不同坡位对荒漠草原植物群落特征的影响

荒漠草原是草原生态系统重要的组成部分,也是草原区向荒漠区过渡地带,物种多样性和生产力较低,并且随着生态环境的恶化,荒漠草原荒漠化程度不断加剧,对植物的生长及群落分布产生重要影响。为了解不同坡位对荒漠草原植被群落结构特征的影响,以希拉穆仁荒漠草原作为研究区,在无人为干扰活动的荒漠草原围封区内,选择坡度25°的3块长方形样地(300 m×100 m),分别在3块长方形样地的坡上、坡中、坡下分别设置1 m×1 m的样方,调查记录每个样方内植被的种名(科、属、种)、植被的高度、密度等,通过野外调查数据,分析不同坡位对荒漠草原植物群落区系特征和结构特征的影响。结果表明:野外调查共统计植物39种,隶属22科33属;生活型以多年生草本为主,总计34种,占物种总数的87.18%;水分生态类型以旱生植物为主,总计27种,占物种总数的69.23%;地理成分以东古北极分布种为主,总计17种,占物种总数的43.58%。受坡位的影响,植被盖度、建群种高度、群落生产力、Shannon-Wienner指数和Simpson指数由大到小的顺序均为坡下、坡中、坡上,Pielou指数由大到小的顺序为坡上、坡中、坡下。

撬动社会公众参与荒漠化治理——基于阿拉善SEE在乌兰布和沙漠治理模式探索

针对中国西北地区的荒漠化问题,探索出适宜当地生态恢复的可持续发展解决方案,同时也总结出一套社会公众参与荒漠化治理的模式。6月17日是第30个世界防治荒漠化与干旱日,也是《联合国防治荒漠化公约》通过30周年纪念日。荒漠化是影响人类生存和发展的全球性重大生态问题,我国积极推动全球荒漠化防治进程,打造了荒漠化防治的中国标杆,为全球生态治理贡献了“中国方案”。

民勤荒漠区不同植物群落土壤微生物生物量碳氮及生态化学计量特征

以甘肃民勤连古城荒漠区5种典型植物群落为对象,测定了土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤微生物生物量氮(MBN)及其影响因素,分析土壤MBC、MBN的空间变化特征。结果表明:(1)不同植物群落间,土壤MBC的最大值出现在红砂群落(282.90 mg/kg),土壤MBN最大值出现在膜果麻黄群落(28.27 mg/kg)。(2)不同植物群落间,白刺群落的微生物量熵(qMB)最大,最小值出现在人工梭梭群落,5种植物群落间土壤qMB差异不显著。土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)的最大值出现在白刺群落,显著高于膜果麻黄群落和人工梭梭群落。(3)土壤MBC、MBN与生态化学计量之间存在相关关系。其中,土壤MBC与土壤全氮(TN)和有效磷(EP)呈显著正相关(P<0.05),与土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和含水率(WC)呈极显著正相关(P<0.01)。土壤MBN与土壤WC显著正相关(P<0.05),与土壤EP和速效钾(AK)呈极显著正相关(P<0.01),与土壤TN、NO_(3)^(-)-N呈正相关,且相关性达到极显著水平(P<0.001)。冗余分析进一步显示,NO_(3)^(-)-N和TN是影响土壤MBC、MBN的主要因子。综上所述,不同植物群落间土壤MBC、MBN不同,以红砂群落和膜果麻黄群落最为显著;土壤TN、EP、土壤NO_(3)^(-)-N和WC是影响土壤MBC的主要因子,土壤WC、土壤EP、AK、土壤TN和NO_(3)^(-)-N是影响土壤MBN的主要因子。

