人工固沙植被恢复对地表节肢动物群落组成及多样性的影响

人工绿洲是干旱区主要的自然景观之一,为了维护绿洲稳定而营建的防护林强烈改变地表生态水文过程,进而影响着地上和地下生物多样性。然而,以往的研究对地上植被关注较多,而对土壤动物研究较少。以张掖绿洲外围人工固沙植被群落和天然固沙植被群落为研究对象,探讨人工固沙植被恢复对荒漠地表节肢动物群落组成及多样性的影响及不同动物类群对植被变化的响应模式。研究表明,天然固沙植被群落转变为人工固沙植被群落显著降低了地表节肢动物数量,但提高了地表节肢动物类群丰富度和多样性,这在5月份表现尤为明显。植被类型对地表节肢动物群落的影响不同,8月人工柽柳林群落地表节肢动物活动密度、类群丰富度和多样性均显著高于人工梭梭林群落。人工固沙植被恢复显著降低了适应荒漠环境的拟步甲科甲虫,而蚁科和部分蜘蛛的数量显著增加,它们对人工固沙植被恢复的响应模式不同决定了群落结构及多样性的变化规律。此外,研究还发现一些地表节肢动物类群对不同生境具有强烈的指示作用,如拟步甲科等可指示荒漠生境,潮虫科等可指示梭梭林生境,而蠼螋科和狼蛛科等可指示柽柳林生境。综上所述,人工栽植固沙灌木形成的固沙植被群落导致了一些适应荒漠环境的地表节肢动物类群的数量降低,但也为更多的地表节肢动物类群提供了适应栖居环境和充足的食物资源等,从而提高了地表节肢动物的多样性。     

几种人工固沙林多种群多尺度格局及种间关联

以乌兰布和沙漠东北缘黄灌区绿洲边缘早期营造的人工固沙花棒林、沙拐枣林和梭梭林为主要研究对象,并以附近天然植被为对照,采用连续小样方组成的样带法调查,分析了已进入衰老期的3种人工固沙林的多种群多尺度格局特点及种间关联.结果表明：对照区的天然植被中, 74.29%以油蒿单种群格局出现,24.99%以白刺单种群格局出现;人工固沙林逐渐演替成为近天然植被.与对照区天然植被相比,人工固沙林格局强度较高,在防风固沙,促进天然固沙植物恢复、演替方面发挥了重要作用.但随着演替进程,人工种植灌木将衰退减少,天然植物种逐渐成为林分的优势种.在环境条件差异较小情况下,植被的格局尺度受斑块内优势植物种特征及其相互关系的影响较大.种间关联与斑块的大小、植物种组成及不同植物种对斑块的贡献率有关.     

我国北方风沙危害区生态重建与恢复:腾格里沙漠土壤水分与植被承载力的探讨

我国北方风沙危害的主要防治区包括贺兰山以东沙地和以西的沙漠、绿洲和沙漠与荒漠草原过渡区,约3.2×105 km2.植被重建与恢复是该区遏制风沙危害的重要手段和有效的途径.基于腾格里沙漠沙坡头地区50余年的长期生态学研究,发现重建植被通过对土壤水分的利用和时空再分配改变了原来沙丘系统的水循环特征,在给定的区域降水条件下,土壤水的时空动态与重建植被动态密切相关;指出沙区水文过程的长期改变驱动着人工植被的演替;探讨了降水小于200 mm风沙区土壤水分的植被承载力和植物固沙的模式.     

