海沙地林

位于青藏高原东北部的青海湖，拥有着丰富的自然景观，既优美壮丽又独具特色。然而，在气候变化和人类过度开垦畜牧等因素的影响下，青海湖的环境逐渐恶化，生态遭到破坏，沙漠化面积也日益扩大。据统计，青海湖周边地区现有沙化土地170.7万亩、占区域土地总面积的11.7%。在植被恢复的过程中，青海湖地区的典型固沙植物沙蒿、沙棘和乌柳等对土壤养分及土壤有机质的提高发挥了较大的作用，其中自然植被沙蒿对土壤养分的改良效果最明显。沙蒿 (学名:Artemisia desertorum)是菊科蒿属多年生半灌木状植物，天然生长在沙漠地区，分布甚广。在我国主要分布在黑龙江、内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、四川、西藏等地，多生长于草原、草甸、森林草原、高山草原、荒坡、砾质坡地、干河谷、河岸边、林缘及路旁等。沙蒿枝条匍匐生长，有利于防风阻沙，具有适应性强、耐干早、抗风蚀、喜沙埋、生长快、固沙作用强等特点，为固沙先锋植物。接下来我们来了解一篇关于青藏高原东北部高寒沙地沙蒿根系在沙丘不同地貌部位的吸水策略的论文。沙漠化是青藏高原东北部的主要土地退化问题之一。青海湖位于青藏高原东北部，属于高寒半干旱气候影响下的生态脆弱区和全球气候变化敏感区，青海湖周边土地沙漠化严重。以前针对本区固沙植物的研究主要集中在植物的防风固沙机理与生态功能上，对植物与水分关系的关注较少，尤其是本土物种在不同微地貌导致的不同供水条件下。基于此，青海大学的研究团队以青海湖的自然固沙植物沙蒿作为研究对象，评估高寒半干旱沙地乡土树种的水土利用来源。本研究聚焦于三个关键科学问题：1）本土植物的季节性水源是什么？2) 控制不同沙漠地貌部位用水差异的关键是什么？3）根系分布及立地条件对植物的用水模式有什么影响？基于以上科学问题，本研究的假设如下：1）不同沙丘地貌部位的植物在不同季节使用不同的水源，2）植物会倾向于在水有限的情况下使用深层土壤水或地下水。本研究结果将有助于指导高寒沙地植物种的筛选，以确保生态适应和结构优化。本研究中作者收集了0-120 cm土层样品，利用全自动真空冷凝抽提系统（LI-2100，北京理加联合科技有限公司）提取土壤中的水分，并利用ABB LGR液态水同位素分析仪（Model DLT-100）测定水样中的氢氧稳定同位素组成（δ2H和δ18O）。同时，于生长季节在采样点测定植物的群落结构特征、根系分布及土壤机械组成。【结果】沙丘不同地貌部位沙蒿下方的土壤含水量（SWC, %）的季节变化。同一字母表示不同地貌部位无显著差异（p 0.05），不同字母表示不同地貌部位差异显著（p 不同沙丘地貌部位沙蒿的（A）生长高度、（B）冠幅、（C）盖度和（D）密度。同一字母表示不同地貌部位无显著差异（p 0.05），不同字母表示不同地貌部位差异显著（p 沙蒿根系在不同沙丘地貌部位的分布特征。（A）迎风坡，（B）丘顶，（C）背风坡。不同地貌部位沙蒿的吸水层次贡献率。（A）迎风坡，（B）丘顶，（C）背风坡。【结论】本研究以高寒沙地天然分布的沙蒿作为研究对象，利用稳定同位素技术分析其在生长季节的水分利用来源变化情况。结果表明，尽管该物种具有较高的耐寒性和耐旱性，以及能吸收利用不同深度水源的能力。本区沙蒿在生长季初期主要依赖于表层土壤水分，迎风坡利用地下水。进入生长旺盛季，降雨量和土壤含水量都最高，沙蒿利用中层土壤水分。在生长期末期，浅层土壤水再次成为植物可利用的最多水源。总的来说，高寒沙地沙蒿使用的浅层土壤水最多，其吸水模式与分布在不同沙丘地貌的根系分布一致。沙丘微地貌不仅通过风力作用和土壤特性影响植被生长，也影响了植物的用水深度。

近年来，全球环境问题日益突出，资源的合理利用和环境的保护已成为全人类共同面临的挑战。水分是生命的基础，对于植物的生长发育和生态系统的稳定运行起着至关重要的作用。然而，人类的过度开采和污染已导致严重的水资源短缺、土壤荒漠化等问题。沙柳作为一种生长在贫瘠土壤和干旱地区的植物，具有很强的水分利用能力和环境适应性。沙柳生长迅速，枝叶茂密，根系繁大，固沙保土力强，是中国沙荒地区造林面积最大的树种之一。同时，它长而发达的根系，能够迅速吸收土壤中的水分，高效利用水资源。其表面一层厚厚的叶蜡，也能够减少水分的蒸发和流失，有效避免土壤干燥和水分的浪费。