乌兰布和沙漠沙蒿与油蒿群落的物种组成与数量特征

沙蒿与油蒿群落均是我国最典型的沙地植被类型,在沙漠地区发挥了重要的生态防护作用,掌握其分布、组成及其数量特征对沙漠化防治具有一定的指导作用。调查研究表明,沙蒿与油蒿群落是乌兰布和沙漠典型的沙地植被类型,其中沙蒿群落多分布于沙漠中东部、南部和东北部,而油蒿群落仅分布于沙漠东部、东北部和东南部;其群落类型可划分为沙蒿群落、油蒿群落、沙蒿+油蒿群落、沙蒿+沙竹群落、沙蒿+花棒+沙拐枣群落、油蒿+白刺群落、沙蒿伴生群落和油蒿伴生群落;群落的物种组成比较简单,其中沙蒿群落共有9科21属22种,油蒿群落共有10科35属37种。草本植物是沙蒿与油蒿群落的主体,所占总物种数的比例均超过70%;Simpson、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数高,反映了沙蒿与油蒿群落具有较高的物种多样性。与沙蒿群落相比,油蒿群落物种丰富度、单位面积个体数、盖度、Simpson和Shannon物种多样性指数均明显大于沙蒿群落,而群落相似性显著低于沙蒿,说明乌兰布和沙漠油蒿群落较沙蒿群落具有更丰富的物种组成、多样性和群落结构,更具保护和人工促进潜力。研究结果可为乌兰布和沙漠沙蒿、油蒿群落的保护及人工促进提供理论基础,对区域沙漠治理物种选择具有一定的指导意义。     

毛乌素沙地油蒿群落的循环演替

流动沙地→半流动沙地白沙蒿群落→半固定沙地油蒿＋白沙蒿群落→固定沙地油蒿群落→固定沙地油蒿＋本氏针茅＋苔藓群落→地带性的本氏针茅草原及其迅速沙化的植被发展过程是毛乌素沙地植被自发演替的基本过程。油蒿具有耐沙埋、抗风蚀、耐土壤贫瘠等特性,是该地区最主要的优良固沙植物和重要牧草。半固定、固定沙地池蒿群落在毛乌素沙地的生态环境保护和农牧业生产方面发挥着极其重要的作用,维持其稳定十分重要。然而,其沙化的现     

不同演替阶段褐沙蒿种群特征研究

以生长于内蒙古浑善达克沙地上的特有种——褐沙蒿种群为对象,对处于植被演替不同阶段(流动沙地、半流动沙地、半固定沙地和固定沙地生境)的褐沙蒿种群生长状态和及其生境特征进行了观测。结果表明,随着沙地表层的逐步固定,土层0～5cm的土壤含水量在逐渐增加,雨后各样地内土壤含水量的最大值都出现在0～5cm表土层;土壤有机质、全氮含量在各样地间差异极为显著,并表现出随着沙地的固定逐渐增加的趋势。褐沙蒿基株数、构件的枝条数在各演替阶段间虽无显著的差异,但随土壤基质的改变,反映种群生态功能的特征,如冠幅、生物量、生殖配额等特征在各样地间却有显著差异,且表现出随着沙地的固定而下降的趋势。在此基础上尝试性地提出了褐沙蒿种群综合活力指数(CVI),试图以一个综合的指标来表示褐沙蒿种群在不同衰退阶段生长状态上的差异。分析表明,随着沙地的逐步固定,褐沙蒿种群综合活力指数在各演替阶段差异极为显著,其值从流动沙地的0．63显著下降到固定沙地的0．38,并与土壤有机质含量、全氮量之间表现出显著的负相关性。     

沙漠植物分层侧影与积沙成丘的关系

选用民勤沙区常见的几种固沙植物,在民勤西沙窝沙漠边缘设置了108个植物和沙堆样方,通过对不同植物的分层侧影宽度、分层侧影面积和侧影中心等指标的测定和对比分析,得出如下结果:1)可积沙成丘植物的侧影为三角形或柱形,即由地面向上侧影宽度变小,侧影中心在近地面30 cm高度内,具备这一条件的植物为丛生灌木。而不能积沙成丘的植物侧影为菱形,侧影中心距地面高度在30 cm以上。2)风沙流以及沙尘暴中的沙粒主要集中在近地表0—30 cm高度内流动,这便是植物侧影越低,越易积沙成丘的重要原因之一。3)沙埋后茎秆能产生不定根的植物可形成高于植株几倍至数十倍高度的沙堆/沙丘,而不具备这一属性的植物,有些虽然能形成沙堆,但沙堆受植物高度限制,即沙堆高度不会超过植株高度。4)侧影面积大小是反映植物防风固沙功能的一个十分重要的指标,能积沙成丘是植物阻固流沙的物质体现,形成的沙堆越高大则表明植物阻固流沙的功能越强,但不能积沙成丘的植物如梭梭、沙拐枣、沙蒿等也是具有一定防风阻沙效果的。     

