玛曲县植被覆被变化及其对环境要素的响应

植被覆被变化是气象要素和人类活动综合作用的结果,能够反映区域内生态系统的演替趋势。玛曲高寒生态区作为黄河上游重要的水源涵养和补给区,具有维持区域生物多样性和生态安全,保障经济社会健康发展的重要作用,因此厘清该区域植被变化与气候及人类活动等环境要素的相互关系有助于为玛曲县生态治理与恢复提供科学参考。鉴于此,以2000-2015年MODIS/NDVI数据为基础,结合同期气象与人类活动数据,应用趋势分析法、相关分析以及通径分析等方法,分析了玛曲县植被NDVI的时空变化规律,并详细探讨了气象要素和人类活动对植被覆被变化的影响。结果表明：（1）2000-2015年玛曲县NDVI呈波动上升趋势,上升速率为0.01015/10a;各土地利用/覆被类型中,增加幅度由大到小依次为高山稀疏植被、湿地、沙化草甸、山地疏林地、高寒草甸、亚高山硬叶灌丛、亚高山阔叶灌丛和高寒草原;增加面积占相应地类总面积比例由大到小分别是高山稀疏植被（75.57%）、山地疏林地（71.45%）、沙化草甸（71.18%）、湿地（70.66%）、高寒草甸（68.15%）、亚高山硬叶灌丛（66.96%）、亚高山阔叶灌丛（66.24%）和高寒草原（66.05%）;（2）气象要素中,气温与NDVI间具有显著正相关（P < 0.05）,是影响植被覆被的决定性因子,利于植被的生长与发育;降水与NDVI间相关不显著（P > 0.05）,对植被覆被的影响较小;（3）人类活动要素中,与放牧强度密切相关的大牲畜存栏数和羊存栏数是植被生长的主控因子,其中大牲畜存栏数呈显著的抑制作用（P < 0.05）,羊存栏数具有较强的促进作用（P < 0.05）;（4）通径分析发现,气温、大牲畜存栏数和羊存栏数的决定系数依次为0.3005,-0.0563和0.0128,说明气温对NDVI的综合作用强度最高、大牲畜存栏数次之,羊存栏数最低;此外,剩余通径系数为0.53。该数值较大,表明仍有部分对NDVI增加存在影响的环境要素未考虑到,需在今后的研究中给予关注。     

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...     

不同荒漠化阶段植被生态特征对土壤环境因子的响应——以民勤荒漠绿洲过渡带为例

荒漠绿洲过渡带是荒漠化和绿洲化两种地理过程共同影响的生态交错区,是恢复生态学重点关注的区域。利用第五次全国荒漠化和沙化监测数据,采用方差分析和冗余分析,研究了民勤荒漠绿洲过渡带4种不同荒漠化发展阶段的植被生态特征和土壤环境因子的变化规律与相互关系。结果表明:(1)随着荒漠化的发展,土壤环境因子中,除有效土层厚度逐渐变浅外,风蚀痕迹占地率、表土砾石含量、盐碱斑占地率和坡度均呈现增加的动态趋势;植被因子中,除优势种盖度与植被总盖度的比值逐步增加,物种丰富度、优势种多度等其他指标均表现出明显的下降特征;(2)土壤环境因子中,有效土层厚度在4种荒漠化阶段对植被生态特征的影响程度达显著水平(P0.05),风蚀痕迹占地率在轻度、中度和重度阶段是植被生态特征变化的主导驱动因子。其他因子在多数荒漠化阶段与植被生态特征相关性不显著;(3)相比其他荒漠化阶段,中度阶段中植被生态特征对土壤环境因子的响应更加敏感,应是荒漠化防治重点关注的阶段。     

干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展

土壤呼吸是全球陆地生态系统碳循环的重要环节,也是全球气候变化的关键生态过程。阐明和探讨影响土壤呼吸的各类环境因素,对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要意义。干旱半干旱区是陆地生态系统的重要组成部分,研究该区域影响土壤呼吸的环境因素有助于深刻了解干旱半干旱区土壤碳循环过程。就土壤温度、土壤水分、降水、土壤有机质等非生物因子及植被类型、地上、地下生物量、土壤凋落物等生物因子两个方面对土壤呼吸的影响进行了综述。以干旱半干旱区的研究进展为主要论述对象,在上述因素中重点阐述了土壤温度、水分及其耦合作用下土壤呼吸的响应,并就土壤呼吸的Q10值及各影响因素间的交互作用进行归纳总结。在此基础上,说明了土壤温度和水分是影响干旱半干旱区土壤呼吸的主要因素。为了更准确的估算干旱半干旱区土壤呼吸速率,综合分析多种因子的交互影响,提出目前土壤呼吸研究存在的问题和今后重点关注的方向:1)不同尺度下干旱半干旱区土壤呼吸的研究;2)荒漠生态系统土壤呼吸研究;3)非生长季土壤呼吸研究;4)多因素协同作用土壤呼吸模型建立;5)测量方法的改进与完善。     

