2008-2014年新疆艾比湖流域土壤水分时空分布特征

传统的土壤水分模拟研究难以从土壤水分变化的时空双向出发表达其连续演变的过程,存在时空尺度效应问题。借助SWAT模型模拟的长时间序列优势,结合高分辨率卫星影像和遥感技术,力图在时空尺度效应问题上取得突破。并利用长时间序列的模拟结果分析流域土壤水分的空间格局和不同维度时空异质性。结果表明：（1）2008-2014年间艾比湖流域土壤水分主要受气温、降水及人类活动影响,呈波动变化,总体偏低且具有逐年减小趋势。（2）受降水、地形及土地覆被影响,土壤水分分布呈现出由山区向两侧平原减少的特点,且林地 > 农用地 > 草地 > 稀疏植被。（3）近10年间土壤水分低值区由原来的北部山区及平原向东部、东南部平原区及南部山区迁移,东部减少最为明显。（4）流域四季土壤水分变化差异显著。其中,春季主要受融雪影响;夏季、秋季主要受降雨量和气温影响;冬季主要受固态降雪和气温影响;且不同年份、相同季节、相同子流域土壤水分变化趋势表现一致。     

艾比湖湿地芦苇根际土壤氨氧化古菌的多样性和群落结构

【目的】旨在揭示耐盐植物芦苇根际与非根际土壤AOA群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。【方法】应用高通量测序技术以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,对新疆艾比湖湿地荒漠生态系统不同季节(春、夏、秋)芦苇根际与非根际土壤氨氧化古菌(AOA)的多样性和群落结构进行研究。【结果】结果表明,不同季节芦苇根际土壤AOA多样性和丰富度存在差异,相比非根际土壤,夏季和秋季芦苇根际土壤AOA多样性较低丰富度较高,春季多样性较高丰富度较低。芦苇根际土壤中AOA的多样性为春季夏季秋季。AOA群落组成分析表明,土壤样品中AOA群落主要集中在泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota),其中泉古菌门为主要优势菌门。RDA分析表明,含水量(SM)、有机质(SOM)、总氮(TN)和pH是影响芦苇根际土壤AOA群落多样性和丰富度的主要环境因子。【结论】不同季节芦苇根际土壤AOA多样性及丰富度存在差异,相比非根际土壤,芦苇根际土壤AOA更丰富。     

1998-2013年新疆艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制

采用1998年9月,2002年9月,2007年9月,2011年9月以及2013年9月多期Landsat数据,利用归一化水体指数模型(NDWI)和修正归一化水体指数模型(MNDWI)提取新疆艾比湖水域面积,研究近年来艾比湖湖面的动态变化。以最大似然分类结果作为标准,验证了用NDWI和MNDWI模型提取面积的精度,得出NDWI模型所提取的湖泊面积更符合实际情况,湖泊总面积从1998年的519.26km²减少到2013年的422.73km²,缩小了18.59%,表明目前艾比湖正在退化,从而促使生态环境受到影响。对5期影像中的艾比湖湖面进行了边界的提取和叠加,利用湖泊面积动态模型研究艾比湖湖面积的动态变化,在此基础上分析了影响艾比湖湖面积变化的驱动机制,近年来随着温度的逐渐升高,降水量呈下降的趋势,加上大量的蒸发作用、径流量变化及沙尘日数等综合作用的结果,导致了艾比湖面积的缩小。多年来艾比湖流域内随着人口数量的增加、耕地面积的不断扩张、牲畜的大量增长,导致需水量逐渐增大,因此也是导致湖面面积减少的主要原因之一。开展艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制研究,对于干旱区湖泊来说具有重要的理论和实际意义。     

新疆艾比湖湿地自然保护区植物的生态分组

应用列联表的χ~2检验和Spearman相关系数研究了艾比湖湿地自然保护区植物的种间联结性和相关性.依据测定结果,将艾比湖湿地自然保护区的植物划分为4个生态种组:梭梭+盐节木+白麻+盐爪爪+琵琶柴+碱蓬+花花柴+骆驼刺+绢蒿+白刺+芦苇、小獐茅+多枝柽柳+滨藜+小叶碱蓬+盐豆木+鹅绒藤+盐穗木、胡杨+白梭梭、奶浆草+甘草+西北天门冬+赖草+罗布麻.各生态种组内,物种间具备最大的种问联结性和相关性.长期的演替过程使各生态种组对生境有最大的适应能力,各自分别生活于过渡带的盐化平原低地、湖滨盐沼地、荒漠和荒漠优势种间的阳斑.今后在艾比湖湿地自然保护区植物的保护和恢复中,以整个生态种组的角度出发较单个植物的保护和恢复更为有效.     

