藓类结皮斑块面积与环境因子的关系

古尔班通古特沙漠生物结皮占该沙漠总面积的30%左右,苔藓结皮是其中的优势者,在防风固沙、捕获隐匿降水和水土保持方面发挥着重要的生态作用。自然状态下,该沙漠苔藓结皮多以镶嵌式或纯群状斑块分布,本文从斑块尺度出发,以斑块面积为指标,分析了该沙漠藓类结皮斑块的分布格局和特征。结果表明:（1）在调查的7 372个藓类结皮斑块中,有6 930个斑块的面积在100 cm2以内,占总斑块数目的94%,面积在100 cm2以上的斑块约为442个,占总斑块数的6%。（2）本研究共调查了143 223 cm2苔藓结皮,其中100 cm2以下的小斑块面积约为57 289 cm2,占总调查面积的40%;其次是大小在100~200 cm2的斑块,面积约为32 941 cm2,占总调查面积的23%;大小在200 cm2以上的斑块面积约为50 128 cm2,占总面积的35%。面积较大的斑块主要分布在沙漠东南部,西北部藓类结皮斑块面积较小,这一变化特征与苔藓结皮在区域尺度的优势发育区一致。（3）藓类结皮斑块面积大小与粒径在0.2 mm以下的土壤含量正相关,大粒径的土壤不利于藓类结皮形成较大的斑块。（4）藓类结皮斑块面积与主要灌丛盖度呈微弱负相关,与土壤有机质、全氮、速效钾、可溶性钙含量显著正相关,这与区域尺度的报道一致。     

准噶尔盆地古尔班通古特沙漠生物结皮蓝藻研究

通过对古尔班通古特沙漠中9个样地73份生物土壤结皮蓝藻的研究,分析该沙漠生物结皮中蓝藻的区系组成、生态分布特点和蓝藻在生物结皮中的作用机制。研究表明,该沙漠中有蓝藻门植物6科25属77种,其中以丝状种类占优势;蓝藻在不同地貌部位分布略有差异,在丘间低地种类最为丰富;不同种类的蓝藻对地貌部位的选择性不同,大部分对地貌部位具有选择性;蓝藻种类和数量在结皮层较多,在结皮下层明显减少。生物结皮的显微观察揭示了丝状蓝藻和胞外多糖形成错综复杂的网状结构,起着捆绑、黏结沙粒和固定沙粒的作用。     

古尔班通古特沙漠生物结皮小尺度分异的环境特征

古尔班通古特沙漠广泛存在的生物结皮,对地貌部位有极强的选择性分布,其实质是生物对环境条件综合适应的一种生态表现。2002年3~11月在个体沙丘表面初步开展了生物结皮类型小尺度环境分异规律研究。结果表明:苔藓结皮、地衣结皮和藻类结皮依次分布于垄间、沙垄两坡中部和坡上部,从垄间往垄顶,生物结皮盖度逐渐减小,厚度变薄,抗压性减弱。苔藓结皮分布区的物质组成以细沙和极细沙为主,春季表层土壤水分在5%以上,短命植物广泛发育,基质稳定;坡中部的地衣结皮分布区以细沙为主,春季表层土壤水分在4%左右,短命植物亦有广泛分布,地表受风沙活动影响较小;沙垄上部和顶部的藻类结皮分布区,是沙垄表面活动性最强和土壤水分最差的区域,物质组成以中沙为主,高等植物中白梭梭为优势种,可见藻结皮是三类结皮中最能适应恶劣环境的生物结皮类型。     

毛乌素沙地南缘人工植被区生物结皮发育特征

防沙治沙和生态修复工程实施之后,有植物定植的沙丘表面广泛发育了生物结皮。揭示不同类型人工植被与生物结皮发育特征之间的关系对受损荒漠系统的生态修复具有重要的参考价值。采用野外调查的方法,对毛乌素沙地南缘沙区不同类型人工植被区(羊柴Hedysarum mongdicum、小叶杨Populus simonii、沙柳Salix psammophila+羊柴、紫穗槐Amorpha fruticosa和沙地柏Sabina vulgaris)生物结皮厚度、抗剪强度、总盖度及分盖度进行了测定。结果表明:不同类型人工植被区生物结皮发育特征表现出较大差异,小叶杨样地生物结皮厚度、抗剪强度和总盖度均显著高于其他类型人工植被区(P<0.05),羊柴、沙柳+羊柴样地生物结皮的盖度较低。分盖度的调查结果表明,小叶杨样地生物结皮以藓类结皮为主,其余样地则以藻类结皮为主。生物结皮盖度随植被盖度的增加而减少,随表层(0~5cm)土壤含水量的增加而增加。小叶杨的建植有利于生物结皮的扩殖,沙柳行带间栽植羊柴则不利于生物结皮的发育。     

