干旱地区山地荒漠草原阴坡植物群落空间异质性

在样线调查基础上 ,以 Shannon- Wiener指数 ,群落盖度 ,DCA排序轴为区域化随机变量 ,应用半方差、分形分析等方法 ,对干旱地区山坡植物群落空间异质性进行了研究。结果表明 ,在整个山坡尺度上植被格局的空间异质性不大 ,小尺度上植被格局的空间异质性较大 ,尺度依赖性较强 ,不同群落类型的空间格局不同 ,随尺度变化的规律也不一样。严重放牧干扰强烈影响干旱山地植物群落的空间格局 ,生境中的牧道格局 ,斑块格局使山坡植物群落多样性空间异质性更加复杂 ,牧道效应是导致群落空间格局周期性振荡的重要因子。去势对应分析 (DCA)排序第一轴特征值体现了综合生态因子对群落格局作用的结果 ,DCA第二轴半方差变化包含了大量信息 ,其变化具有周期性。群落多样性空间格局强烈影响着干旱山地生态系统的各种生态学过程 ,这些作用机制有待进一步研究     

退化生态系统植被恢复的生理生态学研究进展

自然的力量和人类的干预导致局部性、区域性甚至全球性植物群落格局的变化。不管这种变化的原因是什么,变化的强度如何,生态系统常常通过自然演替能够恢复它们大部分的特征,亦可以通过人类的介入进行修复,退化生态系统恢复的实质是群落演替,是生态系统结构和功能从简单到复杂、从低级向高级演变的过程,植物生理生态特性研究可以解释退化生态系统植被恢复的一些宏观现象,并为植被恢复构建先锋群落提供可靠的科学依据,本文综述退化生态系统植被恢复的生理生态学研究的进展。     

西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。     

高寒地区煤矿排土场植被恢复研究——以内蒙古扎哈淖尔煤矿为例

高寒煤矿排土场植被恢复是制约我国矿区绿色可持续发展亟待解决问题，内蒙古扎哈淖尔煤矿通过不同的生态措施对排土场进行人工植被恢复的实践。本研究在2020年和2021年对该高寒煤矿排土场75个样地进行野外连续监测，对不同生态恢复措施影响高寒地区内蒙古扎哈淖尔露天煤矿排土场植物恢复过程中的群落组成、盖度、物种多样性进行分析，阐明不同恢复措施在高寒地区煤矿排土场植被恢复中的作用。研究结果表明：从2020年到2021年排土场的植物群落物种数、植被盖度和群落多样性存在显著的季节变化规律；周边原生草原的非人工种植植物随恢复时间增加而不断进入排土场，导致群落物种数显著增加；植物群落多样性在平面、坡面与田字格地形存在显著差异，田字格上Shannon-Wiener多样性指数最低；坡度显著影响群落多样性，同时受到季节变化影响；喷播加灌木种植方式与其他4种播种方式相比显著增加群落香浓维纳多样性指数；但不同坡向、土壤施肥方式和水分灌溉方式对植物群落多样性没有显著影响。本研究结果可为完善草原露天煤矿植被恢复技术提供科学依据。     

干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究进展

斑块状植被相对稳定的空间格局是其适应环境的结果,也是干旱区植被存在的主要形式.干旱荒漠区植被对土壤风蚀的防护功能不仅与盖度、高度有关,而且与植被空间格局有关.以往的研究多侧重于植被盖度和高度对防护功能的影响,而对植被格局影响防沙效应的研究相对薄弱.干旱区斑块状格局的植被能否防沙、防沙效应如何一直是防沙治沙工程研究中的焦点问题.综述了干旱区斑块状植被空间格局特征、形成演化及防风固沙效应等方面的研究进展,提出未来应借助3S技术手段和模型模拟方法,加强对斑块状植被空间格局与风蚀风积过程的互馈关系、斑块动态的驱动因素和斑块状植被格局防沙功能的尺度效应研究.     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局

