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。     

极端条件下几种锦鸡儿属灌木的生理特性

研究了土壤极端干旱和旱后复灌条件下4种锦鸡儿属灌木(黄刺条、甘蒙锦鸡儿、白皮锦鸡儿和狭叶锦鸡儿)的光合作用、蒸腾作用、气孔调节、水势变化、叶绿素荧光和脯氨酸累积等特征。结果显示:土壤极端干旱叠加高温、高光辐射和低空气湿度,使4种灌木的生理活动降到极限,各项生理指标对小气候因子的变化已无明显响应;旱后复灌,使4种灌木的生理活动明显恢复,对小气候因子的变化响应明显;不同种对土壤干湿变化的响应程度不同,以甘蒙锦鸡儿变化幅度最大,以白皮锦鸡儿变化幅度最小;由土壤干湿条件下的生理响应可以说明,甘蒙锦鸡儿为一喜湿种,白皮锦鸡儿对土壤干湿变化的适应幅度较小,而以黄刺条和狭叶锦鸡儿的适应幅度最大。     

流沙固定过程中土壤-植被系统演变

包兰铁路横穿腾格里沙漠沙坡头段,全长45 km,年降水量186 mm;流动沙丘相对高度20 m,以每年4 m的速度向东南方向移动。无灌溉条件下、工程措施与生物措施相结合的防沙固沙工程体系始建于1956年,近半个世纪以来该体系确保了包兰铁路畅通无阻。几十年的土壤植被系统演变正影响着整个防护体系。植被在从人工系统向自然系统的演变中经历了覆盖度从增加到减少的自疏过程、从灌木到半灌木到草本的变化;土壤从流动风沙土向钙积旱成土发育,地表生物结皮发育;降水在生态系统中的再分配过程已经彻底改变,新的水分平衡格局明显影响现有防沙固沙体系。     

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。     

沙坡头地区一年生植物的生理生态特性研究

对腾格里沙漠沙坡头地区一年生植物沙米(Agriophyllum squarrosum)、刺沙蓬(Salsola ruthenica)和虫实(Corispermum declinatum)光合作用日变化的研究结果表明,沙米的光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈单峰型,其最高峰出现在11:00左右。刺沙蓬的光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈"双峰型",光合速率、蒸腾速率在9:00有一个峰值,而后在11:00有一个谷值,13:00至15:00出现一天中的最高峰值;而其气孔导度在早7:00是一天中的最高峰值,而后在13:00有一个谷值,其次高峰出现在15:00~ 17:00,与蒸腾作用的日变化表现出密切的相关性。虫实的光合速率只是在早7:00有一较小的高峰,其余时间基本维持在较低的水平,其蒸腾速率最高峰出现在11:00,气孔导度最高峰出现在9:00~ 11:00,15:00为一天中的最小值,17:00又有所回升,而后开始下降。就3种一年生植物比较而言,在早7:00时光合速率相差不大,随着气温的升高,虫实的光合速率逐渐下降,而沙米和刺沙蓬的光合速率逐渐增高,比虫实的光合速率提高了4~ 6倍。刺沙蓬出现了明显的蒸腾午休现象,这可能是由于刺沙蓬的叶为肉质叶,它对周围环境变化的反应更灵敏,其调控机制变得活跃了,利用蒸腾午休来降低植物水分散失的效率,保证叶片相对稳定的含水量。沙米和虫实的蒸腾速率变化不如刺沙蓬大, 且蒸腾速率的日变化仍表现为单峰型, 从这一点来说, 沙米和虫实对干旱环境的反应不如刺沙蓬敏感。     

不同类型生物土壤结皮固氮活性及对环境因子的响应研究

利用乙炔还原法对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区3种生物土壤结皮(藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮)的固氮活性及生物结皮固氮活性对模拟不同降雨量(1、3和5 mm)、温度(13、24和28℃)和光强(0、400和1000μmol/(m2·s))的响应进行研究.结果表明:不同类型生物结皮的固氮活性差异显著,依次为:藻结皮(16.6 ...     

