红外相机记录的河西走廊荒漠生态系统中兽类和鸟类的群落动态

河西走廊地势狭长,位于两山之间,主要由荒漠构成,生境一旦遭到破坏,当地物种将很难找到替代的栖息地。本文以河西走廊中部典型砾质戈壁为研究区,经由2019—2020年红外相机和人工观测等方式监测到的兽类和鸟类数据为基准,探讨其群落动态及活动节律。结果表明：砾质戈壁兽类中的国家Ⅱ级重点保护及“三有”（有重要生态、科学、社会价值）动物有6种,而砾质戈壁鸟类中的国家Ⅱ级重点保护及“三有”动物有8种。兽类群落的季节变化小,春季鹅喉羚（Gazella subgutturosa）等的相对多度指数略高于其他季节,三趾跳鼠（Dipus sagitta）在4月大量出现;鸟类群落季节变化明显,春、夏季和秋季鸟类的相对多度指数高于冬季,物种数在夏季和秋季达到峰值。兽类和鸟类的相对多度变化趋势相似,均在夏末和春季达到顶峰。兽类的月相对多度指数与土壤含水量呈极显著的负相关,鹅喉羚和沙狐（Vulpes corsac）等日活动节律受人类活动影响出现在夜间、黄昏或黎明。鸟类的月相对多度指数与人类活动、空气温度、土壤温度和节肢动物均呈显著正相关,但人类活动在生长季会降低一些鸟类的活动频率。总之,河西走廊中部戈壁是鹅喉羚、沙狐、红隼（Falco tinnunculus）、锲尾伯劳（Lanius sphenocercus）、黑尾地鸦（Podoces hendersoni）、沙鵖（Oenanthe isabellina）、漠鵖（Oenanthe deserti）和短趾百灵（Calandrella cheleensis）等兽类和鸟类的主要栖息地,建立沙化土地封禁保护区对保护荒漠动物多样性具有重要的生态意义。     

黑河中游绿洲化过程中不同开垦年限农田大型土壤动物群落特征

对不同开垦年限绿洲农田大型土壤动物群落结构特征进行研究,探讨绿洲化过程中农田大型土壤动物群落对土壤环境演变的响应及适应机制。天然荒漠草地开垦为绿洲农田后,新垦绿洲农田大型土壤动物密度和类群丰富度增加为天然荒漠草地的1.95倍和1.54倍,百年绿洲农田土壤动物密度和类群丰富度增加为天然荒漠草地的3.54倍和3.00倍;但群落多样性和均匀度指数变化较小。不同动物类群随着绿洲农田开垦年限增加,其变化规律也存在较大差异,如地蜈蚣科(Geophilidae)、线蚓科(Enchytraeidae)、正蚓科(Lumbricidae)和蝇科幼虫(Muscidae)个体密度逐渐增加,拟步甲科(Tenebrionidae)和象甲科(Curculionidae)个体密度显著降低,而平腹蛛科(Gnaphosidae)、夜蛾科(Noctuidae)幼虫和蚁科(Formicidae)受农田开垦以及开垦年限的影响较小。RDA分析结果表明绿洲化过程中不同开垦年限绿洲农田的土壤温度、pH、土壤粘粉粒、土壤含水量、土壤有机碳和全氮的变化是导致绿洲化过程中绿洲农田大型土壤动物群落演变的主要影响因素,而随着绿洲农田开垦年限增加,土壤含盐量、土壤粗砂粒和细砂粒的变化是导致不同开垦年限绿洲农田大型土壤动物群落演变的主要影响因素。     

土地覆被变化与管理对土壤动物群落演变的耦合效应

以黑河中游人工绿洲边缘天然草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,基于6种研究样地中小型土壤动物群落的调查数据,采用多变量排序和通径分析等方法,研究了土地利用/覆被变化与管理措施对中小型土壤动物群落及其主要类群演变的耦合效应。主要结果是:①将天然草地转变为未实施管理措施的人工梭梭灌木林后并未引起土壤动物群落组成、数量和物种多样性的显著变化,而转变为实施管理措施的杨树和樟子松人工林及农田后,导致了土壤动物群落组成、数量和物种多样性的变异,证实了土地覆被变化对中小型土壤动物群落的作用及其效应受管理措施的强烈调控。②土壤动物群落的演变过程受土地覆被变化与灌溉和施肥管理的共同影响,其中灌溉的贡献率最大,是关键驱动因子。③不同土壤动物类群对土地覆被变化和管理耦合作用的响应不同。灌溉对跳虫、甲螨和革螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;施肥对辐螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;灌溉和施肥对稀有类群的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应均较大,具同等重要的作用。结论是,土地覆被变化与管理耦合作用通过改变土壤水文和生态环境条件驱动了中小型土壤动物群落的演变过程。     

