腾格里沙漠沙坡头地区荒漠地衣与生物地毯工程(英文)

文章论述了荒漠地衣与"沙漠生物地毯工程"。在沙坡头结皮微型生物中发现了23种地衣,其中两个新种已发表,一属6种为中国新记录。对于在腾格里沙漠东南角沙坡头地区人工植被固沙防护体系建成后的生态演替进行了分析。由于人工植被为形成结皮的微型生物提供了适宜的生长环境而导致微型生物结皮的形成和发育。在水分平衡规律的作用下漫长生态演替过程中,具有抽水机效应的人工植被使沙土深层水分消耗殆尽,从而导致人工植被自身逐年衰退。然而,与此相反的是无抽水机效应而具有固沙、固碳和抗旱功能的结皮微型生物却逐年形成并发育。这一结果为借助于结皮微型生物的接种技术在干旱沙漠构建"沙漠生物地毯工程"的可行性提供了科学依据。为了优化"沙漠生物地毯工程"利用荒漠地衣耐旱基因以构建转基因草地植物的研究也正在进行中。该研究是"沙漠生物地毯工程"基础研究的组成部分。     

干旱荒漠区人工植物群落演替模式及其生态学机制研究

以我国干旱荒漠区包兰铁路沙坡头地段人工植被防护林体系作为研究对象,研究了区域植被建立与发展过程中,优势植物种的种群动态和人工植物群落的演替模式,探讨了植物群落演替的内在动因和生态学机制．结果表明,该区人工植被经过40余年的演变,其植物种组成发生了很大的变化,已由原来的灌木、半灌木人工植物群落演变为一年生草本植物占优势的人工-天然荒漠植物群落．在此演替过程中,人工栽植的灌木种如柠条、花棒等的重要值不断减少,逐渐从人工植物群落中退出;而天然繁衍的一年生草本植物如小画眉草、雾冰藜、刺蓬、虎尾草等相继侵入,并逐渐成为该区的优势植物种;油蒿由于具有天然下种自行更新能力,在群落中始终占有重要地位．这种物种替代模式与该地区降水资源严重匮乏以及沙地表面结皮的增厚,致使沙子下层含水量降低。深根系的灌木及多年生草本的繁衍受到限制密不可分．     

子午岭植被自然恢复过程中植物多样性的变化

黄土高原地区由于强烈的水土流失生态系统处于极度退化的状态,探讨该地区植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义.以时空互代的方法初步研究了黄土高原子午岭弃耕地植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化.结果表明,在近150a的植被恢复演替过程中调查样方内共出现高等植物128种,分属于47科113属,累计出现的科、属、种数(y)随着演替时间(t)的延长呈对数函数变化y=aLn(t)+b,而且在植被恢复的前期增加速度较快,有60%的科属种在前30a出现.杠柳(Periploca sepium)与茶条槭(Acer ginnala)是植被恢复演替过程中出现最早而且持续时间最长的木本植物,具有较宽的生态位,建议作为该地区人工造林树种考虑.在植被恢复演替过程中草本层与灌木层物种丰富度指数(Gleason指数与Margalef指数)、多样性指数(Shannon-Wiener指数)以及Pielou均匀度指数的变化均表现为抛物线函数变化规律y=at2+bt+c.在不同的群落层次植物多样性的变化是不同步的,草本层、灌木层与乔木层植物多样性达到最大的时间依次为70～80a、90～100a与100a以上.森林群落植物多样性在空间上的变化顺序为草本层>灌木层>乔木层.     

我国北方风沙危害区生态重建与恢复:腾格里沙漠土壤水分与植被承载力的探讨

我国北方风沙危害的主要防治区包括贺兰山以东沙地和以西的沙漠、绿洲和沙漠与荒漠草原过渡区,约3.2×105 km2.植被重建与恢复是该区遏制风沙危害的重要手段和有效的途径.基于腾格里沙漠沙坡头地区50余年的长期生态学研究,发现重建植被通过对土壤水分的利用和时空再分配改变了原来沙丘系统的水循环特征,在给定的区域降水条件下,土壤水的时空动态与重建植被动态密切相关;指出沙区水文过程的长期改变驱动着人工植被的演替;探讨了降水小于200 mm风沙区土壤水分的植被承载力和植物固沙的模式.     

