塔里木河中下游湿地及周边植物群落与环境因子的关系初探

选取塔里木河中下游湿地及周边16个典型植物群落样地调查和环境因子数据,采用主分量分析(PCA)排序技术和回归分析,定量分析湿地及周边植物群落在空间上的分布格局,以及群落结构特征和环境梯度之间的关系.结果表明,影响塔里木河中下游湿地及周边植物群落分布的第1主分量中,土壤水分和盐分影响最大,贡献率为35.70％;在第2主分量中,土壤养分的影响最大,贡献率为25.97％.植物群落分布的生境可分为沼生轻盐中营养生境、湿生中盐中营养生境、中生中盐低营养生境和中旱生重盐低营养生境4种类型.沿不同生境依次分布着沼泽植被、草甸植被、河岸疏林和盐生荒漠 盐化灌丛植被.塔里木河中下游湿地及周边植物群落的生态优势度与土壤水分和盐分复合梯度呈显著的一元线性相关.二元回归分析结果显示,塔里木河中下游湿地及周边土壤水分和盐分复合梯度与多样性指数和生态优势度二元指标呈极显著相关.     

干旱区荒漠生态系统的土壤呼吸

采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定了准噶尔盆地高(B)、低(A)两个盖度级3个典型荒漠植物群落梭梭、盐穗木、假木贼的土壤呼吸速率,比较分析了各样地土壤呼吸的变化特征及水热因子对荒漠土壤呼吸特征的可能影响.结果表明:生长季,土壤呼吸速率存在明显的日变化和季节变化规律,不同盖度和群落类型的荒漠土壤呼吸速率变化形式基本相同.日变化格局最高值出现在12:00～14:00,最低值在8:00或20:00;夏季各月(6、7、8月份)土壤呼吸速率高于秋季月份(9、10月份),春季(5月份)最低.高盖度梭梭群落样地日平均土壤呼吸速率与其他样地存在显著差异.各样地土壤呼吸速率与地表温度呈不同程度的正相关,而与土壤温度的相关性较弱;高盖度盐穗木样地(土壤湿度最高)、梭梭样地(土壤湿度最低)土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著负相关.地表温度-土壤湿度的多变量模型能在更大空间尺度解释荒漠土壤呼吸速率时间变化的61.9%.样地间土壤呼吸速率的差异可能主要受土壤湿度影响.高、低盖度的梭梭、盐穗木和假木贼群落的Q10值分别为1.34、1.3、1.65、1.58、1.17和1.31,平均值1.39.     

荒漠草原区不同生活型植物生长对降水变化的响应

在全球气候变化背景下,降水变化对植物群落动态将产生深远的影响。以黄土高原西部荒漠草原为对象,通过野外降水控制试验,研究不同生活型植物丰富度、密度、盖度、高度和地上生物量对降水变化的响应。结果表明: 降水处理对一年生草本植物的丰富度、密度、盖度的影响在降水试验第3年(2015年)达到显著水平,以减水处理最低,植物高度对降水变化的响应更敏感,3年间,均以减水40%处理最低;植物生长和地上生物量对减水处理的负响应幅度大于对增水处理的响应。多年生草本植物的丰富度、密度和盖度在第3年以减水处理显著低于增水40%处理,但与对照无显著差异;植物高度3年间均以减水40%处理最低;丰富度、盖度、高度对减水处理的负响应幅度大于对增水处理的正响应,但地上生物量对增水40%处理的正响应较强。灌木的丰富度、密度、盖度和地上生物量对增减水20%处理的正响应最明显,可能与灌木在该处理分布相对集中有关。降水减少抑制了草本植物的生长,但对一年生草本植物的抑制作用更强,降水增加在一定程度上促进了多年生草本植物的生长和生物量积累。一年生草本植物的生长和生物量随降水年际变异波动明显,灌木受降水改变的影响相对较小,降水变化对黄土高原西部荒漠草原植物群落组成与功能将产生显著的影响。     

基于盐分梯度的黑河中游湿地植物多样性及其与土壤因子的关系

湿地植物多样性的研究对维持湿地生态系统完整性和稳定性有着重要意义。以黑河中游湿地为研究对象,基于野外采样数据和不同盐分梯度植物群落多样性指数,重点分析不同盐分梯度植物多样性变化及其与土壤因子关系。结果表明:黑河中游湿地植物组成比较丰富,共出现植物30科71属102种;随土壤盐分梯度增加,植物群落组成发生显著变化,Margalef丰富度指数(R)和Shannon-Weiner多样性指数(H)均减小,说明研究区植物多样性随盐分增加而减少;不同盐分梯度影响植物多样性的土壤因子存在差异,低盐梯度是pH、速效钾和全氮,中盐梯度是pH、速效磷和速效钾,高盐梯度是有机质、全磷、速效钾和速效氮。该研究结果对于认识不同盐分梯度下影响植物多样性的主要土壤因子具有重要意义,同时对黑河中游湿地植物多样性的有效管理和维持具有一定的参考价值。     