鄂尔多斯高原荒漠化草原和草原化荒漠灌木类群与环境关系的研究

鄂尔多斯高原是我国北方一个特殊而敏感的生态过渡带,造就了该地区丰富多样的灌木类群,是我国温带草原灌木生物多样性分布和起源的中心。文中用ＤＣＡ排序和ＴＷＩＮＳＰＡＮ分类为工具,对该地区的主要灌木类群进行了分类、排序和环境解释。鄂尔多斯荒漠化草原与草原化荒漠灌木类群及其分布主要取决水分,而温度等因子对其影响并不显著,这主要与该区纬度跨度不大以及主要灌木种长期适应高温、多风暴气候条件有关。     

油蒿不同部位水分关系研究

应用植物PV技术研究油蒿（Artemisia ordosica Krasch）不同部位（营养枝、生殖枝、1年生枝、2年生枝、3年生枝、根系）的持水性能及其在SPAC系统的水分运移中的作用。结果表明：油蒿不同部位具有相似的水分生理特点,但各参数差异比较明显。随着木质化程度的增加,枝条（除生殖枝）饱和时最大渗透势（Ψ100π）、初始质壁分离时的渗透势（Ψ0）、相对水分亏缺（D0RW）、相对渗透水分亏缺（D0ROW）、束缚水含量（Vb）、细胞组织最大弹性模量（εmax）及ΔΨ（Ψ100π－Ψ0）逐渐增大,而自由水含量（Vf）则逐渐减小。生殖枝的Ψ100π、Ψ0、D0RW、D0ROW则大于其他枝条,根系的Ψ100π、Ψ0、D0RW、D0ROW、Vb、εmax均大于枝条,而Vf和ΔΨ小于枝条。随木质化程度增加,枝条的总水容（C）逐渐减小。C表现出两段性,在膨压消失前,枝条的水容（C1）变化不大,而在膨压消失后枝条水容（C2）随木质化程度增加而减小;总体来看,生殖枝的水容大于其他枝条,而根系水容最大。在水分胁迫条件下,木质化程度低的枝条,其较小的束缚水含量（Vb）及弹性模量（εmax）和较大的水容（C）不利于其保持体内水分以及较高的水势和膨压;而木质化程度高的枝条,其较高的束缚水含量及坚硬厚实的细胞壁则有利于其保持体内水分;根系较大的Vf和C,表明其容易失水的特性,有利于SPAC系统水分传输。     

基于多目标决策模型的封育工程绩效研究——以旱泉沟流域为例

以旱泉沟流域封山育林育草调查研究为基础,通过农户调查、专项统计监测、野外试验研究等手段,在专家咨询、统计分析的基础上,运用多目标决策评价模型建立封育工程生态恢复综合效果评价指标体系,系统全面地分析了封育工程生态恢复的效果,以期为西部地区小流域综合治理和退化生态系统恢复提供理论依据。研究结果表明,旱泉沟流域封育工程的生态恢复效果显著,年经济价值为5.217×10⁶元,其中生态系统稳定性和土壤保持能力恢复较好,综合效果评分为77.70,达到良好水平。     

沙埋干扰去除后生物土壤结皮光合生理恢复机制

通过对沙埋干扰解除后腾格里沙漠人工植被区4种典型生物土壤结皮光合作用、暗呼吸作用与叶绿素荧光参数的跟踪测定,研究了沙埋干扰解除后生物土壤结皮光合生理恢复机制。结果表明,沙埋干扰解除后4种生物土壤结皮净光合速率增加,暗呼吸速率先降低后增加。沙埋干扰去除后净光合速率、暗呼吸速率受沙埋深度和沙埋时施水量的影响,分别与沙埋深度和施水量呈反比和正比关系。沙埋干扰解除后4种生物土壤结皮PSⅡ光化学效率随时间逐渐增加,证实了生物土壤结皮沙埋干扰解除后积极自行修复的内在生理机制。