放牧对古尔班通古特沙漠南部 沙垄地表性质的影响

分别于2002 年和2005 年对古尔班通古特沙漠南部的同一条半固定沙垄, 进行了放牧前后的地表覆盖(包括植物和生物结皮)、沙面活动强度和土壤理化性质的系统监测和研究。 主要结论如下: 2002 年, 自然沙垄80%以上的地表被植物和生物结皮所覆盖, 除沙垄顶部外, 其他部位基本处于稳定状态。2005 年受放牧干扰的影响, 生物结皮破损率达到80%以上, 同期植物覆盖不及2002 年的1/5, 特别是短命植物变化最明显。2005 年输沙势只有2002 年的1/3, 但沙面活动强度是2002 年的2.6 倍, 活动区域也从垄顶部扩展至整个沙垄表面。 放牧后地表组成物中的中沙含量增加了13.9%, 而细沙和极细沙含量分别减少了7.4%和 8.0%, 沙垄各部位有机质含量在放牧后一个风季即下降了近1/2。可见, 放牧造成地表保护条件的多重损害, 使沙漠地表稳定性趋于丧失。其细粒物质及有机质的大量流失, 也将对我国温带荒漠生态系统的可持续发展产生重要影响。     

古尔班通古特沙漠地区短命植物土壤种子库研究

采用野外定点取样和室内萌发相结合的试验方法,研究了短命植物在沙丘不同部位的空间分布、萌发状况、密度、物种多样性及土壤种子库生物多样性与地上植物多样性的关系。结果表明:短命植物种子主要集中分布于地表0~5 cm土壤中,5 cm以下土壤中极少存在有活力的种子;沙丘间及沙丘不同部位的种子库密度大小不同,密度自坡底随高度增加逐渐减少,坡底、坡中部及坡顶部密度分别为124粒/m2、91粒/m2、66粒/m2。迎风坡种子库密度比背风坡面少,迎风坡种子库平均密度为81粒/m2,而背风坡种子库平均密度为100粒/m2;短命植物种子在4月上旬达到萌发高峰,沙丘不同部位物种多样性存在差异,土壤种子库和地上植被存在较高的相似性,此外短命植物在沙丘不同部位的分布存在较高的空间异质性。     

古尔班通古特沙漠纵向沙垄植被空间异质性

在古尔班通古特沙漠南部纵向沙垄上按5 m×10 m的网格测度植被样方100个,采集浅层风沙土样品184件。调查发现,乔灌木层片和草本层片的分布及相互关系明显受沙垄地形影响,并且在干旱环境下种群间的竞争和空间上的互补使两层片生态优势度具有显著的相关性。地统计分析结果显示,纵向沙垄上植被空间异质性表现为木本层片的物种多样性呈斑块状分布,草本层片物种多样性呈现平行沙垄的带状结构和斑块结构叠加的特点,而植被盖度则在垂直沙垄走向的方向上具有强烈的梯度性变化。和沙垄土壤理化性质空间格局特征相对比,植被盖度及物种多样性与风沙土浅层含水量在自相关空间（变程）及空间异质性程度上比较接近。这是纵向沙垄小生态系统中草本植物和浅层土壤水分耦合关系在空间上的反映,也是木本植物对水分和土壤资源在小尺度（m）上竞争及中小尺度（10～100 m）上互补的结果。     

风向对半固定沙垄表面风速影响——以古尔班通古特沙漠为例

利用DETI可移动测风系统对古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风速进行实地观测,获取了主要风季不同风向条件下沙垄表面7个典型部位距离地表20 cm、40 cm、60 cm、100 cm和200 cm 5个高度的风速系列数据,系统研究风向对半固定沙垄表面坡面风速及风速廓线的影响。结果表明,迎风坡的气流加速和背风坡的风速降低现象在实际观测中得到证实,但受风向的影响甚大。垄顶风速放大率随入射角的增大呈指数关系递增,而背风坡风速占垄顶风速的比率则随入射角的增大呈线性关系递减。大角度入射气流速度变化主要受控于沙垄形态,小角度入射气流速度变化主要受控于地表植被状况。无论气流以何种角度入射,距沙垄表面20 cm高度气流的加速均较其他高度缓和。沙垄底部和坡中下部的风速廓线变化趋势基本一致,且呈较好的对数拟合关系;两坡中上部和垄顶部的对数拟合方程相关系数偏小;受回旋涡流的影响,风速廓线在背风坡上部有明显偏折,初步断定涡流中心在距地表40 cm左右的高度。     

