油蒿演替群落密度对土壤湿度和有机质空间异质性的响应

如何用环境属性空间异质性解释植被动态是生态学中的一个重要问题。在该项研究中,选择油蒿(Artemisia ordosica)演替群落为研究对象,在小区面积相同、样方数目和面积相同的条件下,将统计学方法和地统计学方法结合起来,讨论分析了土壤湿度和有机质与油蒿和冷蒿(A. frigida)密度空间异质性变化趋势的相关性,结果表明:在块尺度上(80 m × 80 m),油蒿和冷蒿密度的空间异质性都与土壤湿度的空间异质性有关,其中与冷蒿密度呈现为单调递增,与油蒿密度不呈单调变化,说明土壤湿度与油蒿密度空间异质性的相关性已逐渐减弱,但与耐旱的冷蒿依然较强;土壤有机质的空间异质性也与两种植物密度的空间异质性有关,其中与油蒿密度呈现为单调递增,与冷蒿密度不呈单调变化,说明油蒿的长期定居增加了土壤有机质含量,并促进了冷蒿的侵入;进一步分析表明,该群落中油蒿种群和冷蒿种群均呈集群分布,这种集群分布使得油蒿或冷蒿的密度与土壤湿度或有机质空间异质性之间的关系增强,这从一定程度上说明了冷蒿和油蒿之间的竞争替代关系。因而,土壤空间异质性的变化是半荒漠带油蒿群落演替的基础。     

毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性

在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)种群空间格局对比

以空间自相关分析、半方差分析和九项轨迹方差分析等方法对比研究了毛乌素沙地优良固沙小灌木油蒿(Artemisia ordosica)在不同沙地条件下的小尺度种群格局.结果表明:在半固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较强,同时斑块与斑块间隙的分化较为显著;在固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较弱,同时斑块与斑块间隙的分化较轻微.半固定沙地油蒿种群的空间格局可能受控于地表风沙流,因为频繁而强烈的风沙流可以通过淘汰非聚集植株促使油蒿种群发生斑块分化.聚集斑块不仅是半固定沙地油蒿种群生存的重要形式,而且是半固定沙地油蒿种群继续发展的基础.在半固定沙地上油蒿种群的面积扩增很可能通过斑块边缘的连续性扩张过程实现.固定沙地油蒿种群缺乏斑块分化的现象可能与种群盖度高和种内竞争剧烈有关.研究结果对流沙治理具有指导意义,当把油蒿人工移栽到流动沙地时,如果将其配置为斑块与斑块间隙交替排列的格局,将有助于提高流沙固定和植被恢复重建的效率.     

不同水分条件对毛乌素沙地油蒿幼苗生长和形态的影响

选择毛乌素沙地优势半灌木油蒿为研究对象,人为控制4种施水量水平来观察油蒿幼苗的生长和形态对全球降水量变化的响应。结果表明,不同施水量显著影响了幼苗生物量及其分配,枝叶形态和细根分布。随着施水量的增加,幼苗生物量、株高、总枝数和长度、总叶片数、总叶面积、比叶面积和细根长逐渐增大,而生物量根冠比、硬叶特征和叶肉质化程度逐渐减小。     

毛乌素沙地油蒿种群点格局分析

油蒿(Artemisia ordosica)是我国北方农牧交错带的重要固沙植物,研究其种群格局对理解种群生态过程和改善流沙治理技术具有重要意义。点格局分析法是20世纪末发展起来的多尺度空间格局分析方法。通过研究油蒿种群的点格局,发现油蒿种群的空间分布格局和空间关联性同空间尺度、植株形体大小以及生境3种因素有密切联系。在较小的空间尺度上,油蒿种群倾向于非随机分布(集群分布比均匀分布常见),个体间有较强的空间关联(正关联比负关联常见);当空间尺度大于临界值后,油蒿种群倾向于服从随机分布,同时种群的空间关联性减弱。幼小油蒿植株具有明显的集群分布趋势,高大植株则表现出聚集强度的降低趋势;形体大小的差异越大,植株间的正关联关系越弱,或者负关联关系越强。与固定沙地相比,半固定沙地油蒿种群的集群分布现象更加明显,同时种群的空间正关联关系更强。研究结果表明,当通过移栽油蒿成体治理流动沙地时,应尽量将其栽种成集群分布而非均匀分布的形式,以提高植株成活率。     

