人为干扰对浑善达克沙地榆树疏林的影响

 榆树（Ulmus pumila）疏林灌丛草原是浑善达克沙地植被演替的顶极群落。但近年来,榆树数量减少、树龄老化严重。2001～2002年,在浑善达克沙地榆树疏林集中分布地区,选取了轻度（LD）、中度（MD）和过度（HD）3个不同干扰强度的地点进行实地调查。分析了浑善达克沙地榆树数量     

基于无人机和决策树算法的榆树疏林草原植被类型划分和覆盖度生长季动态估计

植被覆盖度是评估生态环境质量与植被生长的重要指标,也是全球众多陆面过程模型和生态系统模型中表达植被动态的重要参数。卫星遥感和地面测量是估算植被覆盖度的常见方法。然而,如何精确估计榆树疏林草原上木本、草本不同类型植被的覆盖度仍然具有挑战性。无人机飞行系统有效的补充了区域尺度低空间分辨率的卫星遥感影像与样地尺度实地调查之间的缺口,为精确的监测、评估疏林草原的植被动态提供了新途径。利用无人机监测平台和决策树算法构建了一套快速、准确、自动获取景观尺度植被类型和估算植被覆盖度的自动化工具,以浑善达克沙地榆树疏林草原为对象,应用无人机监测平台对榆树疏林草原长期定位监测大样地2017年生长季植被状况进行7次监测。结果表明:1)无人机植被监测平台数据飞行高度100 m,获取的样地数字正射影像空间分辨率为2.67 cm/像元,远高于高分卫星影像,利用决策树算法基于数字正射影像可以实现自动划分榆树疏林草原木本和草本植被类型和估算植被覆盖度; 2)生长季内榆树疏林草原木本植被覆盖度为(19±2)%,草本植被覆盖度为(50±8)%,植被总覆盖度为(69±9)%,相对于木本植被,草本植被生长季内盖度变幅较大; 3)在整个生长季中,木本植被和草本植被对植被总覆盖度的平均贡献率分别为27%和73%,草本植被对植被总盖度的贡献远大于木本植被,榆树疏林草原植被的盖度主要受草本植被的影响。本研究证明无人机监测平台是一种高效、准确的植被监测工具,结合机器学习算法,实现了景观尺度植被类型的自动划分和不同类型植被覆盖度快速获取;在浑善达克沙地榆树疏林草原地区首次获取了木本植被和草本植被覆盖度的生长季动态。该平台未来可应用于各种类型生态系统植被类型划分、监测和评估。     

浑善达克沙地草场资源评价与载畜量研究--以内蒙古正蓝旗沙地区为例

浑善达克沙地是我国的四大沙地之一,也是气候变化及人类活动影响较为敏感的地区之一。20世纪60年代以后,由于人为不合理的活动,特别是过度放牧,使该沙地草场发生严重的退化、沙化,其荒漠化发展速度成为全国少数几个超过4％的地区之一。不仅造成草场生产力的显著下降,制约牲畜业的健康发展,而且成为京津地区最主要的沙尘源之一。本文以内蒙古正蓝旗的浑善达克沙地区为例,通过收集资料、进行野外实地考察和调查,分析沙地草场植被类型及其分布特征,测算各类型草场典型群落的生产能力并进行草场资源评价,在此基础上探讨其沙地草场的理论载畜能力,为科学、合理利用草场提出理论依据。     

松嫩草原榆树疏林对不同干扰的响应

榆树疏林是中国东北松嫩草原沙地植被演替的顶极群落,其对维持物种多样性,保持水土,涵养水源等都发挥着重要的功能。过去20a间,榆树疏林在人为干扰(农耕和放牧)下,其群落结构和物种组成发生了巨大变化。在1983年和2004年,对松嫩草原不同人为干扰下榆树疏林群落结构和物种组成等进行调查,结果显示:农耕和放牧一方面使松嫩草原榆树疏林群落多物种消失、生物量和多样性显著下降、植被结构简单化;另一方面,也是导致建群种——家榆低矮化,灌木化的主要因素。     

一个属于牧民自己的合作社

洪格尔嘎查的一个村子位于内蒙古中部一片与外蒙古交界的半荒漠草原上．由于地理位置偏僻,这里受到农耕文化的影响较小。与内蒙古其他草原地区一样,这里在人民公社集体经济解体之后,也开始实行“草畜双承包”政策。牧民们分到了自己的牛羊和草场,盖上了砖瓦房,这一度提高了牧民们的生产积极性。然而．放牧面积小了,草场难以轮流休养生息,出现连年退化;单户牧民不得不以有限的劳动力应对繁重的劳动和自然灾害;而远离市场更使得他们被迫忍受商贩的盘剥;有钱的牧民用围栏保护了自家的草场,而无力设置围栏的牧民只好眼睁睁看着草场任由别人的牲畜践踏啃食。“草畜双承包”二十多年．草原出现了明显的退化．牧民经济也连年萎缩。     