黑河流域荒漠生态系统地面土壤动物群落的组成与多样性

以中国西北内陆干旱区黑河流域典型的戈壁荒漠生态系统为研究对象,采用国际通用的陷阱法在6月和9月对天然戈壁荒漠草地土壤动物群落进行了调查,探讨了荒漠生态系统土壤动物群落组成与多样性及其季节变异特征。研究发现:①共捕获地面土壤动物3 407头（只）,隶属1门2纲14目31科,优势类群是长椿科和蚁科,常见类群有拟步甲科、象甲科、平腹蛛科、皿网蛛科、赤螨科、长角跳科和蝗总科。②依据体型大小将捕获的土壤动物划分为大、中、小型3个类群,分别占群落总个体数的94.1%、5.6%和0.3%;依据取食类型将捕获的土壤动物划分为捕食性、植食性、腐食性、菌食性和杂食性5个功能群,分别占群落总个体数的10.8%、38.5%、18.2%、4.7%和27.8%。③土壤动物群落组成、数量及多样性表现了明显的季节变异,主要体现在群落结构与多样性以及不同类群个体数量的季节变异等方面。研究结果为进一步开展戈壁荒漠生态系统土壤动物生态学的研究奠定了基础。     

西北干旱区流域水资源管理研究

水是人类生存和繁衍之本,也是维持自然生态系统功能和生物多样性、保障区域经济和社会可持续发展的基础性资源.随着人口急剧增长和经济快速发展,水资源短缺对我国生态环境建设及社会经济发展的瓶颈制约效应越来越明显,特别是对水资源十分稀缺的西北内陆干旱区来说,这种瓶颈制约效应更加显著.我国用水效率低下及水危机问题的产生,并不完全在于缺少各种节水技术(包括工程、生物和农艺节水措施)和水污染治理技术,更重要的是缺少一个能有效促进全社会水资源高效配置和节约用水的水资源管理制度及运行机制.从表面上看,我国的水危机属于资源性危机,但从深层次看,更多地是由于管理制度不完善所致.因此,对现行的水资源管理制度及运行机制进行变革和创新,是根本上解决我国用水效率低下和水危机问题的关键所在.重点围绕我国干旱缺水地区水资源管理的重要性、流域水资源管理制度改革与创新的若干基础理论问题及如何建立流域水资源科学管理体系等问题进行了系统的探讨,并初步提出了流域水资源管理制度创新的基本思路.     

科尔沁沙地灌木对风沙土壤的生态效应

对科尔沁沙地小叶锦鸡儿、差巴嘎蒿和黄柳灌木阻固沙尘和保育土壤的生态效应进行了野外定株观测研究。结果表明:⑴小叶锦鸡儿阻固沙尘的能力很强,单株灌木基部的平均积沙（尘）量为0.49m³,分别是差巴嘎蒿和黄柳的3倍和16倍。⑵每一灌木种的冠幅直径、基部分枝数和分枝直径均与灌木基部的积沙（尘）量有显著的正相关关系,其中冠幅直径对积沙（尘）量的影响最大,决定系数为0.18～0.58（P<0.05,n=30）。⑶三种灌木对土壤有机质、全P、全N和速效P都有不同程度的富集作用,其中对土壤有机质的富集作用更为明显;不同灌木种间,小叶锦鸡儿对土壤有机质和全N的富集作用略大于差巴嘎蒿和黄柳。     

