梭梭荒漠生态系统：Ⅰ初级生产力及其群落结构的动态变化

通过对梭梭荒漠群落的种类组成、垂直结构、水平结构、季相及梭梭当年生绿色同化枝和草本层的地上植物量的研究，表明在以小半乔木梭梭占主导地位的群落中，丰富的短生植物及长营养期一年生植物均得到较好的发育，说明该群落具有由中亚荒漠向亚洲中部荒漠过渡的性质。而大量单种属或寡种属出现，反映出了梭梭群落具有干旱植物区系的明显特征，与整个新疆植被荒漠植物区系的特征相一致。梭梭群落中建群层片的种类单一，与北疆其它荒漠植被类型相似，而伴生植物的种类组成比其它类型丰富，特别是短生植物及长营养期一年生植物种类较多。初级生产力分别与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长和脱落，短生植物的迅速生长和死亡，以及长营养期一年生植物的生长有密切关系，分别在５月下旬、６月下旬和８月上旬达到高峰。梭梭当年生绿色同化枝的植物量在其整个群落初级生产力的构成中作用明显。是整个群落初级生产力的７２．３％～８５．８％。     

人工绿洲外围荒漠植被及其群落外貌特征

根据2002年调查取得的3796块样地资料,采用定性和定量相结合的方法,对克拉玛依农业综合开发区外围西南和西北两个研究区的荒漠植被及其群落基本类型、群落盖度及其数量分布、群落外貌及其土壤剖面特征等方面进行了研究。结果表明：①克拉玛依农业综合开发区外围的荒漠植被可划分为2个植被型、5个群系、8个群丛;②西南区梭梭群落所占面积相对最火,占研究区总面积的28．85％,西北区以梭梭 白梭梭群落所占面积相对最大,占研究区总面积的19．81％;③除芦苇群落外,西南区的白梭梭群落平均盖度最高,达到38．14％;④西南区各盖度等级分布对称,10％～25％盖度等级分布面积最大,占西南区总面积的43．25％;西北区各盖度等级面积分布呈正偏,1％～5％和5％～10％盖度等级所占面积相对较高,分别为29．22％和27.71％;⑤从总体来看．西南区植被盖度较高,西北区植被盖度较低,且退化严重。     

乌兰布和沙漠周边典型植物群落防风阻沙效果北大核心CSCD

为揭示荒漠生态系统典型群落样地对近地层风沙活动规律,阐明荒漠生态系统中不同植被类型的防风阻沙效果,在乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带选择油蒿(Artemisia ordosica)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、四合木(Tetraena mongolica)4种典型植物群落,以裸沙丘作为对照样地(CK)开展群落风沙活动观测研究。结果表明:群落内风速廓线符合对数分布规律;相对于裸沙丘地,4个样地的地表粗糙度显著增加,防风效果随距地高度增加而减小;在植物高度范围内,植物防风效果较好,植物高度范围外的防风效果减小,但仍有一定防风作用。植被的防风阻沙效果差异性来源于植被构型的差异。群落样地的输沙率符合指数Q=a+e^(bH)(a>0,b<0),且显著小于对照样地,植被可以有效减少近地表层输沙。4种群落距地面0—100 cm高度范围阻沙效果梭梭>霸王>四合木>油蒿。植被的防风固沙效果与植被高度、盖度和侧盖度线性关系显著。群落高度、盖度和侧盖度作为植物构型量化的一种形式,在其中起到关键作用。油蒿、霸王、梭梭及四合木群落在该地区具有良好的防风阻沙效果。     

新疆准噶尔盆地典型荒漠区不同景观植被对土壤养分的影响

在群落演替的不同阶段,土壤与植被之间存在不同的互动关系。在新疆准噶尔盆地南缘,选择荒漠-绿洲交错区、沙漠边缘、沙漠腹地典型景观类型取样,监测不同景观条件下土壤水分、土壤有机质、全氮、全磷和植被盖度。结果表明,不同景观植被盖度、土壤水分、土壤养分含量存在显著的差异性(P0.5)。土壤水分含量、植被盖度、土壤养分含量表现为荒漠-绿洲交错区沙漠边缘沙漠腹地的变化趋势;土壤含水量由荒漠-绿洲交错带10.4%递减到沙漠边缘5.8%、沙漠腹地3.5%;植被盖度、土壤养分含量随土壤类型由荒漠灰钙土向风沙土过渡,呈现显著的下降趋势。在相同土壤属性情况下,植被盖度与土壤有机质、土壤全氮之间存在显著的线性正相关关系,表明不同区域内植被在一定程度上影响土壤养分的积累。     

