺属植物总DNA 提取的方法。

其特点是在裂解细胞膜之前,首先用无CTAB 缓冲液进行两次多糖、酚类等次生代谢物的抽提;加大CTAB 浓度,用3×CTAB 作为裂解液;在用异丙醇沉淀DNA 之前,用高浓度NaCl 再次分离多糖。

用这种方法我们对分布于甘肃的四种白刺属植物的总DNA 进行了提取,开展了与总DNA 相关的PCR 扩增和其他遗传学分析,并取得满意的结果。

关键词:白刺;总DNA 制备;t rn L 2F 中图分类号:Q943文献标识码:A 高质量DNA 的获得是进行分子生物学研究的基础。

植物总DNA 的提取方法很多,但根据细胞膜溶涨介质来分,可以分为C TAB 法和SDS 法。

对于多数植物常规的C TAB 法[1]和SDS 法[2]可以有效的提取供下游实验所用的总DNA 。

沙区抗风沙植物白刺的生物学特性及快繁技术

种群。迄今为止，白刺靠自然繁殖，人工繁殖还缺少研究。本项目为了保护、改善西部生态环境，挽救西部珍稀濒危植物，包括目前还未列入濒危植物的白刺，笔者近几年多次进行野外实地考察，反复研究观察白刺的生物学、生态学特性，并且采集优良种子进行育苗种植试验，现将试验结果总结如下。１白刺的形态特征灌木，高１２。多分枝，枝开展或平卧斜伸，￣ｍ小枝灰白色，先端针刺状。叶通常２３，簇生，宽 —片
坏，自刺的分布面积日益缩小，目前已临近濒危植物
白刺为具肉质叶的灌木，枝叶十分茂密，可拦阻
并积聚风沙和枯树叶。喜沙埋，埋后枝节生出不定根，逐渐形成丘状沙堆。堆大小不一，一般高１～１ｉ，高者可达２ｍ乃至５．Ｓｎ～３ｍ左右，枝条高度一般
特前旗、后旗、杭锦旗及磴口县）、鄂尔多斯市（乌海旗、鄂托克旗）、阿拉善盟及乌海市。集中分布在
倒披针形或倒披针形，长１— ５ｍ，宽６８ｍ，８２ｍ～ｍ先端钝圆或平截，全缘。聚伞花序生于枝顶，较稠密，萼片５，绿色；花瓣５，白色，雄蕊１～５；子房枚枚Ｏ１枚
中图分类号：￥２．７８４
文献标识码：Ｂபைடு நூலகம்
文章编号：１７ — ４３２１）５０３ — ２３８０（００－０００６２
白刺，名唐古特白刺（ｉａｉｔｇｔｕＮｔｒａｕｒｍｒａｎｏＢｂ）ｏｒ，分布于我国中西部地区。在内蒙古自治区主要分布在锡林郭勒盟浑善达克沙地、巴彦淖尔市（乌拉

库布齐沙漠自然植被与人工植被土壤水盐的空间异质性比较研究

（国Ｄｌ — 公司产）对土壤参数分两层（英ｅｔＴａ表层
０１、下层１～０ｃ）行测定，土壤含水量以体～０Ｏ２进ｍ积比（／，％）ＶＶ表示，土壤盐分含量以土壤电导率
３防化指挥工程学院，北京１２０．０２５
摘要：干旱半干旱地区土壤水盐的空间分布对土地利用和生态恢复具有重要作用。运用传统统计学和地统计学对库布齐沙漠
５自然植被和５种种人工植被０１和１～０ｃ～Ｏ０２ｍ深度土壤水分和盐分的空间异质性进行了小尺度比较分析。结果表明：９种群落的土壤水盐平均值下层大于表层，且盐分的空间相关性较水分更高；人工植被土壤水分（ｖ５３２．和盐分（ｖ１．ｃ＝．％～２７％）ｃ＝５７％
库布齐沙漠自然植被与人工植被土壤水盐的空间异质性比较研究
李朝生，杨晓晖，于春堂，慈龙骏，成文连
１．国家气象中心，北京１０８；２００１．中国林业科学研究院林业研究所，／国家林业局林木培育重点实验室，北京１０９００１
生态环境学报２１，９８：０２２７００１（）２７．０８
ＥｃｌｙａｖｉｏｍｅａｃｅｅｏｏｎｎｄＥｎｒｎｎｔｌＳｉｎｃｓ
ｈｔ：ｗｗ．ｅｃｃｍｔ／ｗｊｓｉｏｐ／ｅ．
Ｅｍａ：ｄｔｒｅｓｉｏ — ｉｅｉ＠ｊｅｃ．ｒｌｏｃｎ
种自然植被和５人工植被，在各样地内选择小地种

新疆白刺属植物空间分布及其生物学特性分析

ｃｌａｄｏｃｕｍｅｎｔｓａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎｌｙａｓｉｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：（１）ＧｅｎｕｓＮｉｔｒａｒｉａｐｌａｎｔｓｈａｖｅ１２ｓｐｅｃｉｅｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ，Ｃｈｉｎｅｓｅｈａｓ８ａｎｄＸｉｎｊｉａｎｇｈａｓ６，ｗｈｉｃｈａｒｅＮｉｔｒａｒｉａｓｐｈａｅｒｏｃａｒｐａ，Ｎｉｔｒａｒｉａｒｏｂｏｒｏｗｓｋｉｉ，Ｎｉｔｒａｒｉａｓｃｈｏｂｅｒｉ，Ｎｉｔｒａｒｉａ
摘要：根据实地考察和相关参考资料，运用历史文献和统计分析方法，对新疆白刺属植物的空间分布、生物学特性及生态效益进行了研究分析。结果显示：（１）白刺属植物全世界有１２种，中国有８种，其中新疆有６种，
分别为泡果白刺、大果白刺、白刺、帕米尔白刺、西伯利亚白刺、唐古特白刺，主要分布于塔里木盆地西部，准
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｆｉｅｌｄｗｏｒｋａｎｄｒｅｌａｔｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｉｎ —ｄｅｐｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｎｃｌａｓｓｉｆｉｃａ－ｔｉｏｎｏｆｇｅｎｕｓＮｉｔｒａｒｉａｐｌａｎｔｓ，ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓ，ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄｉｔｓｅｃｏｌｏｇｉｃｌａｂｅｎｅｉｆｔｓｕｓｉｎｇｈｉｓｔｏｒｉ —

民勤荒漠白刺群落的分布与结构特征研究

ＸＵＢａｏ－ｇｕｏ，ＨＥＦａｎｇ－ｙｉｎ一，ＬＩＵＱｉｎ－ｘｉａｎ
ｆ１．ＧｅｎｅｒａｌＦｏｒｅｓｔｒｙ砌ｍｏｆＳｈｉｙａｎｇＲｉｖｅｒ，ＭｉｎｑｉｎＧａｎｓｕ７３３３００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙＢｒｅｅｄｉｎｇＢａｓｅｆｏＤｅｓｅｒｔｆｃｉｔｉａｏｎａｎｄＡｅｏｌｉｎａＳｎｄａＤｉｓａｓｔｅｒＣｏｍｂｔｉａｎｇ，ＷｕｗｅｉＧａｎｓｕ７３３０００，Ｃｈｉｎａ；３．ＧａｎｓｕＬｉｎｚｅＤｅｓｅｒｔ
文章编号：１００６ — ０９６０【２０１３）０２ — ０００１ — ０６
民勤荒漠白刺群落的分布与结构特征研究
徐保国，贺访印２，３，４，５，刘勤先
（１．武威市石羊河林业总场，甘肃民勤７３３３００；２．甘肃省荒漠化与风沙灾害防治重点实验一省部共建国家重点实验室培育基地，甘肃武威７３００７０；３．甘肃临泽荒漠生态系统定位观测研究站，甘肃临泽７３４２００；４．甘
中图分类号：￥７１８．５４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ，１００６ — ０９６０．２０１３．０２．００１

不同发育阶段白刺群落的结构特征及分布格局

不同发育阶段白刺群落的结构特征及分布格局赵倩云;王辉;黄朝珺【摘要】对民勤境内沙质草地发育成熟期和发育中期两种不同条件下白刺群落的结构特征及分布格局进行对比分析。

结果表明：（1）不同发育阶段白刺群落的结构特征差异不明显，均呈现植被稀疏，结构单一的特征，几乎没有其他的灌木物种分布，零星伴有芦苇、刺蓬、骆驼蓬等草本植物，建群种白刺优势明显。

（2）不同发育阶段群落白刺的生长状况差异明显，发育成熟期群落白刺的密度及盖度高于发育中期群落；发育中期群落白刺在整个生长季都有较高的生长量，而发育成熟期群落白刺在整个生长季生长量很小，已基本没有生长能力。

（3）不同发育阶段白刺群落长势均较稳定，但更新苗很少，在没有人为干预促进更新的状况下，随着植株的逐渐增长并老化，白刺群落将走向衰败，最终导致草地沙化。

%Structural characteristics & distribution patterns of Nitraria tangutorum communities under two different conditions ( developmental maturity stage & mid-term of development) of sandy grassland in Minqin. Result shows that: 1 ) structural features of Nitraria tangutorum community with different developmental stages are not significantly different, showing the features of sparse vegetation & single structure. There is almost no other shrub species distribution, scattered with Phragmites australis, Salsola pestifer,Peganum harmala, advantages of constructive species (Nitraria tangutorum ) are obvious. 2) differences of growth status for Nitraria tangutorum community with different developmental stages are significant; the density & coverage of Nitraria tangutorum community at developmental maturity are higher than that of mid-term of development ;height & branches of Nitraria tangutorum community at mid-term of development have higher growth throughout the growing season ;Nitraria tangutorum community at developmental maturity stage which have small growth throughout the growing season has been basically no growth. 3 ) growth vigor of Nitraria tangutorum community at different developmental stages are stable , but regeneration seedling is rarely without human intervention to promote regeneration;along with the gradually growth and aging of the plants, Nitraria tangutorum community will decline & move toward grassland desertification.【期刊名称】《防护林科技》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】3页(P4-6)【关键词】群落;白刺;生长状况;结构特征【作者】赵倩云;王辉;黄朝珺【作者单位】甘肃农业大学林学院,甘肃兰州730070 民勤连古城国家级自然保护区管理局红崖山自然保护站;甘肃农业大学林学院,甘肃兰州730070;民勤连古城国家级自然保护区管理局红崖山自然保护站【正文语种】中文【中图分类】S718.542在自然界，任何生物种都不是孤立地生存，它们通常是由同种植物的个体或不同植物的个体群居在一环境相对均一的地段内。