补播与围封对不同退化程度荒漠草地植被的恢复效果

为了比较围封补播(补播)和围封两种措施对不同程度退化程度荒漠草地植被的恢复作用,以宁夏荒漠草地为研究对象,对中度退化和重度退化草地分别进行补播和围封处理,并以重度退化的放牧地为对照,研究了两种恢复措施下的草地植被群落特征及地上多功能性的变化。结果显示,与对照相比,对于重度退化草地,补播可以显著增加草地植物的物种数、盖度、地上生物量以及禾本科和豆科牧草的重要值(P<0.05),而围封虽然也提高了草地植物的物种数、盖度和地上生物量,但降低了草地的均匀度、多样性、优势度和丰富度指数;对于中度退化草地,补播和围封均可以显著增加草地植物物种数、草地盖度和地上生物量,以及提高禾本科及豆科牧草的重要值。对地上的生态系统多功能性(EMF)研究结果显示,与对照相比(−0.629),围封对重度退化荒漠草地地上多功能性影响不显著(−0.970;P>0.05),但补播显著提高了重度退化荒漠草地地上多功能性(0.365;P<0.05),而补播和围封同时显著提高了中度退化荒漠草地的地上多功能性(分别为0.471和0.851;P<0.05),且以围封措施对中度退化荒漠草地的地上多功能性提升效果更佳。因此,本研究结果表明,补播较围封更利于重度退化荒漠草地植被的恢复,而围封较补播更利于中度退化荒漠草地植被的恢复。

荒漠草原不同植物群落蒸散组分特征及其环境因子影响分析

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日、月和年变化规律,探讨了影响蒸散组分的主要环境因子。结果表明:晴天时,多年生和一年生植物群落蒸散组分呈先增加后减小的抛物线型,夜间蒸散活动较弱,累积蒸散量较低,不足全天总累积蒸散量的20%;阴天时各蒸散组分无明显峰值,且日累积量均较小,一年生和多年生植物群落的蒸散量、蒸发量和蒸腾量无显著差异;10.64 mm/d及以上降雨对蒸散和蒸发的日变化具有明显影响,随着降雨量的增多,蒸散量和蒸发量也呈增大趋势,但蒸腾量则相对较小。从月动态来看,7—9月占全年蒸散量和蒸发量的一半左右,冬春季蒸散量和蒸发量维持在全年最低水平。年蒸散量与年降雨量接近,而蒸腾量占蒸散量的比例低于10%。总体来看,多年生植物群落蒸散量较一年生植物群落多。采用Mantel检验方法分析不同时间尺度影响蒸散组分的主要气候因素,在小时尺度上太阳辐射与蒸发量和蒸腾量显著性水平较高(P<0.01),但相关性较低(r<0.2);在日尺度上,蒸散量、蒸发量和蒸腾量与降雨量的显著性(P<0.01)和相关性(r≥0.4)均最高;而月尺度上,降雨量和降雨速率与蒸散量、蒸发量的相关性较高(0.2≤r<0.4),但显著性较低(P≥0.05)。因此,蒸散组分受环境因子的影响在不同时间尺度上具有较大差异,说明蒸散组分受多种因子共同影响。

民勤荒漠区油莎豆种质资源筛选研究

[目的]筛选出适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆,对民勤产业发展具有重要的战略意义。[方法]引入10个不同种质资源油莎豆,观测其出苗率,测量产量和油脂含量,同时运用SPSS软件对比分析不同种源地油莎豆种质资源的产量、油酸含量,以及人体不能合成而必须从膳食中补充的亚油酸和亚麻酸含量。[结果]不同种源地油莎豆种质资源之间产量有差异;不同种源地油莎豆种质资源之间油酸、亚油酸含量差异显著;引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中,出苗率均超过90%,产量均超过6000.0 kg/hm^(2),其中有4个油莎豆种质资源的油酸含量位于最佳食用油脂肪酸组成区间,其亚油酸和亚麻酸含量由高到低排序为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号、武汉1号。[结论]适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆种质资源依次为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号。

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。

21世纪我国水土保持与荒漠化防治科学技术发展趋势和特点及人才要求

(一)21世纪我国水保与防治荒漠化特点1.全国人民的环境意识空前提高,广大群众防治荒漠化的科技文化素质广泛普及。21世纪是中国实现现代化的时代。中国将彻底摆脱愚昧,走向高度文明,走向繁荣富强,成为世界强国。通过长期深入的教育和广泛的科学技术培训。

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0—10 cm,10—20 cm和20—40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P<0.05),恢复后期可使0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0—10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10—20 cm和20—40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。

