鄂尔多斯高原荒漠化草原和草原化荒漠灌木类群与环境关系的研究

鄂尔多斯高原是我国北方一个特殊而敏感的生态过渡带,造就了该地区丰富多样的灌木类群,是我国温带草原灌木生物多样性分布和起源的中心。文中用ＤＣＡ排序和ＴＷＩＮＳＰＡＮ分类为工具,对该地区的主要灌木类群进行了分类、排序和环境解释。鄂尔多斯荒漠化草原与草原化荒漠灌木类群及其分布主要取决水分,而温度等因子对其影响并不显著,这主要与该区纬度跨度不大以及主要灌木种长期适应高温、多风暴气候条件有关。     

青海表土花粉分布规律及其与植被的关系

对青海地区63个样点进行植被调查及表土样点分析结果显示:青海地区山地针叶林、针阔混交林、高山灌丛-灌丛草甸、温带草原、灌木-半灌木荒漠及高寒荒漠植被区均有相对独特的花粉组合特征。乔木类中桦呈超代表性,云杉、柏、杨属呈低代表性;灌木、草本中白刺、沙拐枣、柽柳呈低代表性,蒿、藜、麻黄呈超代表性,蔷薇科金露梅、银露梅在自身为优势种的落叶灌丛群落中呈低代表性,在针阔叶林、灌丛草甸过渡带中呈适中代表性。禾本科、莎草科、菊科、豆科、十字花科呈低代表性。A/C值在不同生态环境下的变化幅度较大,但数据组显示A/C值中位数值由半干旱向干旱植被区逐次降低,如草甸和草原为4.14,高山灌丛为2.93,荒漠草原为1.22,荒漠灌丛为0.13,荒漠戈壁为0.05。可见,A/C值能很好地反映环境干湿程度,是环境干旱程度的良好指标。     

氮素添加对黄土高原荒漠草原草本植物物种多样性和生产力的影响

为了解大气氮沉降对荒漠草原植物物种多样性和生产力的影响,在黄土高原荒漠草原区进行了氮素添加试验,研究了氮素添加量对草本植物物种多样性和植物生产力的短期影响.结果表明:随氮素添加量的增加,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著减小,中,高水平氮素添加处理下,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener 多样性指数分别比对照下降了39.14%、47.07% 和25.57%、31.52%.随氮素添加量的增加,主要优势植物种相对重要值增大;处于弱势的伴生植物种在氮素添加后从群落中消失.氮素添加后,群落生产力显著提高,尤其是低水平氮添加时生产力增加量最大.氮素增加在短期内即可以提高黄土高原荒漠草原草本植物群落生产力,促进优势种群的生长,抑制不占主要地位的伴生种的生长,改变物种组成并降低物种多样性.     

塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带植物多样性特征及优势种群分布格局

结合10个断面的30个样地野外调查结果,采用物种丰富度指数(R)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson优势度指数(D)、物种均匀度指数(JSW)、Whittaker指数、Cody指数、扩散系数(C)、负二项参数(K)、平均拥挤度(m*)、丛生指标(I)、聚块性指标(PI)、Green指数(CA)、Cassie指标(GI) 综合分析了塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带植物群落多样性及优势种群的空间分布格局。结果表明:塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带优势种群为胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix spp.)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、盐穗木(Halostachys caspica)、花花柴(Karelinia caspica)、芦苇(Phragmites communis)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、甘草(Glycyrrhiza inflata)、罗布麻(Apocynum hendersonii),受生境中水分条件的影响,各种群均呈聚集分布格局;各群落α-多样性指数低,物种多样性呈梯度变化,受环境水土资源条件限制,物种丰富度变化为:绿洲内>交错区>荒漠区;受地下水埋深的影响,群落结构呈规律性变化:乔-灌-草结构—灌-草结构—单一灌木结构—灌-草结构—乔-灌-草结构;Whittaker指数、Cody指数显示群落β-多样性随着地下水埋深梯度发生变化,过渡带是绿洲和荒漠物种分布变化的分界地带。因此,地下水埋深是决定塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带物种多样性和种群分布的决定因素。     