干旱半干旱地区土壤微生物结皮的生态学意义及若干研究进展

土壤微生物结皮广泛存在于干旱半干旱地区，且具有重要的生态学意义。文章对微生物结皮的形成、发育过程的特点，以及它对微生境的影响，包括对土壤理化性质、风蚀水蚀的抗性、土壤水分时空分布特点、养分及微量元素地球生物化学循环等土壤学过程和对植被的影响与作用等方面的国内外研究进展进行了综述，并对一些有争议研究结论进行了分析；探讨了土壤微生物结皮在中国干旱沙漠地区生态恢复中的地位及作用。     

古尔班通古特沙漠沙垄表面的稳定性与顶部流动带的形成

古尔班通古特沙漠是我国惟一受西风气流控制的沙漠,也是我国最大的固定与半固定沙漠。个体沙垄表面的稳定程度从基部至顶部呈现明显的差异。通过分析沙丘的粒度组成、水分动态、土壤植被及生物结皮等下垫面因素的垂直变化,特别是对沙丘表面蚀积过程的实地观测和研究,探讨古尔班通古特沙漠固定、半固定沙垄表面的稳定性和顶部流动带的形成。     

腾格里沙漠东南缘生物土壤结皮对土壤理化性质的影响

生物土壤结皮是荒漠生态系统地表景观的重要组成部分,在沙化土地恢复和流沙固定中起着重要作用。研究了腾格里沙漠东南缘固沙植被区不同类型生物土壤结皮理化性质及结皮发育对下层土壤性质的影响。结果表明：结皮层厚度、孔隙度、黏粉粒和田间持水量以及有机碳、无机碳、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量和电导率均表现为藓类结皮 > 混生结皮 > 地衣结皮 > 藻类结皮;砂粒含量和容重表现为藻类结皮 > 地衣结皮> 混生结皮 > 藓类结皮。结皮下0~2 cm和2~5 cm土层理化性质表现出与结皮层相同的变化规律。总体上,生物土壤结皮对下层土壤理化性质的影响表现为藓类结皮和混生结皮大于地衣结皮和藻类结皮;而结皮对下层土壤理化性质的影响随土壤深度的增加而减小。生物土壤结皮的拓殖和发育是荒漠生态系统成土过程和土壤质量的关键影响因素。     

干旱区生物土壤结皮对种子植物多样性的影响

通过调查古尔班通古特沙漠筑路形成的严重干扰样方与自然状态下轻微干扰样方种子植物多样性的差异,结合人为干扰生物土壤结皮样方的结果,综合生物土壤结皮土壤种子库、结皮上种子萌发、生长以及土壤养分与水分的特征,研究生物土壤结皮对种子植物多样性的影响。结果表明：完整结皮与适度干扰后结皮样方内植物多样性指数D分别为0.3296和0.5291,多样性指数H分别为0.8400和1.2957,差异均达到显著水平;严重干扰样方的多样性指数D和多样性指数H均显著低于轻度干扰样方的对应指标。说明对生物土壤结皮 “适度”干扰使其保持在早期发育阶段有利于增加种子植物多样性,而“严重”干扰使结皮变为流沙阶段会降低种子植物多样性。结皮影响种子植物多样性的机理主要在于发育后期的生物土壤结皮会降低土壤种子库,也会抑制多数种类种子萌发,夏秋季结皮深层土壤水分的减少也不利于深根植物的生存,但结皮土壤拥有相对较高的养分条件却能保证一年生短命植物生长和生存。相对于流沙,生物土壤结皮的存在有益于保持相对较高的植物多样性,这可能归功于生物土壤结皮有利于地表稳定性、以及其在防风蚀和土壤形成等方面重要的生态功能,因而,在采取 “适度”干扰措施以提高植物多样性之前需要慎重考虑可能带来的不利影响。     