腾格里沙漠固沙植被区蚂蚁群落分布特征及其对土壤理化性质的影响

为了阐明固沙过程中蚂蚁群落结构分布特征及其对土壤性质的影响,在腾格里沙漠固沙植被区选取流动沙地以及5 a、8 a、34 a和57 a固沙植被区为研究样地,对不同样地蚂蚁群落的个体数、类群数以及蚁丘内外土壤理化性质进行测定,进而分析了不同样地蚂蚁群落分布特征及其与土壤因子间的关系。结果表明:(1)固沙植被区蚂蚁群落中的优势类群为掘穴蚁(Formica cunicularia),个体数占比为78.87%。(2)57 a固沙植被区蚂蚁密度显著低于8 a和34 a固沙植被区(P < 0.05);5 a固沙植被区蚂蚁类群数显著低于其他植被区(P < 0.05)。(3)57 a固沙植被区蚁丘中土壤含水量、土壤黏粒和土壤全钾显著高于非蚁丘,而土壤电导率和土壤粉粒显著低于非蚁丘(P < 0.05)。8 a和57 a固沙植被区蚁丘中土壤pH显著高于非蚁丘,8 a固沙植被区蚁丘中土壤有机碳显著高于非蚁丘,8 a和34 a固沙植被区蚁丘中土壤全氮显著高于非蚁丘(P < 0.05)。(4)蚂蚁群落组成与土壤粒径、电导率、pH、有机碳、全氮、全磷和有效磷含量的相关关系显著;偏RDA 结果表明,蚂蚁类群数是影响固沙区土壤理化性质的主要限制因子。综合表明,腾格里沙漠不同固沙年限植被区蚂蚁群落组成差异较大,更丰富的蚂蚁群落有利于改善土壤质地,促进土壤理化性质向良好的方向发展,对实现荒漠生态系统恢复起到推进作用。     

绿洲边缘夹粘沙丘持水特性

夹粘沙丘是指剖面中分布有一层红褐色粘化层的沙丘,其夹粘层埋藏深度常在120—500cm左右,厚度在40—100cm之间,粘粉粒含量达到90%以上。夹粘沙丘人工梭梭固沙植被郁闭度在0.5以上,明显高于相同水热条件下的植被生产力,这可能与夹粘层通过改变土壤持水性及水分状况,从而提高了土壤水分承载力有关。以河西走廊绿洲边缘夹粘沙丘为研究对象,在测定0—8.0m剖面土壤物理性质和土壤水分特征曲线的基础上,计算了土壤孔隙分布和持水特性,研究了剖面中土壤持水性的变化规律及其影响因素。结果表明:(1)夹粘层土壤含水量最高,上覆沙土土壤含水量最少且随深度增加而增加,下伏沙土受地下水毛管作用影响水分含量较高;(2)土壤机械组成决定了不同土层的持水特性,土壤中粘粉粒含量越高,田间持水量和饱和含水量就越大,夹粘层的土壤持水性远高于沙土层;(3)夹粘层是沙丘土壤水分暂时贮存的重要土层,可以为植被提供深层土壤水分,这对绿洲边缘人工固沙植被的生存和繁衍有重要影响,而土壤持水性和毛管作用的强弱决定了夹粘层对沙丘水分调节能力的强弱。本研究为深入理解绿洲边缘雨养固沙植被斑块状分布的机理提供了一定的理论依据。     

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

油蒿植物群落与固沙造林关系的研究 兼论用该群落在沙坡头建立人工植被的可能性

本文研究了油蒿(Artemisia ordosica)植物群落的分布、固沙作用以及在利用油蒿植物群落进行固沙造林中值得注意的问题,并论证了用油蒿群落在沙坡头建立人工植被固沙的可能性。研究表明,油蒿植物群落是我国沙漠地区最大的植物群落之一,它广泛分布在甘肃、宁夏、陕西、内蒙等省区的固定、半固定沙地上。天然的油蒿群落,它在固沙上起着重要作用;宁夏、陕西、内蒙等地用人工建立起来的油蒿群落,它的固沙作用也十分显著。     

