干旱砾漠区不同地貌单元植物群落特征及其与环境因子的关系

探究干旱砾漠区不同地貌单元植物群落特征及其驱动力,对干旱区不同地貌单元针对性的自然植物群落保护措施制定与合理的人工恢复植物群落构建具有重要意义。该研究分析了干旱砾漠区砾漠戈壁、风蚀残丘、风沙地和河谷地4种微地貌单元植物群落结构、组成与多样性特征,并基于土壤和微气象因子监测探究了不同地貌单元影响植物群落变化的主要生态因子。结果表明：（1）干旱砾漠区植物群落呈斑块状分布,垂直结构1～2层,生活型主要以1年生植物和小灌木为主;不同地貌单元中砾漠戈壁灌木约占45%,风蚀残丘和风沙地1年生植物约占50%,河谷地植物群落包含所有统计的5种生活型,其中包括少量乔木和藤本植物。（2）干旱砾漠区河谷地的植物群落覆盖度、植株密度、群落多样性和稳定性最高,风蚀残丘次之,在植物分布稀疏的砾漠戈壁和群落结构最简单的风沙地植物群落多样性和稳定性最低。（3）土壤含水率、有机质、可溶性盐和地表温度是影响干旱砾漠区植物多样性、生产力和群落稳定性的主要因子,除此之外,风蚀残丘的土壤容重、砾漠戈壁和风沙地的地表风速也是影响各自微地貌单元植物群落特征的主要因子。综上所述,干旱砾漠区生态受损后应依据不同微地貌单元中影响植物群落...     

露天煤矿排土场边坡植被组成特征及其群落稳定性评价

研究植被恢复过程中植物群落组成、结构及稳定性的变化,可进一步了解到植物群落的演替过程及规律。采用空间代时间的方法对内蒙古锡林郭勒盟北电胜利露天煤矿4个排土场边坡人工恢复植被进行群落调查,在此基础上采用多样性指数与优化后的M.Godron稳定性指数对植物物种组成、物种多样性及其群落稳定性进行分析,探究不同恢复年限排土场边坡植被在恢复过程中群落特征及稳定性变化特征。结果表明：（1）排土场边坡植物物种组成共有16科44属56种,植物群落组成较简单,其中禾本科种类最多,生长型以草本植物为主。（2）随着恢复年限的增加,植物生活型由一、二年生转变为多年生,坡面优势种由人工种植植物转变为本土植物。（3）整体看,随着恢复年限增加,物种多样性呈下降趋势,群落稳定性整体呈上升趋势。（4）由于不同坡向土壤微环境差异,北坡恢复效果及稳定性好于南坡。本研究在一定程度上可为露天煤矿排土场边坡人工修复过程中植物物种及合理配置模式的选择提供科学依据。     

露天煤矿区生态风险受体分析——以内蒙古平庄西露天煤矿为例

煤矿露天开采行为导致矿区岩体剥离、植被破坏和土壤物理化学性质的巨大改变,对采矿区土壤生态系统造成剧烈扰动,使其成为水土流失、滑坡等矿区潜在生态风险的主要受体。以内蒙古平庄西露天煤矿区土壤生态系统为研究对象,通过分析矿区主要景观单元的土壤理化性质、植被演替规律与土壤线虫群落结构特征,研究其生态脆弱性分布与变化规律。结果表明矿区土壤系统的成熟度与稳定度与其形成年限具有相关性,但与农田生态系统和未受扰动的自然生态系统相比,煤矿开采区与排弃物堆放区的土壤结构较差、土壤肥力偏低、动、植物群落成熟度和稳定性较差。受土壤养分条件及土壤微生物数量等因素的限制,其植被自然恢复速度慢,生态系统脆弱,需通过土壤改良、合理选种适生植物、改善土壤养分条件,促进植被重建。     

