荒漠绿洲过渡带泡泡刺灌丛沙堆形态特征及其空间异质性

以甘肃省金塔和临泽的荒漠绿洲过渡带为研究区,定量分析了戈壁和沙漠生境中泡泡刺灌丛沙堆的形态特征、形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性．结果表明：泡泡刺灌丛沙堆呈凸起的独立型沙包,在金塔有严重的风蚀现象．沙漠生境的沙堆高度、体积和植被冠幅的平均值均大于戈壁,其中金塔沙漠最大,其平均值为1．43m、65．19m^3和94．06m^2临泽沙漠植被高度和盖度的平均值均大于戈壁,且其最大平均值为0．48m和0．55,金塔却相反．沙堆长短轴间、沙堆体积和植被冠幅间呈显著线性关系;沙堆高度和面积、植被高度和盖度间具线性关系．沙堆沿丘间低地呈带状分布和斑块状格局．在金塔和临泽的戈壁中泡泡刺灌丛沙堆空间相关性较强,而金塔沙漠属于中等程度,临泽沙漠存在由随机的原因形成变异为主的可能性．此外,沙堆空间异质性由结构原因形成的变异为主,以临泽戈壁最高,临泽沙漠最小,金塔的戈壁和沙漠位于二者之间．     

黑河流域荒漠绿洲过渡带两种优势植物种群空间格局特征

应用地统计学的原理和方法,对降水量117．1mm、降水量和潜在蒸发量比值为0．05的荒漠绿洲过渡带斑块状植被优势植物泡泡刺、红砂种群的密度、盖度以及泡泡刺沙堆体积和高度的空间格局进行了研究．结果表明,泡泡剌和红砂种群平均盖度分别为1．56±2．34％和0．23±0．22％;密度分别为1．5±1．8丛·100m^-2和2．3±2．1株·100m^-2．泡泡刺灌丛沙堆是稳定戈壁下垫面受风沙流干扰形成的一种景观,灌丛高度和体积都比较小,平均值分别为0．18±0．15m和0．10±0．18m^3．泡泡刺种群在样地内靠近绿洲和浅山区有几条明显的分布带,而红砂分布相对均匀．用半方差函数分析表明,两种种群密度和盖度的块金值与基台值之比都比较小,介于0．08～0．12之间,说明在总空间异质性中随机因素所起的作用很小。占8％～12％．两种种群盖度和密度的变程相近,基本在34m以内,其中随机因素引起的异质性对应的尺度在10m以下,而结构性因素引起的异质性对应的尺度为10～34m．泡泡刺和红砂种群盖度和密度的空间异质性均具有各向同性和各向异性特征,其中红砂种群的各向同性的范围略大于泡泡刺种群．泡泡刺种群空间格局的塑造主要受降水量及其形成地表径流的控制．     

荒漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆特征及其空间异质性

以甘肃金塔县和内蒙古额济纳旗的荒漠绿洲过渡带为研究区,研究了戈壁和沙漠两种生境中柽柳灌丛沙堆的形态特征,定量分析了不同生境中柽柳灌丛沙堆形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性.结果表明:(1)大部分沙堆为独立型,在沙漠生境通常沿风向形成沙堆链(额济纳NE 83°15',金塔NE 53°13').沙堆高度、体积和植被冠幅的均值在戈壁生境均小于沙漠生境,植被高度和盖度的均值在戈壁生境均大于沙漠生境.此外,沙堆高度、体积和植被冠幅、高度、盖度的最大均值都出现在额济纳,依次为4.47 m、1133.5 m3、534.5 m2、2.27 m和0.47.(2)沙堆长短轴间、体积和冠幅间均为线性关系;沙堆高度和面积间的回归曲线为抛物线;植被冠幅和高度的回归曲线在戈壁生境是抛物线,沙漠生境中却是线性关系.(3)戈壁生境中沙堆相互分隔呈斑块状格局,沙漠生境中呈沙丘链状分布.(4)空间异质性由非随机的结构原因形成的变异为主,在额济纳的空间异质性高于金塔.空间相关性在额济纳戈壁生境中较强,沙漠生境和金塔戈壁生境中属于中等程度;在金塔空间异质性存在由随机的原因形成变异为主的可能性,其环境因素对空间异质性产生大的影响.此外,结论表明高强度的风积产生较深的沙埋对柽柳灌丛生长的促进作用及灌丛与沙堆间的反馈效应是柽柳灌丛沙堆的适应性机理.     

