变化环境下半干旱草原流域径流变化特征及其影响因子定量分析

地表水文过程在气候波动和人类活动的作用下发生了不可忽视的变化,这种变化对于内蒙古半干旱草原流域来说更为显著。采用改进的M-K趋势检验法、双累积曲线法、累积距平法和小波变换法对典型半干旱草原流域——锡林河流域1963～2015年径流序列的变化特征进行了剖析,并以社会经济指标量化流域内人类活动影响及细化降水特征因素,运用统计检验和主成分分析进行了变化环境下流域径流主要影响因素的定量分析。结果表明,锡林河流域径流量在水文年、季尺度呈现显著(p0.05)减少趋势;流域径流的突变年份为1998年,在其前后影响径流变化的主导因素发生变化,1998年以后径流受到人类活动和气候变化的双重影响;水文年和枯水季径流序列均存在6年、25年左右的周期,而丰水季径流不存在显著周期变化;尽管气候因素中的降水、蒸发、相对湿度及所有人类活动因素与径流显著相关而影响径流,但其中人类活动为径流变化的主导因素。     

荒漠草原不同植被盖度区面积对降水的响应

降水波动是气候变化的主要指标之一,其在半干旱荒漠草原区植被变化中起着主要的驱动作用。在考虑到年降水量与生长期降水量的前提下,本文通过地面植被盖度反射光谱模型构建和基于3S技术的区域植被盖度分布格局反演,分析了荒漠草原不同植被盖度分布面积对降水的响应。结果表明:在荒漠草原区,不同植被盖度的区域面积和年降水量、生长期降水量呈波动变化。年降水量和生长期降水量与不同植被盖度区域面积可以拟合成线性、幂函数、指数和对数函数曲线关系。植被盖度小于10%的区域面积随着降水量的增加而下降,植被盖度大于10%区域面积随着降水量的增加而增加,盖度10%是低盖度与高盖度间相互转化阈值。当植被盖度为<2%、2%～6%、10%～15%、15%～20%、20%～25%时,拟合的曲线关系能较好地表达不同植被盖度区域面积随降水量变化的趋势(p< 0.01)。荒漠草原不同植被盖度区域面积的波动变化主要与多根葱、阿尔泰狗娃花、松叶猪尾菜和小画眉草等草本植物生长响应降水变化密切相关。     

科尔沁和毛乌素沙地灌丛“虫岛”效应比较

选择科尔沙地和毛乌素沙地豆科与非豆科灌丛为研究对象,以灌丛外裸沙地为对照,通过手拣法调查了不同灌丛微生境中土壤动物群落组成与多样性,依据相对相互作用强度指数(RII)分析比较了不同水热地带沙地灌丛"虫岛"差异性及影响机制。结果表明:(1)在科尔沁沙地和毛乌素沙地分别获得36和28个类群,平均个体数分别为76只·m^-2和125只·m^-2。优势类群分别包括拟步甲科及其幼虫和步甲科,蚁科,常见类群分别为12和20个类群,稀有类群分别为22个和6个类群。(2)土壤动物个体数、丰富度和Shannon指数的灌丛"虫岛"RII值,均表现为毛乌素沙地显著高于科尔沁沙地(p<0.05),并且2种类型灌丛均呈现出正向作用(即聚集作用,RII>0)。(3)在2个沙地所有样地中,只有园蛛科、鳃金龟科幼虫和拟步甲科幼虫3个类群完全表征出灌丛"虫岛"现象。园蛛科和拟步甲科幼虫的灌丛"虫岛"RII值不同地带沙地间无显著差异性(p>0.05),而鳃金龟科幼虫RII值则均存在显著差异性(p<0.05)。豆科与非豆科灌丛在不同地带沙地中对"虫岛"表现出相反的作用结果。(4)群落水平上,毛乌素沙地灌丛"虫岛"作用强度高于科尔沁沙地,与水热等沙地气候条件密切相关,而与灌丛功能特性无关。种群水平上,不同土壤动物类群具有不同的灌丛"虫岛"现象,灌丛功能特性、沙地水热条件或者二者交互作用是其原因。     

北方草原区主要群落类型表土花粉分析

建立花粉与现代植被的关系是利用地层沉积物中的花粉记录恢复古植被、古气候研究的基础工作之一。中国北方草原区39个表土花粉研究表明,蒿属、藜科是草原区花粉组合的主要成分,以禾本科为建群种的草原群落花粉组合以蒿属花粉为主,禾本科花粉多低于10%。禾本科花粉的低代表性可能与其分蘖繁殖、花粉产量低有关。草原区表土花粉浓度与植被盖度相关不明显。典型草原与荒漠草原花粉组合存在着明显的区别,典型草原区藜科花粉百分比一般低于25%,荒漠草原区一般高于25%。DCA分析表明,草原区针叶树、莎草科、石竹科花粉代表较湿润的环境,蒿、藜科、锦鸡儿、柽柳、白刺花粉代表较干燥的环境,阔叶树、禾本科、菊科、毛茛科、蓼科、豆科、唇形科(百里香)、虎榛子+榛、蔷薇科花粉代表的环境介于前两组之间。DCA分析用于草原区花粉组合研究具有较好的环境指示意义。     