高寒地区煤矿排土场植被恢复研究——以内蒙古扎哈淖尔煤矿为例

高寒煤矿排土场植被恢复是制约我国矿区绿色可持续发展亟待解决问题,内蒙古扎哈淖尔煤矿通过不同的生态措施对排土场进行人工植被恢复的实践。在2020年和2021年对该高寒煤矿排土场75个样地进行野外连续监测,对不同生态恢复措施影响高寒地区内蒙古扎哈淖尔露天煤矿排土场植物恢复过程中的群落组成、盖度、物种多样性进行分析,阐明不同恢复措施在高寒地区煤矿排土场植被恢复中的作用。研究结果表明：从2020年到2021年排土场的植物群落物种数、植被盖度和群落多样性存在显著的季节变化规律;周边原生草原的非人工种植植物随恢复时间增加而不断进入排土场,导致群落物种数显著增加;植物群落多样性在平面、坡面与田字格地形存在显著差异,田字格上Shannon-Wiener多样性指数最低;坡度显著影响群落多样性,同时受到季节变化影响;喷播加灌木种植方式与其他4种播种方式相比显著增加群落香浓维纳多样性指数;但不同坡向、土壤施肥方式和水分灌溉方式对植物群落多样性没有显著影响。研究结果可为完善草原露天煤矿植被恢复技术提供科学依据。     

安太堡矿区复垦地植被种间关系及土壤因子分析

为研究安太堡矿区植被复垦过程中不同植物群落类型的种间关系及影响群落稳定性的外部环境因子, 作者对矿区的植物群落和自然生境进行了野外调查。对森林、灌丛和草地3种群落分别在10 m×10 m、 4 m×4 m和1 m×1 m的尺度上, 采用校正的χ2检验、Spearman秩相关分析研究了不同群落类型中出现频率较高的物种之间的联结性, 同时应用灰色关联识别对影响群落稳定性的土壤因子进行了识别。结果表明: 草地群落中物种组成贫乏, 以旱生种为优势类群, 物种间既具有一定的联结性, 又具有相当独立的分布格局。灌丛群落主要种整体呈现正联结, 其组成成分仍以旱生或中旱生物种为主, 部分中生性物种的出现及其与优势种的正相关关系都在一定程度上指示了灌丛群落向正向演替方向进行。森林群落主要种也整体呈现正联结, 表明群落处于植被演替进程中一个相对稳定的过渡阶段。土壤因子与植物群落稳定性的关联顺序为: 有机质> N > P> K> Cu> Mn > pH > Zn>电导率。总的来看, 矿区现有森林群落配置方式是较灌丛群落和草地群落配置方式更适合于矿区特殊生境的群落类型, 而土壤因子中有机质在决定群落稳定性方面发挥重要作用。此研究结果对制定该矿区植被恢复计划具有参考价值。     

草原区露天煤矿开采对土壤性质和植物群落的影响

通过对胜利煤田3个露天矿植物群落特征和土壤理化性质的调查,分析了露天矿区土壤性质、物种组成和群落多样性的变化,同时采用冗余分析和聚类分析研究土壤因子与群落特征的关系,利用灰色关联法对研究区土壤肥力质量进行评价。结果表明:①露天煤矿开采对土壤含水量的影响较复杂,西二矿和东二矿土壤含水量分别下降了1.9%和14.0%,西三矿增加了63.6%。与对照区相比,露天矿区土壤养分发生损失,全钾和碱解氮含量分别显著降低了6.3%和47.2%;②露天矿区物种数量比对照区减少了26.3%～57.9%,建群种重要值下降,丰富度指数和多样性指数显著降低,草原干旱化、退化趋势明显;③土壤因子与群落多样性指数具有较高的相关性,全钾和速效钾是影响群落结构的关键因子;④远离露天采场的土壤肥力要好于采场附近,露天煤矿开采对一定范围内的土壤肥力产生影响。     

