宁夏荒漠草原柠条锦鸡儿枯落物分解特征及其影响因素

以宁夏荒漠草原柠条锦鸡儿(Caragana kornshinskii)枯落物为研究对象,利用网孔分解袋法研究了极小型、小型、中型和大型柠条锦鸡儿灌丛微生境枯落物分解率变化特征及对土壤环境的响应规律。结果表明:(1)随着分解时间延长,不同大小柠条锦鸡儿灌丛微生境土壤含水量和土壤温度均呈现出相似的分布特征,而土壤pH值和电导率随时间分布特征则受到灌丛大小的显著影响。(2)3种网孔内,不同大小柠条灌丛微生境间枯落物分解率均无显著差异性。但是,灌丛微生境中枯落物分解率受到灌丛大小和网孔大小的共同影响。(3)中型灌丛微生境中枯落物分解率在3种网孔间均无显著差异性。但在极小型灌丛微生境中,120 d时枯落物分解率表现为4 mm(40.95%)0.01 mm(38.51%)2 mm(32.14%),150 d时枯落物分解率表现为2 mm(37.64%)4 mm(35.20%)0.01 mm(26.68%)。在小型灌丛微生境中,120 d时枯落物分解率表现为0.01 mm(46.81%)4 mm(41.07%)2 mm(34.75%)。在大型灌丛微生境中,120 d时枯落物分解率表现为4 mm(39.65%)2 mm(36.65%)0.01 mm(35.96%),210 d时枯落物分解率表现为2 mm(48.05%)4 mm(35.96%)0.01 mm(30.80%)。(4)Olson衰减指数模型得出枯落物分解50%和95%所需时间,表现为极小型灌丛和中型灌丛微生境中均为0.95年和4.1年(3种网孔相同);小型灌丛微生境中为0.63年和2.74年(4 mm)、1.90年和8.21年(2 mm)、0.95年和4.1年(0.01 mm);大型灌丛微生境中为0.95年和4.1年(4 mm)、0.63年和2.74年(2 mm)、1.90年和8.21年(0.01 mm)。研究表明,在宁夏荒漠草原,仅灌丛大小引起的微生境差异对枯落物分解率影响较小,但灌丛大小和土壤动物类群的相互作用对枯落物分解率的影响较大。     

Distribution and species diversity patterns of Vitex negundo var. heterophylla shrublands in North China

生境差异是影响植物群落及其物种多样性分布格局的重要因素。该研究基于370个荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛的野外调查样方, 结合多元回归树(MRT)、显著性分析、Pearson相关分析等技术手段, 分析了华北地区荆条灌丛及其物种多样性的空间分布格局。结果表明: 荆条灌丛的经纬度均跨越10°以上, 可分为高、中、低纬度分布区; 分布海拔则从117 m至1 248 m跨越了1 000 m以上, 也可分为高、中、低海拔分布区。所有分布区中荆条灌丛草本层的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数均高于灌木层。灌木层物种多样性随着纬度的降低而降低, 随着海拔的升高而降低; 草本层相反, 物种多样性随着纬度降低而升高, 随着海拔升高而升高。灌木层和草本层的物种丰富度(Shannon-Wiener指数)与水、热、地形等环境因子显著相关, 其中灌木层物种多样性随着气温、坡位升高而显著减少, 随着降水的增加而显著增加;草本层则相反。     

阿拉善荒漠灌丛群落谱系结构及其影响因子

为探究阿拉善荒漠灌丛群落的构建机制,该研究选取净亲缘关系指数(NRI)作为谱系结构指数,在对阿拉善荒漠灌丛群落野外调查的基础上,以群落物种组成为基础数据,计算各样地群落的NRI,并分析NRI在经纬度梯度上的变化趋势及其与土壤因子和水热因子的关系。结果表明:(1)阿拉善荒漠灌丛群落谱系结构在阿拉善高原东南部以发散状态为主,在阿拉善高原西部和北部地区以聚集状态为主。(2)阿拉善荒漠灌丛群落的NRI随经度的升高而减小,随纬度的升高而增大。(3)阿拉善荒漠土壤质地、土壤容重、土壤pH值和土壤有机碳含量与其群落谱系结构均无显著相关性;在降水因子和温度因子中,与群落谱系结构相关系数最大的分别为年降水量和年温度变化范围(最暖月最高温与最冷月最低温的差值),其中:年降水量与NRI呈显著负相关关系,年温度变化范围与NRI呈显著正相关关系,且最暖月最高温和最冷月最低温与NRI均有显著相关性,推测年温度变化范围对阿拉善灌丛群落谱系结构的影响是通过最暖月最高温和最冷月最低温起作用的。研究发现,阿拉善高原东南部区域的荒漠灌丛群落构成主要受竞争排斥的作用,其西部和北部地区的群落构成主要受环境过滤的影响;阿拉善荒漠灌丛群落的谱系结构主要受年降水量和极端温度的影响。     

