不同类型沙地中差不嘎蒿种群分布格局的研究

用二维网函数插值法计算绘制出同一尺度下的科尔沁流动、半固定和固定3种类型沙地上差不嘎蒿种群分布格局,分析差不嘎蒿种群斑块的分维数和间隙度指数。结果表明,在流动沙地差不嘎蒿种群分布格局为群聚分布,种群斑块复杂性最高。在半固定沙地差不嘎蒿种群虽然也属群聚分布,与流动沙地相比略趋向于均匀分布。在固定沙地差不嘎蒿种群格局为随机分布,斑块复杂性最低。     

不同类型沙漠化土地差不嘎蒿种群热值研究

在科尔沁固定、半固定及流动沙地上,测定了沙地植被的主要建群植物——差不嘎蒿种群及其无性系构件的热值,得出如下结论:①差不嘎蒿植物种群干物质热值表现为:Q₁^固定沙地 > Q₁^{半固定沙地} > Q₁^流动沙地,且固定沙地和半固定沙地极显著地高于流动沙地。②差不嘎蒿植物种群所有构件的有机干物质比无显著性差异,干物质热值和去灰分热值的变化趋势基本一致,Q₁^固定沙地 > Q₁^{半固定沙地}≥Q₁^流动沙地,Q₂^固定沙地 > Q₂^{半固定沙地} ≥ Q₂^流动沙地。③差不嘎蒿植物种群各发育时期干物质热值、去灰分热值和有机干物质比表现出不同程度的差异。一般干物质热值表现为:Q₁^营养体 > Q₁^生殖枝 > Q₁^生殖枯枝。④营养体不同龄枝去灰分热值在固定沙地随枝龄的增加而显著地提高,流动沙地则随着枝龄的增加而显著地下降;半固定沙地介于两者之间,表现为中龄枝的去灰分热值显著地高于其它龄枝。⑤差不嘎蒿植物种群同一构件的有机干物质比与去灰分热值的相关性,除四龄枝外,其它各构件基本上表现为正相关,尤其是三龄枝最为典型;分析同一生境中处于不同发育状态的有机干物质比和去灰分热值呈现出负相关性,尤以固定沙地最为典型。     

科尔沁沙地植被演替的抗逆性特征

在科尔沁不同类型沙地上选择了几种优势植物,通过自然脱水、高温处理过程中抗逆生理指标的测定和叶形态观测,研究了它们的抗逆方式和生理抗逆性差异与科尔沁沙地植被演潜规律的关系。结果表明,在自然脱水、高温处理中流动沙地上的沙米和欧亚旋覆花叶片迅速脱水死亡,而细胞内膜脂过氧化作用强烈引起细胞膜严重受损是其死亡的主要原因;半流动沙地上的差不嘎蒿在胁迫过程中叶变黄,但在复水后能恢复生长,这与其胁迫过程中游离脯氨酸含量增加维持叶渗透压减少水分过度丧失有关,半固定沙地芦苇在胁迫过程中叶干枯死亡,这与其细胞保护酶反应迟钝,积累的氧自由基引起膜脂过氧化作用伤害了膜系统有关;固定沙地上的狗尾草、白草在胁迫过程中萎蔫,复水后恢复生长,生理变化表现为保护酶对胁迫反应快,可溶性糖、游离脯氨酸含量增加,是一真正生理抗逆植物。在生境从流动沙地向固定沙地演变过程中,植物抗逆性在植被演替序列中起重要作用,其演替规律为:①从躲避干旱向生理抗旱发展,其中流动沙地上的沙米、欧亚旋覆花以种子形式躲避逆境,固定沙地的白草以生理抗旱为主;②从抗风沙型向抗旱性发展,如流动半流动沙地的差不嘎蒿具有抗沙埋、抗旱特性,固定沙地上的白草的抗沙埋性差,抗旱性较强;③生存方式从单一型向多元化发展,沙米主要以种子保存物种,白草则可通过种子和根茎上芽行营养繁殖保存生命;④从多重抗性向寡抗性发展,流动沙地的沙米抗风沙、抗高温、抗干旱,而固定沙地的白草只抗干旱。     

