黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究

通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局.     

黄土高原西部人工灌木生长季土壤水分变异特征

以兰州干旱地区生态植被恢复技术研究与示范基地灌木品种研究小区为试验点,研究了黄土高原西部丘陵区坡面不同灌木下0～200 cm土层土壤水分特征,采用Brown-Forsythe检验方法和变异系数比较不同灌木覆盖下土壤水分含量的差异。结果表明:土壤水分的变化受到坡位、坡向、灌木种类的影响较大。相同土层的土壤水分变异系数基本为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡。坡上部的土壤水分变化较大,坡中部和坡下部相对较稳定。多数灌木的土壤水分变异系数随着土壤深度的增加而减小,变异系数较大值相对集中在20～80 cm土层。从土壤水分的亏缺量、植物水分亏缺度来看,在植被恢复的过程中,选择荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、枸杞(Lycium chinense)等耗水量相对较低的植被更加合理。     

半干旱黄土区成熟柠条林地剖面土壤水分环境及影响因子研究

为了探讨柠条群落及环境因子与土壤水分动态响应关系,选择半干旱黄土区流域尺度不同地形条件下成熟柠条林作为观测样地,于2009-2011年生长季节(5月上旬至10月下旬),每15 d1次,对0~220 cm剖面土壤水分进行了连续测定,2010年8月测定了0~600 cm土壤水分,2011年9月调查了柠条林群落结构特征。采用SPSS17.0软件的Duncan进行多重比较、EXCEL软件进行分析作图,对各样地剖面土壤水分差异、不同年度生长季节变异、干燥化程度以及其影响因子进行了综合分析。结果表明:浅层土壤水分含量为北坡东坡南坡,下坡位高于上坡位,坡度越大土壤含水量越低。由表层至深层,地形因子影响土壤水分作用逐渐减弱,植被因子影响土壤水分作用逐渐增强。在一定区域,柠条群落盖度和高度与深层土壤水分含量呈明显的负相关。人工柠条林加重了入渗层以下的土壤干燥化程度,而且连续干旱会造成入渗层范围的临时性土壤干层,而永久性干层是柠条发育至成熟阶段的过程中,逐渐形成并一直存在的一种现象。研究结论将对进一步从多尺度(年际和季节的时间尺度、水平和垂直的空间尺度)、多因子(气候、土壤、植被、微地形等)综合研究半干旱黄土区人工植被群落及其土壤水分环境动态提供重要参考。     

子午岭人工油松林群落更新特征及影响因子

采用样方法,对子午岭油松人工林群落更新特性以及环境因子对群落更新的影响进行研究,结果表明:油松人工林更新层有木本植物46种,其中有乔木16种,占总种数的33.33%,灌木29种,占总种数的64.58%。更新层的优势种有辽东栎、沙梾和鞘柄菝葜等,油松为更新层的次优势种,油松种群具有一定的自我更新能力;油松人工林群落更新层幼苗库丰富,高度级及龄级较小;更新方式以实生更新为主。林分密度对林下乔木幼苗、幼树数量影响极显著(P0.01),当林分密度从650株/hm2增加到1 550株/hm2时,林下更新的幼苗、幼树密度呈增加趋势,随着林分密度的继续增加,其密度逐渐减少;坡向对幼苗、幼树密度的影响显著(P0.05),当坡向由阳坡转向阴坡时,林下幼苗(树)密度逐渐增加;不同坡位林分更新特征各异,从坡下向上,幼苗密度逐渐减少,而幼树密度在中坡位最高,其次是下坡位,上坡位最低;随着海拔的升高,幼苗(幼树)密度逐渐减小。处于阴坡的中密度林分更新效果最佳,合理调整林分密度有利于油松人工林自然更新。     

