Impact of habitat heterogeneity on plant community pattern in Gurbantunggut Desert

1IntroductionStudy on the interrelationship between vegetation patterns and their habitat heterogeneity is important to recover and rehabilitate the desert vegetation, stabilize the desert ecosystem and prevent desert expansion. Domestic and foreign researchers have carried out many studies on this topic (Archer etal., 2002; Bolling etal., 2000; Chen etal., 2003; Dasti etal., 1994; Gu etal., 2002, Li etal., 2001; Li etal., 2001; Liang etal., 2003), which have used and refined statistic tech…     

古尔班通古特沙漠生物结皮的分布特征

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠，其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮，是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明，选择适当的时段，应用遥感技术并结合地面调查来研究沙漠生物结皮的空间分布格局是可行的，遥感制图与地面调查的结果基本一致。该沙漠南部是生物结皮最为丰富的区域，各种类型的生物结皮均有充分发育，呈连续分布，但其分布模式向北、向西和向东变得破碎。通过统计生物结皮像元的面积，得到生物结皮覆盖率超过33％的像元面积占研究区总面积的28．7％。生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性，生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。     

古尔班通古特沙漠地表辐射收支特征

古尔班通古特沙漠是中国最大的固定、半固定沙漠.利用2017年该沙漠克拉美丽站辐射资料,分析了古尔班通古特沙漠不同时间尺度和不同天气条件下的地表辐射变化特征.结果表明:(1)不同月份沙漠辐射收支各分量月平均日变化均呈单峰型,但极值大小及出现时间存在差异.各分量曝辐量季节变化明显:太阳总辐射表现为生长期(4-9月)＞积雪期...     

Multi-scale heterogeneity of soil moisture following snow thawing in Haloxylon ammodendron shrubland

Spatial variation of soil moisture after snow thawing in South Gurbantunggut was quantitatively studied using ANOVA and geostatistics at various scales. The results show that the soil moisture heterogeneity varies along with spatial scales. At the shrub individual scale, there is a gradient in soil moisture from shrub-canopied area to canopy margin and to the interspaces between shrubs. At the community scale, soil moisture is highly autocorrelated and the semivariogram is fitted as spherical model, with an 89.6% structural variance and a range of 4.02 m. In addition, Kringing map indicates that the soil moisture distribution pattern after snow thawing is highly consistent with the shrub patch pattern. At the typical inter-dune transect scale, soil moisture presents a pattern of high value at inter-dune depression and low value at dune, and this variation is fitted as Gaussian model with a structural variance of 95.8% and a range of 66.16 m. The range is comparable with the scale of topography zoning, suggesting that the topography pattern controls the pattern of snowmelt at this scale. The evidence indicates that the heterogeneity of soil moisture at various scales is controlled by various land surface processes after snow thawing. For Gurbantunggut Desert, the spatial heterogeneity of snowmelt at various scales is ecologically valuable, because it promotes the utilization efficiency of the snowmelt for the desert vegetation.     

古尔班通古特沙漠植物雾凇凝结特征

古尔班通古特沙漠冬季稳定积雪期长,多雾凇天气.通过2007年11月~2008年3月在沙漠南缘的定位实验观测,发现植物雾凇凝结水总量平均为5.8 mm,占冬季降水量的21.8%,其中,沙漠区垄间和垄上植物雾凇凝结水总量分别是3.8 mm和9.1 mm,各占冬季降水量的14.4%和34.3%;植物雾凇凝结水量是雪面凝结水量的5倍;荒漠植物的雾凇凝结水可以增加古尔班通古特沙漠冬季植被分布区域水资源量.雾凇形成的最大风速一般小于3m/s;-15℃~-20℃是雾凇形成次数最多的气温区间,占全部雾凇日数的24.3%,气温低于-30℃时雾凇凝结量显著减少;观测期雾凇形成时大气最大相对湿度小于80%的日数占冬季雾凇日数的41%.低温、高湿、低风速的气象条件,加之梭梭枝条的细直径和针状叶特征,是古尔班通古特沙漠冬季具有丰富植物雾凇凝结水的重要原因.     

古尔班通古特沙漠生境对植物群落格局的影响

This paper reports a geomorphologic landscape investigation, vegetation survey and soil sampling at 14 sites across the Gurbantunggut Desert between 87°37′09"-88°24′04"E and 44°14′04"-45°41′52′Nl. The study encountered 8 species of low trees and shrubs, 5 of perennial herbs, 8of annual plants and 48 of ephemeral and ephemeroid plants. These species of plants represent one-third of the species found in the Gurbantunggut Desert, and their communities make up a large proportion of desert vegetation with great landscape significance. In the investigation we found that the plant communities are accordingly succeeded with the spatial variation of macro-ecoenvironment.Using Principal Component Analysis (PCA) and Correlation Analysis (CA) we found that the micro-ecoenvironment heterogeneity of aeolian sandy soil′s physical and chemical properties such as soil nutrient, soil moisture, soil salt, pH etc. only impacted the diversity of herb synusia (PIEherb) of the desert, with a negative correlation. Meanwhile, the impact of microhabitat on the plant community pattern with an antagonistic interaction made vegetation′s eco-distribution in a temporary equilibrium.     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭群落蒸散特征