我国水土流失典型区土壤表土结皮敏感性

表土结皮是降雨与土壤共同作用下的产物,某一土壤是否结皮、结皮的敏感程度如何,取决于该土壤的性质及所处地区的降雨情况。我国广泛分布着多种理化性质迥异的土壤,尤其是黄土、紫色土、红壤和黑土分布在我国水土流失严重的区域。但是,土壤发育表土结皮的敏感性很少见报道。本文通过分析模拟降雨试验结果及前人研究结论,提出了影响表土结皮发育敏感性的3个关键因素,并基于此对我国四大水土流失典型区土壤表土结皮的敏感性进行了分析。研究表明:细颗粒,尤其是粉粒是表土结皮发育的物质基础;团聚体稳定性是表土结皮发育快慢及程度的决定因素;高强度降雨是表土结皮发育的必要条件。黄土高原地区土壤极易发育表土结皮,四川紫色土区土壤发育表土结皮的概率大,南方红壤区除花岗岩、页岩外其他母岩上发育的土壤很难发育表土结皮,东北典型黑土不发育表土结皮,而非典型黑土易发育表土结皮。     

干旱沙区土壤结皮发育对草本植物土壤种子库的影响北大核心CSCD

为了探讨干旱沙区土壤结皮发育对草本植物土壤种子库的影响,以巴丹吉林沙漠南缘已发育土壤结皮的区域为场所,通过野外调查与土培萌发的方法,对土壤结皮不同发育阶段的地表特征及草本植物土壤种子库特性进行了研究。结果表明:(1)结皮前期向藓类结皮的演替导致地表微形态、结皮层厚度均出现明显的变化,并在不同发育阶段间呈现出一定的差异性(P<0.05)。(2)随着土壤结皮不断演替,种子库中沙生物种逐渐退出、旱生物种陆续出现,优势种演变为画眉草(Eragrostis pilosa)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)→画眉草、雾冰藜、盐生草(Halogeton glomeratu)→画眉草、盐生草→画眉草。(3)在土壤结皮整个演替过程中,种子库密度、物种多样性指数均出现了先增大后减小的变化趋势(峰值在藻类-地衣结皮阶段),地衣-藓类结皮阶段(或更高)各指标值均显著小于结皮前期(P<0.05);同时,种子库水平分布逐渐均匀化、垂直分布趋于结皮层,种子库与地上植被物种相似性明显降低。因此认为,土壤结皮发育不仅通过增强地表稳定性、改变地表微形态影响种子库的空间分布,还通过改变土壤生境条件影响地上植被对种子库的贡献能力。     

The spatial distribution patterns of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert, Northern Xinjiang, China

The Gurbantunggut Desert, the largest fixed and semi-fixed desert in China, is characterized by a predominant coverage of lichen-dominated biological soil crusts, which serve an indispensable role in sand fixation. Two findings of biological soil crusts have been disclosed from previous field observations: first, distribution of biological soil crusts is selective upon locations; second, species composition varies significantly for the biological soil crusts that are at different developing stages. In this study, a strategy was developed to investigate the spatial distribution of biological soil crusts by coupling remote sensing data and field measurements. A crust index for the Landsat ETM+ data has been developed and applied to detect the lichen-dominated biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert. The results indicated the South of the desert encompassed the most abundant biological soil crusts. Besides, biological soil crusts were distributed in uniform density in the South of the desert whereas their distribution patterns become patchier in the rest of the desert. Finally, statistics from the classification revealed that biological soil crusts covered 28.7% of the land in the whole study area. However, it is worth mentioning that the crusts coverage may be underestimated given the fact that detection of crusts from the Landsat ETM+ imagery is viable only if crusts constitute more than 33% of the instantaneous field of view (IFOV) of the Landsat ETM+ sensor.     