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。     

塔里木河下游退化荒漠河岸林地上植被与土壤种子库关系初探

以塔里木河下游为研究区,选择退化程度不同的4个典型断面19个样地,利用种子萌发法进行了两年的种子库土壤萌发实验,试图就生态严重退化区的土壤种子库与地上植被的关系以及退化程度的差异对种子库特征的影响开展针对性的研究。结果显示: ①塔里木河下游土壤种子库的基本特征是:种子库密度小、物种种类组成较单一、物种的多样性低和地上植被与种子库的相似性较低;②随退化程度的加剧,土壤种子库密度明显下降、表层种子库比例升高、一年生草本占优势逐渐向多年生草本和灌木转变、地上植被与土壤种子库物种组成上差异显著;③退化过程中种子库多样性的变化比地上植被变化要迟缓,但是在植被退化演替的末期,土壤种子库的物种多样性指数衰减的幅度又明显快于地上植被的衰减幅度;④受干旱环境和严重退化的双重影响塔里木河下游土壤种子库与地上植被的关系表现出退化演替末期共有物种数的减少和相似性明显递减的特点。     

放牧制度对荒漠草原可萌发土壤种子库的影响

 以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,研究可萌发土壤种子库对不同放牧制度的响应。结果表明:①可萌发种子库物种组成在划区轮牧草地为11种,自由放牧草地为8种,封育禁牧区为9种,划区轮牧较自由放牧和禁牧有利于提高草地群落可萌发土壤种子库的植物种数以及多年生优良牧草;可萌发土壤种子库密度在封育禁牧区为(19 533.33±10 552.83)粒·m-2,划区轮牧区为(3 233.33±524.21)粒·m-2,自由放牧区为(2 553.60±2 152.48)粒·m-2,可萌发土壤种子库密度封育禁牧区显著高于划区轮牧区与自由放牧区,两放牧处理间无显著差异。②不同处理可萌发土壤种子库垂直分布有共同趋势, 有75.06%~83.19%分布在0~5 cm土层内,14.16%~21.68%分布在5~10 cm土层内,2.65%~4.90%分布在10~15 cm土层内,且不同土层可萌发土壤种子库密度均为封育禁牧区显著高于划区轮牧区与自由放牧区,两放牧处理间无显著差异。③划区轮牧区可萌发土壤种子库的丰富度指数和多样性指数高于自由放牧区。划区轮牧区和封育禁牧区可萌发土壤种子库组成的相似性系数最大,为0.857。     

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.     

土地利用方式对岩溶山地土壤种子库的影响

本文从种类组成、种子数量、生态优势度、物种多样性、种子分布规律和物种相似性等方面比较了重庆市岩溶低山10种不同土地利用系统的土壤种子库特点，10种土地利用类型包括耕地、弃耕地、果园、灌草坡、人工林和次生林。结果表明，研究区种子以草本为主，随土利用强度增加，种子类和数量减少，与地面农田杂草相似性增加，土壤种子库出质和量方面的锐减。从土壤种子角度说明研究区生态退化严重。     

