半干旱区风沙防控专栏

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1. 晋西北丘陵风沙区不同林龄人工柠条生长与繁殖动态特征

王国华, 宋冰, 席璐璐, 缑倩倩

应用生态学报 2021, 32 (6): 2079-2088. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202106.005

摘要（650）

PDF（pc）（1596KB）（103）

晋西北丘陵风沙区生态环境脆弱,是我国风沙活动危害最为严重的地区之一。本文以晋西北典型丘陵风沙区0(撂荒地)、6、12、18、40和50年生人工柠条为研究对象,分析了不同林龄柠条的土壤含水量、地上和地下生物量、个体形态特征、生长繁殖及光合生理特征,研究0～50年长时间序列人工柠条的生长和繁殖动态特征。结果表明: 人工柠条林土壤水分变化与柠条林龄密切相关。6年生柠条的土壤水分较低,6～18年生柠条由于冠幅增加,降低了近地表的风速和太阳辐射,减少了土壤水分的蒸发,土壤水分呈上升趋势,18～50年生柠条的生物量快速积累,植物蒸腾量和根系对水分的吸收量大幅度增加,土壤水分不断降低,到50 年则下降至最低水平(11.1%);6～18年生人工柠条以地下根系生长为主,18～40年生柠条以地上部生长为主,40年生柠条的生物量维持在较高水平,冠幅和株高达到最高,生长状态达到最佳,40～50年生柠条的冠幅和株高显著降低,生长进入衰退期;柠条的光合能力(叶绿素a、b,类胡萝卜素和总叶绿素含量)随着种植年限的增加逐渐下降,尤其在18年后显著下降;柠条种子的数量和质量从6年生到40年生不断上升,40年生达到最大;与 6～12年生柠条相比,30～40年生柠条能产生更多个体质量小的种子。萌发试验表明,在相同年限,柠条的小种子比大种子的萌发速率更高,表明柠条繁殖策略有从前期(6～12年生)K策略向后期(30～40年生)r策略转化的趋势,而从50年生开始,柠条种子数量和质量显著下降,人工柠条的生长和繁殖出现退化。

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2. 宁夏东部风沙区固定沙丘土壤性质小尺度空间变异特征

展秀丽, 许艺馨, 王红, 高滢, 韩磊

应用生态学报 2021, 32 (9): 3195-3203. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202109.030

摘要（446）

PDF（pc）（1215KB）（53）

随着流动沙丘的不断固定,不同地形部位的土壤机械组成、有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的变化存在差异。为了探明固定沙丘的土壤机械组成与土壤养分空间变异特征,本研究以宁夏黄沙古渡固定沙丘为对象,分析了固定沙丘不同部位、不同土层的风沙土机械组成、SOC和TN特征。结果表明: 各土层土壤机械组成均以中沙和细沙为主。SOC和TN有明显的表聚作用,SOC和TN含量最大值分别为5.781和0.412 g·kg^-1,分布在丘间地,脊线和背风坡含量最少。随着土层深度的增加,背风坡和迎风坡的SOC含量逐渐减少,丘间地的SOC含量先减少后增加。SOC和TN在小尺度上均表现出明显的空间异质性;SOC和TN与粉沙和极细沙含量呈显著正相关,与中沙和粗沙含量呈显著负相关。土壤机械组成对SOC和TN含量有明显影响,而且SOC和TN含量随着细颗粒含量的增加而增加,表明土壤细颗粒对有机质的吸附和积累起着重要作用。

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3. 晋西北丘陵风沙区不同种植年限柠条的种子形态特征

缑倩倩, 高敏, 张宇, 王国华

应用生态学报 2022, 33 (11): 2907-2914. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202211.006

摘要（519）

PDF（pc）（971KB）（118）

以晋西北丘陵风沙区不同种植年限(6、12、18、40和50 年)人工柠条的3种大小类型种子为对象,分析不同年限柠条种子形态特征,从繁殖策略的角度探讨人工植被恢复潜力。结果表明:人工柠条的结实量随着种植年限的增加总体呈上升趋势,在种植50年达到最大值(584粒·株^-1);种子长度、种子宽度、种子形状指数随着种植年限的增加总体呈下降趋势,在种植50年达到最小值(5.09 mm、2.76 mm、0.05);种子萌发率随种植年限的增加呈上升-下降-上升的波动变化趋势,在种植12年达到最大值(97.2%)。结实量与种子重量呈显著负相关。种子萌发率与种子重量密切相关,重量小的种子萌发率低,更易于形成持久种子库。相关分析表明,结实量与株高、地上生物量和地下生物量呈显著正相关;种子形状与新枝数呈显著负相关。这表明随着种植年限的增加,柠条繁殖对策由种植前期(6～12年)大种子较多的K策略向种植后期(18～50年)小种子逐渐为主的r策略转变,即柠条既要保证繁殖体数量,又要保证繁殖体的持久性,从而产生了数量更多的小而圆的种子。

