沙坡头沙地人工植被的群落学特征

本文论述了包兰铁路沙坡头地段铁路北沙地人工植被的种类组成、结构及动态。根据预测, 如果人工植被试验区象目前这样继续封禁下去, 再过20年, 地面固定较好, 人工栽植地段的花棒、柠条以及目前能够天然下种进行更新的油蒿, 都会先后从人工植被试验区退出。作者对进一步深入研究这一工作还提出了几点建议。     

沙坡头人工植被区中的油蒿种群动态与稳定性

利用种群生态学中的年龄结构、静态生命表和种群动态指数对沙坡头包兰铁路北侧1964年和1981年沙地人工植被区中的油蒿种群结构动态进行分析,发现1981年区和1964年区的油蒿种群都属于增长型,但1981年区的增长性大于1964年区,也就是说,随着人工植被建立的时间延长,油蒿种群结构由快增长型转向慢增长型.因此,沙地中的油蒿种群的动态趋势是由快增长向慢增长,以及衰退方向演变,最终有从人工植被区中消失的趋势.同时,油蒿种群结构的增长型是油蒿能长期存在的种群生态学原因,是它具有适应干旱、半干旱区的沙地生境的生物学特性所决定的.     

天然固定沙地与人工固沙植被区土壤种子库的比较研究

土壤种子库是退化生态系统植被恢复重建的重要基础,研究土壤种子库特征对于阐明退化生态系统受损与恢复机理具有重要的科学意义。通过野外土样采集、野外种子萌发定位跟踪调查和室内周期性种子萌发实验,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库特征进行了对比研究。结果表明：人工固沙植被区土壤种子库包含21个物种,分属于8科;天然固定沙地土壤种子库有33种植物,属于11科。人工固沙植被区以一年生植物为主,天然固定沙地以多年生植物为主。人工固沙植被区的种子总密度明显低于天然固定沙地,但不同物种种子的密度变化存在显著差异。人工固沙植被区的物种丰富度和多样性指数均较天然固定沙地低。人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库与地上植被物种的相似性系数分别为0.73和0.71。尽管人工固沙植被区土壤种子库存在少量多年生植物种子,但仍未发展到以多年生草本植物为主的群落演替阶段,说明人工固沙植被区的植物多样性恢复尚需要漫长的过程。     

不同固沙区结皮中微生物生物量和数量的比较研究

沙地生态系统是温带干旱区、半干旱区的重要草地类型, 沙地的稳定性是生态系统健康的重要条件。在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站, 笔者对不同程度固沙区结皮和流动沙丘表层中的微生物生物量和数量进行了比较研究。结果表明: 自然和人工植被固沙区结皮及流沙表层的微生物数量分布不同, 细菌数量比真菌和放线菌数量多数百倍, 在所有微生物类群中, 细菌数量最大, 微生物总数的变化取决于好气性细菌数量的多少, 但生物量却与之不同。在不同程度固沙区结皮中, 微生物生物量大小依次排列为: 自然植被区>1956年人工植被区>1964年人工植被区>1982年人工植被区>流沙区, 微生物生物量在自然植被固沙区中最多, 分别是1956年、1964年、1982年人工植被固沙区和流沙区的2.63、4.17、9.25和44.29倍, 表明微生物生物量随人工植被的栽植年代增加而增大, 在流动沙丘中最小, 而菌丝生物量方面是1956年人工植被固沙区已与自然植被固沙区十分接近。微生物生物量和数量与沙丘固定程度、人工植被栽植年代、结皮厚度、苔藓种类等均呈正相关, 人工植被栽植年代越长, 结皮越厚、微生物生物量和数量也越大。在不同年代人工植被固沙区结皮中, 微生物生物量和数量与相对稳定的自然植被固沙区相比, 仍未达到稳定状态。     

青海湖区东部沙地植被及其特征研究

根据野外样地调查资料,对青海湖区东部沙地植被从区系特征及其物种多样性进行了研究,结果表明：①青海湖东部沙地植被种类组成简单,共有27科58属71种。其中禾本科比重最高为22.535%,其次为菊科占12.676%;再次为豆科占9.8592%;桔梗科等14科比重较小均占1.4085%。②地理成分上,湖东沙地植物区系以世界分布为主,共有16科,湖区植物区系中的优势科均为世界广布科;其次是温带成分10科;热带亚热带成分仅有1科。③生活型以多年生地面芽植物和地下芽植物为主,两者种类系数之和达到76.06%,一年生植物所占种类比重最小。④湖东沙地植被群丛多以单一优势种为主,物种多样性指数H、丰富度指数R1和均匀度指数Jsw三者的变化趋势大致是一致的,即随物种的增多,他们的指数趋向增大;生态优势度C的变化趋势则正好相反。⑤湖东沙地群丛物种相似性差异较大。固定沙地之间植被群丛相似性较高,流动半流动沙地与流动沙地之间则较低。     

