塔里木河中下游荒漠河岸林植被对地下水埋深变化的响应

结合塔里木河中下游74 个植被样地和74 眼地下水位监测井(2005-2007 年) 数据, 将 地下水位按不同埋深划分为0~2 m, 2~4 m, 4~6 m, 6~8 m, 8~10 m 和>10 m 6 个梯度, 对不同地下水埋深下的群落盖度、物种多样性进行了分析, 并探讨了主要植物种分布频率与地 下水埋深的关系。结果表明： 在地下水位2~4 m 时, 物种多样性最高, 其次为4~6 m, 再次为0~2 m; 当地下水位在6 m 以下时, 物种多样性锐减。塔里木河中下游主要植物最适宜水位在2~4 m 之间; 这些植物能够正常生长的地下水埋深区间为3~6 m。这表明, 塔里木河下 游植被恢复的地下水位应确保达到6 m 以上。     

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。     

策勒绿洲外围不同地下水埋深下主要优势植物的分布和群落特征

对塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围地下水埋深与主要优势植物分布和群落特点的研究结果表明,植物的分布和群落特征受地下水埋深变化的影响。但群落的组成成分和生物多样性受到地貌特征和地下水埋深的双重影响。群落的差异性和间断性大于群落的连续性和相似性。群落分布随地下水埋深的变化与其他荒漠地区在大的空间演替规律上相一致,但在群落类型、特别是低水位地段群落演替序列上有明显不同。随着地下水埋深的变化,植物群落依次为:低水位的骆驼刺群落,较低水位的柽柳群落,中低水位的柽柳、胡杨群落,较高水位的芦苇群落,高水位的苦豆子群落,其中地下水埋深6.0 m以上地段是植物群落类型、种类组成和生物多样性都较为丰富的地区。绿洲外围植物中柽柳具有最大的环境资源利用比率,对环境的适应性最强。     

塔里木河下游荒漠植物多样性、地上生物量与地下水埋深的关系

样带是研究植物群落沿环境因子梯度变化的重要方法。用样带法研究了塔里木河下游荒漠植被群落物种多样性和地上生物量在垂直河道方向随地下水埋深梯度变化的关系。结果表明：（1）样带植物群落物种多样性与地下水埋深极显著负线性相关（P〈0.01）,Margalaf指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均随地下水埋深增大而减小,地下水埋深是影响群落组成和物种多样性的重要因素。（2）单一乔木层、灌木层、草本层地上生物量和乔灌草地上总生物量与地下水埋深均极显著负相关（P〈0.01）,地下水埋深从3 m增大到7 m时,地上总生物量由912.2 g·m^-2减少到不足30 g·m^-2,地下水埋深是制约荒漠植被地上生物量和分布的主要因素。（3）群落多样性与地上生物量之间显著正线性相关（P〈0.05）,即随多样性增加,地上生物量呈增加趋势。     

甘肃民勤荒漠区植被演替特征及驱动力研究--以民勤为例

通过对40多年来民勤荒漠植被类型、植被演替特征的分析,发现民勤荒漠区的自然植被类型20世纪50年代大体可分为5个植被型,19个群系,现在只有9个群系;民勤土地旱化现象日趋严重,脆弱的生态系统进行着逆向演替,群落的生物多样性及植被类型减少,生态系统的稳定性减弱且结构趋于简单、功能衰退,荒漠植被进一步取代了草甸植被成为优势种。生态位变宽;同时,通过对地下水位、降水量、植被盖度近20a的定位观测,定量研究植被退化的驱动因子表明：人类的各种经济活动导致地表径流的大幅度减少、超采地下水,使地下水位急剧下降,成为植被退化最直接的根源。     

昌邑国家级海洋生态特别保护区植物物种多样性

2013年9月,对昌邑国家级海洋生态特别保护区进行了植被调查;运用地理信息系统和地理学数学方法,分析了研究区植物群落的物种组成、物种丰富度和物种多样性。结果表明,研究区草本植物种类多样,木本植物种类贫乏,柽柳(Tamarix chinensis)群落为该区唯一的灌木群落;研究区植物群落类型较单一,主要单优势种群落为柽柳群落和狗尾草(Setaria viridis)群落;研究区草本群落多样性丰富,Shannon-Wiener多样性指数为0.656 1,Simpson多样性指数为0.702 3,Pielou均匀度指数为0.315 5;植物物种多样性空间分布呈现一定规律:由沿海到内陆柽柳群落的盖度逐渐增大,草本植物物种丰富度指数逐渐增高,柽柳对草本植物的生长具有促进作用,对研究区植物物种多样性的提高效果明显。     