阿拉善高原荒漠植被组成分布特征及其环境解释:Ⅱ.C_4植物组成、分布特征与环境的关系

研究了阿拉善典型干旱荒漠植被区C4植物的组成特征、空间分布及其与环境因子的相关性。发现C4植物主要集中在藜科(Chenopodiaceae)和禾本科(Gramineae),生活型以一、二年生草本为主,占到70%以上;旱生和旱中生C4植物所占比例较大,达到48.89%,其区系成分以世界成分、亚洲中部成分和古地中海成分为主。C4植物分布特征表现出不同的规律性:在垂直地带分布上与温度呈正相关关系、与降雨呈负相关关系;在水平经度地带分布上主要与降水呈正相关关系,与温度无显著相关,尤其是在极端高温、干旱(主要是额济纳戈壁荒漠区)地区,C4植物的生存受到了限制。这一结果对于揭示阿拉善地区C4植物的水分利用效率,及其与降水资源的空间分布之间的关系提供了一定的理论解释。     

基于分形理论的沙漠化土地空间结构——以内蒙古多伦县为例

借助RS和GIS技术提取内蒙古多伦县不同时期和不同程度沙漠化土地的空间分布信息,运用分形理论的原理与方法,通过计算斑块周长—面积关系、分维数和稳定性等指数,揭示了不同沙漠化土地类型相互转化的内在机制。结果表明:内蒙古多伦县各时段的土地沙漠化类型具有分形结构,不同沙漠化土地的平均分维数在1.3988~1.5635之间,接近于随机运动值,有潜在的流动趋势。在轻度沙漠化土地、中度沙漠化土地、重度沙漠化土地和严重沙漠化土地等4种类型中,轻度沙漠化土地的分维数在所分析类型中总体上呈波浪式增加,说明其空间结构越来越复杂,稳定性趋于减弱,而重度沙漠化土地空间结构从1987年以来稳定性逐渐变好,且稳定性相对较高。通过对区域沙漠化土地空间结构分析,可以为政府治理沙漠化土地提供支持。     

不同经济水平牧户草场植被特征比较

以内蒙古荒漠草原家庭牧场为研究尺度,比较分析了不同经济水平牧户草场的植物群落特征,结果表明:主要植物种群的高度、盖度、密度、地上生物量、重要值及群落多样性指数均呈现出不同程度的趋同性.从社会学角度分析表明,牧区牧户的经济收入与饲养牲畜头数呈高度正相关.不同经济水平牧户草畜平衡的调整和适应能力不同,低经济水平牧户一般牲畜头数少,草场相对可使用面积大,经营意识薄弱,草场经常被有意或无意占用;中等经济水平牧户扩大饲养规模的愿望最为强烈,并积极通过围封、租借草场等方式来保护自家草场和扩大牲畜数量;高经济水平牧户则普遍采取常年租借草场、走场、购买饲草料等措施,减缓对自己草场放牧压力,同时保持畜饲养规模的维持和扩大.牧户存在调整适应行为,并会基于自己的“草畜平衡标准”,根据经济条件、草场面积、牲畜数量和对草场状况、放牧超载及效益的认知,适时通过草场流转和输入外部资源等方式,转移放牧压力,致使不同牧户草场生态状况趋于一致.     

The aboveground biomass of desert steppe and its spatiotemporal variation in western Inner Mongolia

A precise understanding of the aboveground biomass of desert steppe and its spatio-temporal variation is important to understand how arid ecosystems respond to climate change and to ensure that scarce grassland resources are used rationally. On the basis of 756 ground survey quadrats sampled in western Inner Mongolia steppe in 2005–2011 and remote sensing data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)—the normalized difference vegetation index (NDVI) dataset for the period of 2001–2011—we developed a statistical model to estimate the aboveground biomass of the desert steppe and further explored the relationships between aboveground biomass and climate factors. The conclusions are as follows: (1) the aboveground biomass of the steppe in the research area was 5.27 Tg (1 Tg=10¹² g) on average over 11 years; between 2001 and 2011, the aboveground biomass of the western Inner Mongolia steppe exhibited fluctuations, with no significant trend over time; (2) the aboveground biomass of the steppe in the research area exhibits distinct spatial variation and generally decreases gradually from southeast to northwest; and (3) the important factor causing interannual variations in aboveground biomass is precipitation during the period from January to July, but we did not find a significant relationship between the aboveground biomass and the corresponding temperature changes. The precipitation in this period is also an important factor influencing the spatial distribution of aboveground biomass (R²=0.39, P<0.001), while the temperature might be a minor factor (R²=0.12, P<0.01). The uncertainties in our estimate are primarily due to uncertainty in converting the fresh grass yield estimates to dry weight, underestimates of the biomass of shrubs, and error in remote sensing dataset.     

半干旱荒漠草原带沙化草地封禁治理效果研究

如何依靠大自然的力量充分发挥生态系统的自我修复能力加速水土流失的治理,是进入21世纪我国社会经济的发展对水土保持生态建设提出的新要求。围封禁牧是半干旱荒漠草原带生态修复的有效措施。宁夏盐池县花马池镇四墩子的治理模式为半干旱荒漠草原封禁治理提供了重要的经验。封禁当年的植被盖度达50%以上,禾本科牧草多度增加,地上生物量上升;而劣质毒害草多度减少,地上生物量下降。采用柠条林带作为生物围栏是沙化草地封禁治理的重要措施,既增加了草地的植被盖度,加强了防风固沙效益,又增加了草地的产草量。暖棚养殖能有效提高养羊效益,也是确保封禁治理成功的重要措施。     

论北半球三大温带草原农垦与沙漠化的关系

我国东北西部和内蒙中东部,与北哈萨克斯坦、美国中西部大平原为北半球温带三大肥沃草原。雨量在300~ 400mm之间,地形平坦,气候适宜于畜牧业,实为天然的殷实草原。文章根据调查材料和文献提供了有关这三大草场大规模农垦旱作以致变成沙荒、沙漠化土地和尘源的一些信息。