黑河中游湿地典型植物群落特征与物种多样性

运用植物学及植物地理学方法,结合野外实地调查,对黑河中游湿地植物区系组成、地理成分、生态特征和物种多样性进行了分析.结果表明:黑河中游湿地共有84种植物,隶属于32科70属,其中,菊科、禾本科的种类最多,占所有植物种类的29.8％;植物区系地理成分多样,温带分布型是主要组成部分;黑河中游湿地草本植物占数量优势,以多年生为主.双向指示种分析法(TWINSPAN)将42个湿地样方划分为10个群落,不同植物群落类型的物种多样性指数均较低,且存在较大差异;以重要值计算的Margalef丰富度指数(Rm)介于0.344 ～1.202,Simpson多样性指数(D)介于0～0.840,Shannon多样性指数(H)介于0 ～1.999,Pielou均匀度指数(J)在0.712 ～1.0,表明了黑河中游湿地植物群落的结构简单、组织水平低.     

黑河中游土地利用转型过程及其对区域生态质量的影响

干旱区土地利用转型作为影响区域生态系统变化的主要因素,直接关系人类福祉.本文以生态脆弱的黑河中游地区为研究对象,基于1987、2001、2016年的遥感影像数据,采用土地利用转型检测评估模型、生态响应模型系统研究了1987—2016年黑河中游地区土地利用转型的过程及其区域生态质量响应规律.结果表明: 1987—2016年,研究区土地利用转型变化显著,总变化量呈增加趋势,耕地和建设用地持续增加;在随机新增和减少状态下,未利用地向其他地类转型的倾向性不强,草地向耕地转型具有很强的倾向性;研究区生态质量总体呈下降趋势,生态用地呈缩减态势,净减少2.8%,对于生态环境退化影响最大的土地利用转型类型是草地向耕地和未利用地的转型.为促进区域土地资源的可持续利用以及改善区域生态质量状况,需根据区域水资源状况合理分配区域生产用地和生态用地的比例.     

黑河中游湿地景观破碎化与气候变化的关系

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像和气象数据资料,结合小波分析、趋势面模拟与空间插值法,选取斑块密度(PD)、斑块平均面积(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS)等景观指数,分析了黑河中游的气候空间分布和变化特征,以及该区域湿地的景观破碎化;通过相关分析和多元逐步回归分析,探讨了黑河中游湿地景观破碎化与气候变化的关系.结果表明:1975-2010年,研究区降水量和气温的整体分布格局为高气温区低降水量、低气温区高降水量,且干转湿和冷转暖为其主要变化特征;内陆干旱地区气温对湿地动态变化的影响大于降水,降水对湿地的生态作用甚微;研究区湿地景观破碎化主要表现为MPS减小、PD上升以及FS增大,研究期间,湿地MPS减少48.95 hm2,PD上升0.006个·hm-2.     

高寒湿地退化对植物群落特征与土壤特性的影响

以黄河首曲湿地为研究对象,基于野外采样数据和不同退化程度（无明显退化ND;轻度退化LD;中度退化MD;重度退化HD）,分析植物群落、土壤特性及其关系。结果表明,随湿地退化程度增加,禾本科重要值呈减少趋势而毒杂草重要值呈增加趋势,且植物高度、盖度及地上生物量显著降低;重度退化程度下Patrick物种丰富度指数最低,表明植物群落结构由复杂趋向简单。土壤有机碳、全氮随退化程度增加均显著降低,碳氮比与pH值则呈相反变化,表明高寒湿地退化不利于养分的积累,且土壤逐渐呈碱性。pH、有机碳及全氮为高寒湿地响应退化的理化因子;湿地不同退化程度影响植物群落的土壤因子略有不同,且尤以电导率最为明显,这与土壤养分状况相关。湿地退化过程中植物群落的生长、结构发生改变,植物与土壤理化性质相互作用进而影响湿地生态功能。因此,探究植物群落与土壤理化特征可为修复退化湿地提供依据。     

黄河首曲湿地植物群落生产力、物种多样性及其与生境的关系

近年来，在气候变化与人为干扰等因素的驱动下，高寒湿地退化导致生物多样性的丧失如何影响生态系统功能尚无共识。以黄河首曲高寒湿地为研究对象，基于野外采样数据和植物群落多样性指数，重点分析植物物种多样性、地上生物量空间分布格局及其与土壤因子关系。结果表明：首曲湿地存在一定程度退化，植物群落组成主要集中在菊科和禾本科，莎草科和豆科植物较少；植物群落物种多样性和地上生物量未表现出显著的经纬度和海拔梯度变化；Patrick丰富度指数(R)和Shannon-Weiner多样性指数(H)与地上生物量呈显著正相关，说明保护区植物多样性的保护有利于生产力维持；土壤含水量影响着高寒湿地植被群落结构，与多样性指数呈显著相关性，是高寒湿地植被恢复和重建的关键性因子。该研究结果对于认识黄河首曲高寒湿地植物生物量和物种多样性及土壤因子的空间分异规律具有一定的参考价值，同时为高寒湿地退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护提供科学依据。