民勤绿洲边缘2种生境红砂种群分形特征及影响因素

以民勤绿洲边缘丘间低地和梭梭林固定沙丘2种生境下红砂种群为研究对象,采取空间替代时间和分形维数(计盒维数、信息维数和关联维数)研究了红砂种群的结构特征和空间格局的分形特征,并对其影响因素做了主成分分析,研究结果表明:(1)红砂种群在丘间低地生境下,主要集中在龄级Ⅰ,更新较好;在固定沙丘生境下,主要集中在龄级Ⅲ,更新受到很大的限制。(2)与梭梭林固定沙丘生境下相比,丘间低地生境下红砂种群个体间竞争较弱,但占据和利用空间能力较强且格局强度较大。红砂种群的计盒维数和信息维数对种群的个体数量、更新状况和分布情况反映灵敏,而且关联维数在干旱地区有其特定的生态学意义,即只表示种群竞争的强弱。(3)分形维数不仅与群落结构(密度、幼体数量等)有关,还与生境因子有关。主成分分析表明,土壤结皮类型是红砂种群格局分形维数的第一主成分,土壤含水量、土壤全盐量分别是第二和第三主成分,这三个主成分的累计贡献率为80.002%。(4)建议在防风固沙和植被恢复时,丘间低地生境下可以通过增大红砂Ⅰ小龄级个体的密度来提高整体的防风固沙能力和幼苗的成活量,但在梭梭林固定沙丘生境下如何提高红砂Ⅰ小龄级个体的成活率是保护和利用红砂的关键。     

绿洲荒漠过渡带风况对波文比和蒸散发的影响

波文比-能量平衡法是目前蒸散发研究常用的方法之一。在利用波文比-能量平衡法对荒漠地区,尤其对绿洲荒漠过渡带的蒸散发进行研究时,发现有波文比波动大、蒸散发结果准确性不高等问题。如何提高波文比-能量平衡法在绿洲荒漠过渡带的准确性成为荒漠干旱区精确研究水分收支急需解决的问题。在以前的研究基础上,发现绿洲荒漠过渡带的不同风况对波文比有不同影响,这可能是造成波文比-能量平衡法在绿洲荒漠过渡带精度不高的主要原因。为了证明这个假设,于2010—2012年在西北民勤绿洲荒漠过渡带进行了野外连续观测,观测了不同风况条件下波文比、不同高度的温度差、湿度差以及蒸散发的变化规律,分析了它们的特征及其影响因素。结果表明,研究区观测期内波文比值在-17.3—16.2范围内变化,波动较大,呈"U"型变化,生长季中期波文比值低于初期和末期;在无风天气,绿洲荒漠过渡带温度、湿度梯度不受水平气流的影响,波文比波动小,异常值少,波文比方法测算出的蒸散量较为准确,能够代表实际蒸散量,所测得民勤绿洲荒漠过渡带波文比日均值为0.07,日蒸散量为1.6mm/d;在绿洲风和荒漠风天气,绿洲荒漠过渡带空气温度、湿度结构发生明显改变,波文比波动大,不同风况使得大气处于逆温或逆湿的状态,波文比-能量平衡法所测得的蒸散量负值增多,适用性降低。因而在应用波文比-能量平衡法估算绿洲荒漠过渡带的蒸散发时应该选择合适的天气和观测点,避开风况对观测结果的影响。     

基于文献计量的绿洲研究发展态势分析

以SCIE论文数据库作为数据源,采用美国汤森路透集团开发的专业数据分析工具TDA(Thomson Data Analyzer)和UCINET软件对1985—2014年(数据库更新时间为2014年11月30日)绿洲研究论文进行数据挖掘和定量分析。结果表明:(1)近30年来,绿洲研究论文数量逐年持续增长,年均增长率达19%;(2)从学科分类来看,研究论文主要涉及的学科包括地球化学与地球物理学、生物多样性保护、植物科学、生态学、地球科学等;(3)高频主题关键词分析得出,绿洲研究具有典型的地域性,GIS、遥感等技术手段应用于绿洲研究,更加关注干旱区水资源的开发利用;(4)中国的研究机构在绿洲研究方面非常活跃,特别是中国科学院,其论文量遥遥领先于澳大利亚塔斯马尼亚大学、美国加州大学等其他机构,但研究水平、影响力以及国际合作能力仍有待提升。     

荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征

为阐明梭梭建立对林下土壤养分化学计量特征的影响,分析了2、5、9、13、16、31、39a荒漠绿洲区梭梭林灌丛下和流沙区(0a)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碳酸钙(CaCO_3)、速效磷(Available P)含量及其化学计量特征变化规律。结果显示:1)SOC和TN在9a后出现显著的成层化分布,而TP的这一特征相对滞后;不同土壤深度SOC、TN均随林龄增加而显著增加,而TP未表现出明显变化。2)C∶P和N∶P在9a后表现出明显的成层化分布且不同土层C∶P和N∶P随林龄增加显著增加,而C∶N保持相对稳定。3)较低含量的Available P在2a后即表现出0—5 cm含量大于5—20 cm且表层Available P和CaCO3随林龄增加而显著增加。而Ca CO3∶Available P在不同林龄间并未发生显著变化。4)随林龄增加,土壤表层风蚀可蚀性极显著降低且与土壤表层养分含量呈显著的负相关关系。以上结果表明,梭梭的建立提高了土壤SOC和TN含量且随林龄增加变化更显著,而变化较小的C∶N说明土壤氮的形成需要固定比例的碳。变化幅度较小的TP说明主要来源于岩石风化的磷素受时间作用的限制,而较低含量的Available P和变化幅度较小的CaCO_3∶Available P则表明梭梭的生长受P的限制且有限的Available P易被CaCO_3固定。另外,土壤养分含量与土壤风蚀可蚀性显著的负相关关系,进一步说明梭梭的建立改善了土壤质地,增加了土壤养分含量,这对荒漠绿洲区土壤恢复和植被建设有极大的促进和指导作用。     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0~90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明:4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0~10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%~24.8%、9.1%~18.7%和7.8%~8.2%,POC含量分别增加24.1%~26.5%、17.3%~18.7%和-8.2%~10.8%,SMBC分别增加20.5%~28.3%、10.4%~15.2%和3.5%~3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

1994-2016年和田绿洲植被覆盖时空变化分析

监测植被变化对评价区域生态环境质量及生态过程具有重要意义。基于Landsat数据影像,运用归一化植被指数、像元二分模型、重心迁移模型等方法分析和田绿洲植被覆盖时空变化。结果表明：（1）和田绿洲植被分布总体以玉龙喀什河和喀拉喀什河为轴线,从高到低向外展布,高覆被以大面积片状集中于绿洲中部,低、中覆被相对零散围绕高覆被分布;（2）过去23年,和田绿洲植被覆盖面积和植被覆盖度均呈升高趋势。2016年相比1994年,绿洲植被覆盖面积增加553 km²,增长了19.6%;（3）和田绿洲覆被变化存在阶段性和区域性差异。时段上,2000-2005年覆被面积增加最明显;区域上,西部覆被增加最显著;（4）气候变化对和田绿洲覆被变化存在一定影响,但人类活动影响最直接。其中耕地开垦、作物种植是和田绿洲覆被增加的最主要因素,而城市基建是引起绿洲覆被减少的最主要因素。同时,因农耕区水耗增加挤占天然覆被生态用水,引起天然覆被退化,威胁绿洲未来发展;（5）过去23年,绿洲覆被重心整体西移。     