灌丛对流动沙地土壤特性和草本植物的影响

通过对流动沙地灌丛内外土壤特性、土壤养分含量、土壤种子库和草本植物群落特征的差异性调查,分析了灌丛对沙地土壤特性和林下草本植被的影响。结果表明,在流动沙地0—20 cm土壤中细沙、极细沙、粘粉粒、有机质、总氮和总磷、有效磷和土壤水分含量,小叶锦鸡儿灌丛下分别较灌丛外高17.3%、4.4%、 49.5%、43.8%、40.0%、23.1%、16.3%和10.8%,黄柳灌丛下较灌丛外分别高3.5%、21.3%、0.0%、20.0%、16.7%、8.3%、10.6%和28.1%。小叶锦鸡儿、差不嘎蒿和黄柳灌丛下凋落物蓄积量要比灌丛外分别高18.3倍、365.2倍和15.5倍。差不嘎蒿灌丛下土壤种子库密度较灌丛外高10.9倍。原为半固定、半流动沙地优势种的多年生草本植物白草,不仅能在流动沙地灌丛下存活,而且具有较高的密度、高度、盖度和地上生物量。结果还表明,从灌丛中心到灌丛边缘,凋落物产量、土壤种子库密度、草本植物密度、盖度、生物量均存在明显的递减梯度,在灌丛外不远处消失。这些结果说明,在流动沙地,灌丛具有明显的“肥岛”效应和“保种”作用。     

不同演替阶段油蒿群落土壤水分特征分析

油蒿群落是毛乌素沙地最主要的群落类型之一,在维持当地生态系统稳定中起着重要作用。土壤水分是影响油蒿群落演替的重要环境因子,为深入分析不同油蒿演替阶段土壤水分特征,使用EC-5土壤水分传感器连续监测整个生长季内先锋物种阶段(流动沙地)、稀疏阶段(半固定沙地)和建成阶段(固定沙地)油蒿群落土壤水分动态。结果表明,3种样地土壤水分均存在时间和空间上差异,流动沙地各层土壤含水量均显著高于半固定沙地和固定沙地;土壤含水量受降水影响较大, 降水量是影响土壤水分补给深度的重要因素,小于10 mm的降水主要被表层土壤吸收,10～20 mm的降水对土壤水分的补给深度超过30 cm、不及60 cm, 30～40 mm的降水补给深度大于60 cm、不及100 cm;30 cm及其上层土壤水分波动剧烈,60 cm处土壤水分主要受大于30 mm降水事件影响,波动较小,100 cm和160 cm处土壤水分几乎不受降水的影响,土壤含水量较稳定;降水补给深度及植被根系需水的层次差异是导致3种样地土壤水分时间和空间上异质性的重要因素;土壤温度主要受大气温度影响,与土壤水分相关性不显著,且随土壤深度的增加而降低。     

毛乌素沙地3种飞播植物种群分布格局的研究

在播区水平和群落水平上,讨论了毛乌素沙地3种沙丘类型区飞播后,沙地由流动到半固定和固定状态的变化过程中,籽蒿、羊柴和花棒3个主要飞播植物种群分布格局的变化,以及各种状态下决定种群分布格局的主导因素。研究表明:在沙地处于流动状态下,不论是播区水平还是群落水平上,幼苗的分布格局都是由环境的空间异质性决定的;在半固定状态下,种群的分布格局是植物自身的生物生态学特性和环境因素共同作用的结果;而在固定状态下,种群的分布格局几乎全部是由植物自身的生物生态学特性所决定的。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落土壤水分动态特征

以流动沙地作对照,在毛乌素沙地选择半固定沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落、具生物结皮的油蒿群落和油蒿+本氏针茅(Stipa capillata)群落设置样地,以10min间隔获取5、15、30、50、70cm深度土壤水分实时监测数据,分析生长季不同植被覆盖下沙地土壤水分动态变化特征。结果表明:(1)4个样地均为秋季储水量最大,油蒿+本氏针茅群落0~80cm层土壤储水能力最强,平均增加了30mm。(2)受土壤蒸发影响的同时,得不到春季小降水事件的补给,流动沙地20~60cm层春季土壤含水量只有4%,生长季波动明显,呈双峰型,0~20cm层和60~80cm层土壤含水量较稳定;半固定沙地油蒿群落0~60cm层土壤含水量长期处于6%左右,60~80cm层春季最低、夏季和秋季得到较好的补给,呈双峰型;具生物结皮的油蒿群落0~10cm平均土壤含水量大于10~20cm层,0~10cm层土壤水分受生物结皮影响呈双峰型,而10~60cm土壤水分较稳定,呈单峰型,60~80cm层土壤含水量在春季最低,呈双峰型;油蒿+本氏针茅群落土壤持水性有明显增加,夏季和秋季土壤含水量可长期处于12%~14%,呈明显的双峰型,而60~80cm土层得不到充分的降水补给,长期处于4%左右,呈单峰型。(3)不同植被覆盖的沙地土壤水分对30mm左右降水的响应深度不同,流动沙地可到70cm,半固定沙地油蒿群落到50cm,具生物结皮的油蒿群落到30cm,油蒿+本氏针茅群落到40cm;极端降水能够影响所有样地0~70cm土壤含水量。     

