石河子绿洲-荒漠区菊科植物物种多样性研究

在野外实地调查和室内标本整理鉴定的基础上,对石河子绿洲-荒漠区菊科植物物种多样性进行了初步研究。结果表明:(1)石河子绿洲-荒漠区菊科植物(不包括栽培)有45属90种,其中菊苣族、飞廉族、春黄菊族较多,共30属(占总属数的66.7%),67种(占总种数的74.4%);而且单种属和寡种属在该区菊科区系中占有很大比例,共42属(占总属数的99.33%),70种(占总种数的77.78%)。(2)该区菊科植物属的地理成分可划分为8个类型和5个变型,以旧世界温带及其变型成分(35.90%)与地中海区、西亚至中亚成分(28.21%)为主。(3)该区菊科植物生活型有5个类型,以一、二年生植物(27.78%)和地面芽植物(40%)为主,且短命(16.67%)、类短命(8.89%)、地上芽(6.67%)植物也为重要组成者;其生境较为多样,且各生境间相互渗透密切相关。     

新疆三工河流域农业绿洲近30年景观格局变化及其驱动力

干旱区绿洲水土资源的不平衡利用导致了荒漠化问题日益严重.本文以新疆三工河流域农业绿洲区为例,利用1978、1987、1998和2009年4期影像数据,综合应用景观格局分析方法、GIS、RS和统计等手段,分析了流域尺度土地利用景观演变及其驱动要素.结果表明:人为土地开发作用的加强,增加了景观的多样性,同时加剧了景观破碎化,区域景观斑块由自然景观类型中的草地景观类型为主导,转变为人工景观中的耕地景观类型.由于区域耕地的增加,引发对水资源需求加大,造成人为水利建设作用加强,推动了流域景观的演变,同时人类经济活动也加速了区域景观格局的演化过程.     

新疆阜康绿洲不同生境土壤动物群落多样性及其季节动态

为了查明阜康绿洲不同生境土壤动物群落多样性特征及其变化动态,2010年4、7、9及11月中旬分别以该绿洲的用材林、防护林、苗圃、耕地、盐碱地、灌木林及荒草地生境为研究对象,采用手捡法、改良干漏斗法和湿漏斗法分离0～20 cm土层中的土壤动物,并分析了不同生境土壤动物的群落结构、分布特征及季节动态.共获得土壤动物1 1098只,共35类,其中线虫类、轮虫类和弹尾类为优势类群.在7种不同生境土壤动物类群、个体数和多样性以及不同季节之间均存在显著差异(P＜0.05),其中Shannon多样性指数依次为用材林＞防护林＞灌木林＞耕地＞盐碱地＞苗圃＞荒草地;时空分布调查发现,不同生境土壤动物群落分布具有明显的表聚性特征,并在不同土层及季节间均有显著性差异(P＜0.05),季节动态变化依次为秋季最多、其次春季和冬季,夏季最少;不同生境土壤动物群落间的Jaccard相似性指数属于中等不相似(处于0.25～0.50).不同生境组间聚类和排序结果表明,将7种不同生境分为人工林生境型、人为干扰生境型、灌木生境型及荒漠生境型4大类型.结果表明,阜康绿洲不同生境土壤动物群落组成和多样性具有明显的生境和季节差异特征.     

干旱区土壤盐渍化特征空间建模

当前,土壤盐渍化以及因灌溉引起的土壤次生盐渍化问题是我国干旱、半干旱区所面临的主要生态环境问题。在特征空间理论的支持下,以波谱分解技术为基础,以Landsat-TM、Landsat-ETM+多光谱遥感影像和野外调查数据为基础数据源,通过分析干旱区土壤盐渍化对地表生物物理特征的影响,探讨了表征盐渍化过程与地表生物物理特征之间的规律及定量关系,进而利用土壤盐渍化遥感监测中关键的3个指标——经过波谱分解技术获得的直接表征盐渍化的土壤盐渍化光谱、间接表征盐渍化的植被覆盖度和土壤水分含量协同构建了二维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型VSSI(Vegetation fraction and Soil fraction Soil Index)、SVSI(Soil water contents and Vegetation fraction Soil Index)、SSSI(Soil water contents and Soil salinization fraction Soil Index)和三维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型SVWSI和SDI。研究结果表明:基于三维特征空间建立的SVWSI(Soil salinization fraction-Vegetation fraction-Water contents Soil Index)和SDI(Soil Distance Index)模型对不同盐渍化程度土壤的敏感程度要高于基于传统二维特征空间建立的VSSI、SVSI和SSSI模型。其中,SVWSI和SDI模型与实测0—10 cm土壤盐分含量决定系数分别为R2=0.8325和R2=0.8646,这充分说明基于高维数特征空间所构建的土壤盐渍化遥感监测模型能更准确地反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化信息,且指标简单、易于获取,对于今后干旱区区域大尺度盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。     

民勤荒漠区16种植物物候持续日数及其积温变化

中国西北荒漠区植物物候随气温变暖表现为提前趋势。本文以甘肃民勤荒漠区16种植物34年的物候观测资料,采用一次趋势线方程研究了荒漠区植物在物候提前的过程中,物候日数变化和物候期积温变化。结果表明,随着气温升高,物候持续日数表现出一定的增长趋势。物候持续期积温增加显著,而且春、秋两季是积温变化较敏感的季节。积温的增减在很大程度上是由物候持续日数增加或减少引起的,其次才是由于气温增高引起的。表明,随着气温的增高或降低,植物的物候持续日数并不能无限制地缩短或延长。     

