腾格里沙漠人工固沙植被演替过程中生物土壤结皮归一化植被指数的变化特征

生物土壤结皮(简称结皮)影响干旱沙区生态系统归一化植被指数(NDVI)。该文基于空间代时间的方法,利用地物光谱仪采集腾格里沙漠不同始植年代(1956、1964和1973年)固沙植被区发育的5种优势结皮的NDVI数据,分析了固沙植被演替过程中结皮NDVI的变化特征及其对降水和温度变化的响应规律,并通过与固沙区主要地物进行比较,评估了结皮NDVI在该沙区生态系统NDVI中的作用。结果表明:1)随着固沙植被演替,结皮NDVI逐渐增加。不同种类结皮NDVI相比较,土生对齿藓(Didymodon vinealis)结皮真藓(Bryum argenteum)结皮混生结皮地衣结皮藻结皮。2)结皮NDVI受降水量、气温及二者间的交互作用影响显著,且具有明显的季节差异。结皮NDVI与降水量及其覆盖土壤浅层含水量均呈显著线性正相关关系,并且结皮NDVI对水分的敏感性随固沙植被演替而逐渐增加。结皮NDVI总体与日平均气温呈显著线性负相关关系,而与结皮表面温度呈显著指数负相关关系,并且结皮NDVI对温度的敏感性随固沙植被演替逐渐增加。结皮NDVI对温度变化的敏感性春季高于夏季,对水分变化的敏感性夏季高于春季。3)春季降水后,藓类结皮NDVI显著高于油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)、柠条(Caragana korshinskii)等灌木及裸沙;夏季降水后,结皮NDVI显著低于灌木。若考虑结皮较高的盖度,春、夏季结皮NDVI对固沙区系统NDVI的贡献率分别为90.01%和82.53%,均超过灌木(春季9.99%和夏季17.47%),并且结皮对固沙区系统NDVI的贡献率随着固沙植被演替而逐渐增加,而灌木的贡献率逐渐降低。该研究证明了在区域尺度上利用结皮NDVI并结合气象资料区分结皮演替阶段的可行性,并为干旱沙区在区域尺度上地表生态参量遥感估算的误差分析及结皮遥感监测的时相选择提供了数据基础。     

UV-B辐射增强对土生对齿藓(Didymodon vinealis)结皮生理代谢及光系统相关蛋白表达的影响

以中国科学院沙坡头沙漠试验研究站人工固沙植被区的土生对齿藓(Didymodon vinealis(Brid.) Zand.)结皮为试验材料,通过室内模拟UV-B 4个辐射强度[2.75(对照)、3.08、3.25和3.41 W·m-2]的处理,研究了UV-B辐射增强对土生对齿藓结皮生理代谢及光系统相关蛋白表达的影响.结果表明:随着UV-B辐射强度增加,丙二醛(MDA)含量呈增加趋势;叶绿素a荧光诱导动力学参数、可溶性蛋白质及类囊体膜蛋白表达量随着辐射强度的增加而降低,且与辐射强度呈反比.模拟UV-B辐射增强促进了土生对齿藓结皮活性氧的代谢速率,导致了膜脂过氧化,可溶性蛋白质含量减少,进而降低PSII反应中心活性,最终导致光合作用能力下降,这一结果对于进一步理解生物土壤结皮对UV-B辐射的响应机制,探索应用生物土壤结皮进行荒漠化治理具有重要的理论与实践意义.     