乌兰布和沙漠植被的变化与土地沙漠化的进程

一、问题的提出乌兰布和沙漠位于我国内蒙古自治区和宁夏回族自治区交界的阴山之南,贺兰山之北,紧靠黄河西岸的磴口县境内。这里年平均降雨量仅100多毫米,而年蒸发量却达2,000多毫米。每年风沙季节在11月至翌年5月,起沙风(大于或等于5米/秒)次数每年200—250次以上,风沙频繁,当地群众的说法是乌兰布和沙漠“一年一场风,从春刮到冬”。植被稀疏,土地贫瘠,盐渍化严重,一派荒漠景象。追溯历史,乌兰布和沙漠并不如此。据侯仁之先生的考证,乌兰布和沙漠北部过去是一片草原,阴山林木丛茂。长期以来,由于人为的因素使植被遭到破坏而形成沙漠,又由于沙漠的不断扩大,使自然环境不断恶化,才构成了今天乌兰布和沙漠的景观。     

干旱半干旱地区人工固沙灌木林生态系统演变特征

应用实验生态学方法分析了沙坡头地区栽植于1956、1964、1981、1987年的无灌溉人工植被固沙群落浅层土壤分形特征、植被盖度、物种特征、生物量、土壤水分、土壤微生物,以及群落土壤物理和土壤养分特征,并与流动沙丘进行比较。结果表明,在干旱半干旱的草原化荒漠地区,首先利用半隐蔽式草方格沙障对流动沙丘进行固定,然后栽植灌木柠条、花棒等和半灌木油蒿,经过40多年的稳定演变,该区域逐渐形成由矮灌木与草本植物覆盖,以及隐花植物与微生物土壤结皮复合的固定沙丘景观。在人工植被固沙防护体系稳定演变过程中,浅表层土壤的细粒化和养分富集化特征,微生物土壤结皮与亚表层土壤厚度,以及浅表层土壤体积含水率均随固沙年限的延长趋于显著增加。而土壤微生物数量、植被盖度、植物种数等生物群落学属性在固沙年限达40a左右时,已趋于最大,尔后呈缓慢下降趋势。随着固沙年限的增加,灌木树种不断衰退减少,当固沙年限逾17a之后,群落生物量增至峰值后略有下降。土壤分形维数与土壤粘粒含量呈显著正相关关系,流动沙丘被人工植被固定年代越久远,浅表层(0~3cm)土壤粘粒含量(4.50%)越高,其分形维数越大(D=2.4083),表明人工植被固沙防护体系浅表层土壤结构变得越紧实,流动沙丘(D=2.0484)在人工植被的固定作用下,发生逆转的趋势越显著,沙丘日趋固定。     

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康序列分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,但相对本文的健康序列看,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

1994-2016年和田绿洲植被覆盖时空变化分析

监测植被变化对评价区域生态环境质量及生态过程具有重要意义。基于Landsat数据影像,运用归一化植被指数、像元二分模型、重心迁移模型等方法分析和田绿洲植被覆盖时空变化。结果表明：（1）和田绿洲植被分布总体以玉龙喀什河和喀拉喀什河为轴线,从高到低向外展布,高覆被以大面积片状集中于绿洲中部,低、中覆被相对零散围绕高覆被分布;（2）过去23年,和田绿洲植被覆盖面积和植被覆盖度均呈升高趋势。2016年相比1994年,绿洲植被覆盖面积增加553 km²,增长了19.6%;（3）和田绿洲覆被变化存在阶段性和区域性差异。时段上,2000-2005年覆被面积增加最明显;区域上,西部覆被增加最显著;（4）气候变化对和田绿洲覆被变化存在一定影响,但人类活动影响最直接。其中耕地开垦、作物种植是和田绿洲覆被增加的最主要因素,而城市基建是引起绿洲覆被减少的最主要因素。同时,因农耕区水耗增加挤占天然覆被生态用水,引起天然覆被退化,威胁绿洲未来发展;（5）过去23年,绿洲覆被重心整体西移。     

