祁连山东段高寒植被群落特征及其与地形气候因子关系研究

地形气候因子与物种分布的关系影响着高寒植被群落的演替,同时对山地水源涵养林功能和结构的维持具有重要的意义。以祁连山东段水源涵养林为研究对象,基于野外植物群落物种组成及地形气候因子调查数据,运用数量分类与排序等方法,探究了高寒植物群落特征及其与地形气候因子的关系。结果表明:65个调查样方中出现181个植物种,隶属40科,124属。科的物种组成及占总物种数比例分别为菊科30个种,占16.57%;蔷薇科17个,占9.44%;禾本科13个种,占7.22%;豆科11个种,占6.11%。毛茛科10个种,占5.56%。单属种82个,占总属数的66.13%。群落层片由乔木层、灌木层和草本层组成,乔木8种,灌木25种,草本148种。乔木层优势种有青海云杉、祁连圆柏、红桦。灌木层优势种有金露梅、山生柳、匙叶小檗、高山绣线菊。草本层优势种有甘肃薹草、珠芽蓼、早熟禾、唐松草、甘青蒿。TWINSPAN将高寒植被群落划分为7个群丛类型:群丛I红桦-红花蔷薇-甘肃薹草B.albosinensis-Rosa moyesii-C.kansuensis,群丛II青海云杉-匙叶小檗-甘肃薹草P.crassifolia-B.vernae-C.kansuensis,群丛III祁连圆柏-高山绣线菊-珠芽蓼Sabina chinensis-Spiraea alpine-P.viviparum,群丛IV高山绣线菊+鬼箭锦鸡儿-珠芽蓼S.alpine+Caragana jubata-P.viviparum,群丛V沙棘+甘青蒿+鼠掌老鹳草Hippophae rhamnoides+A.tangutica+Geranium sibiricum,群丛VI沙棘+苦荬菜+苦荞麦H.rhamnoides+Ixeris polycephala+Fagopyrum tataricum,群丛VII沙棘-冰草+西北沼委陵菜H.rhamnoides-Agropyron cristatum+Comarum salesovianum。7个群丛在DCA排序图上聚集分布,反映了较好的环境梯度。CCA排序结果表明,海拔是祁连山高寒植被群落植物种分布的最重要环境因子,其次是降水、温度、坡向、坡度。     

不同年代梭梭同化枝解剖结构特征及其对土壤条件的响应

叶片是植物与外界环境进行能量、水气交换的主要器官,对环境变化较敏感且可塑性较大。该研究以民勤不同年代梭梭同化枝为研究对象,采用石蜡切片法,分析不同年代梭梭同化枝解剖结构变异特点及其与土壤条件的关系,旨在探讨梭梭同化枝在干旱环境的生态适应机制。结果表明:(1)除角质层和导管孔径,不同年代梭梭同化枝解剖结构指标差异显著(P<0.05),变异系数变化范围为5.19%~21.53%。(2)随着生长年限的增加,梭梭同化枝直径变小,其他解剖结构指标占半径比例呈先增加后降低趋势。(3)土壤养分含量随年代的增加表现为不断降低的趋势,土壤含水率则因地点不同表现出较大差异。(4)角质层、栅栏组织与速效磷含量呈显著负相关(P<0.05);维管柱直径与电导率呈显著负相关(P<0.05)。研究认为,梭梭同化枝解剖结构与土壤条件存在密切关系,通过改变叶片结构更好地适应干旱荒漠环境,以期为该区梭梭资源的保护与利用提供理论依据。     

樟子松固沙林林水关系研究进展及对营林实践的指导

中国有着世界上最大面积的人工林, 如何维持人工林的可持续性已成为气候变化背景下需要面对的重大挑战。樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)以其抗旱、抗寒、耐贫瘠等优良特性成为中国北方生态治理中最主要的常绿针叶树种之一, 近70年来发挥了巨大的防风固沙与生态固碳功能。然而, 随着林分的生长与气候变化, 樟子松人工固沙林正经历着越来越严峻的环境胁迫, 部分地区出现了林分“早衰”或死亡的现象, 引起了人们对樟子松固沙林适应与应对气候变化能力的担忧。该文在回溯樟子松基本生物学特征与引种推广历史, 系统总结近年来樟子松林林水关系研究新成果的基础上, 全面分析了樟子松固沙林林水关系存在的主要矛盾, 并提出了基于林水关系相协调的林分经营措施的调整: 由倡导防护功能为主的单一目标向包含林分稳定性、生态固碳功能、可持续发展等多目标平衡方向调整; 由以沙地森林景观培育为主向以良好土壤生境培育为主的方向调整; 由倡导天然更新为主向以人工造林与天然更新相结合的世代更新方向调整。在立足于北方沙地脆弱生境与气候变化客观现实的基础背景下, 应坚持樟子松在固沙林生态系统演化过程中的先锋种与建群种地位, 基于“以水定绿”原则, 采取“隔行带伐+再造林”等方式开展林分密度动态调控, 促进林分向异龄林结构演化, 促进樟子松固沙林生态服务的优质化和生态固碳功能的最大化。     