火干扰对小兴安岭草丛、灌丛沼泽温室气体短期排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了火烧干扰对小兴安岭草丛、灌丛沼泽生长季CH4、CO2、N2O排放的季节变化及影响因子结果表明:火干扰使草丛、灌丛沼泽生长季的平均气温和各层土壤温度提高0.1—2.0℃,水位平均下降2.7 cm。火干扰使草丛、灌丛沼泽样地CH4排放通量提高了56%、524.9%,CO2排放通量分别下降了57.3%、14.5%,N2O排放通量分别下降27.1%,64.9%。火烧前后草丛沼泽CH4、N2O与灌丛沼泽CO2排放通量季节性规律未发生变化。火干扰改变了草丛沼泽生长季CO2、灌丛沼泽N2O排放通量的季节性变化规律。草丛沼泽对照样地CH4排放通量与5 cm土壤温度存在显著相关性,草丛沼泽CH4排放通量与水位相关性不显著。灌丛沼泽CH4排放通量与各层土壤温度及水位均无显著相关性。草丛、灌丛沼泽对照样地土壤CO2排放通量与0—15 cm土壤温度呈显著或极显著正相关,火烧样地与0—30 cm土壤温度呈显著或极显著正相关。草丛、灌丛沼泽对照、火烧样地土壤CO2排放通量与水位极显著负相关。火干扰使草丛、灌丛沼泽CH4排放源的强度增强,CO2、N2O的排放消弱,全球温室潜势下降约为23.3%。火干扰能够减少草丛、灌丛沼泽温室气体排放。     

内蒙古高原荒漠区四种锦鸡儿属植物灌丛沙包形态和固沙能力比较

测定了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属优势植物(柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、荒漠锦鸡儿和垫状锦鸡儿)不同大小灌丛的灌丛形态参数、沙包形态参数和沙包体积,目的是掌握这些锦鸡儿属植物灌丛的沙包形态特征、沙包发育特征和固沙能力随着灌丛发育的变化,比较4种锦鸡儿属植物灌丛沙包的形态、发育特征和固沙能力的差异。研究发现:柠条锦鸡儿沙包形态呈球冠状,狭叶锦鸡儿沙包呈圆锥状,荒漠锦鸡儿沙包呈圆台状,垫状锦鸡儿沙包呈半球状。同种锦鸡儿属灌丛沙包的底面直径与地上枝条鲜重呈极显著正相关关系(P<0.01),沙包高度与地上枝条鲜重无显著相关性(P>0.05),沙包高度与植物株高呈显著正相关关系(P<0.05),沙包坡角与地上枝条鲜重呈显著负相关关系(P<0.05),沙包半径与沙包高度呈显著正相关关系(P<0.05)。灌丛水平扩展快于垂向生长,灌丛沙包的水平发育也快于垂向发育。随着灌丛地上生物量的增加,4种锦鸡儿属植物不仅沙包体积增大,而且固沙效率也显著增加(P<0.01)。不同锦鸡儿属植物灌丛和沙包形态参数存在显著差异。柠条锦鸡儿和狭叶锦鸡儿的灌丛水平和垂直方向成比例扩展,而荒漠锦鸡儿和垫状锦鸡儿无论灌丛面积多大,高度基本不变。随着灌丛地上枝条鲜重的增加,4种锦鸡儿灌丛沙包底面积都在增大,其中荒漠锦鸡儿增长最快,垫状锦鸡儿次之,柠条锦鸡儿排位第三,狭叶锦鸡儿增长最慢。随着灌丛沙包水平方向的扩展,荒漠锦鸡儿沙包垂向扩展最慢,最终导致其沙包垂向尺度最小;柠条锦鸡儿、垫状锦鸡儿和狭叶锦鸡儿沙包两个方向发育较为均衡。4种锦鸡儿属植物的固定沙包体积和固沙效率都表现为:荒漠锦鸡儿>柠条锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>垫状锦鸡儿。这些研究结果表明,灌丛地上生物量的不同决定了种内沙包的体积、形态和植物固沙能力的差异;灌丛形态和发育特征的不同决定了种间沙包形态、沙包发育和植物固沙能力的差异。     

