库姆塔格沙漠梭梭群落特征研究

 在对库姆塔格沙漠植被调查的基础上，以天然梭梭为研究对象，从群落结构、分布和生长特性等方面研究了梭梭群落的结构特征及其自然生存规律。结果表明：沙漠南缘地带为梭梭群落的分布定居区。由于生境及地貌类型的不同，群落结构差异性较大。随着植被类型由东部山前荒漠草原向西部典型荒漠植被类型过渡，梭梭群落相对数量及相对盖度增大，由伴生种转化为建群种。水分是影响梭梭种群自然生长及更新的主导因素，成龄梭梭的生长差异性表现为河床梭梭优于滩地梭梭，沙地梭梭好于戈壁梭梭;小龄级梭梭幼苗主要分布在河床冲沟边缘附近，形成垂直河床的条带状定居格局;深居沙漠腹地的老龄梭梭已基本上衰败死亡，测定年代距公元1950年为(314±54)a。风沙作用使沙漠南移，梭梭出现衰败死亡与自然更新的演替过程。     

库姆塔格沙漠地区景观格局与动态研究

在景观分类与制图基础上分析了库姆塔格沙漠地区的景观格局与20世纪70年代以来的景观动态。库姆塔格沙漠地区以干燥的石质山地、干旱的沙漠、戈壁和盐化荒漠为景观主体,人工和天然绿洲面积很小;分布有3种景观要素组合模式,即库姆塔格沙漠西部地区的山地-洪积扇-湖盆模式、西湖地区的湖盆-戈壁荒漠模式和敦煌洪积扇上的人工绿洲发育模式。近30多年来景观总体上变化不大,人工绿洲面积增加了1倍多,盐生草甸有比较明显的减少。沙漠表现出比较明显扩展趋势的区域,一是沙漠东南部边缘部分,有向东、向南扩展的迹象;二是沙漠南部边缘部分,在强烈的东北风作用下有向阿尔金山上扩展的迹象。人类的社会经济活动是库姆塔格沙漠地区景观变化的主要驱动力。     

塔里木河中游天然植被的数量分类与排序研究

通过塔里木河中下游天然植被带的调查研究，应用数量分类(TWINSPAN)和排序(CCA)方法，对塔里木河中下游地区天然植被类型进行了划分，并探讨了决定该地区天然植物群落类型的主要环境因子。该地区天然植被可分为4个植被型组，4个植被型，6种植被亚型，9个群系，15个群丛。通过对8个环境因子的CCA排序分析，结果表明制约塔里木河中下游天然植被组成和结构的主导环境因子为地下水位、地下水矿化度、地下水酸碱度。通过CCA二维排序图将16种植物对干旱、盐碱的适应性划分5类型。21个样地在CCA二维排序图上可聚集成9个植物群落类群，即胡杨(Populus euphratica)群落、铃铛刺(Halimodendron halodendron)群落、库尔勒沙拐枣(Calligonum Kuerlese)群落、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)群落、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)群落、盐穗木(Halostashys caspica)群落、花花柴(Karelinia caspica)群落、疏叶骆驼剂(Alhagi sparsifolia)群落、罗布麻(Apocynum venetum)群落，与TWINSPAN结果中的群系分类单位一致。CCA连续排序与TWINSPAN分类结果吻合较好。9种植物群落类型中，能耐受最大盐胁迫的为盐穗木群落，能耐受最大干旱胁迫的为铃铛刺群落，能耐受最大地下水碱胁迫的为黑果枸杞群落。     

库姆塔格沙漠水文调查初步结果

基于2007—2009年的3次野外考察和样品分析,初步研究了库姆塔格沙漠的水文和水化学特性。库姆塔格沙漠水系分为4个分区,即西部区、中部区、东部区和党河区。库姆塔格沙漠地区瞬时径流量普遍较低,东部河流径流量相对较大;泥沙含量普遍较低,平均为1.04 kg·m-3。区域内水体矿化度较高,以微咸水和咸水为主,水化学类型总体上为氯化物-硫酸盐/钠质-钙质水,主要受到沙漠干旱气候和区域地质地貌的影响。     

塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。本文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,研究塔里木河干流区各河段天然植被分布特征,应用缓冲区梯度分析方法对林地分布结构和生态需水进行分析。结果表明： （1）塔里木河干流区天然植被面积为146.1×10⁴ hm²,占研究区总面积的35.18%;北岸天然植被面积较南岸多46.34×10⁴ hm²。（2）塔里木河干流区荒漠河岸林分布随距离河道的增加呈波动下降趋势。在影响保护带、基本保护带和重点保护带下,天然植被保护范围分别为4.7～30.1 km、2.2～24.2 km和0.8～12.3 km。（3） 塔里木河干流区天然植被总的生态需水量为21.932×10⁸ m³,在重点保护带、基本保护带和影响保护带下,生态需水量分别为9.56×10⁸ m³、14.97×10⁸ m³和19.08×10⁸ m³。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