应用地统计学和经典统计学方法,对毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被特征的空间分布格局及其相互关系进行研究,结果表明: 0-5 cm和5-10 cm土壤水分符合指数模型,10-15 cm土壤水分和植物群落物种数、植被盖度、植被密度都符合球状模型;0-5 cm土壤水分、植物群落物种数和植被盖度都具有强空间自相关性,5-10 cm、10-15 cm土壤水分和植被密度都具有中等程度的空间自相关性;从牛枝子群落到黑沙蒿群落,各层土壤水分与植物群落物种数之间具有相似的空间格局,都呈先升高后降低的变化趋势,而植被盖度和植被密度呈逐渐减小的变化趋势;0-5 cm土壤水分与植物群落物种数之间具有显著的正相关,是制约植被物种空间分布的关键因素。     

黄土沟壑区植被恢复过程中植物群落组成及结构变化

在 1 98 1、1 988和 2 0 0 1年 3个时期调查数据的基础上 ,对纸坊沟流域恢复生态系统中的植物群落的组成和结构进行了对比研究。结果表明 :对于中度退化生态系统 ,短期封禁就能使草本群落得到明显恢复。主要表现在植物种类的增加、植被盖度的提高和生物量的提高 ,其增加幅度分别为 7%～ 73%、81 %～ 1 67%和 61 %～ 1 38%。伴随着植被恢复 ,植被保持水土功能增强。流域土壤侵蚀从封禁前的极强度侵蚀 ( 1 0 0 0 0～1 40 0 0 t/( km2·a) )减小到轻度侵蚀 ( 1 2 1 0 .2 t/( km2·a) )。中期封禁过程中群落盖度、生物量继续增加 ,水土保持功能进一步提高 ,但和短期封禁恢复相比 ,提高幅度较小 ,群落盖度和生物量分别增加了 3%～1 8%、- 4%～ 8%。随着植被水土保持功能的加强 ,土壤表层养分也逐渐提高。中期封禁后群落结构和短期封禁相比发生较大变化 ,其中天然草本群落中发生了优势种更替现象 ,但天然灌木群落和人工乔灌群落优势种变化不大或无变化 ;群落垂直结构变化表现为 :草本群落结构变化最大 ,人工乔木林次之 ,但灌丛结构变化相对较小。封禁消除了致使植被退化的影响因子后 ,促进了群落内物种的正常生长和繁殖 ,从而使群落生态功能得到恢复 ;群落生态功能的恢复使群落生境得到改善 ,从而又促进了植被     

大保高速公路老营段路域植被生态恢复

路域植被生态系统的恢复与重建不仅是道路生态学的重要研究内容,而且也是恢复生态学的重要研究领域.以大保高速公路老营段路域植被生态系统为对象,对比分析了8种植被恢复模式的作用效果与作用机理.研究结果表明,在相同的恢复时间内,自然恢复的植物群落中本土植物的比例相对较高,自然恢复是该区路域植被恢复的理想模式之一.随着恢复演替时间的推移,所有群落中木本植物的比例不断增加,草本植物的比例不断下降,植物群落分层现象明显,植物群落向原生植被发生进展或偏途演替.补播本土植物是促进植被恢复演替进程的主要途径之一,不仅可以增加乡土物种的比例、增加植物群落的多样性和均匀度,而且随着恢复时间的推移,可以形成层次明显、功能群组合合理的植物群落.人工蓝桉经济林不仅降低了植物群落及各功能群的多样性、丰富度和均匀度,而且在一定程度上增加了潜在生态风险.研究结果还表明,植物群落中当地物种的比例、植物群落的物种多样性和植物群落的盖度可以作为植被恢复成功与否的重要判定指标.     