河西绿洲边缘积沙带的生态意义

半个多世纪的防沙治沙,在甘肃河西绿洲边缘上风向形成了一条积沙带。积沙带作为防沙治沙的副产物,具有怎样的生态功能,有何生态意义?通过全面考察河西绿洲边缘积沙带并运用21个样点资料进行了分析。结果表明:1)积沙带作为绿洲边缘防沙固沙的副产物,其自身也具有防风阻沙的功能,积沙带的形成有利于绿洲边缘的防风阻沙。2)高度是表征积沙带防御风的功能的一个重要指标,积沙带越是高大,防御风的范围就越大。3)目前,河西绿洲边缘积沙带处于发育状态。只要控制了积沙带就能有效控制流沙侵入农田。今后应将绿洲边缘防沙治沙的重点放在积沙带上,尤其是积沙带的沙脊线上,而对荒漠-绿洲过渡带(阻沙带)实行封育,无需采取其他投入措施,这样就可以大面积压缩实施人工措施的范围,大大降低防沙治沙的资金投入,提高防沙治沙的投资效益。     

基于移动窗口法的肃州绿洲化与景观破碎化时空变化

以甘肃省酒泉市肃州绿洲为例,以1990、1999和2010年3期Landsat TM/ETM同月相数据为数据源,基于Arc GIS与Fragstats软件,采用移动窗口法、转移矩阵和景观指数等开展绿洲化与景观破碎化的时空变化研究。结果表明:(1)肃州绿洲化过程主要表现为绿洲面积变化和内部土地利用类型之间的转化。绿洲面积变化以耕地、草地和城市建设用地等的增加为主;绿洲土地利用类型转换主要表现为耕地内部变化、草地与未利用地,城市建设用地与未利用地之间的转换等。(2)景观破碎化程度整体上呈减缓趋势,其剧变区多集中于绿洲边缘的银达镇、三墩镇、黄泥堡乡和下河清乡等,景观破碎化在空间上表现为由绿洲内部向边缘区转移。(3)以草地为主的绿洲荒漠过渡带是绿洲扩张和景观破碎化的多发区,更是维持绿洲稳定和可持续发展的关键子区。研究可为绿洲景观管理和可持续发展提供科学依据。     

民勤沙区几种果树水分生理和土壤水分的关系

通过对民勤沙区几种果树进行节水灌溉,研究了苹果梨、锦丰梨、金冠苹果、新红星苹果和毛里斯苹果,在控水和正常灌溉条件下的水分生理变化特征。结果表明：在民勤沙区对这5种果树实行节水灌溉是可行的,且在控水和对照条件下5种果树各项水分生理指标之间的关系略不相同。     

荒漠绿洲边缘区泡泡刺种群对风沙干扰的响应

研究了位于黑河中游荒漠绿洲外缘 (荒漠与绿洲过渡带 )戈壁与沙漠两种生境下泡泡刺种群对风沙干扰的响应。结果表明 ,因风沙干扰的响应 ,泡泡刺种群以斑块状格局形式存在 ;独立灌丛沙堆的形成途径主要有 4种 :种子发育、根蘖繁殖、较大的沙堆退化 (生境破碎化 )和邻近沙堆的兼并。水分条件是泡泡刺种群生长的重要制约因素 ,长期对有限的水分资源竞争 ,使其大小和空间分布都形成了明显的特征。绿洲与戈壁交错带 (类似戈壁生境 )样地的泡泡刺种群的沙埋深度、种群高度、种群盖度、种群大小、生物量都小于绿洲与沙漠交错带 (类似沙漠生境 )样地的泡泡刺种群的相应的种群特征变量 ,而绿洲与戈壁交错带样地的泡泡刺种群密度却大于绿洲与沙漠交错带样地的相应的种群特征变量。绿洲与戈壁交错带样地的泡泡刺种群密度为33.3株 / m2 ,而绿洲与沙漠交错带样地的泡泡刺种群密度为 2 5 .4株 / m2 。两样地泡泡刺种群的沙埋深度、种群高度、盖度、密度及大小存在着显著差异 ,只有生物量无显著差异。两样地中泡泡刺的沙埋深度对泡泡刺种群特征的影响明显 ,无论戈壁还是沙漠生境 ,沙埋深度与种群高度、种群大小、种群生物量明显正相关。适度沙埋可以促进泡泡刺种群的生长 ,但当沙埋深度超过10 0 cm时 ,又会对泡泡刺种群