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

第31卷第3期2024年6月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .31,N o .3J u n .,2024收稿日期:2023-05-26 修回日期:2023-07-07资助项目:中国林业科学研究院基本科研业务费专项增雨驱动油蒿入侵白刺沙包的机理研究 (C A F Y B B 2020M B 007) 第一作者:牧仁(1995 ),男(蒙古族),内蒙古巴彦淖尔人,硕士,助理工程师,主要从事水土荒漠化治理研究㊂E -m a i l :1974447781@q q.c o m 通信作者:孙非(1984 ),男,内蒙古巴彦淖尔人,工程师,主要从事水土荒漠化治理研究㊂E -m a i l :n x yl x l @126.c o m h t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2024.03.006.牧仁,孙非,李新乐,等.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[J ].水土保持研究,2024,31(3):195-203.M uR e n ,S u nF e i ,L i X i n l e ,e t a l .D i s t r i b u t i o na n dE n r i c h m e n tC h a r a c t e r i s t i c s o fN u t r i e n t s i nS o i l o f N i t r a r i a t a n gu t o r u m N e b k h a s a tD i f f e r e n t S u c c e s s i o nS t a ge s i n t h e U l a n b u h e D e s e r t [J ].R e s e a r c hof S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,31(3):195-203.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)摘要:[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㊂[方法]选取不同演替阶段白刺灌丛沙堆作为研究对象㊂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%)㊁稳定阶段(枯死率<10%,盖度40%~60%)和衰退阶段(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㊁沙堆迎风坡和背风坡进行植被特征调查和土壤养分测定㊂[结果]随着白刺灌丛演替推进,白刺高度㊁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)㊂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 60c m 达到最小值㊂迎风坡处,40 60c m 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 60c m 达到最小值,较0 10c m土层分别低83.33%和80.31%(p <0.05)㊂不同坡位白刺灌丛沙堆土壤养分均在0 10c m 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㊂[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㊂关键词:荒漠;白刺;植被演替;土壤肥力;肥岛效应中图分类号:S 793.9 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2024)03-0195-09D i s t r i b u t i o na n dE n r i c h m e n tC h a r a c t e r i s t i c s o fN u t r i e n t s i nS o i l o f N i t r a r i a t a n gu t o r u m N e b k h a s a tD i f f e r e n t S u c c e s s i o nS t a ge s i n t h eU l a n b u h eD e s e r t M uR e n ,S u nF e i ,L iX i n l e ,W a n g D a n y a n g ,A n J i n g y u a n ,L i uY a j i n g(E x p e r i m e n t a lC e n t e r o f D e s e r tF o r e s t r y ,C h i n e s eA c a d e m y o f F o r e s t r y /I n n e rM o n g o l i aD e n gk o u D e s e r tE c o s y s t e m N a t i o n a lO b s e r v a t i o nR e s e a r c hS t a t i o n ,B a y a n n a o e r ,I n n n e rM o n go l i a 015200,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h e a i m s o f t h i s s t u d y a r e t oe x pl o r e t h ev e r t i c a l d i s t r i b u t i o no f s o i l n u t r i e n t s i ns a n d d u n e s o f N .t a n g u t o r u m n e b k h a s a td i f f e r e n t s u c c e s s i o n a l s t a g e s i nt h eU l a n b u h eD e s e r t ,a n dt o p r o v i d ea s c i e n t i f i c f o u n d a t i o n f o r t h e s t a b l e g r o w t ho fN.t a n g u t o r u ms h r u b s i n t h e r e g i o n .[M e t h o d s ]N .t a n gu t o r u m n e b k h a s s a n d p i l e s a t d i f f e r e n t s u c c e s s i o nw e r e s e l e c t e ds t a g e s a s t h e r e s e a r c ho b j e c t s .T h r o u g h p r e l i m i n a r yv e g e t a t i o n i n v e s t i g a t i o n ,b a s e do nt h ed e a dr a t ea n dc o v e r a g eo f t h e N .t a n g u t o r u m s h r u b ,i tw a sd i v i d e d i n t od i f f e r e n ts u c c e s s i o ns t a g e s ,n a m e l y t h ed e v e l o p m e n ts t a g e (d e a dr a t e10%~30%,c o v e r a ge20%~40%),s t a b l e s t a g e (d e a d r a t e <10%,c o v e r a g e 40%~60%),a n dd e c l i n e s t a g e (d e a d r a t e >50%,c o v e r a ge <20%).T h r e e r e l a t i v e l y i n d e p e n d e n t N .t a n gu t o r u m n e b k h a s s a n d p i l e sw e r es e l e c t e d f o r e a c hs u c c e s s i o ns t a g e.T h ev e g e t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s a n ds o i l n u t r i e n t s i n t h e i n t e rd u n e a r e aa n do nw i n d w a r da n d l e e w a r d s l o p e s o f s a n d p i l e sw e r e i n v e s t i g a t e da n dd e t e r m i n e d,r e s p e c t i v e l y.[R e s u l t s]A s t h es u c c e s s i o no f t h e N. t a n g u t o r u m s h r u b p r o g r e s s e s,t h e h e i g h t,c r o w n l e n g t h,a n dw i d t h o f t h e N.t a n g u t o r u m f i r s t i n c r e a s e d a n d t h e nd e c r e a s e d.A m o n g t h e m,t h e c r o w n l e n g t h i n t h e s t a b l e s t a g ew a s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h a t i n o t h e r s t a g e s(p<0.05),i n c r e a s e db y45.50%a n d50.01%c o m p a r e dt ot h ed e v e l o p m e n t a l a n dd e c l i n i n g s t a g e s, r e s p e c t i v e l y(p<0.05).A t t h e l e e w a r d s l o p e,t h e s o i l n u t r i e n t c o n t e n t d u r i n g t h e d e v e l o p m e n t s t a g e s h o w s a d e s c e n d i n g a s c e n d i n g d e s c e n d i n g t r e n dw i t ht h e i n c r e a s eo f s o i ld e p t h,w h i l et h eo r g a n i c m a t t e rc o n t e n t d u r i n g t h e s t a b l e a n dd e c l i n i n g s t a g e s s h o w e d a d e c r e a s i n g t r e n d,r e a c h i n g t h em i n i m u mv a l u e a t40 60c m.A t t h ew i n d w a r d s l o p e,t h e c o n t e n t o f s o i l o r g a n i cm a t t e r a n d t o t a l n i t r o g e n i n40 60c ms o i l l a y e r r e a c h e d t h em a x i m u mv a l u e i n t h e d e c l i n e s t a g ew i t h t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s u c c e s s i o n s t a g e,b u t t h e c o n t e n t o f t o t a l n i t r o g e n i n t h e d e v e l o p m e n t a n dd e c l i n e s t a g e r e a c h e d t h em i n i m u m v a l u e i n40 60c ms o i l l a y e rw i t ht h e i n c r e a s e o f t h e s o i l d e p t h,w h i c hw a s83.33%a n d80.31%l o w e r t h a n t h a t i n0 10c ms o i l l a y e r,r e s p e c t i v e l y (p<0.05).T h es o i l n u t r i e n t so f t h ew h i t e t h o r ns h r u bs a n d p i l ea td i f f e r e n t s l o p e p o s i t i o n sr e a c h e dt h e i r m a x i m u mv a l u e s a t0 10c m,b u to v e r a l l,t h en u t r i e n te n r i c h m e n te f f e c to f t h e N.t a n g u t o r u m n e b k h a s s a n d p i l es o i lw a sn o t s i g n i f i c a n t.[C o n c l u s i o n]T h i sr e s e a r c hh a ss h o w nt h a t t h es o i ln u t r i e n t s i nt h e N. t a n g u t o r u m n e b k h a s s a n d p i l e a r em a i n l y c o n c e n t r a t e do n t h e s u r f a c eo f t h e s a n d p i l e.H o wt oa l l e v i a t e t h e a c t i v a t i o no f t h e N.t a n g u t o r u m n e b k h a ss a n d p i l ea n ds o i l n u t r i e n t l o s s i sa n i m p o r t a n t g u a r a n t e e f o r t h e s t a b i l i t y o f t h e N.t a n g u t o r u m n e b k h a s s a n d p i l e i na r i d e n v i r o n m e n t s.K e y w o r d s:d e s e r t;N i t r a r i a t a n g u t o r u m;v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n;s o i l f e r t i l i t y;f e r t i l i z e r i s l a n d e f f e c t近几十年来,在气候变化和人为因素的共同作用下,全球C O2浓度持续上升,升温效应愈加明显,对我国荒漠生态系统结构和功能产生了深远影响[1]㊂灌丛作为荒漠地区防风固沙主要植被,在长期进化过程中,已形成一套完备的生存机制,可较好地适应荒漠环境㊂灌丛沙堆是指由于灌丛阻挡作用,造成地面风速降低,沙物质在灌丛周围堆积,加上植物根系的固沙作用,从而形成的风积地貌类型[2]㊂从生态学角度看,灌丛沙堆是一种由荒漠灌木组成的特殊植被类型[3],是阻挡流沙迁移的重要屏障,对于保护荒漠生态安全有重要意义㊂我国灌丛沙堆主要分布在西北干旱㊁半干旱荒漠区及荒漠绿洲过渡带,不同生态区灌丛类型也大相径庭,总体上能够形成灌丛沙堆的灌丛类型包括白刺(N i t r a r i a)㊁柠条锦鸡儿(C a r a g a n ak o r s h i n s k i i)和蒿类(A r t e m i s i a)等[4]㊂白刺为蒺藜科白刺属灌木[5],是亚洲中部荒漠特有的一种灌木,耐盐碱㊁耐旱㊁抗风蚀和沙埋,多长于荒漠和半荒漠的湖盆沙地㊁山前平原积沙地和有风积沙的黏土地,具有优秀的防风固沙功能[6]㊂关于白刺灌丛沙堆影响因素的探究一直备受关注,如魏亚娟等[7]通过测定不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤性质发现,影响白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量比的众多因素中,有机质和全氮含量是其主要影响因素㊂白刺灌丛具有发达的根系系统,可以聚集根系周围土壤营养,进而导致植物周边土壤的物质循环发生改变㊂李晓乐等[8]采用总根挖掘和根系追踪相结合的方法,对鄂尔多斯国家自然保护区白刺灌丛不定根形态进行研究,发现沙堆土壤养分积累能力随白刺灌丛生长而增强,并在灌丛发育和稳定阶段形成肥岛效应㊂风况和风力强度对灌丛沙堆稳定同样具有重要影响㊂闫晴等[9]利用F L U E N T软件对3类典型株型灌丛沙堆周围的流场进行数值模拟,发现白刺灌丛阻沙效果最好㊂植被类型是影响灌丛沙堆发育的直接因素㊂李敏等[10]通过对荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆土壤种子库(S S B)研究发现,当白刺灌丛发育到一定程度时,会对植被产生影响,从而加剧白刺灌丛不同部位植被物种组成的差异,进一步影响S S B㊂乌兰布和沙漠东北部荒漠绿洲过渡带则以唐古特白刺(N i t r a r i at a n g u t o r u m)灌丛沙堆为主,不同演替阶段白刺灌丛沙堆植被盖度也不同,通常稳定期植被盖度达到最大,初始发育阶段和衰退阶段,植被盖度则较低,总体上白刺覆盖度在40%左右[11]㊂然而,在环境变化和人类活动的共同作用下,大面积的天然白刺灌丛表现出衰退现象,甚至出现白刺沙堆活化,如不加以控制,会成为新的沙源,威胁着乌兰布和沙漠生态安全㊂本文通过调查乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆植被691水土保持研究第31卷特征,将其划分为发育㊁稳定和衰退3种不同演替阶段,通过测定沙堆土壤养分含量,对比分析不同演替阶段白刺灌丛沙堆植被特征和不同坡位土壤养分变化差异及相互关系,揭示不同演替阶段对白刺灌丛沙堆植被特征及养分积累的影响规律,从而深化对白刺灌丛沙堆演替的认识,为乌兰布和沙漠化白刺灌丛沙堆演变趋势的分析和生态保护提供参考依据㊂1材料和方法1.1研究区概况研究区位于国家林业和草原局内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站长期科研试验样地(106ʎ09' 107ʎ10'E,40ʎ09' 40ʎ57'N),处于乌兰布和沙漠东北部荒漠绿洲过渡带㊂研究区属于典型温带大陆性干旱气候,海拔1043m,年平均气温为9.3ħ,年平均降水量为145mm,多年平均蒸发量为2327mm,风向以西北风为主,年平均风速为2.6 m/s㊂土壤类型以砂壤土为主,土壤p H7.58~7.94㊂研究区天然植被主要以旱生灌木与半灌木为主,常见的植物物种有唐古特白刺(N i t r a r i at a n g u t o r u m)㊁油蒿(A r t e m i s i ao r d o s i c a)㊁沙冬青(A m m o p i p t a n-t h u sm o n g o l i c u s)等㊂1.2白刺灌丛沙堆调查基于乌兰布和沙漠地理环境特点,结合前期对研究区大范围白刺灌丛沙堆的规模㊁表层土壤和植被生长情况的调查,按照白刺灌丛枯死率和盖度将白刺灌丛沙堆演替过程分为发育阶段(枯死率10%~30%,盖度20%~40%)㊁稳定阶段(枯死率<10%,盖度> 40%)和衰退阶段(枯死率>50%,盖度<20%)3个阶段[12],不同演替阶段选取3个相对独立的白刺灌丛沙堆作为研究对象,同时每个白刺灌丛沙堆上随机选择10个相对独立的枝条,分别测定白刺枝条基径㊁高度和冠幅㊂1.3土样采集于2019年7月在白刺灌丛沙堆迎风坡和背风坡中部位置分别进行土壤采集,用铁锹在垂直与坡面方向挖掘50c m宽㊁60c m深的土壤剖面,沿剖面用铝盒钻取3盒土壤装入自封袋,0 20c m土层每10c m为一个取样层,20c m以下每20c m为一个取样层,取样深度达60c m,共4层,分别为表层0 10 c m,10 20c m,20 40c m,40 60c m㊂同时,沿白刺灌丛沙堆长轴方向,距沙堆1m处取丘间地0 10c m土层土壤(图1)㊂用小铲子取土样装入自封袋㊂将带回实验室的土壤自然风干后,过筛测定土壤养分指标㊂图1取样位置示意图F i g.1S c h e m a t i c d i a g r a mo f s a m p l i n g l o c a t i o n1.4测定指标(1)沙堆形态测定:将主风向沙轴定为沙堆长轴,垂直于主风向沙轴定为沙堆短轴,采用米尺测定沙堆长度;在沙堆顶部水平放置一个6m长的基准杆,沙堆丘间地与基准杆的垂直高度等同于沙堆高度㊂(2)植物特性测定:白刺枝条高度和冠幅采用卷尺测定;基径采用游标卡尺测定㊂(3)土壤化学性质测定[13]:有机质采用重铬酸钾外加热法;全氮采用凯氏定氮法;速效磷采用碳酸氢钠浸提钼蓝比色法㊂(4)土壤富集率计算:白刺灌丛沙堆土壤养分富集率计算公式为:E i=C i/O i[14]㊂其中,迎风坡㊁背风坡处土壤养分用字母C表示;丘间地0 10c m处土壤养分用字母O表示;i表示不同测定指标,富集率用字母E表示㊂1.5数据分析用O r i g i n2022和E x c e l2010处理并制作数据图表,采用S P S S20.0分析软件对数据进行方差分析和相关性分析㊂2结果与分析2.1不同演替阶段白刺灌丛沙堆形态与植物特征变化如表1所示,在白刺灌丛沙堆形态方面,随着演替阶段发展,沙堆高度㊁长轴长和短轴长呈先升后降趋势,均在稳定阶段达到最大值㊂在白刺灌丛沙堆植物生长方面,随着演替阶段发展,白刺基径呈降低趋势,衰退阶段白刺基径达到最小值,较发育阶段减少13.24%㊂白刺高度的变化范围为43.70~44.53c