新疆甘家湖梭梭林的光合、水分生理生态的研究

 测定了梭梭林中梭梭柴等7个树种的光合和水分生理生态特性,包括其光合和呼吸强度、叶绿素含量、气孔状况、光合产物的分配及初级生产力、水分利用效率等,发现荒漠树种具有较高的光合效率和水分利用效率。6—9月梭梭柴的平均光合强度为8.02CO2mg／g,干重·h,它接近于中生树种新疆杨同期光合强度的平均值(8.39);白梭梭的蒸腾系数为250.12mg水／g干重,约是新疆杨蒸腾系数(502.45)的一半。荒漠树种的高光合和水分利用效率是它们长期适应高温干旱生态环境的结果。荒漠梭梭林通常仅作为薪炭林,这对光合产物的利用是很不经济合理的,需要改进。     

天然和人工固沙灌木林蜘蛛和甲虫分布与环境因子的关系

干旱区人工植被恢复驱动的土地利用变化强烈影响了地表和土栖的节肢动物群落结构及多样性。然而,我们对地表节肢动物群落关键类群-蜘蛛和甲虫对固沙植被恢复的响应及与环境变化关系的认识还很有限。以天然固沙灌木林和2种人工固沙灌木林为研究对象,运用方差分析和多变量分析等方法定量研究了干旱区天然和人工固沙植被区地表蜘蛛和甲虫分布特征及影响要素。结果表明,天然灌木林与人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛和甲虫群落组成明显不同,人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛活动密度和甲虫多样性均显著高于天然灌木林,而地表甲虫密度和蜘蛛多样性变化与之相反。两种人工固沙灌木林之间蜘蛛和甲虫群落组成也存在一定差异,人工柽柳林地表蜘蛛活动密度、多样性和甲虫物种丰富度均显著高于人工梭梭林。进一步分析发现,蜘蛛群落中狼蛛科、平腹蛛科、皿蛛亚科和球蛛科与甲虫群落中拟步甲科、步甲科和象甲科等一些甲虫种属对3种生境的选择模式不同决定了蜘蛛和甲虫群落聚集结构。植被、土壤环境因子与蜘蛛和甲虫pRDA和pCCA结果表明,草本生物量、凋落物量、土壤含砂量、电导率和灌木盖度是影响蜘蛛分布的主要环境因子,它们解释了82.1%的蜘蛛群落变异;灌木盖度、草本生物量、土壤pH和砂含量是影响甲虫群落分布的主要环境因子,它们解释了60.6%的甲虫群落变异。总之,人工固沙灌木恢复影响了植被和土壤环境,它们相互作用改变了荒漠-绿洲过渡区蜘蛛和甲虫等地表节肢动物的分布格局。     

民勤绿洲人工梭梭林退化现状、特征与恢复对策

民勤全县共有人工梭梭林近3．5万hm^2,占人工林总面积的51．5％,在民勤固沙林中占主导地位。但目前除水库与环河周围外,人工梭梭林均出现不同程度的退化现象,并表现为建群种梭梭光合强度减弱、群落盖度降低、梭梭种群优势度下降、林地土壤含水率下降、组成群落的物种多样性减少、地表土壤结皮破坏、风蚀作用增强等特征。梭梭林的退化,直接威胁到民勤绿洲的生存与发展,其恢复与重建成为当前一项十分重要而紧迫的任务,为此提出控制梭梭林密度、人工集雨、布设粘土或新型材料沙障、引进与培育抗旱新品种、特殊区域应用喷灌技术补水、补充水源不断恢复民勤地区的地下水位等措施,以期达到恢复与维持梭梭群落稳定发展的目的。     

乌兰布和沙漠天然梭梭种群动态及空间分布

为进一步明晰乌兰布和沙漠天然梭梭(Haloxylon ammodendron)种群动态和空间分布特征,该研究以乌兰布和沙漠天然梭梭林为研究对象,采用静态生命表、存活曲线、生存分析和空间分布格局指数等方法分析种群动态与内在生活史特征和外在干扰之间的互动关系,探讨梭梭种群波动特征及其存续机制,以揭示天然梭梭种群动态及空间分布特征,为梭梭种群的合理保护与种群恢复提供依据。结果表明:(1)乌兰布和沙漠天然梭梭种群龄级结构呈倒“J”形,为增长型,但相邻龄级个体数量波动性较大;种群年龄结构数量变化动态指数V_(pi)=17.43,受随机干扰时种群年龄结构动态指数V_(pi)′=1.02,种群年龄结构对随机干扰的敏感性指数P_(max)=5.88,说明种群对外界干扰较为敏感。(2)研究区天然梭梭种群的存活曲线趋于Deevey-Ⅱ型,各年龄级种群有相近的死亡率;生存函数、累积死亡率、死亡密度在第Ⅰ~Ⅹ龄级(基径<10 cm)变化较大,且在第Ⅰ~Ⅸ龄级危险率较高;生存函数、累计死亡率、死亡密度在第Ⅺ~ⅩⅧ龄级(基径≥10 cm)趋于稳定,危险率在第Ⅹ龄级后逐渐增加,种群动态呈现出低龄级间个体数量波动大,高龄级衰退的特征。(3)研究区天然梭梭种群密度在328.57~942.86株/km^(2)之间,平均为706.34株/km^(2),种群空间分布大多呈聚集分布。研究表明,乌兰布和沙漠在现阶段环境气候条件下,适宜梭梭种群的生长,而且在不受人为干扰的情况下,梭梭种群能够稳定存续,可以抵抗一定的气候风险。建议减轻人为干扰对低龄级种群数量的影响,在局部梭梭林衰退严重区可参考天然梭梭种群密度与空间分布型建植人工梭梭林。     