公路建设对雾灵山自然保护区植被的影响

选取雾灵山自然保护区莲花池至燕山主峰段盘山公路周边的植被为对象,调查分析了公路建设对沿线植被组成、盖度、密度、生物量的影响。结果表明:1)公路干扰作用下,公路沿线乔木数量减少,但出现不同种类的幼龄乔木;草本植物群落生物量较高,物种丰富度指数、多样性指数较高。2)随样地与路肩距离的增加,草本与灌木层植物群落的生物多样性逐渐降低,乔木层植物群落的密度、高度、胸径均有所增加;距离路肩30m以上时,灌草植物群落组成趋向稳定;距离路肩150m以上时,乔木层植物群落结构趋于稳定。3)公路对植被的干扰作用包括正负2种,乔木层主要受负干扰影响,灌木和草本层主要受正干扰影响,且灌草植物群落所受的干扰作用大于乔木植物群落。4)公路干扰对于边坡上、下区域植被群落物种丰富度影响强度不同,对上边坡植物群落的影响大于下边坡植物群落。     

内蒙古高寒露天煤矿排土场植被恢复研究

探究不同恢复年限对于露天煤矿植被群落变化和植物个体生长的影响,进一步加强生态环境保护与生态修复治理措施。以内蒙古高寒露天煤矿排土场恢复4年(2018-2021年)的植物群落为研究对象,采用样方调查方法,对样地内植物群落进行调查,设置草本样方(1 m×1 m)和灌木样方(5 m×5 m),记录植物物种组成、高度及盖度等指标,计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpon指数、Pielou均匀度指数和物种重要值。探讨不同的恢复年限植物群落变化特征和优势植物的养分吸收,为矿区人工植被恢复提供科学依据。结果表明:(1)矿区排土场植物群落物种数、生物量和群落多样性均随着恢复年限的增加而显著增加。总物种数从恢复第1年的16种增加到恢复第4年的31种,主要是由于非人工种植植物从6种增加到19种导致,特别是在恢复第2年增加显著,然后趋于平稳,这说明恢复第2年是物种增加关键的时期;(2)随着恢复年限的增加,生物量和多样性指数显著增加;矿区植被优势物种多以禾本科披碱草(Elymus dahuricus)、无芒雀麦(Bromus inermis);豆科植物苜蓿(Medicago sativa)、草木樨(Melilotus officinalis)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、锦鸡儿(Caragana sinica);菊科植物大籽蒿(Artemisia sieversiana);十字花科油菜(Brassica napus)和胡颓子科沙棘(Hippophae rhamnoides)为主。(3)比较不同优势植物叶片、茎和根的氮(N)、磷(P)和钾(K)含量发现,草本优势种中菊科和豆科植物显著高于禾本科植物。灌木优势种中沙棘茎的N含量和P含量显著高于锦鸡儿。研究认为,在排土场植被恢复初期(4年)的物种选择上,豆科植物和菊科植物是草本植物首选的先锋物种,另外,沙棘是灌木首选的物种。     

阿尔金山自然保护区植物群落生物量和物种多样性的空间格局及其影响因素

以阿尔金山国家级自然保护区的植物群落为研究对象,用样方法调查分析了不同植物群落的物种多样性、生物量的空间格局及其与环境因子间的关系。结果表明:西南高海拔地区主要植被类型为高寒草原,东北低海拔地区主要植被类型为沼泽草甸和高寒草原,西北部中海拔和东南低海拔区域的植被类型则主要为高寒荒漠;植物群落的物种多样性和生物量并未表现出明显的纬度、经度和海拔梯度变化;植物群落的多样性指数与土壤全氮、土壤总碳、土壤有机碳呈显著正相关,与土壤含水量呈极显著正相关;植物生物量与土壤有机碳和土壤含水量呈显著正相关,与土壤全氮呈极显著正相关,与土壤容重呈显著负相关。综上,阿尔金山保护区内植物群落生物多样性与生物量的空间分异是地理因子、土壤因子以及气象条件等综合作用的结果,在保护区尺度上土壤和气象因子对植物群落的影响超过地理因子的影响。     