库姆塔格沙漠植物区系组成及地理成分

运用植物学及植物地理学方法,结合实地植被调查,对库姆塔格沙漠植物区系组成、地理成分、生活型及分布特征进行了分析研究。结果表明：库姆塔格沙漠区属于典型的荒漠植物区系,共有种子植物22科69属109种,其中被子植物占总数的98.13%。单种科、寡种科和单种属、寡种属是库姆塔格沙漠植物区系的主体,是植物区系复杂性及物种多样性的主要来源,寡种属优势明显。中型科属和较大科属虽不占主体,但却往往是构成植物群落的建群种或植物区系的代表成分,对植物区系的构成及植被的分布格局都有很大的影响。植物区系地理成分多样,温带分布和地中海分布是本区系地理成分的主要组成部分,区域植物具有典型的温带特征。受地形地貌、气候环境的影响,区域植被分布随地貌变化呈现出不同的分布格局,具有非地带性差异特征。库姆塔格沙漠草本植物占数量优势,木本植物以灌木为主,木本植物对区域环境影响作用较为明显。库姆塔格沙漠区植物地理成分及分布特征也说明气候、环境条件,植物种的生态幅度及其对环境的适应能力对植物地理分布的决定性影响。     

极端干旱区天然植被耗水规律试验研究

采用自动控制仪器对极端干旱地区不同植被的单株和群落的蒸散发进行了长期的试验研究。结果表明:胡杨在生长期内单位叶面积上月蒸腾量8月最大,10月最小,蒸腾量呈单峰型,在4—5月树干单位面积液流通量为0.13~0.15 L·cm-2·d-1,6月为0.294 L·cm-2·d-1。在晴朗无云的条件下,柽柳灌丛蒸散速率变化呈单峰型,在生长季节日蒸腾量为63.48 L,平均日蒸腾量为0.349 L。梭梭日蒸腾量与土壤含水量有密切的关系,在生长期总蒸腾量为344.66 L。骆驼刺、苦豆子和胖姑娘蒸腾量月变化具有共性,各月和年蒸腾量的总量骆驼刺最大,苦豆子居中,胖姑娘最小。最后推算额济纳三角洲全年植物蒸散发总量为2.43亿m3。该定量数据的测定为确定区域层面上的需水量和区域生态需水计算奠定基础。     

库姆塔格沙漠地区土壤及分布特征

库姆塔格沙漠是我国最后一个进行大型资源环境综合考察的沙漠。该区域土壤研究被列为国家科技部科技基础工作专项“库姆塔格沙漠综合科学考察”的9个科学考察专题之一。通过2007年和2008年两次秋季野外集中科考,得到的初步结论是:在土壤类型和分布特征方面,库姆塔格沙漠地区地带性土壤类型为棕漠土,土壤分布高度地带性显著,存在多种地带与非地带性土壤类型中微域组合。在土壤形成发育和演变方面,表现出土壤形成过程中的风蚀、沙化严重,常使许多土壤类型处于复幼过程;土壤盐分表聚明显;土壤形成发育和演变过程受水文过程主导;区域土壤普遍肥力低下。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘表面沙粒度分布特征

对库姆塔格沙漠羽毛状沙丘不同部位表面沙物质进行的粒度分析结果表明,羽毛状沙丘"羽轴"-新月形沙垄沙以细沙(0.125～0.25 mm)为主,含量占60.8%,平均粒径2.42ψ,分选较好(σ1值0.33～1.09,平均0.65),偏度以对称为主(Sk值-0.31～0.35,平均0.08),峰度以中峰态为主(KG值0.70～1.57,平均1.08)."羽轴"-新月形沙垄沙粒径在横剖面方向上即从新月形沙丘两翼坡脚至丘顶部变细,东南翼角略粗于西北翼角;在纵剖面方向上从新月形沙丘迎风侧经丘顶至背风侧也逐渐变细.随着平均粒径变细,分选变好,正偏的趋势也越显著."羽枝"一垄间沙以粗沙为主,分选较差,宽峰态为主.羽毛状沙丘沙累计概率曲线主为4段式或3段式,"羽轴"-沙垄沙以单峰态为主,占96.7%;"羽枝"-垄间沙则以双峰态为主,占54.2%.大尺度地形(沙垄和垄间地)和局部地形对粒度分布有一定程度的影响.     