绿洲-荒漠交错带环境特征初步研究

以甘肃省石羊河下游的民勤绿洲为例,对其绿洲外围与荒漠交错地带的植被和植被关系密切的灌丛沙包特征进行了系统研究,结果表明,由于生态交错带边缘效应的存在,植被盖度的变化呈现绿洲附近与交错带外围靠近流沙的地方较低,而位于流沙和绿洲之间的部分相应较高,植被盖度较高的部位主要集中于自流动沙丘至绿洲外600m处,而非紧靠近绿洲、这与地下水自沙漠向绿洲方向运移有关,在绿洲外缘300～600m的范围内植被盖度出现下降,原因可能与绿洲荒漠交错带界外区的形成有关,说明研究区绿洲0～600m范围即是该区域绿洲界外区的存在区域,灌丛沙包上的裸沙率以绿洲界外区为最大,大量沙包裸露,可致沙子的活动性增强,因此该地带是对绿洲土地造成沙质荒漠化的最大流沙来源。     

西北干旱区AM真菌多样性研究

为了探明我国新疆、甘肃河西走廊等西北干旱区丛枝菌根(AM)真菌的资源与分布, 我们调查了荒漠、草原、针阔叶混交林、草甸和绿洲农田5种植被类型中AM真菌类群分布特征, 以及不同生态因子对AM真菌多样性特征的影响。在西北干旱区的26科60种植物的根区土壤中, 共分离鉴定出AM真菌6属40种, 其中35个鉴定到种, 5个鉴定到属。在调查区域内球囊霉属(Glomus)为优势属, G. claroideum为优势菌种。AM真菌在不同植被类型中的发生和分布规律明显不同: 内养囊霉属(Entrophospora)只在荒漠中有分布, 类球囊霉属(Paraglomus)在绿洲农田和荒漠中有分布, 原囊霉属(Archaeospora)在草原、荒漠和绿洲农田中分布, 盾巨孢囊霉属(Scutellospora)在草甸、针阔叶混交林和草原中有分布。研究观察到在绿洲农田和草甸中AM真菌的物种多样性指数高于其他植被类型, 这反映出在干旱区土壤水分条件可能是AM真菌发生和分布的重要制约因素。     

黑河下游河岸绿洲区包气带土壤水分与植被生长状况的研究

黑河下游荒漠平原区近年来由于河水流入量的持续减小,致使依赖河水补给来源的地下水呈减少趋势,造成区域性地下水位下降,从而引起一系列生态环境问题。通过研究黑河下游河岸绿洲区非饱和带的含水量、地下潜水埋深、土壤类型结构等与河岸绿洲植被生长状况之间的关系,发现土壤结构、地下水位埋深和土壤盐分是决定研究区植被生长状况的3个主要因素,而土壤结构是不可改变的,土壤盐分又与地下水关系密切,因此,地下水是极端干旱区植被生长状况的决定因素。     

荒漠绿洲NDVI与气候、水文因子的相关分析

 通过利用1992～1996年NOAA/AVHRR逐旬的归一化植被指数（NDVI）数据和阜康气候、水文资料,分别对绿洲和荒漠进行了NDVI与气候、水文因子间的相关分析,得出了一些初步结论：绿洲与荒漠NDVI具有不同的季节变化规律;与绿洲NDVI相关显著的因子依次为气温、地下水位和降水,     

Life on the edge – to which degree does phreatic water sustain vegetation in the periphery of the Taklamakan Desert?