试论贺兰山植物多样性的若干特点

通过实地考察,对贺兰山植物多样性特点进行了系统研究。研究结果表明,贺兰山植物多样性主要表现为植物种类丰富多样、区系地理成分复杂多样、山地植被垂直带类型多样和形态、生理生态适应性多样等一系列鲜明特点：根据中国植被分类标准,山体植被带分为山麓荒漠草原带、旱生乔灌木带、油松山杨林带和高山灌丛带：不同植被带由不同的植被类型组成;植被类型除了受海拔梯度影响外,水分条件也成为影响植被坡向分异的关键因子,从山麓到山顶,阴坡的植被类型依次为荒漠、荒漠草原、典型草原、疏林灌丛、亚高山灌丛、高山灌丛草甸,而阳坡的植被类型依次为灌丛、湿性针叶林、寒温性针叶林、亚高山针叶林和高山灌丛草甸。该研究对于了解中国干旱区草原和荒漠过渡区的山地植被空间分布特征具有重大意义。     

荒漠绿洲过渡带不同立地条件下物种多样性及其与土壤理化因子的关系

通过于2007-2011年对甘肃河西走廊中部荒漠绿洲过渡带不同立地条件下植被样方的调查,应用 Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数、Shannon-Weiner指数和Simpson指数研究了不同立地条件下物种多样性的变化,并采用典范对应分析方法(CCA)研究植物物种分布与土壤环境因子的关系。结果表明：荒漠绿洲过渡带丘间低地的植被盖度和Margalef、Simpson、Shannon-Wiener、Pielou指数值均最大,流动沙丘条件下最小;Hill多样性指数排序结果显示,随着土壤水分条件的变差,物种多样性同样表现出降低的趋势。按多样性从高到低的顺序,其相应的立地条件分别为丘间低地、缓平沙坡、固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘。选取的土壤因子对过渡带植被分布的影响程度大小为土壤含水量＞pH值＞全钾＞有机质＞速效氮＞全氮＞速效钾＞全磷＞土壤盐分＞速效磷。土壤含水量和pH是荒漠绿洲过渡带植被分布空间差异的最主要影响因子,前3个轴的环境解释率为98％,证明排序可信。     

黑河中游绿洲及绿洲-荒漠生态脆弱带 土壤含水量空间分异研究

以黑河中游平川绿洲和六坝绿洲为例,对绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带土壤含水量空间分异进行了分析研究。结果表明:在无灌溉条件下绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带的土壤含水量水平分异明显,绿洲土壤含水量高于绿洲-荒漠生态过渡带和荒漠地区土壤含水量,并出现从绿洲到绿洲-荒漠过渡带和荒漠依次递减的趋势,主要受土壤性状、土壤水分水平运动和绿洲-荒漠局地大气环流影响;绿洲活动层土壤含水量垂直分异上表现为从表层向下逐渐增加,而过渡带和荒漠区活动层土壤含水量垂直分异则是表层和底层比20~30cm处低,可能与荒漠土壤凝结水的形成与运动有关。受绿洲地下水过度开采和绿洲边缘人类活动影响,在绿洲-荒漠过渡带形成了生态裂谷,对绿洲生态系统的安全构成威胁。     

阿拉善高原荒漠植被组成分布特征及其环境解释 Ⅲ.植物功能群多样性对环境因素的响应

采用水分生态型(包括旱生植物、旱中生植物、中生植物和湿生植物)、生活型(灌木、半灌木、多年生草本和一二年生草本)和植物主要光合途径(C3和C4)等方法将研究区的植物种类进行了功能群(functional groups/types)划分,为进一步认知荒漠生态系统的结构、功能和过程提供了分析基础。植物功能类群相对集中是阿拉善荒漠植被组成的一个重要特点,这主要和植物趋于旱化、生态型相对简单密切相关。按优势功能群依次为:PFTs1(旱生C3一二年生草本)、PFTs2(旱生C3多年生草本)、PFTs3(旱生C3灌木)、PFTs4(旱生C3半灌木)、PFTs5(旱生C4一二年生草本)、PFTs7(旱生C4灌木)和PFTs8(旱生C4半灌木)。气候、土壤理化指标决定着植物功能类群的分布。其中年均降水量、湿润系数决定着植物的生态型、生活型在水平地带上的分布特征,同时,也影响C3和C4植物(海拔梯度上)的分布。土壤容重、砂粒、粉粒含量决定着植物生活型特征,而土壤pH值、Cl-、SO42-和Ca2+决定着植物水分生态类型的空间分布。这些结果揭示了极端干旱区植物对胁迫环境响应的多样性,是对极端环境条件下如何理解生物多样性维持机制和可持续发展的较好生态学解释。     