基于光谱混合分析的干旱荒漠区植被遥感信息提取研究——以古尔班通古特沙漠西缘为例

干旱荒漠区植被的盖度和空间分布特征是评判该区生态环境状况及荒漠化程度的重要指标。以Landsat TM影像为数据源,利用归一化植被指数（NDVI）和线性光谱混合分析模型（LSMM）两种方法对研究区——古尔班通古特沙漠西缘进行分析。在运用LSMM过程中,通过多种方法选择出最佳端元,并利用实测数据对混合像元分解结果进行验证。结果表明:①NDVI提取植被的方法受到很多限制,不适合在干旱荒漠区应用;②基于最小法非受限光谱混合分解结果较为理想,植被、盐碱地、裸沙和黑色砂粒等4种端元地物被选取出来;③LSMM提取的植被分量与实测植被盖度显著相关,线性相关系数为0.858,表明干旱荒漠区的植被盖度可以通过遥感影像提取的植被分量间接得到。     

新疆古尔班通古特地区的土壤结皮及其保护

生物土壤结皮对于荒漠地区生态环境、土壤形成、防沙固沙等起到积极作用,因此对其进行保护和研究在中国北方荒漠化地区具有重要意义。在阐述生物土壤结皮的生态功能、性质及主要干扰因子的基础上,考虑到其特殊性质及主要的聚集分布区域和受到的潜在干扰,建议在中国新疆古尔班通古特沙漠地区建立生物土壤结皮国家级自然保护区,并提出了拟设立自然保护区的具体区域及相应的建议和措施,以促进生物土壤结皮和荒漠生态系统的研究和荒漠化地区生态环境的恢复与重建。     

放牧对古尔班通古特沙漠南部半固定沙垄地表性质的影响

Intensive grazing in spring-summer has been responsible for environmental deg- radation of the Gurbantunggut Desert in recent years. The coverage of plants and biological crusts, sand surface stability and physicochemical characteristics of soil on the dune surface were conducted in 2002 (winter grazing) and 2005 (spring-summer grazing). The results showed that over 80% of the total area of the dune surface was covered by well-developed biological crusts and plants in 2002, when the interdune and middle to lower part of dune slopes were stabilized and only the crest had 10-40 m wide mobile belt. Affected by spring-summer grazing in 2005, over 80% of the total cover of biological crust was destructed and the plant coverage only reached 1/5 of that in 2002, especially the ephemeral plant cover had a great change. The value of sand transport potential in 2005 only reached 1/3 of that in 2002, but the total surface activity in 2005 was 1.6 times stronger than that in 2002. Mean- while the mobile area began to expand from the dune top to the whole dune surface following spring-summer grazing. Compared with 2002, medium sand content of the dune surface soil increased by 13.9%, while that of fine and very fine sands decreased by 7.4% and 8.0% re- spectively in 2005 and the soil organic matter in 2005 was only about 1/2 of that in 2002. It is obvious that the presence of snow cover and frozen soil in winter could avoid the surface structure destruction in winter, while spring--summer grazing made excessive damage to biologic crusts and ephemeral plants. Spring is the main windy season in Gurbantunggut Desert and therefore intensive activity of dune surface occurred following spring-summer grazing, which led to a great loss of fine sand and organic matter. It can be seen that grazing season have a significant influence on the sustainable development of the desert ecosystem in Northwest China.     

Effects of spring–summer grazing on longitudinal dune surface in southern Gurbantunggut Desert

Intensive grazing in spring–summer has been responsible for environmental degradation of the Gurbantunggut Desert in recent years. The coverage of plants and biological crusts, sand surface stability and physicochemical characteristics of soil on the dune surface were conducted in 2002 (winter grazing) and 2005 (spring–summer grazing). The results showed that over 80% of the total area of the dune surface was covered by well-developed biological crusts and plants in 2002, when the interdune and middle to lower part of dune slopes were stabilized and only the crest had 10–40 m wide mobile belt. Affected by spring–summer grazing in 2005, over 80% of the total cover of biological crust was destructed and the plant coverage only reached 1/5 of that in 2002, especially the ephemeral plant cover had a great change. The value of sand transport potential in 2005 only reached 1/3 of that in 2002, but the total surface activity in 2005 was 1.6 times stronger than that in 2002. Meanwhile the mobile area began to expand from the dune top to the whole dune surface following spring–summer grazing. Compared with 2002, medium sand content of the dune surface soil increased by 13.9%, while that of fine and very fine sands decreased by 7.4% and 8.0% respectively in 2005 and the soil organic matter in 2005 was only about 1/2 of that in 2002. It is obvious that the presence of snow cover and frozen soil in winter could avoid the surface structure destruction in winter, while spring–summer grazing made excessive damage to biologic crusts and ephemeral plants. Spring is the main windy season in Gurbantunggut Desert and therefore intensive activity of dune surface occurred following spring–summer grazing, which led to a great loss of fine sand and organic matter. It can be seen that grazing season have a significant influence on the sustainable development of the desert ecosystem in Northwest China.     