绿洲边缘人工固沙植被自组织过程

在对植被自组织过程研究进展评述的基础上,研究了河西走廊荒漠绿洲边缘人工固沙植被格局40年来自组织及种群自疏过程,发现在干旱区,特别是降水量200mm以下的荒漠区,绿洲边缘雨养或者降水和地下水共同维系的沙丘人工植被也会发生自组织过程,原来基本均匀栽植的植被出现斑块化,最大斑块面积、斑块密度、斑块聚集度在20~30a出现,但种群自疏过程并未遵循随植被发育年龄变化的规律,而与生境与绿洲的距离及生境地下水埋深显著相关。未来应加强在气候变化和人类干扰条件下植被格局发生突变的阈值范围的研究,也应加强干旱区人工植被自组织过程及其变化等的研究。     

库姆塔格沙漠大尺度风场特征分析

利用美国NCEP/NCAR1979—2006年27 a地面10 m高度的日平均风场再分析-2资料以及46 a的地面常规气象站观测资料和1 a的沙漠中自动气象站观测资料,对库姆塔格沙漠地区风场进行了统计与诊断分析。结果表明：沙漠地区,一年四季北风和东北风为近地面主要存在的风向,春季风速最强,夏季次之,秋冬季最弱;在夏秋冬季节,由于北风的逐渐减弱,加上受到南侧阿尔金山和青藏高原风场的影响,南下的气流在沙漠南侧分为三支,分别流入新疆、青海和甘肃。春夏季节在沙漠北侧基本都是以东北风或者西北风吹向库姆塔格沙漠,秋冬季节,沙漠地区出现西南风。根据沙漠周围6个气象站风场风速显示,库姆塔格沙漠地区风速存在明显的周期变化,在过去的10多年中库姆塔格沙漠周围风场风速处于一个低谷期,但最近几年风速有不断加强的趋势。     

库姆塔格沙漠综合科学考察成果初报

库姆塔格沙漠地处塔里木盆地罗布泊地区南缘,南以阿尔金山为界,北抵阿奇克堑谷地,向东可延伸至甘肃省境内,总面积约2.29×104 km2,是我国第六大沙漠。考察发现,库姆塔格沙漠气候极干旱,地表植被稀疏,野生动物极少,沙丘流动性大,沙丘类型多样,在其东北部分布着世界上独一无二的羽毛状沙丘。库姆塔格沙漠沙丘下伏地形复杂,沙漠腹地分布出露连续的地层剖面,其蕴藏着反映沙漠形成演化、气候变化与古疏勒河变迁的大量环境信息。开展库姆塔格沙漠综合科学考察,对揭示库姆塔格沙漠的形成与演化、古疏勒河变迁及其与罗布泊退缩的关系、以及西北干旱区气候与环境对青藏高原隆升和全球变化的响应具有重要的科学意义。同时,开展库姆塔格沙漠风沙活动规律、风沙危害的研究以及野生动植物的分布、生态习性等方面的科学考察,对保护世界级的敦煌自然与文化遗产、极干旱地区荒漠生态系统的生物多样性都具有重大现实意义。     

民勤绿洲边缘荒漠植被滴灌恢复试验研究

应用滴灌技术对民勤绿洲边缘退化植被梭梭、白刺进行灌溉恢复试验研究。结果表明:(1)滴灌条件下,退化植被梭梭、白刺生长良好,可使梭梭新稍增长1.3~1.5倍,新梢数目增多1.1~1.2倍,新梢生物量增加1.5~1.8倍;使白刺冠幅增大1.9~2.8倍,叶片数增多1.6~2.2倍,叶生物量增大2.8~6.5倍。(2)滴灌植物梭梭、白刺光合生理作用强。相对免灌对照,梭梭在100 m³.hm^-2和150 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率(CO2)提高1.30 μmol.m^-2.s^-1和3.42 μmol.m^-2.s^-1,白刺在200 m³.hm^-2和300 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率提高0.76 μmol.m^-2.s^-1和1.35 μmol.m^-2.s^-1,滴灌植被光合速率随灌溉量的增加而增大。(3)灌溉林地土壤水分状况得到较大的改善,在0~250 cm土壤层次内,梭梭林地水分为3\^07%~3\^34％,相对对照林地提高了1.0~1.3百分点;白刺林地水分为2.76%~4.43％,相对对照提高了0.7~2.3百分点。     