《草原文化的生态魂》

游牧就是四季轮牧,其核心和关键是按季转移放牧场地。牲畜是牧民与自然的中介,牲畜只有通过吃草才能存活和繁育。牧民们深刻地了解牲畜与草原的关系,也深深明白要想保持草原的生态平衡,就必须采用游牧方式。牧草生长于四季分明、相隔有距的广袤地域,牧民通常将草场按季节划分为四季营盘,按季节将牲畜转移到水草丰茂并且气候相宜的营盘内放牧。游牧不仅有利于牲畜防疫、长膘,而且能保持草原生态平衡。此外,由于草杂和运动的原因,游牧的牲畜比圈养的牲畜肉质更好。可以说,游牧是一种适应自然和经济规律的畜牧业     

内蒙古锡林河流域植被退化的格局及驱动力分析

草地退化是中国北方草原面临的主要生态问题。该文以1984和2004年草原植被群落调查数据为主要依据, 以优势种、建群种和群落类型及其比例的变化作为主要指标, 并与20世纪80年代的植被类型图比较, 分析了内蒙古锡林河流域草地的退化趋势及其空间分布。根据流域内草地退化的实际情况, 将其分为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5种退化类型。另外, 根据近20年前后草地植被变化的实际情况, 又划分了恢复和盐化两个类型。结果表明: 草地退化呈现明显的空间分布, 以锡林河为标志, 总体上从上游到下游退化程度逐渐加剧, 表现为浑善达克沙地进入锡林河的部分及沿河地区为重度退化, 锡林浩特市以北的区域, 尤其是流域的西北部, 已经达到了极度退化; 流域中部的白音锡勒牧场主要是中度退化; 轻度退化则均匀地分布于整个流域; 未退化类型多分布于锡林河的西部, 锡林河中下游地区由于农田退耕、草地围封出现了一定程度的恢复; 锡林浩特市以北沿锡林河植被的盐化程度较重。不同的植被类型退化程度也不同, 沙地灌丛植被轻度退化比例较高, 占植被的43%; 羊茅(Festuca ovina)草原和榆树(Ulmus pumila)疏林沙地中度退化草地的比重较高, 超过50%; 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原和无芒雀麦(Bromus inermis)杂类草草甸的重度退化面积达50%以上; 极度退化比例较大的有克氏针茅(S. krylovii)草原和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化草原。对于羊草(Leymus chinensis)草原, 以轻度和中度退化为主。导致不同区域和不同植被类型草地退化的原因也不尽相同, 从近20年的时间尺度来看, 过度放牧、不合理的居民点布局, 以及道路等是草地退化的主要人为驱动因子。研究结果还显示, 仅以生物量的变化来划分草地退化存在一定的局限性, 因此, 该文以群落优势种和建群种来表征草地的退化类型更具有客观性和实际的应用价值。     

短期封育对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物群落结构变化及其与土壤养分和酶活性相互作用的研究能够客观认识短期封育对沙地退化榆树疏林生态系统功能恢复的影响。本研究以短期封育和自由放牧的榆树疏林为对象,采用16S rRNA基因和ITS基因高通量测序技术研究了短期封育和自由放牧对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落组成变化特征及其与土壤养分和酶活性的相互关系。结果表明,沙地榆树疏林土壤中最优势细菌和真菌类群分别为放线菌门和子囊菌门,其在封育区和放牧区占有比例分别为40.63%和43.02%,76.19%和66.42%;封育后的沙地榆树疏林土壤细菌由缓慢生长型细菌主导转变为快速生长型细菌主导;封育不仅明显增加了土壤细菌和真菌的特有OTU数量,而且降低了土壤细菌/真菌比值,同时封育使土壤真菌的α-多样性和丰度分别比放牧区提高77.89%和70.78%,说明封育改善了土壤真菌栖息环境,有利于真菌的生长;土壤养分和酶活性与土壤细菌和真菌的相互作用在封育区更显著,表明短期封育能够显著影响沙地榆树疏林土壤微生物的群落组成。     