鄂尔多斯高原沙地植被和两种优势克隆半灌木的空间格局

群落优势种重要值的变化可以表征植被的演替状况。研究了鄂尔多斯高原飞播后不同演替阶段的沙地植被 ,以及两种优势克隆植物羊柴 (H edysarum laeve)和油蒿 (Artemisia ordosica)种群的空间格局。结果表明 :在调查的尺度内 ,群落水平上 ,演替前期和演替中期的植被盖度空间自相关发生的尺度远小于演替后期。随着植被的演替和发育 ,小于抽样尺度 (<1m)的随机变异逐渐增加。暗示着植被盖度空间格局的变化与羊柴种群和油蒿种群在群落中的地位的变化有关。种群水平上 ,小尺度的空间自相关控制着羊柴种群在 3个演替阶段的空间格局 ;处于前 2个演替阶段的油蒿种群 ,空间格局受更大尺度的过程控制 ,并在自身为建群种的群落随机分布。对于 3个演替阶段的油蒿种群而言 ,发生在小于抽样尺度 (<1m)的随机变异都高于相应的羊柴种群。这两种克隆半灌木的种群空间格局的差异可能与二者克隆构型和克隆性的不同有关。本文还根据这两种植物的生物学特性探讨了二者对鄂尔多斯高原沙地植被恢复的不同作用     

不同恢复措施对内蒙古乌拉特中旗荒漠草原植物群落的影响

处于干旱地区的内蒙古荒漠草原，在防风固沙、生物多样性保育等方面发挥着重要的生态功能。近年来由于人类活动的干扰及气候变化的影响，内蒙古荒漠草原生态系统发生了严重的退化。如何有效恢复荒漠草原的生态功能是当前亟待解决的问题，科学合理地进行人为定向培育是荒漠草原植物群落恢复与重建的重要措施。本研究以乌拉特中旗荒漠草原为对象，通过控制实验探讨了不同退化程度下植物群落结构及地上生物量对不同恢复措施的响应。结果表明：在重度退化的荒漠草原生态系统，短期封育提高了杂类草的相对盖度，使群落地上生物量增加2.11倍；添加有机肥提高了禾草物种丰富度，使群落地上生物量提高了3.97倍；补播显著提高了植物群落的盖度、密度，使群落地上生物量提高了9.76倍。在重度沙化区，补播显著提高了群落的盖度、密度、地上生物量，但对物种多样性无显著影响。在中度退化区，添加复合肥显著降低了短花针茅群落杂类草物种数，提高了禾草及植物群落的地上生物量；添加复合肥显著提高了柠条锦鸡儿-丛生禾草群落中禾草物种丰富度，但对植物群落盖度、密度及地上生物量无显著影响；喷施叶面肥显著降低了藏锦鸡儿-灌丛化禾草群落杂类草的盖度和密度，提高了禾草的地...     

Effectiveness of sand-fixing measures on desert land restoration in Kerqin Sandy Land,northern China

In the semi-arid Kerqin Sandy Land of north China, land desertification and frequent sand storms in the spring strongly affect the growth of grassland vegetation and crops, and give rise to large reductions in yield as a result of wind erosion and sand dune movement. To bring desertification under control and reduce its influence on grassland and farmlands, many measures have been developed and implemented for stabilizing mobile sand dunes and restoring desertified grasslands. This study was conducted from 1996 to 2003 to evaluate the effectiveness of desert land restoration after implementation of sand-fixing measures. The results showed that construction of straw checkerboards and planting of shrub seedlings significantly enhances topsoil development on the dune surface, increasing silt and clay content and facilitating accumulation of soil carbon and total N, as well as accelerating an increase in plant diversity, vegetation cover and plant density. These findings suggest that using straw checkerboards and planting shrubs are successful methods for mobile sand dune stabilization and desertified grassland restoration in semiarid regions. The mechanism creating these changes is a reduction in wind erosion and improvement of the soil environment for plants. In addition, our results showed that construction of straw checkerboards was slightly more effective in vegetation and soil restoration in comparison with planting shrub seedlings, especially at the primary stage.     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域是沙地-草地景观界面的关键部位,研究该区域土壤养分的空间格局和生态学过程,对于土地沙漠化的机理研究具有重要的意义。采用经典统计与地统计学相结合的方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图等研究了毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性特征。结果表明:研究区土壤速效钾含量符合球状模型,全氮和速效磷含量符合指数模型;速效钾含量具有强空间自相关性,其结构方差比为0.882,而全氮和速效磷含量表现为中等程度的空间自相关性,其结构方差比分别为0.501和0.514;3种土壤养分空间自相关距离存在差异,其中全氮和速效钾的变程均为511m,而速效磷的变程为143m;3种土壤养分的分布格局呈现明显的空间规律性,从牛枝子群落到黑沙蒿群落,速效钾和速效磷含量先降低后升高,与研究区的界面变化过程一致,而全氮含量逐渐降低,与研究区的植被覆盖度变化一致;3种土壤养分的标准差都较小,Kriging插值结果比较可靠。     