祁连山典型灌丛降雨截留特征

基于2010年6月至10月的野外试验数据,研究了祁连山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛降雨截留特征,分析了降雨量和雨强对灌丛降雨截留过程的影响。结果表明:试验期间共降雨298.6 mm,在降雨量<2.1 mm时,降雨被全部截留,实际发生穿透和茎流的降雨为283.1 mm;金露梅灌丛穿透雨量、茎流量和截留量分别为175.8 mm(62.0%)、9.5 mm(3.4%)和62.0 mm(34.6%),高山柳为179.8 mm(63.5%)、9.1 mm(3.2%)和63.5 mm(33.3%),沙棘分别为148.1mm(52.3%)、22.5mm(8.0%)和52.3 mm(39.7%),鬼箭锦鸡儿分别为170.4 mm(60.2%)、11.8 mm(4.2%)和60.2 mm(35.6%);灌丛穿透雨量、茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P<0.001);穿透率、茎流率和截留率与降雨量呈指数函数关系(P<0.05);平均雨强与截留率关系以指数函数拟合最好(P<0.05)。在降雨性质相同的情况下,植被形态特征是影响灌丛降雨截留的重要因素。     

东祁连山高寒草地柳灌丛群落种间关联性

采用联结系数和共同出现百分率,对东祁连山高寒地区柳灌丛群落种间关联性进行了研究。结果表明,柳灌丛群落内灌木植物种群间的关系表现为以下3种类型1)正联结。海拔3050m除坡柳与杯腺柳之间无关联外,其它种对均表现为正联结,海拔3050、3100、3200以及3250m处金露梅与高山绣线菊之间、海拔3150~3350m山生柳与金露梅之间、海拔3300、3350以及3450m处山生柳与头花杜鹃之间等,表现出正关联;2)负联结。海拔3100m处金露梅和川滇柳之间、海拔3150m处山生柳与坡柳以及金露梅和坡柳之间、海拔3450m处山生柳与杯腺柳之间、川滇柳和头花杜鹃之间,表现为负关联;3)无联结。海拔3050m坡柳与杯腺柳之间、海拔3100~3250m头花杜鹃与其它种群之间以及海拔3400m处除高山绣线菊与头花杜鹃之间外,各种群之间,无任何关联种对。     

泾河流域自然植被分布规律的初步研究

以泾河流域为研究区,在实地考察的基础上,运用植物群落学传统的研究方法研究了流域内自然植被的地带性分布规律.研究结果表明:泾河流域的自然植被类型主要包括典型草原和疏林灌丛草原,且均为水平地带性植被.其中,典型草原是泾河流域分布面积最大的水平地带性植被;疏林灌丛草原则是呈水平地带分布的典型草原植被并分别向位于东西两侧的子午岭和六盘山山地延伸的过渡型植被类型,即水平地带性植被向垂直地带性植被过渡的植被类型.     

甘肃民勤不同演化阶段白刺灌丛沙堆分布格局及特征

通过对甘肃民勤不同演化阶段灌丛沙堆的调查,研究了其空间格局、形态和表层土壤水分特征及其差异,并对研究区的生态环境现状进行了分析。结果表明,研究区灌丛沙堆以稳定阶段为主,但这种稳定状态可能是暂时的,随着距离沙丘距离的变化,不同演化阶段灌丛沙堆呈现出有规律的分布,植被、表层土壤水分以及风力的相互作用是引起这种分布的主要原因。随着灌丛沙堆的演化,灌丛沙堆的形态参数呈现不同的变化趋势,雏形阶段灌丛沙堆的高度与水平尺度之间无明显相关性,发育阶段灌丛沙堆高度随水平尺度的增加呈现二次函数增长,稳定阶段灌丛沙堆高度随水平尺度的增加呈现对数函数增长,活化阶段灌丛沙堆高度与水平尺度的相关性较差。     

基于参数优化的人工灌丛生态系统碳水通量模拟

荒漠草原是陆地生态系统中最为脆弱且受人类干扰较为严重的生态类型之一,精准模拟其碳水通量及对人为干扰的响应,不仅能够揭示其复杂的生态学过程,而且还可为人为生态修复和保护提供决策依据。生态模型能够有效地模拟陆地生态系统的碳水循环过程,但模型众多的参数及其取值的合理性限制了其普遍应用,故探索参数优化是提升生态模型应用的有效途径。利用PEST参数优化方法和涡度相关观测数据对Biome-BGC模型的生理生态参数进行优化,在评估参数优化效果的基础上模拟了1986-2018年宁夏盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力（Gross primary productivity,GPP）和蒸散（Evapotranspiration,ET）。结果表明：（1）参数优化可以改善Biome-BGC模型对荒漠草原区人工灌丛生态系统GPP和ET的模拟效果,参数优化后模拟的GPP和ET均更接近于观测值,其中月尺度的模拟效果更佳;（2）基于PEST的Biome-BGC模型参数优化方法具有较强的普适性,优化后的参数可推广应用于荒漠草原区人工灌丛生态系统长时间序列的GPP和ET模拟;（3）宁夏盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的GPP在1986-2018年呈缓慢上升趋势,增幅为1.47 g C m^-2 a^-1,但ET的年际变化率较大,且无显著变化趋势。