沙埋对干旱沙区真藓结皮层细菌群落结构和多样性的影响

作为干旱沙区常见干扰之一的沙埋显著影响着生物结皮的结构和功能,但其内在的生物学机理还不清楚。利用高通量测序技术,通过对0(对照)、0.5(浅层)、2和10mm(深层)沙埋处理后的腾格里沙漠东南缘沙坡头地区真藓(Bryum argenteum)结皮层细菌群落物种组成与丰度的测定,研究了沙埋对真藓结皮层细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:(1)共检测到沙坡头地区真藓结皮层细菌38门106纲181属,以放线菌、变形菌、蓝藻、浮霉菌、拟杆菌和酸杆菌等为主(占细菌群落的78.4%—83.0%);(2)PCA分析表明沙埋导致该地区真藓结皮层细菌群落结构组成发生明显改变。无沙埋时,真藓结皮层细菌群落中相对丰度最高的是蓝藻(18.6%),随着沙埋厚度的增加,依次变为变形菌(21.5%,沙埋厚度0.5mm)、浮霉菌(21.5%,沙埋厚度2mm)和放线菌(23.3%,沙埋厚度10mm);浅层沙埋显著增加了真藓结皮层细菌群落中光合菌、固氮菌和产菌丝体细菌等关键功能菌的丰度,但深层沙埋降低了它们的丰度;(3)沙埋显著增加了真藓结皮层细菌群落多样性(P0.05)和物种丰富度(P0.05),0.5mm沙埋后的细菌群落丰富度指数最高,2mm沙埋后的结皮层细菌群落多样性指数最高。揭示了沙埋对干旱沙区真藓结皮层细菌群落结构与多样性的影响,为深入理解沙埋对沙区生物结皮结构和生态功能影响的生物学机制提供了一定的理论依据。     

黄土丘陵区藓结皮优势种形态结构差异

藓结皮对黄土丘陵区生态修复与重建有重要意义。以黄土丘陵区藓结皮优势种土生对齿藓(Didymodon vinealis(Brid.)Zand.)、短叶对齿藓(Didymodon tectorum(C.Mull.)Saito)、扭口藓(Barbula unguiculata Hedw.)和银叶真藓(Bryum argenteum Hedw.)为研究对象,通过形态解剖结构观察分析,研究了4个藓种形态结构差异。结果表明:土生对齿藓株高(6.1 mm)、茎直径(298.6μm)、中肋宽(65.5μm)以及叶宽(590.9μm)、叶片厚度(14.8μm)显著高于其他3个藓种,茎表皮细胞壁增厚且皮部细胞镶嵌排列;短叶对齿藓株高、茎、叶片及毛尖结构无显著优势;土生对齿藓茎和叶片结构粗壮,适应水分变异性大的环境,耐旱能力强;扭口藓叶片长度(3.2 mm)和叶片下部细胞面积(191.2μm2)显著大于其他3种藓类并含有大量叶绿体,中肋深陷呈"v"型,适宜水分充足环境,集水能力强但耐干性弱;银叶真藓茎皮部细胞面积987.8μm2,单个皮部细胞面积占茎横切面积的3.1%,毛尖长度(274μm)显著大于其他3个藓种且叶片上部细胞与毛尖呈透明状,耐旱并抵御强光辐射。以上结果表明,黄土丘陵区4个藓种的茎叶形态结构存在差异,适应水分、光照条件不同,体现了藓种的生态适应性差异,可为藓结皮耐旱藓种和人工培养藓种选择提供参考。     

固定沙丘结皮层藓类植物多样性及固沙作用研究

 根据对沙坡头固定沙丘生物结皮的物种调查、鉴定及盖度和生物量的研究,藓类植物共2科,7属,16种,以真藓（Bryum argenteum）为优势种。随着固沙时间的延长,生物结皮中藓类和藻类总盖度呈上升趋势;沿不同年代固定沙丘坡面向上等距离梯度,藓类盖度显著下降,而藻类盖度则平稳上升。对不同年代固定沙丘生物结皮优势种真藓的生物量和固沙量的测定表明,随沙丘固定年代的增加,真藓的生物量和固沙量增加,50年代固沙区结皮层真藓生物量是944.03 kg·hm-2,固沙量是3.925×104 kg·hm-2,但固沙率随时间的增加而减少。真藓的饱和吸水量与生物量呈正相关,50年代固定沙丘藓类结皮层可吸水7.06×103 kg·hm-2,说明藓类结皮层具有很强的吸水和保水能力,对于干燥少雨的沙漠地区具有十分重要的生态学意义。     