浑善达克沙地起源

浑善达克沙地,位于内蒙古自治区中部,处于正兰旗至苏尼特右旗之北,苏尼特右旗至克什克腾旗之南。东西长约400余公里,南北宽约6080余公里,分布面积近3万平方公里。 沙地与沙漠、沙丘不同。沙地是指或多或少有植被覆盖,成为固定或半固定的沙丘、沙漠。沙地中有的已成为成片的草场,有的已开垦为可耕种的庄稼地。而沙漠、沙丘则无或极少有植被覆盖,在风的吹蚀作用下,顺风可发生流动,成为流动的沙丘和沙漠。     

内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统雏议

草原植被在放牧影响下的时空动态规律是草场监测和管理的基础。本文将定位研究与路线考察相结合,将放牧影响下草原的动态演替及其在牧压梯度上的空间变化相对比,研究了内蒙古主要草原草场的退化模式,并在此基础上初步探讨了判别草场退化的数量指标和退化监测专家系统。     

Monitoring sandy desertification of Otindag Sandy Land based on multi-date remote sensing images

Sandy desertification is now the main ecological problem in the Otindag Sandy Land. In order to reveal the process of land degradation, especially the latest situation of sandy desertification, a method integrating remote sensing, Geographic Information System (GIS) and field survey was employed to build a sandy desertification dataset for analysis. Remote sensing images included the Landsat Thematic Mapper (TM) image in 1987, the Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM⁺) image in 2000, and the image with the Charge-Coupled Device Camera (CCD) on the China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) in 2006. Five land-cover classes, including active sand dunes, fixed sand dunes, semi-fixed sand dunes, inter-dune grassland and wetlands, were identified. Results showed that the Otindag Sandy Land has been suffering sandy desertification since 1987 with 2 different desertified stages. The first stage from 1987 to 2000 was a severe sandy desertification period, characterized by the fixed sand dunes decreasing at a high speed, and the semi-fixed and active sand dunes increasing remarkably. The second stage spanned from 2000 to 2006 and the sandy desertification was weakened greatly. Although a large area of fixed sand dunes were transformed to other types, fixed sand dunes were still the dominant type in the Ointdag region at 2006. Spatial change detection based on active sand dunes showed that the expansion area was much larger than the reversion area in the past two decades, and that several active sand belts had been formed, suggesting that sandy desertification controlling of the Otindag Sandy Land will be a long-term task.     

Monitoring sandy desertification of Otindag Sandy Land based on multi-date remote sensing images

Sandy desertification is now the main ecological problem in the Otindag Sandy Land. In order to reveal the process of land degradation, especially the latest situation of sandy desertification, a method integrating remote sensing, Geographic Information System (GIS) and field survey was employed to build a sandy desertification dataset for analysis. Remote sensing images included the Landsat Thematic Mapper (TM) image in 1987, the Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM⁺) image in 2000, and the image with the Charge-Coupled Device Camera (CCD) on the China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) in 2006. Five land-cover classes, including active sand dunes, fixed sand dunes, semi-fixed sand dunes, inter-dune grassland and wetlands, were identified. Results showed that the Otindag Sandy Land has been suffering sandy desertification since 1987 with 2 different desertified stages. The first stage from 1987 to 2000 was a severe sandy desertification period, characterized by the fixed sand dunes decreasing at a high speed, and the semi-fixed and active sand dunes increasing remarkably. The second stage spanned from 2000 to 2006 and the sandy desertification was weakened greatly. Although a large area of fixed sand dunes were transformed to other types, fixed sand dunes were still the dominant type in the Ointdag region at 2006. Spatial change detection based on active sand dunes showed that the expansion area was much larger than the reversion area in the past two decades, and that several active sand belts had been formed, suggesting that sandy desertification controlling of the Otindag Sandy Land will be a long-term task.     

基于多时相遥感影像的浑善达克沙地沙漠化监测

沙漠化是浑善达克沙地面临的主要环境问题.为了揭示该地区沙漠化过程,特别是其最新状态,利用1987年和2000年的Landsat TM/ETM 及2006年的中巴资源卫星CCD数据,在地面考察资料及地理信息系统(GIS)的支持下,提取了固定沙地、半固定沙地、流动沙地、丘间草原及湿地5种地表覆被类型,建立了浑善达克沙地沙漠化数据库.结果表明浑善达克沙地在过去20a里发生了沙漠化,但是可分为两个阶段.第一阶段从1987年到2000年,为沙漠化快速发展期,固定沙地面积显著减少,而半固定沙地和流动沙地则明显增加;第二阶段从2000年到2006年,为沙漠化缓减期.尽管发生了沙漠化,但固定沙地仍然是浑善达克沙地面积最大的类型.针对流动沙地的空间变化检测表明在过去20a里沙地恶化的面积远远大于逆转的面积,并且已经形成了几条流动沙带,这意味着浑善达克沙地沙漠化的遏制是一个长期的过程.     

