一年生荒漠植物的生态功能及在沙地植被恢复与重建中的作用

一年生荒漠植物是各种荒漠生态系统中的恒有植物层片,由于生命短暂,其重要的生态功能和经济价值常被忽略。本文从CO2的固定、防治荒漠化、稳定生态系统与生态指示等方面,详细论述了一年生荒漠植物在荒漠生态系统中的生态功能,探讨和研究了一年生荒漠植物在沙地植被恢复与重建中的重要作用,并提出应对一年生荒漠植物开展应用生态学及资源利用开发等方面进一步研究的建议。

库姆塔格沙漠典型植物种群年龄结构特征

基于实地调查,依据基径和高度分级数据,通过年龄锥和年龄结构拟合函数分析库姆塔格沙漠3个典型种群的年龄结构特征和种群生长状态及发展趋势。结果表明:梭梭种群年龄结构呈反"J"型曲线,目前属于稳定增长型种群,但因其幼苗数量相对较少使其增长受限;沙生柽柳种群年龄结构呈"铃"型曲线,虽然表现出类似稳定型种群特征,但由于幼龄植株数量很小,中龄级的植株数量比例较大,种群存在衰退威胁;胡杨种群年龄结构具有一定的特殊性,呈反转"S"型曲线,中、大龄级植株数量保证了种群能够维持一定的稳定状态,而幼龄级数量较大,使种群具有一定的增长潜力。3个典型种群各自年龄结构特征使其面临着不同程度的生存威胁,必须采取不同的保护措施以维持种群结构的稳定和发展。

库姆塔格柽柳沙包年层稳定碳同位素与气候环境变化

采用年层环境分析法,建立库姆塔格沙漠柽柳沙包年层稳定碳同位素序列,并利用记录的环境信息和附近气象资料,分析柽柳沙包稳定碳同位素与气候环境变化。结果表明:(1)柽柳沙包年层稳定碳同位素比率(δ13C)在20世纪40—60年代出现波动,80年代后趋于下降,δ13C序列变化符合全球树轮δ13C下降趋势,表明大气CO2浓度增加会对柽柳沙包年层δ13C造成影响。(2)柽柳沙包年层稳定碳同位素分辨率(Δ)与全球气候变化趋势相一致,120a以来,全球气候变暖,柽柳沙包Δ偏重,为干热的气候环境,19世纪80年代以前,气温偏低,柽柳沙包Δ值偏轻,代表冷湿的气候环境。(3)不同生境环境下柽柳沙包年层Δ值对气候环境要素产生不同的响应,高海拔的山前柽柳沙包Δ值与年降水、湿度及季节性气压、光照相关性显著,Δ值受多个气候要素的影响,其滞后作用不明显;低海拔的干旱沙漠区柽柳沙包Δ值对年气温及季节性降水、湿度特别敏感,Δ值存在明显的滞后效应。

库姆塔格柽柳沙包年层粒度特征及其沉积环境探讨

通过3个典型柽柳沙包年层粒度特征分析,探讨了库姆塔格120 a以来柽柳沙包沉积环境的演变过程。结果表明：（1）柽柳沙包粒度组分总体以细沙为主,年层平均含量为67.0%,粗沙和粗粉沙分别为13.0%和12.4%,粒径分布细且分选性差,偏态多正偏,个别极正偏,峰态中等偏窄,属典型风成物沉积;（2）柽柳沙包年层粒度空间分布以东部湿地沙包沉积物细,沙粒含量77.2%,平均粒径为2.99Φ,西部谷地沙包沉积物颗粒粗,沙粒含量为85.1%,平均粒径为2.92Φ;而沙包年层粒度时间分布则随着沉积层增加呈现粗粒化,20世纪以来,柽柳沙包顶部沙粒含量在61.7%~78.8%之间,年层沉积物细,分选性差,底部增为85.5%~96.1%,年层沉积物粗,分选性好。柽柳沙包年层粒度时空变化反映了不同生境条件和不同沉积时段的沉积过程及其风沙环境的多样性变化。（3）120 a以来柽柳沙包年层粒度反映了库姆塔格沙漠环境以干旱强风气候模式为主,并伴随着明显的干湿交替变化过程。

