干旱区沙漠化土地逆转植被的时空格局及其机制研究

在无灌溉条件下, 干旱区沙漠化土地实现逆转和植被的恢复的降水量要在160mm左右, 而方法是沙漠化土地逆转成败的关键之一。明沙嘴采取的从沙源上风向边缘开始的人工辅助措施加封育的治沙实践证明, 减少人为干预, 主要利用自然力的作用, 能达到流沙固定, 植被增加, 沙漠化土地逆转的目的。人工辅助措施加封育后植被群落在经历约20a的由简单到复杂演变的同时, 种的个数、类型、密度、空间格局等方面都发生了一系列的变化。     

干旱区沙漠化逆转过程土壤水分的空间异质性特征

土壤水分是干旱地区固沙植被生长发育的主要限制因素,是决定沙地生态系统结构和功能的关键因子。在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择流动沙丘以及封育恢复5 a、15 a和25 a的沙漠化逆转过程序列样地,研究了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的动态变化特征;采用地统计学原理与方法,分析了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的空间异质性。结果表明:干旱区沙漠化逆转过程中,土壤水分含量以初始阶段流动沙丘最大,之后逐渐降低,到封育恢复25 a后又出现恢复趋势,而且不同阶段样地及其不同层次土壤水分总体差异显著。不同逆转阶段样地各层土壤水分模型均为指数模型和球状模型,土壤水分呈现斑块状分布,具有明显的空间异质性,其中由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度均高于50%。0~20 cm土壤水分总空间异质性程度随沙漠化逆转过程逐渐增强,而20~40 cm和40~60 cm土壤水分的总空间异质性程度随沙漠化逆转过程呈现先增强后减弱趋势。研究认为干旱区流动沙丘固沙植被的恢复首先降低土壤水分含量,增强了土壤水分的空间异质性,但伴随植被-土壤系统的恢复,封育恢复25 a后土壤水分含量出现增加趋势,空间异质性出现减弱趋势,土壤水分与植被间逐渐趋于平衡,该结论有助于进一步认识土壤水分与固沙植被相互作用的生态学机制。     

腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中的土壤物理性质变化特征

在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择了流动沙丘、封育5 a、封育15 a和封育25 a的恢复序列,研究了沙漠化逆转过程中的土壤物理性质变化特征。结果表明,腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中,土壤含水率先降低后增大;土壤沙粒含量逐渐减少,土壤粉粒和粘粒含量逐渐增加;土壤容重逐渐降低,土壤孔隙度逐渐增大,表层土壤容重在封育恢复过程中逐渐减小,表层土壤孔隙度在封育恢复15 a后趋于稳定。研究认为,在腾格里沙漠南缘的沙漠化逆转过程中,沙化土地土壤性状不断提高、土壤结构不断改善;沙漠化逆转过程也是土壤的形成过程。     

半荒风沙区土地沙漠化生物整治技术的研究

试验证明，土地沙漠化生物整治技术能在半荒漠风沙区取得显著的作用和效果。在柠条、毛条、花棒、杨柴、沙木蓼等灌木对种的适生立地上营造防风固沙林，林后３－４年，灌木就可郁闭 成林，流动 沙丘完全被控制变为固定沙丘；如能合理开发其饲料等用途，还具十分可观的经济效益。     

黄土高原西部荒漠草原植被恢复的土壤水分管理研究

针对兰州地区荒漠草原带具有代表性的三种地带性植被：草本植被短花针茅、灌木植被珍珠猪毛菜、荒漠锦鸡儿,对其0~2.0 m的土壤含水量进行了比较,同时对草本和灌木植被的根系进行了测定。结果表明：天然植被对土壤含水量的影响在1 m以上。随着土壤深度的不断加深,土壤含水量呈减少趋势而后趋于稳定。短花针茅区1 m以上含水量比珍珠猪毛菜和荒漠锦鸡区平均高1.08和1.21个百分点;1 m以下土壤含水量变化情况是:珍珠猪毛菜区最高,荒漠锦鸡儿区最低。本文在分析了兰州地区荒漠草原区土壤水分动态的基础上,提出了这一地区植被恢复的对策。     