干旱对浑善达克沙地榆叶片解剖结构的影响

采用石蜡切片法对浑善达克沙地流动沙丘顶部、丘间草地处的浑善达克沙地榆及呼和浩特市白榆叶的解剖结构进行了对比观察和分析,以期探讨浑善达克沙地榆在解剖学方面适应干旱的机理。结果表明,虽然属同种植物,但由于环境条件的不同,叶片的解剖结构表现出明显的差异。生境条件最差的流动沙丘顶部的浑善达克沙地榆的抗旱性最强,具体表现为:叶片厚,表皮细胞大,具有较厚的表皮细胞外壁与角质层;栅栏组织发达,细胞缩小,排列紧密。     

京津风沙源区不同分区植被覆盖度变化及归因分析

以2000—2018年MODIS NDVI影像为数据源,基于像元二分模型估算京津风沙源区植被覆盖度(FVC),分析京津风沙源区FVC的时空变化特征,并结合自然因素和人类活动,运用地理探测器模型探究自然、人类活动对区域尺度FVC空间分布的影响。结果表明:2000—2018年,京津风沙源区FVC呈增加趋势,增长速率为0.013·(10 a)^-1,植被增加率为8.2%,FVC较高的区域在燕山丘陵山地水源保护区,其次是农牧交错带沙化土地治理区和浑善达克沙地治理区,FVC较低的区域为北部干旱草原沙地治理区。不同分区各驱动因子对FVC空间分布的解释力不同。自然因素中,年降水量是控制北部干旱草原治理区、浑善达克沙地治理区和燕山丘陵山地水源保护区FVC空间分布的主要驱动因子,坡度是控制农牧交错带沙化土地治理区的主要驱动因子;人类活动中,年末大牲畜头数是控制北部干旱草原治理区和农牧交错带沙化土地治理区FVC空间分布的主要驱动因子,人口密度是控制浑善达克沙地治理区和燕山丘陵山地水源保护区FVC空间分布的主要驱动因子;其他因子对FVC空间分布的影响则存在区域差异。交互探测器结果显示,双因子交互作用以双协同作用和非线性协同作用为主。人类活动与年降水量、坡度等自然因素的共同作用能够更充分地解释FVC空间分布。风险探测器识别的适宜植被生长的范围为年降水量316.4～486.0 mm、平均相对湿度48.4%～57.6%、年均温2.5～7.9 ℃的区域,其他驱动因子则在不同分区之间存在差异。     

半干旱区沙地蒿类植被建成对土壤细菌的影响

半干旱区沙地土壤发育早期依赖固沙植被建成,油蒿和差巴嘎蒿作为我国北方半干旱区沙地半灌木植物群落的主要先锋种和建群种,研究其建成对土壤细菌群落变化的影响对沙质草原生态系统稳定性有重要意义。因此,围绕两个典型的半干旱区(科尔沁沙地和毛乌素沙地),通过高通量测序的方法探讨了蒿类群落生长前后两个阶段(流动沙丘和藓类结皮)的土壤细菌多样性和群落组成变化规律,结果表明:(1)植被建成前后,土壤总碳、总氮、全磷、电导率和含水率均有显著差异,而pH值在不同阶段变化不显著;(2)植被建成前后,土壤细菌多样性变化不显著,但是细菌群落组成在不同阶段具有较大差异。在门类水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌(Actinobacteria)均是两个阶段的优势菌,但随着蒿类植被建成和土壤养分的积累,厚壁菌门的相对丰度降低,变形菌门和放线菌门的相对丰度增加;(3)两个阶段,不同深度土壤理化性质和优势菌的相对丰度均存在变化;(4)两种典型沙地土壤理化特性和细菌群落在植被建成前后的变化规律存在共性。通过空间代替时间序列的方法,阐明了土壤细菌群落随着半干旱沙地同类型植被建成的变化模式,可为总结半干旱区植被恢复与成土过程的关系提供参考和思路。     

浑善达克沙地榆树疏林幼苗更新空间格局

榆树疏林广泛分布于浑善达克沙地,是适应半干旱、半湿润气候的沙地植被类型.采用Ripley的K函数统计方法,分析了浑善达克沙地固定沙丘与丘间低地封育状态下的榆树幼苗空间分布及更新格局.结果表明:两种生境下榆树幼苗密度分别为88株/hm2和77株/hm2,丘间低地更适合幼苗的生长.固定沙丘和丘间低地榆树幼苗均呈聚集分布,但丘间低地的幼苗聚集强度更高.固定沙丘上榆树幼苗与成熟树种群在小尺度上呈负关联,而丘间低地幼苗与成熟树种群呈现较显著的正关联,但二者在大尺度上均无关联性.研究对揭示浑善达克沙地榆树幼苗分布、更新空间格局及其恢复保护具有重要意义.     