毛乌素沙地优势克隆半灌木生物量配置对小尺度植被盖度变异的响应

克隆植物根据其构型可以分为游击型和密集型。游击型克隆植物的间隔子长,分株在水平空间的扩展范围大,可以利用更大空间范围内的资源,其通过克隆生理整合作用发生的非局部反应的能力强。由此可以得出的推论之一是,小生境斑块的环境发生变化,生长于其中的密集型克隆植物的反应可能会更灵敏。这种反应可能会体现在生物量以及配置格局的变化上。以毛乌素地区沙生半灌木群落中两种优势克隆植物羊柴(H edy sarum laeve)和油蒿(A rtem isia ord osica)为研究对象,前者是典型的游击型克隆植物,后者是密集型克隆植物。采取野外调查的方式,观测在不同植被盖度的小生境斑块内二者地上生物量分配格局的变化情况,并结合二者的克隆构型和生活史特征试图探讨产生这种格局的原因。结果表明:羊柴的地上各部分生物量对植被盖度变化的响应不如油蒿敏感。这或者是因为羊柴的游击型克隆构型决定其可以跨越小尺度斑块实现克隆生理整合,可以利用不同小生境斑块的资源导致的。油蒿只能利用小生境斑块内的资源,当小生境斑块的条件改变,其生物量以及配置方式也随之发生相应的变化。在繁殖方式上,羊柴的有性繁殖结构以及有性繁殖投资显著小于油蒿。在资源有限的条件下,对一种繁殖方式的投资常常会削弱另一种繁殖方式。羊柴主要依靠克隆繁殖,这或者符合并支持配置理论的观点。     

毛乌素沙地籽蒿种子萌发对光照的反应

籽蒿(Artemisia sphaerocephala)为毛乌素沙地的主要物种,广泛用于我国北方干旱、半干旱区的生态恢复.籽蒿种子萌发对光照反应的研究目前存在两种不同的结论,对飞播技术的改善造成一定影响.考虑种源地、种子保存时间和方式、结实部位及温度,研究籽蒿种子萌发对光照的反应.结果表明种源地、种子保存方式和时间、结实部位会影响籽蒿种子的萌发,当温度较低时(10:20℃),黑暗条件下的萌发率高于光照条件下的萌发率.采自榆林地区的种子萌发率比其它两地低(低于鄂托克旗6 4%～54.4%,低于伊金霍洛旗0.8%～48%),黑暗中阴干保存的种子萌发率较低(低于新鲜保存6.4%～41.6%,低于野外保存2.4%～39.2%),大多数结实部位为上部的种子比下部的种子萌发率高(2.4%～41.6%).研究结果亦表明郑元润等的结论更接近实际,即低温与强光会抑制籽蒿种子的萌发.因此,在飞播实践时应为种子创造一定的沙埋条件,创造有利于种子萌发的黑暗环境,促进种子的萌发,从而提高飞播工作的成效.     

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。     

毛乌素沙地主要飞播植物种群的消长动态

 本文讨论了毛乌素沙区3个主要飞播植物种在不同沙丘类型区域飞播后种群盖度的消长动态。研究表明,在与其它植物种混播的情况下,籽蒿在群落中作为优势种或共优种的时间很短,一般在飞播后3～5年内种群盖度达到最大值,然后以不同的速率从播区中退出,播区沙丘越高大,其衰退速率越慢。羊柴在飞播后的前10～15年内种群盖度一直保持着上升趋势,它在播区内作为优势种的时间要比籽蒿长得多,而且以它为优势种的单优群落具有强烈的排它性。花棒由于其散生的习性,飞播后在群落中的优势作用不是很强,一般在飞播后前5年种群盖度呈增长趋势,然后缓慢下降或基本保持稳定。     