行带式柠条固沙林防风效果

传统观点研究认为：植被覆盖度低于40％,沙地处于半固定半流动状态．但在实践观察中发现：在低密度（或覆盖度）时,灌丛的水平分布格局对固定流沙和阻止风沙流的作用差异显著。以低覆盖度（20％-25％）的柠条固沙林为研究对象,采用多点式自记风速仪（GB-228）,在2。4月份的盛风季节,测定了行带式配置和随机分布的柠条固沙林以及完整的行带式配置和其中一带出现缺口的行带式固沙林内不同部位、不同高度的风速．统计分析风速测定结果发现：（1）当覆盖度在20％-25％时,行带式配置的柠条固沙林内的防风效果比同覆盖度随机分布的在20cm高处高48．4％;50era高处高30．7％;200cm高处高27．4％,且风速越大,行带式配置降低风速的效果越显著,当200cm高风速达到6—7m／s时,行带式的平均防风效果比同覆盖度随机分布的高48．2％;反映出在低覆盖度时,灌丛的水平分布格局成为制约固沙林沙防风效果的重要因素,行带式配置具有显著的防风效果;（2）在灌丛与灌丛之间形成的类似“狭管”流场的局部,有提升风速的作用,导致其林内观测的风速有约41．3％的观测结果超过旷野对照风速,行带式配置的柠条固沙林内没有一个观测结果超过对照风速;这个结果反映出随机分布的柠条固沙林内流场结构复杂、变化多样,也成为低覆盖度时,沙地处于半固定、半流动状态,疏林内同时存在风蚀和积沙和缺口处风速升高的重要因素;（3）行带式配置林内地表粗糙度比随机配置的高5．4-114．4倍,说明行带式配置具有显著的防止风蚀、固定流沙的作用;（4）行带式林内出现断带缺口处,其缺口处的风速降低有明显的累加现象;风速抬升现象在一定程度受到制约。这些结果为发展低覆盖度行带式配置的固沙林提供重要的科学依据。     

河流冲积沉积沙地风蚀规律及植被防风蚀效应——以北京市永定河沙地为例

在河流冲积沉积沙地——永定河沙地演变研究的基础上,选择耕地、荒草地、流动沙地、防护林带、片林、果园等永定河沙地典型的土地利用类型,通过定位实验观测与数学定量分析,进行沙地地表风沙活动与植被阻滞风沙规律研究.研究结果认为：近地层风速随高度分布服从对数分布;下垫面性质导致对应的摩阻速率大小不同;不同利用类型下垫面对应的起沙风速明显不同;0～20cm高度范围内各层的输沙率百分含量随着高度的增加而减少,两者呈负指数函数;输沙率与风速呈正指数关系;由于植被类型结构不同,导致植被的防风、阻滞风沙效益在空间位置的不同;积沙形态随林分结构呈现不同的分布规律.     

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。     

油蒿群落不同演替阶段某些群落特征的研究

 本文就鄂尔多斯高原毛乌素沙地油蒿群落不同演替阶段的特征进行了研究。结果表明：流动沙地质地疏松,植物种类少、稀疏,群落冠层温度变化剧烈,相对湿度低,油蒿生长旺盛,其叶的含水量、水势、蒸腾强度高;固定沙地,植物种类增多、覆盖度大、生物量高,缓冲气象因子的能力强。但蒸腾失水量大,致使土壤含水量低,在某种程度上限制了油蒿生长;具结皮的固定沙地,植物种类最多,密度最大,但土壤紧实,油蒿生长微弱,其叶的含水量、水势最低,但蒸腾最大,加速失水。其演替趋势为流动沙地→流动沙地油蒿群落→固定沙地油蒿群落→具结皮的固定沙地油蒿+本氏针茅群落→本氏针茅群落。     