荒漠绿洲区芦苇种群构件生物量与地下水埋深关系

在野外调查的基础上 ,利用 Pearson关联分析法研究了河西荒漠绿洲区不同生境中芦苇种群构件生物量与地下水埋深的关系 ,结果表明 :地下水埋深对芦苇种群的影响明显 ,主要体现在 :在湿地和地下水埋深小于 0 .5 m的生境中 ,芦苇种群表现为高的种群密度、低的种群高度、低的地上生物量和高的地下生物量 ;在地下水埋深为 1 .5 m左右的生境中 ,芦苇种群地上生物量最高 ,生长最旺盛。随着地下水埋深的增加 ,垂直根茎生物量对芦苇种群地上生物量的影响加强 ,而水平根茎生物量对芦苇种群生物量的影响呈随机型 ,这可能是造成芦苇种群呈不连续、斑块状分布的主要原因。在地下水埋深 1 .5 m左右的生境中 ,芦苇的垂直根茎对种群生物量影响十分显著 ( P<0 .0 1 ) ;在地下水埋深 1 .5～ 4.0 m的生境中 ,影响显著 ( P<0 .0 5 ) ,但在地下水埋深 4m以上的生境中影响不显著 ,这表明在河西荒漠绿洲区 ,芦苇垂直根茎的最大水力提升高度 4m左右     

五种荒漠植物幼苗出土及生长对沙埋深度的响应

研究了红砂、泡泡刺、花棒、白刺和沙拐枣5种荒漠优势植物的幼苗出土和生长对沙埋的响应,判断了幼苗的生长特征能否预测植物的定植能力。进行了0、1、2、3、5cm和8cm等6个沙埋深度处理,每个处理5个重复。结果表明：每种植物的出苗率都随着沙埋深度的增加而降低,而且遵循着指数方程关系。红砂种子的最佳沙埋深度应为0-1cm,3cm已是出苗和存活的最大沙埋深度;泡泡刺、花棒和白刺种子的最佳深埋深度为0—3cm;沙拐枣在0—8cm各个深度都有出苗现象,且出苗率没有显著差异,但8cm深度的出苗率只有4％,最佳沙埋深度约为5cm。幼苗的生长高度受沙埋深度的影响显著,在同一时间,幼苗的最大生长高度并不在0cm表层,但红砂幼苗除外。泡泡刺、花棒和白刺在0—3cm的沙埋深度的幼苗生长高度大于5-8cm沙埋深度的生长高度,但沙拐枣幼苗在5cm深度的生长高度最大。5种荒漠植物幼苗的生物量受沙埋深度的影响不显著。在同一沙埋深度下,红砂的绝对高度生长率明显低于其余4种植物,沙拐枣的绝对高度生长率高于其余4种植物幼苗;5种植物的相对高度生长率对沙埋深度的响应并不敏感。绝对高度生长率与相对高度生长率并不能预示幼苗存活成功率。     

黑河流域中游水陆交错带湿地芦苇种群动态变化特征

对自然状态下黑河流域中游水陆交错带湿地芦苇(Phragmites australis)种群生态特征以及地表淹水深度进行调查,分析该区芦苇种群的盖度、高度、密度和地上生物量等生态特征的季节变化和地表水位变化对芦苇种群生态特征的影响。结果表明:黑河中游水陆交错带湿地芦苇种群的生长过程具有明显季节性规律,盖度随着季节的推移呈先升高后下降的趋势,最高值出现在8月下旬,为99.7%;高度则随着季节的推移逐渐升高;密度随着季节的变化具有先升高后下降再升高的特点;地上生物量在5～6月、7～8月间增长较快,6～7月间增长相对较慢,8月下旬达到最大值,随后逐渐减少。淹水深度对芦苇种群的生态特征有显著影响,种群盖度、高度、密度、地上生物量的变化速率与淹水深度变化速率均有显著相关性(p<0.05)。     