呼伦贝尔沙质草甸草原洼地植物群落变化分析

选择呼伦贝尔沙质草甸草原上的干洼地,采用系统取样方法对不同微地貌部位的植物群落变化进行研究。发现,草原区微地貌变化对生境异质性的控制作用明显。在洼地中旱生植物和旱生植物占优势,中旱生植物在阴(N)坡和下坡位或坡底占优势,旱生植物在阳(S)坡最占优势。下坡位或坡底的多年生植物比例最高,其次是阴(N)坡和中坡位,上坡位和阳(S)坡最少。洼地内出现了12个不同类型的群落。同一坡向的植被覆盖度、地上生物量、草层高度呈现下坡位＞中坡位＞上坡位的趋势。主要物种的重要值波动很大,表明洼地内的地形因子分配不均匀。SW上坡位植物群落特征各项指标均出现低值,导致局部恶劣环境的微地貌产出部位,与风蚀坑集中分布区耦合。表明SW坡上部风蚀沙漠化的高发生率与该微地貌部位植被发育差有关。     

卡拉麦里山有蹄类自然保护区鹅喉羚的时空分布与生境选择

基于2005年以来对卡拉麦里山有蹄类自然保护区鹅喉羚分布调查和栖息地样方采集,运用GIS技术进行目视解译与图层叠加分析进行鹅喉羚分布研究,并运用选择指数与选择系数模型探讨鹅喉羚的生境选择.研究发现,保护区内鹅喉羚四季分布虽有明显差异,但主要分布区位于在保护区中部的针茅、驼绒藜、沙蒿-驼绒藜、假木贼-针茅群落中.不同季节鹅喉羚对植被类型的选择有差异,春季鹅喉羚倾向选择假木贼-针茅群落和梭梭群落;夏季鹅喉羚喜欢针茅群落、驼绒藜群落、梭梭群落;秋季鹅喉羚则倾向选择针茅群落和假木贼-针茅群落.鹅喉羚喜欢坡度平缓的地区;春季和夏季对各种坡向随机选择的,秋季不喜欢阴坡,其他坡向则几乎随机选择;春季和夏季喜欢中坡位,不喜欢上坡位,对下坡位随机选择,秋季对各种坡位随机选择.鹅喉羚的分布主要受植被类型和水源的影响,人类干扰是影响鹅喉羚冬季分布的主要因素.食物、隐蔽性和地形因素是鹅喉羚生境选择的重要影响因素.     

浑善达克沙地东南部退化草场植物群落DCCA排序与环境解释

对浑善达克沙地退化草场植物群落进行OAC分类和DCCA排序结果表明,这些植物群落可分为8组:Ⅰ芨芨草(Achnatherum splendens) 星星草(Puccinellia tenuiflora)群落;Ⅱ冷蒿(Artemisia frigida) 冰草(Agropyron cristatum)群落;Ⅲ冰草(Agropyron cristatum) 糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)群落,Ⅳ大针茅(Stipa granodis) 冷蒿(Artemisia frigida)群落,Ⅴ苔草(Carix spp.) 狼毒(Stellera chamaejasme)群落,Ⅵ黄柳(Salix gordejevii) 差把嘎蒿(Artemisa halodendron)群落,Ⅶ虎榛子(Ostryopsis davidiana) 耧斗叶绣线菊(Spiraea aquilegifolia)群落,Ⅷ人工林下的杂类草群落.群落DCCA排序及排序轴与环境因素的相关分析表明,土壤有机质、全氮、速效磷、含水量及坡向、坡位对群落的分布与组成有显著影响.植物多样性的回归分析表明,在向阳坡和上坡地段,土壤有机质、全氮、含水量趋于减少,植物多样性趋于下降.     

内蒙古高原东南部森林-草原交错带的地形-气候-植被格局和植被恢复对策

探讨内蒙古高原东南缘森林-草原交错带地形-气候-植被格局,表明植被分布受气候和地形综合影响,在区域尺度上,随降水量减少阔叶林逐步由桦林向栎林、山杨林转变,针叶林更为接近森林旱极;在局地尺度上,阔叶林多分布在蒸发微弱、土壤容重较小的陡阴坡,草原分布在对应的阳坡上,非地带性榆树疏林分布在毛管作用微弱、蒸发小的沙地上。交错带植被建设应在降水量允许范围内优先考虑针叶树;其次要考虑坡向、坡位对土壤水分条件的影响,森林应尽量栽植在坡度10°~40°的阴坡;在区域和局地尺度上都应注意造林密度以及乔灌草结合,沙地不宜栽植密林。     