m,稳定阶段达到最大值㊂白刺冠幅长度和宽度随着演替阶段发展均呈先升后降趋势,在稳定阶段达到最大值,其中,稳定阶段冠幅长度较发育阶段和衰退阶段分别增加45.50%和50.01%(p<0.05)㊂2.2不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分垂直变化2.2.1丘间地不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤有机质㊁全氮和速效磷变化㊂白刺灌丛沙堆丘间地土壤有机质和全氮含量变791第3期牧仁等: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化范围分别为1.86~2.46,0.16~0.19g/k g,速效磷含量变化范围为5.57~6.00m g/k g㊂随着演替阶段发展,有机质和全氮含量均呈下降趋势,衰退阶段达到最小值,较发育阶段分别减少24.39%和15.79%㊂而速效磷含量随着演替阶段发展呈先降后升趋势,发育阶段达到最大值(表2)㊂表1不同演替阶段白刺灌丛沙堆形态和植物特征变化T a b l e1V a r i a t i o no f s o i l b u l kd e n s i t y a n dw a t e r c o n t e n t i n s a n d p i l e o f N i t r a r i a t a n g u t o r u m n e b k h a s i nd i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s演替阶段盖度/%枯死率/%长轴/m短轴/m沙堆高度/m植被生长状况基径/mm高度/c m冠幅长度/c m冠幅宽度/c mF Y21.67ʃ1.67B30.67ʃ2.33B5.33ʃ2.28A5.73ʃ0.63A1.72ʃ0.43A10.80ʃ0.98A43.70ʃ1.79A54.77ʃ5.15B41.23ʃ7.29A WD66.67ʃ3.33A14.00ʃ2.28C9.77ʃ1.37A6.03ʃ0.29A1.75ʃ0.11A10.73ʃ1.07A44.53ʃ2.72A79.70ʃ4.01A53.43ʃ4.44A S T8.67ʃ0.88C61.67ʃ4.41A7.40ʃ1.01A4.97ʃ0.37A1.48ʃ0.07A9.37ʃ0.56A43.70ʃ1.38A53.13ʃ5.14B42.93ʃ3.29A 注:F Y,WD,S T分别代表发育阶段㊁稳定阶段㊁衰退阶段,不同大写字母表示不同演替阶段之间差异显著(p<0.05)㊂表2丘间地不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分变化T a b l e2V a r i a t i o no f s o i l b u l kd e n s i t y a n dw a t e rc o n t e n t i n s a nd p i le of N i t r a r i a t a ng u t o r u m n e b kh a si nd i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s演替阶段有机质/(g㊃k g-1)全氮/(g㊃k g-1)速效磷/(m g㊃k g-1)F Y2.46ʃ0.36A0.19ʃ0.02A6.00ʃ0.59A WD2.18ʃ0.23A0.16ʃ0.04A5.57ʃ0.39A S T1.86ʃ0.19A0.16ʃ0.03A5.68ʃ0.69A 注:不同大写字母表示相同土层内不同演替阶段之间差异显著(p<0.05)㊂2.2.2背风坡不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤有机质㊁全氮和速效磷变化如图2所示,在白刺灌丛沙堆背风坡处,相同土层下,随着演替阶段发展,除20 40c m土层外,其余土层土壤有机质和全氮含量分别呈增加和先升后降趋势㊂而土壤速效磷含量在不同土层随着演替阶段发展均呈先降后升趋势,其中,除20 40c m土层外,其余土层衰退阶段土壤速效磷显著高于稳定阶段(p<0.05),分别增加27.03%, 46.04%和40.28%㊂不同演替阶段,白刺灌丛沙堆土壤养分含量均在0 10c m土层达到最大㊂相同演替发展下,随着土层深度增加,发育阶段土壤养分含量均呈降升降趋势,其中,0 10c m土层有机质含量较40 60c m土层高148.60%(p<0.05),0 10c m土层速效磷含量较10 20c m土层高24.25%(p<0.05),全氮含量在0 10c m土层较其余土层分别高97.47%,66.67%和87.41%(p<0.05)㊂稳定阶段随着土层深度增加,土壤有机质和全氮含量分别呈下降和先降后升趋势,而速效磷含量变化范围为3.60~4.89m g/k g㊂衰退阶段土壤有机质含量呈随着土层深度增加呈下降趋势,而全氮和速效磷含量均呈先降后升趋势,其中,土壤有机质含量在40 60c m土层达到最小值0.83g/k g,较0 10c m土层低55.57%㊂而土壤全氮和速效磷含量则在20 40c m土层达到最小值0.07g/k g,4.4m g/k g,较0 10c m土层低100%和37.59%㊂注:不同大写字母表示相同土层内不同演替阶段之间差异显著(p< 0.05),不同小写字母表示相同演替阶段内不同土层之间差异显著(p<0.05),下同㊂图2背风坡不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分变化F i g.2C h a n g e s o f s o i l n u t r i e n t s N i t r a r i a t a n g u t o r u mn e b k h a s a t d i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s o n l e e w a r d s l o p e 2.2.3迎风坡不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤有机质㊁全氮和速效磷变化如图3所示,在白刺灌丛沙堆迎风坡处,相同土层下,随着演替阶段发展,0 10c m土891水土保持研究第31卷层土壤有机质㊁全氮和速效磷变化范围分别为1.58~ 2.62g/k g,0.11~0.14m g/k g,5.77~6.13m g/k g,其中,有机质和速效磷含量在衰退阶段达到最大,全氮含量在稳定阶段达到最大,其余土层土壤养分含量变化差异不尽相同,整体变化趋势不明显㊂与白刺灌丛沙堆背风坡相同,迎风坡处不同演替阶段土壤养分含量同样均在0 10c m土层达到最大㊂相同演替发展下,发育和稳定阶段土壤有机质含量均在10 20c m土层达到最小,较0 10c m土层低227.95%和176.14%(p<0.05)㊂衰退阶段土壤有机质含量随着土层深度增加呈先降后升趋势,在20 40c m土层达到最小,较0 10c m土层低289.30%(p<0.05)㊂发育阶段土壤全氮含量变化范围为0.06~0.11 g/k g,40 60c m土层达到最小,较0 10c m土层低83.33%(p<0.05)㊂稳定阶段土壤全氮含量随着土层深度增加呈先降后升趋势,在20 40c m土层土壤全氮含量达到最小,较0 10c m土层低100.00%(p<0.05)㊂衰退阶段土壤全氮含量随着土层深度增加呈降低趋势,在40 60c m土层达到最小,较0 10c m土层低80.31%(p<0.05)㊂发育阶段土壤速效磷含量随着土层深度增加呈下降趋势,0 10c m土层土壤速效磷含量显著高于其他土层(p<0.05),较其他土层分别高37.30%,45.38%和53.10%㊂衰退阶段土壤速效磷含量变化范围为3.83~6.13m g/k g,0 10c m 土层速效磷含量显著高于其他土层(p<0.05),较其他土层分别高60.01%,53.98%和54.61%㊂2.3不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分富集率变化如表3所示,在白刺灌丛沙堆背风坡处,土壤养分富集现象并不明显,有机质在稳定阶段和衰退阶段0 10c m土层发生富集作用,富集率分别为1.08,1.41㊂速效磷只有在衰退阶段0 10c m土层发生,富集率为1.08㊂除20 40c m土层外,土壤有机质富集率随着演替阶段发展均呈增加趋势,其中,0 10 c m和10 20c m土层内土壤有机质在衰退阶段富集率显著高于发育阶段(p<0.05),分别增加116.92%和173.68%㊂而土壤速效磷富集率在表层土壤中呈增加趋势,其余土层变化趋势则与之相反㊂发育阶段,随着土层深度增加,土壤有机质和全氮富集率呈先减少后增加再减少趋势,速效磷富集率呈减少趋势,且均在0 10c m土层中显著高于其他土层(p< 0.05)㊂土壤有机质与速效磷富集率在稳定阶段,随着土层深度增加,呈先减少后增加再减少趋势,而在衰退阶段则呈先减少后增加趋势,且均在0 10c m 土层中显著高于其他土层(p<0.05)㊂图3迎风坡不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分变化F i g.3C h a n g e s o f s o i l n u t r i e n t s i n s a n d p i l e o fN i t r a r i a t a n g u t o r u m n e b k h a s a t d i f f e r e n t s u c c e s s i o ns t a g e s o n t h ew i n d w a r d s l o p e在白刺灌丛沙堆迎风坡处,土壤养分富集程度同样并不明显,有机质和速效磷均在衰退阶段0 10 c m土层发生,分别为1.01,1.24㊂在相同土层下,随着演替阶段发展,土壤有机质富集率除在20 40c m 土层呈先减少后增加趋势外,其余土层均呈增加趋势㊂而土壤全氮和速效磷富集率随着演替阶段发展,分别呈先增加后减少和先减少后增加趋势㊂其中, 0 20c m土层衰退阶段土壤速效磷富集率显著高于稳定阶段(p<0.05),较其分别增加40.91%和42.03%㊂发育阶段,随着土层深度增加,土壤有机质㊁全氮速效磷富集率均呈先减少后增加再减少趋势,且0 10c m土层土壤全氮富集率显著高于其他土层(p<0.05)㊂稳定阶段,随着土层深度增加,除土壤全氮富集率呈先减少后增加趋势,有机质和速效磷富集率呈减少趋991第3期牧仁等: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势,而衰退阶段,除土壤有机质富集率呈先减少趋势外,全氮和速效磷富集率呈先减少后增加趋势㊂其中,0 10c m土层内土壤有机质㊁全氮和速效磷显著高于其他土层(p<0.05)㊂表3不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分富集变化T a b l e3C h a n g e s o f s o i l n u t r i e n t e n r i c h m e n t i n N i t r a r i a t a n g u t o r u m n e b k h a s i nd i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s位置演替阶段有机质富集率0 10c m10 20c m20 40c m40 60c m全氮富集率0 10c m10 20c m20 40c m40 60c m速效磷富集率0 10c m10 20c m20 40c m40 60c mB F P F Y0.65ʃ0.09B a0.19ʃ0.06B b0.40ʃ0.08A b0.34ʃ0.06A b0.56ʃ0.07A a0.37ʃ0.05A b0.41ʃ0.04A b0.33ʃ0.03A b0.96ʃ0.13A a0.70ʃ0.05A b0.66ʃ0.07A b0.63ʃ0.06A bWD1.08ʃ0.24A B a0.44ʃ0.05A B b0.50ʃ0.11A b0.49ʃ0.07A b0.88ʃ0.18A a0.60ʃ0.14A a b0.44ʃ0.09A b0.54ʃ0.10A a b0.98ʃ0.11A a0.74ʃ0.03A b0.79ʃ0.05A a b0.71ʃ0.06A b S T1.41ʃ0.12A a0.52ʃ0.13A b0.36ʃ0.05A b0.56ʃ0.12A b0.87ʃ0.15A a0.71ʃ0.07A a0.64ʃ0.20A a0.48ʃ0.12A a1.08ʃ0.04A a0.68ʃ0.04A b0.70ʃ0.06A b0.70ʃ0.08A b Y F P F Y0.65ʃ0.14A a0.32ʃ0.05A a b0.47ʃ0.16A a b0.26ʃ0.06A b0.66ʃ0.08A a0.34ʃ0.05A b0.39ʃ0.07A b0.35ʃ0.09A b0.93ʃ0.07A B a0.75ʃ0.11B a0.78ʃ0.11A a0.71ʃ0.07A B a WD0.76ʃ0.07A a0.42ʃ0.12A b0.40ʃ0.06A b0.37ʃ0.09A b0.91ʃ0.06A a0.65ʃ0.14A a b0.44ʃ0.06A b0.49ʃ0.08A b0.88ʃ0.06B a0.69ʃ0.05B b0.69ʃ0.04A b0.65ʃ0.04A B b S T1.01ʃ0.10A a0.50ʃ0.11A b0.48ʃ0.11A b0.45ʃ0.10A b0.88ʃ0.12A a0.60ʃ0.09A b0.43ʃ0.07A b0.48ʃ0.09A b1.24ʃ0.11A a0.98ʃ0.09A b0.78ʃ0.06A b0.89ʃ0.04A b2.4白刺灌丛沙堆形态、植物特征和土壤养分三者相关分析由表4可以看出,沙堆高度与沙堆短轴长呈显著正相关关系(p<0.05);冠幅长度与沙堆长轴长呈显著正相关关系(p<0.05);冠幅宽度与冠幅长度呈显著正相关关系(p<0.05);土壤全氮与沙堆长轴长呈显著负相关关系(p<0.05);土壤全氮和速效磷与有机质呈极显著正关关系(p<0.01);土壤全氮和速效磷富集率与有机质富集率呈极显著正相关关系(p<0.01);土壤速效磷富集率与全氮富集率呈极显著正相关关系(p<0.01)㊂表4不同演替阶段白刺灌丛沙堆植物特征和土壤养分相关分析T a b l e4C o r r e l a t i o na n a l y s i s o f p l a n t c h a r a c t e r i s t i c s a n d s o i l n u t r i e n t s i n N i t r a r i a t a n g u t o r u m n e b k h a s a t d i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s 因素L L S L NH E D P H C L CW OM T N A P OM E T NE A PE L L1-0.073-0.533-0.0090.1250.766*0.580-0.628-0.713*-0.4200.0470.115-0.023 S L10.668*0.1690.1620.149-0.083-0.037-0.0750.021-0.511-0.474-0.412 NH10.269-0.227-0.252-0.2100.2620.3890.004-0.453-0.324-0.474 B D1-0.3730.2020.1840.4250.1800.362-0.256-0.132-0.400 P H10.4160.521-0.253-0.182-0.1960.2050.2320.503 C L10.793*-0.475-0.393-0.3500.1140.2460.108 CW1-0.299-0.243-0.3660.1500.4210.229 S OM10.828**0.891**-0.451-0.408-0.318 T N10.662-0.168-0.087-0.046 A P1-0.377-0.420-0.213 OM E10.925**0.909** T NE10.864** A PE1注:L L表示长轴长;S L表示短轴长;N H表示沙堆高度;B D表示基径;B H表示植物高度;C L表示冠幅长度;C W表示冠幅宽度;OM表示有机质; T N表示全氮;A P表示速效磷;OM E表示有机质富集率;T NE表示全氮富集率;A PE表示速效磷富集率;**表示极显著水平为p<0.01;*表示显著水平为p<0.05㊂3讨论3.1白刺灌丛沙堆形态和植被特征变化白刺基径㊁株高和冠幅长宽等指标能够反映出白刺灌丛从土壤中吸收养分的能力,是植物生长状况的直观特征表现[15]㊂白刺属于轴根系植物,稳定阶段白刺生长发育最强,其发达根系可以吸收地下更深㊁更大范围内的水分和养分,从而使白刺盖度达到最大㊂本研究表明,白刺株高和冠幅长宽随着演替发展呈先升后降趋势,在稳定阶段达到最大值㊂这与前人研究结果相一致[16],证实稳定阶段灌丛植被发育最强㊂由于白刺茎杆根系化明显,且以更新苗为主,枝条埋沙后新的不定根才会生长,所以发育阶段白刺基径略高于稳定阶段㊂但衰退阶段白刺基径达到最小值,这表明灌丛植被的自我更新能力随着演替发展逐渐减弱[17]㊂大量研究已经证明[18],风力状况和灌丛生长情况等因素是影响灌丛沙堆形态发育的主要因子㊂荒漠地区由于植被覆盖率较低,风向和风速对灌丛沙堆形态发育具有重要影响㊂本研究中灌丛沙堆长度和灌丛冠幅长度有较好的相关性(p<0.05),表明灌丛002水土保持研究第31卷沙堆和灌丛生长受主风向的影响,是沿着主风向生长发育㊂而沙堆高度和沙堆短轴长度同样具有较好的相关性(p<0.05),是因为白刺灌丛沙堆由上部透风的植被和下部不透风的风积沙体组成,白刺灌丛通过拦截风中流动的沙物质,使其在自身周围堆积[19]㊂当白刺灌丛生长到稳定阶段后,植物盖度和防风固沙能力达到最大,沙堆由原来的椭球体开始向上和侧向生长㊂H e s p[20]也曾指出,影响沙堆形态的决定性因素是灌丛植被,包括灌丛植被覆盖度㊁植被密度和枝条分布等,枝条密度大㊁侧向分枝少的植物固定的沙堆更易于垂向发育㊂3.2白刺灌丛沙堆土壤养分变化特征大多研究表明[21-22],随着土层深度的增加,土壤养分呈现下降趋势,并在土壤表层发生表聚效应㊂这与本研究得出结果相似,造成此现象的原因,一方面是因为白刺属于深根系灌木,主根粗壮入土较浅,侧根发达深入地下,地下部分生物量是地上部分的5~ 8倍[23],这使得土壤养分在深层土壤中消耗较大㊂另一方面,白刺灌丛沙堆表层会累计植物枯落物,枯落物经土壤微生物作用分解,释放有机质,增加沙堆表层土壤养分含量[24]㊂此外,白刺灌丛枝叶除起到防风固沙的作用外,还可以拦截聚集外界尘埃,增加灌丛土壤养分含量[25],而土壤全氮含量95%来源于有机质[26],所以,本研究中不同坡向位置土壤全氮含量变化规律与有机质含量变化规律相似㊂本研究发现不同土层土壤养分随演替阶段发展变化规律有所差异,这可能与沙堆形成过程中环境因素和生物作用有关㊂本研究中,迎风坡处浅层土壤有机质随着演替发展呈上升趋势,这是因为白刺灌丛沙堆从稳定阶段到开始发生衰退时,尚处于健康状态,此时土壤微生物数量较多,土壤退化生物分解速率快,使得这一阶段的有机质含量增加,凋落物积累也会引起土壤养分变化[27]㊂与丁爱强等[28]研究结果相类似,其对不同退化程度怪柳灌丛研究发现,轻度退化怪柳灌丛土壤有机质含量高于未退化怪柳灌丛㊂此外,本研究发现,迎风坡处不同土层速效磷含量随着演替阶段发展呈不同变化趋势,但相同土层间速效磷变化范围不大,这是因为土壤中磷元素主要受成土母质影响,有机质的降解会产生部分磷元素,土壤磷储存量相对比较稳定[29]㊂而荒漠地区土壤磷元素主要来源于岩石风化,但荒漠区干旱少雨,导致岩石分化缓慢,使得土壤磷含量相对较低[30]㊂3.3白刺灌丛沙堆土壤养分富集特征大量研究已经表明灌丛沙堆具有显著的肥岛效应 [5,7,16]㊂本研究结果发现,虽然白刺灌丛沙堆土壤养分含量在不同深度土层之间存在一定差异,但均表现为表层土壤养分含量较高,土壤养分呈现明显的表层聚集特征㊂主要原因是白刺灌丛能够拦截沙物质,且在白刺灌丛周围不断堆积,导致土壤养分含量较高[31-32]㊂白刺灌丛沙堆发育是一个正反馈过程,植物促进土壤养分条件的改善,土壤养分供给植被生长所需的养分[21]㊂本研究发现,白刺灌丛沙堆土壤有机质㊁全氮和速效磷富集率间呈极显著正相关关系(p<0.01),这是因为白刺在生长过程中通过根系会产生分泌物,可以改变土壤理化性质,使沙堆土壤养分含量得逐渐提高,但植物根系分泌物对土壤性质影响微弱,且需要时间较长[33]㊂也有学者[34]指出,灌木的外表特征也会影响灌丛沙堆土壤养分富集,不同冠幅形状的灌丛沙堆土壤富集程度不同,低矮且枝叶茂密的灌木下,灌丛沙堆土壤碳氮磷含量较高㊂灌丛沙堆肥岛效应的发生,不仅可以避免新沙源的产生,而且能够富集水分和土壤养分,保护生物多样,使退化生态系统的资源能够得到合理分配,遏制荒漠生态系统进一步退化㊂4结论随着白刺灌丛沙堆演替发展,白刺基径的峰值快于白刺高度㊁冠幅长度和宽度到达,表明白刺基径在白刺灌丛生长中主导其发育㊂研究区白刺灌丛沙堆土壤养分富集特征不明显,但不同坡向的白刺灌丛沙堆土壤有机质㊁全氮和速效磷含量均在0 10c m土层达到最大值,且土壤有机质㊁全氮和速效磷富集率间呈极显著正相关关系(p<0.01),表明乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆在0 10c m范围内富集作用最强㊂白刺灌丛沙堆背风坡处,相同演替发展下,随着土层深度增加,发育阶段土壤养分含量均呈降升降趋势,稳定和衰退阶段有机质含量呈下降趋势㊂而在白刺灌丛沙堆迎风坡处,0 10c m土层下,随着演替阶段发展,土壤有机质和全氮含量在衰退阶段达到最大值㊂在发育和衰退阶段,土壤全氮含量随着土层深度增加,在0 10c m土层达到最小值㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1] M a r t e l JL,B r i s s e t t eFP,L u c a s-P i c h e rP,e t a l.C l i m a t ec h a n g ea n dr a i n f a l l i n t e n s i t y-d u r a t i o n-f re q u e n c y c u r v e s:O v e r v i e wo fs c i e n c ea n d g u i d e l i n e sf o ra d a p t a t i o n[J].J o u r n a l o fH y d r o l o g i cE n g i n e e r i n g,2021,26(10):1-18.[2] T e n g b e r g A.N e b k h ad u n e sa s i n d i c a t o r so fw i n de r o s i o na n d l a n dd e g r a d a t i o n i n t h eS a h e l z o n e o fB u r k i n aF a s o[J].J o u r n a l o fA r i dE n v i r o n m e n t s,1995,30(3):265-282. [3]胡国云.河北坝上低山坡地灌丛沙堆形态特征及理化性质研究[D].石家庄:河北师范大学,2016.102第3期牧仁等: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。