灌溉与施氮对黑河中游新垦沙地春小麦生长特性、耗水量及产量的影响

在黑河中游边缘绿洲新垦沙地设计大田试验,研究了不同灌溉量(估算春小麦生育期需水量的0.6、0.8、1.0倍)与施氮量(0、140、221和300 kg/hm2)对春小麦生长特性、耗水量及产量的影响.结果表明,灌溉与施氮对春小麦植株高度产生一定的影响,但其效果不明显.高灌溉量加大作物的耗水量,春小麦全生育期,高灌溉处理的耗水量比中等灌溉处理与低灌溉处理分别增加16.68%与36.88%.当施氮量小于221 kg/hm2时,增加施氮量可以提高地上部干物质量、单位面积粒数、单穗粒重与产量,从而提高水分利用效率(WUE);当施氮量大于221 kg/hm2时,高施氮量使大量干物质滞留于营养器官,导致成熟前物质的转移不充分,同时在土壤水分亏缺的条件下,高施氮处理加重干旱胁迫,从而使221 kg/hm2处理的地上部干物质量(4 159 kg/hm2)、单位面积粒数(3 774)、单穗粒重(259.42 mg)、产量(2 132.83 kg/hm2)与WUE(3.85 kg·mm-1·hm-2)在各施氮处理中最高.地上部干物质量、籽粒产量及产量构成要素随灌溉量的增加而增加.低灌溉处理的WUE显著高于中等灌溉处理与高灌溉处理处理,中等灌溉处理与高灌溉处理之间的WUE差异不显著.结果表明,低灌溉处理(春小麦全生育期灌溉量378 mm)与221 kg/hm2施氮是黑河中游边缘绿洲新垦沙地农田可以获得相对较高的经济产量与高WUE的最佳组合.     

典型区域土地沙漠化综合管理系统动力学模型分析

土地沙漠化过程是一个由自然和社会因素共同驱动的复杂过程,因此,沙漠化防治策略的制订必须综合考虑沙漠化区域的自然条件和经济社会发展状况。以科尔沁沙地为典型研究区,利用系统动力学的原理和方法,初步构建了这一地区土地沙漠化综合管理的系统动力学模型,探讨了该模型的主要子系统以及各子系统之间的相互作用关系,分析和绘制了人口、种植业、畜牧业、水资源和土地沙漠化5个子系统的系统动力学流图,阐明了各子系统内部不同变量之间的反馈关系,为进一步通过计算机模拟方法确定该区域土地沙漠化综合管理的优化策略和模式奠定了基础。     

干旱荒漠螨类和跳虫对降雨的响应

目前关于降水变化如何影响和调控荒漠土壤动物分布及多样性的形成与维持生态学机制的认识非常有限。通过对自然降雨后红砂和泡泡刺灌丛下螨类和跳虫群落的动态监测,揭示荒漠小型节肢动物群落组成及多样性对降雨变化的响应规律。结果表明：干季降雨对两种灌木下小型节肢动物、螨类和跳虫数量及类群丰富度影响较小,而湿季降雨对两种灌木下螨类和跳虫数量及类群丰富度影响较大。如7月24.8 mm和8月6.8 mm降雨后两种灌木下小型节肢动物群落、螨类和跳虫的数量及类群丰富度均显著高于5月4.0 mm、6月14.8 mm和6.6 mm的降雨。6月14.8 mm和6.6 mm降雨后两种灌木下小型节肢动物群落在第2天和3天出现峰值;而7月24.8 mm降雨后两种灌木下小型节肢动物群落均呈现先降低后增加的模式;8月6.8 mm降雨后红砂灌丛下小型节肢动物群落呈降低的趋势,而泡泡刺灌丛下小型节肢动物群落变化较小。泡泡刺灌丛下螨类数量及类群丰富度均高于红砂灌丛,而两种灌木下跳虫数量及类群丰富度相差较小,这可能会影响湿季荒漠小型节肢动物群落对自然降雨变化的响应模式。     

坡向和微地形对大型土壤动物空间分布格局的影响

尽管在景观和区域尺度上对土壤动物空间分布格局的研究已较多,但在小尺度上对局部微生境条件如何影响土壤动物多样性及其空间分布格局的研究还很少。以典型温带次生林为研究对象,采用样方法系统调查了林地阴坡和阳坡4个不同地形部位大型土壤动物群落的密度,并测定了不同地形部位的生境条件。采用三因子方差分析和对应分析等方法定量研究了坡向和地形部位对大型土壤动物群落密度的空间分布格局的影响。主要表现在：①在采集到的160个土壤样品中共检测到动物个体4 148个,分别隶属于26个不同的土壤动物类群;②坡向和地形部位对土壤动物的空间分布格局有显著的影响,但不同土壤动物类群对坡向和地形部位的响应模式存在一定的差异,这种差异的形成可能与不同土壤动物类群的生活习性和生物学特征密切相关。其结论是：在小尺度上,林地的坡向和微地形条件主要通过影响局部小生境的生物和非生物因子组合特征而对土壤动物的空间分布格局产生重要影响。