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4. 论沙丘植被过程的基本生态关系

刘志民, 余海滨, 汪海洋

应用生态学报 2024, 35 (1): 1-7. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.029

摘要（613）

PDF（pc）（3625KB）（264）

沙丘生态系统常常被认为是一种退化生态系统,自然植被恢复和稳定人工植被构建是沙丘生态系统恢复的基本手段。本文基于对沙丘生态系统长期研究结果,依从对立统一、动态变化哲学原理,结合相关生态学理论,从沙丘生态系统的独特性出发,提出了进行植被塑造过程研究需要注意的若干生态关系。论述了尺度-格局-过程的耦联关系和协同-权衡关系的转化在植被塑造过程研究中的必要性,阐释了区分沙丘流动与沙丘固定、干扰与胁迫、风蚀与沙埋在植被过程研究中的重要性,并探究了生态位法则或中性法则在沙丘植被过程研究中的应用价值,从适沙性与耐旱性、生理与繁殖过程、有性与无性繁殖等方面论述了沙丘植被塑造过程研究应关注的问题,旨在为沙丘生态系统植被自然恢复和稳定植被建设搭建理论构架。

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5. 中国从防沙治沙到管沙用沙的演变过程与实现路径

钱贵霞, 王晓欣, 李武, 张倩霓

应用生态学报 2024, 35 (1): 8-16. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.030

摘要（399）

PDF（pc）（3139KB）（127）

生态文明建设强调“山水林田湖草沙”一体化保护,也是中国干旱区实施防沙治沙工程的重要理念。但过去在防沙治沙的过程中忽略了管沙和用沙,即各环节之间尚未有效衔接,未能实现长效、高效的风沙防治。本文结合钱学森对“沙产业”的理解,从技术和实践的互动、政策指导战略化发展的历史演变视角,综合论述了“久久为功”的中国治沙奇迹,界定了防沙、治沙、管沙、用沙的概念,分析了4个环节之间的耦合协调关系和基于生态产业链发展的科学原理,提出了以高效管沙为核心、防沙为基础、治沙为渠道、长效用沙为根本的政策性和市场化实现路径,以期为创造中国防沙治沙新奇迹提供理论和实践指导。

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6. 半干旱风沙区“山水林田湖草沙”建设中防护林营建的原理与方法

吴德东, 刘志民, 曹宇

应用生态学报 2024, 35 (1): 17-24. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202402.009

摘要（400）

PDF（pc）（2629KB）（166）

本文以半干旱风沙区山水林田湖草沙建设中的“防护林”为核心关注点,确立防护林营建的系统观念,阐述防护林营建必须坚持科学统筹、系统治理的原则,以及符合水资源承载力约束、满足沙尘防控需求、保证绿化美化效果、兼顾经济效益提高的原理。具体应以防护林类型与时空配置为基础,采用防护林营建理论与技术,组合形成不同结构和服务功能的防护林类型,实现防护林的功能目标。围绕人、林、草、田、水、沙关键要素,体现营建防护林的时效性、实用性与科学性,提出农田防护林、草牧场防护林、防风固沙林、环村(城)防护林的营建方法,为高质量建设北方绿色生态屏障提供生产技术支撑。

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7. 从科尔沁草原到科尔沁沙地的思考

张铜会, 丛安琪, 连杰, 徐远志, 王宁

应用生态学报 2024, 35 (1): 25-30. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.032

摘要（530）

PDF（pc）（902KB）（102）

本文首先从定义、空间范围以及土地退化演变等方面对科尔沁草原与科尔沁沙地进行了较为系统的阐述和分析对比,科尔沁草原是一个以蒙古族部落名称命名兼具地理单元特征的区域,但边界不清晰;科尔沁沙地是借用部落名称但具有独立地形地貌单元的区域,边界明确。科尔沁草原与科尔沁沙地既有交叉又有不同的两个空间区域。科尔沁草原区域大、范围广,而科尔沁沙地范围小但区域特色明显,已成为研究土地沙漠化发展与恢复的典型区域。以此为基础, 回顾和总结了多年来科尔沁草原和科尔沁沙地相关的综合治理技术、模式以及取得的成效,整理归纳了今后沙地综合治理的焦点及亟待解决的问题,以期为当前科尔沁沙地歼灭战服务。