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

第32卷第3期V o l .32 No .3草地学报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 3月M a r . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.03.018引用格式:牧仁,朱亮,王丹阳,等.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[J ].草地学报,2024,32(3):818-826MU R e n ,Z HUL i a n g ,WA N GD a n -y a n g,e t a l .V a r i a t i o nC h a r a c t e r i s t i c s o f S o i lN u t r i e n t a n dG r a i nS i z e i nS a n dP i l e o f N i t r a r i a t a n g u t o r u m S h r u ba tD i f f e r e n t S u c c e s s i o nS t a g e s i n U l a n b u h e D e s e r t [J ].A c t aA g r e s t i aS i n i c a ,2024,32(3):818-826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牧仁1,朱亮2,王丹阳1,安景源1,刘雅婧1,李新乐1*(1.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;2.巴彦淖尔市农牧业机械化服务中心,内蒙古巴彦淖尔051000)收稿日期:2023-09-04;修订日期:2023-12-11基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(C A F Y B B 2020M B 007)资助作者简介:牧仁(1995-),男,蒙古族,内蒙古巴彦淖尔人,硕士,助理工程师,主要从事草地生态学研究,E -m a i l :1974447781@q q.c o m ;*通信作者A u t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :n x yl x l @126.c o m 摘要: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㊂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%)㊁稳定阶段(枯死率ɤ10%,盖度40%~60%)和衰退阶段(枯死率ȡ50%,盖度ɤ20%),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㊂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㊂背风坡发育阶段有机质㊁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㊁速效氮和速效磷含量分别较衰退阶段高107.95%,200%和45.64%㊂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)㊂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㊂关键词:荒漠;荒漠植被;白刺;土壤理化性质中图分类号:S 157.2 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)03-0818-09V a r i a t i o nC h a r a c t e r i s t i c s o f S o i lN u t r i e n t a n dG r a i nS i z e i nS a n dP i l e o f N i t r a r i a t a n g u t o r u m S h r u ba tD i f f e r e n t S u c c e s s i o nS t a ge s i n U l a n b u h e D e s e r t MU R e n 1,Z HU L i a n g 2,WA N G D a n -y a n g 1,A NJ i n g -y u a n 1,L I U Y a -j i n g 1,L IX i n -l e 1*(1.E x p e r i m e n t a l C e n t e r o fD e s e r tF o r e s t r y ,C h i n e s eA c a d e m y o f F o r e s t r y /I n n e rM o n g o l i a D e n g k o uD e s e r tE c o s y s t e m N a t i o n a l O b s e r v a t i o nR e s e a r c hS t a t i o n ,B a y a n n a o e r ,I n n e rM o n g o l i a 015200,C h i n a ;2.B a y a n n u rA g r i c u l t u r a l a n dA n i m a lH u s b a n d r yM e c h a n i z a t i o nS e r v i c eC e n t e r ,B a y a n n a o e r ,I n n e rM o n go l i a 051000,C h i n a )A b s t r a c t :T oe x p l o r et h ec h a n g e s i ns o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e so f N i t r a r i a t a n gu t o r u m s h r u bs a n d d u n e su n d e r d i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s i n t h e U l a n b u h e D e s e r t .,t h e N .t a n gu t o r u m s h r u b sw e r e c l a s s i f i e d i n t o t h e d e v e l o p m e n t a l s t a g e (m o r t a l i t y r a t e 10%~30%,c o v e r a g e20%~40%),s t a b i l i z a t i o ns t a ge (m o r -t a l i t y r a t eɤ10%,c o v e r a g e40~60%),a n dd e c l i n es t a g e (m o r t a l i t y r a t e ȡ50%,c o v e r a ge ɤ20%)a c -c o r d i n g t o t h em o r t a l i t y r a t e a n d c o v e r a g e .T h r e e r e l a t i v e l y i n d e p e n d e n t N .t a n g u t o r u m s h r u b s a n dd u n e s w e r e s e l e c t e df o r e a c hs u c c e s s i o n s t ag e t o s t u d y th e c h a n g e si n s o i l n u t r i e n t s a n d s o i l p a r t i c l e s i z e .T h e r e -s u l t s s h o w e d t h a t t h e s u r f a c e s o i l n u t r i e n t o f t h e N .t a n gu t o r u m s h r u b s a n dd u n ew i t hd i f f e r e n t s l o p e a s -p e c t s s h o w e d ad e c r e a s i n g t r e n dw i t h t h e s u c c e s s i o no f t h e s a n dd u n e .T h e o r ga n i cm a t t e r ,a v a i l ab l e n i t r o -g e n ,a n d a v a i l a b l e p h o s p h o r u sc o n t e n t si n t h el e e w a rd s l o pe o fd e v e l o p m e n ts t a ge w e r e 164.58%,144.44%,a n d 215.93%h i g h e r t h a n t h e d e c l i n e s t a g e ,r e s p e c t i v e l y .T h e o r g a n i cm a t t e r ,a v a i l a b l e n i t r o ge n ,a n d a v a i l a b l e p h o s p h o r u s c o n t e n t i n t h ew i n d w a r d s l o p e of t h e d e v e l o p m e n t s t a gew a s 107.95%,200%,a n d第3期牧仁等: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45.64%h i g h e r t h a nt h ed e c l i n e s t a g e,r e s p e c t i v e l y.T h e s u c c e s s i o ns t a g eh a das i g n i f i c a n t i m p a c t o nt h e n u t r i e n t a n d p a r t i c l es i z ec o m p o s i t i o no f t h e N.t a n g u t o r u m s h u r bs a n dd u n e s o i l o nt h ew i n d w a r ds l o p e (P<0.05).I n s u m m a r y,t h e s o i l n u t r i e n t e n r i c h m e n t i n t h e s u r f a c e s o i l o f s h r u b s a n dd u n e s i s s i g n i f i c a n t a t d i f f e r e n t s u c c e s s i o n a l s t a g e s,b u t t h e r e a r e d i f f e r e n c e s i n t h e p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f t h e s a m e s u c c e s s i o n a l h r u b s a n dd u n e s s o i l a t d i f f e r e n t s l o p e s.K e y w o r d s:D e s e r t;D e s e r t v e g e t a t i o n;N i t r a r i a t a n g u t o r u m;P h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f s o i l在干旱和半干旱荒漠地区,灌丛沙堆是沙漠的重要组成部分㊂灌丛沙堆的形成与气候㊁环境和人类活动等因素密切相关[1]㊂植被终归是影响灌丛沙堆发育的直接因素,风沙受植被的阻挡作用,地面风速降低,沙粒物质沉积土壤表层㊂经过长期拦截风中流动的沙粒,灌丛沙堆土壤养分得到累积,随着灌丛沙堆土壤养分含量的增加,植物生长条件改善,地上和地下生物量增加,植物根系固沙作用明显提高[2]㊂受植被生长演替的影响,沙堆上植被退化会导致沉积作用减弱,风沙活动加剧使沙堆粒径组成发生变化,最终导致灌丛沙堆衰退解体[3]㊂当前,在不同沙漠地区,因植被退化而导致灌丛沙堆解体现象较为普遍㊂因此,开展植被不同演替阶段灌丛沙堆土壤粒径组成和养分积累的研究显得尤为重要,对干旱荒漠区生态保护和生态恢复具有不可替代的作用㊂乌兰布和沙漠位于中国北方敏感的生态过渡带[4],年均降水量少㊁地表水分蒸发大㊁土壤风蚀现象严重,植被主要以荒漠植被为主,其中,以唐古特白刺(N i t r a r i a t a n g u t o r u m)为建群种的白刺灌丛是分布较广的天然荒漠植被类型㊂唐古特白刺为白刺灌丛沙堆建群种,具有耐干旱㊁耐盐碱的特点,是西北沙漠地区优良的固沙植物[5]㊂此外,唐古特白刺作为一种丛生灌木,沙埋可以促进其繁殖,被沙埋的枝节生出不定根与新枝条,同时唐古特白刺通过自身枝条改变近地表气流流通,拦阻随风流动的沙粒,使沙粒物质在其植株间和背风侧沉积聚集,逐渐形成植被覆盖沙丘的景观,即白刺灌丛沙堆[6]㊂目前,有关乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆的研究主要集中在灌丛沙堆土壤水分特征[7]㊁灌丛沙堆形态[8]和固沙能力[9]等方面㊂韩胜利等[10]通过探究乌兰布和沙漠白刺灌丛土壤水分利用情况,发现乌兰布和沙漠白刺灌丛不同坡向位置土壤水分具有季节性变化,对荒漠化治理具有重要指导意义㊂杨皓天等[11]发现不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤拒水性表现为:退化>稳定>发育㊂李晓乐等[12]研究不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分表明, 肥岛效应只发生在灌丛发育和稳定阶段,土壤有机碳是影响白刺不定根结构的主要因素㊂丁延龙等[13]根据白刺发育特征将乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆分为不同演替阶段,该试验发现成熟阶段白刺灌丛沙堆固沙量最大,衰退阶段开始逐渐降低㊂然而,受地域差异影响,不同地区白刺灌丛沙堆研究结果不尽相同[8,14],对乌兰布和沙漠地区白刺灌丛沙堆的研究大多集中于吉兰泰盐湖附近,而在白刺灌丛沙堆生长更为密集的荒漠绿洲过渡带等地区研究较少㊂因此,在现有研究基础上,亟需对乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆生长集中的地区开展土壤基本属性变化规律的研究㊂本文通过对乌兰布和沙漠不同演替阶段(发育阶段㊁稳定阶段㊁衰退阶段)白刺灌丛沙堆土壤养分和粒径的测定,分析不同演替阶段白刺灌丛沙堆在不同坡向的土壤养分和粒径变化差异及其相互关系,揭示不同坡向位置对白刺灌丛沙堆土壤粒径组成及养分积累的影响规律,为探索乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆演变趋势和该区域的生态保护提供参考依据㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于国家林业和草原局内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站长期科研实验样地(106ʎ09'~107ʎ10'E㊁40ʎ09'~40ʎ57'N),处于乌兰布和沙漠东北部荒漠绿洲过渡带㊂研究区属于典型温带大陆性干旱气候,海拔1043m,年平均气温为9.3ħ,年平均降水量为145m m,多年平均蒸发量为2327m m,风向以西北风为主,年平均风速为2.6 m㊃s-1㊂土壤类型以沙壤土为主,腐殖质含量低,石灰含量高,土壤p H7.58~7.94之间㊂研究区天然植被主要以旱生灌木与半灌木为主,常见的植物物种有唐古特白刺(N i t r a r i at a n g u t o r u m)㊁油蒿(A r t e m i s i ao r d o s i c a)和沙冬青(A m m o p