新疆艾比湖沉积物中免培养放线菌的多样性北大核心CSCD

【目的】采用免培养的方法研究新疆艾比湖湖底沉积物放线菌组成及多样性。【方法】采集并混合5份艾比湖湖底沉积物样本,并提取其总DNA,采用放线菌通用引物对其16S r RNA基因序列进行Touchdown PCR,构建放线菌16S r RNA基因文库。蓝白斑筛选后随机挑选白色克隆分析,利用限制性内切酶HhaⅠ进行酶切分型,挑选具有独特限制性片段差异的阳性克隆进行测序分析。序列经Chimera Check检测,BLAST同源比对及构建16S r RNA基因序列系统发育树。【结果】随机挑选192个白色克隆,其中166个为阳性克隆,选取51个具有独特限制性片段差异的克隆进行序列分析。测序结果进行比对以及Chimera Check检测后,共获得36个可操作单元(Operational Taxonomic Units,OTUs),Gen Bank注册号为KR182090-KR182131。文库覆盖度结果表明克隆文库涵盖了本环境中90.4%的放线菌类群。聚类结果显示,艾比湖湖底沉积物中放线菌分为2个类群,第1个类群属于放线菌门(Actinobacteria),放线菌纲(Actinobacteria)中的放线菌目(Actinomycetales)、丙酸杆菌目(Propionibacteriales)、微球菌目(Micrococcales)和棒杆菌目(Corynebacteriales)4个目,该类群占克隆文库18.1%;另外1个类群属于Unclassified Actinobacteria的类群,分为3个不同的group,占整个克隆文库的81.9%。【结论】新疆艾比湖湖底沉积物中存在多种未知的放线菌类群。     

艾比湖湿地自然保护区鹅喉羚生境适宜性评价

鹅喉羚是易危物种之一,利用现代空间分析技术快速准确评价其生境质量具有方法学意义和动物保护实际价值。以新疆艾比湖湿地自然保护区为评价区,通过全年不同季节多点野外调查,结合GIS空间分析技术,对鹅喉羚的生境影响因素进行分析并进行了适宜性评价。主要结果与结论如下:1)构建了适宜于研究区的基于植被类型和水源地为主要评价因子的鹅喉羚生境适宜性评价指标;2)通过空间数据统计分析认为水源和植被是影响保护区鹅喉羚生境质量的重要因素,距水源地2000 m以内的胡杨、梭梭、柽柳群落最适合鹅喉羚的生存,距水源2000—5500 m的区域为水源的中度适合区域,距水源5500 m以外植被稀少的地区不适宜鹅喉羚的生存;3)研究区域鹅喉羚生境面积春季为2339 km2,夏季为2880 km2,秋季为2728 km2,冬季为2862 km2,分别占研究区域总面积的61.5%、75.6%、71.7%和75.2%;4)目前在保护区内活动的人群主要为保护区的管理人员,人类活动地区与鹅喉羚生存环境空间上具有重叠性,但人类活动强度尚没有显著影响到鹅喉羚的生存,保护区的存在为鹅喉羚的生存起到了重要保护作用;5)由于保护区上中游人类的生产与开发,保护区水资源不断减少,主要表现为地表水减少,地下水位下降,这可能成为影响鹅喉羚生境质量的主要因素。今后需要优化保护区内水资源的配置,尽量减少人类活动对鹅喉羚的干扰,以有利于鹅喉羚的生存繁衍。     