沙柳灌丛植株形态与气流结构野外观测研究

通过野外观测,研究了毛乌素沙地南缘平沙地人工栽种单行沙柳灌丛的植株形态与气流结构.结果表明,沙柳灌能降低迎风侧和背风侧的近地面风速,使沙粒在植株下部沉积.积沙体积(V2)与植株体积(V1)相关性较高(R=0.696).单行沙柳灌丛在4 m高处风速为6 m·s^-1时的气流结构特征为：迎风侧3 H处风速已降低,2 H处风速又得到加强,之后在背风侧迅速降低,1 H处达到最低值,然后逐渐恢复到旷野风速.防护距离约为17 H′,有效防护距离约为13 H′.沙柳灌丛对植株高度以上高度处风速影响较小.     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)种群空间格局对比

以空间自相关分析、半方差分析和九项轨迹方差分析等方法对比研究了毛乌素沙地优良固沙小灌木油蒿(Artemisia ordosica)在不同沙地条件下的小尺度种群格局.结果表明:在半固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较强,同时斑块与斑块间隙的分化较为显著;在固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较弱,同时斑块与斑块间隙的分化较轻微.半固定沙地油蒿种群的空间格局可能受控于地表风沙流,因为频繁而强烈的风沙流可以通过淘汰非聚集植株促使油蒿种群发生斑块分化.聚集斑块不仅是半固定沙地油蒿种群生存的重要形式,而且是半固定沙地油蒿种群继续发展的基础.在半固定沙地上油蒿种群的面积扩增很可能通过斑块边缘的连续性扩张过程实现.固定沙地油蒿种群缺乏斑块分化的现象可能与种群盖度高和种内竞争剧烈有关.研究结果对流沙治理具有指导意义,当把油蒿人工移栽到流动沙地时,如果将其配置为斑块与斑块间隙交替排列的格局,将有助于提高流沙固定和植被恢复重建的效率.     

Possible role of pectin-containing mucilage and dew in repairing embryo DNA of seeds adapted to desert conditions

BACKGROUND AND AIMS: Repair of damage to DNA of seed embryos sustained during long periods of quiescence under dry desert conditions is important for subsequent germination. The possibility that repair of embryo DNA can be facilitated by small amounts of water derived from dew temporarily captured at night by pectinaceous surface pellicles was tested. These pellicles are secreted during early seed development and form mucilage when hydrated. METHODS: Seeds of Artemisia sphaerocephala and Artemisia ordosica were collected from a sandy desert. Their embryos were damaged by gamma radiation to induce a standard level of DNA damage. The treated seeds were then exposed to nocturnal dew deposition on the surface of soil in the Negev desert highlands. The pellicles were removed from some seeds and left intact on others to test the ability of mucilage to support repair of the damaged DNA when night-time humidity and temperature favoured dew formation. Repair was assessed from fragmentation patterns of extracted DNA on agarose gels. KEY RESULTS: For A. sphaerocephala, which has thick seed pellicles, DNA repair occurred in seeds with intact pellicles after 50 min of cumulative night dew formation, but not in seeds from which the pellicles had been removed. For A. ordosica, which has thin seed pellicles, DNA repair took at least 510 min of cumulative night dewing to achieve partial recovery of DNA integrity. The mucilage has the ability to rehydrate after daytime dehydration. CONCLUSIONS: The ability of seeds to develop a mucilaginous layer when wetted by night-time dew, and to repair their DNA under these conditions, appear to be mechanisms that help maintain seed viability under harsh desert conditions.     

Effects of burial in sand and water supply regime on seedling emergence of six species

BACKGROUND AND AIMS: Air seeding has long been regarded as a quick and successful measure for vegetation rehabilitation in China. However, seedling emergence of often-used species including Agriophyllum squarrosum, Artemisia sphaerocephala, Artemisia ordosica, Hedysarum fruticosum, Caragana korshinskii and Medicago sativa is low. Experiments were conducted under controlled conditions to study the effects of sowing depth and water supply on seedling emergence, in order to understand the requirements for increasing seedling emergence. METHODS: Seeds were exposed to different environments of burial and water supply regimes in PVC pots (7 cm in diameter and 11 cm in height) under the same light intensity and alternating temperature regimes in a growth chamber. KEY RESULTS: Seedlings of three species (Agriophyllum squarrosum, Artemisia sphaerocephala, Artemisia ordosica) with relatively light seeds emerged well at a 0.5 cm sowing depth under a 7.5 and 10 mm water supply regime. However, few seedlings of these species emerged when the sowing depth was over 1 cm or when water supply was 5 mm. Seedlings of Caragana korshinskii, Hedysarum fruticosum and Medicago sativa emerged from sowing depths of 0.5-4 cm, 0.5-3 cm, and 0.5-4 cm, respectively, under both 7.5 and 10 mm water supply regimes. Under a 5 mm water supply regime, seedlings of these species also emerged at over 1 cm sowing depth. Seeds of all six species sown on the surface of sand did not germinate, and seedlings did not emerge when they were sown at depths greater than 6 cm. CONCLUSIONS: Based on these experiments, a 0.5 cm sowing depth resulted in the highest seedling emergence and it is concluded that this is the optimal sowing depth for seedling emergence of all six species.     