腾格里沙漠东南缘白刺种群性状对沙埋的响应

运用实验生态学和数量生态学方法,研究了腾格里沙漠东南不同沙埋程度的白刺(Nitraria tangutorum)种群特征,并就各特征与沙埋深度的关系进行了分析.结果表明:强沙埋条件(湖盆低地)白刺种群特征均值都大于弱沙埋条件(山前冲积扇),但白刺种群各特征变异却是强沙埋条件小于弱沙埋条件;除弱沙埋条件白剌种群密度外,其他各性状都与沙埋有着显著相关关系;强沙埋条件的种群各性状发育最适沙埋深度均大于弱沙埋条件下;不论沙埋深度强弱和最适沙埋深度的高低,白刺种群各性状发育均受最适沙埋深度制约;低于最适沙埋深度,沙埋深度增加促进种群性状发育,高于最适沙埋深度,沙埋深度增加抑制种群性状发育.白刺种群各性状对沙埋深度的响应主要体现在高生长和生物量上:盖度和密度的发育不仅受沙埋的影响,更主要是受沙埋深度影响下的其他资源特别是水分的限制.     

荒漠绿洲过渡带植被空间异质性的可塑性面积单元问题

 以荒漠绿洲过渡带植被为研究对象,采用地统计理论与方法,以优势植物泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)和红砂(Reaumuria soongorica)种群为例,采用一个样地内2 500个10 m×10 m小样方中获取的植物盖度数据来研究采样尺度和划区方式对荒漠植被空间异质性的影响。其中尺度效应研究的思路是：一是保持粒度（样方）不变,增加幅度（样地）分析其对空间异质性的影响;二是保持幅度不变,改变粒度进行分析。划区效应是在样地尺度（500 m×500 m）上,把整块样地数据聚合成10 m×200 m、20 m×100 m、40 m×50 m、50 m×40 m、100 m×20 m和200 m×10 m等不同形状和不同方向的网格进行地统计分析。结果表明：荒漠绿洲过渡带植被空间异质性受采样尺度和划区方式影响显著。当样地面积小于200 m×200 m 时,所获取的数据不能真实反映泡泡刺种群的空间异质性;当样地面积小于100 m×100 m 时,所获取的数据不能真实反映红砂种群的空间异质性。调查泡泡刺和红砂种群的空间格局时,样方面积在20 m×20 m到30 m×30 m较为合适。植被空间异质性参数对划区方式的敏感性较强,其中泡泡刺种群的敏感性高于红砂种群。     

两种荒漠生境条件下泡泡刺水分来源及其对降水的响应

泡泡刺通常以灌丛沙堆的形式存在,具有很强的生态适应性,在防风固沙、抗旱耐盐等方面具有独特的功能,但是水分条件仍然是限制其生存和发展的关键因素.为了明确泡泡刺在不同荒漠生境条件下的水分利用策略,研究了河西走廊临泽绿洲边缘沙质和砾质生境下泡泡刺的水分来源季节动态特征以及对不同降雨事件的响应程度.测定了两种生境下泡泡刺茎水和不同水源(降水、土壤水和地下水)的氧稳定同位素(δ¹⁸O)值,结合IsoSource模型计算了不同水源对泡泡刺水分来源的贡献比例.结果表明:两种生境下泡泡刺茎水δ¹⁸O值及其水分来源都存在显著的季节变化特征,沙质生境下泡泡刺在降水较少的春季和秋季主要利用地下水,其贡献率可达50%以上;而砾质生境下的泡泡刺无法利用深达11.5 m地下水,其水分来源受降水控制,具有较大的季节变异性.两种生境下的泡泡刺对降水响应显著,但是降水过后,随着土壤含水量的快速减小,沙质生境下的泡泡刺转而以丰富的地下水为主要水分来源,而砾质生境下的泡泡刺只能利用降水入渗至较深层土壤的较少水分.因此,两种生境下泡泡刺不同的水分利用策略是导致其生长特征差异的主要原因,同时也表明泡泡刺具有较强的自我调节和适应能力.     