毛乌素沙地景观的植被与土壤特征空间格局及其相关分析

以毛乌素沙地景观不同尺度和生境中的植被盖度、植物物种数、土壤有机碳和全氮含量的空间格局和相互关系进行了研究。结果表明：不同尺度和生境中的植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间都具有显著的相关。在50－5000m的尺度上,植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间具有相似的空间格局,但植被特征（植被盖度与植物物种数）与土壤特征（土壤有机碳含量与全氮含量）具有不同的空间变化格局,两者之间没有显著的相关关系;在小于50m的尺度上,固定沙丘中的植物物种数与土壤有机碳和全氮含量之间具有显著的正相关,半固定水丘中的植物物种数与土壤有机碳含量具有显著的负相关。这说明,在小于50m的尺度上土壤有机碳和全氮含量格局制约了植被格局,但在50－5000m的尺度上却没有。这一研究表明植被与土壤之间的相互关系依赖于不同的空间尺度。     

Comparative study on spatial patterns of the Artemisia ordosica population in the Mu Us sandy land

Artemisia ordosica is an under-shrub species, which dominates the vegetation of the Mu Us sandy land in North China. The spatial patterns of the A. ordosica population in different sandy lands were compared with the methods of Spatial Auto-correlation Analysis, Semi-variance Analysis and Nine-Term Local Quadrat Variance (9TLQV). The results show that, by contrast with the A. ordosica population in fixed sandy land, the population in semi-fixed sandy land is of stronger auto-correlation and greater spatial heterogeneity, and meanwhile it presents more intense differentiation between patches and gaps. The spatial patterns of the A. ordosica population in semi-fixed sandy land are probably governed by drifting sand caused by strong winds. Drifting sand can easily put A. ordosica shrubs to death unless they live together in form of A. ordosica patches, where the distances between shrubs are short. In semi-fixed sandy land, patches are not only the form of the A. ordosica population to survive drifting sand, but also the foundation of the A. ordosica population to develop and broaden the area. The A. ordosica population is supposed to broaden the area through edge extending out from the patches scattering in semi-fixed sandy land. The spatial patterns of the A. ordosica population in fixed sandy land are possibly affected by intra-specific competition related to high plant coverage. This study is ecologically useful to improve the practice of vegetation restoration in sandy land. When transplanting A. ordosica shrubs to bare sandy land, one had better arrange them in form of patches separated by gaps, which can promote the survival of transplanted shrubs, and also help to take advantage of A. ordosica patches to revegetate bare gaps.     

毛乌素沙地流动沙丘不同深度土壤渗漏特征

沙地的土壤深漏是沙地水分循环及水量平衡中的重要环节,对这一分量的准确测算,能够增进对沙地降雨的分配、转移及运输过程规律的认识。利用土壤深层水量渗漏测试记录仪(YWB-01),对毛乌素沙地典型的流动沙丘50、100 cm和200 cm的3个层次的土壤渗漏水量进行定点实时监测,定量分析降雨条件下沙地土壤渗漏特征,得出以下结论:(1)在降雨条件下,2016年4—6月3个沙层的渗漏过程都不明显,从7月开始,渗漏过程与降雨过程的一致性随沙层的增加而逐渐减弱;(2)随沙层深度的增加,累计渗漏天数以及连续渗漏天数在增加,累计渗漏水量、最大日渗漏水量逐渐减小,渗漏水量的波动也逐渐减小;渗漏水量10 mm的天数和渗漏水量所占的比例明显减少;(3)对降雨量和各沙层渗漏水量日、周、半月、月累积量之间进行相关分析和线性拟合后发现,越往深处渗漏水量对降雨的响应越弱,月渗漏水量与月降雨量的关系更密切。     

毛乌素沙化景观内斑块间的多种边界

1　引　　言时空异质性是自然系统的普遍特征 ,陆地景观镶嵌体由许多不同的具有内部相对同质性的斑块组成 .因此 ,当考虑整个景观时 ,相邻斑块之间的边界就成为一个不容忽视的景观组分[13 ] .长期以来 ,与边界有关的生态学问题在基础和应用生态学研究的不同领域中备受关注[5,9,10 ,15] .Ｗｉｅｎｓ等[16]提出一个研究景观生态系统空间斑块性的概念框架———边界动态 ,通过对景观镶嵌体中相邻斑块间的边界的研究 ,来揭示生态系统功能的空间结构 .为了增强对形成和维持生态学边界的各种过程的理解 ,首先应确定边界的空间位置[6] .因此许多确…     