因此，通过对沙棘的深入研究和广泛应用，我们可以有效地解决环境保护的问题。接下来这篇相关论文，我们来了解一下沙柳的水分利用来源。基于稳定同位素分析毛乌素沙地东北部不同林龄人工沙柳的水分利用来源沙柳具有很好的应对非生物胁迫（如干旱、寒冷、低肥力）的能力，已广泛引入毛乌素沙地东北部以防风固沙及改善生态系统功能和服务。然而，早期引入的沙柳出现了退化和枯死现象。预计由于气候持续变暖和人为干预增加，沙柳人工灌丛将出现更严重的干旱胁迫。鉴于人类世日益严重的水资源短缺和土壤荒漠化的持续扩大。了解植物与土壤水分关系并实施合理的水分管理策略，必须确定人工植被在沙漠生态系统中的水分利用模式。然而，对于不同发育阶段沙柳的特性、调控和水源差异等研究还知之甚少。基于此，为确定毛乌素沙地圪丑沟小流域（38°11′–38°53′ N，109°21′–110°03′ E）不同林龄（6年、12年和18年）人工沙柳水分利用模式的季节变化和控制因素，揭示老化沙柳枯死的潜在机制，理解土壤水-植物的关系和人工植被的生态适应性。来自中国科学院地理科学与资源研究所的研究者们于2019-2021年5-10月（5、6、10月为旱季；7、8、9月为雨季）植物生长季进行了相关研究。试验开始前，作者采集了土壤样品，确定其土壤颗粒组成，总N含量（TN）及总P含量（TP）。采集了根系样品，确定植物根系分布。试验期，采集了0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-90 cm、90-120 cm、120-150 cm、150-200 cm、200-250 cm及250-300 cm土壤样品，将其分为两部分，一部分用来测定同位素，一部分用来测定土壤含水量（SWC）。同时采集了植物木质部样品。并于降水事件后收集降雨，采集降水量和气温数据。通过计算土壤干燥化指数（SDI）描述土壤水分亏缺状态。利用LI-2000植物土壤水分抽提系统（北京理加联合科技有限公司）提取木质部和土壤中的水分。利用Picarro L2130-i水同位素分析仪确定土壤水及降水的δ18O和δ2H。同时确定木质部水的δ18O和δ2H。最后通过MixSIAR模型区分并量化植物水源。【结果】试验期降水δ2H和δ18O（c）及降水量与δ2H/δ18O之间的关系（d）。生长季土壤水δ2H和δ18O的深度和时间分布。潜在水源对沙柳水分吸收贡献率的季节性变化。【结论】在整个生长季，6年沙柳60％的水源来自于0–120 cm土壤层。相比之下，12年和18年沙柳具有更大程度的生态可塑性，分别从旱季120-300 cm（71.93％）和40-200 cm（68.91％）水源转变到雨季的0-120 cm（65.09％和56.14％）水源。根系和土壤含水量垂直分布的变化是影响不同林龄沙柳水分利用模式季节性变化的主要因素。18年林分中，严重的土壤干涸和死根削弱了老化沙柳的生态可塑性，降低了其吸收深层水（200-300 cm）的能力，从而导致沙柳退化。因此，野外管理措施，例如（i）通过沙柳退化枝条覆盖地面以减少土壤水蒸发；（ii）使成熟沙柳稀疏以减少水分消耗；（iii）通过对最佳植物密度或生物量进行建模来确定植被阈值，以指导所研究地区的未来植被恢复。在这项研究中，针对沙柳拟议的管理实践可以为世界其他沙漠地区相似林龄人工恢复植物的水分利用策略提供参考。

土地整治让南泥湾重现“陕北好江南”（资料照片）。当沙漠、贫瘠的土地与科学技术“碰撞”后，会产生什么样的情形呢？以榆林的毛乌素沙地为例，在自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室（以下简称“重点实验室”）对其进行科研攻关之后，沙地上出现了一望无垠的沃野良田。每年夏天，连片的土豆花竞相开放，宛如美丽的花海。近年来，在省自然资源厅的大力支持下，重点实验室将论文写在秦巴山区、黄土高原、秦岭北麓… … 围绕退化及未利用土地整治、污损土地修复、高标准农田建设、建设用地整备、土地工程信息化研发了一系列国内领先、国际先进的治理技术，并得到推广应用；以治愈环境“癌症”、加强生态保护修复和维护粮食安全、助力乡村振兴，先后承担了国家级、省部级等重大项目180余项，获国家科学技术进步奖二等奖1项，省部级奖项10余项。