不同生境条件下沙冬青种群分布格局与特征的初步研究

 对阿拉善荒漠区不同生境出现的3种沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）种群的生态格局、密度特征、形态格局和动态特征进行了对比研究。结果表明：1）沙冬青种群因生境异质性而形成了各自的生态格局。在流动和半固定风沙地上,种群呈均匀分布,在半固定及砾质沙地、冲积洪积坡地和古河床上,种群呈集群分布。2）单株生长状况因种群密度和区域环境特点而形成了不同的形态格局。种群密度按流动沙地→半固定沙地和砾质沙地交错带→冲积洪积砾质坡地的次序依次减小,不同生境条件下种群密度与个体高度、幅度间、个体高度与幅度间的相关性不同。3）种群年龄结构因生境异质性形成了各自的年龄格局。在流动沙地上,种群内中、老龄个体数分布较均匀,但缺少幼龄个体,种群走向老龄化。半固定和砾质沙地交错带的种群内不但幼龄个体极少,而且种群内不同龄级个体数的分布不均匀,种群趋于衰退。砾质坡地上的种群内不同高度级和幅度级的个体数分布极不均匀,种群严重退化。4）3种生境中以沙冬青为优势种组成单优群落,种群内均出现严重断代现象,表现为老龄个体多,幼龄、中龄个体极少,种群缺乏后备资源的势态。     

安西荒漠植物群落和优势种的分布与环境的关系

应用排序（ＤＣＡ）和回归分析方法对安西砾石戈壁荒漠植物群落及优势种的分布与环境的关系进行了研究。结果表明,该区群落的盖度（Ｃ）和密度（Ｄ）均与年降水量（Ｒ）有密切关系,而群落的种类丰富度（Ｎ）则与土壤含盐量（Ｓ）相关,其回归关系式为：Ｃ＝０．０５１９６８１６３ｅ０．０４０７８６８２１Ｒ（Ｒ＝０．９５,Ｐ＜０．０１）,Ｄ＝０．２７１４７９１３ｅ０．０５２７４１８２９Ｒ（Ｒ＝０．９６,Ｐ＜０．０１）,Ｎ＝１３．７７４８－６．４７７３０３ｌｇ１０００Ｓ（Ｒ＝０．８３,Ｐ＜０．０１）。即：年降水量是决定戈壁荒漠植物群落盖度和密度的主要因素,土壤含盐量则与群落种类丰富度的关系尤为突出。优势种的抗旱性顺序是：红砂（Ｒｅａｕｍｕｒｉａｓｏｎｇｏｒｉｃａ（（Ｐａｌ．）Ｍａｘｉｍ．）＞泡泡刺（ＮｉｔｒａｒｉａｓｐｈａｅｒｏｃａｒｐａＭａｘｉｍ．）＞黑柴（ＳｙｍｐｅｇｍａｒｅｇｅｌｉＢｇｅ．）＞珍珠（ＳａｌｓｏｌａｐａｓｅｒｉｎａＢｇｅ．）＞膜果麻黄（ＥｐｈｅｄｒａｐｒｚｅｗａｌｓｋｉＳｔａｐｆ．）,而耐盐性顺序是：珍珠＞红砂＞黑柴＞泡泡刺＞膜果麻黄     

Effects of sand burial depth and seed mass on seedling emergence and growth of Nitraria sphaerocarpa

A greenhouse experiment was conducted to test the effects of sand burial depth and seed mass on seedling emergence and growth of Nitraria sphaerocarpa. Seeds of Nitraria sphaerocarpa were sorted into three size-classes (large, medium, small) and artificially buried at 0, 1, 2, 3, 4, 5 and 6 cm depths in plastic pots filled with unsterilized sand. In the seven treatments, the percent emergence, seedling mass and seedling height, significantly affected by both burial depth and seed size, were highest at the optimal burial depth of 2 cm burial depth, and decreased with increasing burial depth in each seed size-class. Although seedling mass was usually greatest for large seeds and least for small seeds at each burial depth, little difference was observed in seedling height at shallow burial depths of 0–3 cm. In each seed size-class, with increasing burial depth, both root-mass ratio and aboveground stem-mass ratio decreased, while belowground stem-mass ratio increased. In each burial depth, with decreasing seed size, belowground stem-mass ratio increased, while root-mass ratio decreased.     