根据2016年古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭生育期定点观测的土壤水分、气象要素等资料,基于水量平衡原理估算了梭梭生育期蒸散量,分析了蒸散变化规律。结果表明：（1）在梭梭生长季,降雨量为206.7 mm,降雨分布不均,梭梭萌发期,降雨量最多;梭梭生长旺盛期,月降雨量逐月减少;梭梭枯落期,降雨量最少。（2）在梭梭生长季,梭梭群落0~400 cm土壤贮水量变化整体呈下降趋势,梭梭萌发期是土壤贮水量盈余期,生长旺盛期和枯落期为土壤贮水量亏损期;梭梭群落发挥土壤水库效应,依靠生长季前土壤蓄水来弥补梭梭群落生长季需水缺额。（3）在梭梭生长季,蒸散量变化特征为多峰曲线,峰值主要出现在降雨集中期,最低值出现在土壤贮水量亏损期。（4）在梭梭生长季,梭梭群落累积蒸散量增幅始终高于累积降雨量增幅,累积蒸散量大于累积降雨量。     

根鞘微生境对羽毛针禾沙生适应性的生态调节

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋禾草和优良固沙植物,本研究从形态结构、理化特性、生物学特性等方面对其复杂的根区生境进行了分析。结果表明:①野生羽毛针禾能够形成特殊的根鞘结构(即由土壤颗粒与根表分泌物及根毛、菌丝体相互胶结、缠绕形成的特殊结构),使根区环境相对稳定;②根鞘的存在可有效扩大根系与土壤的接触面积,有利于根系-土壤信息交流及水分和养分的交换,对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要;③根鞘的形成明显改善了其所在微生境的土壤条件,根鞘含水量可达外围土壤的5倍,成为潜在的水库;根鞘的形成明显改善了养分尤其是氮素累积状况,其全氮含量显著高于外围土壤,速效氮、微生物量氮含量极显著(P<0.01),高于外围土壤;根鞘微生境呈碱性,pH值略低于外围土壤;④根鞘中碱性磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶等各类水解酶、氧化酶均极显著(P<0.01)高于根外围土壤,反映出根鞘微生物学过程较强、土壤肥力较高,可有效增加土壤有机碳氮的转化,促进根鞘微生境养分循环;⑤可培养微生物分析结果显示,细菌在根鞘微生境中占绝对优势(99.72%±0.09%);可培养微生物优势类群为芽胞杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、青霉属(Penicillium)。上述微生物具有固沙、固氮、解磷、产抗生素等生态潜能,有助于改善羽毛针禾根区营养吸收,促进植株生长。因此,作为对高温、缺水恶劣环境的一种应答结构,根鞘的形成促进了植物根土界面的信息交流及水分和养分的交换,有利于植物、土壤、微生物建立互惠互利的关系,对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要。     

干旱荒漠区植被覆盖变化的遥感监测分析

多期的遥感数据可以用来分析干旱荒漠区植被的空间分布格局和变化特征。本文以1989、2000和2007年3个不同时相的Landsat TM/ETM+影像为数据源,利用线性光谱混合分析和RGB彩色合成法构建一个研究框架,对古尔班通古特沙漠西缘进行植被信息的提取和变化监测分析。在混合像元分解过程中,通过多种方法选择端元,比较...     

古尔班通古特沙漠腹地土壤水分动态

采用土钻法对古尔班通古特沙漠腹地典型自然沙垄剖面土壤含水量进行长期监测.采取多重比较(LSD)、典型相关分析(MANOVA)、并在国内第一次采用季节交乘趋势等统计方法,对土壤水分与环境因子的关系进行分析,研究结果表明:土壤含水量时间变化规律分为补给期、失水期和冻结滞水期.土壤含水量均值为补给期>冻结滞水期>失水期,变异系数为补给期>冻结滞水期>失水期;土壤含水量空间变化规律表现为:阴阳坡间具有极显著差异(P<0.01,F=0.002 9).垄间分别与坡中、垄顶具有显著性差异(P<0.05).垂直变化分为活跃层、过渡层和稳定层,活跃层与其他土层间均有显著性差异(P<0.05),土壤含水量均值为阴坡>阳坡,垄顶>垄间>坡中.活跃层>过渡层和稳定层;变异系数为阴坡>阳坡,垄间>坡中>垄顶,活跃层>过渡层>稳定层;降雨量和温度是影响研究区土壤水分时间分布变化的重要影响因子,同时也是土壤含水量变化的决定性影响因子,与土壤含水量具有显著相关性(P<0.05,F=0.02).