黄土高原丘陵区生物结皮土壤的斥水性

采用滴水穿透时间法和酒精溶液入渗法,研究了黄土高原丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮、藓结皮5种不同发育阶段的原状生物结皮土壤的斥水性及其与土壤含水量的关系.结果表明: 生物结皮增加了土壤的斥水性,其斥水强度和持久性均显著增加.生物结皮土壤的斥水性随生物结皮的演替逐渐降低,当生物结皮中藓类植物盖度在20%以上时,斥水持久性显著低于藻结皮.生物结皮土壤的斥水性与土壤含水量及优势种密切相关,藓类生物结皮土壤的斥水性随着含水量的降低逐渐增加,藻类生物结皮土壤的斥水性随含水量的变化呈双峰曲线.     

沙坡头植被固沙区生物结皮的发育特征

对沙坡头人工植被区内生物结皮的生物特征和非生物特征进行了调查,利用时空代换法研究了该地区生物结皮的发育和演替特征。结果表明：生物结皮层有着较快的成土过程,随固沙年限的增加,生物结皮的厚度以及结皮中粘土所占的比例增加,容重呈下降趋势;在各固沙年限的生物结皮覆盖区,构成生物结皮的主要优势生物成分为地衣、藻类和苔藓。不同发育年限和不同沙丘部位各类生物结皮的盖度的调查揭示,生物结皮的形成和发育有着重要的生物过程。对沙坡头植被固沙区生物结皮的演化过程进行了系统分析,发现生物结皮是在流沙固定过程中生物成分和非生物成分相互作用的产物,是降尘累积过程、生物过程和成土过程3个阶段的统一,并依据其发生学特点给出了3个发育阶段的定性划分。     

内蒙古皇甫川流域人工林地苔藓植物结皮层物种组成与微生境形成发育特征

在野外调查基础上研究了内蒙古皇甫川流域4种人工植被中间锦鸡儿(Caragana intermedia)灌丛、杨树(Populus simonii)林、侧柏(Platycladus orientalis)林、油松(Pinus tabuliformis)林苔藓植物结皮层物种组成及微生境藓类结皮层形成发育特点。发现苔藓植物8科、15属、23种,优势种双色真藓、真藓和土生对齿藓相对盖度和占各样地苔藓植物总盖度的95%以上。真藓、双色真藓和土生对齿藓在4种人工林地最薄结皮层个体高度分别在0~(0.93±0.04)、(0.72±0.03)~(1.82±0.04)和0~(2.82±0.08)mm,种群密度在0~(11.08±0.28)、(2.30±0.23)~(20.08±0.55)和0~(29.56±1.07)株·cm-2;最厚结皮层个体高度分别在(3.23±0.09)~(6.55±0.12)、(5.99±0.08)~(11.64±0.11)和(7.71±0.11)~(22.05±0.23)mm,密度在(64.34±1.54)~(400.12±2.87)、(216.23±3.23)~(356.27±2.19)和(32.27±0.99)~(236.03±2.48)株·cm-2;结皮层厚度、优势种地上部分和地下部分高度在不同样地之间有明显变化;依据物种分布、微生境藓类结皮形成发育特点和各指标相关性分析,提出了人工促进藓类结皮形成的措施。     