民勤绿洲-荒漠过渡区水量平衡规律研究

以甘肃省民勤县刘家地村外缘的绿洲 -荒漠过渡地带为定位研究区域 ,利用长期调查和水文学研究方法从生态系统的角度对绿洲 -荒漠过渡区的水量平衡特别是土壤水分和蒸散量的时空格局与动态特征进行了研究。结果显示 :1沿绿洲至流动沙丘这一过渡带 ,随着与绿洲距离的逐渐拉大 ,土壤含水量减小 ,0～ 80 cm土层的月平均土壤含水量的大小顺序为红柳沙包(5 .6 1% ) >白刺沙包 (5 .4 7% ) >流动沙丘 (5 .2 2 % ) ;土壤水分垂直变化规律是由表层到深层依次递增。 2在蒸散日进程中 ,红柳沙包和白刺沙包的蒸散率峰值到来时间比流动沙丘早 1～ 2 h,且日最大蒸散速率大小顺序为红柳沙包 (0 .2 4 mm / h) >白刺沙包 (0 .2 0 m m/ h) >流动沙丘 (0 .18mm/ h) ;影响绿洲荒漠 -过渡区蒸散的主要气象因子为日照百分率、气温、空气饱和差以及风速等 ,它们与日蒸散量的斜率关联度分别为 0 .717、0 .6 4 3、0 .6 4 9和 0 .70 5。3生态系统总的水量平衡特点是 ,水分输入主要靠降水和土壤水分的水平运动补给 ,而土壤和植被蒸发散是系统的主要输出项。     

不同水分下准噶尔无叶豆分株种群特征和生物量分配差异

准噶尔无叶豆是豆科无叶豆属小半灌木,在中国仅片断化分布于新疆古尔班通古特沙漠局部区域.该种自然种群种子萌发率极低(<3%),主要靠克隆繁殖维持种群.为研究克隆生长在异质性生境中的可塑性特征及其生态适应意义,对生境土壤含水量存在差异的两个准噶尔无叶豆自然种群(河边种群,沙漠种群)的分株种群特征、生物量及其分配比重进行了比较,研究发现:①在分株种群特征上,河边种群的分株显著高于沙漠种群,分株间距也显著大于沙漠种群.沙漠种群分株密度和根的密度显著大于河边种群,但每一分株拥有根的概率显著小于河边种群;②在生物量分配方面,河边种群具有比沙漠种群大的根生物量,但根茎生物量则要显著的小于沙漠种群;③在植株各部分生物量比重随植株大小的变化趋势上,河边种群各部分的比重随植株大小变化的趋势平缓,而沙漠种群各部分的比重变化趋势则较为急剧,表明河边准噶尔无叶豆分株种群随着植株的大小变化,资源分配比例并没有发生很明显的变化,而沙漠种群变化较大.结果表明,准噶尔无叶豆种群对所处生境水分条件存在可塑性响应,并通过分株种群特征变化和生物量分配差异应对水分条件的变化,形成自身的适应对策.     

