民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭群落与水土因子的关系

作为绿洲可持续发展的重要生态屏障,人工梭梭群落的演替关系着民勤绿洲的生态安全。以民勤绿洲边缘人工梭梭群落为研究对象,在野外调查的基础上,采用双向指示种分类(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)数量生态学方法分析了人工梭梭群落与水土环境因子的关系。结果表明:(1)TWINSPAN方法将人工梭梭群落划分为4个群丛类型:群丛I梭梭+白刺-沙蒿-盐生草(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Artemisia frigida-Halogeton glomeratus)、群丛Ⅱ梭梭+沙拐枣-沙米(Haloxylon ammodendron+Calligonum mongolicum-Agriophyllum squarrosum)、群丛Ⅲ梭梭+白刺-芦苇(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Phragmites australis)、群丛Ⅳ梭梭+柽柳+盐爪爪(Haloxylon ammodendron+Tamarix ramosissima+Kalidium foliatum);(2)CCA排序第1轴代表生境水分及有机质梯度的变化,第2轴代表生境土壤盐分的环境梯度。Monte Carlo检验和前项选择结果表明,人工梭梭群落演替的环境调控因子排序为土壤水分(10%)有机质(9.7%)pH(8.8%)速效磷(8.4%)土壤沙粒(7.8%)地下水埋深(7.8%)样方距离绿洲之间的距离(7.2%)全氮(6.9%)电导率(6.7%)。TWINSPAN分类结果在CCA样方-环境因子排序图中有较好的反映,分类和排序结果较为吻合。(3)土壤含水量、酸碱度、沙粒体积百分比、速效磷、有机质、全氮、电导率与空间因子样方与绿洲的距离解释了物种格局变化的19.8%,其中土壤因子占15.6%,地下水因子占1.1%,土壤与地下水因子交互作用解释部分占3.1%。对于50%以上未能被解释的变异部分,可能归咎于未被选取的环境因子如降水、风蚀沙埋、封禁或者随机过程。     

环境因子对民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林蒸散的影响

利用涡度相关系统、土壤水分TDR传感器,于2014年7月—2015年6月连续测定了民勤绿洲荒漠过渡带退化梭梭人工林蒸散量,研究不同天气条件下梭梭人工林的蒸散对外界环境因子的响应.结果表明: 梭梭人工林晴天蒸散量日变化具有明显的季节变化规律.梭梭人工林蒸散量日变化幅度在生长季初期逐渐增大,在生长旺盛期达到最大峰值(0.07 mm·h^-1), 而后逐渐减小,至12月达到最低峰值(0.01 mm·h^-1).不同天气条件下梭梭人工林蒸散日变化波动幅度差异较大,阴天蒸散日变化波动幅度最小,降水后蒸散波动明显增高,强降水(>9 mm·d^-1)后日蒸散量显著增加至雨前的28倍,然后逐渐减少,并持续4个晴朗日后恢复至雨前蒸散量.在整个观测年,梭梭人工林蒸散总量为108 mm,占降水总量的98%,土壤水是梭梭人工林蒸散的水源,为主导因子.净辐射、光合有效辐射、空气温度、水汽压饱和差是决定植被用水和大气边界层水传输的气象动力,为显著影响梭梭人工林蒸散的主要因子.利用日蒸散量与环境因子数据建立了蒸散与土壤含水量和小气候因子的多元回归方程,拟合度(R²)高达0.80.     

不同年代梭梭同化枝解剖结构特征及其对土壤条件的响应

叶片是植物与外界环境进行能量、水气交换的主要器官,对环境变化较敏感且可塑性较大.该研究以民勤不同年代梭梭同化枝为研究对象,采用石蜡切片法,分析不同年代梭梭同化枝解剖结构变异特点及其与土壤条件的关系,旨在探讨梭梭同化枝在干旱环境的生态适应机制.结果表明:(1)除角质层和导管孔径,不同年代梭梭同化枝解剖结构指标差异显著(P...     

利用热脉冲技术对梭梭液流的研究

利用热脉冲技术对梭梭的液流进行了研究 ,并用自动气象站和土壤水分测定仪 TRIME- T3 对气象因素和土壤水分同步监测 .结果表明 :梭梭树干液流表现为单峰曲线 ;在土壤含水量为 8%时 ,平均为 2 .33L· d- 1 ,单位面积液流通量平均值为 0 .72 8L· cm- 2 · d- 1 ;含水量在 12 % ,平均为 4 .18L· d- 1 ,液流通量为 1.30 6 L· cm- 2 ·d- 1 ;5月～ 10月梭梭耗水量为 346 .6 L;液流量变化与环境中气象和土壤因子有密切关系     