沙生植物渗透调节物对干旱、高温的响应及其在抗逆性中的作用

在科尔沁沙地选择不同类型沙地优势植物,测定了其在自然脱水、高温处理及复水后叶可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量的变化。结果表明,在胁迫过程中流动沙地上的沙米、欧亚旋覆花,叶片内可溶性糖积累,尤其是脯氨酸积累较高,处理12h较处理前分别增加了92.87%、10.28倍,可溶性蛋白质含量下降,在胁迫处理后植株枯死;半固定沙地上的差不嘎蒿可溶性糖增加41.57%、脯氨酸含量增加8.95倍、可溶性蛋白质下降15.04%,在两种胁迫处理后依然存活并恢复生长;固定沙地的白草和狗尾草可溶性糖增加89.82%和89.43%,脯氨酸增加2.49倍和2.53倍、可溶性蛋白质增加。因此,如果把胁迫中叶内积累的脯氨酸与胁迫后植株的存活结合起来看,两种胁迫中差不嘎蒿、狗尾草、白草体内积累的脯氨酸起保护性反应,而沙米、欧亚旋覆花的则是受害症状。     

科尔沁沙地两种固沙灌木林地土壤理化性质和酶活性比较

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和差不嘎蒿(Artemisia halodendron)是科尔沁沙地典型的固沙灌木,它们在退化沙地的恢复过程中起着重要的作用。本研究对这两种灌木林地表层土壤理化性质和酶活性进行了比较。结果表明:小叶锦鸡儿比差不嘎蒿对沙丘土壤理化性质和酶活性的改善作用较大。其中,小叶锦鸡儿林地土壤黏粉粒含量比差不嘎蒿高3倍左右,土壤含水量是差不嘎蒿的1.31倍,土壤有机碳和全氮分别是差不嘎蒿的1.35和1.36倍,土壤过氧化物酶和脲酶活性分别是差不嘎蒿林地土壤的2和3倍。科尔沁沙地流动沙丘中种植小叶锦鸡儿和差不嘎蒿后,两种灌木均能改善沙丘土壤理化性质和酶活性,但是其改善能力存在一定差异,总体来说,在退化沙地土壤肥力和生物活性的恢复方面,小叶锦鸡儿的优势高于差不嘎蒿。     

不同生境中差不嘎蒿(Artemisia halodendron)生长特征及地下生物量分布

植物根系活动是植物-土壤系统物质周转的关键环节。为研究不同坡位差不嘎蒿(Artemisia halodendron)根系生长特征,用土钻法调查了科尔沁沙地半固定沙丘不同坡位0~60cm深度差不嘎蒿活根与杂质(包括死根与根表脱落物)的生物量。结果表明:不同坡位间差不嘎蒿活根与杂质生物量均存在显著差异;差不嘎蒿活根的垂直分布特征在各坡位不同,在坡中和坡顶,主要分布在0~20cm层,而在坡底和背风坡,垂直分布较均匀;总生物量和杂质生物量在各坡位的垂直分布随土壤深度增加而下降;差不嘎蒿群落特征与植株生长特征在不同坡位间存在显著差异,坡底盖度及物种数高于其他部位,坡底和背风坡差不嘎蒿植株密度减小,单株高度增加。差不嘎蒿活根生物量与自身密度呈显著的正相关关系(p0.05),但与自身高度呈显著的负相关关系(p0.05)。差不嘎蒿根生长和分配是其在不同沙丘生境生长策略变化的重要反映。     