放牧对荒漠草原主要植物种群空间格局与生态位的影响

本研究以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,在长期不同载畜率(对照CK、轻度放牧LG、中度放牧MG和重度放牧HG)放牧样地,通过群落调查探讨建群种短花针茅、优势种冷蒿(Artemisia frigida)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)以及主要伴生种银灰旋花(Convolvulus ammannii)的空间分布格局和生态位特征。结果表明:物种多样性指数随载畜率增加而降低,在HG处理显著低于其他处理(P<0.05);不同载畜率下,4种植物均为聚集分布的格局;随载畜率的增加,短花针茅和无芒隐子草的聚集强度降低,生态位变宽,冷蒿和银灰旋花的聚集强度提高,生态位变窄;短花针茅和无芒隐子草之间的生态位重叠随载畜率的增加而增加,二者的种间竞争作用加强,而冷蒿和银灰旋花之间或二者与短花针茅或无芒隐子草之间的生态位重叠均降低。综上,放牧改变了4种植物种群的空间分布和生态位,随载畜率增加,群落中短花针茅和无芒隐子草在群落中处于优势地位,冷蒿和银灰旋花在群落中的地位减弱。

塔里木荒漠河岸林物种多样性沿地下水埋深梯度的分布格局

探讨荒漠河岸林土壤水分、物种多样性的空间变异性及其相互关系,可为干旱区天然林保护、可持续经营和生态恢复提供科学依据。以塔里木荒漠河岸林为研究对象,基于野外样带调查和采样测定,系统分析了地下水埋深(GWD)梯度下林地土壤水分与物种多样性的空间变异及其权衡关系。结果表明:随GWD增加和土壤水分减少,荒漠河岸林群落物种数减少、结构简化、群落发生退化,退化顺序为浅根系的中生草本植物和灌木,最后留存的是抗旱性较强的乔灌木或灌木;同时土壤水分和物种丰富度、物种多样性指数均呈显著的线性递减趋势,而物种均匀度指数降幅较小。GWD与土壤水分、物种多样性之间均呈极显著的相关(P<0.01),土壤水分与物种多样性的相对收益随GWD增加而逐渐降低,表明GWD是控制荒漠河岸林土壤水分和物种多样性空间变异的关键因素。荒漠河岸林土壤水分与物种多样性权衡关系的转折点为GWD 4.5m左右,转折点以下(GWD<4.5m)二者沿GWD以相同速率变化,呈协同关系;转折点以上(GWD>4.5m)土壤水分与物种多样性的权衡明显增大,土壤水分相对收益剧降,即维持当前相应的物种多样性以消耗土壤水分为代价,系统通过反馈调节使物种多样性降低。综上表明,维持塔里木荒漠河岸林物种多样性和生态系统功能的合理GWD在4.5m左右,这为塔里木河流域荒漠河岸林保育与生态输水工程实施提供科学依据。

放牧对荒漠草原主要植物微斑块物种组成与更替的影响

为探讨不同植物斑块物种组成对放牧的响应规律,本研究以不同载畜率下短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原:冷蒿(Artemisia frigida)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)和银灰旋花(Convolvulus ammannii)种群微斑块为研究对象,在斑块不同位置进行群落调查,分析斑块群落物种组成、更替和多样性的变化特征。结果表明:经过12年放牧,冷蒿斑块的物种相似性随载畜率增加显著降低(P<0.05);无芒隐子草斑块和银灰旋花斑块Margelef和Shannon-Wiener指数随载畜率的增加显著降低(P<0.05);银灰旋花斑块Margelef,Shannon-Wiener和Pielou指数在斑块区显著低于过渡区和外部区(P<0.05)。放牧使无芒隐子草和银灰旋花与周围环境物种交换增多,无芒隐子草在斑块中占主导地位,而银灰旋花由于生物量和多样性的显著降低在群落中处于劣势;冷蒿斑块随载畜率增加生物量急剧减少,不同位置间的物种更替增强。本研究可为放牧利用下荒漠草原的可持续利用提供参考。