塔里木河下游地下水位对植被的影响

对塔里木河下游断流河道2000~2002年9个地下水监测断面和18个植被样地的实地监测资料分析表明,地下水埋深对天然植被的组成、分布及长势有直接关系。地下水位的不断下降和土壤含水率大大丧失是引起塔里木河下游植被退化的主导因子。塔里木河下游的四次输水对其下游地下水位抬升起到了积极作用,河道附近地下水位呈逐级抬升过程,横向影响范围达1000 m左右,纵向上,表现为上段地下水抬升幅度较大 (达84%),下段抬升幅度较小 (6%)。随着地下水位的抬升,天然植被的响应范围由第一次输水后的200~250 m,扩展到第四次输水的800 m。     

火干扰对内陆荒漠湿地芦苇群落特征的影响

采用人为起火的方法，通过对比敦煌西湖荒漠湿地干扰区域和未干扰区域火后第一年芦苇群落特征的变化，探讨内陆荒漠湿地植被对火干扰的响应机制。了解火干扰对内陆荒漠湿地芦苇群落特征的影响。结果表明: 火干扰能够延长植物青绿期，促进了植被的个体发育；火干扰对草本层植被盖度、高度均有显著的负面影响，而对密度有显著的正面影响，对灌木层植被群落盖度、高度及密度均有正面影响，但影响不明显；火干扰后植物群落Shannon-Wiener多样性指数H′、Simpson多样性指数D和Simpson优势度指数C均减少，而Margalef物种丰富度指数Ma和Pielou均匀度指数J均增加；火干扰致使草本层植物群落多样性指数与研究区植物群落总体多样性指数变化趋势一致，致使灌木层物种H′、D和J指数均减少，而Ma和C指数均增加；火干扰致使植物群落地上总的生物量降低，主要使灌木层生物量降低，而使草本层生物量有所增加。     

桂西北喀斯特人为干扰区植被的演替规律与更新策略

采用全面调查和样方调查方法,以木论自然保护区顶级群落为对照,运用群落生态学原理和方法,研究桂西北喀斯特人为干扰区进入环境保护阶段22 a后植被自然恢复过程中群落的演替规律及物种多样性变化.结果表明,干扰区的物种多样性丧失严重,有维管束植物91科206属241种,仅为自然保护区的26.6%,6种植被类型的顺向演替系列为石漠化稀疏草丛→草丛→草灌丛→灌丛→藤刺灌丛→乔灌丛.除石漠化稀疏草丛植被极少外,随着干扰区群落的自然恢复,群落的高度(0.49～15.56 m)上升而密度(468.50～0.31株/m2)下降,总盖度呈高(0.85)→低(0.50)→最高(0.90)→次高(0.80)的变化;群落生物量(7.74～131.42t/hm2)逐渐积累增大,随高度的升高和草本生物量占总生物量百分比的减少而增加;物种数(14～46)、Shannon-Wiener多样性指数(0.89～4.13)升高,生态优势度在演替的前期(0.28)和后期(0.23)较高,中间较低且保持相对稳定(0.10～0.16),均匀度的变化规律正好相反.和顶级群落相比,干扰区最大的群落高度、生物量和多样性指数分别下降了10.82 m、42.02t/hm2和0.29.针对干扰区植被恢复缓慢的现状,分析了喀斯特干扰区形成机理及其对植被的影响,提出了干扰区不同立地类型上人工与自然相结合的3条植被恢复途径,对大面积处于极度退化下的桂西北喀斯特人为干扰区植被的恢复建设和生态重建具有重要的理论价值和实际指导意义.     

地下水埋深对半干旱区典型植物群落土壤酶活性的影响

土壤酶活性是反映土壤功能的关键指标,尤其在受到水分限制的半干旱区,土壤水分驱动的土壤酶活性生态功能的变化可以改变土壤养分周转并影响土壤碳质量。地下水埋深对半干旱区典型植物群落土壤酶活性的影响机制尚不明晰。以半干旱区科尔沁沙质草地两种典型植物群落（白草Pennisetum centrasiaticum和差巴嘎蒿Artemisia halodendron）为研究对象,开展地下水埋深模拟试验,地下水埋深分别为0.5、1.0、2.0 m。分析不同土层的土壤理化性质和土壤酶活性,探讨不同地下水位埋深深度下不同植被类型土壤酶活性的变化特征。结果表明：4种土壤水解酶（酸性磷酸酶（AP）、葡萄糖苷酶（βG）、乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和亮氨酸氨基肽酶（LAP））和2种氧化还原酶（过氧化氢酶（CL）和多酚氧化酶（POX））活性均受地下水位埋深和植被类型的影响。随着地下水埋深的增加,白草和差巴嘎蒿群落内土壤酶活性分别呈现不显著性和显著性的变化规律。同时,在各处理中土壤酶活性均随土层深度的增加而减小。地下水埋深对科尔沁沙质草地白草与差巴嘎蒿群落的土壤水解酶和氧化还原酶活性产生不同的影响。未来在半干旱区进行植被恢复时,建议考虑不同植物群落对地下水位变化的适应对策的差异,以更好地恢复半干旱区植物群落的地上地下生态系统功能。     