新疆地区表土孢粉分布规律及其与植被关系研究

对中国新疆地区218个样点进行植被调查及表土孢粉分析的研究结果表明,新疆地区温带山地针叶林、高寒草甸及盐生草甸、温带草原、荒漠以及荒漠-沙漠过渡带均具有相对特殊的孢粉组合,新疆南北向样带的孢粉图式揭示出表土孢粉从北到南随地形、纬度和植被的改变而发生的空间变化。针叶林区表土孢粉浓度平均值为22 602粒/g、草原为3 834粒/g、荒漠为1 762粒/g、沙漠为0-10粒/g。但在同一植被类型中,特别是在草原和荒漠中,孢粉浓度与植被盖度之间并不呈现线性相关关系。根据大空间尺度样品的A/C(蒿Artemisia/藜Chenopodiaceae)值的中位数统计,草原为1.264、荒漠为0.565、沙漠为0.243。Ep/C(麻黄Ephedra/藜Chenopodiaceae)比值的中位数在荒漠为0.098、草原为0.063。     

塔里木河下游绿洲荒漠过渡带土壤异质性及对植物群落的影响

结合塔里木河下游铁干里克绿洲荒漠过渡带9个土壤剖面的81个土样分析数据,利用非参数检验、单因素方差分析和灰色关联方法,分析了塔里木河下游铁干里克绿洲荒漠过渡带土壤特性及其对植物群落的影响。结果表明,研究区土壤除全磷外,有机质等指标存在垂直分布差异,出现显著差异的土层深度为50 cm。研究区上段的土壤养分含量相对较高,下段较低;植物物种多样性指数自上段至下段的下降趋势与有机质等的变化相同,而植物群落退化则表现为从复合群落到单一群落的演变趋势,即从乔(胡杨为主)、灌(柽柳为主)、草复合群落演变到单一的柽柳灌丛群落。灰色关联分析表明,塔里木河下游铁干里克绿洲荒漠过渡带上层(0～50 cm)土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量与物种多样性的相关性较高。     

巴丹吉林沙漠周边植被特征和物种多样性

通过对巴丹吉林沙漠周边地区的野外调查,以重要值为测度指标,计算物种多样性指数、均匀度指数和优势度指数,对巴丹吉林沙漠周边地区荒漠植物群落物种多样性进行分析。结果表明:(1)该区域共计植物37种,各区域重要值大于0.1的物种中,灌木和半灌木占优势;(2)8个区域的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、丰富度指数和优势度指数差异显著,区域5(北部)和7(西部)因含有单物种群落,Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他区域;(3)荒漠植物群落结构层次中,8个区域的灌木层片每个多样性指数均没有显著性差异,草本层片在8个区域中多样性水平差异显著,由于荒漠区植被物种稀少、数量少,灌木层和草本层并未表现出显著差异;(4)巴丹吉林沙漠物种多样性水平较低,生态系统脆弱,对巴丹吉林沙漠周边地区生态系统重建时应该关注各种生态型植被的恢复重建。     

新疆第四纪孢粉组合特征及植被演替

本文根据近10年新疆第四纪孢粉工作的主要收获,总结了第四纪地层中出现的主要孢粉类型。阐明了新疆第四纪具有代表性的森林——森林草原、平原河谷林、草原、荒漠草原、荒漠和草甸等六种植被孢粉组合类型。在第四纪,新疆天山南北的主要盆地处于温带干旱,半干旱气候条件控制下,平原植物群以荒漠,荒漠草原和草原为主,并发育低地草原和平原河谷林。阿尔泰山、天山、昆仑山是干旱区中的“湿岛”,植物群以森林、草原、草甸为主。反映了新疆气候演替特点,以温暖期更加干旱而冷期相对湿润的模式,另外也存在冷暖干湿条件的多种组合。同时还对藜科和蒿属花粉在孢粉组合分类上的重要作用进行了讨论,认为在藜科和蒿属占优势的孢粉组合中,以藜科明显占优势的组合应属荒漠,而以蒿属为主或两者相近的组合应归入荒漠草原或草原。     