美国荒漠化研究与防治策略

土地荒漠化已成为全球广泛关注的重大环境问题.中国作为世界上受荒漠化危害最为严重的国家之一,荒漠化给国家和人民带来巨大的经济损失.防治荒漠化是一项庞大又复杂的系统工程,不仅需要多学科多部门的合作,也需要向先进国家借鉴成功的经验和失败的教训.本着“他山之石可以攻玉”的精神,本文扼要介绍美国荒漠化的现状。

甘肃省民勤县荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物的滞尘量效应

[目的]开展荒漠绿洲过渡带典型灌丛滞尘研究,为区域防风固沙树种滞尘效益评价和绿洲防护体系建设提供依据。[方法]通过野外调查采样,室内水洗过滤等方法,定量分析了荒漠绿洲过渡带梭梭(Holoxylon ammodendron)、柽柳(Tamarix chinensis)、白刺(Nitraria tangutorum)3种植物在3月上旬(冬态)和6月下旬(夏态)滞尘量和滞尘粒度沿荒漠至绿洲4 km范围内的时空变化特征。[结果]滞尘量从荒漠到绿洲逐步递减,3月上旬梭梭、柽柳、白刺平均递减20.74%,16.13%,14.72%,6月下旬平均递减14.37%,9.23%,26.54%。3月上旬梭梭的滞尘量最大,约为172.36 g/株~、6月下旬柽柳的滞尘量最大,约为345.16g/株。3月上旬3种灌木所滞尘土的粒径主要为20~50μm,约占41.00%,梭梭有少量滞尘的粒径为500~1000μm,约占总量的15.00%;6月下旬所滞尘土的粒径大量分布于100~200μm,少量分布于5~10μm。[结论]在3月和6月,3种灌木的滞尘量从荒漠到绿洲均呈现出递减的趋势,灌丛植物的滞尘量、滞尘粒径受时间、空间及植物叶表面特征的共同影响。

荒漠化矿区土壤碳排放高光谱遥感反演

随着我国“碳达峰、碳中和”政策的提出,矿区碳排放成为关注焦点,然而目前缺少矿区土壤碳排放高光谱遥感探测的有效方法。基于矿区实测土壤样品,将6种光谱数学变换方法(R、■、Log(1/R)、1st、MSC、SNV)与光谱特征筛选方法(CC-SPA)相结合,探究新疆红沙泉露天煤矿不同土地利用类型土壤碳排放的高光谱响应特征;结合土壤温度(ST)、土壤湿度(SM)及6种光谱指数(NDVI、RVI、NGLI、SMMI、SI-T、ATI),利用偏最小二乘(PLSR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、遗传优化神经网络(GA-BP)算法得到土壤碳排放最优遥感反演模型。主要结论如下:(1)自然条件下非采矿影响区土壤反射率明显高于采矿影响区,其中南线受煤炭开采影响最大,反射率最低,证明采矿活动对矿区土壤产生了影响;(2)光谱特征筛选方面,基于相关系数-连续投影算法(CC-SPA)提取的碳排放特征波段数远小于单一方法,且筛选结果呈现聚集式分布,主要集中于1600~2200 nm波长范围内,白天特征波段数远高于夜晚,相较于白天,夜晚特征波段具有明显向长波移动的特征。(3)添加基于反射率构建的光谱指数及ST、SM的反演模型估测土壤碳排放速率的精度明显提升,基于一阶微分变换(1st)的支持向量机模型(SVM)模型反演矿区综合土地利用类型土壤碳排放效果最好(验证集R2=0.813、RMSE=0.116);5种不同土地利用类型土壤碳排放最佳指数组合方式存在差异,引入不同的光谱指数对土壤碳排放速率的估测精度均有不同程度的提升(验证集R2均在0.8以上),其土壤碳排放最优反演模型均可较为准确地估算红沙泉矿区不同土地利用类型土壤的碳排放速率。本研究可为荒漠化矿区土壤碳排放遥感反演提供依据,定量识别不同土地利用类型下土壤的碳源汇效应,并实现了矿区碳排放的无损探测,为我国“30·60”双碳目标提供数据支撑。