黄土坡面不同植被恢复阶段的减流减沙效益研究

在延安燕沟流域退耕黄土坡面,根据植被状况建立不同植被恢复阶段(耕地、草地、灌木地、林地)径流小区,分析在退耕还林(草)工程实施以后,不同植被恢复阶段的减流减沙效益。结果表明,与坡耕地相比,各小区的减流减沙效益为:林地>灌木地>草地,草地和灌木地的减沙效益大于减流效益。对比草地和灌木地刈割前后的产流产沙量,可以看出,草地和灌木的减流效益有80%以上是由于地表枯落物及根系拦蓄径流造成,刈割后产沙量有明显增加,表明处于植被演替初级阶段的近地表层生态功能仍然比较脆弱,仍需进行封育保护。     

科尔沁沙地植被的统计学特征与土地沙漠化

科尔沁沙地植被的统计学特征及其与沙漠化的关系的分析结果表明: 科尔沁沙地不同的植被特征其频率曲线有很大差异。其中, 高度、盖度、地上生物量和均匀度均为比较陡峭的单峰曲线, 密度为C型曲线, 种的丰富度和饱和度为双峰曲线, 多样性为抛物线型曲线。其发生频率, 固定半固定沙地742%的样地植被高度≤18cm、909%的盖度≥40%、591%的密度>300株·m^-2、80.4%的生物量小于210和大于60g·m^-2、81.8%的丰富度指数≥10个种、83.3%的多样性>1.5, 56.1%的均匀度≤0.2000, 而流动半流动沙地68.8%的植被高度≥18cm、68.8%的盖度≤30%、81.3%的密度<100株·m^-2、75.1%的生物量≤90g·m^-2, 100%的丰富度≤7个种、75%的多样性<1.5000, 75%的均匀度指数>0.2000。植被主要特征的变异系数0.37~1.12, 并且随着沙漠化的发展植被趋于简单、稀疏、生物量急剧下降, 变异性增强。由于科尔沁沙地的主体是固定半固定沙地(80%), 其植被的主要特征、频率曲线的主体部分和峰值都是由固定半固定沙地植被决定的。     

干旱区防护林营造方式对沙漠化土地恢复能力的影响研究

通过对防护林体系营造方式对沙漠化土地的恢复和重建能力的研究,发现固氮灌木树种对沙漠化土地肥力恢复的作用十分显著。采用工程措施与生物措施相结合的组合造林技术是恢复沙漠化土地肥力最有效的方法。在沙漠化土地上营造乔、灌混交防沙阻沙林带,可以明显地提高土壤的有机质和氮素水平。建立农田防护林网可以有效地改善土壤水环境和物理性质,并能增加土壤微生物,使土壤微生物的种群数量较荒漠化土地有较大幅度提高。土壤微生物的数量分布与种植植物的种类和人为经营强度有关。草田轮作是干旱区改土培肥的好形式,新开发荒漠地以第一年农作物+第二年牧草+第三年农作物的轮作制度较好。     

过牧及封育对红砂荒漠植被演替的影响

红砂灌丛植被是我国西北荒漠地区的主要放牧地,并在生态保护中具重要作用。本试验以内蒙古阿拉善盟不同过牧强度下的退化(轻度、中度和重度)红砂(Reaumuria soongorica)+无芒隐子草(Cleistogenes songorica)荒漠草地为对象。首次研究报道了不同过牧梯度和围栏封育对红砂植被演替的影响。经过6a过牧(平均1.8只羊·hm^-2),植被总盖度已由12%降至8%,平均每年盖度绝对值下降0.7%。随草地过牧加重红砂灌丛在逐渐消亡,在中度和重度退化样地的盖度已分别较轻度样地(7.5%)下降了74%和84% (P<0.05);质量差或产量低的草本在增加;无芒隐子草和匍根骆驼蓬(Peganum nigellastrum)的增加可分别作为该类草地中度和重度过牧演替的指示种。短期封育效果十分显著,封育一年的各样地平均较放牧样地比,植被盖度绝对值提高了1.7%,产草量增加2188%,红砂种子产量是放牧样地的371倍。然而,优势种红砂的产草量和盖度在封育期的相对恢复速率皆随样地退化加重而显著降低(P<0.05),重度退化区盖度封育当年的恢复速率为0。所以,封育是保护和恢复我国红砂荒漠植被的有效措施,但封育宜尽早开始,否则,红砂将恢复缓慢或难以复存。     