石羊河中下游沙蒿种群年龄结构与动态分析

对石羊河流域中下游沙蒿(Artemisia arenaria)种群进行了调查,利用体积结构理论划分沙蒿种群冠级结构,绘制静态生命表及存活曲线,分析沙蒿种群年龄结构与动态,主要结果如下:(1)沙蒿种群幼龄级个体数目多,中龄级的个体数稳定,而高龄级个体由于种间竞争及环境因子的影响,个体数少;(2)沙蒿种群的存活曲线趋于Deevey-Ⅱ型,动态表现为前期增长,中期稳定,后期衰退;(3)沙蒿种群的生存率函数单调下降,累积死亡率函数单调上升,死亡密度函数曲线表现的较为平缓,而危险率函数表现出随着龄级的增加而逐渐增大的趋势。

甘肃民勤沙生植物园荒漠植物引种驯化研究综述

据统计我国荒漠维管束植物有82科484属1704种,不仅在防风固沙、改善生态环境方面发挥着重要作用,而且为人类提供重要生活资料,是维系生态平衡、经济和社会可持续发展的宝贵种质资源。以我国第一座荒漠植物园—民勤沙生植物园为案例,对荒漠植物引种驯化工作进行了回顾总结,同时指出未来发展的方向。民勤沙生植物园先后引进各类植物680余种,成功筛选出梭梭、拧条锦鸡儿、细枝羊柴等10余种优良防风固沙造林树种。通过开展蒙古韭、沙蓬、斧翅沙芥、锁阳、肉苁蓉等沙漠经济植物种的驯化栽培与示范推广,丰富了农村产业结构,辐射带动了区域经济发展。未来荒漠区植物引种驯化应面向和美乡村建设与产业发展需求,充分利用甘肃省民勤治沙站荒漠植物国家林木种质资源库平台,强抓国家植物园建设机遇,重视对野生荒漠草本植物种质资源的引种驯化,加强荒漠区林草新品种培育,以期为我国西北风沙区乡村振兴提供技术支撑。

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘表面沙粒度分布特征

对库姆塔格沙漠羽毛状沙丘不同部位表面沙物质进行的粒度分析结果表明，羽毛状沙丘“羽轴”-新月形沙垄沙以细沙（0．125-0．25mm）为主，含量占60．8％，平均粒径2．42φ，分选较好（σ1值0．33—1．09，平均0．65），偏度以对称为主（Sk值-0．31～0．35，平均0．08），峰度以中峰态为主（KG值0．70～1．57，平均1．08）。“羽轴”-新月形沙垄沙粒径在横剖面方向上即从新月形沙丘两翼坡脚至丘顶部变细，东南翼角略粗于西北翼角；在纵剖面方向上从新月形沙丘迎风侧经丘顶至背风侧也逐渐变细。随着平均粒径变细，分选变好，正偏的趋势也越显著。“羽枝”-垄间沙以粗沙为主，分选较差，宽峰态为主。羽毛状沙丘沙累计概率曲线主为4段式或3段式，“羽轴”-沙垄沙以单峰态为主，占96．7％；“羽枝”-垄间沙则以双峰态为主，占54．2％。大尺度地形（沙垄和垄间地）和局部地形对粒度分布有一定程度的影响。

念珠藻发菜的水分生理特性

对野生风干发菜水分生理指标进行了测定与分析,结果表明:风干含水量为7.3%～11.2%,饱和含水量为616.0%～1258.4%,相对含水量1%左右,水分饱和亏为99%左右,水势为-8.2MPa;最大吸水速率为8.029gH2O·g-1·min-1,饱和吸水后其体积膨大10～14倍,平均吸胀率为1286.9%,其中伸长率为23.5%,增粗率为235.0%;导水力极弱;干燥发菜具有超强的吸水力,能在相对湿度>28.4%的空气中吸取水分;发菜的保水力随环境而变,在阴暗或弱光照的环境中具有较强的保水力.另外,探讨了不同种源发菜的水分生理指标与环境因子的关系.