宁夏干旱风沙区荒漠草原不同退化阶段植被土壤变化特征及其相关性

为深入了解荒漠草原不同退化阶段植被与土壤变化,探究荒漠草原不同退化阶段土壤性质与植被特征的关系,本研究以宁夏干旱风沙区荒漠草原为对象,比较了未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化阶段下草地植被和土壤性状,分析了草地退化过程中植被与土壤的关系。结果表明:随草地退化程度增加,草地优势种由多年生豆科、禾本科逐渐转变为一年生杂类草;不同草地植物功能群盖度、高度和地上生物量随着退化加剧变化并不相同(P<0.05);Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数呈下降趋势;土壤有机质、全碳、全氮、速效氮、速效磷和黏粒含量显著降低,但容重显著增加。冗余分析发现,荒漠草原植被特征与土壤因子密切相关,不同退化阶段影响草地植被特征的土壤性质不同。未退化阶段,草地的植被特征受全碳含量极显著影响,中度退化阶段,草地的植被特征受容重含量极显著影响,重度退化阶段,草地的植被特征受速效氮含量极显著影响(P<0.01)。通过改善植被进而影响土壤或者补充土壤养分可能是一个有效的草地恢复策略。

荒漠草原区铁路工程野生动物保护方案设计——以新建淖毛湖至将军庙铁路为例

在荒漠草原区,铁路工程受地形地貌、工程投资等因素限制,具有线路长、路基多的工程特点,工程建成后会对沿线大型有蹄类野生动物的日常迁移、基因交流等活动产生明显的影响。为做好铁路沿线野生动物保护,以淖毛湖至将军庙铁路为例,通过现状调查、走访及资料查阅,分析沿线大型有蹄类野生动物生活习性、分布特征,结合既有铁路野生动物通道设置情况,设置不低于既有铁路野生动物通道,并设计兼具高桥梁、大跨度及人工饮水点野生动物通道设计方案,可有效保护目标物种正常的基因交流。

2019-2022年甘肃瓜州极旱荒漠生态系统碳水通量观测数据集

极旱荒漠生态系统通常位于干旱地区,降水量较低并伴有高温现象,其原生植被具有较高适应性,是极端环境条件下的特殊生态系统类型。极旱荒漠生态系统在帮助保持土壤稳定性、防止土壤侵蚀、维持独特生物多样性等方面发挥着一定作用,在全球生态系统中具有独特而重要的地位。了解中国西北极旱荒漠生态系统碳水通量特征对于研究极旱荒漠生态系统在全球碳水循环中的作用具有重要意义。本数据集为甘肃瓜州极旱荒漠生态系统野外科学观测研究站(以下简称瓜州站)所收集的2019年1月1日至2022年12月31日的日尺度碳水通量观测数据集。采用涡动相关通量观测技术对该生态系统碳水通量进行野外观测,使用ChinaFLUX数据处理技术标准对原始数据进行校正、质量控制和数据插补最终形成日尺度数据集。本数据集包括净生态系统碳交换量(NEE)、生态系统总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(ER)、水通量(FH2O)、土壤热通量(SHF)、蒸散发(ET)、显热通量(H)、潜热通量(LE)和太阳辐射(R_(g))、气温(T_(air))、露点温度(T_(dew))、土壤含水量(SWC)、光量子通量密度(PPFD)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)、降水(P)等关键气象环境观测数据。本数据集可为深入研究极旱荒漠生态系统在全球碳水循环中的作用与地位提供宝贵的数据基础。

2010–2020年塔里木盆地南部荒漠草地凋落物回收量月动态数据集

中国科学院新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称“策勒站”)地处塔里木盆地南缘,南依昆仑山,北临我国最大的塔克拉玛干沙漠。具有植被群落简单,土壤有机质积累缓慢等特点。凋落物是该区域重要的养分来源。基于对策勒站荒漠植物群落的长期定位观测,通过对不同植物凋落物器官(枝、叶、果)分组,本文整理统计得到2010–2020年塔里木盆地南部荒漠草地凋落物的回收量月动态数据,同时记载了观测场群落以及土壤养分的年度变化情况。数据的产生严格遵照CERN生物观测规范执行,数据的审核及质量控制由台站与分中心质控人员共同完成。本数据集以期为深入研究塔里木盆地南部荒漠草地凋落物动态变化提供基础数据,为了解和评估极端干旱荒漠生态系统养分循环过程提供理论支撑。