贵州省普定县不同植被演替阶段的物种组成与群落结构特征

通过对贵州省普定县喀斯特地区不同植被演替阶段群落的调查, 研究了植被演替过程中群落物种组成和群落结构的变化。结果表明, 该地区的植被主要处于5个演替阶段, 即次生乔木林、乔灌过渡林、藤刺灌丛、稀灌草丛以及火烧干扰后的蕨类植物群落。本次调查共记录到植物365种, 隶属89科218属。其中, 蕨类植物31种, 隶属14科23属; 种子植物334种, 隶属75科195属。物种分布较多的科主要有蔷薇科、菊科、禾本科、百合科、忍冬科、唇形科、莎草科、樟科、葡萄科和水龙骨科。随着正向演替的推进, 物种丰富度增加, 群落结构趋于复杂化。藤刺灌丛与乔灌过渡林群落层次不明显, 次生乔木林分层明显。从藤刺灌丛向次生乔木林演替的过程中, 小径级个体所占比例明显降低, 高于1.3 m植物的总密度、乔木密度和藤本密度都先升高后降低, 而灌木密度呈逐渐降低的趋势。对喀斯特地区植被的恢复提出了参考措施。     

沙漠人工植被的生态学取向及其途径

水是干旱沙漠植物生态系统中的最重要的限制因子。在干旱沙漠生境中建造人工植被的正确方向是要建造沙漠人工植被 ,就必须以提供额外的水资源为前提 ;在不能增加额外水资源的情况下不应增加沙漠人工植被 ;增加沙漠植被应保护现有植被和建造半人工植被为主。考察种群生态适应性的一般过程 :一是目前有无这种植物的天然种群 ,二是历史上是否有过这种植物的种群 ,三是目前的生境条件是否满足这种种群或群落的需要 ,四是有无人工提供生态资源的可能性。封育保护和建造半人工植被是建造沙漠植被的主要途径 ,保护地下水资源是根本途径。     

荒漠地衣对沙坡头人工植被固沙区的生态影响

腾格里沙漠东南缘沙坡头地区所形成的微型生物结皮(microbiotic crust)占优势的生态格局是荒漠地区天然植被中特有的生态景观之一。荒漠地衣作为微型生物结皮中重要的组成部分,在影响生态变化方面扮演着不可或缺的角色。本研究调查了不同建立年代的人工植被固沙区中的维管植物和微型生物结皮中地衣的物种组成和盖度,测定了结皮土壤的主要养分含量。结果显示:微型生物结皮中地衣以胶衣Collema和石果衣Endocarpon两属为优势类群;随人工植被建立时间的延长,维管植物和微型生物结皮盖度、结皮厚度与土壤养分含量呈增高趋势,并基本呈显著的正相关关系。维管植物、微型生物结皮、地衣和土壤养分基本一致的变化规律表明,微型生物结皮对固沙区中浅根系植被发育和土壤恢复具有正效应,为人工高效治沙及全面实施"沙漠生物地毯工程"提供了必要的理论基础。     

海岛矿区岩质边坡植物群落演替中物种多样性的变化

通过植物群落调查,采用Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数,结合DCA排序和一元线性回归分析,考察了舟山海岛矿区岩质边坡植物物种构成特征,研究了植物群落演替过程中生物多样性的变化。结果表明:研究区可划分为3个植物群落演替阶段(草本植物群落阶段、灌丛群落阶段和灌乔群落阶段);演替过程中,物种丰富度指数显著上升,多样性指数和优势度指数逐渐升高;具有矿区特殊生境适应性的植物配置在边坡植被恢复进程中与自然植被表现出一定的差异,演替过程依次为迁入物种生长期、迁入物种与人工导入种竞争期、迁入物种与人工导入种稳定共存期;人工导入群落演替后期的植物种大大加速了群落演替进程;合理的植物配置更能促进群落向正演替方向发展。     