采煤塌陷区不同地貌类型植物群落多样性变化及其与土壤理化性质的关系

通过对神府-东胜矿区2种不同地貌类型下沉陷样地及对照样地地表植被进行调查,研究不同地貌类型、不同沉陷位置的群落多样性变化及其与土壤理化性质的关系。研究结果表明:(1)哈拉沟矿区(黄土丘陵地貌)植物种类较丰富,大柳塔矿区(风沙地貌)植被种类较单一;达乌里胡枝子作为风沙地貌沉陷区指示物种,其演替机制符合忍耐作用理论,紫翅猪毛菜作为黄土丘陵沟壑地貌沉陷区指示物种,其演替机制是促进理论和竞争共同作用的结果。(2)沉陷干扰12a后,2个研究区Shannon-Wiener指数分别增加了54.60%,73.85%,风沙地貌研究区土壤含水量和脲酶活性分别增加了8.64%和57.14%,黄土丘陵沟壑地貌研究区土壤有机质增加了47.73%。(3)采煤塌陷后,风沙地貌矿区坡中位置过氧化氢酶活性下降63.50%,土壤体积含水量降低58.70%,植物群落多样性显著降低;坡底位置土壤含水量、土壤养分、植物群落多样性均显著提高,土壤理化性质和植物群落多样性变化协同一致。(4)风沙地貌区植物群落多样性与土壤含水量存在显著正相关关系,黄土丘陵沟壑地貌区植物群落多样性与土壤有机质含量存在显著负相关关系。     

哈密露天煤矿不同环境介质微生物群落特征分析

【背景】干旱区露天煤矿开采过程中产生的粉尘颗粒物加剧了土壤生态环境的恶化和矿区空气质量的下降,针对煤矿区土壤和粉尘颗粒物的微生物群落组成的研究鲜有报道。【目的】研究新疆哈密南湖乡露天煤矿土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物中的微生物群落结构和多样性特征,并预测潜在的功能类群。【方法】采用高通量测序技术,对煤矿露天采坑区和电厂粉煤灰堆放区的土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物的微生物真菌及细菌群落组成进行比对分析。【结果】矿区优势真菌类群来自子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势细菌类群来自变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。真菌和细菌群落的丰富度及α多样性在整个矿区内无显著性差异,大气PM_2.5颗粒物的细菌群落生态位宽度显著大于露天采坑区和粉煤灰区。矿区内的土壤和PM_2.5颗粒物样本中均发现了一些丰度差异显著的功能类群,真菌特征功能类群为腐生营养型类群,细菌特征功能类群主要包括甲烷营养型类群、几丁质酶类细菌类群等。【结论】露天煤矿区粉尘可能对区域内土壤和PM_2.5颗粒物的微生物群落结构产生重要影响,具有煤组分降解功能的特定微生物类群可能是维持矿区土壤生态安全的重要微生物学机制之一。     

煤炭井工开采对干旱荒漠区植被动态变化的影响

我国西北干旱荒漠区生态环境脆弱,煤炭开采活动严重地破坏植被和影响生态环境,而煤炭井工开采对干旱荒漠区植被动态变化的影响尚不明确。以灵武市为例,采用遥感技术和野外实地调查相结合的方法,分析2000-2019年间煤炭井工开采对植被动态变化的影响。结果表明：灵武市的植被主要以沙蒿（Artemisia salsoloides）、柠条（Caragana korshinskii）和芨芨草（Achnatherum splendens）等荒漠植物为主;2000-2019年间,植被覆盖度（FVC）和绿度变化率（GRC）表明灵武市植被整体呈现改善趋势;归一化植被指数（NDVI）与年降水量（P）和年平均风速（S）等气象因子显著相关,表明气候因子对区域植被动态变化起主要作用;煤炭开采区侵占草地和灌丛面积,使得土地利用类型发生变化,生态环保政策的实施对于区域土地利用类型的变化和植被改善具有重要作用。实地调查分析表明煤炭开采改变了矿区植物群落结构,植被盖度和物种多样性指数均在煤炭开采后1-4a呈下降趋势,5-9a为上升趋势,10a自然恢复后与对照区的变化趋势一致,说明在自然条件下煤炭开采区植被恢复经历了退化期、改善期和初步恢复期等过程。这些研究结果为西北干旱荒漠区煤炭井工开采矿区植被恢复和生态环境建设提供了理论基础。     