阿拉善高原荒漠植被组成分布特征及其环境解释 Ⅳ.土壤种子库特征研究

阿拉善荒漠土壤种子库种子密度主要受到水、热变化梯度的影响而呈现水平地带性分布规律。土壤种子库的分布主要集中在0～5cm的土层中,深层土壤很少有种子库的存在。阿拉善土壤种子库共统计到26种植物种子,分属9科22属,以禾本科最多;生活型以一年生草本植物种子的比例最高,达到51.36%。极端干旱环境条件下不存在有效的土壤种子库。土壤种子库多样性(Simpson指数)在东阿拉善草原化荒漠区为最高,在0.546～0.917之间;西阿拉善荒漠区次之为0.417～0.915;额济纳绿洲区为0.855,说明阿拉善荒漠区从东到西,土壤种子库物种多样性指数呈现下降的趋势。土壤种子库相似性研究表明,阿拉善荒漠不同区域的土壤种子库相似性差异较大,东阿拉善荒漠化草原植被区,相似性系数范围为0.17～0.67,西阿拉善典型荒漠区为0～0.75,额济纳戈壁荒漠区和东、西阿拉善土壤种子库的相似性系数范围是0～0.4。说明阿拉善荒漠区,由于生境和植被的异质性程度高,导致土壤种子库之间的差异性显著。阿拉善荒漠的土壤种子库和地上植被组成上差异显著,地上植被的优势种以旱生、中生灌木、半灌木为主,土壤种子库中以一年生、多年生草本为主,没有统计到灌木种子的存在,表明土壤种子库对于灌木层片更新和演替的贡献非常小。这些发现对了解干旱荒漠植被自然修复特点具有重要的潜在贡献。     

荒漠灌木树干茎流及其生态水文效应研究进展

树干茎流作为林冠层降雨截留再分配过程中的重要组成部分,影响着土壤-植物-大气连续体（SPAC）中不同尺度和圈层间的水分和养分循环的速度与方向,对荒漠地区灌木的生存和生长具有深远影响,对于土壤养分的溶解、利用,土壤水、地下水的循环与补给,土壤侵蚀过程等方面都有重要意义。本文系统总结了近年来荒漠地区灌木树干茎流研究的主要手段与方法,对影响树干茎流形成的主要因素、形成过程、变化趋势进行了具体论述,对主要的荒漠灌木树种树干茎流经验模型进行了归纳,并具体分析了树干茎流在生态水文学方面研究意义及主要进展。针对荒漠树干茎流尚有以下方面的问题需要进一步深入研究:(1）不同灌木树干茎流的形成过程、主要影响因素及其相互作用机制;(2）树干茎流集水系统的空间结构配置特征和降雨径流作用机制;(3)树干茎流补给在荒漠地区群落格局形成以及演替中的作用机理、荒漠植被特征与动态对截留、树干茎流、蒸散发以及入渗过程的反馈机制等。     

萨拉乌苏河地区晚更新世环境演化

对萨拉乌苏河地区上更新统地层作进一步划分的基础上,本文论述本区晚更新世前期萨拉乌苏组沉积时的古地理环境为暖湿的森林草原.后期城川组主要形成于干冷的荒漠草原-荒漠环境,期间经历了一系列温凉湿润的灌丛草原-疏林草原、森林草原等环境的交替演化过程.     

荒漠生境罗布麻(Apocynum venetum)传粉生物学比较北大核心CSCD

罗布麻(Apocynum venetum)是中国西北干旱地区的重要优势植物种,为了解其在荒漠生境的传粉生物学特性,对开花物候、花粉活力、柱头可授性、访花者种类、座果率及繁育系统进行观测。结果表明:(1)在荒漠-绿洲过渡带和荒漠边缘种群中,罗布麻的开花高峰期和花粉活力有差异,荒漠-绿洲过渡带种群的持续时间更长。(2)在过渡带种群中,姬蜂(Ichneumonsp.)是最有效的访花昆虫;在荒漠边缘种群中,意大利蜂(Apis mellifera)是主要的访花者。(3)过渡带上罗布麻种群的坐果率高于荒漠边缘。(4)在2个生境下,罗布麻杂交指数均为2,表明其繁育系统以兼性自交为主,异交在繁育系统中只起辅助作用。     

