景观格局与植物多样性的关系及其空间尺度效应——以浑善达克沙地为例

景观格局是植物多样性的重要影响因素,为了探明沙地景观格局与植物多样性的关系及其空间尺度效应,以浑善达克沙地腹地为研究区,采用样方法进行植物群落学调查,基于GIS和遥感分析技术,分析景观格局指数,计算了10个尺度(100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000m)下33个景观格局指数,利用双变量相关性分析法筛选出不同尺度下与植物多样性显著相关的指数;运用逐步回归的方法识别不同尺度下对植物多样性贡献显著的景观格局指数,并进行拟合检验。研究结果表明:景观格局指数对物种多样性影响具有显著的尺度依赖性。在所有空间尺度,景观格局指数主要对Shannon多样性指数和β指数影响较大;在100m尺度下,Shannon指数逐步回归R~2值达到最大(0.138);β指数在900m尺度下R2值达到最大值(0.2)。拟合检验发现,在500m尺度下,均匀度指数、Shannon多样性指数和β多样性指数实测值和预测值拟合均达到显著水平(P0.05),故认为500m尺度下,景观格局对植物多样性影响较大。因此,在不同尺度下管理和保护沙地植物多样性,应综合考虑景观格局指数的尺度效应,根据需要建立和优化有利于植物多样性的景观格局。     

放牧对鄂尔多斯高原油蒿草场生物量及植被-土壤碳密度的影响

以围封保护和自由放牧油蒿草场为研究对象,通过野外调查与室内分析,研究了围封和放牧条件下沙地草场生物量和植被-土壤碳密度。结果表明:(1)自由放牧使油蒿群落中植物种类增加,但降低了植物群落盖度。自由放牧不仅导致油蒿草场地上、地下总生物量降低,也使得油蒿地上、地下生物量占群落地上、地下总生物量的比例减小。生长季自由放牧样地凋落物生物量显著大于围封保护样地(P0.05);(2)围封保护样地植被碳密度大于自由放牧样地,土壤碳密度却小于自由放牧样地,但两个样地间差异不显著(P0.05);(3)油蒿草场90%以上的碳储存于土壤中,围封保护样地和自由放牧样地油蒿草场土壤碳密度占植被-土壤系统碳密度的91%、93%;(4)围封保护油蒿草场碳密度为2.29 kg/m2,自由放牧油蒿草场碳密度为2.68 kg/m2,两个样地间差异不显著,自由放牧对油蒿草场碳密度影响不大。     

乌兰布和沙漠沙蒿与油蒿群落的物种组成与数量特征

沙蒿与油蒿群落均是我国最典型的沙地植被类型,在沙漠地区发挥了重要的生态防护作用,掌握其分布、组成及其数量特征对沙漠化防治具有一定的指导作用。调查研究表明,沙蒿与油蒿群落是乌兰布和沙漠典型的沙地植被类型,其中沙蒿群落多分布于沙漠中东部、南部和东北部,而油蒿群落仅分布于沙漠东部、东北部和东南部;其群落类型可划分为沙蒿群落、油蒿群落、沙蒿+油蒿群落、沙蒿+沙竹群落、沙蒿+花棒+沙拐枣群落、油蒿+白刺群落、沙蒿伴生群落和油蒿伴生群落;群落的物种组成比较简单,其中沙蒿群落共有9科21属22种,油蒿群落共有10科35属37种。草本植物是沙蒿与油蒿群落的主体,所占总物种数的比例均超过70%;Simpson、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数高,反映了沙蒿与油蒿群落具有较高的物种多样性。与沙蒿群落相比,油蒿群落物种丰富度、单位面积个体数、盖度、Simpson和Shannon物种多样性指数均明显大于沙蒿群落,而群落相似性显著低于沙蒿,说明乌兰布和沙漠油蒿群落较沙蒿群落具有更丰富的物种组成、多样性和群落结构,更具保护和人工促进潜力。研究结果可为乌兰布和沙漠沙蒿、油蒿群落的保护及人工促进提供理论基础,对区域沙漠治理物种选择具有一定的指导意义。     