毛乌素沙地4种沙生植物种子萌发及出苗对沙埋及单次供水的响应

飞播固沙作为一项快速而有效的现代化治沙措施,已成为毛乌素沙地植被恢复与重建的重要手段。但此项技术仍存在一些问题,如飞播后成苗率较低等。以毛乌素沙地优势植物柠条（Caragana korshinskii）、羊柴（Hedysarum laeve）、油蒿（Artemisia ordosica）与籽蒿（Artemisia sphaerocephala）为研究对象,人工控制7个沙埋深度和9个水分梯度,研究4种植物种子萌发和幼苗出土对沙埋和单次供水的响应,阐明多大的单次降雨才能保证种子萌发与幼苗出土及出土幼苗的维持时间。结果表明,对于柠条和羊柴质量相对较大的种子而言．种子主要在供水量10．20mm,埋藏深度为0．5．2cm的条件下出苗,但在埋藏深度为5cm时这两个物种仍有少量种子能够出苗;而对于油蒿和籽蒿质量相对较小的种子而言,种子主要在供水量10．20mm,埋藏深度为0．5cm时出苗,当埋藏深度为1．5cm和2cm时不能顺利出苗。沙埋深度0．5cm条件下,4个物种具有最高的出苗率和出苗速率。在试验期内（30d）,柠条、羊柴和油蒿出土幼苗分别在单次供水量为5、7．5mm和7．5mm时全部死亡,在单次供水量高于15mm时4个种的出土幼苗死亡率大多低于50％,且随供水量的增加出土幼苗死亡率降低。结合毛乌素沙地降雨特点与本次实验结果,0．5cm的沙埋及7．5mm以上的单次降雨是上述4种植物自然条件下出苗较好的重要条件。     

荒漠生境油蒿根围AM真菌多样性

为了阐明荒漠生境主要植被油蒿(Artemisia ordosica)根围AM真菌多样性, 2007年8月从毛乌素沙地和腾格里沙漠选取榆林、盐池、研究站和沙坡头4个样地, 按0–10、10–20、20–30、30–40、40–50 cm 5个土层采集油蒿根围土壤样品, 研究了油蒿根围AM真菌物种多样性和生态分布。在分离的4属28种AM真菌中, 球囊霉属(Glomus)16种, 无梗囊霉属(Acaulospora)7种, 盾巨孢囊霉属(Scutellospora)4种, 多孢囊霉属(Diversispora)1种。4个样地的共同优势种为摩西球囊霉(G. mosseae), 共同常见种为双网无梗囊霉(A. bireticulata)和网状球囊霉(G. reticulatum), 共同稀有种为缩球囊霉(G. constrictum)。地球囊霉(G. geosporum)仅出现在盐池, 蜜色无梗囊霉(A. mellea)、帚状球囊霉(G. coremioides)、浅窝无梗囊霉(A. lacunosa)和宽柄球囊霉(G. magnicaule)仅出现在研究站, 黑球囊霉(G. melanosporum)仅出现在榆林。盐池与研究站样地AM真菌种类最多, 榆林样地孢子密度最大, 沙坡头样地种类和孢子密度显著偏低。总体上, 孢子密度、分离频度、相对多度和重要值依Glomus >Acaulospora > Scutellospora> Diversispora呈现显著减小趋势。结果表明, 油蒿与AM真菌之间有良好共生性, 这对进一步利用菌根生物技术维护荒漠生态系统结构的完整性具有重要意义。     