为毛乌素沙地除“两害”2012年5月，重点实验室获批组建，依托单位为陕西省土地工程建设集团（以下简称“陕西地建集团”）、中国科学院地理科学与资源研究所、长安大学，旨在解决各类退化及未利用土地整治工程领域基础研究和共性技术研究难题。让原本贫瘠的榆林毛乌素沙地绽放出花海的“砒砂岩与沙复配成土造田关键技术及工程应用”项目就是重点实验室的项目之一。该项目解决了毛乌素沙地上令人头疼的“两害”：一害是砒砂岩，它裸露就风化，遇风起粉尘，遇雨则松散，见水易流失；二害是沙子，其易漏水漏肥，形不成团粒结构。重点实验室科研人员历经多年的科技研发与实践，建立了沙地整治的“土体有机重构”新理论，毛乌素沙地也因此朝着“粮仓”转变。据了解，该项目总投资20.83亿元，实施规模达32.65万亩，新增耕地29.14万亩，直接经济效益超50亿元。项目研发的“生物屏障和固沙技术”抑风抗沙效果极为明显，有效改善了当地的生态环境。此技术在陕西省榆林市毛乌素沙地推广应用80余万亩，在内蒙古等地，推广面积达200多万亩，并在林草地、城市绿化、沙区高速公路防护带建设等多领域进行了应用。不仅如此，“盐碱地‘改排为蓄’治理模式”“壤中流无动力调控技术”等一系列具有自主知识产权的突破性技术，被广泛应用于毛乌素沙地、重度盐碱地、黄土高原沟壑地等多种土地类型的综合整治，为保障重点项目建设用地需求，实现耕地数量和质量动态平衡，保障国家粮食安全提供了技术支撑。打造土地工程领域科创平台重点实验室对各类退化及未利用土地综合整治的理论、技术、方法开展试验研究，打造集土地工程理论研究、人才培养和技术成果转化与示范推广为一体的科研创新平台。据了解，总投资超过8亿元的重点实验室，设有基础实验中心、富平中试基地、土体有机重构核心实验区、秦岭野外监测中心站；针对北方沙地、秦巴山区、黄土高原沟道、内陆盐碱、秦岭北麓冲积扇设立了5个野外试验观测研究站，并建立了全国首个土地工程大数据中心，构建了基础研究—技术研发—成果转化的全链条体系，是我国土地工程领域目前规模最大的企业型研究机构。在重点实验室的示范引领下，陕西地建集团建成了自然资源部土地工程技术创新中心、陕西省土地整治工程技术研究中心等9个科研平台，并依托重点实验室建立了大型仪器平台，配备了300余台国际先进的大中型实验仪器设备，建成各项性能参数世界领先的激光剥蚀—电感耦合等离子体质谱中心，可提供土壤、固废、水等近500个相关指标测试，为全国土壤污染状况详查工作提供技术支撑。为实现检测设施和仪器设备的高效利用，重点实验室面向全国土地工程科研工作者和社会公众提供开放共享服务，并为长安大学、西北农林科技大学等10多所高校学生提供教学实习基地。陕西地建集团联合长安大学共同申报并获批了全国首批土地整治工程本科专业，创建了完整的本科—硕士—博士培养体系，有力推动了土地工程学科建设和行业发展，累计培养硕士、博士研究生138名，目前第一批本科生已走上工作岗位。与西安交通大学共建陕西地建—西安交大土地工程与人居环境技术创新中心。为发挥企业创新主体作用，陕西地建集团还与中国科学院、中国农业科学院等国内知名科研院所在科技创新等领域建立了长期紧密的合作关系。土地管理用上了大数据技术针对土地工程信息化程度低、数据资源利用率不高等问题，陕西地建集团将土地工程与大数据技术进行结合，提出了“数字土地工程”概念，构建了集数据精准化、监管全程化、决策科学化、服务集群化为一体的土地工程大数据平台。据了解，该平台结合大数据整合、交换、分析等技术优势，开辟了土地工程行业由业务驱动转变为数据驱动发展的新模式；形成了土地工程业务需求的“结构化＋非结构化＋空间”多模态数据驱动导向，构建了快速搭建原型应用的土地工程大数据平台，实现了土地工程数据的资源化；发展了基于高分和资源系列卫星与低空遥感优势协同的土地工程空间要素监测技术，协同无人机卫星遥感监测技术，构建了天地一体化立体观测网，耦合形成了基于物联网、光谱反演、爬虫技术的土地工程数据综合采集技术，实现了土地工程结构化与非结构化数据的快速采集。该平台已在农用土地整治、农业生产和人居环境治理等方面广泛应用，实现了大数据技术与土地工程深度结合，加快了土地工程信息技术发展，成果已成功应用于延安、榆林、渭南等地的400余个农业土地工程项目；服务富平、城固等城镇人居环境土地治理2万余亩，涉及项目总投资约200亿元，节约成本超1亿元,取得了显著的生态效益、经济效益、社会效益。