荒漠植物黑沙蒿嫩枝与成熟枝内生菌群落结构差异

[背景]黑沙蒿是我国北方沙漠地区分布广泛、抗旱性能优良的固沙灌木,对稳定沙漠地区生态系统有至关重要的作用.[目的]内生菌在植物生命过程中扮演着重要角色,认识植物生长发育阶段幼嫩和成熟组织内生菌群的结构变化,对于理解菌群间的相互作用及保护宿主植物抵御生物和非生物胁迫具有积极意义.[方法]以宁夏拉巴湖林场黑沙蒿为研究对象,...     

土壤水分及其垂直分布对内蒙古草原冰草和冷蒿竞争的影响

内蒙古退化冷蒿草原围封恢复演替3-4年,植物群落更替出现半灌木冷蒿（Artemisia frigida）向禾草冰草（Agropyron cristatum）群落突然转变的现象,这对内蒙古草原植被恢复具有积极的作用,但目前关于冰草-冷蒿演替和竞争机制的研究鲜见报道。水分作为草原植被生长的主要限制因子,是影响群落演替的重要因素。气候干旱和过度放牧导致草原土壤水分垂直分布发生明显变化。由于冰草和冷蒿的根系分布深浅不同,土壤水分垂直变化可能会影响冰草-冷蒿的竞争。为探讨土壤水分及其垂直分布对冰草和冷蒿竞争的影响,本盆栽试验设置冰草、冷蒿单种以及混种处理,并进行不同土壤深度（0-30cm,30-60cm）的水分处理（上干下湿、上湿下干、上干下干）,结果表明：（1）与冷蒿相比,冰草受土壤水分变化影响显著,相对于上干下干处理,冰草在湿润（上干下湿或者上湿下干）处理的地上、地下生物量均显著增加,而冷蒿没有显著变化;（2）上干下湿和上湿下干处理间,冰草、冷蒿的地上、地下总生物量和根长差异均不显著;（3）不同水分处理,冰草和冷蒿的根系均可分布在30-60cm土壤中,且土壤30-60cm层冰草单种的根生物量和根长显著高于冷蒿单种;（4）相对竞争强度和竞争攻击力系数表明：湿润处理冰草的竞争力大于冷蒿;上干下干处理冷蒿的竞争力大于冰草。土壤水分变化引起冰草、冷蒿的明显竞争,上湿下干与上干下湿处理间冰草与冷蒿竞争力差异不显著。由于冰草和冷蒿均为多年生物种,冰草-冷蒿的竞争实验仍需在今后的研究中反复地验证。     

不同生态区域沙地建群种油蒿的钙组分特征

为探索同一物种在不同生态区域钙组分特征的差异,选择我国北方沙地重要建群种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采集了内蒙古杭锦旗、乌审旗、阿拉善左旗以及宁夏盐池县和陕西榆林市榆阳区不同沙地类型、不同生长阶段的油蒿样品,利用连续组分法测定分析了油蒿的钙组分特征.结果表明,在油蒿的不同器官中,叶水溶性钙和醋酸溶性钙均显著高于枝和根,叶与根盐酸溶性钙均显著高于枝.在不同生态区域,降水量较多的地区油蒿体内水溶性钙含量较多,降水量较少的地区油蒿体内盐酸溶性钙含量较高.分析得知,降水条件较好的地区较高的水溶性钙主要体现在油蒿的叶中,而降水条件较差的地区较高的盐酸溶性钙主要体现在油蒿的叶和根中.油蒿在不同生长阶段钙组分没有显著差异,但不同类型沙地上油蒿的钙组分却有显著差异.可见,不同生态区域的油蒿,生境条件越好体内水溶性钙含量越高,生境条件越差体内盐酸溶性钙含量越高.     

