乌兰布和沙漠植物多样性及绿洲-荒漠区植被地上生物量研究

通过对乌兰布和沙漠30个样地152个样方进行调查,利用MAPGIS软件绘制了乌兰布和沙漠首个主要植物群落类型分布图,利用经典的物种多样性指数对乌兰布和沙漠区植物群落的物种多样性及群落结构进行分析,对绿洲区和荒漠区植被地上生物量、土壤养分进行了显著差异性分析。结果表明:研究区共记录94种植物,隶属于21科58属,物种数量最多的3个科依次为菊科、禾本科和苋科。乌兰布和沙漠天然植被主要由16个群系35个群丛组成,以旱生、超旱生或盐生的小灌木和多年生草本植物占主导地位。分布面积最大的前三植物群系分别是:梭梭群系(1728.24 km^(2)),白刺群系(1278.27 km^(2))和沙冬青群系(746.79 km^(2))。群落优势层为灌木层,以小灌木和半灌木为主,白刺为样地出现频次最多的物种。整体上乌兰布和沙漠植物多样性水平较低,Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.1086和0.8158。目前人工绿洲对乌兰布和沙漠植物群落物种组成的影响不明显,但绿洲区植被地上生物量显著高于荒漠区。绿洲区和荒漠区在6个土层深度8个土壤养分指标上几乎没有显著性差异。相关调查和研究结果能够为乌兰布和沙漠地区的风沙治理、生态环境恢复和维护提供参考。

乌兰布和沙漠东部巨菌草生长及土壤养分研究

【目的】了解巨菌草在乌兰布和沙漠东部的适应性及对土壤状况的影响,为解决该区域流沙入侵黄河问题提供理论依据。【方法】本研究选择抗逆性强、生长速度快的巨菌草作为研究对象,通过研究沙丘不同坡位(坡底、坡中和坡顶)巨菌草生长情况,探讨巨菌草与土壤养分的协同作用。【结果】(1)坡底巨菌草株高、叶生物量、茎生物量和地上生物量较坡顶分别增加22.88%、264.75%、55.73%和99.79%(P<0.05),坡顶巨菌草基径、地下生物量和根冠比较坡底分别增加6.25%、36.16%和132.14%(P<0.05)。(2)从巨菌草地下生物量垂直分布来看,坡顶0~10 cm土层根系生物量较20~30 cm增加96.15%(P<0.05),水平分布下,坡底和坡中15 cm处根系生物量是45 cm处的3.54和1.88倍(P<0.05)。(3)巨菌草表层土壤养分表聚现象明显,坡底0~10 cm土壤速效氮达到最小值,较10~20 cm减少12.15%(P<0.05)。0~10 cm和10~20 cm土层土壤有机质含量均在裸沙地最低,分别在坡底和坡中达到最大值,较其增加16.42%和13.22%(P<0.05)。20~40 cm土层土壤速效氮含量较裸沙地增加30.34%(P<0.05)。(4)主成分分析表明,基径、土壤速效磷和速效氮是影响巨菌草生长和土壤养分主要指标,且与巨菌草不同部分生物量和土壤全量养分呈极显著或显著关系(P<0.01或P<0.05)。【结论】乌兰布和沙漠东部裸沙地种植巨菌草可以有效固定流沙,改善土壤环境质量。