毛乌素沙地生物结皮覆盖区土壤水分收支变化特征

探究半干旱生态系统生物土壤结皮对土壤水文过程的影响,并量化生物结皮覆盖下土壤水分收支状况,可为荒漠地区植被恢复与重建提供理论依据。本研究基于2018—2020年生长季(5—10月)对毛乌素沙地不同类型生物结皮(如藻类和苔藓)覆盖区土壤水分的连续观测,以裸沙为对照,分析了生物结皮对0～40 cm土壤水分收支的影响。结果表明: 与裸沙相比,藻类结皮和苔藓结皮显著降低了降雨对40 cm以下土壤水分的补充,增加了土壤水分的蒸发损失。在相对湿润年份(2018年),裸沙和不同类型生物结皮覆盖土壤的水分支出量(渗漏量+蒸发量)均低于降雨量,土壤水分状况为收入;在相对干旱年份(2019和2020年),藻类结皮和苔藓结皮覆盖土壤的水分支出量高于降雨量,土壤水分产生亏缺,但是裸沙相反。可见,生物结皮导致其下覆0～40 cm土壤水分收支不平衡,在相对干旱年份出现了水分亏缺,这可能驱动该区域植被群落向浅根系植物演替。     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。     

荒漠草原优势种群油蒿空间分布格局对封育恢复的响应

灌木对维持草原生物多样性、稳定性及生态服务功能等具有重要作用,探究封育措施对优势灌木种群的影响,可为草原恢复和抚育管理提供科学指导.本研究对荒漠草原4个封育时间(封育0、5、15、25年)的优势种群油蒿个体特征及种群空间分布格局进行研究.结果表明:油蒿种群密度随着封育时间延长先增加后降低,封育15年时最高,为未封育样地...     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局

应用地统计学和经典统计学方法,对毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被特征的空间分布格局及其相互关系进行研究,结果表明: 0-5 cm和5-10 cm土壤水分符合指数模型,10-15 cm土壤水分和植物群落物种数、植被盖度、植被密度都符合球状模型;0-5 cm土壤水分、植物群落物种数和植被盖度都具有强空间自相关性,5-10 cm、10-15 cm土壤水分和植被密度都具有中等程度的空间自相关性;从牛枝子群落到黑沙蒿群落,各层土壤水分与植物群落物种数之间具有相似的空间格局,都呈先升高后降低的变化趋势,而植被盖度和植被密度呈逐渐减小的变化趋势;0-5 cm土壤水分与植物群落物种数之间具有显著的正相关,是制约植被物种空间分布的关键因素。     

Comparative study on spatial patterns of the Artemisia ordosica population in the Mu Us sandy land

Artemisia ordosica is an under-shrub species, which dominates the vegetation of the Mu Us sandy land in North China. The spatial patterns of the A. ordosica population in different sandy lands were compared with the methods of Spatial Auto-correlation Analysis, Semi-variance Analysis and Nine-Term Local Quadrat Variance (9TLQV). The results show that, by contrast with the A. ordosica population in fixed sandy land, the population in semi-fixed sandy land is of stronger auto-correlation and greater spatial heterogeneity, and meanwhile it presents more intense differentiation between patches and gaps. The spatial patterns of the A. ordosica population in semi-fixed sandy land are probably governed by drifting sand caused by strong winds. Drifting sand can easily put A. ordosica shrubs to death unless they live together in form of A. ordosica patches, where the distances between shrubs are short. In semi-fixed sandy land, patches are not only the form of the A. ordosica population to survive drifting sand, but also the foundation of the A. ordosica population to develop and broaden the area. The A. ordosica population is supposed to broaden the area through edge extending out from the patches scattering in semi-fixed sandy land. The spatial patterns of the A. ordosica population in fixed sandy land are possibly affected by intra-specific competition related to high plant coverage. This study is ecologically useful to improve the practice of vegetation restoration in sandy land. When transplanting A. ordosica shrubs to bare sandy land, one had better arrange them in form of patches separated by gaps, which can promote the survival of transplanted shrubs, and also help to take advantage of A. ordosica patches to revegetate bare gaps.