长江源区荒漠动态遥感监测及驱动力分析

利用遥感和GIS空间信息分析技术,以长江源地区的4期遥感数据为主要信息源,将荒漠分为高寒荒漠、裸岩石砾地、戈壁、沙地、裸土地、盐碱地,通过目视解译提取了长江源区4期荒漠信息,在此基础上进行荒漠动态变化及驱动力分析。结果表明,长江源区荒漠分布范围较广,荒漠面积占源区总面积的28%左右,荒漠中以高寒荒漠、裸岩石砾地、戈壁、沙地为主,其次是裸土地和盐碱地。近30 a来的变化趋势是20世纪70年代中期到1990年荒漠化发展较快,荒漠面积增加了43 935.00 hm2,1990年到2000年荒漠面积减少了32 821.28 hm2,2000年到2005年荒漠面积增加了29 611.30 hm2。     

古尔班通古特沙漠生境对植物群落格局的影响

沿87^o37'09"~88^o24'04"E纵穿古尔班通古特沙漠,对44^o14'04"~45^o41'52"N的范围进行11个样地的地貌景观调查、植被分布参数采集和土壤取样。研究区统计到的植物种数占古尔班通古特沙漠文献资料中植物种数的1/3,出现的植物群落构建了该沙漠大面积成片分布的荒漠植被景观。调查发现,随着宏观生境的空间变化,植物群落作相应的演替。在此基础上,利用因子分析 (PCA)和相关分析 (CA) 查明了沙漠风沙土理化属性,如土壤养分、盐分、水分、碱性 (pH) 等微生境的异质性仅对沙漠植被草本层片的多样性 (PIE草) 产生显著影响。同时,这些微生境因相互拮抗使沙漠环境处于暂时的脆弱平衡之中。     

基于北京1号小卫星的全国沙漠与沙漠化土地监测研究

利用2006和2007年北京1号小卫星多光谱数据,对中国四大沙地和八大沙漠地区沙漠和沙漠化土地分布状况及其动态变化进行研究。结果表明:2007年研究区内沙漠和沙漠化土地总面积为69.18×10⁴km²,占研究区总面积的25.03%,其中重度区面积占14.88%,中度区占5.10%,轻度区占5.05%。2006~2007年研究区内共有440块图斑发生变化,总变化面积为876.41km²,沙漠化土地增加面积47.57km²,减少面积为373.39km²。沙漠化土地类型间的转换面积为455.45km²,主要以轻度和中度沙漠化土地之间相互转化最为明显。     

准噶尔无叶豆土壤种子库特征及其对种子萌发的影响

 准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum (Litv.) Vass.)是中亚荒漠特有种,中国的单属种植物类群,稀有种,仅片段化分布在古尔班通古特沙漠风蚀坡地及流动-半流动沙丘上。按照不同微地形条件,于2008年9月、2009年的4月及6月分别对两个自然种群8种微地形条件(A种群为积沙灌丛下、积沙平缓处、风蚀灌丛下和风蚀平缓处4种; B种群为沙丘上部、中部、下部及底部4种)进行土壤种子库取样,并统计萌发季节的自然种群萌发率,同时对比室内萌发率,以研究土壤种子库的时空分布特征及其对种子萌发的影响。结果表明,从9月至次年4月和6月,种群种子库密度逐渐减少。自然状态下沙埋深度0—6 cm的种子能够萌发,主要萌发季节(4月)A种群有42%~73.56%的种子、B种群有63.33%~72.73%的种子分布在沙土6 cm以下的深度,为“无效种子”。A种群积沙灌丛下种子库密度值最大,但萌发季节的自然种群萌发率为0; B种群的沙丘下部种子库密度较大,但自然种群萌发率仅为4.8%±0.8%。不同微地形条件下沙粒打磨作用(去除种子硬实)和水分条件的差异,是微地形间种子萌发率差异的主要原因。本研究从土壤种子库角度解析自然种群有性更新困难的原因,为该稀有物种的保育提供理论依据。