Leslie 矩阵在大沙鼠种群动态研究中的应用

2002～2003年通过对精河甘家湖荒漠梭梭林国家级自然保护区大沙鼠的实地调查,采用样方面积夹子法、堵洞盗开法、样地捕净法,捕获大沙鼠173只,其中雄94只,雌79只。用胴体重为指标划分年龄。经Leslie矩阵推演,其数量变动表明,近几年该种群保持在相对稳定的水平,两三年内数量不会有大的变动。     

民勤绿洲边缘梭梭林衰败过程中土壤种子库动态及其与地上植被的关系

为了探明民勤绿洲边缘梭梭林衰败过程中土壤种子库演变特征及其与地上植被的关系,以民勤西沙窝——民勤治沙综合试验站1987年建植的未衰败(ND)、轻度衰败(SLD)、中度衰败(MD)以及重度衰败(SD)梭梭林为对象,通过野外调查及室内萌发的方法对林地土壤种子库物种组成、密度、物种多样性及其与地上植被的关系进行了研究。结果表明:1)梭梭林由未衰败向重度衰败演变过程中,种子库草本植物物种数先急剧增大再缓慢减小(峰值在SLD阶段),木本植物物种数先急剧减小再保持恒定;种子库优势种呈现出由沙生植物向沙旱生植物演替的趋势;大部分林地种子库与地上植被物种间存在较高的相似性。2)梭梭林衰败过程中,草本植物种子库密度呈现出急剧增大后缓慢减小趋势,SLD、MD及SD的密度分别是ND的2.57、2.32、2.28倍;木本植物种子库密度处于持续增大状态,SLD、MD、SD的密度分别是ND的5.25、11.38、14.74倍;种子库与地上植株密度间存在正相关关系,其中,草本植物为对数曲线,木本植物为二次函曲线。3)梭梭林从衰败初期(SLD)演变到后期(SD),种子库中草本植物物种多样性指数D_(ma)、D_(sim)、H'、J_(sw)均呈现出先稳定后变化的状态,而木本植物的4种指数一直呈现出减小的趋势;种子库草本植物物种多样性指数变化趋势与其地上植被存在差异,但其变化幅度基本一致;种子库木本植物与地上植被的物种多样性指数变化趋势完全一致,其种子库的变化幅度小于地上植被。基于以上结果得出,民勤梭梭林衰败过程中林地植物群落发生了由沙生植物向沙旱生植物的演替,林地植被与土壤种子库间存在很强的依赖性,衰败梭梭林林地土壤种子库具有较高的植被恢复能力。     

降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0.824％，梭梭死亡，介于0.824％~1.30％之间，处于退化状态，高于130％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到130％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1.30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

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。     

巴丹吉林沙漠东缘天然梭梭种群空间分布异质性

梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge)是生长于沙漠地区的一种特有灌木,在维持荒漠生态系统平衡和地区经济发展中发挥着不可替代的作用。为掌握天然梭梭种群空间分布规律,以巴丹吉林沙漠东缘塔木素地区的"野生肉苁蓉及梭梭产籽基地"为试验区,采用样线法测定梭梭株高、冠幅直径,统计梭梭分布密度,分析梭梭种群数量特征空间分布特征及其与生境之间的关系。结果表明:梭梭林密度、株高、冠幅直径均符合正态分布,表现为强度变异;株高、密度、冠幅直径的半方差函数理论模型均为高斯理论模型,其相应的变程为1249、909、1035 m;空间自相关比例均超过70%,受随机因素影响较小,保持着较好的天然分布和生长状态。梭梭种群数量特征的分形维数均大于1.5,空间依赖性强,空间结构性好。长期风蚀作用,小地形海拔高度体现为不同沙层厚度,梭梭株高、冠幅直径和密度在空间上的分布呈西高东低,北高南低的趋势,与海拔高度存在极显著相关;梭梭群落的空间异质性表现出一定的适度沙埋效应。