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8. 科尔沁沙地植被重建对土壤固氮和固碳菌群的影响

王子擎, 张颖, 王扬, 崔娅楠, 曹成有

应用生态学报 2024, 35 (1): 31-40. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.028

摘要（389）

PDF（pc）（2288KB）（130）

为掌握风沙土固氮和固碳微生物多样性以及人工植被类型对菌群结构的影响,在科尔沁沙地典型植被重建区选择相同年限的小叶锦鸡儿、差巴嘎蒿、小黄柳、山竹岩黄蓍、小叶杨和樟子松人工固沙林以及毗邻的天然榆树疏林为对象,以nifH和cbbL基因为标记,采用高通量测序技术分别研究了不同固沙植被类型土壤固氮和固碳菌群结构和多样性。结果表明: 植被类型对土壤理化性质、生物活性、固氮及固碳菌的多样性和菌群结构均有显著影响;小黄柳和小叶杨固沙林土壤固氮菌多样性显著高于其他植被;而樟子松和小叶杨固沙林土壤固碳菌多样性最高;斯克尔曼氏菌属、慢生根瘤菌属、固氮螺菌属和广泛固氮氢自养单胞菌属等是风沙土固氮菌群的优势菌属,平均相对优势度分别为22.3%、21.5%、20.8%和17.8%;假诺卡氏菌属、中慢生根瘤菌属、贪铜菌属、慢生根瘤菌属等是固碳菌群的优势菌属,平均相对优势度分别为22.4%、18.5%、10.5%和6.0%。小叶锦鸡儿植被区土壤固氮菌、小黄柳和小叶杨植被区固碳菌的群落结构已基本恢复到天然榆树疏林水平。影响固氮菌群结构的主要土壤因子为有机质、NH₄⁺-N和全磷,而影响固碳菌群的为pH、土壤含水率和速效磷。研究结果可为沙地植被重建生态效益的评估提供科学依据。

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9. 辽西北荒漠化区植物群落分异

陈晴, 王佳啸, 王一凡, 王杨, 王艳

应用生态学报 2024, 35 (1): 41-48. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.002

摘要（540）

PDF（pc）（796KB）（106）

荒漠化区植物群落研究是评价区域生态环境质量和开展荒漠化防治的科学基础,本研究按经度将辽西北荒漠化区划分为东部(122°50′37″—123°49′40″ E)、中部(121°16′41″ —122°35′00″ E)和西部(119°20′03″ —120°02′41″ E)3个区域,对植物群落进行调查。结果表明: 乔木林所占比例及郁闭度自西向东增加;东部区域多为樟子松林和杨树林,中部区域多为油松林和杨树林,西部区域则多为油松林和西伯利亚杏林。灌丛在东部、中部和西部区域占比分别为0、22.2%和28.0%。东部和中部区域的草地多由人为扰动后形成。物种数量为中部区域(110种)＞西部区域(88种)＞东部区域(75种)。东部和中部区域都以一年生植物占比最高,分别为68.2%和66.7%,西部区域则以地面芽植物最占优势(36.3%);小高位芽植物、矮高位芽植物、地上芽植物和地下芽植物的比例从东向西逐渐升高。物种数量、Shannon指数和Simpson指数均以中部区域最高,Pielou均匀度指数则从东向西逐渐升高。β多样性指数显示,东部与西部区域之间的群落相似性最小,中部与西部区域的群落相似性较高。中部区域的群落类型、物种数量、物种构成特征及物种多样性均呈现出了生态过渡带的特征。总体上,辽西北荒漠化区植被状况良好,但存在乔木林垂直结构简单、树种组成单一、人为干扰较为严重等问题。

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10. 辽西北沙化土地植被生产力关键影响因素

刘洪顺, 布仁仓, 王正文, 常禹, 熊在平, 齐丽, 高越

应用生态学报 2024, 35 (1): 49-54. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.009