基于V__Hegyi竞争指数的绿洲边缘人工固沙植被梭梭(Haloxylon ammodendron)的种群竞争

种群动态与种内竞争是植物生态学经典研究核心,特别是对于植被组成相对简单的荒漠,对种内竞争机制的研究有助于深入理解荒漠植被的稳定机制与自组织过程。以河西走廊绿洲边缘最主要的人工固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为对象,采用空间代替时间的方法,研究梭梭种群的演变过程及种群竞争强度随建植年龄的变化。选择5个(5~10、10~20、20~30、30~40、40a)生长阶段的受人为干扰较小的梭梭种群样地,分别设置5个50m×60m样方。选用V__Hegyi竞争指数分析梭梭种群的种内竞争在时间维度上的变化规律。结果表明:研究区梭梭人工林从定植到生长20a左右,梭梭林密度减小了60%左右,生长30~40a左右的梭梭样地出现大量的更新幼苗,导致密度增加,由于梭梭幼苗和部分成年树的死亡,密度再次下降;梭梭基径越大,竞争指数越小,不同径级梭梭竞争指数大小依次为幼苗、幼年树和成年树;梭梭种群竞争强度由大到小依次为30~40、5~10、40、20~30、10~20a。     

准噶尔盆地梭梭林型及其特点

根据梭梭的分布规律、生境条件、林分结构、群落特征,利用十几年调查资料,把准噶尔盆地荒漠梭梭林划分成五个林型组、十四个林型。一、石质山麓梭梭林型组:生长在浅山沟谷,剥蚀山坡、台地、低山,共一个林型;二、砾质戈壁梭梭林型组:生长在山前洪积扇或砾质戈壁地带,共一个林型;三、土质梭梭林型组:生长在冲积-淤积平原上,是梭梭生长的最佳立地类型,共六个林型;四、沙质梭梭林型组:生长在沙漠内的低矮沙丘和平坦沙地,共三个林型;五、沙丘沙地白梭梭林型组:白梭梭分布区域狭窄,只限于沙漠内的沙丘或沙地,共三个林型。但短命类植物-沙拐枣-白梭梭林型,因沙拐枣种的不同而分成三个亚型。     

腾格里沙漠植被特征

腾格里沙漠植被在维持沙漠生态系统稳定、促进生物多样保护及防风固沙等方面发挥着极其重要作用。在实地调查和查阅资料的基础上,划分了腾格里沙漠植被类型,分析了典型植物群落数量特征。结果表明:(1)腾格里沙漠植被类型较多,有6个植被型组、17个植被(亚)型、35个植被群系,具有典型的荒漠化草原植被特征。植被空间分布差异明显,南部流沙分布较广,植被类型单一,北部戈壁与沙漠交错分布,植被类型及物种组成相对丰富。(2)腾格里沙漠共有天然种子植物60科201属382种,多年生草本、一年生草本和灌木分别占总物种数的44.50%、25.92%和21.99%,乔木、寄生草本和水生草本数量较少。(3)腾格里沙漠典型灌木群落中,一年生草本占有较大比例,多年生草本次之,灌木所占比例相对较小,灌木常为群落优势种,属于群落稳定层片,而一年生草本数量随降雨变化较大,属于不稳定层片。(4)群落多样性南北差异较大,沙漠南部群落物种组成相对单一,物种丰富度、Simpson指数、Shanon-wiener指数、种间相遇率相对较低,沙漠北部群落物种组成丰富,多样性指数高,生态优势度不明显。     

腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响

地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。     

库姆塔格沙漠东南边缘天然植被调查研究

通过对库姆塔格沙漠东南缘天然植被调查结果显示:调查区天然植被以荒漠植被类型为主,在5种植被型23个植被群系中,荒漠植被群系占到52%,表现出植被类型的荒漠特性。荒漠植物群落有经向、纬向和海拔高度变化的分布格局,水分是影响植被径向分布的主要因素,气候则反映了植被纬向和海拔高度分布的变化。同时对主要的典型植物群落的特征进行了分析,为荒漠植被的恢复及其沙漠综合治理提供理论依据。     