荒漠植物油蒿根围AM真菌的时空分布

 2006年5、8和10月分别从陕西榆林沙生植物园样地油蒿(Artemisia ordosica)根围分0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm 5个土层采集土壤样品, 系统研究了AM真菌的时空分布。结果表明, AM真菌孢子密度和丛枝定殖率随时间呈递减趋势; 泡囊定殖率随时间变化先降后升, 在10月出现最高值; 菌丝定殖率随时间变化先升后降, 8月出现最高值; AM真菌孢子密度和定殖率的最大值分别出现在5月的0～10和20～30 cm土层。实验站中土壤因子对AM真菌时空分布有显著影响, 土壤速效N、速效P和有机质与孢子密度呈极显著正相关, 土壤速效K与菌丝定殖率呈极显著正相关, 和总定殖率成显著正相关。     

白沙蒿种子萌发特性的研究 I. 粘液瘦果的结构和功能

白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)是中国西北部沙漠的流动及固定沙丘上广泛分布的优势种灌木。瘦果小而轻,借助显微镜和扫描电镜对瘦果的形态结构进行了观察,其种子的种皮与果皮愈合,果皮外层为很厚的粘液层,其粘液层在遇湿后迅速吸水膨胀,其重量增至原来的589倍。在自然生境中,粘液物质将沙粒粘附于瘦果的周围,使瘦果的重量发生变化。瘦果能长时间在水上漂浮,粘液物质有助于种子的萌发和苗的发育。白沙蒿产生三种不同颜色的瘦果,其种子具有不同的萌发速率但最终达到相同的萌发率。研究表明瘦果的粘液物质对白沙蒿种子的传播与萌发具有重要的生态意义。     

沙蒿木蠹蛾生物学特性研究

沙蒿木蠹蛾Holcocerus artemisiae Chou et Hua是危害油蒿Artemisia ordosica Krasch和籽蒿A. sphaerocephala Krasch的重要钻蛀性害虫, 以幼虫蛀食根部, 导致寄主植物长势衰弱甚至死亡。为有效控制其危害, 我们对该虫形态和生物学特征结合野外调查和室内饲养观察进行了研究。结果表明： 在宁夏, 该虫2年发生1代, 以幼虫在被害油蒿根部越冬; 老熟幼虫于5月中旬从受害根部钻出, 在周围的沙土里结茧化蛹, 蛹期平均19.5±3.5 d; 成虫始见于6月初, 终见于8月末, 期间经历3次羽化高峰, 分别为6, 7, 8月的上旬。成虫羽化主要在14:00-17:00, 整个过程持续30~45 min; 羽化当日即可交配, 交配时间为20:00-21:00, 高峰期为20:30左右; 雄虫有2次交尾现象。雄虫寿命2~3 d, 雌虫寿命1~3 d, 极少4 d。雌雄性比约为1∶2.16。卵初见于6月中旬, 初孵幼虫初见于6月下旬。幼虫常单独危害, 且具有转移危害的习性, 蛀食坑道不规则。5-9月, 油蒿受害率为11%~44%, 平均24%, 株虫口密度为0.13头/株。幼虫对油蒿的树龄和地径有较明显的选择性, 主要危害1~4年生、 地径16~34 mm的油蒿。沙蒿木蠹蛾生物学特征的系统研究为其控制措施的制定提供了科学依据。     

鄂尔多斯高原4种主要沙生植物种子萌发与出苗对水分和沙埋的响应

 羊柴 (Hedysarum leave)、柠条 (Caragana korshinskii)、籽蒿 (Artemisia sphaerocephala)与油蒿 (Artemisia ordosica)为鄂尔多斯高原广泛分布的植物种,也是该地区飞播选用的主要植物种。由于飞播为鄂尔多斯高原植被恢复的重要手段,而飞播后植物种子的出苗率与土壤水分及沙埋密切相关。因此,上述植物种子萌发与出苗对水分和沙埋反应的研究对当地退化生态系统的恢复具有重要意义。通过温室控制实验,对4种植物萌发特性及出苗与水分和沙埋深度的关系进行研究,阐明了种子萌发最适合的水分条件和沙埋深度。结果表明,4种植物种子萌发与出苗最适宜的供水量都接近于当地种子萌发时期的平均降水量, 最适宜的沙埋深度为0.5～1 cm, 过多的水分和过深的沙埋会降低种子萌发与出苗,反映了4种植物对沙区环境的生态适应。4种植物最适宜的供水量均为123 ml,羊柴、柠条、籽蒿和油蒿的最适沙埋深度分别为：0.5、1.0、0.5和0.5 cm。根据实验结果及当地气候特点,鄂尔多斯地区的飞播时间应由6月初提前至5月中下旬,以提高飞播植物的出苗率。