不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理生化特性对不同季节的响应

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类,在古尔班通古特沙漠的藓类结皮中占优势地位。该沙漠的季节气候差异较大,冬季低温湿润,春季干旱,夏季高温且干旱。荒漠藓类植物叶片仅具单层细胞,对外界环境的变化十分敏感。而有关荒漠藓类植物在生理上如何适应这种剧烈环境变化还不得而知。研究测定了生长于两种不同微生境下的齿肋赤藓,经由低温湿润的冬季到干旱的春季再到高温干旱的夏季过程中生理生化变化特征,以探究不同微生境下齿肋赤藓在水热变化剧烈的不同季节的适应机制。研究发现:季节、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。夏季的高温干旱使齿肋赤藓的脯氨酸、可溶性糖、MDA含量及3种抗氧化酶活性均显著高于冬季及春季,而可溶性蛋白含量却呈相反趋势。干旱的春季齿肋赤藓脯氨酸及可溶性糖显著高于冬季。而在低温湿润的冬季,齿肋赤藓丙二醛含量及过氧化氢酶活性均显著高于春季。表明夏季齿肋赤藓所受胁迫最大,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性大幅度提高。同时,在具有积雪覆盖的冬季,两种微生境下的齿肋赤藓生理生化特性无显著差异;而在无积雪覆盖的春夏季节,灌丛的遮阴作用为齿肋赤藓提供了水含量相对较高的良好生活环境,其下齿肋赤藓的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均显著低于裸露地。表明生长在裸露地的齿肋赤藓较活灌丛拥有更强的胁迫耐受性。     

水分条件对人工培养齿肋赤藓光化学效率及生理特性的影响

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)是荒漠藓类生物结皮的主要组成物种,在沙面固定及生物结皮人工恢复中起着十分重要的作用。然而,人工培养的荒漠藓类植物普遍存在后期维持能力较差的问题。在众多的影响因素中,水分被认为是限制荒漠齿肋赤藓生长发育的最关键环境因子。该文以室内人工培养的齿肋赤藓为研究对象,模拟野外降雨条件,在室内对其进行干旱处理(每6天加水,模拟夏季少雨、干旱缺水条件)、完全湿润处理(每天加水,模拟春季融雪或降雨较频繁、水分饱和条件)及中度湿润处理(每3天加水,模拟介于前两种之间的水分条件)3种水分梯度处理,探讨不同的水分条件处理对人工培养的齿肋赤藓光合及生理特性的影响。结果表明:与中度湿润处理相比,人工培养的齿肋赤藓的总叶绿素含量在湿润处理和干旱处理两种水分梯度处理下均显著下降,叶绿素a/b在干旱处理下显著降低,类胡萝卜素含量在湿润处理下显著下降,在干旱处理下显著升高;湿润处理及干旱处理下人工培养的齿肋赤藓的最大光化学效率、实际光化学效率和可溶性蛋白含量均显著低于中度湿润处理,而可溶性糖含量、脯氨酸含量、过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性和丙二醛(MDA)含量大都显著高于中度湿润处理,尤其是干旱处理。完全湿润处理下齿肋赤藓植株渗透调节物质含量及保护酶活性的升高有效地缓解了高水分含量带来的缺氧及低光照环境对人工培养的齿肋赤藓的损害。干旱处理下的MDA含量显著升高,说明干旱胁迫处理加剧了人工培养的齿肋赤藓的膜脂过氧化程度,对其细胞膜的稳定性造成了一定损害。因此,在人工培养苔藓后期,干旱和完全湿润处理都不利于苔藓植物的生长,中度湿润处理则有利。     

Characteristics of normalized difference vegetation index of biological soil crust during the succession process of artificial sand-fixing vegetation in the Tengger Desert,Northern China

