塔里木河下游绿洲荒漠过渡带群落多样性特征分析

结合塔里木河下游铁干里克绿洲荒漠过渡带29个植被样地的调查资料,对植物的群落结构和数量特征做了分析。结果表明:研究区群落结构较为简单,植物群落物种多样性水平较低,物种组成单一,天然植物20种,隶属12科18属。从多样性指数的数量特征来看,Simpson多样性指数的变化范围为0.517~0.830,Shannon-Wiener指数变化范围0.851~1.974;Menhinick丰富度指数的变化范围为0.977~3.784,Margalef丰富度指数的变化范围为1.517~8.496;JSW均匀度指数的变化范围为0.719~0.908,JSI指数变化范围为0.729~0.949;植被盖度的变化范围在0.035~1.001之间。     

塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带植物多样性特征及优势种群分布格局

结合10个断面的30个样地野外调查结果,采用物种丰富度指数(R)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson优势度指数(D)、物种均匀度指数(JSW)、Whittaker指数、Cody指数、扩散系数(C)、负二项参数(K)、平均拥挤度(m*)、丛生指标(I)、聚块性指标(PI)、Green指数(CA)、Cassie指标(GI) 综合分析了塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带植物群落多样性及优势种群的空间分布格局。结果表明:塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带优势种群为胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix spp.)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、盐穗木(Halostachys caspica)、花花柴(Karelinia caspica)、芦苇(Phragmites communis)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、甘草(Glycyrrhiza inflata)、罗布麻(Apocynum hendersonii),受生境中水分条件的影响,各种群均呈聚集分布格局;各群落α-多样性指数低,物种多样性呈梯度变化,受环境水土资源条件限制,物种丰富度变化为:绿洲内>交错区>荒漠区;受地下水埋深的影响,群落结构呈规律性变化:乔-灌-草结构—灌-草结构—单一灌木结构—灌-草结构—乔-灌-草结构;Whittaker指数、Cody指数显示群落β-多样性随着地下水埋深梯度发生变化,过渡带是绿洲和荒漠物种分布变化的分界地带。因此,地下水埋深是决定塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带物种多样性和种群分布的决定因素。     

塔里木河上游绿洲土壤表层盐分特征

土壤盐分空间分布特征及其离子组分关系是了解水盐运移规律的关键,可为提出因地制宜的盐渍土改良措施提供科学参考。在土壤聚盐高峰期,采集了塔里木河上游阿拉尔垦区64个样点的表层（0～20 cm）土样,进行盐分指标测定,并采用地统计学和灰关联分析方法研究了土壤盐分的空间分布格局及土壤盐分组成离子对盐分和pH的影响。结果表明：（1）样区土壤含盐量和碱化程度较高,土壤pH具弱变异性,电导率、总盐量和大部分离子含量均具强变异性。（2）电导率、总盐量和大部分离子含量较其他指标的空间变异程度大,结构复杂程度较高。（3）土壤总盐、电导率、Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+、Mg2+和K+分布趋势较为一致,由西北向东南方向递减,在老农区和原生荒漠地含量较高;土壤pH分布表现为从北向东南方向增加;HCO-3在土壤中含量最低,空间分布规律不明显。（4）对盐分指标间的灰关联度分析表明,对研究区盐分指标影响最大的是SO2-4、Cl-和Na+。     

新疆阜康绿洲荒漠过渡带植物群落物种多样性特征

分别采用重要值、盖度、多度计算多样性指数、均匀度指数、丰富度指数、优势度指数，对新疆阜康荒漠地区植物群落的物种多样性进行了研究。结果表明：1)各类型群落的物种多样性水平表现为红柳、红砂、梭梭这三个群落较高，肉叶雾冰藜群落、叉毛蓬群落、盐爪爪群落、囊果碱蓬群落和雾冰藜群落居中，无叶假木贼群落和碱蓬群落较低；2)研究区总体群落物种多样性水平较低，随着群落演替其物种多样性水平呈现低—高—较高的变化趋势；3)对荒漠植被，以重要值或盖度为指标计测多样性指数较为可行。     