克里雅河尾闾绿洲浅层地下水位埋深变化特征研究

地下水位埋深的动态变化极大程度上控制着荒漠植被。达理雅博依位于克里雅河尾闾,是塔克拉玛干沙漠腹地现存面积最大的一处由荒漠河岸林构成的天然绿洲,在这里对地下水位埋深动态变化的监测有助于研究其对地表植被的影响,从而进一步揭示天然绿洲形成与维系的机理。由于复杂的地理环境和闭塞的交通,尚未有学者在该绿洲获得连续的地下水位埋深监测数据。于2012年10月在尾闾绿洲腹地设立了观测井,获取了2012-2018年间地下水位埋深数据,从地下水位埋深的日极值分布特征、日极差分布特征、年内和年际波动特征4个方面分析了该井近6 a来水位埋深的动态变化过程,并结合胡杨的生长习性探讨了尾闾绿洲地下水位埋深变化对生态系统的可能影响。对该绿洲地下水位埋深数据观测结果的初步分析表明:(1)测井每日水位埋深最小值多出现在16:00、20:00与04:00;每日水位埋深最大值多出现在16:00,分布于4-10月,尤以9月为多。(2)地下水位埋深日极差波动范围为0~0.5 m。大于0.1 m的日极差主要分布于7-8月,并以2017年最为显著。(3)地下水位埋深基本在1.0~3.0 m波动,月峰值主要出现在2-3月与8-9月。(4)地下水位埋深多年平均值为2.0 m,水位埋深总体呈缓慢上升,约0.08 m·a^-1。(5)各年水位埋深在1.0~2.0 m的总天数呈增加趋势,利于胡杨种子萌发与植株扎根;在2.0~4.0 m的总天数呈减少趋势,青壮胡杨生长可能受限。     

模糊隶属法在塔里木河荒漠植物抗旱性评价中的应用

以塔里木河荒漠河岸乔木、灌木、草本植被的代表植物胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)和罗布麻(Apocynum venetumas)为研究对象,对塔里木河下游不同区段、不同地下水位状况下胡杨、柽柳和罗布麻体内叶绿素、可溶性糖、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)等主要生理指标和地下水位进行了测定。运用国际通用软件SAS6.12对这十项生理指标和地下水位之间的关系进行了相关性分析,结果表明:亚哈甫马汗断面的柽柳对地下水位的生理响应最为敏感。其次是胡杨和罗布麻;阿拉干断面的差异不大;在所测的十项生理指标中,丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、脱落酸(ABA)对地下水位变化的敏感度最高,其次为过氧化物酶(POD)、生长素(IAA)和分裂素(CK);地下水位是影响塔里木河流域植被生理特性的主要环境因子。在相关分析的基础上运用平均隶属函数法对这三种植物进行抗旱性排序,结果表明:在干旱胁迫下,植物各种生理代谢过程协同作用,共同抵御干旱胁迫,以减少其受伤害程度;就抗旱能力而言,胡杨>柽柳>罗布麻。     

新疆塔里木河下游不同地下水位的胡杨水势变化分析

结合塔里木河下游英苏与阿拉干两个断面距河道50m、100m与200m处胡杨茎水势的测定资料,对胡杨茎水势进行均值比较与检验分析,结果表明：胡杨茎水势变化既与地下水位有关,表现为在一定范围的地下水位条件下,胡杨茎水势变化随着地下水位的降低而升高;同时也与气候因子有联系,表现为在两个断面相应距离处的胡杨茎水势方差都没有显著差异。胡杨自身具有较强的抗旱性与适应性,能够在较深地下水位状态下,通过生理调节维持自身的水分需要而生存。     