干旱区油蒿生物量凋落分解与土壤呼吸

生物量的凋落分解与土壤呼吸影响流沙基质中CaCO3的淋溶和淀积。为研究腾格里沙漠油蒿群落中土壤CaCO3的形成,对油蒿当年生物量的凋落分解与土壤呼吸进行了探讨。结果表明：在腾格里沙漠,固定沙地上油蒿当年生物量[（41.51±1.76）g·m-2]显著高于半固定沙地[（32.31±0.92)g·m-2],固定沙地上油蒿叶量籽量和[（32.89±1.34)g·m-2]也显著高于半固定沙地[（19.32±0.64)g·m-2];但不同立地油蒿叶量和籽量的分解速率均大于0.6692 g·g-1·a-1,且油蒿的凋落物需要4.48 a才能达到分解最大值。另一方面,油蒿半固定沙地、油蒿固定沙地和油蒿+冷蒿固定沙地的土壤呼吸速率均存在显著差异;统计分析表明,油蒿+冷蒿固定沙地土壤呼吸速率最低[（7.37±1.07)mg CO2·m-2·h-1]可能与油蒿+冷蒿固定沙地土壤中较高的pH值和较低的土壤呼吸脱氢酶活性有关。可见,干旱区油蒿群落越到固定阶段,凋落量越大,释放的Ca2＋越多,土壤呼吸速率越低,土壤中的pH值越高,而这越有利于土壤中CaCO3的形成。     

在干旱、高温胁迫中沙生植物抗脱水性与膜脂过氧化关系的研究

在高温、自然脱水和干旱处理中不同类型沙生植物叶形态、相对含水量(RWC)、质膜相对透性、丙二醛(MDA)含量变化不同,其中流动沙地的沙米、欧亚旋覆花在胁迫中MDA积累,RWC下降快,膜透性增大,复水后MDA增多而植株死亡;半固定沙地的差不嘎蒿和固定沙地的狗尾草、白草,胁迫下MDA积累,RWC下降,但复水后RWC上升、膜透性下降,MDA下降,植株存活。自然脱水处理中植物细胞膜相对透性与膜脂过氧化成正相关,但细胞膜受损程度与MDA积累的绝对量无密切关系,而与膜忍受膜脂过氧化能力相关。     

不同生境梯度下差不嘎蒿(Artemisia halodendron)种群ITS基因的序列分析

以科尔沁沙地差不嘎蒿(Artemisia halodendron)为研究对象,以中亚草原蒿(Artemisia depauperata)为外类群,研究不同生境梯度下差不嘎蒿种群核糖体DNA的ITS序列间差异.结果表明:排序后的差不嘎蒿ITS序列总长度为696 bp,ITS-1和ITS-2长度分别为253～256 bp和264～269 bp、G+C含量的变化范围分别为54.02％～54.77％和56.75％～58.64％,这表明ITS-2在序列长度和序列组成方面均比ITS-1变异大.差不嘎蒿9个种群序列间的一致度为85.7％～99.7％,这表明序列间存在一定的遗传分化.ITS最大简约树说明,CladeⅡ较Clade Ⅰ原始,顺序依次为subp4→subp1→subp2→subp3→subp8→subp6→subp7→subp9→subp5,与其相对应的生境次序大致为丘间低地→半流动沙丘→流动沙丘→半固定沙丘→固定沙丘,这表明差不嘎蒿的进化过程与科尔沁沙地沙漠化的形成过程以及生态恢复过程紧密相关.     

河北坝上沙漠化土地褐沙蒿,冷蒿土壤生境特征研究

应用典范分析与聚类、回归分析相结合的方法，研究了河北坝上沙漠化土地褐沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｉｎｔｒａｍｏｎｇｏｌｉｃａ），冷蒿（Ａ．ｆｒｉｇｉｄａ）土壤生境的分类、排序及冷蒿、褐沙蒿生长分布与土壤条件的关系。结果表明：沿丘陵阴坡、平滩草地、丘陵顶部、丘陵阳坡、半阴坡砂质缓坡、固定沙地、半固定沙地依次沙漠化逐渐严重的土壤退化梯度，随着土壤中０．０５ｍｍ以下颗粒、土壤有机质、全氮、全钾含量的减少，褐沙蒿在群落中的重要值显著增加；冷蒿的生长分布不随土壤生境的变化而明显变化，而是与放牧强度有关。因此，褐沙蒿是本区土地沙漠化的指示植物，冷蒿是本区由于过牧引起的草场退化的指示植物。     

干旱区油蒿种群结构和分布格局分析

对宁夏中卫市沙坡头、甘肃古浪县鸣沙咀和民勤县扎子沟这3个干旱区天然油蒿分布区的油蒿种群结构和空间分布格局进行了研究,其中根据大小结构图和存活曲线分析油蒿种群动态,用平均拥挤度m*、丛生指数(I)、聚块性指标(m*/m)、Cassie指标(CA)、扩散系数C、负二项分布中的K指标来判断格局类型并且根据双项轨迹方差法来分析格局规模。结果表明,沙坡头和扎子沟油蒿种群处于稳定阶段,鸣沙咀固定沙地和半固定沙地的油蒿种群处于增长阶段;各油蒿种群的分布格局类型为聚集分布,但是各样地聚集度大小存在着差异,具体表现为:鸣沙咀半固定沙地鸣沙咀固定沙地沙坡头样地扎子沟样地;对各样地种群格局规模的分析表明格局规模存在差异。     