基于元胞自动机的喀斯特石漠化格局模拟研究

西南喀斯特山区的石漠化问题是目前我国西部地区最为突出的地域环境问题之一,其迅速发展已经严重影响到当地人们的生产生活。以导致石漠化发生发展的自然、人文因子为切入点,通过模拟影响喀斯特系统地表覆被变化的基本生态过程(如植物定居、植物死亡、水蚀风蚀引起的土地退化以及岩石成土过程等),利用随机元胞自动机具有的简单邻域规则产生复杂空间格局的特点,使喀斯特系统地表覆被植被-裸土-裸岩状态在一定概率下发生状态转换,并结合RS和GIS技术,构建了简单、有效的喀斯特石漠化模拟及预测模型(KarstCA)。以典型喀斯特石漠化地区关岭县为研究区,在自然、人文驱动因素共同影响以及只考虑自然驱动因素情景下,KarstCA模型模拟的研究区2007年石漠化空间分布格局的差异主要分布在中部和南部,其主要是不同空间范围上人类活动作用方式和强度差异所致。在16a中(1992—2007年)喀斯特地区地物(植被-裸土-裸岩)丰度变化成非线性关系,当植被覆达到54%以上并继续增加时,裸岩发展趋势与之呈明显的负相关(P<0.01)。在模拟期内人类活动对研究区石漠化的发展起到抑制作用,人类活动的正效应(植树造林等)与负效应(乱砍滥伐、过度放牧等)在一定程度上抵消了植被总面积的剧烈变化趋势。将地表过程耦合进元胞自动机模型,突破了以往该类研究只通过概率考虑状态转换,而对其机理认识的不足;同时本研究考虑了自然、人文驱动因素在不同空间尺度上作用于石漠化现象的复杂性,对于探索这些因素是如何作用于地表过程及其贡献率等研究具有一定的参考价值。     

遥感植被指数与植物多样性的相关性及空间分布特征研究——以海口市主城区为例

植物多样性监测是开展物种保护与植被景观规划的重要基础,对实施生物多样性的优先区域保护具有重要意义。该文以海口市主城区为例,利用Landsat 8遥感数据与样方实测数据分析了植被指数与植物多样性指数之间的相关性,根据相关性分析结果构建植物多样性遥感监测数学模型,并筛选出最优模型用于监测研究区植物多样性的空间分布状况。结果表明:Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数与MSAVI植被指数相关系数最高,呈显著相关性(P<0.01)。通过一元线性数学回归模型得到的海口市植物多样性空间分布特征与实际情况相符,植物多样性水平较高的区域主要分布在火山口、东寨港和羊山湿地一带,且具有明显的空间自相关性。根据研究结果建议继续实施严格的保护措施,加强生态修复与保护工程,提高植被覆盖率和生物多样性水平。     