摘要（449）

PDF（pc）（1814KB）（119）

本研究基于土壤理化性质数据、地形数据、气候数据和植被自身特征,分别从区域尺度、像元尺度和样地尺度分析辽宁省西北部沙化土地的植被生产力,揭示影响沙化土地植被生产力的关键因素。在区域尺度,建立随机森林模型,探究地形因子、气候因子和植被自身特征对植被生产力的影响;在像元尺度,对植被覆盖度与气候因子进行相关性分析;在样地尺度,将234个样本的土壤理化性质与地形因子和植被自身特征相结合,采用随机森林模型计算各因子的重要值。结果表明: 当模型中只考虑土壤养分,不考虑其他因子时,土壤养分能解释24.8%的净初级生产力空间变化;当模型中增加地形因子时,模型可解释40%的净初级生产力空间变化;当模型中增加植被覆盖度和叶面积指数时,模型可解释72.8%的净初级生产力空间变化。综合分析,植被覆盖度、叶面积指数是影响研究区植被生产力最重要的因子,其次为地形因子,气候因子影响较小。

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11. 不同培肥模式对辽西北沙化草地土壤改良与植被恢复的影响

张秀颖, 蔡江平, 王聪, 江志阳, 李慧, 王正文, 姜勇, 张玉革

应用生态学报 2024, 35 (1): 55-61. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.016

摘要（590）

PDF（pc）（1079KB）（160）

培肥是辽宁省西北部风沙区生态恢复的关键措施之一。本研究以辽西北沙化草地为对象,设置施用无机肥(氮磷钾肥)、有机肥、有机肥+无机肥配施、有机肥+生物有机基质(γ-聚谷氨酸)配施处理,以不施肥为对照,分析不同培肥模式下土壤有机质及养分含量、地上植被盖度和生物量的变化特征,以筛选辽西北沙化草地适宜培肥模式。结果表明: 与对照相比,施用无机肥能够快速提升地上植被盖度和生物量,但施用高量无机肥(150 kg N·hm^-2)会导致土壤pH降低及Ca²⁺的淋失;施用有机肥提高了土壤有机质含量,显著提高了土壤交换性K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量及地上植被盖度和生物量,以有机肥配施γ-聚谷氨酸处理效果最好。在不加生物有机基质的培肥处理中,低量无机肥(50 kg N·hm^-2)与中量有机肥(30000 kg·hm^-2)配施对天然草地的快速、稳定性恢复效果最好,若配施有机基质(60 kg·hm^-2γ-聚谷氨酸),则能够起到更好的土壤改良与养分调控作用。

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12. 晋西北丘陵风沙区柠条锦鸡儿人工林植被和土壤随林龄变化特征

王国华, 王佳琪, 刘婧

应用生态学报 2024, 35 (1): 62-72. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.004

摘要（536）

PDF（pc）（2517KB）（139）

以晋西北丘陵风沙区不同林龄(6、12、18、40和50年)柠条锦鸡儿人工林为研究对象,分析其土壤养分和植物群落变化特征。结果表明: 土壤有机碳和全氮随着林龄的增加而增加,在40和50年时养分含量显著高于其他林龄,且土壤表层(0～10 cm)有机碳和土壤全氮恢复远快于其他土层,表层土壤养分计量比C∶P、N∶P在不同林龄间存在显著差异。随着林龄的增加,柠条锦鸡儿叶片C、N含量显著增加,在50年时达到最大值;叶片P含量先增加后减少,18年时达到最大值;叶片C∶N先增加后减少,12年时达到最大值;而光合色素含量、C∶P、N∶P均先减少后增加,18年时为最小值。林龄小于40年的柠条锦鸡儿主要受土壤N的影响,大于40年主要受P限制。柠条锦鸡儿林下一年生和多年生草本植物种类数量、密度、盖度均随林龄增加而增加,植物群落逐渐由简单的灌木向复杂的灌草群落演变。柠条锦鸡儿与草本植物生物量随着林龄的增加显著增加,且均与土壤有机碳、全氮含量和N∶P呈显著正相关关系。

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13. 东北半干旱区外来植物入侵现状评估

张悦, 马巍格, 刘谷娥, 周全来, 郭佳, 曹伟

应用生态学报 2024, 35 (1): 73-79. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.001