民勤绿洲荒漠过渡带植物白刺和梭梭光合特性

研究了民勤绿洲荒漠过渡带两种优势植物白刺(Nitrariatangutorum)和梭梭(Haloxylonammodendron)气体交换特征参数和叶绿素荧光参数的日变化,结果表明:梭梭同化枝日均净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、水分利用效率(WUE)和早晨PSII最大光化学效率(Fv/Fm)明显低于白刺叶片;同时它们在中午都呈现明显的光合“午休”现象。通过气孔限制值(Ls)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)变化趋势分析表明:梭梭同化枝净光合速率的下降在9:00~12:00主要是由于气孔关闭引起的,而在12:00~15:00主要是非气孔因素光抑制的影响;而白刺叶片光合速率的下降主要是气孔关闭引起的。同时,梭梭在一天中其同化枝的温度(Tleaf)高于大气温度尤其在中午差值更大,而白刺叶片的温度却低于大气温度,因此说明梭梭同化枝在中午不仅遭受着干旱和强光的胁迫而且面临严酷的高温胁迫。总之,在绿洲荒漠过渡带生境中白刺比梭梭具有更好的适应性,这可能是民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭林衰退的重要原因之一。     

塞罕坝华北落叶松人工林地位指数模型

运用传统地位指数模型来估计不同立地类型人工林立地指数是非常困难的,本文主要目的是建立适用于不同立地条件的地位指数模型,并对其立地质量进行评价.以两类调查数据和173块临时样地数据为基础,构建基于数量化理论方法I的非线性混合地位指数生长模型.结果表明： 海拔、坡向、土层厚度及土壤类型是影响华北落叶松人工林优势高生长的主要限制性因子;建立了主要限制性立地因子与林分优势高的线性回归方程,确定系数为0.912;确定华北落叶松人工林基准年龄为20年,对主要立地类型非线性地位指数混合模型参数进行了估计,模型确定系数R²均大于0.85,预测值与真实值绝对误差（e）在-0.43～0.45范围内,平均均方根误差（RMSE）在0.907～1.148范围内,模型拟合精度较高;主要立地类型优势高预测值与实际值估计误差在\[-0.95,0.95\]置信区间内,其中高海拔 阴坡 砂壤 中土层类型立地质量最高,其次为高海拔-阳坡-砂壤-中土层、低海拔-阴坡-砂壤-中土层,低海拔-阳坡-砂壤-中土层类型立地质量最差.     

甘肃省民勤沙区土壤结皮理化性质研究

以甘肃民勤沙区为研究区域 ,分别采集了不同地貌部位和不同植被类型下的土壤结皮 ,并对其理化性质进行了初步分析。从结皮土壤的机械组成、土壤盐分、土壤养分、土壤阳离子交换量等方面来看 ,丘间地状况都明显要优于灌丛沙包。这可能与丘间地地形低洼 ,有利于土壤物质汇聚 ,以及其接受的大气降尘远较灌丛沙包为多有关。对于灌丛沙包来讲 ,白刺沙包在理化性质上 ,其状况要优于红柳结皮和梭梭结皮 ,这主要与其对环境的适应性及其所处的演替阶段有关。从目前的植被演替情况来看 ,白刺是当地的顶极种群 ,最适应环境 ,因此结皮发育状况也好 ;红柳目前已经处于极度退化进程中 ,而梭梭为人工植被 ,人工植被因在演替阶段中不起决定作用 ,故理化性质较差。另外从该研究工作还可以看出 ,对白刺植被采取围封措施之后 ,可以显著地促进结皮的生长发育 ,提高结皮中的有机质、全 N、全 P、速效 N等养分以及 Ca CO3含量。     

古尔班通古特沙漠梭梭种群径级与龄级关系的研究

对古尔班通古特沙漠不同土壤类型梭梭(Haloxylon ammodendron)种群径级结构、年龄结构进行实地调查统计,分别比较不同种群结构模型及存活曲线。结果显示:梭梭个体大小与年龄呈直线关系;以径级和龄级作为划分大小结构时,径级结构和年龄结构类型表现一致;对两个函数的总体误差和区间误差比较净高显示,径级方程和龄级方程的相近程度在误差允许范围内且以径级结构和龄级结构应用到存活曲线的分析中效果良好。研究表明,梭梭种群可以采用径级结构代替年龄结构的方法进行研究。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群年龄结构及动态

基于野外样地调查数据,通过分析静态生命表、存活曲线、动态指数等参数,结合时间序列模型,研究了人工梭梭种群年龄结构动态,旨在预测人工梭梭种群演替趋势,为退化人工梭梭种群恢复与重建提供理论依据。结果表明：(1)民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群的年龄结构近似于“金字塔”型,幼龄林个体占总物种数的90.1%;(2)人工梭梭种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型,为稳定型种群。不同区域人工梭梭种群的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级个体死亡率和消失率最高;(3)动态量化结果显示人工梭梭种群总体均表现为增长型,对外界干扰敏感性较强;(4)时间序列预测分析表明,在未来2、4个龄级时间后,种群Ⅱ、Ⅳ龄级个体数量大幅度增加,人工梭梭种群发展趋势较好。民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群为稳定增长型种群,种群具有一定的自然更新能力。针对该种群幼龄个体死亡率较高的问题,未来建议加强对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级幼株的精准抚育管理,通过人为辅助措施提高幼苗的保存率,促进人工梭梭林的可持续发展。     