科尔沁沙地两种典型灌木独生和混交的根系分布规律

对比研究了科尔沁沙地黄柳、差不嘎蒿这两种典型灌木在独生和混交情况下的根系分布和根量变化。结果表明,独生情况下,黄柳根量要显著的高于差不嘎蒿。在整个剖面,黄柳总根量为30.84 kg.m-3,是差不嘎蒿的5.47倍。差不嘎蒿根系主要分布在0—20 cm的表层,黄柳根系主要分布在20—50 cm的深层土壤中。混交条件下,黄柳总根量为9.94 kg.m-3,相比于独生根量明显减少,差不嘎蒿为5.45 kg.m-3,并没有多大变化,但在距冠丛50 cm、100 cm处根量要大于独生(P<0.05),尤其是细根生物量有了显著增加。同独生相比,黄柳根系在深层和水平方向上扩展,但其总根、粗根、细根生物量均未有显著增加(P>0.05);差不嘎蒿的根系由主要在表层分布变化为在各层均匀分布。混交条件下两种植物之间的竞争是导致根系发生上述变化的原因之一。     

科尔沁沙地土壤动物研究初探

就科尔沁沙地土壤动物群落组成、分离方法的改进作了探讨。土壤动物(不包括原生动物)分属4门、6纲、13目。中小型土壤动物中线虫类为优势类群;大型土壤动物中鞘翅类、半翅类为优势群。不同生境土壤动物群落结构、密度和分布存在明显差异。固定沙地密度最高,半固定沙地明显降低,流动沙地无土壤动物分布。生物量的多少随沙漠化及流动程度而降低,固定沙地较高,半固定沙地较低。     

中国沙漠、沙地及砾质戈壁现状的遥感研究

根据一系例地表景观指征将沙漠、沙地分为流动、半流动、半固定和固定四种类型.据此标准以TM影像为信息源,在全数字方式下运用遥感技术与地理信息系统技术结合建立了我国1:10万比例尺的砾质戈壁和沙漠、沙地空间数据库.通过分析得出:2000年全国有砾质戈壁387,347km2,有沙漠、沙地1,242,301 km2,其主要以流动沙(丘)地为主,占41.46%;其次是半流动和半固定沙(丘)地,分别占24.21%和20.38%;固定沙(丘)地最少,仅占13.94%.全国沙漠、沙地分布在28个省区的719个县市的不同生物气候带,有62.33%分布在极干旱区,以流动与半流动类型为主;有21.94%分布在干旱区,固定半固定类型超过流动半流动类型之和.有8.78%分布在半干旱区,也以固定半固定类型为主.有6.78%分布在半湿润区,绝大部分是固定类型.有0.15%分布在湿润区,以固定半固定为主,但流动类型比例高于半流动与半固定类型.     

科尔沁沙地采用人工植被对流沙治理的技术

在科尔沁沙地的流动沙丘上采用不同的人工措施,即铺设秸秆栅栏沙障、草方格和栽植差不嘎蒿,对沙丘的固定作用进行了研究。结果表明三种措施都有利于增加沙丘植物的多样性和生物量,但栽植差不嘎蒿和草方格好于秸秆栅栏沙障;沙丘固定过程中,植物的演替顺序有沙蓬-差不嘎蒿-狗尾草-黄蒿的趋势;植物生物量的形成与土壤湿度关系密切,应用试验数据建立了生物量(Y)与土壤湿度(X)的回归关系方程。Y=-13.7x²+72.5x-11.42 R²=0.824。     

差不嘎蒿在科尔沁沙地草场植被中的作用

差不嘎蒿是科尔沁沙地草场退化过程中的一个重要缓冲种。在草场退化过程中能够迅速占领退出植物种遗留下来的空间, 生物量由81.6g/m²增加到285g/m²; 但从半固定沙丘草场到半流动沙丘草场, 其生物量减少到了190g/m², 占总生物量的77.2%。差不嘎蒿在半流动沙丘草场中的繁殖力最高, 当年生幼苗数和果实生物量分别为59株/m²和17.6g/m²。差不嘎蒿以无性繁殖为主, 但是, 在流动沙丘草场则以种子繁殖为主。