准噶尔盆地梭梭群落地上生物量及季节变化研究——以克拉玛依农业综合开发区为例

根据样地调查资料,对位于准噶尔盆地的克拉玛依农业开发区外围荒漠植被的生物量及季节变化进行了研究。通过对梭梭自然群落地上生物量的研究表明,梭梭群落在一年的生长周期内没有明显的生长变化,只有两个生长高峰分别在6月下旬和8月下旬出现,但是绿色同化速率快。梭梭地上生物量中,多年生枝条比例最多占地上生物量的60%,当年生绿色同化枝生物量较少,一般占30%以下。5月份梭梭当年生绿色同化枝生长比较缓慢,地上生物量42 052．197g/m~2；7～8月份达到高峰76 457．18～92 922．598g/m~2,这是梭梭当年生绿色同化枝生长最旺盛、最有活力的时期；进入9月份随光合作用的下降生物量也下降至86 794．669g/m~2；10月份生物量迅速下降11月接近零,准备冬眠,脱落大部分枝条被并入非同化系统。梭梭群落地上生物量增长规律符合Logistic增长模型；其地上现存量季节动态呈二次抛物线方程y=a bx cx~2形式；梭梭绿色同化系统(AS)和非同化系统(UAS)的现存量集中分布于地面8～60cm和20～90cm的范围内,属典型的中繁型群落。梭梭群落的生物量及其季节变化与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长、脱落有密切的关系。     

库姆塔格沙漠形成演化与区域新构造运动关系研究

库姆塔格沙漠位于塔里木板块东部的阿尔金山北麓地带,受青藏高原新构造运动强烈隆升和贯穿本区的阿尔金断裂系发生左旋走滑变动的影响,构筑了南高北低的地质构造变为盆山格局。通过现今的断裂左旋走滑、多风向吹扬及南侧高山洪水及泥石流侵蚀地形共同作用表现出帚状弧形展布。风沙地貌特征表现为由东北向西南分异明显、沙丘类型复杂、形态独特,主要以羽毛状沙丘、金字塔沙丘著称。     

环境过滤和扩散限制对库姆塔格沙漠南缘植物群落β-多样性的影响

β-多样性反映群落之间的物种组成差异,群落β-多样性的形成和维持一直是生态学研究的核心问题。通过对库姆塔格沙漠南缘60个植物群落的调查,结合环境因素和空间距离,通过Mantel分析以及基于距离的多元回归（MRM）,分析了环境过滤和扩散限制对研究区植物群落β-多样性及组分的影响。结果表明：库姆塔格沙漠南缘植物群落存在明显的地理衰减格局,群落之间物种组成差异较大,β-多样性高且大部分来自物种更替;环境差异和空间距离对群落β-多样性及更替组分均有显著影响,物种更替对二者的响应与β-多样性保持一致;MRM分析表明,在研究区β-多样性的形成中环境过滤和扩散限制的相对作用存在差异,环境过滤作用对β-多样性及组分的影响超过扩散作用。通过本次研究可以初步确定在库姆塔格沙漠南缘植物群落β-多样性主要由生态位过程与中性过程以及其他未知过程共同控制,其中气候、海拔等生态位因素扮演着比中性过程更为重要的角色。此外,研究区群落β-多样性可能主要由物种更替导致,不同生态过程对群落β-多样性的影响可能主要通过调控群落物种更替来实现。     

Vegetation patterns and species–environment relationships in the Gurbantunggut Desert of China

The Gurbantunggut Desert is the largest stable and semi-stable sand desert in China, yet few data exist on vegetation pattern and species-environment relationships for these diverse desert landscapes. The sand dunes of the survey area are mainly of the longitudinal form from north to south, but checkerboard-shaped and honeycomb-shaped forms are also present, with the height of 10–50 m. We measured vegetation and soil data on north–south transects and compared them with vegetation and soil data on east–west transects. Analysis revealed that the varying trend and strength of the species diversity, dominance and cover of the plant communities in the longitudinal and transverse directions across the landscape are significantly different. The results of CCA ordination show that the microhabitats of soil organic matter (OM), soil salts (TS), sorting index (σ), topsoil water-content (SM) and pH relate to the differences in vegetation observed as differences in species assemblage from salt-intolerant ephemerals, micro-subshrubs and subshrubs to salt-tolerant shrubs and micro-arbors. The terrain (alt.) and soil texture (the contents of Mz and φ1) affect the spatial differentiation of many species. However, this spatial differentiation is not so marked on transects running longitudinally with the landscape, in the same direction as the dunes. The species of the desert vegetation have formed three assemblages under the action of habitat gradients, relating to three sections running transversely across the landscape, at right angles to the direction of the dune crests. In the mid-east section of the study area the topography is higher, with sand-lands or dune-slopes with coarse particles. Here the dominant vegetation comprises shrubs and subshrubs of Seriphidium santolium and Ephedra distachya, with large numbers of ephemeral and ephemeroid plants of Senecio subdentatus, and Carex physodes in spring and summer. On the soil of the dune-slopes in the mid-west of the study area, with coarse particles and abundant TK, the plant assemblage of Haloxylon persicum, Soranthus meyeri and Agriophyllum squarrosum is developed. The species composition in the east marginal belt of the study area has similar characteristics to the mid-west section. There is no corresponding section in the north–south transects (except for the north and south margins). This is because the habitats of most plants are located in the middle of the microhabitat gradients in the north–south direction in the desert.     