发菜室内人工培育模式研究

发菜营养价值、经济价值高,是极佳的经济作物。但多年来,发菜室内人工培育几乎处于停滞状态,本研究确定了发菜的人工培育模式,采用人工补水式培养模式(100毫升/天)于平均温度29℃、平均湿度56%下进行培养,发菜培育成功率可达40%以上,为后续发菜大量、商业化培育提供参考。

库姆塔格沙漠的形成时代与演化

库姆塔格沙漠腹地广泛出露含古风成砂的第四纪地层剖面。根据含古风成砂地层剖面的野外调查与地层年代的室内分析结果,并与已有的周边区域地质资料对比分析,库姆塔格沙漠形成至少始于早更新世初,到中更新世晚期285.9±42.9 ka BP沙漠已大面积扩展形成,奠定了现代沙漠环境格局。沙漠最初从西南部开始形成,之后向北和东北扩展。依据梭梭沟地层剖面,沙漠在第四纪演化过程中至少经历了19个沙漠正、逆过程旋回,平均周期约为110 ka。新构造运动对沙漠的形成演化和地貌的形成发育具有重要作用,构造了山间断陷盆地并使其逐渐向封闭的干旱盆地演化形成沙漠,受四周断裂控制沙漠整体形态呈"扫帚状"。分布在沙漠北部的独特砾石体地貌形成于晚更新世末(285.9±42.9)ka BP之后。

不同人工措施对沙质荒漠生态恢复与重建初期效应的影响

机械措施与生物措施相结合是流沙治理行之有效的重要途径和方法。通过对4种不同人工措施干预治理流动沙地后其生态恢复初期(前3年)植被、土壤理化性质和水分动态变化进行了观测研究,并以流沙区为对照进行了对比分析。结果表明:沙质荒漠生态系统恢复变化首先始于各种机械措施所建立的稳定地面的形成,为天然植物的迅速增殖和侵入、人工固沙植物的介入、枯枝落叶的储存及流沙成土过程提供了必要的环境条件。枯枝落叶层的形成又为土壤-植物系统物质交换建立了介面,促进了流沙的成土过程。不同人工措施治理区0～200cm土壤平均含水量与流沙区土壤含水量相比差异不显著,说明土壤水分仍能保持流动沙地原有的水分平衡状态。但随着天然植被的恢复与人工固沙林生长,其对土壤水分的影响深度由干预前的40cm加深至第三年的160cm。系统内植物恢复与流沙成土过程的前期效果表明,草沙障或土沙障+固沙林措施优于塑料沙障+人工沙蒿和封育治理措施,是流动沙地得以快速治理的有效方法。从植被群落结构的变化看,人工植被在建立后第三年其生态功能才开始初见成效。

发菜形态特征及其与环境因子的关系

通过野外调查和室内观察分析 ,天然发菜原植体的形态主要有柱状和带状两种 ;群体形态有单丝体、团块状、辫状、束状和网状。原植体的形态特征受环境湿度的影响较大 ,在降水量较大的地区 ,发菜原植体增粗 ,直径在 0 .0 5～ 0 .2 5 mm之间 ,带状发菜的比例较大 ,占 30～ 60 % ,吸水后藻体的颜色一般呈棕褐色 ;在降水量较小或极端干旱地区 ,发菜以细丝状为主 ,直径在 0 .0 2～ 0 .2 2 mm之间 ,带状发菜的比例不足 2 5 % ,吸水后藻体的颜色呈绿色或浅棕褐色。发菜群体形态的形成和发育与自身的生长特性有关外 ,主要与环境因子特别是降雨量、地形及自然外力 (地面径流和空气流动 )有关。