塔里木河下游间歇性输水对土壤水化学的影响

根据塔里木河下游2000-2006 年11 次间歇性输水影响下沿输水河道两侧地下水埋深、地下水化学组分变化的资料, 结合有关输水的基本资料和土壤盐分含量变化的适时监测数据, 分析了地下水化学特征的变化及影响其变化的各相关因子,结果表明：地下水化学特征的变化呈现明显的阶段性规律, 地下水化学组分的变化与距离输水河道的远近、地下水埋深、河道径流量以及土壤盐分含量之间具有较高的相关性; 地下水埋深在5 m 及5 m 以下时, 地下水化学组分含量较低, 水质较好。而埋深在5 m 时的水位条件能够满足该区域建群种植物的生存, 为输水条件下的理想水位;地下水化学特征变化的阶段性特点和土壤剖面盐分含量的分布规律及其相互关系说明,在当前输水模式下配合面上输水将能更好地促进生态恢复。     

河水漫溢对塔里木河下游土壤及植被的影响

通过比较和分析塔里木河下游在输水过程中形成的漫溢干扰对土壤理化性质和天然植被的影响和分析漫溢作用下土壤理化性质的变化特点,对河水漫溢干扰对下游天然植被恢复的作用进行了探讨,为塔里木河下游的生态恢复工程提供理论依据。从漫溢区与非漫溢区土壤理化性质的对比结果看:(1)同一观测断面内漫溢区的粘粒含量大于非漫溢区,多次漫溢区粘粒含量大于漫溢次数少的区域,随着漫溢次数的增加,土壤中细沙和极细沙含量显著下降,中粉沙和粗粉砂含量增加,这主要是地表过水对土壤中的颗粒进行冲刷和沉积造成的结果。(2)漫溢增加了土壤的含水量和容重,对土壤有紧实作用。(3)漫溢后土壤的养分的淋洗与沉降作用明显,表明漫溢作用影响了土壤养分在表层的分布。这些土壤理化性质的变化从一定程度上解释了为何漫溢后地表植被的长势和种类有了明显的变化。     

塔里木河下游垦区绿洲生态系统服务的价值

生态系统服务价值的评估研究是生态学结合社会发展所面临的环境挑战而出现的一个新的研究热点 ,是建立绿色国民经济核算体系的基础工作。以Constanza等对全球各类生态系统服务单位公顷价值的平均估算结果 ,根据对 1986年、1990和 2 0 0 0年的塔里木河 (以下简称塔河 )流域 1 10万的陆地卫星TM图像解译数据为基础 ,在分析塔河下游土地利用与植被覆盖变化的同时 ,对塔河下游以塔里木垦区为主的人工及部分天然绿洲区生态系统服务的价值予以估算 ,结果表明 :按当前价计算 ,研究区生态系统服务的年价值 1986年为 77.84× 10 6＄ ,相当于6 4 6 .0 72× 10 6元人民币 ;1990年为 10 5 .93× 10 6＄ ,相当于 879.2 19× 10 6元人民币 ;2 0 0 0年为 183.77× 10 6＄ ,相当于 15 2 5 .2 91× 10 6元人民币。由于缺乏对盐碱荒地、居民点用地、沙丘 /戈壁等的相关研究信息 ;因此 ,该结果是对研究区生态系统服务总价值的保守估计。     

塔里木河下游垦区绿洲景观格局变化分析

以塔里木河下游垦区为研究区,对其1986～2000年的景观变化进行了研究。结果表明,景观变化主要体现在：(1)随着人类土地开发利用的程度提高,区域景观趋于多样化和均匀化,主要是以人类活动造成的灌木疏林地、低质草地和草地的退化为主;其次,人工绿洲的开垦多在这三类用地上;此外,水库蓄水面积的增大,淹没了部分这类用地。(2)从斑块的绝对面积来看,始终是以荒地和低质草地为主,且荒地、水浇地、水田、水域和沼泽在两个灌区都是逐步增加的,荒地面积的增加反映了研究区生态退化趋势较为严重。(3)从斑块转移概率来看,研究区居民地、荒地、低质草地以及水浇地至少有94％以上的面积是保持其原来状况的;而沼泽的转移概率达到84％以上,主要转移为水域。反映了区域绿洲景观的主体仍然是以荒漠为背景的强烈人为干扰的人工绿洲景观．以及人工绿洲对水资源的依赖。     