塔里木河下游优势草本植物与地下水埋深的关系

对塔里木河下游区域的草本群落进行了调查,获取了其分布状况和群落特征资料,并记录相应的地下水埋深,探讨了区域内距离河流不同处地下水埋深与草本群落特征之间的关系。结果表明:(1)地下水埋深越大,草本群落的生物多样性越小,覆盖度越低,生态结构趋于简单,其中地下水埋深<6 m处草本群落的种类组成和物种多样性相对较高,>7 m处草本植物分布很少,部分地区也受到微地形和地下水埋深的双重影响;(2)在大尺度空间上,草本群落随地下水的分布特点与其他荒漠地区的分布规律基本一致,随着地下水埋深的增加,草本群落的演替次序为:高水位芦苇(Phragmites communis)群落、中水位鹿角草(Glossogyne tenuifolia)群落、中低水位骆驼刺(Alhagi sparsif)群落,不同地下水埋深对应的草本群落之间具有一定的差异性、相似性和连续性;(3)塔里木河下游优势草本物种的生态位宽度均不大,主要是受水环境条件的限制,芦苇与骆驼刺的生态位宽度相对较大,在区域内分布较广。     

胡杨(Populus euphratica)水分再分配与其伴生种多样性和生态位的关系

杜加依林建群种胡杨(Populus euphratica)的水分再分配现象已被广泛认知,但该现象对其伴生种多样性和生态位宽度的影响仍不清楚。基于120个样方的调查数据,通过分析比较2010年6、8、10月胡杨林冠下(林冠群落)与非胡杨林下(对照群落)在群落数量特征、物种多样性和生态位宽度上的差别,以探明水分再分配和物种多样性间的关系。结果表明:(1)林冠灌木和草本群落的郁闭度、株高和多度在6、8、10月均分别显著高于对照灌木和草本群落(P0.05);(2)在6、8、10月,林冠灌木的Margalef丰富度指数和Brillouin物种多样性指数均显著高于对照群落(P0.05),Pielou均匀度指数在两群落间未有显著性差别(P0.05);相反,林冠草本群落的Margalef丰富度指数仅在6月和10月显著高于对照群落(P0.05),其他时期,林冠草本群落的物种多样性指数均小于对照群落;(3)林冠灌木和草本群落的物种生态位宽度多高于对照灌木和草本群落。胡杨作为杜加依林的建群种,其拥有水分再分配现象能够改善森林的水分条件,对胡杨林冠下伴生种群落的数量特征、生态位宽度和物种多样性产生积极影响。     

Topography-Controlled Soil Water Content and the Coexistence of Forest and Steppe in Northern China

The semi-arid forest-steppe ecotone in China is characterized by a patchy pattern of forest and steppe, with forest patches restricted to shady slopes. To address the effect of topography on forest distribution through regulation of available water, we calculated evaporation as a function of slope aspect and inclination. Field vegetation records from randomly selected sites with minimum slope inclination were used to test the simulated forest distribution. Seasonal and diurnal changes of surface soil temperature and moisture of shady and sunny slopes were recorded. Soil water content was measured during two growing seasons on both sunny and shady slopes with the same forest type at three sites located along the mean annual precipitation (MAP) gradient. Evaporation decreases with slope inclination on shady slopes, but increases with inclination on sunny slopes. The shady slope received 35% of the annual direct solar radiation received by the sunny slope when the slope inclination was 25°, and the contrast in annual direct solar radiation between the shady and sunny slopes further widens as slope inclination increases. Steeper shady slopes can support forests in dryer climates, with log-linear regression revealing a minimum slope inclination for forest distribution along the MAP gradient. The simulated minimum slope inclination for forest growth was larger than the observed minimum inclination, and the difference was greater in wetter conditions. A larger forest area fraction was considered to lead to a reduction in soil temperature and evaporation, as verified by soil temperature and moisture records and soil water content measurements. The slope-specific forest distribution in the semi-arid region of China can be explained by a topography-controlled soil water supply. Lower evaporation, resulting from lower direct solar radiation on shady slopes, allows shady slopes to retain a water supply sufficient for sustaining forests, and the existence of forests on shady slopes further reduces evaporation. Different tree species coexist at the xeric timberline due to regulation by slope inclination and aspect.     