水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块种群结构及动态特征研究

黑沙蒿(Artemisia ordosica)作为黄土高原水蚀风蚀交错带沙地植被演替的先锋植物,对维护该地区生态系统的稳定性起到重要的作用。该研究以黄土高原水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块作为研究对象,通过对灌丛斑块的样地调查和数据统计,编制了黑沙蒿灌丛斑块的静态生命表,绘制其存活曲线和生存分析函数的曲线,并采用时间序列模型对种群的数量动态进行预测,以揭示水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块种群结构和动态特征。结果表明:(1)黑沙蒿灌丛斑块数量结构属于增长型,但Ⅰ、Ⅱ级灌丛数目少于Ⅲ级数目。(2)数量变化动态指数(V′pi)趋于零,说明灌丛斑块对外界干扰比较敏感。(3)存活曲线趋于Deevey-Ⅱ,表明黑沙蒿斑块种群各大小级的死亡率基本接近。(4)生存分析和时间序列预测表明,黑沙蒿小灌丛斑块个体的缺乏是未来中灌丛斑块数量衰减的主要原因。研究认为,黄土高原黑沙蒿灌丛斑块在研究区内生长更新良好,能够适应水蚀风蚀交错带的气候环境,种群处于稳定增长状态,为其他植物种群的定居和恢复创造了水养生境条件。     

毛乌素沙地降水格局变化对油蒿木质部解剖特征的影响

探究不同降水处理对荒漠植物木质部解剖特征的影响,可以为理解未来降水格局变化下荒漠植物适应性和预测荒漠植被演替趋势提供理论依据。以毛乌素油蒿灌丛植被为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水格局变化趋势,设置3个降水量梯度（减水30%、自然降水、增水30%）以及2个降水间隔梯度（降水间隔5d、降水间隔15d）开展双因素完全随机试验,监测油蒿木质部各个解剖特征参数对不同降水处理的响应。结果表明：（1）随着降水量减少,油蒿的导管数量显著增多,导管密度、导管壁厚度显著增大（P<0.05）。降水间隔时间延长将显著增加油蒿的导管数量、导管密度和平均导管直径（P<0.05）。降水量与降水间隔期对油蒿木质部解剖学特征影响的交互效应不显著。（2）降水量减少和降水间隔时间延长弱化了油蒿潜在最大导水率对导管直径的响应敏感度。（3）在降水量减少和延长降水间隔时间的背景下,油蒿可以通过调整木质部导管参数兼顾水分运输的安全与效率。本研究表明,通过改变木质部解剖学特征参数来适应降水格局改变是油蒿的重要耐旱策略,未来气候变化的大背景下,荒漠植物的水力特征变化需要综合考量降水量和降水间隔的双重影响。     

毛乌素沙地三种灌木群落的水分利用过程

沙地柏、黑沙蒿和沙柳是毛乌素沙地的3种优势灌木群落。利用稳定同位素技术研究了3种灌木及伴生植物杨柴主要利用的水分来源,结合叶片稳定碳同位素值与土壤水分监测,从而确定灌木群落如何利用水分。结果表明:7月和9月3种群落内浅层土壤水的稳定氧同位素值接近雨水。沙地柏5月主要利用25 cm浅层土壤水,而7月和9月主要利用10—25 cm浅层和100—200 cm深层土壤水。黑沙蒿和伴生的杨柴5月主要利用10 cm浅层土壤水,7月同时利用10 cm浅层土壤水和150 cm深层土壤水,9月则利用10—150 cm土壤水。沙柳5月主要利用10—25 cm浅层土壤水,伴生的杨柴主要利用50—200 cm土壤水;7月它们同时利用10—25 cm浅层土壤水和100—200 cm深层土壤水;9月都主要利用25—200 cm土壤水。4种植物的叶片稳定碳同位素值存在季节动态和种间差异。常绿灌木沙地柏的叶片碳同位素值比较稳定,而且高于其他3种落叶灌木和半灌木。5月浅层土壤含水量较低时3种落叶植物的叶片碳同位素值较高。因此,降雨补充的浅层土壤水是3种灌木群落利用的主要水分来源。3种灌木及其伴生植物根据不同深度土壤水的...     