Aims Biological soil crust (hereafter crust) affects normalized difference vegetation index (NDVI) values in arid desert ecosystems. This study aimed to demonstrate the feasibility of combining crust NDVI values with meteorological data to distinguish the crust successional stage at the regional scale. Meanwhile, the characteristics of crust NDVI could provide the basis for the error analysis of NDVI-based surface ecological parameters estimation in desert ecosystems. We also suggested the optimum periods for crust observation based on the multi-temporal remote sensing images.Methods NDVI values of five types of dominant crusts, three typical sand-fixing shrubs and bare sand were collected by spectrometer in the field. Crusts and shrubs were randomly selected in revegetated areas established in 1956, 1964, and 1973 at Shapotou, which is on the southeastern edge of the Tengger Desert. We used the space-for-time method to study the characteristics of crust NDVI values and their responses to precipitation and temperature during the succession process of artificial sand-fixing vegetation. Additionally, we evaluated the contribution of crust NDVI values to the whole ecosystem NDVI values by comparing the NDVI values of crusts, shrubs and bare sand.Important findings 1) With succession process of the artificial sand-fixing vegetation, the crust NDVI values significantly increased. Among different crust types, we found the following order of NDVI values: Didymodon vinealis crust > Bryum argenteum crust > mixed crust > lichen crust > algae crust. 2) Crust NDVI values were significantly affected by precipitation, temperature and their interaction, and the influences showed significant seasonal differences. Furthermore, we found significantly linear correlations between crust NDVI value and precipitation, and between crust NDVI value and the shallow soil moisture content covered by crust. A significantly negative linear correlation between daily mean temperature and crust NDVI value, and a significantly exponential correlation between the surface temperature of crust and its NDVI value. With the succession process of artificial sand-fixing vegetation, the response of crust NDVI value to precipitation and temperature became more sensitive. In addition, the response of crust NDVI value to temperature was more sensitive in spring than in summer, while that to precipitation was less sensitive in spring than in summer. 3) Moss crust NDVI value was significantly higher than that of shrubs and bare sand after the rainfall event in spring, while shrubs NDVI value was significantly higher than that of crust after the rainfall event in summer. Considering the coverage weights of different ground features in sand-fixing areas, crust NDVI values contributed 90.01% and 82.53% in spring and summer, respectively, to the regional NDVI values, which were higher than those of shrubs (9.99% and 17.47% in spring and in summer, respectively). Additionally, with the succession process of artificial sand-fixing vegetation, crust NDVI values contributed more, while shrubs contributed less to regional NDVI values.     

人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响

为探明人工铺设尼龙网状固沙措施对风沙危害的影响,以腾格里沙漠东南部人工固定沙丘、两类自然流动沙丘以及防护林的地表沉积物和结皮为研究对象,研究沙丘不同位置、不同深度沉积物的颗粒组成、土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾含量等养分特征。结果表明:(1)人工固定沙丘和自然流动沙丘粒度组成和土壤养分含量都存在显著差异(P0.5),沙障的防风,固沙和土壤改良作用明显。(2)人工固定沙丘各个地貌位置沉积物粒度频率曲线均出现三峰,反映了沙障对粉尘沉积物的拦截作用,体现了沙障对土壤理化性质的改良过程;分选性随风向逐渐变差,随着粒径变细而好;偏度和峰度明显高于其他。(3)整个研究区沉积物偏碱性,影响着土壤养分含量。人工固定沙丘养分含量最高,有效氮和有机质含量均为最大,有效磷和有效钾含量略低于对比林,其粉沙物质含量与养分含量成正比。(4)人工固定沙丘的沙丘迎、背风坡均有植被分布,并覆有土壤物理结皮,沉积物粒级分配较自然发育的流动沙丘分散,养分含量增加。由此可见,沙障对沙区的土壤环境和生态环境改善具有重要的影响。     

沙埋与水分对科尔沁沙地主要固沙植物出苗的影响

蒿属半灌木乌丹蒿(Artemisia wudanica)、白沙蒿(A. sphaerocephala)、差不嘎蒿(A. halodendron)是科尔沁沙地的主要固沙植物。其中乌丹蒿和差不嘎蒿是科尔沁沙地的本土植物,白沙蒿为来自于库布齐沙漠、毛乌素沙地的飞播植物。设置了 5个沙埋深度(0.5、1.0、1.5、2.0和3.0 cm)和 4个水分梯度(86、171、257和 342 mL,分别模拟每月25、50、75和100 mm的降雨量),以探讨3种植物幼苗出土对沙埋和水分的响应。结果表明,沙埋与水分均显著影响着3种蒿属植物的幼苗出土(P < 0.001)。3种植物最适沙埋深度在0.5-1.5 cm范围内,萌发出土时适宜水量要高于当地种子萌发期的平均降水量(50 mm/月)。两种固沙先锋植物乌丹蒿和白沙蒿的种子出苗率均显著高于差不嘎蒿,乌丹蒿较白沙蒿也明显为高,尤其在水分缺乏时,表现出两种先锋植物种子出苗对干旱有更好的适应性。协方差分析表明,乌丹蒿幼苗死亡率显著高于白沙蒿和差不嘎蒿(P < 0.05),在达到75 mm/月降水量时,3种植物的出苗较好,但不能满足乌丹蒿幼苗生长对水分的需求,而实际种子萌发期的降水量平均只有50 mm/月。因而降水的缺乏导致乌丹蒿种群更新出现问题,加之飞播植物的竞争,使得近几年科尔沁沙地较多乌丹蒿种群出现衰退。     