退化沙质草地土壤种子库和地上植被对封育的响应机理

从植物种和植物功能类群两个水平系统探讨退化沙质草地土壤种子库和地上植被对短期封育管理响应机理的研究尚不多。以内蒙古东部的科尔沁沙地退化沙质草地为研究对象,采取随机样方法对禁牧6 a的封育区及与其相邻的自由放牧草地的土壤种子库和地上植物群落的物种密度进行了比较研究,草本植物群落被区分为一年生禾本科植物、非禾本科一年生植物和多年生植物3个主要功能类群。利用测定数据,分析研究了短期禁牧封育对土壤种子库和地上群落不同植物种和各植物功能类群的生态恢复作用机理。主要研究结果是：①短期封育显著促进了退化沙质草地植被的生态恢复,但发现土壤种子库和地上植被对禁牧的响应模式和机理存在明显差异,短期禁牧使土壤种子库中所有3个植物功能类群的密度均得到显著提高,而仅提高了地上植被一年生禾本科植物和多年生植物两个类群的密度;相反,禁牧显著提高了地上植被所有3个功能类群的物种丰富度和多样性,仅提高了土壤种子库中多年生植物类群的物种多样性。②短期禁牧显著增加了地上植物群落组成中可食和优良牧草的比例,提高了草地的经济利用价值。主要结论是：短期禁牧封育是一种经济有效的提高退化沙质草地植被多样性、生产力及对植物群落物种组成和草地品质进行优化调控和改良的重要草地管理手段。研究建议,今后应重点开展不同禁牧时间下对退化沙质草地土壤种子库和地上植被多样性、生产力及其物种组成变化影响的长期生态学控制实验研究。     

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.     

古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风的脉动特征

利用DETI可移动测风系统,对古尔班通古特沙漠半固定沙垄进行实地观测,获取了主要风季沙垄表面7个典型部位200 cm高度的风向及距离地表20 cm、40 cm、60 cm、100 cm和200 cm 5个高度的风速系列数据。对风速和风向的脉动特征进行分析研究,发现凸起的沙垄不仅影响平均风速在沙垄表面的变化,亦对风速及风向脉动产生显著影响。结果表明,平均风速沿迎风坡逐渐增大,至垄顶达到最大,在背风坡中上部剧烈降低,随后又缓慢恢复。随着入射角的增大,平均风速在沙垄表面的变化幅度也在增大;绝对风速脉动具有与平均风速相同的变化趋势,且随距地表高度的增加绝对风速脉动值亦在增大;就相对风速脉动（阵性度值）而言,背风坡阵性度值要高于迎风坡,其中背风坡中上部是整个沙垄表面阵性度最高的部位,这与背风侧涡流的存在密切相关;沙垄背风坡风向脉动强度远比迎风坡大,随着入射角的减小,背风坡风向的偏转作用也在加强,而涡旋作用相对减弱。     

古尔班通古特沙漠南缘32种藜科植物种子萌发策略初探

对古尔班通古特沙漠南缘32种藜科植物的萌发特性（萌发率、萌发开始时间、平均萌发时间和萌发持续时间）进行研究,以探讨藜科植物的不同萌发对策及其生态适应意义。结果表明,32种植物萌发率呈双峰型,其中萌发率大于80%,或小于20%的种占大多数;萌发开始时间呈单峰型,28种植物在1~3 d内开始萌发;平均萌发时间也呈单峰型,平均萌发时间小于5 d的植物21种,最大的为杂配藜（23.7 d）;萌发持续时间种间差异较大,其中15种植物萌发持续时间小于15 d,10种植物持续时间在15~30 d,5种植物大于30 d。主成分分析和聚类分析结果表明,32种植物可划分为4种萌发类型:爆发型、过渡型、缓萌型和低萌型。以上结果揭示出32种藜科植物种子萌发策略不尽相同,表现为机会主义萌发策略、下注萌发策略和谨慎萌发策略,这与植物所处土壤盐渍化程度存在差异有关。此外,Log尺度下32种藜科植物种子大小及其变异范围较小（10-2~101）,暗示多数藜科植物多为小种子,其容易沿缝隙进入土壤形成短暂或永久种子库,这也是沙漠植物生存策略的重要一环。     

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。