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。     

油蒿在沙坡头地区沙地植被演替中的地位

本文通过对沙坡头地区铁路两侧人工植被和天然植被演替过程的调查研究,应用定性和定量分析方法,论述了油蒿在沙坡头地区沙地植被演替中的地位及稳定性。油蒿是沙生演替系列中的前期植物种之-,随着沙面表土层的增厚及生境的旱化,如果不受人为干扰,最终将被其它植物群落所代替。然而,只要地表保持沙质疏松,油蒿就能很顺利地天然更新,并以其发达的浅层根系对水分的竞争能力,使其在群落中占据着优势地位。因此,在人畜对地表的长期扰动下,油蒿在本地区可以形成-种相对稳定的群落或偏途演替顶极。     

腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响

地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。     

沙坡头固定沙丘结皮层的微生物区系动态

对中科院沙坡头沙漠研究试验站的人工植被固定沙丘、红卫自然植被固定沙丘的结皮层和流动沙丘表层(0~ 05cm)中的微生物类群数量的研究结果表明:①好气性细菌数量影响着微生物总数量的变化趋势;②微生物总数量分布依次排列为:自然植被固定沙丘>1956年栽植区>1964年栽植区>自然半固定沙丘>1982年栽植区>流动沙丘;③土壤微生物类群数量与结皮层的形成、植物覆盖度和土壤含水率等因子有密切的关系;④结皮层中的微生物类群数量与流动沙丘的固定程度呈正向关系。     

腾格里沙漠南缘花棒（Hedysarum scoparium）人工固沙林演替规律与机制

人工固沙林演替决定着固沙造林的成效。在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择造林封育5、15、25年花棒(Hedysarum scoparium)人工固沙林,对照流动沙丘和地带性植被样地,从生态水文、土壤种子库、土壤-植被相互关系等方面研究了人工固沙林演替的生态学机制,为区域人工固沙植被建设、保护和修复提供理论依据。结果表明:腾格里沙漠南缘花棒人工固沙林演替过程中,花棒、沙米(Agriophyllum squarrosum)和沙蒿(Artemisia rtemisia sphaerocephala)逐渐退出,自然优势种由一年生草本植物向半灌木、半灌木与多年生草本植物演替,25年后形成相对稳定的近自然固沙植被,呈现向草原化荒漠演替的趋势,但与地带性植被相似性只达到50%。表层土壤持水力持续增强,25年后达到流动沙丘的3.4倍,引起土壤水分浅层化和深层土壤干旱,驱动了深根系植物的衰亡和浅根性草本植物的发展。土壤种子库中沙米和沙蒿快速减少,并在造林25年后消失;油蒿(Artemisia ordosica)持续增加,短花针茅(Stipa breviflora)在25年后出现;土壤种子库与地上植被组成的相似性超过50%,驱动人工固沙林向油蒿+多年生草本植被演替。伴随人工固沙林植被演替,土壤容重持续降低,黏粒、粉粒、有机质和全氮含量持续增大,与人工固沙林群落、物种组成形成密切的对应关系,决定了固沙林演替阶段和物种组成。固沙造林启动并加速了自然植被的恢复演替,是干旱区沙化土地生态恢复的必要措施,但要充分考虑地带性植被和生境条件,以快速建立稳定的近自然植被。     

沙坡头地区铁路两侧流沙上人工植被的生态效果

包兰铁路通过的沙坡头地区, 位于腾格里沙漠东南缘, 地貌为起伏连绵的高大格状流动沙丘。因地处西北内陆, 加之地势较高, 具有降雨少而集中, 气候干旱, 温度变化剧烈和风大沙多、植被稀少的特点。是典型的半荒漠地带。     

生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的影响

生物土壤结皮广泛分布在干旱半干旱地区与寒区荒漠,是荒漠生态系统的主要组成和景观特征之一,其重要性已被大量的研究报道所证实。然而,关于生物土壤结皮与昆虫种类多样性之间关系的研究却很少。本文以腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区半固定沙丘柠条－油蒿群落和固定沙丘柠条－油蒿群落为观测样地,选择具有不同类型生物土壤结皮分布的植被群落为观测样方。昆虫的调查采用100 m×100 m的样方,利用样筐和网捕法收集昆虫,记录昆虫数量,采集标本在室内进行鉴定。结果表明:与无结皮覆盖的植被区相比,生物土壤结皮在地表的覆盖显著地增加了昆虫的多样性和种的丰富度,其中以苔藓和地衣为主的结皮覆盖的植被样方中昆虫种的多样性和丰富度显著地高于以蓝藻和藻类为主的结皮样方。生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的贡献可能是由于稳定了土表、改善了植被系统中的土壤环境,为昆虫,特别是幼虫阶段提供相对适宜的土壤生境或部分食物来源。     