Algal crust formation in the inland dune area,Laarder Wasmeer,the Netherlands

The aim of this study is to acquire insight in the initial vegetation development on active drifting sands in relation to geomorphological processes. For this purpose the algal vegetation and surface dynamics were monitored on a sand hill with active drifting sand, and on a bare slope within a terrain covered with Polytrichum piliferum located in the Laarder Wasmeer (The Netherlands).There is a successional development from an algal community dominated by the cyanobacterium Oscillatoria spp., through the crust in which initially the green alga Klebsormidium and later the cyanobacterium Synechococcus predominates, eventually succeeded by the green alga Zygogonium ericetorum. In this phase the sand is stabilized. The areal extent of algal crusts on the active drifting sand area is greatest during the winter, contrastingly highest biomass values are found during the summer and autumn in mature Zygogonium crusts.Substrate instability due to the action of wind clearly limits algal growth and vegetational development on the sand hill. The algal crust seldom reaches the stage of maturity. Near-flat ground is more easily stabilized. Unlike the algae found in coastal dune area and the initial pioneers in the Laarder Wasmeer area, the Zygogonium crust is water repellent when dry. Consequently increasing surface stability by algal crust development is accompanied by higher surface runoff on sloping areas.     

Soil Moisture Rather than Soil Nutrient Regulates the Belowground Bud Bank of Rhizomatous Species <i>Psammochloa villosa</i> in Arid Sand Dunes

In arid and semi-arid sand dune ecosystems, belowground bud bank plays an important role in population regeneration and vegetation restoration. However, the responses of belowground bud bank size and composition to sand burial and its induced changes in soil environmental factors have been rarely studied. In arid sand dunes of Northwestern China, we investigated belowground bud bank size and composition of the typical rhizomatous psammophyte Psammochloa villosa as well as three key soil environmental factors (soil moisture, total carbon and total nitrogen) under different depths of sand burial. Total buds and rhizome buds increased significantly with increasing burial depth, whereas tiller buds first increased and then decreased, with a peak value at the depth of 20–30 cm. Soil moisture increased significantly with sand burial depth, and was positively correlated with the number of all buds and rhizome buds. Soil total carbon concentration first increased and then decreased with sand burial depth, and total nitrogen concentration was significantly lower under deep sand burial than those at shallow depths, and only the number of tiller buds was positively correlated with soil total nitrogen concentration. These results indicate that soil moisture rather than soil nutrient might regulate the belowground bud bank of P. villosa, and that clonal psammophytes could regulate their belowground bud bank in response to sand burial and the most important environmental stress (i.e., soil moisture). These responses, as the key adaptive strategy, may ensure clonal plant population regeneration and vegetation restoration in arid sand dunes.     

京津风沙源区防风固沙功能对植被覆盖度变化的时空响应研究

防风固沙功能受气象、土壤、植被、土地利用等多种因素的影响,监测评估区域防风固沙功能对不同影响因子的响应状况可为生态保护工程的布局实施提供重要依据.以京津风沙源治理工程区为例,基于NDVI指数和RWEQ模型,构建了植被覆盖度与防风固沙功能的同步变化指数模型,评估分析了工程区防风固沙功能对植被覆盖度变化的响应水平及时空差异...     