绿洲-荒漠交错带环境特征初步研究

以甘肃省石羊河下游的民勤绿洲为例,对其绿洲外围与荒漠交错地带的植被和植被关系密切的灌丛沙包特征进行了系统研究,结果表明,由于生态交错带边缘效应的存在,植被盖度的变化呈现绿洲附近与交错带外围靠近流沙的地方较低,而位于流沙和绿洲之间的部分相应较高,植被盖度较高的部位主要集中于自流动沙丘至绿洲外600m处,而非紧靠近绿洲、这与地下水自沙漠向绿洲方向运移有关,在绿洲外缘300～600m的范围内植被盖度出现下降,原因可能与绿洲荒漠交错带界外区的形成有关,说明研究区绿洲0～600m范围即是该区域绿洲界外区的存在区域,灌丛沙包上的裸沙率以绿洲界外区为最大,大量沙包裸露,可致沙子的活动性增强,因此该地带是对绿洲土地造成沙质荒漠化的最大流沙来源。     

敦煌绿洲夏季典型晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征

 利用“我国西北干旱区陆-气相互作用试验”加强期(IOP)在甘肃省敦煌绿洲观测的资料,系统地分析了夏季典型晴天敦煌地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征,结果发现：敦煌绿洲总辐射特别大,其峰值高达1 038.1 w·m-2;地表净辐射也高于其它地区,白天能超过600 w·m-2;在地表能量分配中,感热、潜热和地热流量的日积分值的量级相当,白天地热流量比潜热要大,几乎与感热相当;地表反照率除中午比较接近荒漠戈壁的值外,其它时候均明显比荒漠戈壁的值小;Bowen比在白天1～2之间,比一般灌溉地区要大。地表能量不平衡差额较大,这可能与水平热通量的影响有很大关系。另外,还首次发现了比较可观的下沉气流,部分证实了绿洲与荒漠之间存在的热力环流。     

基于生态保护目标的疏勒河中游绿洲生态环境需水研究

以疏勒河中游绿洲为研究对象,基于RS和GIS技术,选择1990年、2000年和2013年Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,并确定了中游绿洲2020年和2030年生态保护目标。根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了现状和保护目标下流域中游绿洲生态需水量,从而为区域水资源合理配置和生态系统的协调发展提供参考依据。通过计算得出了疏勒河中游绿洲2013、2020和2030年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量。同时得出疏勒河中游绿洲2013、2020和2030年疏勒河中游绿洲最大、最小和最适生态环境需水量分别为7.42×10~8、7.09×10~8、7.29×10~8,8.24×10~8、7.91×10~8、8.11×10~8m~3和9.12×10~8、8.79×10~8、8.99×10~8m~3。2013、2020和2030年疏勒河中游绿洲生态环境需水量年内变化主要集中于5—8月,累积生态环境需水量占全年的比例分别为58.01%、58.08%和58.13%;疏勒河中游绿洲生态环境需水量瓜州所占比例相对较大,玉门相对最小,敦煌介于二者之间。     

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。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭群落与水土因子的关系

作为绿洲可持续发展的重要生态屏障,人工梭梭群落的演替关系着民勤绿洲的生态安全。以民勤绿洲边缘人工梭梭群落为研究对象,在野外调查的基础上,采用双向指示种分类(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)数量生态学方法分析了人工梭梭群落与水土环境因子的关系。结果表明:(1)TWINSPAN方法将人工梭梭群落划分为4个群丛类型:群丛I梭梭+白刺-沙蒿-盐生草(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Artemisia frigida-Halogeton glomeratus)、群丛Ⅱ梭梭+沙拐枣-沙米(Haloxylon ammodendron+Calligonum mongolicum-Agriophyllum squarrosum)、群丛Ⅲ梭梭+白刺-芦苇(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Phragmites australis)、群丛Ⅳ梭梭+柽柳+盐爪爪(Haloxylon ammodendron+Tamarix ramosissima+Kalidium foliatum);(2)CCA排序第1轴代表生境水分及有机质梯度的变化,第2轴代表生境土壤盐分的环境梯度。Monte Carlo检验和前项选择结果表明,人工梭梭群落演替的环境调控因子排序为土壤水分(10%)有机质(9.7%)pH(8.8%)速效磷(8.4%)土壤沙粒(7.8%)地下水埋深(7.8%)样方距离绿洲之间的距离(7.2%)全氮(6.9%)电导率(6.7%)。TWINSPAN分类结果在CCA样方-环境因子排序图中有较好的反映,分类和排序结果较为吻合。(3)土壤含水量、酸碱度、沙粒体积百分比、速效磷、有机质、全氮、电导率与空间因子样方与绿洲的距离解释了物种格局变化的19.8%,其中土壤因子占15.6%,地下水因子占1.1%,土壤与地下水因子交互作用解释部分占3.1%。对于50%以上未能被解释的变异部分,可能归咎于未被选取的环境因子如降水、风蚀沙埋、封禁或者随机过程。