东帕米尔高原盘羊分布与栖息地植被覆盖时空变化

2010年8月—2013年10月调查了东帕米尔高原马可·波罗盘羊(Ovis ammon polii)的分布,首次分析了2000—2010年盘羊栖息地植被覆盖时空变化。走访当地野生动物保护部门和牧民确定大概研究区域的基础上,采用经典样线法调查盘羊分布区域和分布特征,利用遥感影像技术估算2000—2010年盘羊分布区域的植被覆盖度变化。结果显示,马可·波罗盘羊主要分布在东帕米尔高原的塔什库尔干野生动物自然保护区、布伦口、木吉、吉根、哈拉峻和哈拉布拉克等地海拔在3200—520m米河谷或沟谷,分布区面积为4.70万km2。栖息地植被退化严重,在2000—2010年间适宜盘羊栖息地植被覆盖区面积由10382.63 km2下降到4444.55 km2,平均每年593.81 km2植被面积丧失。结果发现马可·波罗盘羊实体1611只,分布密度为0.99只/km2;据栖息地适宜植被覆盖面积估算,盘羊数量在3000—3500只之间,其中塔什库尔干野生动物自然保护区分布密度最大,为2.01只/km2,其他区域分布密度相对较低。全球气候变化、人为干扰、超载过牧、围栏放牧和矿业开采等因素导致马可·波罗盘羊生境遭到严重破坏,建议一方面建立红色生态区和生态补偿机制实施就地保护策略;另一方面启动实施迁地和离体保护措施,拓宽保护策略,提高保护效果。     

腾格里沙漠人工固沙植被演替生物土壤结皮盖度对沙埋的响应

生物土壤结皮(简称结皮)的形成与发展是沙区固沙植被建设成功的重要标志之一,其盖度随固沙植被演替的变化趋势是表征该植被系统地表稳定性的一个直观性生态学指标。利用空间代时间的方法,以腾格里沙漠不同始植年代(1956、1973、1981和1987年)固沙植被区发育的4种优势结皮-真藓(Bryum argenteum Hedw.)结皮、土生对齿藓(Didymodon vinealis(Brid.)Zand.)结皮、齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)结皮和藻-地衣-藓类混生结皮(Mixed crust)为研究对象,在测定结皮盖度、高度以及粗糙度随沙埋厚度逐渐增加变化的基础上,计算了使结皮盖度(从99.99%)开始降低的初始沙埋厚度(D1)和盖度降低为0%的临界沙埋厚度(D2),研究了该区固沙植被演替过程中结皮盖度对沙埋厚度增加的响应特征及其相关机制。结果显示:(1)4种结皮的盖度随沙埋厚度的增加呈logistic曲线逐渐降低。(2)在同一年代固沙区不同种间比较,混生结皮的D1值最小,D2值最大;真藓结皮的D1和D2值均小于其他两种藓类结皮;土生对齿藓结皮和齿肋赤藓结皮因固沙年限的不同而不同,在1956年固沙区,土生对齿藓结皮齿肋赤藓结皮,而在1973年固沙区和1981年固沙区,齿肋赤藓结皮土生对齿藓结皮。(3)随固沙植被演替,4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,D1和D2值逐渐增大。(4)结皮总盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,表明随固沙植被演替,结皮对沙埋的抵御能力逐渐增强,固沙区植被系统地表稳定性增加。(5)结皮的粗糙度和高度随固沙植被演替逐渐增加,并显著影响了4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率、D1及D2值。研究为全面评估沙埋对沙区结皮结构、功能的影响乃至固沙植被稳定性提供了参考。