沙埋对半灌木羊柴幼苗的存活、生长和生物量分配的影响

羊柴 (HedysarumlaeveMaxim .)是中国北方沙地飞播进行植被恢复与重建的主要植物种。在晚春与夏初的出苗期 ,羊柴幼苗经常遭受不同深度的沙埋。研究旨在探明沙埋对羊柴幼苗存活、生长和生物量分配格局的影响。6周的沙埋试验结果显示 :当沙埋深度达到其株高时 ,约有 70 %的幼苗死亡 ;沙埋深度达到其株高的 133%时 ,可使羊柴幼苗全部死亡 ;沙埋深度分别为株高的 33%和 6 7%时 ,羊柴幼苗的整株生物量、叶片生物量、根系生物量以及相对生长率都相应地高于非沙埋的对照 (即 :0 %沙埋 )。与非沙埋的对照相比 ,羊柴幼苗在 33%和 6 7%沙埋条件下并不显著地改变其生物量分配格局 ;并且羊柴幼苗的叶数和株高与对照无明显差异 ,但试验期内的新生叶数是沙埋处理 (即 :33%、6 7%和 10 0 %沙埋 )的幼苗明显地高于非沙埋的对照。     

腾格里沙漠人工固沙植被演替生物土壤结皮盖度对沙埋的响应

生物土壤结皮(简称结皮)的形成与发展是沙区固沙植被建设成功的重要标志之一,其盖度随固沙植被演替的变化趋势是表征该植被系统地表稳定性的一个直观性生态学指标。利用空间代时间的方法,以腾格里沙漠不同始植年代(1956、1973、1981和1987年)固沙植被区发育的4种优势结皮-真藓(Bryum argenteum Hedw.)结皮、土生对齿藓(Didymodon vinealis(Brid.)Zand.)结皮、齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)结皮和藻-地衣-藓类混生结皮(Mixed crust)为研究对象,在测定结皮盖度、高度以及粗糙度随沙埋厚度逐渐增加变化的基础上,计算了使结皮盖度(从99.99%)开始降低的初始沙埋厚度(D1)和盖度降低为0%的临界沙埋厚度(D2),研究了该区固沙植被演替过程中结皮盖度对沙埋厚度增加的响应特征及其相关机制。结果显示:(1)4种结皮的盖度随沙埋厚度的增加呈logistic曲线逐渐降低。(2)在同一年代固沙区不同种间比较,混生结皮的D1值最小,D2值最大;真藓结皮的D1和D2值均小于其他两种藓类结皮;土生对齿藓结皮和齿肋赤藓结皮因固沙年限的不同而不同,在1956年固沙区,土生对齿藓结皮齿肋赤藓结皮,而在1973年固沙区和1981年固沙区,齿肋赤藓结皮土生对齿藓结皮。(3)随固沙植被演替,4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,D1和D2值逐渐增大。(4)结皮总盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,表明随固沙植被演替,结皮对沙埋的抵御能力逐渐增强,固沙区植被系统地表稳定性增加。(5)结皮的粗糙度和高度随固沙植被演替逐渐增加,并显著影响了4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率、D1及D2值。研究为全面评估沙埋对沙区结皮结构、功能的影响乃至固沙植被稳定性提供了参考。     

荒漠草原区不同生活型植物生长对降水变化的响应

在全球气候变化背景下,降水变化对植物群落动态将产生深远的影响。以黄土高原西部荒漠草原为对象,通过野外降水控制试验,研究不同生活型植物丰富度、密度、盖度、高度和地上生物量对降水变化的响应。结果表明: 降水处理对一年生草本植物的丰富度、密度、盖度的影响在降水试验第3年(2015年)达到显著水平,以减水处理最低,植物高度对降水变化的响应更敏感,3年间,均以减水40%处理最低;植物生长和地上生物量对减水处理的负响应幅度大于对增水处理的响应。多年生草本植物的丰富度、密度和盖度在第3年以减水处理显著低于增水40%处理,但与对照无显著差异;植物高度3年间均以减水40%处理最低;丰富度、盖度、高度对减水处理的负响应幅度大于对增水处理的正响应,但地上生物量对增水40%处理的正响应较强。灌木的丰富度、密度、盖度和地上生物量对增减水20%处理的正响应最明显,可能与灌木在该处理分布相对集中有关。降水减少抑制了草本植物的生长,但对一年生草本植物的抑制作用更强,降水增加在一定程度上促进了多年生草本植物的生长和生物量积累。一年生草本植物的生长和生物量随降水年际变异波动明显,灌木受降水改变的影响相对较小,降水变化对黄土高原西部荒漠草原植物群落组成与功能将产生显著的影响。