人工樟子松—差不嗄蒿植被及其固沙作用

植物固沙是整治沙漠和沙漠化土地的一种有效措施。人工植被的建立是植物固沙的必然结果。人工植被的演替、稳定性及其对环境的影响直接关系到流沙的固定程度。因此,本文旨在探讨人工樟子松(Pinus sylvestris var.     

腾格里沙漠人工植被区固沙灌木影响深层土壤水分的动态模拟研究

灌木是我国沙漠地区主要的优势植物类型,固沙灌木的存在有益于沙丘的固定进而有利于退化沙漠生态系统的生态恢复。基于腾格里沙漠沙坡头地区50多年的人工植被区长期观测研究,建立生态-水文模型模拟了该地区固沙灌木盖度和深层土壤水分的动态变化过程,结果表明,固沙灌木的建立改变了沙区原有的生态-水文过程,在固沙灌木建立40多年后,固沙灌木的盖度和深层土壤水分达到了新的平衡状态。灌木盖度逐渐稳定在(10±0.9)%左右,而深层土壤水分稳定在(2.58±0.2)%左右。因此,在年均降雨量为186mm的腾格里沙漠沙坡头地区,土壤水分的最大植被承载力为:灌木和生物土壤结皮的盖度分别维持在10%和60%,深层土壤水分维持在3%左右。     

Long-Term Ecosystem Effects of Sand-Binding Vegetation in the Tengger Desert, Northern China

The planting of sand‐binding vegetation in the Shapotou region at the southeastern edge of the Tengger Desert began in 1956. Over the past 46 years, it has not only insured the smooth operation of the Baotou–Lanzhou railway in the sand dune section but has also played an important role in the restoration of the local eco‐environment; therefore, it is viewed as a successful model for desertification control and ecological restoration along the transport line in the arid desert region of China. Long‐term monitoring and focused research show that within 4–5 years of establishment of sand‐binding vegetation, the physical surface structure of the sand dunes stabilized, and inorganic soil crusts formed by atmospheric dust gradually turned into microbiotic crusts. Among the organisms comprising these crusts are cryptogams such as desert algae and mosses. In the 46 years since establishing sand‐binding vegetation, some 24 algal species occurred in the crusts. However, only five moss species were identified, which was fewer than the species number in the crust of naturally fixed sand dunes. Other results of the planting were that near‐surface wind velocity in the 46‐year‐old vegetation area was reduced by 54.2% compared with that in the moving sand area; soil organic matter increased from 0.06% in moving sand dunes to 1.34% in the 46‐year‐old vegetation area; the main nutrients N, P, K, etc., in the desert ecosystem increased; soil physicochemical properties improved; and soil‐forming processes occurred in the dune surface layer. Overall, establishment of sand‐binding vegetation significantly impacted soil water cycles, creating favorable conditions for colonization by many herbaceous species. These herbaceous species, in turn, facilitated the colonization and persistence of birds, insects, soil animals, and desert animals. Forty‐six years later, some 28 bird species and 50 insect species were identified in the vegetated dune field. Thus, establishment of a relatively simple community of sand‐binding species led to the transformation of the relatively barren dune environment into a desert ecosystem with complex structure, composition, and function. This restoration effort shows the potential for short‐term manipulation of environmental variables (i.e., plant cover via artificial vegetation establishment) to begin the long‐term process of ecological restoration, particularly in arid climates, and demonstrates several techniques that can be used to scientifically monitor progress in large‐scale restoration projects.     