Questions: Do the vegetation‐specific patterns in the forelands of river oases of the Taklamakan Desert provide clues to the degree to which a vegetation type depends on unsaturated soil moisture, brought about by extensive floodings, or phreatic water? Location: Foreland of the Qira oasis on the southern rim of the Taklamakan Desert, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. Methods: A vegetation map was prepared using a SPOT satellite image and ground truthing. Measurements of soil water contents were obtained from a flooding experiment and transformed into water potentials. Sum excedance values were calculated as the percentage of days on which different thresholds of soil water potentials were transgressed. Groundwater depth was mapped by drilling 30 groundwater holes and extrapolating the distances to the whole study area. Results: The vegetation was characterized by only six dominant or codominant species: Alhagi sparsifolia, Karelinia caspia, Populus euphratica, Tamarix ramosissima, Calligonum caput‐medusae and Phragmites australis. The vegetation patterns encountered lacked any linear features typical of phreatophytes, thus not allowing direct conclusions on the type of the sustaining water sources. Soil water potentials never transgressed a threshold of pF 5 (?10 MPa) in horizons above the capillary fringe during periods without inundation, thus representing water not accessible for plants. Depth to the groundwater ranged between 2.3 and 17.5 m among plots and varied between 1.7 and 8.0 m within a plot owing to dune relief. The seven main vegetation types showed distinct niches of groundwater depths, corresponding to the observed concentric arrangement of vegetation types around the oasis. Conclusions: Inundation by flooding and unsaturated soil moisture are irrelevant for the foreland vegetation water supply. Although distances to the groundwater table can reach about 20 m, which is exceptionally large for phreatophytes, groundwater is the only water source for all vegetation types in the oasis foreland. In consequence, successful maintenance of oasis foreland vegetation will crucially depend on providing non‐declining ground water tables.     

绿洲生态系统生物量与植被指数分析

利用阜康绿洲野外实测的53个样方的植物生物量数据与同期陆地卫星MODIS影像的第1,2通道250 m遥感数据,分析植被指数与绿洲植物生物量的相关关系,建立植被指数与绿洲植物生物量的一元线性和非线性回归模型。结果表明,植被指数NDVI和MSAVI与绿洲生态系统植物生物量之间存在较好的相关性;所建植被指数与植物生物量的回归模型中,三次方程为所得到的回归模型中最适合用于绿洲生态系统植物生物量和生长监测。     

四川九顶山西坡红桦林天然种群空间格局及更新研究

用T-square距离方法,通过空间格局的T形指数C及其检验值Z₁,对九顶山西坡红桦种群中选取的3块样地6条样线进行了研究.结果表明,该区红桦种群空间分布格局以随机型分布为主,如样地支部牛场、十二河等,少数地区由于遭到人类的严重干扰和破坏,形成了集聚型分布格局,如样地上堰.通过分布距离指数I的进一步对照分析得出,在样线L4中,在主要的随机格局中也有少部分表现出了集聚型.本区红桦树种按其年龄段的不同分为3个年龄级:幼树、成年树、老年树.红桦幼树比较缺乏,仅占红桦树种的12%,而老年树种占24%,年龄结构为衰老型.在九顶山西坡,红桦种群已开始老化,幼树又相当缺乏,使红桦种群的自我更新面临极大威胁,建议加强对红桦林的保护和种群自我更新能力的研究.     

新疆焉耆盆地人类活动与气候变化的效应机制

通过对新疆焉耆盆地及其周边近40a(1973—2014)的气候变化趋势检测、LUCC和生物量估算,探讨气候变化和人类活动的生态效应机制,研究区域陆地生态系统演变及其归因。分析结果表明:(1)焉耆盆地山区和平原区降水变化都有明显的突变点,并呈现增加趋势,蒸发量在山区减少,在平原区波动性减少趋势;(2)LUCC分析表明,山区裸地面积减少5.40%,冰川面积减少3.36%,高地植被面积增加8.76%;同时平原区天然绿洲面积增加1.96%,沙漠面积减少1.62%,水域面积减少1.30%,人工绿洲面积增加15.41%,湿地面积增加1.27%;(3)山区陆地生态系统对区域气候变化非常敏感,其中降水变化是决定山区地表植被生存状态和分布的重要因素;(4)人类活动的推动作用和有益气候变化的支撑是绿洲平原区生态系统好转的原因,其中人口急剧增加和社会经济快速发展,导致绿洲平原区生态系统结构及其时空分布的主要因素。焉耆盆地及其周围区域陆地生态系统的演变对气候变化和人类活动有明显的时空尺度效应,其反应程度各不相同。