库布齐沙漠柠条林空间分布格局与景观特征研究

揭示库布齐沙漠灌木资源分布与景观特征,对优化区域灌木资源分布结构,增加其保护与利用效能,稳固防沙治沙成效具有重要意义。基于GF-2遥感影像、DEM、气温、降水等数据,使用地理空间分析技术解析库布齐沙漠柠条林的分布现状与景观特征。结果表明:1)库布齐沙漠的柠条林斑块数量约2.2万个,总面积约2.1万hm2,占库布齐沙漠面积的1.49%。杭锦旗的柠条林斑块最多,东胜区最少;流动沙地的斑块最多,盐碱地最少。斑块多分布于高程984~1 093 m的区域,高程增加柠条斑块数量减少;随着温度升高、降水量增大,斑块数量增加,年降水量309~356 mm区域最多。2)库布齐沙漠不同区域景观特征与地势地貌、气温、降水、柠条林种植类型以及荒漠化防治作用有关。北部区域高程低、盐碱地多,属于库布齐沙漠扩张边缘,以连片成条带状生长的防沙阻沙柠条林为主;南部高程高、气温低,以防风固沙林与水土保持林为主;西部高程低、流动沙地多,气候干旱,属于荒漠草原带,以天然散生柠条林为主;东部水热条件好,多分布于退耕还林区域及道路两旁。库布齐沙漠应加大西部柠条林保护与修复力度,更新改造沙漠北部老化退化柠条林种植格局以增强其稳定性,库布齐沙漠东部水热优势显著,应继续增加柠条林种植面积,为柠条产业发展供给充足林草资源。

中国特有植物四合木种群的生殖生态特征——种群生殖值及生殖分配研究

对四合木种群生殖值和生殖分配进行了研究 ,结果表明 :四合木种群的生殖值从低龄组到高龄组 ,呈现出一种低→高→低的趋势。 3～9a生殖值缓慢增加 ,1 0～ 2 1a生殖值迅速增高 ,1 9～ 2 1a达到最大值 ,2 1a以后生殖值缓慢下降并渐渐平缓。在生境条件较差的群落中 ,四合木种群生殖值较高 ,这可能是其适应恶劣环境所采取的生殖对策。四合木的生殖值受环境因子的选择压力 (kx)以及种群存活率 (Lx)所控制。生殖分配 (RA)与生殖阶段有关 ,从花期到果期 ,RA呈下降的趋势。四合木种群在 4～ 2 1a之间 ,其RA随年龄增大逐渐递增 ,2 1a以后 ,随年龄增大逐渐递减。根据其生殖年龄和生殖分配值大小 ,可将四合木种群的生殖期分为生殖起动期 ( <9a)、生殖增长期 ( 9～ 1 2a)、生殖高峰期 ( 1 3～ 2 7a)和生殖衰退期 ( >2 7a)

干旱区防护林营造方式对沙漠化土地恢复能力的影响研究

通过对防护林体系营造方式对沙漠化土地的恢复和重建能力的研究,发现固氮灌木树种对沙漠化土地肥力恢复的作用十分显著。采用工程措施与生物措施相结合的组合造林技术是恢复沙漠化土地肥力最有效的方法。在沙漠化土地上营造乔、灌混交防沙阻沙林带,可以明显地提高土壤的有机质和氮素水平。建立农田防护林网可以有效地改善土壤水环境和物理性质,并能增加土壤微生物,使土壤微生物的种群数量较荒漠化土地有较大幅度提高。土壤微生物的数量分布与种植植物的种类和人为经营强度有关。草田轮作是干旱区改土培肥的好形式,新开发荒漠地以第一年农作物+第二年牧草+第三年农作物的轮作制度较好。

乌兰布和沙漠风沙运动规律研究

根据在沙漠化程度十分严峻的乌兰布和沙漠实际所测得的有关流动、半固定和固定沙丘风沙运动的相关数据,运用多元统计分析的方法分别建立了3种沙丘的输沙率函数模型,定量地分析了输沙率与风速及高度的相关关系,并对风沙流结构进行了相应研究。这对于指导我国的沙漠化治理工作具有重要的建设性意义。