i p t a n t h u s m o n g o l i c u s)等㊂1.2白刺灌丛沙堆调查基于乌兰布和沙漠地理环境特点,结合前期对研918草地学报第32卷究区白刺灌丛沙堆的形态特征㊁表层土壤和植被生长情况的广泛调查,按照白刺灌丛枯死率和盖度率划分白刺灌丛沙堆演替阶段㊂植被枯死率根据白刺灌丛沙堆中白刺死亡株数占总株数比例㊂植被盖度采用样线法调查,样方大小设置为1mˑ1m,估测每个样方框内植被垂直投影面积占样方面积的百分比,3个样方植被盖度率的平均值作为该沙堆的植被盖度率㊂演替阶段分为发育阶段(枯死率10%~30%,盖度率20%~40%)㊁稳定阶段(枯死率ɤ10%,盖度率40%~60%)和衰退阶段(枯死率ȡ50%,盖度率ɤ20%)3个不同演替阶段[15](图2),不同演替阶段选取3个相对独立的白刺灌丛沙堆作为研究对象㊂图1白刺灌丛沙堆演替阶段F i g.1 S a n d p i l e s u c c e s s i o n s t a g e o f n i t r a r i a t a n g u t o r u m s h r u b研究区主风向为西北风,将沿主风向的沙轴定为沙堆长轴,垂直于主风方向的沙轴定为沙堆短轴,分别利用卷尺对每个沙堆长轴㊁短轴和高度进行测量㊂同时在每个白刺灌丛沙堆上随机选择10个相对独立的枝条,分别测定白刺枝条基径㊁高度和冠幅㊂不同演替阶段白刺灌丛沙堆与植被基本特征见表1㊂表1白刺灌丛沙堆与植被特征T a b l e1 S a n d p i l e a n dv e g e t a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f n i t r a r i a t a n g u t o r u m s h r u b s演替阶段S u c c e s s i o n s t a g e枯死率M o r t a l i t y/%盖度C o v e r a g e/%长轴长L o n g a x i sl e n g t h/m短轴S h o r t a x i sl e n g t h/m沙堆高度S a n d p i l eh e i g h t/m植被生长状况V e g e t a t i o n g r o w t hs t a t u s枝条基径B r a n c hd i a m e t e r/m m枝条高度B r a n c hh e i g h t/c m枝条冠幅B r a n c hc r o w n/c m发育阶段D e v e l o p m e n t a l s t a g e21.67ʃ1.6730.67ʃ2.338.97ʃ1.855.73ʃ0.933.05ʃ1.0710.80ʃ0.9643.70ʃ3.4454.77ʃ7.30稳定阶段S t a b l e s t a g e8.67ʃ0.8857.67ʃ1.458.05ʃ1.306.35ʃ1.241.70ʃ0.1110.80ʃ0.9845.50ʃ1.4580.50ʃ1.01衰退阶段R e c e s s i o ns t a g e66.67ʃ3.3314.00ʃ2.087.40ʃ1.364.97ʃ0.292.01ʃ0.299.37ʃ1.0743.70ʃ2.7253.13ʃ4.03注:表中数值为均值ʃ标准误差N o t e:T h ev a l u e s i n t h e t a b l e a r em e a nʃs t a n d a r de r r o r1.3土样采集2020年7月在白刺灌丛沙堆迎风坡和背风坡中部位置分别进行土壤样本采集,用铁锹在垂直于坡面方向挖掘50c m宽㊁60c m深的土壤剖面,取土土层为0~ 60c m,分为表层0~10c m,10~20c m,20~40c m,40~ 60c m㊂每层取两份样,一份使用环刀取3个原状土测定土壤容重,并用铝盒称取3盒松散土测定土壤含水量㊂另一份使用小铲子称取约1k g土壤,装入自封袋带回实验室,风干后过筛测定土壤理化指标㊂1.4测定指标(1)土壤物理性质测定:土壤含水量采用烘干法测定;土壤容重采用环刀法测定;土壤粒径分级采用美国制土壤粒径分级标准[16],具体为粉粒(2~50μm)㊁极细砂粒(50~100μm)㊁细砂粒(100~250μm),利用E y e T e c h激光光阻粒度粒形分析仪选择不同参数:体积中值粒径和数量中值粒径,计算土壤粒径含量和体积占比[17-18]㊂(2)土壤化学性质测定[19]:有机质采用重铬酸钾外加热法测定;全氮采用凯氏定氮法测定;速效磷采用碳酸氢钠浸提钼蓝比色法测定㊂1.5数据分析用E x c e l2010处理数据并制作图表,采用S P S S20.0分析软件对数据进行单因素方差分析㊁双因素方差分析和相关性分析,利用O r i g i n2021绘制土壤理化性质相关分析㊂2结果与分析2.1不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤含水量及容重的变化特征如图3所示,相同土层下,不同坡向土壤含水量在0~10c m和40~60c m土层随着演替阶段发展均呈下028第3期牧仁等: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降趋势,其中,40~60c m 土层中发育阶段含水量显著高于衰退阶段(P <0.05)㊂而相同演替阶段下,不同坡向土壤含水量发育阶段和衰退阶段分别在40~60c m和10~20c m 土层达到最大值,显著高于其他土层(P <0.05)㊂稳定阶段下,背风坡处土壤含水量随着土层深度增加呈先升后降在升趋势,在10~20c m 土层达到最大值,较20~40c m 和40~60c m 土层分别增加292.31%和140.67%(P <0.05)㊂总体上,不同演替阶段灌丛沙堆迎风坡处土壤含水量均高于背风坡㊂相同土层下,除10~20c m 土层外,迎风坡处土壤容重随着演替阶段发展均呈增加趋势㊂但相同演替阶段下,不同坡向土壤容重随着土层深度增加变化趋势基本相同㊂总体上,发育阶段和稳定阶段灌丛沙堆背风坡处土壤容重高于迎风坡㊂图2 不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤容重和含水量变化F i g .2 V a r i a t i o n o f s o i l b u l kd e n s i t y a n dw a t e r c o n t e n t i n s a n d p i l e o f n i t r a r i a t a n gu t o r u m s h r u b i nd i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s 注:图中a 和b 分别表示背风坡土壤含水量和容重,c 和d 分别表示迎风坡土壤含水量和容重㊂B F 和Y F 分别代表背风坡和迎风坡,F Y ,WD ,S T 分别代表发育阶段㊁稳定阶段㊁衰退阶段,不同小写字母表示相同土层内不同演替阶段之间差异显著(P <0.05),不同大写字母表示相同演替阶段内不同土层之间差异显著(P <0.05)㊂下同N o t e :I n t h e f i g u r e ,a a n db r e s p e c t i v e l y r e p r e s e n t t h e s o i lm o i s t u r e c o n t e n t a n db u l kd e n s i t y o n t h e l e e w a r d s l o p e ,w h i l e c a n dd r e s p e c t i v e l yr e p r e s e n t t h e s o i lm o i s t u r e c o n t e n t a n d b u l k d e n s i t y o n t h ew i n d w a r d s l o p e .B F a n dY F r e p r e s e n t l e e w a r d a n dw i n d w a r d s l o p e s ,r e s p e c t i v e l y ,w h i l eF Y ,WD ,a n dS Tr e p r e s e n t d e v e l o p m e n t a l ,s t a b l e ,a n dd e c l i n i n g s t a g e s .D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t es i gn i f i c a n td i f f e r e n c e sb e -t w e e nd i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e sw i t h i n t h e s a m e s o i l l a y e r (P <0.05),w h i l ed i f f e r e n tu p p e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e sb e -t w e e nd i f f e r e n t s o i l l a y e r sw i t h i n t h e s a m e s u c c e s s i o n s t a ge (P <0.05).T h e s a m e a s b e l o w 2.2 不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分含量的变化特征如图4所示,对于白刺灌丛沙堆背风坡而言㊂相同土层下,0~10c m 土层土壤C N P 随演替过程发展均呈降低趋势,且发育阶段有机质㊁速效氮和速效磷含量显著高于其他演替阶段(P <0.05),分别较衰退阶段高164.58%,144.44%和215.93%㊂其余土层,土壤速效磷含量随演替过程发展呈先升后降趋势㊂相同演替阶段下,发育阶段土壤C N P 随着土层深度增加均呈先降后升趋势,在0~10c m 土层达到最小值㊂在白刺灌丛沙堆迎风坡处㊂相同土层下,0~10c m 土层土壤C N P 随着演替阶段发展同样呈降低趋势㊂而相同演替阶段下,发育阶段0~10c m 土层土壤有机质㊁全氮和速效磷含量均显著高于其他土层(P <0.05),分别较衰退阶段高107.95%,200%和45.64%㊂总体来看,不同演替阶段灌丛沙堆背风坡处土壤有机质和速效磷含量均高于迎风坡㊂但不同坡向土壤全氮含量差异不显著㊂128草地学报第32卷图3不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤养分变化F i g.3 C h a n g e s o f S o i lN u t r i e n t s i nS a n dP i l e o f N i t r a r i a t a n g u t o r u m S h r u b i nD i f f e r e n t S u c c e s s i o nS t a g e s 注:图中a㊁b和c分别表示背风坡处土壤有机质㊁全氮和速效磷含量,d,e和f分别表示迎风坡处土壤有机质㊁全氮和速效磷含量N o t e:I n t h e f i g u r e,a,b,a n d c r e p r e s e n t t h e s o i l o r g a n i cm a t t e r,t o t a l n i t r o g e n,a n d a v a i l a b l e p h o s p h o r u s c o n t e n t a t t h e l e e w a r d s l o p e,w h i l e d, e,a n d f r e p r e s e n t t h e s o i l o r g a n i cm a t t e r,t o t a l n i t r o g e n,a n d a v a i l a b l e p h o s p h o r u s c o n t e n t a t t h ew i n d w a r d s l o p e,r e s p e c t i v e l y2.3不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒径的变化特征2.3.1不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒径含量的变化特征如表2所示,白刺灌丛沙堆背风坡处㊂相同土层下,10~20c m土层土壤细砂粒含量随着演替阶段发展呈先升后降趋势,在稳定阶段达到最大值,较衰退阶段高161.85%(P<0.05)㊂40~60 c m土层土壤粉粒含量随着演替阶段发展呈先升后降趋势,在稳定阶段达到最大值,较发育阶段高27.99%(P<0.05)㊂白刺灌丛沙堆迎风坡处㊂相同土层下,10~20 c m土层土壤粉粒含量随演替阶段发展呈上升趋势,衰退阶段达到最大值,较发育和稳定阶段分别增加12.92%和33.65%(P<0.05)㊂20~60c m土层土壤极细砂粒含量发育阶段达到最大值㊂20~40c m 土层土壤极细砂粒含量较稳定和衰退阶段分别增加312.23%和795.23%(P<0.05),而40~60c m土层土壤极细砂粒含量较稳定和衰退阶段分别增加223.44%和175.02%(P<0.05)㊂相同演替阶段下稳定阶段土壤极细砂粒和细砂粒含量随着土层深度增加变化趋势相同,均在10~20c m土层达到最大值,其中,土壤极细砂粒含量显著高于其他土层(P<0.05)㊂因此,不同演替阶段灌丛沙堆迎风坡处土壤粉粒含量和细砂粒含量高于背风坡,背风坡土壤极细砂粒含量高于迎风坡㊂228第3期牧仁等: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表2 不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒径含量变化T a b l e 2 C h a n g e s i n s o i l p a r t i c l e s i z e c o n t e n t o f s a n d p i l e i n n i t r a r i a t a n gu t o r u m s h r u ba t d i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s 位置P o s i t i o n 演替阶段S u c c e s s i o ns t a g e 粉粒含量C o n t e n to f p a r t i c l e s/%极细砂粒含量C o n t e n to fv e r y fi n es a n d /%细砂粒含量C o n t e n to f f i n es a n d/%0~10c m10~20c m 20~40c m40~60c m0~10c m10~20c m20~40c m40~60c m0~10c m10~20c m20~40c m40~60c mB FF Y 72.87ʃ11.62A a 72.87ʃ8.21A a 69.0ʃ8.04A b 64.21ʃ0.01A c 24.92ʃ10.39A a 24.92ʃ7.35A a 22.00ʃ1.00A a b 33.80ʃ0.01A a 2.21ʃ1.21A a 2.21ʃ0.86A b 1.25ʃ0.25A a1.98ʃ0.01A aWD 82.95ʃ3.70A a 71.53ʃ4.32A a 75.64ʃ5.43A a b 82.18ʃ1.35A a 15.10ʃ3.15A b 28.46ʃ8.34A a 28.83ʃ10.97A a 15.66ʃ1.06A b 1.95ʃ0.59A a 4.53ʃ0.45A a 4.53ʃ3.45A a 2.16ʃ0.29A aS T 79.26ʃ2.00A a 77.87ʃ1.73A a 86.81ʃ8.66A a 73.09ʃ4.41A a b 18.63ʃ0.73A a b 20.39ʃ1.47A a 12.22ʃ7.93A b 23.29ʃ7.20A b 2.10ʃ1.25A a 1.73ʃ0.30A b 0.98ʃ0.72A a 3.59ʃ2.75A a Y FF Y 81.49ʃ1.05A b 81.49ʃ0.74A b 77.50ʃ1.50B b 66.21ʃ0.01C b 17.79ʃ1.88C a 17.79ʃ1.33C b 26.50ʃ1.50B a 35.80ʃ0.01A a 1.11ʃ1.07A a 1.11ʃ0.90A a 2.00ʃ1.00A a 3.98ʃ0.01A a WD83.98ʃ1.19B b 