漫溢补水干扰后的天然胡杨群落波动特征

以塔里木河下游荒漠河岸林中的胡杨群落为研究对象,以群落结构特征、物种多样性和优势种为群落波动的表征值,采用固定样地法对漫溢补水干扰下胡杨群落的波动响应特点进行了研究。结果表明:①干扰后胡杨群落物种组成变化明显,群落中物种数和层次呈现增加趋势,群落结构由简单向复杂转化,群落趋于稳定;②干扰前后胡杨群落物种多样性指数波动性较大,群落物种丰富度和多样性都呈增加趋势,而物种分布均匀度略有下降趋势;③漫溢补水干扰下群落中优势种的数量及种类发生改变,其中胡杨的优势度明显增大了。综上可知,地表漫溢补水植被修复措施使流域内的胡杨群落结构趋于复杂、群落层次增加,群落多样性增加,优势种及其优势度增加,总体上胡杨群落的波动为正向波动。     

How changes of groundwater level affect the desert riparian forest ecosystem in the Ejina Oasis,Northwest China

Groundwater is a key factor controlling the growth of vegetation in desert riparian systems. It is important to recognise how groundwater changes affect the riparian forest ecosystem. This information will not only help us to understand the ecological and hydrological process of the riparian forest but also provide support for ecological recovery of riparian forests and water-resources management of arid inland river basins. This study aims to estimate the suitability of the Water Vegetation Energy and Solute Modelling(WAVES) model to simulate the Ejina Desert riparian forest ecosystem changes,China, to assess effects of groundwater-depth change on the canopy leaf area index(LAI) and water budgets, and to ascertain the suitable groundwater depth for preserving the stability and structure of desert riparian forest. Results demonstrated that the WAVES model can simulate changes to ecological and hydrological processes. The annual mean water consumption of a Tamarix chinensis riparian forest was less than that of a Populus euphratica riparian forest, and the canopy LAI of the desert riparian forest should increase as groundwater depth decreases. Groundwater changes could significantly influence water budgets for T. chinensis and P. euphratica riparian forests and show the positive and negative effects on vegetation growth and water budgets of riparian forests. Maintaining the annual mean groundwater depth at around 1.7-2.7 m is critical for healthy riparian forest growth. This study highlights the importance of considering groundwater-change impacts on desert riparian vegetation and water-balance applications in ecological restoration and efficient water-resource management in the Heihe River Basin.     

C4 plant species and geographical distribution in relation to climate in the desert vegetation of China

Water use efficiency of C₄ plants is higher than that of C₃ plants, and CAM (Crassulaceae Acid Metabolism) plants have the highest water use efficiency. In the desert regions of China, CAM plants are scarce, and C₄ plants, especially C₄ woody plants, have an important position and role in the desert ecosystem. There are 45 species of C₄ woody plants in the desert regions of China, including semi-woody plants, accounting for 6% of the total desert plant species in China, and most of them are concentrated in the families of Chenopodiaceae and Polygonaceae, which are 19 species and 26 species, respectively. The number of C₄ herbaceous plants is 107 species, including 48 monocot species and 59 dicot species. C₄ woody plants mainly inhabit the northwestern arid desert regions of China west of the Helan Mountains. The drought-resistance and drought-tolerance of C₄ herbaceous plants are worse than C₄ woody plants, and C₄ herbaceous plants mainly inhabit areas with shallow groundwater depth and better water conditions in the desert regions, and are widely distributed along the margins of oases. The abundance of C₄ woody plants is closely correlated with drought, but the abundance of C₄ herbaceous plants increases with wet conditions.     

塔里木河中游天然植被的数量分类与排序研究

通过塔里木河中下游天然植被带的调查研究，应用数量分类(TWINSPAN)和排序(CCA)方法，对塔里木河中下游地区天然植被类型进行了划分，并探讨了决定该地区天然植物群落类型的主要环境因子。该地区天然植被可分为4个植被型组，4个植被型，6种植被亚型，9个群系，15个群丛。通过对8个环境因子的CCA排序分析，结果表明制约塔里木河中下游天然植被组成和结构的主导环境因子为地下水位、地下水矿化度、地下水酸碱度。通过CCA二维排序图将16种植物对干旱、盐碱的适应性划分5类型。21个样地在CCA二维排序图上可聚集成9个植物群落类群，即胡杨(Populus euphratica)群落、铃铛刺(Halimodendron halodendron)群落、库尔勒沙拐枣(Calligonum Kuerlese)群落、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)群落、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)群落、盐穗木(Halostashys caspica)群落、花花柴(Karelinia caspica)群落、疏叶骆驼剂(Alhagi sparsifolia)群落、罗布麻(Apocynum venetum)群落，与TWINSPAN结果中的群系分类单位一致。CCA连续排序与TWINSPAN分类结果吻合较好。9种植物群落类型中，能耐受最大盐胁迫的为盐穗木群落，能耐受最大干旱胁迫的为铃铛刺群落，能耐受最大地下水碱胁迫的为黑果枸杞群落。