Soil prokaryotic community shows no response to 2 years of simulated nitrogen deposition in an arid ecosystem in northwestern China

An arid ecosystem might be sensitive to nitrogen (N) deposition, but the associated ecosystem-specific response of soil microbes is not well studied. To assess the N enrichment effects on plant and prokaryotic community diversity, we performed a two-year NH₄NO₃ treatment in a desert steppe in northwestern China. Results showed that N addition increased plant aboveground biomass and decreased plant Shannon diversity. A C₄ herb (Salsola collina) became dominant, and loss of legume species was observed. The concentrations of soil NH₄⁺-N, NO₃⁻-N, microbial biomass N, and the plant aboveground biomass N pool increased in contrast to total N, suggesting that the N input into the arid ecosystem might mainly be assimilated by plants and exit the ecosystem. Remarkably, the α-diversity and structure of the soil prokaryotic community did not vary even at the highest N addition rate. Structural equation modelling further found that the plant aboveground N pool counteracted the acidification effect of N deposition and maintained soil pH thus partially stabilizing the composition of prokaryotic communities in a desert steppe. These findings suggested that the plants and N loss might contribute to the lack of responsiveness of soil prokaryotic community to N deposition in a desert steppe.     

塔里木荒漠河岸林物种多样性沿地下水埋深梯度的分布格局

探讨荒漠河岸林土壤水分、物种多样性的空间变异性及其相互关系,可为干旱区天然林保护、可持续经营和生态恢复提供科学依据。以塔里木荒漠河岸林为研究对象,基于野外样带调查和采样测定,系统分析了地下水埋深（GWD）梯度下林地土壤水分与物种多样性的空间变异及其权衡关系。结果表明：随GWD增加和土壤水分减少,荒漠河岸林群落物种数减少、结构简化、群落发生退化,退化顺序为浅根系的中生草本植物和灌木,最后留存的是抗旱性较强的乔灌木或灌木;同时土壤水分和物种丰富度、物种多样性指数均呈显著的线性递减趋势,而物种均匀度指数降幅较小。GWD与土壤水分、物种多样性之间均呈极显著的相关（P<0.01）,土壤水分与物种多样性的相对收益随GWD增加而逐渐降低,表明GWD是控制荒漠河岸林土壤水分和物种多样性空间变异的关键因素。荒漠河岸林土壤水分与物种多样性权衡关系的转折点为GWD 4.5m左右,转折点以下（GWD<4.5m）二者沿GWD以相同速率变化,呈协同关系;转折点以上（GWD>4.5m）土壤水分与物种多样性的权衡明显增大,土壤水分相对收益剧降,即维持当前相应的物种多样性以消耗土壤水分为代价,系统通过反馈调节使物种多样性降低。综上表明,维持塔里木荒漠河岸林物种多样性和生态系统功能的合理GWD在4.5m左右,这为塔里木河流域荒漠河岸林保育与生态输水工程实施提供科学依据。     