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。     

民勤沙区人工梭梭林自然稀疏过程研究

通过实地样方调查,对民勤沙区人工梭梭林的自然稀疏过程进行分析,以探讨其自然稀疏机理。结果表明:(1)民勤沙区梭梭经过自然稀疏,15~32 a林龄的密度为387.14株.hm-2。(2)梭梭林内乔木、灌木、草本植物对不同层次土壤水分利用的分异比较明显,草本植物和灌木分别主要利用0~20 cm和0~100 cm的土壤水分,梭梭主要利用60~120 cm的土壤水分。(3)在梭梭林成长过程中,沙丘水分递减,梭梭因水分亏缺而自然稀疏化,且在10 a林龄以内自然稀疏过程最明显。(4)当林龄达到15 a以上时,植株普遍枯梢,生长不良,植株个体增大缓慢。(5)对于15 a及其以上成龄梭梭林进行人工补灌没有显著恢复效果,只是增加草本植物的密度和盖度。     

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。     

超干贮藏提高梭梭种子的耐贮藏性

梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)的种子为短命种子,在自然状态下,种子的含水量为8.5%,寿命约为10个月.将梭梭种子含水量降至2.5%和1.4%,其耐贮藏力增强.经过50 ℃下5 d和10 d的人工加速老化后,超干种子表现出较强的抗老化能力.与对照相比,超干种子具有较高的萌发率、活力指数及较长的根,其细胞膜具有较低的电导率和较高的脱氢酶活性.     

石河子地区不同生境梭梭种群数量动态分析

对新疆石河子莫索湾地区阳坡、阴坡、坡脊、坡谷4个生境条件下的梭梭种群动态、大小结构等进行了实地调查研究,并编制静态生命表分析存活曲线和死亡曲线.结果表明,石河子地区的梭梭种群基本属于进展型或稳定型,幼龄个体多,中老龄个体少.不同生境的种群密度存在差异,其中坡谷种群密度最大;不同坡向种群生命表显示,种群在Ⅰ、Ⅱ径级时死亡率较高,随着年龄增加,死亡率逐渐降低,Ⅴ、Ⅵ径级由于生理衰老死亡率上升;种群期望寿命在Ⅰ、Ⅱ径级较高,随着年龄增加,期望寿命逐渐下降;不同坡向的梭梭种群的存活曲线均接近于DeeveyⅢ型.在石河子莫索湾地区,梭梭种群应以保护为主,适当抚育为辅,从而促进群落持续发育.     

古尔班通古特沙漠三种生境下梭梭种群的生殖分配特征

对古尔班通古特沙漠梭梭种群进行样地调查,从各构件生物量分配特征、开花和结果特征、不同发育阶段的生殖分配、同化枝与生殖生物量之间关系等方面研究了3种生境下梭梭种群的生殖分配特征。结果表明:3种生境中各构件生物量分配格局均具有显著差异,且变化趋势不一致,梭梭平均生殖分配在0.64%～1.5%;3种生境下,梭梭开花和结果特征均具有显著差异,表现出砾石生境>沙质生境>土质生境。不同生境梭梭生殖分配均随径级的增加变化不同,砾石生境和沙质生境样地随着径级的增加而降低,而土质生境样地随着径级的增加而增加;不同生境类型下梭梭同化枝、生殖生物量与径级的关系不同;梭梭的生殖分配和同化枝生物量之间呈线性或多项式正相关。     

古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异

采用模拟降雨的方法,对梭梭和白梭梭的降雨再分配过程进行了研究,并对梭梭与白梭梭0～100cm的浅层根系分布进行了调查。回归分析发现,梭梭与白梭梭茎流率、穿透率、截留率与降雨量之间呈显著对数关系。在相同的降雨强度下,梭梭与白梭梭之间降雨分配无显著差异,但在不同降雨强度下梭梭和白梭梭各自的降雨再分配存在显著差异。20mm·h-1的降雨强度有利于产生更多的茎流,梭梭和白梭梭茎流率在降雨强度20mm·h-1的情况下是30mm·h-1的情况下的2.3倍和2.9倍。白梭梭根系主要分布在土壤表层,0～60cm的土壤深度内侧根数占0～100cm内总侧根数的86%。白梭梭在0～20、20～40、40～60cm土壤深度的水平侧根极显著高于梭梭,分别是梭梭的10.0倍、9.6倍和10.9倍。白梭梭水平侧根伸展距离极显著大于梭梭,白梭梭根系冠幅半径为7.1m,梭梭为2.3m。综上所述,白梭梭主要通过植株特殊形态结构增加茎流等降雨再分配和地下根系协同作用,来充分的利用降雨;梭梭浅层根系分布稀少,故其利用降雨的能力十分有限,而更趋向于利用地下水。