库姆塔格沙漠东南缘BL剖面粒度记录的全新世快速气候事件

地质历史过程中全新世时期是一个温暖湿润的间冰期气候过程,中间出现过多次变冷或变干的快速气候事件。BL剖面位于库姆塔格沙漠东南缘,是一典型的风成砂黄土沉积地层,沉积厚度约350 cm。通过沉积地层光释光测年和沉积物粒度变化分析,结果显示:(1)BL剖面沉积的年代始于8.3 ka,处在全新世早期;(2)区域干旱气候条件下,反映冬季风的代用指标则以粗端组分含量为主,BL剖面沉积物平均粒度受到颗粒粗端的影响较大,对比3个不同粗颗粒组分含量所指示的古气候变化,选用>110μm的沉积物颗粒组分含量作为冬季风研究的替代性指标,具有较好的指示意义;(3)剖面粒度对全新世中晚期的6次气候快速变化过程均有不同程度的记录,其特点是对全球性冷事件敏感性较强,对干旱事件响应较弱。对库姆塔格沙漠地区全新世气候过程的研究,可为极端干旱区域气候对全球气候变化过程的响应提供一定借鉴。

自然风成沙纹的形态特征及其与地表沙物理性状的关系

为了进一步探明自然风成沙纹形态的形成、发育过程，该文通过野外观测和统计分析的方法，研究了自然风成沙纹的形态特征及其与地表沙物理性状的关系，并构建了沙纹形态特征与地表沙颗粒机械组成及容重之间的关系模型．结果表明，沙纹波长、迎风坡长、背风坡长和高度相互之间呈线性关系，与地表沙机械组成中粒径为3～1mm、1～0．25mm和0．005～0．00mm的颗粒组成之间呈多元线性函数关系，与地表沙容重之间呈三次函数关系；地表沙的平均粒径越大，其形成的沙纹越高，波长也越长；相反，平均粒径越小，其形成的沙纹越细小，波长也越短；在自然风成沙纹的形态塑造过程中，粒径为1-0．25mm的中粗沙扮演着重要角色．

发菜的生物学特性及资源保护

本文论述了发菜的外部形态、内部结构及生长繁殖方式等生物学特性 ,并探讨了发菜的适应性。研究结果表明 ,发菜具有典型旱生植物的生理特性和结构特征 ,耐干旱、耐炙热、耐严寒、耐贫瘠、嗜阳光、嗜盐碱 ,而不耐强盐碱和长期湿期环境。另外还分析了发菜资源面临枯竭的原因 ,并对其保护提出了建议。

武威市黄花滩生态移民区近十几年来土地利用变化监测

武威市黄花滩生态移民区经过近10年的规划建设,目前土地利用情况已基本稳定。从移民前的1987年到基本稳定的2003年,其变化主要是:土质戈壁和戈壁分别比1987年减少了1 883.78 hm2、1 965.90 hm2,沙化土地面积共计减少了1 379.43 hm2,其中流沙减少了1 157.74 hm2,这部分减少的面积多被开垦为耕地、配套建设为林地,耕地和林地分别比1987年增加了3 837.47 hm2、1 173.39 hm2。目前移民区建设已趋于稳定,沙漠化防治成效显著,但在沙漠腹地开垦的水浇地其防护林和防风固沙林建设尚未成型,是该区域目前存在的最大问题。

库姆塔格沙漠综合科学考察成果初报

库姆塔格沙漠地处塔里木盆地罗布泊地区南缘,南以阿尔金山为界,北抵阿奇克堑谷地,向东可延伸至甘肃省境内,总面积约2.29×104km2,是我国第六大沙漠。考察发现,库姆塔格沙漠气候极干旱,地表植被稀疏,野生动物极少,沙丘流动性大,沙丘类型多样,在其东北部分布着世界上独一无二的羽毛状沙丘。库姆塔格沙漠沙丘下伏地形复杂,沙漠腹地分布出露连续的地层剖面,其蕴藏着反映沙漠形成演化、气候变化与古疏勒河变迁的大量环境信息。开展库姆塔格沙漠综合科学考察,对揭示库姆塔格沙漠的形成与演化、古疏勒河变迁及其与罗布泊退缩的关系、以及西北干旱区气候与环境对青藏高原隆升和全球变化的响应具有重要的科学意义。同时,开展库姆塔格沙漠风沙活动规律、风沙危害的研究以及野生动植物的分布、生态习性等方面的科学考察,对保护世界级的敦煌自然与文化遗产、极干旱地区荒漠生态系统的生物多样性都具有重大现实意义。