煤炭井工开采对干旱荒漠区植被动态变化的影响

我国西北干旱荒漠区生态环境脆弱,煤炭开采活动严重地破坏植被和影响生态环境,而煤炭井工开采对干旱荒漠区植被动态变化的影响尚不明确。以灵武市为例,采用遥感技术和野外实地调查相结合的方法,分析2000-2019年间煤炭井工开采对植被动态变化的影响。结果表明：灵武市的植被主要以沙蒿（Artemisia salsoloides）、柠条（Caragana korshinskii）和芨芨草（Achnatherum splendens）等荒漠植物为主;2000-2019年间,植被覆盖度（FVC）和绿度变化率（GRC）表明灵武市植被整体呈现改善趋势;归一化植被指数（NDVI）与年降水量（P）和年平均风速（S）等气象因子显著相关,表明气候因子对区域植被动态变化起主要作用;煤炭开采区侵占草地和灌丛面积,使得土地利用类型发生变化,生态环保政策的实施对于区域土地利用类型的变化和植被改善具有重要作用。实地调查分析表明煤炭开采改变了矿区植物群落结构,植被盖度和物种多样性指数均在煤炭开采后1-4a呈下降趋势,5-9a为上升趋势,10a自然恢复后与对照区的变化趋势一致,说明在自然条件下煤炭开采区植被恢复经历了退化期、改善期和初步恢复期等过程。这些研究结果为西北干旱荒漠区煤炭井工开采矿区植被恢复和生态环境建设提供了理论基础。     

Aims

 以塔里木河下游绿洲外围大型防风固沙林为研究对象, 采用基于Simpson多样性指数的生态位宽度公式和Pianka生态位重叠测度公式, 在群落梯度上按重要值大小筛选出优势种群进行生态位分析, 探讨这些群落在4~7年的发育过程中生态位变化特点。结果表明: 1)经过4年的发育, 植物种组成简单的人工防风固沙林由于乡土植物种的侵入, 演变成为人工-天然植物群落, 不同地段群落中的优势种群发生了较大的变化, 优势种群共7个。芦苇(Phragmites communis)、花花柴(Karelinia caspica)和盐生草(Halogeton glomeratus)这3个乡土植物种侵入后逐渐成为优势种群, 而原人工群落主要建群种宁夏枸杞(Lycium barbarum)种群逐渐消退; 7年后, 优势种群共6个。由于水分条件的变化, 多枝柽柳(Tamarix ramosissima)成为优势种群, 而芦苇降为亚优势种群, 盐生草种群发生消退; 2)人工-天然植物群落中优势种群以耐旱耐盐碱植物占主要优势向占绝对优势的方向发展, 其生态位宽度变化幅度为0.56~0.86, 生态位宽度排序为芦苇>花花柴>头状沙拐枣(Calligonum caput-medusae)>沙枣(Elaeagnus angustifolia)>胡杨(Populus euphratica)>多枝柽柳>梭梭(Haloxylon ammodendron)>盐生草; 3)生态位重叠最大值发生在头状沙拐枣和胡杨种群之间; 4)在乡土植物种向人工群落侵入的过程中, 生态位宽度较大(或较小)的种群, 它们所构成的种对间生态位重叠既有较大的, 也有较小的, 可见生态位宽度与生态位重叠程度无相关性; 表明在现阶段群落演变中, 植物对环境资源存在着激烈的竞争和高的空间异质性。     