荒漠-绿洲区土壤性质过渡特征

荒漠-绿洲区是干旱区地表景观格局变化最频繁的地区,深入研究荒漠-绿洲区不同景观格局土壤环境的差异对揭示干旱区生态系统过程至关重要。本研究通过采集石羊河流域荒漠、过渡带和绿洲土壤样品,综合运用多种分析方法,研究荒漠-绿洲区不同景观格局土壤理化属性的差异及其相互作用关系。结果表明：从荒漠、过渡带到绿洲景观,土壤质地和持水性能在不断好转,酸碱度和盐分状况变化不大,养分状况则表现为荒漠和过渡带具有近乎相同的有机碳和全氮含量,绿洲具有显著增加的有机碳、全氮和全磷含量。在不同深度上,荒漠景观土壤理化属性几乎没有变化;过渡带土壤质地由表层至深层不断改善,含水量逐层增大,全磷含量缓慢增加,C∶N和C∶P的值波动减小;绿洲景观土壤含水量由表层至深层显著增加,养分含量显著降低,C∶N和C∶P的值显著减小。总体而言,荒漠景观土壤理化属性的分异程度最小,绿洲景观分异程度最大,过渡带景观在土壤质地和含水量方面的分异程度较大,在土壤养分方面的分异程度较小。此外,过渡带景观土壤理化属性的自相关程度最高,且土壤质地是引起其他土壤理化属性分异的主要原因。     

荒漠生境罗布麻(Apocynum venetum)传粉生物学比较

罗布麻(Apocynum venetum)是中国西北干旱地区的重要优势植物种,为了解其在荒漠生境的传粉生物学特性,对开花物候、花粉活力、柱头可授性、访花者种类、座果率及繁育系统进行观测。结果表明:(1)在荒漠-绿洲过渡带和荒漠边缘种群中,罗布麻的开花高峰期和花粉活力有差异,荒漠-绿洲过渡带种群的持续时间更长。(2)在过渡带种群中,姬蜂(Ichneumonsp.)是最有效的访花昆虫;在荒漠边缘种群中,意大利蜂(Apis mellifera)是主要的访花者。(3)过渡带上罗布麻种群的坐果率高于荒漠边缘。(4)在2个生境下,罗布麻杂交指数均为2,表明其繁育系统以兼性自交为主,异交在繁育系统中只起辅助作用。     

荒漠草原植物群落光合速率对水氮添加的响应

氮沉降和降水格局改变对草原生态系统的结构、功能及关键过程具有重要影响。依托内蒙古乌拉特荒漠草原研究站的全球变化实验平台，研究了氮添加和增减雨（+50%、-50%）及其交互作用对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征的影响，分析了荒漠草原植物群落光合速率与植被特征的关系。结果表明：（1）短期氮添加对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征没有显著影响（P > 0.05）；（2）降水格局改变显著影响荒漠植物群落光合速率（P < 0.05），减雨50%显著降低了荒漠草原植物群落光合速率和优势种植物高度（P < 0.05），而降水增加50%没有改变群落光合速率和植被特征，降水改变下的土壤水分能很好地解释群落光合速率；（3）氮添加和增加降水的交互效应显著提高了群落的光合速率和优势种植物高度（P < 0.05），而减少降水与氮添加没有显著影响；（4）荒漠草原植物群落盖度、优势种盖度、优势种平均高度与群落的光合速率呈现出指数增加关系，解释率为40%~58%。干旱极大地抑制荒漠草原植物群落光合速率，而氮沉降则依赖于降水增加来提高群落的光合速率，荒漠草原植物群落光合速率与水肥处理下的植物生长特征具有密切的关系。     

荒漠-过渡带-绿洲界定——以石羊河流域为例

中国西北干旱区发源于山地的河流为中下游地区带来了丰富的水土资源,在荒漠中孕育出绿洲,过渡带位于其间,构成荒漠-过渡带-绿洲地理景观单元。界定荒漠、过渡带、绿洲的空间分布,可为干旱区生态系统格局、过程和服务方面的精确认知评价提供空间参考。以石羊河流域为例,选取训练样本,利用常用遥感指标和景观格局指数,通过判别分析方法,对荒漠、过渡带和绿洲空间范围进行界定。结果表明:采用通过逐步判别分析筛选出的6项遥感指标和2项景观指数构建的判别函数,与单独利用遥感指标或景观指数构建的判别函数,计算出训练样本的判别准确率分别为92.4%、84.0%、70.2%。采用遥感指标结合景观指数的综合判别分析,比单独利用遥感指标或景观指数判别准确率分别提高了8.4%\,22.2%。经综合指标判别分析,得出除主要山地外的石羊河流域荒漠、过渡带和绿洲面积分别为133万、49万、58万hm²。