泥沙掩埋和干旱对三峡库区消落带狗牙根生长恢复的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙、干旱等环境因素的胁迫。蓄水期后引种三峡库区消落带狗牙根,掩埋于不同粒径和埋深的沉降泥沙,探讨泥沙掩埋、干旱对反季节淹水后狗牙根出苗和生长恢复的影响。结果表明:在埋深≥8cm和粒径1.25 mm条件下消落带狗牙根萌发苗不能穿透覆盖层出苗。泥沙掩埋导致狗牙根出苗率显著降低,随着埋深增加狗牙根出苗率迅速下降;并且在埋深相同的条件下随着粒径减小狗牙根出苗速率呈增大趋势。随着埋深增加和粒径减小处理组株高、叶长的增长显著被抑制,处理组的株高、叶片数、叶长显著低于对照组。随着干旱、泥沙掩埋复合胁迫时间延长狗牙根分株株高、叶片数、叶长、叶宽的生长发育显著被抑制,且随着泥沙粒径减小和埋深增加其光合电子传递速率呈显著降低趋势,热耗散量显著增大。同时,干旱、泥沙掩埋复合胁迫导致处理组分株光合电子传递速率和热耗散能力显著低于对照组,光合作用能力显著降低,易受到夏季高光伤害。因此,三峡库区周年淹水导致狗牙根对泥沙掩埋以及干旱复合胁迫的耐受能力显著降低,在泥沙掩埋以及干旱复合胁迫下消落带狗牙根的生长恢复能力随粒径减小和埋深增加呈显著降低趋势,会导致库区消落带狗牙根种群衰退演替加快。     

乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带植被地上生物量估算

干旱区荒漠植被地上生物量是植被生长状况评价与荒漠化监测的重要指标。在乌兰布和沙漠东北缘的荒漠-绿洲过渡带选取典型区,基于地面调查数据构建主要植物种的异速生长方程,对样方内的植被地上生物量进行估算;基于样方调查数据和Quick Bird影像数据,分别建立植被指数与人工固沙林和荒漠植被地上生物量的回归模型,并对研究区植被地上生物量进行估算。结果表明:植冠体积V是较好的预测变量,所得荒漠植物异速生长方程精度较高,能够满足样方内荒漠植被地上生物量估算需要;采用RVI对数模型估算人工固沙林地上生物量的效果最好(R~2=0.72,RMSEP=56.15),采用RVI线性模型估算荒漠植被地上生物量的效果最好(R~2=0.82,RMSEP=15.07);研究区内荒漠植被和人工固沙林的单位面积地上生物量分别为90.73g/m~2和105.28g/m~2。该研究可以为荒漠化监测和荒漠植被遥感信息提取提供参考。     

库布齐沙漠南缘风沙-植被相互作用及其景观效应

干旱区尤其沙漠边缘地区的风沙与植被相互作用对塑造地表景观具有重要意义。选择库布齐沙漠南缘的油蒿灌丛地为研究区,开展了植被调查、风沙流观测和表层沉积物粒度采样测试,分析了顺风向植被盖度、风沙流结构与沉积物特征的沿程变化,探讨了风沙-植被相互作用及其对地表景观格局的影响。结果表明,风沙流与植被相互作用方式的改变使植物生长状况与地表蚀积模式发生变化,进而导致顺风向景观表现出明显的空间异质性。自上风向裸地过渡到均匀分布的新生油蒿和油蒿灌丛再至斑块状分布的灌丛沙堆,植被盖度与覆沙厚度先增大后减小,空气动力学粗糙度沿程不断增加且在过渡时其增幅最大,输沙率与沉积物粒度呈先减小后增大趋势,并在植被盖度与覆沙厚度最大处出现最小值。在沙漠边缘剥蚀高原上,起初适量风沙堆积促进油蒿定植与生长,均匀分布的油蒿灌丛进一步促进沙物质堆积,但当堆积厚度超过油蒿耐沙埋深度时发生退化,灌丛出现斑块状分布且风沙流在丘间地处侵蚀。据此,可理解为剥蚀高原风沙区景观异质性是风沙与植被相互协同与抑制作用的结果。