塔里木河下游荒漠生态系统退化机制分析

近几十年来,塔里木河下游河道断流,地下水水位剧烈下降,天然植被衰退,土地的沙质荒漠化问题十分严峻。通过对下游退化荒漠生态系统的脆弱性和不稳定性以及干扰体驱动力的分析,阐述了该系统退化的机制,并在此基础上,提出了退化荒漠生态系统的恢复对策。系统的内在脆弱性特征决定了其抗干扰的能力差,退化后恢复的弹性小;强烈的人为干扰体是系统退化的重要驱动力。下游荒漠生态系统的退化是系统内在特性和外在干扰体综合作用的结果。在干旱区严酷的生态环境下,荒漠生态系统的人为干扰结果值得重视。2000年5月以来的塔里木河下游生态输水,使系统的退化形式得到了一定程度的遏制,但系统的恢复是有限的。植被的恢复,必须遵循干旱区植物的生态学性质,密切结合植物发生所需的环境条件,特别是干旱区植被分布格局与地下水的关系。     

放牧对准噶尔荒漠植物群落及土壤特性的影响

通过比较封育6年的围栏内外植物群落种类组成、结构差异,以及土壤特性,研究了家畜啃食对新疆准噶尔荒漠植物群落及土壤特性的影响.使用X2-test和U-test分析表明,围栏内外相比,植物种数(n=7.03)、半灌木种数(n=2.40)、草本植物种数(n=4.63)、植被盖度(35.77%)和生物量(144.19 g/m2)在围栏内显著增加,而植被密度在围栏外显著降低(87.93株/m2).灌木中,梭梭(Haloxylon ammodendron)在围栏内出现的频率和密度显著增加(X2=4.63,p＜0.05;z=2.56,p＜0.05).小半灌木中,博乐绢蒿(Seriphidium borotalense)在围栏内出现的频率和密度显著高于围栏外(X2=13.08,p＜0.01;Z=4.01,p＜0.01).4种多年生草本植物的密度在围栏内均显著升高,有3种在围栏内出现的频率也同时明显高于围栏外.二年生草本植物沙生婆罗门参(Tragopogon sabulosus)在围栏内出现的频率和密度显著高于围栏外(X2=4.71,p＜0.05;Z=2.51,p＜0.05).4种一年生草本植物在围栏内外出现的频率均无显著差异,其中3种在围栏内外的密度也无明显变化.研究结果表明,过度放牧导致灌木和半灌木衰败;多年生和二年生草本植物几近绝迹;一年生植物所受影响则较小.土壤理化特性中,围栏内土壤水分显著低于围栏外(Z=2.65,p＜0.01),HCO3、Cl-和速效K含量在围栏内外土壤中差异显著.作者建议在准噶尔荒漠建立一定数量和面积的永久性围栏以维系物种多样性.     

新疆铁干里克绿洲水文过程对土壤盐渍化的影响

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示：塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层含盐量相关性不显著;地下水埋深与土壤盐分含量密切相关,0～50cm表层土壤盐分含量随地下水埋深的增加而下降,其中0～20cm下降幅度最大。当地下水埋深较浅时,绿洲内土壤含盐量高,呈T型分布,盐分表聚性强,土壤盐分含量随土壤深度的增加呈下降趋势;当地下水埋深较深时,绿洲内土壤盐份呈菱形分布,中层土壤盐分高,且地下水矿化度和土壤盐分分布转折点均为6.0m。据此推断,6m是地下水盐分积聚和表层土壤盐分积累停止的临界地下水埋深。     

塔里木河下游典型荒漠河岸植物水分来源

通过对塔里木河下游典型荒漠植物河岸胡杨（Populus euphratica,成年和幼龄）、柽柳（Tamarix ramosissima）、甘草（Glycyrrhiza inflata）、骆驼刺（Alhagi sparfolia）木质部水及不同潜在水源的稳定性氧同位素值的测定,并利用多源线性混合模型（IsoSource）和相似性比例指数（PS指数）分别分析了各潜在水源对不同植物的贡献率以及各月份不同植物间的水分利用关系。结果表明：（1）在塔里木河下游,成年胡杨、幼龄胡杨、柽柳几乎都不利用0~50 cm的表层土壤水,而主要利用200 cm以下的深层土壤水和地下水,而甘草、骆驼刺主要吸收50~200 cm的土壤水。（2）在生长季的不同月份里,除个别月份外,胡杨（成年和幼龄）、柽柳之间存在激烈水分竞争;甘草、骆驼刺在生长旺季和末期对各水源都存在较强的竞争关系,而成年或幼龄胡杨、柽柳和甘草、骆驼刺之间水分竞争关系较弱。（3）在塔里木河下游,为了适应极端干旱,无论是乔木胡杨、还是灌木柽柳,水分来源主要是较稳定的深层水源,且对各水源的利用比例在不同月份波动不大。     