山西云顶山亚高山草甸群落生态分析

应用双向指示种分析法 (TWINSPAN )和除趋势对应分析 (DCA )等数量分析方法,对山西云顶山亚高山草甸生态关系进行了研究,将该草甸划分为5个群落类型,分别位于不同的海拔高度。分类结果很好地反映了植物群落类型及优势种的分布与环境因子之间的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证。DCA排序轴反映了海拔高度、放牧强度和群落土壤湿度的梯度变化,表明海拔高度和水热条件是影响植物群落变化的主要环境因子,物种多样性在群落类型分化中有重要作用,同时放牧对亚高山草甸演替过程的干扰明显。     

立地条件和积雪厚度对古尔班通古特沙漠梭梭造林的影响

为了辨认立地条件和积雪厚度对梭梭苗木成活的影响,于2009年4月,在新疆古尔班通古特沙漠南缘选取了沙丘阴坡、沙丘阳坡、丘间平地作为研究样地,在原有自然降雪的基础上,通过补水模拟不同年份的积雪厚度,进行了梭梭春季免灌造林研究,选择适宜实施梭梭免灌造林的立地环境和积雪条件。研究结果表明,不同立地条件之间梭梭免灌造林成活率差异显著,沙丘阴坡、丘间平地和沙丘阳坡梭梭免灌造林成活率分别为53.66%、14.42%和4.73%,这与3种立地条件的土壤水分状况吻合,说明水分是影响梭梭免灌造林的关键因子;在不同的立地条件下,积雪厚度对梭梭免灌造林成活率的影响程度不同,在年积雪厚度达到17 cm时,沙丘阴坡梭梭免灌造林成活率能达到54.95%,而在丘间平地与沙丘阳坡梭梭免灌造林成活率却很小,由于3种立地条件各种环境因子的差异,造成了不同立地条件下同一积雪厚度对梭梭免灌造林成活率存在差异。     

宁化县紫色土侵蚀区治理年限对不同治理模式植物多样性的影响

以宁化县紫色土侵蚀区4种主要治理模式的植物群落调查资料为基础,采用丰富度指数、均匀度指数和多样性指数对其进行分析。研究结果表明：1）与对照区相比,各治理样地植物群落物种多样性、丰富度和均匀度指数均有不同程度提高,植物群落结构趋于复杂稳定。2）随着演替的进展,群落多样性指数在乔灌草混交及封禁治理模式增大,但在油茶园改造模式中变化不明显。3）经济林模式治理年限短,受人为干扰强烈,植物多样性差异较大,其随治理年限的变化有待于进一步观察。4）植物多样性与植物生长型的关系：物种丰富度和多样性指数在治理初期为草本层大于灌木层,随着群落演替的进展,灌木层逐渐大于草本层;均匀度指数的变化,在油茶园改造及乔灌草混交模式中草本层大于灌木层,而在经济林和封禁模式中,多表现为灌木层大于草本层。因此,后续治理应注意：侵蚀劣地的生态恢复必须进行科学的人为干预,生物措施应合理配置乔灌草物种数和个体数,对树种单一的群落需进行补植修复;针对不同治理阶段和治理模式,生态恢复侧重点要有差异。     

沙坡头地区地形对凝结水形成特征的影响

以沙坡头地区经草方格沙障固定的典型流动沙丘作为研究对象,采用PVC管手动称重法和布板法（CPM—Cloth-Plate Method）对该区不同地形位置凝结水的形成特征进行了研究。结果表明：地形作用下凝结水的形成量和形成间期均表现为中等空间异质性;不同坡向凝结水形成量符合经典的水汽对流模型,丘间低地凝结水形成量最高,迎风坡凝结水形成量高于背风坡,具体表现为：丘间低地>西面向坡>北面向坡>丘顶>南面向坡>东面向坡;同一坡向不同坡位处凝结水形成量表现为：坡脚>坡中>坡顶;坡度与凝结水形成量呈负的线性相关关系,随着坡度的增加,凝结水形成量逐渐减少,垂直坡面上凝结水形成量仅为水平面的一半。这说明地形是影响干旱区凝结水形成特征的重要因子。     