68.85ʃ0.36C c 93.09ʃ1.76A a 88.92ʃ0.39A a 15.12ʃ0.91B a 34.40ʃ4.40A a 6.43ʃ1.30B b 10.45ʃ0.10B b 1.04ʃ0.11A a 4.22ʃ2.76A a 0.49ʃ0.09Ab 0.59ʃ0.43Ab S T91.29ʃ0.63A B a 92.02ʃ1.69A B a 96.88ʃ3.12A a 84.98ʃ2.93B a 8.94ʃ0.48A B b 6.87ʃ1.46A B c 2.96ʃ1.03B b 12.29ʃ1.16A b 1.78ʃ0.91A a 1.12ʃ0.23A a 0.14ʃ0.2A b 2.76ʃ.175A a 表3 不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒径体积占比变化T a b l e 3 V a r i a t i o no f s o i l p a r t i c l e s i z e a n dv o l u m e p r o p o r t i o n i n s a n d p i l e o f n i t r a r i a t a n gu t o r u m s h r u b i n d i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g位置P o s i t i o n 演替阶段S u c c e s s i o ns t a ge 粉粒体积占比P o w d e rv o l u m e p r o po r t i o n /%极细砂粒体积占比V o l u m e p r o p o r t i o no fv e r y fi n es a n d /%细砂粒体积占比V o l u m e p r o po r t i o no f f i n es a n d /%0~10c m 10~20c m 20~40c m 40~60c m 0~10c m 10~20c m 20~40c m40~60c m0~10c m10~20c m20~40c mB F F Y 37.25ʃ17.87A a 30.67ʃ6.60A a 51.86ʃ28.83A a 35.43ʃ8.69A a b 30.30ʃ12.67A a 33.88ʃ9.61A a 23.29ʃ7.35A a 32.01ʃ11.64A a 28.40ʃ10.93A a 23.34ʃ9.13A a 27.85ʃ18.48A aWD 47.83ʃ7.17A a 50.90ʃ18.83A a 49.51ʃ2.22A a 43.09ʃ4.91A a 21.65ʃ1.66A a 22.38ʃ0.11A a 19.96ʃ6.05A a 22.61ʃ0.96A a 30.51ʃ5.50A a 26.69ʃ18.91A a 30.57ʃ8.29A a S T 40.80ʃ6.83A a 37.58ʃ0.48A a 56.94ʃ14.85A a 27.88ʃ6.13A b 25.43ʃ3.66A a 25.41ʃ1.29Aa19.61ʃ6.70A a 31.29ʃ16.39A a 32.80ʃ9.54A a 36.99ʃ0.81A a 23.44ʃ8.17Aa Y FF Y 54.04ʃ0.18A a 69.65ʃ10.04A a 47.23ʃ7.22A b 67.56ʃ19.88A a 31.03ʃ13.30A a 22.92ʃ7.98A b 30.43ʃ7.67A a 32.44ʃ19.81A a 21.28ʃ18.12A a 8.94ʃ0.57A c 20.11ʃ12.69AaWD 55.71ʃ9.94A a 30.88ʃ0.54A c 72.33ʃ17.50A a b 63.69ʃ12.86A a b 23.21ʃ0.56B a b 37.97ʃ0.50A a 14.18ʃ4.02B b 17.47ʃ2.83B a 22.07ʃ4.53A a 31.13ʃ1.05A b 13.49ʃ3.31AaS T56.69ʃ3.05A B a 50.14ʃ0.50A B b 83.10ʃ16.90A a 36.84ʃ7.25B b 15.59ʃ0.65A B b 11.70ʃ3.21A B c 5.18ʃ1.37B b 22.42ʃ1.04A a 36.09ʃ9.37A a 38.15ʃ3.71A a 6.65ʃ3.64Ba2.3.2 不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒径体积占比的变化特征如表3所示,白刺灌丛沙堆迎风坡处㊂相同土层下,土壤粉粒体积占比在10~20c m 土层随着演替阶段发展呈先降后升趋势,在发育阶段达到最大值,较稳定阶段高125.55%(P <0.05)㊂土壤极细砂粒体积占比在10~20c m 土层随着演替阶段发展呈先升后降趋势,在稳定阶段达到最大值,较衰退阶段高223.93%(P <0.05)㊂相同演替阶段下,衰退阶段下,20~40c m 土层土壤粉粒体积占比较40~60c m 土层高125.57%(P <0.05)㊂而40~60c m 土层土壤极细砂粒体积占比较20~40c m 高125.57%(P <0.05)㊂总体上,不同演替阶段白刺灌丛沙堆迎风坡处土壤粉粒体积占比和细砂粒体积占比高于背风坡㊂2.4 不同演替阶段与土层深度对白刺灌丛沙堆土壤理化性质双因素分析双因素方差分析结果表明(表4),在白刺灌丛沙堆背风坡处,演替阶段㊁土层深度以及两者交互作用对白刺灌丛沙堆土壤理化性质均无显著影响㊂而在白刺灌丛沙堆迎风坡处,演替阶段对全氮㊁粉粒含量㊁极细砂粒含量和极细砂粒体积占比产生极显著影响(P <0.01),土层深度对速效磷产生显著影响(P <0.05),对有机质㊁全氮㊁粉粒含量和极细砂粒含量产生极显著影响(P <0.01),演替阶段与土层深度两者交互作用对全氮产生显著影响(P <0.05),对含水量㊁粉粒含量和极细砂粒含量产生极显著影响(P <0.01)㊂2.5 白刺灌丛沙堆土壤容重㊁水分㊁土壤养分及土壤粒径相关分析白刺灌丛沙堆土壤理化参数之间存在一定的相关关系(图4),土壤容重与粉粒含量呈极显著正相关关系(P <0.01),与有机质和极细砂粒含量呈极显著负相关关系(P <0.01),与速效磷㊁细砂粒含量和极细砂粒体积呈显著负相关关系(P <0.05);土壤含水量与极细砂粒含量㊁细砂粒含量和粉粒体积呈显著正相关关系(P <0.05);土壤有机质与全氮㊁速效磷和极细砂粒体积呈极显著正相关关系(P <0.01);土壤全氮与速效磷呈极显著正相关关系(P <0.01);粉粒含量与极细砂粒含量㊁细砂粒含量和极细砂粒体积占比呈极显著负相关关系(P <0.01),与粉粒体积占比呈极显著正相关关系(P <0.01);极细砂粒含量与细砂粒含量和极细砂粒体积占比呈极显著正相关关系(P <0.01),与粉粒体积占比呈极显著负相关关系(P <0.01);细砂粒含量与细砂粒体占比积呈极显著正相关关系(P <0.01),与粉粒体积占比呈极显著负相关关系(P <0.01);粉粒体积占比与极细砂粒体积占比和细砂粒体积占比呈极显著负相关关系(P <0.01)㊂328草地学报第32卷表4 不同演替阶段与土层深度对白刺灌丛沙堆土壤双因素分析T a b l e 4 T w o f a c t o r a n a l y s i s o f p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f n i t r a r i a t a n gu t o r u m s a n d yp i l e s o i l i nd i f f e r e n t s u c c e s s i o n s t a g e s a n d s o i l d e pt h 位置P o s i t i o n 因素F a c t o r容重B u l kd e n s i t y 含水量W a t e r co n t e n t 有机质O r g a n i c m a t t e r 全氮T o t a lN 速效磷A v a i l a b l eP 粉粒含量C o n t e n t o f pa r t i c l e s 极细砂粒含量C o n t e n t o f v e r y f i n es a n d细砂粒含量C o n t e n t o f f i n es a n d粉粒体积占比P o w d e rv o l u m e p r o po r t i o n 极细砂粒体积占比V o l u m e p r o p o r t i o n o f v e r y fi n es a n d 细砂粒体积占比V o l u m e p r o po r t i o n o f f i n es a n dB F演替阶段S u c c e s s i o n a l s t a g e 3.05 3.830.943.310.953.531.711.130.58 1.110.18土层深度S o i l d e pt h 0.260.24 1.732.692.300.600.510.17 1.060.550.25演替阶段ˑ土层深度s u c c e s s i o n a l s t a g e ˑS o i l d e pt h 0.98 4.390.550.741.271.001.250.790.250.100.14Y F演替阶段S u c c e s s i o n a l s t a g e 2.06 3.522.9011.19**1.7886.45**83.62**0.330.14 4.374** 4.58土层深度S o i l d e p t h 0.120.7922.83**11.74**5.41*22.27**13.80**1.30 1.310.721.76演替阶段ˑ土层深度S u c c e s s i o n a l s t a g e ˑS o i l d e pt h 0.6311.29**2.833.40*1.7426.87**29.40**1.902.681.272.19注:**表示极显著水平为P <0.01,*表示显著水平为P <0.05N o t e :**i n d i c a t e s av e r y s i g n i f i c a n t l e v e l o f P <0.01,a n d*i n d i c a t e s a s i gn i f i c a n t l e v e l o f P <0.05图4 白刺灌丛沙堆土壤理化性质相关分析F i g .4 C o r r e l a t i o na n a l y s i s o f p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f n i t r a r i a t a n gu t o r u m s a n d yp i l e s o i l 3 讨论3.1 白刺灌丛沙堆土壤水分和容重变化特征在干旱沙漠区,降水是影响生态系统生产力的主要限制因素,是植物生长发育的重要生态因子,对白刺灌丛沙堆生长演化具有直接影响[15]㊂本研究发现,不同坡向位置0~10c m 土层土壤含水量随着演替阶段发展呈下降趋势㊂这是由于不同演化阶段白刺灌丛沙堆植被生长状况差异明显,发育和稳定阶段植被盖度显著高于衰退阶段㊂随着植被盖度的增加,改善了白刺灌丛沙堆地表小气候,地表水分蒸发率相对减小[20]㊂付鹏程等[21]研究发现,固沙植物根系对深层土壤结构具有显著的改善效果,使得土壤持水能力均随土层深度增加而增大㊂本研究结果与上述研究结果相似,稳定和衰退阶段土壤含水量随着土层深度增加呈先升后降趋势,10~40c m 土层含水量相对其他土层较高,而发育阶段40~60c m 土层土壤含水量达到最大值,显著高于其他土层㊂同时,由于白刺灌丛沙堆表层土壤沙土颗粒和孔隙较大,不易拦蓄水分,导致其透气性强而保水性差,故深层土壤含水量高于表层土壤含水量[22]㊂容重是土壤最基本的物理性质之一,不仅可以反映土壤紧实程度,也是土壤成土过程中重要影响因素,是评估土壤肥力的重要指标[23]㊂植被根系发育428第3期牧仁等: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情况是影响土壤容重的重要因素,植物根系生长越发达,土壤毛管孔隙度越大,土壤容重则越小[24]㊂本研究结果对此观点得到验证,在迎风坡处,相同土层下,随着演替阶段发展,土壤容重逐渐增大,在衰退阶段达到最大值㊂但也有一些学者[25]研究发现,在细粒土的草地下,植物根系也可以占据土壤孔隙,引起土壤压实,增强土壤持水能力,降低土壤饱和含水量,导致土壤孔隙比和孔隙度的降低㊂同时,本研究发现,除背风坡处发育阶段外,其他演替阶段白刺灌丛沙堆土壤容重均随土层深度的增加而增大㊂这是由于白刺灌丛可以拦截风中流动沙粒,大量沙粒在白刺周围堆积,土壤受到超负荷压力而变得更加紧实㊂3.2白刺灌丛沙堆土壤养分变化特征土壤养分含量是衡量土壤质量的重要参数,影响着植被生长发育情况,并且其对土壤的防风固沙能力有显著影响㊂一般情况下,土壤养分则随着土层深度的增加而逐渐减少[26]㊂本研究中土壤有机质㊁全氮和速效磷含量也呈现类似的变化趋势,主要因为白刺灌丛属于深根系灌木植物,对深层土壤养分消耗要高于表层㊂而且通过双因素分析发现,此现象在白刺灌丛沙堆迎风坡处较为明显㊂同时,白刺凋落物在土壤表层不断积累,凋落物经微生物分解后释放的养分由土壤表层逐渐向深层渗透,这一现象也符合土壤养分表聚规律,与大多学者研究结果基本一致[27]㊂但荒漠植被凋落物分解也有阈值,当达到一定值后,凋落物分解形成的有机质将难以大量进入较深土层[28-29]㊂而有机质也是影响氮㊁磷水平的主要因素,三者随土层深度变化规律基本相同,本研究通过相关分析发现,有机质与全氮和速效磷呈极显著正相关(P< 0.01),进一步验证上述观点㊂研究发现,随着演替阶段发展,部分土层土壤有机质㊁全氮和速效磷呈减少趋势,如背风坡处0~20 c m土层,这可能是因为发育与稳定阶段白刺灌丛生长茂盛,减少风力对表层土壤养分的侵蚀[30]㊂孙涛等[31]通过研究民勤荒漠-绿洲过渡带不同发育阶段白刺灌丛发现,处于衰亡阶段的白刺灌丛沙堆稳定性弱于其他演替阶段,衰亡阶段白刺灌丛土壤表层结皮被大面积破坏,白刺灌丛沙堆表层土壤风蚀现象加剧,进而防风抗沙能力减弱,最终导致土壤养分逐渐流失,也阐明本研究中土壤养分随着白刺灌丛演替阶段发展而减少原因㊂同时,白刺属于喜沙植物,发育阶段白刺灌丛通过沙埋现象,吸收土壤中养分,促进其生长发育,导致土壤养分积累较慢[9]㊂而且衰退阶段白刺灌丛凋落物较多,凋落物积累也会引起土壤养分变化,解释了本研究中白刺灌丛发育阶段土壤有机质含量低于衰退阶段的原因㊂3.3白刺灌丛沙堆土壤粒径变化特征土壤粒径组成能够反映沉积物不同粒级组分的百分含量,与风沙搬运和堆积过程紧密相关[30]㊂同时土壤粒径组成也影响土壤养分的供应与植物的生长发育,即土壤细颗粒物质含量更能够反映土壤质量水平[32]㊂已有研究表明,土壤粒径组成可以改善土壤水肥状况,主要因为土壤粉粒可以通过化学和物理作用稳定㊁保护有机物质,并且土壤中粉粒含量增加,有利于土壤养分元素积累㊂而本研究中土壤粉粒含量与极细砂粒含量和细砂粒含量呈极显著负相关(P<0.01),证实白刺灌丛沙堆土壤养分积累主要受土壤粉粒含量影响㊂此外,除极细砂粒体积占比与全氮呈显著正相关外,其他土壤养分与不同粒径均无显著相关,这与前人研究结果有所不同[33],形成此矛盾的原因可能是因为白刺灌丛沙堆土壤养分形成主要与白刺枯落物㊁土壤微生物活动等有关,土壤粒径组成对其影响存在一定时限性[34],而且只从相关性分析角度去探究白刺灌丛沙堆土壤养分与粒径关系具有一定局限性㊂从演化阶段和土层深度观察白刺灌丛沙堆土壤粒径组成发现,土壤粒径含量和体积占比在不同土层和演替阶段的变化趋势不尽相同㊂由于白刺属于深根固沙植物,土层深处根系较为发达,所以在40~60c m土层土壤粉粒含量在稳定阶段达到最大值,显著高于其他阶段(P<0.05)㊂白刺灌丛的生长增加了地表粗糙程度,风沙流受到灌丛阻拦后风速降低,对沙堆土壤结构的吹蚀作用减弱,故在衰退阶段的白刺灌丛沙堆迎风坡处土壤细砂粒体积占比较发育和稳定阶段比列高㊂但与其他学者研究不同,本研究区白刺灌丛沙堆衰退阶段土壤粉粒体积占比在20~40c m土层达到最大值,显著高于其他演替阶段(P<0.05),这可能是因为衰退阶段白刺灌丛沙堆植被盖度较小,不利于对粗组分颗粒的拦截,较细颗粒易于沉积[35]㊂而且,虽然衰退阶段白刺灌丛沙堆植被盖度低于发育和稳定阶段,但由于大量枯落物覆盖,沙堆表层结皮仍较厚坚固,可以有效地减弱了风力对灌丛沙堆土壤粉粒的吹蚀,也表明土壤明粒径组成与风沙活动强弱有关㊂此外,从白刺灌丛沙堆不同坡位方向来看土壤粒径特征,迎风坡与背风坡相比粒径偏细[36]㊂而随着植被盖度的增加,背风坡处表层土壤颗粒向着细粒化方向发展㊂528。