三江平原沼泽湿地岛状林植物多样性

 基于Quick Bird影像选择样地区域，采用样方法进行群落学调查。选取丰富度指数（R）、Simpson指数（D）、Shannon-Wiener指数（H′）、Pielou均匀度指数（J_sw）测度多样性水平。结果表明：19个岛状林共记录到维管植物140种，隶属于44科，102属，与相邻的洪河自然保护区内的同类型群落相比较有些物种已经消失。山杨林(Ass. Populus davidiana)、白桦林(Ass. Betula platyphylla)和杨桦林(Ass. P. davidiana+B. platyphylla)3种群落类型多样性指数在灌木层之间差异显著（p<0.05）。岛状林总体3个层次之间的R、D、H′大小顺序均为草本层>灌木层>乔木层，3者之间差异极显著（p<0.01）。岛状林斑块的物种丰富度与斑块面积（r=0.591, p<0.01）、周长（r=0.674 , p<0.01）和形状指数（r=0.584,p<0.01）极显著相关，而D、H′、J_sw与周长、面积和形状指数相关均不显著。受到一定人为干扰的岛状林群落仍具有较高的植物多样性，其中草本层植物多样性占有重要地位。林窗干扰是导致林下植物多样性较高的重要原因。边缘效应可能是引起群落斑块物种丰富度随着斑块面积、周长和形状指数的增大而增加的重要原因。岛状林群落斑块对于维持该地区的植物多样性具有重要意义。     

贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性

土壤微生物多样性在海拔梯度的分布格局研究近年来受到和植物动物一样的重视程度,但是干旱风沙区微生物多样性在海拔梯度上的多样性分布规律尚未揭示。本研究以处于干旱风沙区的贺兰山不同海拔的六个典型植被带（荒漠草原带、山地旱生灌丛带、温性针叶林带、针阔混交林带、寒温性针叶林带和亚高山草甸带）土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究微生物多样性群落特征以及在不同植被带分布规律。结果表明：土壤微生物功能多样性随海拔增加发生变化,且微生物群落结构存在显著差异。Biolog分析显示土壤微生物群落代谢活性依次是：亚高山草甸>寒温性针叶林>针阔混交林>温性针叶林>山地旱生灌丛>荒漠草原,随海拔的升高土壤微生物群落物种丰富度指数（H）和均匀度指数（E）总体上均表现出增大的趋势,差异显著（P＜0.05）;FAMEs分析表明不同海拔的微生物区系发生了一定程度的变化,寒温性针叶林土壤微生物磷酸脂肪酸生物标记的数量和种类均最高,且细菌、真菌特征脂肪酸相对含量也最高;土壤微生物群落结构多样性次序是：寒温性针叶林带>针阔混交林带>温性针叶林带>亚高山草甸>山地旱生灌丛>荒漠草原。本研究结果表明贺兰山海拔梯度的微生物多样性分布规律不同于已有的植物多样性“中部膨胀”研究结果,这说明在高海拔地区有更多的适合该生境的微生物存在,这对维持干旱风沙区的生态系统功能稳定性具有重要意义。     

库姆塔格沙漠南缘荒漠植物群落多样性分析

 根据20个样地的调查资料,应用重要值计算多样性指数、均匀度指数、丰富度指数 、优势度指数,对库姆塔格沙漠南缘荒漠植物群落物种多样性进行分析。结果表明: 1）荒漠植物群落分布随其生境地貌不同而不同,山前戈壁上分布有合头草(Sympegma regelii)群落,冲积河道低地分布有荒漠林胡杨(Populus euphratica)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、胀果甘草（Glycyrrhiza inflata）群落,戈壁沙漠过渡带为梭梭(Haloxylon ammodendron)群落,低海拔的沙山上分布有沙拐枣(Calligonum mongolicum)群落、膜果麻黄(Ephedra rzewalskii)群落和梭梭群落。2）荒漠植物群落物种多样性水平较低,群落结构简单,物种组成单一。群落Shannon_Wiener物种多样性水平表现为合头草群落最高（1.706）,具有草原化荒漠植被类型的成分;梭梭群落、膜果麻黄群落居中（0.875～0.890）,荒漠植被类型特征明显;沙拐枣群落、胡杨群落、多枝 柽柳群落、胀果甘草群落较低（0.079～0.495）,荒漠林、盐地沙生灌丛及盐化草甸植被均有零星分布。3）荒漠植物群落结构层次中,灌木层占居主导地位,群落灌木层物种多样性水平（0.769～1.451）远远大于草本层（0.193～0.254）,且草本层物种多样性受灌木层影响较大。4）荒漠植物群落物种多样性分布格局表现为经向、纬向和海拔梯度的变化,经向、纬向变化为物种多样性水平较高的草原化植物合头草群落（1.706）向物种多样性水平较低的荒漠植物梭梭群落（1.379）和盐化植物多枝柽柳群落（0.376）的过渡,海拔梯度则 呈现低水平的沙拐枣群落（0.819）到高水平的膜果麻黄群落（0.890）向低水平的梭梭群落 （0.645）变化。荒漠植物群落过渡地带一般具有较高的物种多样性和较低的生态优势度。     