基于无人机高分辨率航空影像的榆树疏林空间分布格局及其地形效应

依托位于内蒙古自治区正蓝旗浑善达克沙地榆树疏林草原长期生态定位观测大样地（42°57′53″ N、115°57′30″ E），利用无人机获取的高精度数字高程模型数据和样地内3 768棵榆树空间位置和胸径、树高和冠幅的地面调查数据。综合坡度、坡向、坡向变率和小尺度的海拔高差，基于决策树分类的方法对样地地形进行分类，分析榆树疏林在不同地形上的数量、密度和榆树结构的空间特征。主要结果为：1）样地地形分为沙平地、沙甸、阳坡、阴坡和沙脊5种类型，各类型面积分别占样地总面积的52.89%、17.25%、12.47%、10.05%和7.35%。2）在沙平地、沙甸、阳坡、阴坡和沙脊5种地形下的榆树密度分别为28.9、17.0、41.2、141.7和65.2棵/hm2。3）位于沙地阳坡的榆树胸径、冠幅和树高最大，分别为18.9±7.52cm、5.19±2.33m和4.89±2.33 m。4）榆树在沙丘阴坡的分布密度最高，阳坡的榆树胸径、冠幅和树高显著大于其他地形部位。研究结果表明：基于综合地形因子的沙地微地形分类可更好地表征榆树疏林的空间分布规律，同时也证明了无人机可成为分析植物空间分布格局的有效工具。     

腾格里沙漠东南缘固沙灌丛林土壤理化性质及分形维数

以腾格里沙漠固沙灌丛林为研究对象,选择大、中、小沙丘的迎风坡、丘顶和背风坡为研究样地,调查不同沙丘微地形土壤理化性质和土壤粒径分布的分形特征,阐明沙丘大小和微地形差异对固沙灌丛林土壤理化性质和土壤分形维数分布的影响规律。结果表明：（1）土壤含水率和全碳含量均表现为背风坡中部显著高于丘顶;土壤容重表现为迎风坡中部、丘顶和背风坡底部显著高于背风坡中部,而迎风坡底部居中;沙丘微地形对土壤pH和电导率均无显著影响。土壤容重表现为大、中沙丘显著高于小沙丘;土壤电导率表现为中、小沙丘显著高于大沙丘;沙丘大小对土壤含水率、pH和全碳分布均无显著影响。（2）土壤粉粒（2—50 μm）含量表现为迎风坡底部>背风坡底部>迎风坡中部>丘顶,而土壤极细砂（50—100 μm）含量表现为背风坡底部显著低于迎风坡中部和丘顶,土壤细砂（100—250 μm）含量表现为丘顶显著高于迎风坡底部和中部。大、中沙丘土壤颗粒组成以土壤粉粒和极细砂为主,而小沙丘则以土壤细砂为主。（3）土壤分形维数介于2.59—2.78,表现为迎风坡底部显著高于背风坡底部,其他3个微地形生境居中,而且大沙丘显著高于中沙丘,而小沙丘居中。（4）粉粒含量越高,土壤电导率和全碳含量越高;极细砂含量越高,土壤电导率越低;砂粒含量越高,全碳含量越低;土壤细砂含量越多,分形维数越大。沙丘大小、微地形对土壤理化性质及分形维数的作用效果存在较大的差异性,需要根据沙丘大小和微地形来开展人工林建设和生态效应评价。     

古尔班通古特沙漠草本植物生物量分配特征

草本植物层片是古尔班通古特沙漠早春生产力的主要贡献者,为深入了解荒漠草本植物在群落水平上对荒漠环境的整体适应性,分析了沙漠中部1 hm2样地中草本植物层片地上与地下生物量分配关系,并验证了草本植物层片生物量与根冠比、物种丰富度以及植株密度之间的关系.结果 表明:(1)类短命植物囊果苔草(Carex physodes)是...