水分梯度下荒漠植物多样性与稳定性对土壤因子的响应

荒漠生态系统多样性的研究对维持荒漠区群落稳定性有着重要意义。以艾比湖流域荒漠植物群落为研究对象,基于野外样方调查数据及实验分析,探讨不同水分梯度下植物多样性与稳定性的变化规律及土壤因子对二者的影响。结果表明:(1)随土壤水分含量下降,Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(J)、Margalef丰富度指数(R)和种群密度稳定性(ICV)指数均呈下降趋势,且当土壤含水量低于4.65%时,荒漠植物多样性与群落稳定性总体显著降低(P<0.05);(2)不同水分梯度下影响艾比湖流域植物多样性的土壤因子具有差异性,高水梯度为硝态氮与有机质,中水梯度下影响植物多样性的因子为pH,低水梯度为全氮和有机质;(3)仅在环境适宜的情况下,土壤因子(土壤含盐量与有机质)才能对群落稳定性产生显著影响(P<0.01);(4)三种梯度下,物种多样性均对群落稳定性有显著性影响(P<0.001),植物多样性与群落稳定性存在正相关关系。     

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。     

工业运输活动对周边荒漠草原植物多样性与土壤性状的影响

研究工业运输活动释放出的重金属元素对周边荒漠草原植被群落特征和土壤性状的关系,为工业活动影响下的荒漠草原植被恢复和重建提供科学依据。以宁夏盐池县高沙窝工业集中区邻近的荒漠草原为研究对象,结合前期土壤和降尘的重金属含量,根据内梅罗污染指数划分了五个污染梯度(梯度Ⅰ、梯度Ⅱ、梯度Ⅲ、梯度Ⅳ和梯度Ⅴ),采用野外调查和室内分析的方法,对比分析了不同污染梯度下的植被群落特征与土壤性状的关系。结果显示：在前三个污染梯度下物种组成相对较多,禾本科(Gramineae)、藜科(Chenopodiaceae)、豆科(Leguminosae)和菊科(Compositae)为优势科。其中,牛枝子(Lespedeza potaninii)和短花针茅(Stipa breviflora)的重要值分别为59.41和44.26,是研究区工业生产和交通运输影响下的主要物种。随着污染梯度的升高,植物群落均匀度指数显著下降(P<0.05),工业交通运输活动造成研究区荒漠草原植被组成单一,群落结构不稳定。表层土壤养分受重金属影响波动较大,土壤全氮和有机质是影响物种多样性指数的主要土壤因子,随着污染梯度的升高显著降低(P...     

干旱、半干旱区湖泊周围盐生植物群落的多样性格局及特点

干旱、半干旱地区湖泊周围是盐渍化土壤的主要分布区,盐渍化是荒漠化的主要类型之一。目前,关于盐生植被的分布格局及群落多样性随着盐渍化程度加深的动态变化的研究仍很缺乏, 为阐释这种关系,作者在内蒙古干旱、半干旱地区选择吉兰泰(盐池)、乌梁素海、查干诺尔(碱矿)以及额吉诺尔(盐池)等4个湖泊,研究了其周围盐生植物群落的物种组成、分布特征以及群落结构的差异, 讨论了群落多样性沿盐分梯度的变化特点, 并在此基础上探讨了盐生植物群落对土壤盐分环境的指示意义。为建立群落耐盐值与群落多样性的关系,我们计算了群落耐盐值。结果表明, 盐生植物群落沿盐湖呈明显的环带状分布;随着土壤盐渍化程度的增加, 按照芨芨草群落(Comm. Achnatherum splendens)、盐爪爪群落(Comm. Kalidium foliatum)、盐角草群落(Comm. Salicornia europaea)和碱蓬群落(Comm. Suaeda glauca)的顺序演替, 而且物种种类趋向单一化, 群落结构趋向简单化。群落的物种多样性和群落间物种的替代速率都随土壤盐分的增加而减小, 而群落间物种的相似性则增加。区域性气候特点对盐生植物群落的特征也会产生一定的影响, 特别是在低盐渍化的条件下, 这种影响比较显著, 使得盐生植物群落体现出地带性的特点, 而随着土壤盐渍化程度的提高, 盐生植物群落的隐域性特征更为突出。因此, 这一地区的盐生植被又呈现出非常明显的地带性植被向非地带性植被过渡的特点。