库姆塔格沙漠植物区系组成及地理成分

运用植物学及植物地理学方法,结合实地植被调查,对库姆塔格沙漠植物区系组成、地理成分、生活型及分布特征进行了分析研究。结果表明：库姆塔格沙漠区属于典型的荒漠植物区系,共有种子植物22科69属109种,其中被子植物占总数的98.13%。单种科、寡种科和单种属、寡种属是库姆塔格沙漠植物区系的主体,是植物区系复杂性及物种多样性的主要来源,寡种属优势明显。中型科属和较大科属虽不占主体,但却往往是构成植物群落的建群种或植物区系的代表成分,对植物区系的构成及植被的分布格局都有很大的影响。植物区系地理成分多样,温带分布和地中海分布是本区系地理成分的主要组成部分,区域植物具有典型的温带特征。受地形地貌、气候环境的影响,区域植被分布随地貌变化呈现出不同的分布格局,具有非地带性差异特征。库姆塔格沙漠草本植物占数量优势,木本植物以灌木为主,木本植物对区域环境影响作用较为明显。库姆塔格沙漠区植物地理成分及分布特征也说明气候、环境条件,植物种的生态幅度及其对环境的适应能力对植物地理分布的决定性影响。     

巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题

在野外考察的基础上,选择13个典型样地,研究了巴丹吉林沙漠南缘植被组成、群落特征和植被格局。结果表明：调查的样地中有荒漠植物31种,其中灌木12种,多年生草本11种,一二年生草本8种。种群密度3 000—14 000株·hm^-2,优势种在群落中地位显著,群落稳定性较差;植被斑块面积小、最大斑块指数低。沙漠南缘年降水量虽然仅100 mm左右,但有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、红砂（Reaumuria soongarica）和沙蒿（Artemisia desertorum）等灌木和半灌木天然植物群落分布,有白刺（Nitraria tangutorum）和膜果麻黄（Ephedra przewalskii）灌丛沙堆,沙丘上生长着沙拐枣（Calligonum mongolicum）、沙鞭（Psammochloa villosa）等种群生存,且在沙漠延伸带流动沙丘上已成功建立了梭梭（Haloxylon ammodendron）人工固沙植被,表明在巴丹吉林沙漠南缘建立以乡土植物为主的固沙植被是可行的。在未来研究中,应在山水林田湖草沙生命共同体理念下加强从区域尺度上解析水、植被和沙的关系,系统了解生态系统的原真性、完整性和连通性及生态系统稳定性维持等问题,优化生态景观格局,确定生态保护目标和建设规模,同时要加强对乡土植物适应干旱风沙机制和扩繁保育技术研究,以便为区域生态建设和生态保护提供科技支撑。     

库姆塔格沙漠研究：进展与成果

库姆塔格沙漠,地跨新疆、甘肃2省区;东起敦煌鸣沙山、西临罗布泊、南依阿尔金山、北抵阿奇克谷地;面积超过2万km^2。境内气候极端干旱,地貌类型复杂、沙丘类型多样,是＂羽毛状沙丘＂在我国的唯一分布区。受自然条件和技术装备等制约,一直是我国八大沙漠中综合科考的最后空白。2006年,＂库姆塔格沙漠综合科学考察＂被列为首批国家科技基础性工作专项重点项目,历时4年,取得了丰硕成果,填补了多项沙漠科考和研究空白。主要包括：（1）首次发现、命名并定义了＂沙砾碛＂这一库姆塔格独特的地貌类型;初步探明了该沙漠独有的＂羽毛状＂沙丘的形态学特征及形成过程;（2）基本探明了库姆塔格沙漠地表沉积物的矿物组成及2个主要物源端元,揭示了晚新生代沉积物特征和地层序列;（3）初步确定了库姆塔格沙漠地区古风成砂的形成时代,并阐明了该沙漠的成因和演化过程;（4）初步查清了库姆塔格沙漠地区现代水系分布及水文特征,绘制完成中更新世晚期、汉、唐、清、民国、现代6个时期的水系演变图;（5）首次确认了库姆塔格沙漠土壤类型及其发育过程和区域分布特征;（6）首次建立了全方位、全天候、全覆盖的库姆塔格沙漠气象观测场,实现了基于卫星传输的气象数据实时采集,初步摸清了羽毛状沙丘形成的动力条件及周边气候演变趋势;（7）基本查清了库姆塔格沙漠野生动植物种群、数量和分布区域,特别是发现了沙生柽柳、白花柽柳、侧花沙蓬等6种植物的分布新区;（8）系统调查了国家一级保护动物双峰野骆驼种群及其生境,对野骆驼的行为生态学进行定位观测研究;（9）完成了沙漠及其周边地区的生态经济功能分区,提出了＂大敦煌＂区域可持续发展的战略对策,为拯救敦煌绿洲、保护敦煌文化遗产提供了重要科学依据。     

