微尺度下的荒漠绿洲景观结构数量分析与绿洲稳定性研究——以甘肃景泰县为例

采用景泰县典型荒漠绿洲2006—2008年土地利用变更数据作为研究的基础材料,运用景观生态学中多样性指数、均匀度指数和优势度指数等有关结构数量分析的方法,对研究区土地利用结构分异进行定量分析,结合该区种植结构调整对土地生产力、经济的影响的实地调查,对绿洲稳定性进行分析。结果表明,2006—2008年研究区景观异质性下降,景观组分趋向不均匀分布,优势斑块对景观的控制作用在增强,斑块趋向异质化,绿洲稳定性增强。     

阿拉善高原灌木种的丰富度和多度格局对环境因子变化的响应：极端干旱荒漠地区灌木多样性保育的前提

灌木作为群落优势植物生活型是干旱荒漠系统区别于半干旱草原或草地生态系统的最显著的特征之一．位于我国北方典型干旱区的阿拉善高原其稀疏的植被覆盖介于15％～30％,且主要由多样的灌木组成,草本植物层片受到极端干旱气候条件、风蚀、过度放牧以及沙埋等因素的限制．采用无偏对应分析（DCA）和二维点图（biplot）法探讨了灌木物种的丰富度和多度格局对生境条件变化的响应,并利用逐步回归分析方法分析了物种多样性和环境因子之间的关系．阿拉善高原灌木种分布对生境条件的响应可归纳为4种生态类型,其主要源于不同灌木独特的生物学特性、土壤质地和土壤含水量梯度的变化．对灌木物种丰富度和多度格局起决定性作用的因子是深层土壤的含水量,并不支持在半干旱区草地土壤质地特性决定木本植物多样性格局的观点．除了深层土壤含水量,灌木种的多度还与土壤有机质和全氮含量有显著的正相关关系,与土壤pH呈负相关关系．以上结果意味着减少黑河中游农业用水对于位于下游的阿拉善西部荒漠灌木物种多样性保育是至关重要的．此外,减少高原中部地下水的过度开采、协调城市和绿洲水资源的利用、增加贺兰山对高原东部的水资源供给,确保整个高原深层土壤水分的稳定性是今后该区灌木物种多样性的保育的重要前提．     

4种典型荒漠植物相互关系

我们调查了安西荒漠保护区内相邻的4种典型植物珍珠猪毛菜（Salsola passerina ）、合头草（Sympegma regelii ）、红砂（Reaumuria soongorica ）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa ）个体大小与相对距离,通过对10种组合的个体大小与距离的回归分析,研究其彼此间的相互关系。结果显示：4种植物大小与距离之间是正相互关系,即竞争关系;种内竞争的重要性高于种间竞争的重要性,且竞争物种之间存在不对称性。此结果表明,物种间的这种竞争关系在一定程度上影响了荒漠地区植物群落的构建。     

干旱荒漠土壤动物分布格局对降水脉动的响应研究进展

在干旱荒漠区,降水呈现强烈的脉动特征（即降水频率、强度及数量的高度变异性）,降水脉动变化对荒漠土壤动物的分布格局有显著影响。目前对降水脉动如何影响和调控荒漠土壤动物分布格局形成与维持的生态机制的认识非常有限。因此,深入开展干旱荒漠区降水脉动变化对土壤动物群落分布及多样性影响研究具有重要的科学意义。本文围绕“降水脉动驱动资源脉动影响土壤动物食物网结构”这一核心问题,重点从自然降水变化、冬季降雪变化和夏季降雨变化等方面对国内外的研究动态及最新研究进展做比较系统的评述。在此基础上,探索干旱荒漠生态系统响应降水变化研究中应重点关注的几个前沿科学问题,这可为中国干旱荒漠生态系统生物多样性保护管理提供科学依据,促进荒漠生态系统生物多样性保育理论、资源脉动生态学理论和研究方法的发展。     

降水波动对荒漠草原生产力的影响

在干旱、半干旱荒漠草原区,降水量波动对植被生产力有显著影响.这种影响表现在两个层次上,一是降水量年际间波动,二是年内降水分布格局.对阴山北麓内蒙古乌拉特后旗荒漠草原多年气象资料和植被生产力的分析发现:从1971-2011年降水量的年际波动特点来看,荒漠草原区最高降水年的降水量是最小降水年的3.76倍.从气象、实际和矢量年降水量3种统计表达方式与生产力的关系来看,反映年际降水波动和年内分布特点的矢量降水与植被生产力的关系最密切(R=0.9200,R_0.001=0.8010),回归方程F检验达到极显著.由于研究区植被组成以小半灌木和多年生草本为主,且年降水量大部分集中在5-8月,生长期内月降水量的累积效应明显,其中6-8月累计降水对植被生产力的影响最显著.     