腾格里沙漠东南缘不同生境油蒿种群的数量动态

对腾格里沙漠东南缘不同的生境条件（包括始建于1964年的人工植被区和天然植被区）下油蒿（Artemisia ordosica）种群调查取样,按照植株的体积大小分为7个龄级（Ⅰ,0~2 cm³;Ⅱ,2~5 cm³;Ⅲ,5~10 cm³;Ⅳ,10~15 cm³;Ⅴ,15~20 cm³;Ⅵ,20~30 cm³;Ⅶ,>30 cm³）,分析了种群的组成、静态生命表和存活曲线。结果表明：人工植被区油蒿种群的总体规模大于天然植被区,幼龄个体占有很高的比例;天然植被区油蒿的死亡率低于人工植被区,天然植被区Ⅰ和Ⅱ龄级油蒿种群的死亡率最高,人工植被区Ⅴ~Ⅶ龄级的油蒿种群死亡率最高;天然植被区油蒿种群的稳定性维持主要通过幼苗的更新,而人工植被区可通过幼苗的自我更新和大龄植株的自疏作用;Ⅴ龄级的油蒿个体是种群中的生存质量最佳的个体;两种生境下油蒿种群均符合Deevey Ⅱ型存活曲线。     

沙坡头人工固沙植被演替过程中主要结皮生物生态位和种间关联变化特征

为探究干旱沙区人工固沙植被演替过程中结皮生物的种间关系变化规律,利用空间代替时间的方法,调查了宁夏沙坡头地区分别始建于1956、1964、1981、1987年人工固沙植被区（分别代表固沙植被建立后的64、56、39、33年4个演替阶段）中发育的6种典型结皮生物——蓝藻（Cyanobacteria）、球胶衣（Collema coccophorum）、石果衣（Endocarpon pusillum）、真藓（Bryum argenteum）、土生对齿藓（Didymodon vinealis）和齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）的盖度及频度变化,并以不同样方作为资源状态计算其生态位宽度和重叠值,随后利用方差比率法、卡方检验和种间关联系数分析了它们在固沙植被演替过程中种间关联性变化规律。结果表明：（1）随着固沙植被演替,结皮生物的生态位宽度与重叠指数因具体结皮生物的不同而显现出显著差异：蓝藻生态位宽度迅速变窄（由演替33年的3.865降到演替64年的0）,且与其他结皮生物之间生态位重叠值逐渐降低;真藓与球胶衣生态位宽度基本保持不变且高于其他类型,且二者保持较高生态位重叠;土生对齿藓、齿肋赤藓和石果衣生态位宽度在固沙植被演替前期较小,但随着固沙植被演替的进行明显上升（分别由演替33年1.607、0和0.693上升到演替64年的3.699、3.227和3.373）,三者间生态位重叠值也随之提高。（2）结皮生物的种间总体关联性随着固沙植被演替由负关联向正关联转变,在演替64年时达到最大值（VR=1.15）;不同结皮生物间联系随着固沙植被演替逐渐增强,地表隐花植物群落结构和种类组成趋于稳定。本研究不仅为揭示干旱沙区结皮生物的相互作用、共生共存及演变机制提供了依据,而且对以结皮生物作为新型固沙材料及相关技术的研发具有重要的参考价值。     

豫北平原的沙质草地及其畜牧业发展

豫北平原的沙质草地分布于黄河多次泛滥改道冲积形成的沙丘、沙地。其主要类型有:①以白茅、达乌里胡枝子为主的草从草地;②刺槐、杨树等林地下层以藜、白茅、茜草等为主的林下草地;③以碱茅、狗牙根等为主的低湿草地。沙质草地的主要特征为种类组成简单,牧草产量低(<2 000 kg·hm^-2)且利用过度。但多种优良栽培牧草在沙地生长良好,可获较高产量。在沙地开发中,应针对各草地类型采取相应措施改造为人工、半人工草地。同时应结合沙地多种林木、果树和经济作物种植,建设农牧林复合经营的系统。畜牧业开发应以产业化为主导,发展适应市场需求的优良畜种,实行适度规模经营。     

Quantitative Classification and Ordination of Plant Communities in the Upper and Middle Reaches of the Yarlung Zangbo River Basin

Based on vegetation survey data and environmental data of the Yarlung Zangbo River Basin, we conducted a quantitative ecological analysis of the vegetation community composition and the relationship between species and the environment in the study area. The results showed that 44 sampling sites and 68 plant species in the study area can be classified into seven subtypes: Artemisia minor + Stipa purpurea; Artemisia demissa + Stipa purpurea + Artemisia wellbyi; Kobresia pygmaea; Trikeraia hookeri; Sophora moorcroftiana + Cotoneaster multiflorus + Pennisetum centrasiaticum; Artemisia frigida; Potentilla fruticosa + Orinus thoroldii. Detrended correspondence analysis (DCA) indicated that both longitude and altitude play important roles in site and species distribution patterns. In addition, canonical correspondence analysis (CCA) revealed that in the upper and middle reaches of the Yarlung Zangbo River Basin, changes in temperature and precipitation caused by longitude are the main factors controlling the formation and transition of vegetation community types. Moreover, natural vegetation could be divided into three types: desert steppe community (source area), alpine steppe community (middle reaches region), and shrub community (confluence of Yarlung Zangbo River and Nyangqu River).