艾比湖湿地自然保护区8个乔灌木种群空间分布格局分析

在划定面积5 m×5 m和10 m×10 m样方的基础上,运用方差比率(VR)法及负二项参数(K)、扩散系数(C)、平均拥挤度(m·)和Cassie指标(CA)对新疆艾比湖湿地自然保护区8个乔灌木种群的种间关联性及空间分布格局进行了研究.结果表明,在面积5 m×5 m的样方内,胡杨(Populus euphratica Oliv.)、枇杷柴[Reaumuria songarica (Pall.)Maxim.]、盐节木[Halocnemum strobilaceum (Pall.)M. Bieb.]、白梭梭(Haloxylon persicum Bunge ex Boiss. et Buhse)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)、盐豆木[Halimodendron halodendron (Pall.)Voss]、盐穗木(Halostachys caspica C. A. Mey. ex Schrenk)和梭梭[Haloxylon ammodendron (C. A. Mey.)Bunge]8个种群总体联结性为显著正关联,种群间很少存在对资源的竞争;K值、C值和CA值的分析结果均表明胡杨、枇杷柴、盐节木、白梭梭、盐豆木和盐穗木种群的空间分布格局为聚集分布,多枝柽柳种群为均匀分布,梭梭种群为随机分布,但仅枇杷柴和盐节木种群为极显著的聚集分布.在面积10 m×10 m的样方内,8个乔灌木种群的总体联结性为不显著的负关联,显示种群间存在对资源的竞争,但稳定共存;8个乔灌木种群的空间分布格局均为极显著的聚集分布.随样方面积从5 m×5 m扩大至10 m×10 m,8个乔灌木种群m·的排序位置发生了改变,显示种间竞争能力和种内自疏能力发生变化,其中,枇杷柴、盐穗木和梭梭的总体表现较强,多枝柽柳最差.研究结果显示,在进行艾比湖湿地自然保护区种群空间分布格局的研究中,采用面积10 m×10 m的样方较为适宜.     

艾比湖区域景观格局空间特征与地表水质的关联分析

为进一步明确区域土地利用/覆被—景观格局对河流水质影响的空间尺度。选择新疆艾比湖区域为研究对象,以25个水质采样点为中心,建立5种尺度的河流缓冲区并提取不同尺度下的土地利用/覆被-景观格局数据。首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量。其次,利用冗余分析(RDA)方法探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被—景观格局对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区。最后,引入突变点分析方法进一步寻找导致水质变量沿景观梯度突变的特定位置。结果表明:(1)土地利用/覆被—景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质的影响不同。4 km缓冲区土地利用/覆被—景观格局对区域水质有较强的分异解释能力,因此4 km缓冲区的景观格局合理配置对河流水质管理尤为重要。(2)通过偏RDA分析发现4 km缓冲区中,影响区域水质的主要环境变量为景观水平斑块密度、类型水平耕地斑块密度和森林聚集度。(3)在偏RDA分析的基础上,对4 km缓冲区内的景观指数进行突变点分析研究,发现区域景观水平斑块密度为90—105 m/hm~2,类型水平耕地的斑块密度ED值在90—110 m/hm~2、林草地的AI值在70%—90%,是艾比湖区域水质保护的最佳突变值,该值为艾比湖区域水质保护的阈值。本研究从多个角度对新疆艾比区域的土地利用/覆被—景观格局对区域水质的影响进行定量分析,揭示该地区景观生态变化的规律,为区域景观格局优化和土地合理规划提供理论依据,并对改善"丝绸之路经济带"生态环境、实现资源可持续利用具有重要的现实意义和理论价值。     

艾比湖湿地典型植物群落下土壤有机质空间变异性研究

以具有特殊气候和成土母质的艾比湖湿地为研究区, 运用传统统计学和地统计学相结合的方法对4 种典型植物群落下土壤有机质含量变化进行研究。结果表明: (1)不同季节下4 种植物群落土壤有机质含量变异系数均为中等变异; (2)随着土层深度的增加, 碱蓬群落下各层土壤有机质含量在0-5 cm 和50-60 cm 较高, 芦苇群落和盐节木群落各层土壤有机质含量在10-20 cm 较高, 梭梭群落下各层土壤有机质在一定区域范围内空间特征性显著, 且植物群落中土壤有机质含量均具有较强的空间相关性, 5 月芦苇群落的变异程度大于其他植物群落。总体来说, 不同季节芦苇群落下土壤有机质的空间变异范围均较大, 说明距湖远近对土壤有机质空间具有一定的影响。     

艾比湖湿地退化对盐尘暴发生及运移路径的影响

新疆艾比湖湿地内间歇性裸露的干涸湖底加重了周围区域的盐渍化程度,为盐尘暴的发生发展提供了粉尘物质来源。盐碱粉末在风力作用下以颗粒物的形式悬浮在空中并向周围扩散,严重危害周边区域的生态安全和社会经济发展。本文选择研究区三期遥感影像,结合同期野外实测大气降尘及地表土壤采样数据,剖析区域土壤盐渍化与盐尘暴发生作用机制,探讨艾比湖湿地退化引发的盐尘暴在传输、沉降过程中对源地及途经区域的生态环境的影响,进而对盐尘暴的运移路径进行模拟预测。有关成果对于揭示该区域独特的盐尘暴发生及作用机制问题具有重要作用。