半干旱荒漠草原覆盖区地气测量方法研究—以内蒙古维拉斯托锌铜多金属矿床为例

半干旱荒漠草原是我国重要的地貌景观类型,由于长期受风成沙的干扰,常规化探方法在该区找矿效果不理想。本文以位于内蒙古半干旱荒漠草原覆盖区的维拉斯托锌铜多金属矿为研究对象,进行了地气测量实验。同时,为筛选地气组分中的有效指示元素,对矿石矿物进行了采样分析。结果表明该矿区矿石矿物主要为闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂,成矿元素主要为Cu、Zn、Ag、As、Fe,部分矿石中Pb、Bi、Cd、Mn、Ni含量较高。地气组分中异常元素种类与矿石成矿及伴生元素一致,且异常位置与隐伏矿体基本吻合。地气与矿石、围岩的稀土元素（REE）球粒陨石标准化配分图解显示,异常区地气REE配分特征与矿石接近,说明地气成分继承了隐伏矿体的地球化学信息。以上研究证明地气测量可作为半干旱荒漠草原覆盖区寻找隐伏锌铜多金属矿的有效手段。     

荒漠地区两种生态型芦苇叶片的抗氧化生理特性分析

以生长于腾格里沙漠南缘的沙丘芦苇（沙芦,DR）和戈壁盐湖芦苇（盐芦,GSR）为研究对象,以水生芦苇（SR）为对照材料,研究荒漠地区两种生态型芦苇在各自自然生境下改变体内还原状态的抗氧化机制。结果表明,沙芦和盐芦的脂质过氧化水平高于水芦,过氧化氢和一氧化氮含量也高,类胡萝卜素与叶绿素的比率增加,且盐芦高于沙芦。这表明沙芦和盐芦的体内氧化水平高于水芦,盐芦的氧化程度更高。抗氧化系统酶活性的响应分析表明,沙芦和盐芦叶片中总抗氧化能力大于水芦,超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和一氧化氮合酶活性也高于水芦,但过氧化氢酶和谷胱甘肽还原酶活性没有明显的差异,而过氧化物酶活性却比水芦低。与质膜渗透调节能力相关的Na+/K+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP酶活性在盐芦中明显高于沙芦和水芦。这表明芦苇在干旱和盐渍条件下忍受诱导的次级氧化胁迫的能力提高。     

Nickel effects on growth and antioxidative enzymes activities in desert plant Zygophyllum xanthoxylon （Bunge） Maxim

One-month old Zygophyllum xanthoxylon seedlings were grown under five different Ni concentrations (0, 50, 150, 450 and 900 mg/kg). Growth parameters, tissues Ni accumulation, soluble protein content, photosynthetic pigment content, lipid peroxidation, antioxidative enzyme activities, and proline content were studied after one month of Ni exposure. The significant reduction in fresh biomass in the shoot and roots was detected at high Ni concentrations (≥450 mg/kg), whereas dry biomass was not significantly affected in both organs by any of the Ni doses tested. The Ni contents in the shoots and roots increased in a dose-dependent manner, and Ni contents in roots were higher than that in shoots at all treatments. The high Ni doses elevated soluble protein contents in leaves and roots. No visible symptoms of chlorosis were observed in leaves of plants grown in presence of Ni. Malondialdehyde (MDA) contents significantly increased in leaves and roots at high Ni treatments (≥450 mg/kg), indicating that Ni induces oxidative stress. Enzyme activities might play a central role in cellular protection against the Ni induced oxidative stress. Proline contents proportionally increased with the elevated Ni concentrations. Zygophyllum xanthoxylon revealed moderate Ni tolerance under tested culture conditions, and could be used as tools for revegetation for erosion control in moderate Ni contaminated sites.     

阿拉善高原荒漠植被组成分布特征及其环境解释 Ⅳ.土壤种子库特征研究

阿拉善荒漠土壤种子库种子密度主要受到水、热变化梯度的影响而呈现水平地带性分布规律。土壤种子库的分布主要集中在0～5cm的土层中,深层土壤很少有种子库的存在。阿拉善土壤种子库共统计到26种植物种子,分属9科22属,以禾本科最多;生活型以一年生草本植物种子的比例最高,达到51.36%。极端干旱环境条件下不存在有效的土壤种子库。土壤种子库多样性(Simpson指数)在东阿拉善草原化荒漠区为最高,在0.546～0.917之间;西阿拉善荒漠区次之为0.417～0.915;额济纳绿洲区为0.855,说明阿拉善荒漠区从东到西,土壤种子库物种多样性指数呈现下降的趋势。土壤种子库相似性研究表明,阿拉善荒漠不同区域的土壤种子库相似性差异较大,东阿拉善荒漠化草原植被区,相似性系数范围为0.17～0.67,西阿拉善典型荒漠区为0～0.75,额济纳戈壁荒漠区和东、西阿拉善土壤种子库的相似性系数范围是0～0.4。说明阿拉善荒漠区,由于生境和植被的异质性程度高,导致土壤种子库之间的差异性显著。阿拉善荒漠的土壤种子库和地上植被组成上差异显著,地上植被的优势种以旱生、中生灌木、半灌木为主,土壤种子库中以一年生、多年生草本为主,没有统计到灌木种子的存在,表明土壤种子库对于灌木层片更新和演替的贡献非常小。这些发现对了解干旱荒漠植被自然修复特点具有重要的潜在贡献。