腾格里沙漠东南缘荒漠植被盖度月变化特征及生态恢复

 研究表明:封育区植被盖度一年四季大于未封育区,在正常年份的生长季内前者植被盖度为17.89%~29.39%,后者为11.60%~16.05%。封育区和未封育区150 m样线上的灌木植物在70~90株(丛)和60~70株（丛）之间,基本保持稳定;草本植物个体数月变化则显著,未封育区从4月份以后数量递增, 7、8月显著增加,8月底达到最大值,而封育区则表现为4、 5月增加,6月减少,7、8、9月线性增加,达到最大值,且未封育区草本植物的数量少于封育区。未封育区由于植被盖度低,灌丛分布不均匀,沙面裸露多,地面风沙流活动强烈,白刺沙包风蚀严重;而封育区植被盖度较大,灌丛分布较均匀,风沙流活动弱,白刺沙包稳定,形成了较为稳定的自然植被生态系统。试验表明,在当地气候和地理条件下,通过封育或避免人为干预,荒漠区生态植被的自然恢复,可大大增加防风固沙能力,改善当地的生态环境。     

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。     

人工绿洲外围荒漠植被及其群落外貌特征

根据2002年调查取得的3796块样地资料,采用定性和定量相结合的方法,对克拉玛依农业综合开发区外围西南和西北两个研究区的荒漠植被及其群落基本类型、群落盖度及其数量分布、群落外貌及其土壤剖面特征等方面进行了研究。结果表明：①克拉玛依农业综合开发区外围的荒漠植被可划分为2个植被型、5个群系、8个群丛;②西南区梭梭群落所占面积相对最火,占研究区总面积的28．85％,西北区以梭梭 白梭梭群落所占面积相对最大,占研究区总面积的19．81％;③除芦苇群落外,西南区的白梭梭群落平均盖度最高,达到38．14％;④西南区各盖度等级分布对称,10％～25％盖度等级分布面积最大,占西南区总面积的43．25％;西北区各盖度等级面积分布呈正偏,1％～5％和5％～10％盖度等级所占面积相对较高,分别为29．22％和27.71％;⑤从总体来看．西南区植被盖度较高,西北区植被盖度较低,且退化严重。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄形成机理研究

库姆塔格沙漠像一把扇子覆盖在了阿尔金山山前的倾斜平原上,沙丘类型复杂,而尤以羽毛状沙垄最为独特成为我国独有的沙丘形态。有关羽毛状沙垄形成发育机理研究,近几十年来进展甚微。通过野外观测、高精度航片解译和风洞模拟实验研究,结果表明：羽毛状沙垄形成条件是：①具有广大平坦倾斜的地面。②地表沙物质不甚丰富。③两组相近风向是其形成动力条件。④舌状沙丘是在新月形沙垄形成之后的次一级沙丘形态。二者组合成羽毛状沙垄。羽毛状沙垄形成过程可以归纳为下列图式：新月形沙丘→新月形沙垄→舌状沙丘→羽毛状沙垄。     

库姆塔格沙漠古水系变迁与沙漠地貌的形成

通过库姆塔格沙漠现场考察, 借助卫星遥感影像并结合地形图和相关研究文献, 对库姆塔格沙漠古水系变迁及其与沙漠地貌形态的形成和变化关系进行了研究, 初步认为: 阿尔金山北麓洪积扇发育和古水系变迁奠定了库姆塔格沙漠形成和演化的基础。第四纪初期阿尔金山强烈抬升之后, 大量剥蚀物质通过洪水搬运, 在阿尔金山北麓堆积, 形成巨厚的第四纪洪积扇层。洪积物不断堆积过程抬高了洪积扇前缘海拔高度, 导致洪积扇和古水系逐渐向海拔较低的右侧(东) 偏转发育和变迁。受卡拉塔什塔格-多坝沟一线的低山阻挡, 洪水携带剥蚀物在低山北侧堆积少而导致低山北侧的洪积扇海拔比其西部海拔低是洪积扇和古水系向右侧(东) 偏转发育和变迁主要原因。当阿尔金山隆升稳定后, 古水系的功能由对剥蚀物搬运转变为对洪积扇的冲蚀, 在洪积扇上形成冲蚀浅沟。流水进一步冲蚀洪积扇层和底部基岩, 形成了恰什坎萨依、厄格孜萨依、梭梭沟、八龙沟、多坝沟等冲蚀沟谷。同时, 流水不断改造 洪积扇, 形成了沙漠地貌的基本框架。库姆塔格沙漠是在流水地貌的基础上, 经过强烈的风蚀风积作用塑造, 形成了“帚状”形态和“羽毛状沙丘”独特的沙漠地貌景观; 广布于沙漠中的砾石体是洪积扇发育完成及沙漠形成后在较短时间里发生的大规模洪水事件的产物, 是古水系对剥蚀物的又一次搬运和堆积所致。