太行山片磨岩山地植被水土保持效益研究

以放牧荒草坡地为对照,对太行山区片麻岩山地不同植被的要持效益进行了观测研究表明,在太行山片麻岩山地三种常见植被中,以刺槐林植被涵养水源,保持水土,改善土壤结构等方面的作用最明显,其次为臭椿林植被。林下枯枝落叶层对于森林保持不土起着不可替代的作用。     

荒漠绿洲防风固沙林体系的模糊综合评判——以高台县为例

运用模糊数学方法,以植物生长状况及固沙效果、土壤机械组成和土壤含水量3类指标对高台沙区现存的、定植20 a后的7种防风固沙林配置类型综合评判后,认为花棒+柠条锦鸡儿+梭梭（6 m×3 m）的隔带混交类型、梭梭+花棒（4.5 m×3 m）的隔带混交类型及柠条锦鸡儿(6 m×5 m)为生态健康,综合效益好,可以在高台沙区推广应用。     

半干旱区沙地高速公路防风固沙林营造技术及其效益研究

榆靖高速公路穿越毛乌素沙地腹地,风沙对公路的危害十分严重,主要表现为风沙对路面和路基边坡的风蚀和沙埋。提出了榆靖高速公路两侧防风固沙林综合防护体系,从公路路基向外依次为平整固沙绿化带,上、下风侧带宽都为20 m;草方格沙障与植物固沙带,上风侧带宽为260～330 m,下风侧带宽为100～150 m;前沿阻沙带,设置1～1.2 m高的高立式栅栏,走向与主风方向垂直;封沙育林育草保护带,上风侧带宽为300～500 m,下风侧带宽为200～300 m。4个防护带融为一体,起到了降低风速,固定流沙的作用,发挥出强大的防风固沙效益,极大地减少了风沙对公路的危害,保证公路畅通无阻,安全运营。     

沙坡头地区固沙植被土壤水分动态研究

沙坡头地区始建于1956年的无灌溉人工固沙植被,是我国交通干线防沙体系的成功模式。利用40余年的土壤水分定位观测数据,分析了不同期间建立的固沙植被土壤水分的时空变化特征及对植被的影响。结果表明,固沙植被发展至9~10a后土壤含水量开始明显下降,特别是较深层(>100cm)的含水量下降明显;0~40cm层土壤水分含量与降水相关显著,而降水对40~300cm层土壤水分的含量影响不显著;深根系固沙植物对根际区域水分的利用,进一步恶化了固沙区土壤深层的水分状况,进而抑制了这些植物的生长和生存,间接地影响了原有固沙植被组成和稳定性;经过40多年的演变,固沙植被中优势灌木种的盖度从最大盖度47.6%降至6%~9%,群落中草本和微生物结皮层得到发育。当深根系灌木的盖度降低至6%~9%时,深层土壤可维持一个相对稳定的低含水量。     

我国沙漠化过程中的植被演替研究概述

通过回顾植被演替研究的历史,简要论述了植被演替的理论与发展。综述了我国沙漠化过程中植被演替的研究现状。指出植物群落的逆行、进展演替实质上对应着沙漠化的正、逆过程。植被演替问题的研究与农、林、牧生产和经济活动紧密相连,是合理经营和利用自然资源的理论基础。因此,在沙漠化过程中,从植被演替与生物多样性、种群、环境的关系着手深入研究,有利于提出植被恢复的合理途径,改善生态环境,实现沙漠化土地的整治和可持续发展。     