摘要（397）

PDF（pc）（660KB）（93）

外来入侵植物在东北半干旱区早有发现,但总体入侵现状却鲜有报道。本研究通过野外调查、标本采集、查阅标本平台和文献资料,建立了东北半干旱区外来入侵植物数据库。结果表明: 东北半干旱区外来入侵植物共10科26属34种,其中菊科植物居多,有9个属(34.6%)11个种(32.4%);豆科、茄科、禾本科有11个属(42.3%)15个种(44.1%);入侵植物中草本植物有33种,占绝对优势(97.1%)。入侵等级为1级和2级的全国性入侵植物各有7种,均占总数的20.6%;入侵等级为4级的种数最多,有17种,占总数的50%。源于北美洲和欧洲的外来入侵植物最多,占64.7%,而源于南美洲、亚洲和非洲的外来入侵植物共占35.3%。44.1%的外来入侵植物是有意引入,而无意引入的占55.9%。东北半干旱区81.3%的县(市)有外来入侵植物分布,入侵形势十分严峻。

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14. 半干旱区植被覆盖时空变化特征及其对气候变化的响应: 以锡林郭勒盟为例

李京忠, 辛振华, 谢潇, 薛冰, 任婉侠

应用生态学报 2024, 35 (1): 80-86. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.020

摘要（475）

PDF（pc）（3307KB）（118）

定量分析植被覆盖时空特征及其与气候因素的关系,对精准把握半干旱区生态环境、生态文明建设和可持续发展具有重要意义。本研究基于MODIS-NDVI、气温、降水和数字高程模型等数据,采用趋势分析、回归分析以及偏相关分析法,研究了2000—2020年间锡林郭勒盟植被归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候的响应。结果表明: 2000—2020年,锡林郭勒盟植被覆盖呈增加趋势,大致表现为稳定波动、快速增长和稳步增长3个变化阶段;锡林郭勒盟植被NDVI均值在空间上由西南向东北呈带状递增分布,并与高程和人口密度有较强的相关性;植被NDVI高值区主要集中在东部,且有明显增加趋势,低值区主要集中在西南部,且有局部退化现象;植被覆盖对气候变化响应的敏感度在空间和时间上各不相同,在空间变化上对气温较为敏感,在年际变化上对年均降水量较为敏感。锡林郭勒盟植被覆盖整体变好,但局部地区存在退化,应制定区域空间差异化、精准化的植被恢复和生态环境保护政策。

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15. 东北地区极端大风时空分布特征及其对风蚀量的影响

李方昊, 范昊明, 石昊, 许秀泉

应用生态学报 2024, 35 (1): 87-94. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.024

摘要（521）

PDF（pc）（3756KB）（135）

气候变化背景下东北地区极端大风事件频发,由极端风蚀事件造成的水土流失逐渐引起了相关学者的广泛关注。本研究使用线性分析、Sen+Mann-Kendal趋势分析、Kriging插值法对2005—2020年东北地区极端大风时空特征进行分析,并使用RWEQ风蚀估算模型计算典型风蚀站点的全年土壤风蚀量和极端大风条件下的风蚀量。结果表明: 2005—2020年间,东北地区极端大风频次呈显著上升趋势,上升幅度为2.9次·a^-1。东北地区极端大风频次的年均值在1～49次·a^-1,频次高值区分布在锡林郭勒西北部、呼伦贝尔高原西部及长白山东北部等地。4个典型风蚀点(锡林浩特、新巴尔虎右旗、嫩江、通榆)极端大风对土壤风蚀量的平均贡献率为31%。

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16. 煤矿排矸场对周边土壤种子库及植被分布格局的影响

林雅超, 郭小平, 李文烨, 杨帆, 罗超, 郝嘉航, 吴禹希

应用生态学报 2024, 35 (1): 95-101. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202401.005

摘要（317）

PDF（pc）（800KB）（91）

煤矿排矸场的长期占压会破坏周边的生态环境,然而,排矸场如何影响周边土壤种子库和植被的空间分布格局尚不清楚。本研究以宁夏灵武市宁东矿区羊场湾第二排矸场为对象,通过调查排矸场周边不同距离的土壤种子库及地上植被,探究排矸场对土壤种子库及地上植被的植物种类和密度分布的影响机制。结果表明: 土壤种子集中分布在0～10 cm土层,随土壤深度增加而降低。随着与排矸场距离增加,土壤种子库和地上植被的植物多样性和密度随之增加后趋于稳定,排矸场对土壤种子库影响范围达300～500 m,对地上植被影响范围达100～300 m。排矸场对土壤种子库垂直分布格局影响不显著,对土壤种子库及地上植被的水平分布格局影响显著,排矸场植被恢复的重点区域是周边的100 ～300 m范围。

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