白刺沙堆研究进展

宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（08）：23-25基金项目：2022年中央财政林业科技推广示范项目（[2022]ZY09）、宁夏自然科学基金项目（2022AAC03417）、宁夏退耕还林工程效益监测项目（250000005）、宁夏回族自治区第六批科技创新领军人才项目（2020GKLR0100）。

作者简介：潘占兵（1975—），男，宁夏惠农人，副研究员，主要从事荒漠化防治与生态环境建设方面的研究。

*通信作者：左忠（1976—），男，宁夏盐池人，研究员，主要从事土壤风蚀监测与荒漠化防治技术研究。

收稿日期：2023-02-22白刺属（Nitraria L.）是蒺藜科的一个古老小属，为旱生或超旱生灌木、小灌木，其抗干旱、耐盐碱和固沙改土能力相对较强，在水土保持、改善生态环境等方面有着十分重要的作用[1]。

白刺沙堆指的是风沙流在干旱、半干旱半湿润荒漠地区被白刺灌丛的枝叶阻挡，从而让沙物质不断累积而形成的一种生物风积地貌类型[2-3]，是一种由白刺和沙粒组成的沙丘。

由于白刺沙堆质量轻，粒径小和抗风化性好。

因此，它是一种不易运动的固定沙丘。

白刺沙堆具有很强的防风固沙、维护区域生态平衡、降低土壤碳排放的功能[4]。

1白刺的分布及白刺沙堆形态特征分析白刺属植物分布范围极广，从我国的辽宁省到西班牙及阿富汗北部均有分布。

从我国的角度看，以民勤县、古浪县、景泰县为主的甘肃省河西地区分布面积为18.8万hm 2，乌兰、小柴旦、香日德、德令哈等地区的青海省柴达木盆地沙漠绿洲边缘也是白刺属的主要分布区，青海东部黄土丘陵的沟岔内和干旱荒坡也有分布。

此外，在我国的西藏、宁夏、内蒙古、新疆各省（区）亦有分布[5]。

白刺沙堆的发育过程一般分为成长、稳定和退化3个阶段。

在其成长阶段，在传输、沉积、风化和侵蚀等多重因素的共同作用下，沙粒会不断地发生不同尺白刺沙堆研究进展潘占兵1，左忠1*，柳骁桐2，黄婷1，孔丽婷11.宁夏农林科学院林业与草地生态研究所，宁夏银川7500022.宁夏农林科学院农作物研究所，宁夏银川750002摘要：从白刺的分布及白刺沙堆形态特征分析、白刺沙堆土壤物理特性对水分空间分布及入渗的影响、白刺叶片与沙堆土壤化学计量学特征研究，以及白刺沙堆土壤颗粒组成特征研究4个方面对白刺沙堆的研究状况进行了综述，并对白刺沙堆研究中存在问题及下一步的研究方向进行了探讨和展望。

《2024年野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究》范文

《野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究》篇一摘要：本文针对野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术进行研究，旨在提高野生白刺种群的健康水平，丰富种质资源，并为相关产业的发展提供理论基础和实践指导。

通过分析野生白刺的生态学特征、种质资源状况以及当前存在的问题，提出了科学合理的筛选评价体系和种群更新复壮技术，为野生白刺资源的可持续利用提供技术支撑。

一、引言随着生态环境的不断变化和人类活动的干扰，野生白刺的生存环境日趋严峻。

野生白刺作为一种重要的生态资源，其健康状况和种群数量的维持对于生态系统的稳定具有重要意义。

因此，开展野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究，对于保护和利用野生白刺资源具有重要意义。

二、野生白刺的生态学特征及种质资源现状（一）生态学特征野生白刺是一种适应力强、抗逆性好的植物，能够在恶劣的环境中生长和繁殖。

其生态学特征包括耐旱、耐寒、耐盐碱等。

（二）种质资源现状目前，野生白刺的种质资源分布广泛，但受到生态环境破坏、人为破坏等因素的影响，其种群数量和遗传多样性逐渐减少。

因此，开展种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究显得尤为重要。

三、野生白刺种质资源筛选评价体系（一）筛选评价指标根据野生白刺的生态学特征和生长状况，建立包括生长速度、抗逆性、遗传多样性等在内的筛选评价体系。

（二）筛选评价方法采用现场调查、实验室检测等方法，对野生白刺的各项指标进行综合评价，筛选出优良的种质资源。

四、种群更新复壮技术（一）选地与整地选择适宜的种植地点，进行土地整理和改良，为野生白刺的生长提供良好的环境条件。

（二）种植与抚育管理采用科学的种植方法和抚育管理措施，促进野生白刺的生长和繁殖。

包括合理施肥、灌溉、修剪等措施。

（三）病虫害防治针对野生白刺可能面临的病虫害问题，采取生物防治、物理防治和化学防治等综合措施，保障其健康生长。

五、研究结果与展望（一）研究结果通过开展野生白刺种质资源筛选评价及种群更新复壮技术研究，成功筛选出优良的种质资源，并建立了科学的种群更新复壮技术体系。

库布齐沙漠东缘主要人工林群落结构及植物多样性研究

库布齐沙漠东缘主要人工林群落结构及植物多样性研究库布齐沙漠是我国第七大沙漠,三面以黄河为界限,对其边缘森林植被的研究是该地区林业建设的核心,也是生态环境建设的重要组成部分。

因此,本文对库布齐沙漠东缘森林群落物种组成、群落生活型、结构特征、群落多样性等进行研究,进而揭示其内部结构变化规律,在典型森林群落结构数量化分析与评价的基础上,为库布齐沙漠边缘森林群落的可持续经营提供理论依据。

在研究区布设15块50×50m标准样地,利用样地调查等方法,在野外调查的基础上,对数据进行分析处理后得出一下主要结论:(1)库布齐沙漠东缘典型灌木植被群落物种组成比较简单,仅仅出现41种植物,隶属于13科31属,菊科植物的种类在各群落中占绝对优势;乔木植被群落出现24种植物,隶属于10科20属,菊科植物的种类各群落中占绝对优势。

高位芽植物种数在各群落里都占第一,但高位芽植物种树与其他生活型种数差异小。

(2)沙柳和柠条群落林分密度达到一定阶段后,其平均基茎和树高与林分密度呈反比关系,而羊柴群落的基茎和树高整体变化与林分密度相一致。

沙柳与柠条群落的相似性系数是最大的,这说明沙柳群落与柠条群落生长发育的条件相似。

(3)适当的林分密度下林木可正常生长,如果林分密度过高则可能限制林木胸径树高的生长,林分密度大的样地乔木长势一般,林分密度较小的,平均胸径和平均树高值较高,整体发育较好。