籽蒿的地理分布与遗传分化

 对籽蒿(Artemisia sphaerocephala)的分布地点进行了调查,发现了籽蒿在浑善达克沙地的新分布, 绘制了籽蒿的分布图。在籽蒿集中分布的地区取了5个种群,新分布点取了一个种群,利用随机扩增多态性DNA（RAPD）方法进行了遗传分化的研究。15个引物共扩增出255条带,其中多态带232条,多态位点百分率为91%。各种群以乌海流动沙地种群最低, 多态位点百分率为66.7%, 沙坡头种群最高,多态位点百分率为83.4%。籽蒿种群间有着一定的遗传分化,遗传分化系数（Gst）为0.234 8, 表明76.52%的遗传变异存在于种群内。聚类分析显示,籽蒿种群之间的遗传距离与地理距离有着一定的相关性。而相隔很远的浑善达克沙地的锡林浩特种群与毛乌素沙地的榆林种群间的遗传距离较小,且被聚到了一起,表明两个草原区沙地籽蒿种群间的关系密切。     

沙埋与水分对科尔沁沙地主要固沙植物出苗的影响

蒿属半灌木乌丹蒿(Artemisia wudanica)、白沙蒿(A. sphaerocephala)、差不嘎蒿(A. halodendron)是科尔沁沙地的主要固沙植物。其中乌丹蒿和差不嘎蒿是科尔沁沙地的本土植物,白沙蒿为来自于库布齐沙漠、毛乌素沙地的飞播植物。设置了 5个沙埋深度(0.5、1.0、1.5、2.0和3.0 cm)和 4个水分梯度(86、171、257和 342 mL,分别模拟每月25、50、75和100 mm的降雨量),以探讨3种植物幼苗出土对沙埋和水分的响应。结果表明,沙埋与水分均显著影响着3种蒿属植物的幼苗出土(P < 0.001)。3种植物最适沙埋深度在0.5-1.5 cm范围内,萌发出土时适宜水量要高于当地种子萌发期的平均降水量(50 mm/月)。两种固沙先锋植物乌丹蒿和白沙蒿的种子出苗率均显著高于差不嘎蒿,乌丹蒿较白沙蒿也明显为高,尤其在水分缺乏时,表现出两种先锋植物种子出苗对干旱有更好的适应性。协方差分析表明,乌丹蒿幼苗死亡率显著高于白沙蒿和差不嘎蒿(P < 0.05),在达到75 mm/月降水量时,3种植物的出苗较好,但不能满足乌丹蒿幼苗生长对水分的需求,而实际种子萌发期的降水量平均只有50 mm/月。因而降水的缺乏导致乌丹蒿种群更新出现问题,加之飞播植物的竞争,使得近几年科尔沁沙地较多乌丹蒿种群出现衰退。     

Effects of human–livestock–wildlife interactions on habitat in an eastern Kenya rangeland

Human–livestock–wildlife interactions have increased in Kenyan rangelands in recent years, but few attempts have been made to evaluate their impact on the rangeland habitat. This study identified drivers of increased human–livestock–wildlife interactions in the Meru Conservation Area between 1980 and 2000 and their effects on the vegetation community structure. The drivers were habitat fragmentation, decline in pastoral grazing range, loss of wildlife dispersal areas and increase in livestock population density. Agricultural encroachment increased by over 76% in the western zone adjoining Nyambene ranges and the southern Tharaka area, substantially reducing the pastoral grazing range and wildlife dispersal areas. Livestock population increased by 41%, subjecting areas left for pastoral grazing in the northern dispersal area to prolonged heavy grazing that gave woody plant species a competitive edge over herbaceous life‐forms. Consequently, open wooded grassland, which was the dominant vegetation community in 1980, decreased by c. 40% as bushland vegetation increased by 42%. A substantial proportion of agro pastoralists were encountered around Kinna and Rapsu, areas that were predominantly occupied by pastoralists three decades ago, indicating a possible shift in land use in order to spread risks associated with habitat alterations.