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。     

塔里木河下游几种荒漠植物根际土壤微生物及其活性

研究了塔里木河下游7种典型的优势荒漠植物的根际微生物数量、群落组成及其活性。结果表明:荒漠植物根际微生物数量、组成与根外有较大差异,具有不同的根际效应。黑果枸杞、刚毛柽柳、花花柴、盐穗木具有显著的根际正效应,其根际细菌的R/S为1.26～150.42,以黑果枸杞根际效应最为突出。骆驼刺、罗布麻和河西苣则产生负根际效应。生理群微生物氨化细菌和纤维素分解菌均表现出强烈的正根际效应,而硝化细菌未检出。荒漠植物的生长对根际土壤脲酶、碱性磷酸酶具有较强的促进作用,活性大于非根际土壤,但不同荒漠植物根际对土壤呼吸作用强度,过氧化氢酶活性的影响表现出较大差异。总体而言,荒漠植物增加了根际微生物的数量及活性,促进了土壤养分的积累和转化,对于维持荒漠生态系统的功能具有重要的作用。灌木的根际效能优于草本植物,可作为新疆受损荒漠生态系统植被恢复与重建优先考虑的物种。     

塔里木河下游荒漠化过程土壤种子库特征

沿塔里木河下游荒漠河岸林,选择了荒漠化程度依次加重的5个断面,进行了土壤种子库野外萌发试验。结果表明:①在中度荒漠化区土壤种子库的物种相对丰富(11种),密度较高(892.6粒\5m-2);随着荒漠化程度的加剧,土壤种子库物种丰富度、总密度以及多样性指数呈现出明显下降的趋势;②与重度荒漠化区和中度荒漠化区相比,极度荒漠化区土壤种子库中的多年生草本和灌木密度占总密度的百分比有所增加,一年生草本百分比明显降低;③不同荒漠化程度对种子库密度的垂直分布影响不大,70%以上的种子集中在土壤表层0～2 cm深度。综合来看,随着荒漠化程度的加剧,土壤种子库的恢复潜力有所下降。     

塔里木河下游表层土壤盐分空间变异和格局分析

土壤盐化是造成塔里木河下游天然植被退化的主要因素之一,应用地统计学方法,分析了塔里木河下游表层土壤盐分的空间异质性特征。结果表明,研究区土壤含盐量普遍较高,表层土壤盐分呈现强变异性和具有较强的空间自相关格局,主要受结构性因子影响。空间插值结果表明,表层土壤盐分整体上呈现出条带状的分布格局,局部地区表现出斑块状的空间变异特征。从河流纵向看,表层土壤盐分“两头高,中间低”;从河流横向看,离河道越远,盐分越低,地下水埋深逐渐加深,物种数和植被盖度分别表现出与之相应的递减趋势。     

塔里木河下游漫溢区土壤种子库及幼苗库特征

结合土壤种子库萌发实验和幼苗库野外调查,研究塔里木河下游漫溢区土壤种子库和幼苗库特征及两者之间的差异,同时对不同微地形条件下两者多个生态指标进行分析比较。结果显示:（1）土壤种子库和幼苗库共发现有11科21属22种植物。土壤种子库有效种子密度为681±166个\5m-2,而幼苗库的密度为74±30株·m-2。土壤种子库和幼苗库均以多年生草本植物为主。（2）土壤种子库的Margalef指数值显著大于幼苗库,Simpson指数和Shannon-Wiener指数的值则略大于幼苗库。土壤种子库和幼苗库之间的物种相似度为0.553。（3）在不同微地形条件下,土壤种子库和幼苗库的密度和多样性指数变化趋势有所不同,但总体上均表现为土壤种子库大于幼苗库。