塔克拉玛干沙漠地表潜热时空特征分析

利用1979年3月至2004年2月月平均的NCEP/DOE再分析地表潜热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季潜热基本气候特征的基础上,通过EOF方法,对沙漠地表潜热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：①沙漠地区夏季潜热最大,春季和秋季次之,冬季最小;靠近山区的沙漠西部、西北部地区四季明显大于中、东部地区。②根据四季地表潜热距平场的EOF分析,该区潜热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北—东南差异型三种常见的分布模态。③25 a期间,塔克拉玛干沙漠地表潜热在第一空间尺度上四季都有不同程度增强的趋势;在第二空间尺度上,春季沙漠北部、西北部有减弱的趋势,南部、东南部有增强的趋势,而冬、夏、秋季变化趋势不是很大。     

古尔班通古特沙漠植被与环境关系分析

The Gurbantunggut Desert is the largest stable and semi-stable sand desert in China, yet few data exist on vegetation pattern and species-environment relationships for these diverse desert landscapes. The sand dunes of the survey area are mainly of the longi- tudinal form from north to south, but checkerboard-shaped and honeycomb-shaped forms are also present, with the height of 10-50 m. We measured vegetation and soil data on north-south transects and compared them with vegetation and soil data on east-west transects. Analysis revealed that the varying trend and strength of the species diversity, dominance and cover of the plant communities in the longitudinal and transverse directions across the landscape are significantly different. The results of CCA ordination show that the microhabitats of soil organic matter （OM）, soil salts （TS）, sorting index （ σ ）, topsoil water-content （SM） and pH relate to the differences in vegetation observed as differences in species assemblage from salt-intolerant ephemerals, micro-subshrubs and subshrubs to salt-tolerant shrubs and micro-arbors. The terrain （alt.） and soil texture （the contents of Mz and Ф 1） affect the spatial differentiation of many species. However, this spatial differentiation is not so marked on transects running longitudinally with the landscape, in the same direction as the dunes. The species of the desert vegetation have formed three assemblages under the action of habitat gradients, relating to three sections running transversely across the landscape, at right angles to the direction of the dune crests. In the mid-east section of the study area the topography is higher, with sand-lands or dune-slopes with coarse particles. Here the dominant vegetation comprises shrubs and subshrubs of Seriphidium santofium and Ephedra distachya, with large numbers of ephemeral and ephemeroid plants of Senecio subdentatus, and Carex physodes in spring and summer. On the soil of the dune-slopes in the mid-west of the study area, with coarse partic     

库姆塔格沙漠综合科学考察成果初报

库姆塔格沙漠地处塔里木盆地罗布泊地区南缘,南以阿尔金山为界,北抵阿奇克堑谷地,向东可延伸至甘肃省境内,总面积约2.29×104 km2,是我国第六大沙漠。考察发现,库姆塔格沙漠气候极干旱,地表植被稀疏,野生动物极少,沙丘流动性大,沙丘类型多样,在其东北部分布着世界上独一无二的羽毛状沙丘。库姆塔格沙漠沙丘下伏地形复杂,沙漠腹地分布出露连续的地层剖面,其蕴藏着反映沙漠形成演化、气候变化与古疏勒河变迁的大量环境信息。开展库姆塔格沙漠综合科学考察,对揭示库姆塔格沙漠的形成与演化、古疏勒河变迁及其与罗布泊退缩的关系、以及西北干旱区气候与环境对青藏高原隆升和全球变化的响应具有重要的科学意义。同时,开展库姆塔格沙漠风沙活动规律、风沙危害的研究以及野生动植物的分布、生态习性等方面的科学考察,对保护世界级的敦煌自然与文化遗产、极干旱地区荒漠生态系统的生物多样性都具有重大现实意义。