(4)乔木种群以随机分布为主要的分布格局,小局部有聚集分布出现。

(5)库布齐沙漠东缘各灌木群落相似性系数在0.33～0.54之间,灌木群落之间均达到相似水平。

小叶杨群落和榆树群落呈3级轻度相似,相似性系数为0.46。

根据研究结果,提出以下建议,①加强对物种多样性的保护,对森林群落进行围封,减少人为干扰的影响;②在植被恢复方面,栽种时应当考虑地形的因素决定其栽种模式,从而使得植被能够更好地与环境协同作用。

荒漠植物白刺属4个物种的生殖分配比较

荒漠植物白刺属4个物种的生殖分配比较李清河;辛智鸣;高婷婷;王赛宵;徐军;孙非【摘要】选定乌兰布和沙漠地区白刺属4种植物为研究对象,通过对其样株在花期的各生殖构件的数量特征及生物量调查,系统研究了唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall.)、大白刺(Nitraria roborowskii Kom.)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim.)4种白刺属植物在生殖枝水平上的生殖分配.结果表明:不同白刺属植物在分株高度、生殖枝长、生殖枝基径、单枝花数、花序干重、枝叶干重等生殖构件的数量性状方面均有显著差异,其中泡泡刺的各生殖构件的数量均最小；除了西伯利亚白刺的生殖分配值达到44.51％外,其余3种白刺的生殖分配值均没有超过20％.经统计分析,4种白刺种群的生殖枝长分别与分株高度呈显著(P＜0.05)的直线性正相关关系；生殖枝花序干重与分株高显著正相关；4种白刺的生殖分配随着分株生殖枝生物量的增加而减少,即白刺的个体大小与生殖分配之间呈现负相关关系.这种生殖分配特点反映了不同白刺植物对生长环境的资源利用、与克隆繁殖的权衡及对生态适应的策略.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2012(032)016【总页数】8页(P5054-5061)【关键词】生物量;白刺属;生殖分配;生殖构件【作者】李清河;辛智鸣;高婷婷;王赛宵;徐军;孙非【作者单位】中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091;林木遗传育种国家重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院沙漠林业实验中心,内蒙古磴口015200;河北省唐秦水文水资源勘测局,唐山063000;中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091;林木遗传育种国家重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院沙漠林业实验中心,内蒙古磴口015200;中国林业科学研究院沙漠林业实验中心,内蒙古磴口015200【正文语种】中文植物在进行有性繁殖的过程中，需要在不同的组织水平上不断地进行生殖器官和相应的营养器官间的资源分配。

荒漠区白刺群落特征调查研究技术方案

荒漠区白刺群落特征调查研究技术方案
概述
荒漠区白刺群落是一种特殊的群落类型，具有较强的适应性和生态作用。

为了
深入了解这种群落的特征和生态机制，本文介绍了一种调查研究技术方案。

方法
调查区域
选择荒漠区中典型的砾质荒漠或荒漠草原地带作为调查区域，可选择内蒙古、
甘肃、新疆等地。

调查时间
调查时间一般选择在春季或秋季，避免极端气候和生长季节。

调查内容
1.群落结构特征，包括物种组成、数量分布和密度等。

2.地形地貌特征，如坡度、坡向、海拔高度、石质含量等。

3.气候因素，如降雨量、平均温度、相对湿度等。

4.土壤类型和化学性质，如土壤养分含量、pH值、土层厚度等。

5.植物生长状态，如株高、叶面积指数、冠层形态等。

调查方法
1.野外实地调查。

在调查区域内选取若干典型样方，根据植物群落的分
布情况和密度，分别设立不同大小的样方，采集植物样本，记录群落结构和特征。

2.室内数据处理。

将采集到的植物数据和环境数据整合，进行数据分析、
数据挖掘等处理，得到群落特征和生态参数。

3.结果统计和分析。

对调查结果进行统计和分析，研究白刺群落的生态
机制和适应策略。

结论
本文介绍了一种调查研究荒漠区白刺群落特征的技术方案，通过野外实地调查、室内数据处理和结果统计与分析，可以深入研究这种群落的生态机制和适应策略，为荒漠区生态保护和修复提供参考依据。

乌兰布和沙漠土壤水分动态和白刺群落特征研究

乌兰布和沙漠土壤水分动态和白刺群落特征研究本文对乌兰布和沙漠土壤水分动态规律及白刺群落特征进行了研究。

主要研究结果如下: 1 降雨是影响沙地土壤水分动态的决定性因素,流动沙丘沙土含水量的变化与降雨季节和降雨量有密切关系。

0cm～100cm都受降雨的影响,0cm～60cm受降雨影响较大,为沙土水分的活跃层,而60cm以下较小。

垂直变化分干沙层(0cm～20cm)、水分强烈变化层(20cm～60cm)和水分稳定层(>60cm)。

沙土水分月变化呈4～5月沙土含水量处于全年最低水平,随着雨季的到来,在6～9月出现高峰值。

流动沙地0cm～100cm层贮水量与降雨量呈直线关系:y=16.962+0.147x(y=0cm～100cm沙土贮水量(mm),x=每次取样前的降雨量之和(mm),r=0.9397),表明生长季内降雨量的14.7%被贮存在沙土中,其余的降雨则通过蒸散而流失。

2 流动沙丘不同部位沙土含水量的大小顺序为迎风坡>非典型部位>背风坡。

流动沙丘迎风坡各坡位沙土含水量的大小呈下部>中部>上部。

3 0cm～100cm层的贮水量,沙土在16mm～32mm之间,粘土在70mm～220mm之间。

4 沙土含水量与对应水势的关系可用y=-14.577+14.539×(1-EXP(-1.960x))(x=土壤含水量(%),y=土壤水势(MPa),r=0.96)表示,粘土含水量与其水势的关系可用y=-8.772+8.612×(1-EXP(-0.1999x))(x=土壤含水量(%),y=土壤水势(MPa),r=0.892)表示。

5 把白刺地上部分区分为新枝、老枝Ⅰ、老枝Ⅱ和枯枝四种样枝类型,新枝总生物量(y)与最大枝高(Hm)、最大地径(Dm)的关系可用方程y=a(Dm~2Hm)^b表示,老枝Ⅰ和老枝Ⅱ的总生物量(y)与最大枝高(Hm)的关系可用方程y=aHm^b表示。

新疆天山以南白刺属植物的分布调查

新疆天山以南白刺属植物的分布调查张玲;邱爱军;杨赵平;黄文娟;李志军【期刊名称】《塔里木大学学报》【年(卷),期】2011(23)2【摘要】通过资料整理和野外调查确定天山以南白刺属植物有五种,即白刺、大白刺、小果白刺、帕米尔白刺和泡泡刺.基本掌握其地理分布、生存状况、形态特征、用途等,分析了调查发现中的一些问题,并为白刺属植物的种质资源保护、系统分类等提供基础.【总页数】5页(P32-36)【作者】张玲;邱爱军;杨赵平;黄文娟;李志军【作者单位】塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,新疆阿拉尔843300;塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔843300;塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,新疆阿拉尔843300;塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔843300;塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,新疆阿拉尔843300;塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔843300;塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,新疆阿拉尔843300;塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔843300;塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,新疆阿拉尔843300;塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔843300【正文语种】中文【中图分类】Q949.4【相关文献】1.新疆白刺属植物空间分布及其生物学特性分析 [J], 玉苏甫·买买提;艾萨迪拉·玉苏甫2.新疆博斯腾湖周围白刺属植物下土壤有机质空间分布特征研究 [J], 艾萨迪拉·玉苏甫;玉苏甫·买买提3.白刺属植物的川西新记录和澳大利亚间断分布途径的探讨 [J], 杨钦周4.新疆白刺属植物空间分布及其生物学特性分析 [J], 玉苏甫·买买提;艾萨迪拉·玉苏甫5.白刺属植物灌丛沙包生物量分布及预测 [J], 张正国;董雪;辛智鸣;张景波;王学全;菅凯敏;马海峰;黄雅茹;李永华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

沙漠-河岸过渡带不同天然植被群落类型防风效应评估

沙漠-河岸过渡带不同天然植被群落类型防风效应评估于春堂;杨晓辉;李朝生【期刊名称】《水土保持研究》【年(卷),期】2006(13)1【摘要】为了评估不同天然植被群落类型的防风效应,我们在库布齐沙漠与黄河河岸之间的生态过渡带选取了柠条(C arag ana interm ed ia)、白刺(N itraria tangutorum)、拂子茅(C a lam ag rostis ep ig ejos)、赖草(L eym us seca linus)和芨芨草(A chna therum sp lend ens)等5种常见的天然灌草植被群落以及裸露沙地,并对其防风效应作了比较。

结果表明,这几种不同天然植被群落类型的在近地面(10 cm)防风效应从大到小的次序是:赖草群落>芨芨草群落>拂子茅群落>裸露沙地>白刺群落>柠条群落;同一天然植被群落类型不同高度的防风效应也有较大差异;随距离地面高度的变化,不同植被群落风速降低率亦有变化。

为干旱、半干旱地区天然植被群落的保护提供了科学依据。

【总页数】3页(P118-119)【关键词】过渡带;植被类型;风速降低率【作者】于春堂;杨晓辉;李朝生【作者单位】中国林业科学研究院林业研究所国家林业局森林培育中心【正文语种】中文【中图分类】Q948.156【相关文献】1.库布齐沙漠不同植被类型群落特征与土壤有机质、全氮、含水量关系研究 [J], 张立欣;段玉玺;王伟峰;莎仁图雅;李晓晶;王博2.玛纳斯南山天然草地不同植被类型蝗虫群落组成及多样性 [J], 王建会3.沙漠-河岸过渡带不同发育类型唐古特白刺沙堆和植株相关指标的比较及关系分析 [J], 朱媛君;张晓;杨晓晖;梁继业4.腾格里沙漠东南缘绿洲荒漠过渡带天然群落结构特征及其多样性研究 [J], 周兰萍;纪永福;李亚;魏怀东;胡小柯;肖斌;苏万红5.绿洲-沙漠过渡带骆驼刺群落的防风阻沙作用 [J], 王雪芹;胡永锋;杨东亮;郭洪旭;杨帆;张忠良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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（ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＰｌａｎｎｉｎｇｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｕｌａｎｈｏｔ１３７４００，Ｃｈｉｎａ）
摘要：文章采用地统计学中半方差函数，研究了库布其沙漠白刺种群的空间格局。在杭锦旗北部设置一个
１０００× １０００（ｍ）的样方，将样方划分为２５×２５（ｍ）的格子，记录各格子内出现的物种及其平均冠幅。运用地统计软件Ｇｓ＋ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ计算样地各白刺种群的各向同性半方差函数的参数，并绘制其克立格（Ｋｒｉｇｉｎｇ）图。从半方
种群空间格局是指种群均匀和稀疏的特点。这种
分布¨ ］，深入研究种群分布格局，并对物种生物学特性、种间关系和生境条件等因素综合利用下的种
群个体水平空间配置和分布状态做出定量描述Ｊ，能够预测种群消长的动态，揭示群落演替中植物替代关系的机制，从而为该种群落类型的经营管理中的密度控制、群落演替趋势、植被恢复与重建
Ｊａｎｕａｒｙ。２０１３
文章编号：１００６—６９９３（２０１３）０１ — ０１０７— ０３
库布其沙漠白刺种群空问格局研究
樊红君，宋英春，姜秀滨
（内蒙古自治区第二林业监测规划院，乌兰浩特１３７４００）
ｔｈｅｓｅｍｉｖａｒｉｏｇｒａｍｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＴｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｉｂｕｒｔｉｏｎｓｏｒｆＮｉｔｒａｒｉａｔａｎｇｔｏｒｕｍ，ｆｏｌｌｏｗｔｈｅｅｘｐｏｎｅｎ — ｔｉａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｌｕｓｔｅｒｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｋｕｂｕｑｉｄｅｓｅｒｔ；ｎｉｔｒａｒｉａｔａｎｇｔｏｒｕｍ；ｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎ；ｓｅｍｉｖａｒｉａｎｃｅｍｏｄｅ１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎｆｏｒＮｉｔｒａｒｉａｔａｎｇｔｏｒｕｍｉｎＫｕｂｕｑｉＤｅｓｅｒｔ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ
ＳｐａｔｉａｌＰａｔｔｅｒｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＮｉｔｒａｒｉａＴａｎｇｔｏｒｕｍｉｎＫｕｂｕｑｉＤｅｓｅｒｔ
ＦＡＮＨｏｎｇ— ｊｕｎ，ＳＯＮＧＹｉｎｇ —ｃｈｕｎ，ＪＩＡＮＧＸｉｕ—ｂｉｎ
差模型的参数来看，白刺（Ｎｉｔｒａｒｉａｔａｎｇｔｏｒｕｍ）属于聚集性分布的指数模型，其空间结构比率低。
关键词：库布其沙漠；白刺种群；空间格局；半方差函数
中图分类号：￥７２８．４
文献标识码：Ｂ
第３６卷第１期２０１３年１月
内蒙古林业调查设计
ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＦｏｒｅｓｔｒｙＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｅｓｉｇｎ
ｖｏ１．３６．Ｎｏ．１
ｉｎｅａｃｈｇｒｉｄｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｒｅｃｏｒｄｅｄ．ＵｓｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＧＳ＋ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ
ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｍｉｖａｉｒｏｇｒａｍｉｎＧｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｅｓ．Ａｓａｍｐｌｅｐｌｏｔｗｉｔｈ１０００×１０００（ｍ），ｗｈｉｃｈｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏ２５× ２５（ｍ）ｇｉｒｄｓ，ｗａｓｓｅｔｉｎｎｏｔｒｈｏｆＨａｎｇｊｉｎｑｉ．Ｔｈｅｓｐｅｃｉｅｓａｎｄｍｅａｎｃｒｏｗｎｗｉｄｔｈ