沙质草原植物群落退化与沙化演替

应用TWINSPAN(two-way indicator species analysis)、DCA(detrended correspondence analysis)和CCA(canonical correspondence analysis)技术,对多伦县1984和2001年的28个样地草原植物群落调查数据及相对应的2001年的24个样地土壤调查数据进行分析。结果表明,研究区域的植物群落按照其退化、沙化或恢复演替序列可以分为5个阶段,不同时间的草原植物群落演替序列在空间格局上具有相似性,对比17年的动态变化,也呈现同一演替序列特征;与1984年相比,2001年研究区草原植物群落总体上有明显的退化迹象;草原植物群落退化、沙化或恢复演替与土壤变化具有一定相关性,土壤质地、养分和有机质变化在时间上较植物群落变化明显滞后。     

基于地学信息图谱的重庆岩溶石漠化植被恢复演替研究

重庆岩溶石漠化区的植被恢复演替动态变化研究对于该地区的石漠化治理和生态恢复具有十分重要的指导意义。而多时相的遥感数据和地学图谱分析法为植被恢复的研究提供了一种动态性和综合性的研究方法。以重庆市中梁山的典型植被恢复区为例,在基于1996、2001、2007和2013年4期遥感影像解译分类的基础上,采用"空间代替时间"的生态学植被演替研究方法,建立重庆市中梁山区退耕还林前后的植被恢复演替图谱,并结合地学图谱的相关分析方法,得到该区的植被恢复演替动态格局演变规律,体现了空间信息科学技术、生态学方法和地学信息图谱分析法在植被恢复演替研究中的有效结合。结果表明:(1)运用BP神经网络和BP算法进行分类,分类精度达到87.42%,比传统监督分类提高了5.57%。(2)自2002年全国范围内的"退耕还林(草)"工程全面启动后,该区域植被恢复演变特征明显,耕地面积明显减少而植被面积明显增加。(3)从2001—2013年,植被演替在该时期内依然存在着进展演替和逆向演替两个方向。虽然逆向演替比例仅占到18.63%,但它却使该区的演替研究变得复杂。(4)质心反映了各植被类型在恢复演替过程中的聚散与迁移,1996—2013年,马尾松群落和落叶阔叶林群落的质心变化较小,其他植被群落的质心都有很明显的变化。     

典型红壤区自然生态修复的适用性

自然修复主要通过封山育林、禁止农作、禁牧禁伐措施,减少人类对环境的扰动,利用自然生态环境的自我演替能力,恢复生态环境,实现生态平衡。自然修复作为一种成本低、无污染的生态修复手段很早就受到人们重视,但关于自然修复适用范围的研究较少。为了正确认识自然修复的适用性,选择了我国南方红壤地区长期遭受严重土壤侵蚀危害的福建省长汀县为研究对象,通过对长期自然修复样地的监测资料分析,发现在坡度条件为20%—30%下,当植被覆盖度低于20%的退化阈值时,严重的土壤侵蚀引发的土壤肥力损失将导致生态系统自我退化,自然修复不仅无法改善当地的生态系统,反而会引起生态系统的进一步恶化。由此可见,自然修复并不适合所有的生态系统,当生态系统退化到一定程度时,退化生态系统必须通过人工干预来修复。因此,必须探索适合当地的生态修复模式,在生态系统退化突破阈值时,红壤丘陵区应通过恢复土壤肥力、促进自然植被覆盖度增加、综合提高生态系统健康水平。     

草原沙化与恢复中昆虫群落组成、营养结构及多样性变化研究

为了探讨草原沙化和人工固沙区植被恢复演替过程中昆虫群落组成、营养结构、多样性及稳定性的变化,在宁夏沙坡头自然保护区,利用随机和定点抽样法对上述二过程中不同地段的昆虫进行了调查。结果表明,随着沙化程度的增加和人工固沙区植被演替时间的延长,昆虫群落组成的复杂化和多样性呈现为负向和正向增加的变化趋势,但表现在群落组成结构、演替时间与方向上并不完全一致。随着沙化程度的加重,群落中天敌昆虫比率明显下降,在两个演替过程中,昆虫群落稳定性表现出下降趋势,但群落优势种的组成和不稳定机制明显不同。