民勤绿洲—荒漠过渡带植物叶性状的研究

以民勤绿洲—荒漠过渡带20种主要植物为研究对象,通过对叶片6个功能性状的测定,分析荒漠植物叶性状的变异及相关性,比较不同功能群植物叶性状的差异性,探讨荒漠植物对环境的适应性,为该地区植被的恢复和重建提供理论依据。结果表明：①叶性状存在种间差异且变异程度不同,变异范围为14.11%~47.63%,叶绿素含量（ChlC）变异系数最大,叶片全氮含量（LCC）变异系数最小。②叶干物质含量（LDMC）与ChlC、LCC均呈极显著正相关（P＜0.01）,ChlC与LCC呈极显著正相关（P＜0.01）,其他叶性状间相关性不显著。③不同功能群植物叶性状存在显著差异。其中,豆科植物叶片LDMC、ChlC、LCC极显著高于藜科植物（P＜0.01）。草本植物叶片比叶面积（SLA）极显著高于灌木植物叶片（P＜0.01）。一年生植物叶片SLA、LNC显著高于多年生植物（P＜0.05）;多年生植物叶片LDMC极显著高于一年生植物（P＜0.01）;多年生植物叶片C含量显著高于一年生植物（P＜0.05）。C₃植物叶片LDMC、ChlC显著高于C₄植物（P＜0.05）;C₄植物叶片δ¹³C极显著高于C₃植物 （P＜0.01）;C₃植物叶片LCC极显著（P＜0.01）高于C₄植物。     

乌兰布和沙漠典型灌木群落结构及数量特征

灌木群落是乌兰布和沙漠生态系统中最重要的组成部分,根据野外样地的调查资料,从各群落物种组成、生活型谱、盖度特征、物种多样性、群落相似性等方面对乌兰布和沙漠中典型灌木群落结构和数量特征进行分析,为该区生物多样性保护与植物资源持续利用提供理论依据。结果表明:(1)梭梭、白刺、沙冬青、沙蒿、油蒿、盐爪爪是乌兰布和沙漠中主要灌木群落类型;各典型灌木植被群落中仅出现12科47属共计58种植物,各群落间物种组成差异较大,但均以藜科、菊科、禾本科、蒺藜科、豆科等干旱荒漠区的表征科数量居多;(2)沙漠中分布范围最广的梭梭群落、白刺群落、沙冬青群落和油蒿群落其生活型谱均以一年生植物所占比例最大,与研究区干旱的气候特征相吻合;(3)各群落中灌木层植物所占群落盖度的比重均超过了50%,其贡献率大于草本植物;(4)分布于生境条件较好的群落类型其物种多样性相对较高,从整体看各典型灌木群落的H′多样性指数的变化范围在0.98～3.42之间,而D多样性指数的变化范围在0.415 5～0.879 5之间,其物种多样性指数较低,物种组成比较简单;(5)各典型植物群落的相似性系数在0.068 2～0.604 7之间,均未达到极相似水平,其中白刺群落、梭梭群落以及沙冬青群落之间呈轻度相似水平,而其他各群落之间相似性系数均低于0.25,表明各群落间生境差异较大。     

石羊河下游白刺灌丛演替过程中群落结构及数量特征

白刺灌丛(Nitraria tangutorum Bobr.)是在石羊河下游存活面积最大的天然植被类型,研究不同演替阶段白刺灌丛群落的结构和数量特征可为该区白刺群落保护与恢复提供科学依据.根据白刺灌丛生长及其生境状况,在石羊河下游选择了初期发育、稳定、衰退、严重衰退的群落,研究了各演替过程中各阶段的群落物种组成、生活型谱,群落盖度、群落物种多样性及各演替阶段群落的相似性特征.结果表明,从初期发育阶段到稳定阶段的群落物种数量明显减少,而从稳定阶段至严重衰退阶段的演替过程中群落物种是逐渐增加的.在整个演替过程中,1年生植物所占比例逐渐增加,至严重衰退阶段时1年生植物所占的比重高达80％.不同演替阶段群落盖度最高、最低值出现的月份也不相同,5-10月群落盖度的平均值为稳定阶段＞初期发育阶段＞衰败阶段＞严重衰败阶段.各演替阶段多样性Simpson、Shannon-Wiener指数以及Pielou均匀度指数5-10月均呈现波动变化特征,Simpson、Shannon-Wiener指数大小顺序均表现为初期发育阶段＞严重衰退阶段＞衰退阶段＞稳定阶段,而均匀度Pielou指数为衰退阶段＞严重衰退阶段＞稳定阶段＞初期发育阶段.各演替阶段群落之间的相似性均较低,演替序列越相近,相似性系数越高.     