科尔沁沙地风蚀作用对土壤碳、氮分布的影响

对位于科尔沁沙地奈曼旗中部的沙漠化区域(S区)和舍力虎湖盆(潜在沙漠化区域,P区)表层土壤理化性质、O ～100 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤各级颗粒密度进行了对比分析;S区内设对照点MS、风蚀发生地TS和颗粒沉降地LS,P区内相应位置设为MC、NC和SC.结果表明:自西北向东南由以中粗沙组分为主的土壤向以粘粉粒和极细沙组分为主的土壤过渡;粘粉粒密度每减少1 kg·m-2,SOC和TN密度分别下降10和1.1 g·m-2;0～ 20 cm土壤容重平均值在1.322～1.651 g·cm-3变化,表现为TS＞MS＞LS＞NC＞SC＞MC,粘粉粒含量表现出完全相反的趋势,pH表现为NC＞SC＞MC＞S区;相对各区域的对照点,以风力侵蚀作用为主的TS和SC处SOC和TN含量及密度有不同程度的下降;同样以土壤可蚀性颗粒的沉降堆积作用为主,LS的SOC和TN含量及密度较TS和MS有明显的增加,而NC较SC和MC均大幅减少.S区土壤粘粉粒中的SOC和TN含量远高于P区,但风蚀引起的粘粉粒吹蚀和沙沉积对P区土壤质量的影响程度显著大于S区.区域自然条件下,特定的土地利用方式增大了潜在沙漠化土壤的风蚀风险,风蚀作用的持续效应导致了不同的土壤碳、氮储量变化.     

环境因素对干旱半干旱区凋落物分解的影响研究进展

凋落物分解是干旱半干旱区重要的生化过程,也是区域内物质周转与能量流动的关键生态环节,主要受气候、凋落物基质质量（简称凋落物质量）和土壤生物群落等因素的综合影响.本文综合评述了非生物因素(温度、降水、光辐射、土壤有机质等)和生物因素(凋落物质量、土壤微生物、种群组成和群落结构等)对干旱半干旱地区凋落物分解的影响的相关研究进展.在诸多影响因素中,降水与光辐射是最重要的限制因素.降水能够在短期内使凋落物分解速率迅速增加,而干旱半干旱区光照强度大、时间长,UV B引起的光矿化效应能较好地解释区域内凋落物分解规律.凋落物质量和群落结构主要受生态系统类型的影响,属于长期效应.今后凋落物生态研究的重点主要为全球气候变化下各环境因素的交互作用,不同尺度下凋落物分解过程与格局的变化,以及多因素交互作用凋落物分解模型的构建等方面.     

治沙措施通过植物群落的质量效应驱动土壤因子变化——以玛曲高寒草甸沙化区为例

沙漠化是玛曲高寒草甸面临的主要生态问题之一,研究沙障固定+种草植灌+围封共同构建的综合性治沙措施对不同调查区(县城南岸与河曲马场)玛曲高寒草甸严重沙漠化区域(流动沙地)植物群落和土壤因子的影响,以及植物群落驱动土壤因子变化的生态机制,有助于科学合理的开展沙漠化防治与生态恢复工作。结果表明：治沙措施实施后,植物群落的主要优势种由青藏苔草(Carex moorcroftii)转变为垂穗披碱草(Elymus nutans)与青藏苔草并重。不受调查区制约,治沙措施能够显著改善植物群落数量特征与物种多样性,表现为县城南岸与河曲马场的地上生物量大幅提高至18.04 g/m²和24.67 g/m²(P<0.05),盖度分别为23.8%和31.1%,较流动沙地显著提高了487.3%和589.2%(P<0.05),物种丰富度和Shannon多样性指数的变化规律与盖度相近。土壤因子方面,除pH值外,治沙措施能够显著提高县城南岸与河曲马场的土壤全氮、全碳、全磷、速效磷和速效钾。线性混合效应模型表明,治沙措施实施后,地上生物量是驱动土壤有机质、全氮和全碳...     

不同沙化阶段高寒草甸植物群落与表土环境因子的关系

沙漠化是玛曲高寒草甸最为严重的生态问题之一，明晰区域内不同沙化阶段植物群落与表土环境因子的关系，有助于为玛曲高寒草甸沙漠化的监测与防治提供科学参考。鉴于此，研究应用方差分析与典范对应分析，厘清了潜在、轻度、中度、重度和极重度沙化阶段植物的组成格局与变化规律，并对其与表土环境因子的关系进行了分析。结果表明：（1）伴随沙漠化的发展，表土水分与电导率呈逐步降低的趋势，下降幅度显著（P<0.05）；温度呈先降低后增加的变化规律，其中轻度沙化阶段最低，为24.32℃，极重度阶段最高，达30.79℃；（2）伴随沙漠化的发展，植物的盖度、多度依次降低，下降幅度显著（P<0.05）；物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数与Pielou指数的变化趋势相近，呈潜在至轻度阶段上升，之后逐步下降的规律；（3）典范对应分析（CCA）表明，表土水分和电导率对群落组成的影响程度达到极显著水平（P<0.01）。潜在与轻度沙化阶段，CCA前两轴的方差解释率分别是71.91%和55.25%，表土环境因子能够较好的描述植物群落特征与多样性水平的变化规律；中度、重度和极重度沙化阶段，CCA前两轴的方差解释率不足40%，表土环境因子难以有效表征植物群落特征，预示放牧等人类活动在这些演替阶段的影响更为突出。