科尔沁沙地植被恢复系列上群落演替与物种多样性的恢复动态

通过对科尔沁沙地植被恢复系列上不同阶段的群落取样,研究了植被恢复过程中群落物种组成、物种多样性的变化过程.在演替时间分别为1年、3年、5年、12年、20年和30年的群落中,物种丰富度分别为7、11、17、14、28和30种,而物种多样性指数分别为1.458 8、2.610 0、3.108 4、1.696 8、3.738 6、3.639 6.在生活型结构上,一年生植物的种类数量占绝对优势,但随着演替进展,多年生植物的种类数量增加且单种植物的优势度超过了一年生植物,表明多年生植物在群落功能维持中占据重要地位.随演替进展,来自不同科属的植物增加.藜科植物在演替过程中种类数量较为稳定,特别是在演替早期藜科植物占有很高的优势度.禾本科种类随演替进展不断增加,且在群落中的优势度逐渐上升.总体上,随演替进展群落种类组成与物种多样性增加,群落生态优势度下降,而均匀度增加,群落趋向稳定.     

Influence and value of different water regimes on avian species richness in arid inland Australia

Riparian habitats in arid landscapes are recognised for their structurally diverse vegetation and diverse bird species assemblages. In the extensive semi-arid and arid centre of Australia, riparian woodland habitats are impacted by pastoral land-use which may negatively influence vegetation structure and avian species composition. However, pastoralism has promoted the establishment of artificial water bodies, so that additional riparian vegetation may occur in the landscape. In this study, we surveyed the importance of different water regimes (i.e. artificial lakes, natural waterholes, desert sites) together with their associated vegetation on avian species richness in north-western New South Wales, Australia. Our results show that bird species richness was highest at water locations, in particular at artificial lakes. Avian species richness was negatively associated with distance to water bodies, both in desert vegetation types and in the riparian vegetation type along dry creeks. Moreover, riparian habitats supported larger avian assemblages and especially those of sedentary bird species compared to the surrounding shrub-steppe landscape. This indicates that artificial water bodies may be of significance for arid zone bird species and might gain in importance with changing water availabilities due to climatic changes.     

氮沉降对荒漠化草原草本植物物种多样性和群落组成的影响

采用野外条件下人工外源施加氮素模拟氮沉降的方式,设置了0、6、12和24g.m-2 4个纯氮素投加水平,在试验第一年(2007年)将不同水平的氮素随机投加到样方中,随后两年(2008～2009年)不再继续投加,研究氮沉降对荒漠化草原草本植物物种多样性和群落物种组成的影响。结果表明:植物物种丰富度和多度在年内均随着氮素投加水平的增大而降低,且物种多度比丰富度的降低程度更大;植物物种丰富度和多度年际间的变化则表现为低氮水平下差异显著(P<0.05),高氮水平下差异不显著的规律(P>0.05)。氮沉降改变了草本层片植物群落的物种组成,相对于多年生禾本科植物,多年生非禾本科植物在氮素处理下消失的概率更大。可见,氮沉降会降低荒漠化草原草本植物的物种多样性,改变草本植物群落的物种组成,且对荒漠化草原草本植物群落的影响是一个长期的过程。