沙坡头固沙植被若干土壤物理因子的空间异质性研究

采用地统计学的理论和方法,对沙坡头人工植被表层土壤(0~15 cm, 15~30 cm)物理因子的空间异质性进行了研究。传统统计学分析结果显示:土壤水分、容重平均值在0~15 cm层小于 15~30 cm层,毛管持水量、空隙度在0~15 cm层大于15~30 cm层,各因子变异系数在0~15 cm层均大于 15~30 cm层。变异函数分析结果表明:土壤水分、土壤容重、土壤毛管持水量和空隙度在0~15 cm层具有明显的空间异质性,表层土壤水分有效变程最大为28.2 m,土壤毛管持水量有效变程最小为13.8 m,各因子自相关部分的空间异质性变化范围在85.3%~99.9%之间,显著大于随机部分的空间异质性。15~30 cm层土壤容重、毛管持水量、空隙度为线性模型。在 Krig ing插值分析的基础上,绘制了土壤属性各因子的等值分布彩图,清楚直观地表达了各因子在空间上的分布。此外还分析讨论了土壤空间异质性和植被的关系。     

干旱荒漠区退耕地植被演替及土壤水分变化

采用时空互代法,以不同退耕年限退耕地为研究对象,对27个样方植被群落特征和土壤含水量变化特征进行描述性统计分析,使用多元线性回归探究植物演替和土壤水分之间的关系。结果表明：（1）退耕18a间,退耕地植被群落自然演替经历了一年生草本为绝对优势种一年生和多年生草本竞争存在灌木开始出现并逐渐成为优势种的演替过程,物种Margalef指数和Shannon-Wiener指数均出现增大的趋势。（2）土壤水分随着退耕年限的增加也有所增加,且同一退耕年限内,随着土壤深度增加,土壤水分亦逐渐增加。（3）土壤水分对物种Margalef指数、Shannon-Wiener指数具有极显著影响,相比于其他土层,深度为40～50cm的土层对植被生长和演替的贡献最为显著。     

固沙植被区生物土壤结皮中蓝藻群落的多样性

采用非培养法对腾格里沙漠沙坡头固沙植被区的蓝藻多样性进行了研究,通过蓝藻通用引物PCR扩增其16S rDNA序列并构建16S rDNA文库,对阳性克隆进行测序、比对分析和构建系统发育树,同时通过Shannon-Weaver多样性指数、Chao和ACE丰富度指数及Simpson优势度指数对蓝藻多样性进行比较分析。结果表明:腾格里沙漠沙坡头地区蓝藻可分为5大类:颤藻目(Oscillatoriales,64.55%),色球藻目(Chroococcales,1.82%),念珠藻目(Nostocales,16.36%),宽球藻目(Pleurocapsales,6.82%)和未分类蓝藻(10.45%)。人工固沙植被区经过57年的恢复,蓝藻群落Chao和ACE丰富度指数均明显小于天然植被区(恢复逾100年),而且其群落结构与天然植被区仍然存在着统计学显著差异的区别,说明荒漠区生态系统微生物多样性的恢复是一个长期的过程。     

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。     

长湖湿地水生植被演替研究

在2006年调查的基础上,结合长湖湿地历史资料,对长湖湿地1985年至2006年21a间水生植被的演替进行了研究。结果表明,长湖湿地破坏严重,生物多样性下降。长湖现有14个水生群落,其中挺水群落3个,浮叶群落3个,沉水群落8个。优势群落发生了变化,从1985年的菹草(Potamogeton crispus)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)群落演替为1999年的微齿眼子菜(P.maackianus)、苦草(Vallisneria natans)群落;进一步演替为2000年的苦草、微齿眼子菜群落,至2006年演替为莲(Nymphaea nelumbo)、莲 菰(Zizania na-duciflora)群落。优势群落生活型由沉水型转变为挺水型,植被覆盖度由100%减少到30.35%;群落总生物量为2202.08t(未包括挺水植物群落生物量),其中狸藻(Utricularia aurea) 轮叶狐尾藻(M.verticillatum)群丛最大为1633.48t,微齿眼子菜 日本茨藻(N.gracillima)最小为0.43t。群落单位面积平均生物量从1195.67g/m2增加到1850.53g/m2。人类的活动如过度养殖、打捞水草及污水排放等导致了长湖湿地植被面积、种类及总生物量的下降。