库姆塔格柽柳沙包年层稳定碳同位素与气候环境变化

采用年层环境分析法,建立库姆塔格沙漠柽柳沙包年层稳定碳同位素序列,并利用记录的环境信息和附近气象资料,分析柽柳沙包稳定碳同位素与气候环境变化。结果表明:(1)柽柳沙包年层稳定碳同位素比率(δ13C)在20世纪40—60年代出现波动,80年代后趋于下降,δ13C序列变化符合全球树轮δ13C下降趋势,表明大气CO2浓度增加会对柽柳沙包年层δ13C造成影响。(2)柽柳沙包年层稳定碳同位素分辨率(Δ)与全球气候变化趋势相一致,120a以来,全球气候变暖,柽柳沙包Δ偏重,为干热的气候环境,19世纪80年代以前,气温偏低,柽柳沙包Δ值偏轻,代表冷湿的气候环境。(3)不同生境环境下柽柳沙包年层Δ值对气候环境要素产生不同的响应,高海拔的山前柽柳沙包Δ值与年降水、湿度及季节性气压、光照相关性显著,Δ值受多个气候要素的影响,其滞后作用不明显;低海拔的干旱沙漠区柽柳沙包Δ值对年气温及季节性降水、湿度特别敏感,Δ值存在明显的滞后效应。     

甘肃景电灌区不同栽植年限枸杞生物量分配特征

枸杞(Lycium barbarum L.)常作为我国干旱区盐渍化土地开发利用中的首选灌木型经济林,研究枸杞各构件及根系生物量的分配特征可以为提高枸杞生产力及资源的持续利用提供理论依据.在甘肃景电灌区选择栽植4年、7年和11年的构杞,研究构杞枝条、果实、叶片生物量在垂直空间上的分布特征,并按地下根系径级的大小,研究了根系生物量在各径级的分配规律.结果表明:构杞栽植初期植株间高度、冠幅差异较小,栽植7年进入生长旺盛期后差异较大,而栽植11年个体间形态指标差异又减小.栽植4年、7年、11年的构杞总生物量及枝条生物量在50 ～ 100 cm空间最大,而栽植4年的果实及叶片生物量最大值在50～100 cm空间,栽植7年时果实及叶片生物量最大值在100 ～ 150 cm空间.4年生与7年生构杞粗根和细根生物量所占的比例均比较大,11年生时细根的生物量比例明显减小,而粗根的比例则超过了50％.果实与叶片以及中根与粗根的生物量均随栽植年限的增加而增加,但枝条以及细根和极细根的生物量为7年生＞11年生＞4年生.用二次函数可以较好地预测该区域枸杞叶片及地下根系各径级生物量与生长年限之间的关系.     

沙芥属(十字花科)的起源、分类与进化研究进展

沙芥属(PugioniumGaertn.)最初是从匙荠属(Bunias)中分出来单独建立的属,ndhF系统树表明,该属和高河菜属(Megacarpaea)、Farsetia、香雪球属(Lobularia)、屈曲花属(Iberis)和Ionopsidium亲缘关系较近,且和高河菜属构成姐妹关系。自从沙芥属确立以来,先后发表过沙芥[P.cornutum(L.)Gaertn]、斧形沙芥(P.dolabratum Maxim.)、距果沙芥(P.calcaratum Kom.)、鸡冠沙芥(P.cristatum Kom.)、翅果沙芥(P.pterocarpum Kom.)等5个种和宽翅沙芥(P.dolabratumvar.platypterum H.L.Yang)1个变种,但形态统计学和分子生物学的证据表明,沙芥属应该仅包含沙芥(P.cornutum)和斧形沙芥(P.dolabratum)2个形态学物种。基于不同遗传背景的DNA分子标记的研究结果进一步表明,沙芥和斧形沙芥这2个形态学物种间的遗传分化明显,但种间分化的时间并不久远,它们很可能是更新世以来随中亚和中国西北沙漠发展扩张而形成的2个近期分化的姐妹种。该文对沙芥属的系统起源、属下分类和遗传进化方面的研究历史和最新研究进展进行综述,并提出了研究中存在的问题。     

干旱内陆沙区丘间地研究现状及存在问题

丘间地具有良好的生境条件,是沙丘生态系统中生物和非生物成分间动态作用的主要场所,是破碎化生境中的"生命岛",也是退化生境恢复的起点,在逆转生境退化和促进土壤发育等方面具有重要意义。从目前丘间地研究现状来看:(1)丘间地作为一种独立地貌类型,其概念不明晰、类型不清楚;(2)针对干旱区以风沙过程为主导的丘间地生态过程研究很少;(3)丘间地生态过程主导因子及其相互作用机制尚不清楚;(4)在沙漠化防治研究中,大多时候只注重沙丘的变化和沙丘区风沙活动,而忽略了丘间地对风沙活动的影响,很少将丘间地与沙丘联系起来作为沙丘系统进行整体研究。(5)人为干扰对丘间地生态系统演化过程的影响研究需要加强。(6)干旱内陆沙区的丘间地与海岸、湖岸区、半干旱区、湿润地区的丘间地差异明显,尤其是它作为干旱沙区人类生活的主要场所或农业生产的土地来源,但相关研究薄弱,亟待加强。加强干旱内陆沙区丘间地生态特征及其功能研究,对掌握干旱沙区生态系统演变过程和退化机制,保护沙区生物多样性、促进退化生态系统恢复和沙漠化防治意义重大。