民勤荒漠植被的形成与演替过程及其发展趋势

甘肃省民勤县是我国的典型荒漠化地区,自西汉以来生态环境逐渐退化,植被经历了一个从沼泽植被到盐生草甸植被再到荒漠植被的退化过程。水资源的变化是决定当地植被退化的主导因子,在大面积湖泊、河流背景上是沼泽植被,在干涸湖泊、河床背景上的是盐生草甸植被,在沙质荒漠背景上的是荒漠植被。目前,荒漠植被正处于进一步退化过程中。退化演替的同一阶段存在多种演替过程,现阶段存在着荒漠植被退化演替和盐生草甸植被向荒漠植被演替2种退化过程。20世纪中叶,在当地是从盐生草甸植被向荒漠植被演替的过渡时期,20世纪50年代以来,荒漠植被逐渐占据了优势。目前的天然种子植物共有22个科,72个属,127个种,其中以典型荒漠为主,共有3个植被型,7个群系组,17个群系。植物种类少,群落结构简单,群落随生境的分异性较大。目前的植被正处在进一步退化过程中,植物种类和面积减少,大面积枯梢、死亡,优势种的优势度增大。现阶段决定荒漠植被生长状况的主要是大气降水,植被盖度和密度随年际降水量变化较大,尤其是一年生草本植物。目前影响植被退化的人为因素主要是上游来水量减少,地下水严重超采、草场严重超载和造林密度过大等。在干旱内陆盆地,一旦水资源供给减少,湖盆、河道干涸,泥沙出露,形成沙漠和沙漠化则是必然结果。

花棒液流变化规律及其对环境因子的响应

在西北干旱沙区,采用茎流热平衡技术对花棒主茎、一级分枝和二级分枝液流进行研究.结果表明,在整个生长季内液流速率日变化曲线峰型表现各异,但在短时间段内其液流速率日变化有较强的规律性.主茎和一级分枝液流速率的曲线在生长季中期出现了剧烈动荡,在生长季末期到达最大值后同一数值维持较长时间;二级分枝的液流量在生长季初期出现了“昼低夜高”、生长季中期的液流量低于6、9月份液流量;主茎和一级分枝单日液流量的最大值出现在7月份,分别为5 781.6 g和3 180 g,二级分枝的最大值出现在9月份(480 g).日液流量大小依次为主茎>一级分枝>二级分枝,而液流通量在整个生长期内表现比较复杂.通过对同时观测的气象因子的分析,表明在整个生长季影响花棒液流速率的主导因子是土壤含水率,而在一个较短的时间段内,光照强度、气温和水汽压亏缺则是影响花棒液流速率的主导因子.

河西绿洲边缘积沙带的生态意义

半个多世纪的防沙治沙,在甘肃河西绿洲边缘上风向形成了一条积沙带。积沙带作为防沙治沙的副产物,具有怎样的生态功能,有何生态意义?通过全面考察河西绿洲边缘积沙带并运用21个样点资料进行了分析。结果表明:1)积沙带作为绿洲边缘防沙固沙的副产物,其自身也具有防风阻沙的功能,积沙带的形成有利于绿洲边缘的防风阻沙。2)高度是表征积沙带防御风的功能的一个重要指标,积沙带越是高大,防御风的范围就越大。3)目前,河西绿洲边缘积沙带处于发育状态。只要控制了积沙带就能有效控制流沙侵入农田。今后应将绿洲边缘防沙治沙的重点放在积沙带上,尤其是积沙带的沙脊线上,而对荒漠-绿洲过渡带(阻沙带)实行封育,无需采取其他投入措施,这样就可以大面积压缩实施人工措施的范围,大大降低防沙治沙的资金投入,提高防沙治沙的投资效益。