乌兰布和沙漠绿洲3种杨树比叶面积和叶干物质含量研究

比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)综合反映了植物利用自然资源的能力,也体现了植物对环境的适应性。以乌兰布和沙漠绿洲防护林体系3种杨树(新疆杨、二白杨和小叶杨)为研究对象,通过测定叶面积、叶饱和鲜重及干重,计算了SLA和LDMC,探讨了3种杨树的生态适应性。结果表明:3种杨树叶面积和叶重之间均为极显著线性相关关系(p<0.000 1),可用叶面积与叶重的关系式来推算叶面积。其中,用叶面积与叶饱和鲜重的关系式推算的叶面积数据准确度更高。3种杨树的SLA、LDMC均存在极显著差异(p<0.0001),新疆杨、二白杨、小叶杨的SLA和LDMC分别为(9.955±2.574)m^2·kg^(-1)和(420.38±68.046)mg·g^(-1),(12.964±2.465)m^2·kg^(-1)和(301.017±32.647)mg·g^(-1),(16.462±6.286)m^2·kg^(-1)和(287.678±72.055)mg·g^(-1)。SLA和LDMC之间呈极显著负相关关系(p<0.0001),可用幂函数y=ax^(-b)来表述。SLA和LDMC较好地反映了3种杨树对乌兰布和沙漠贫瘠与干旱环境的适应能力,新疆杨的适应性优于二白杨和小叶杨,建议今后该区域防护林更新与重建过程中应适当加大新疆杨的数量比例。

乌兰布和沙漠东北部沙区人工林土壤微生物及酶活性研究

以荒漠为对照,对乌兰布和沙漠东北部沙区9种人工林0～20 cm和20～40 cm土层的3大类微生物（细菌、放线菌和真菌）及4种酶活性（蔗糖酶、脲酶、过氧化氢和碱性磷酸酶）的生态分布特征进行了研究.结果表明：（1）各林地三大菌数量级均表现为细菌（106）〉放线菌（105）〉真菌（103）;在0～40 cm垂直剖面内,细菌数在柠条、沙枣和沙棘林地中较多,两白杨林地中放线菌数量最多,真菌数在花棒和柠条林地中较多,微生物总数整体表现为灌木林地多于乔木林地;随土层加深各林地土壤微生物总数量均呈明显减少趋势.（2）在0～40 cm土层中,两白杨林地蔗糖酶活性最高,小美旱林地脲酶活性和过氧化氢酶活性均较高,沙棘和沙枣林地碱性磷酸酶活性较高;土壤酶活性具有明显垂直分异特征,除过氧化氢酶外其余几种酶活性均随土层深度增加而递减,其中脲酶活性降幅最大.（3）4种土壤酶活性间整体正相关性较好,土壤放线菌数量与其蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性呈显著正相关.可见,人工乔、灌林地的土壤微生物数量比荒漠地增加,酶活性增强,土壤生物学性质得到改善;不同林地土壤微生物组成、数量、分布和土壤酶活性存在差异.

乌兰布和沙漠东北缘不同灌溉模式绿洲外围半固定白刺群落格局研究

以乌兰布和沙漠东北缘黄灌区和井灌区绿洲外围天然半固定白刺群落为研究对象,主要采用VerHoef等1989年修正的多规模排序法,Dale等提出的格局强度、格局一致性指标以及Noy Meir等移动的样方加权平均值,对比分析了两个群落的植被格局特点,包括格局规模、不同格局规模上植物种的组合、植被沿样带的变化,格局强度以及格局的一致性。结果表明:两个半固定白刺群落格局都是白刺单种群控制的灌木格局。相同的植物种在不同的格局规模以及不同的环境条件下,种间联结关系会不一样。与井灌区绿洲外围半固定白刺群落相比,黄灌区绿洲外围的半固定白刺群落平均格局规模数较多,格局规模相对较大,相应的格局强度较低,格局一致性相对较差。

乌兰布和沙漠绿洲3种杨树叶片性状研究

以乌兰布和沙漠绿洲防护林体系新疆杨、毛白杨、银中杨为研究对象,通过测定叶片饱和鲜质量、干质量及叶面积,分析了3种杨树的比叶面积、叶干物质含量的差异,探讨了3种杨树的适应性。结果表明:叶面积、叶宽、叶周长、叶形指数为毛白杨>银中杨>新疆杨,叶长、叶长宽比为银中杨>毛白杨>新疆杨。3种杨树之间的比叶面积(SLA)与叶干物质含量(LDMC)均存在显著差异(P <0.05)。银中杨、毛白杨、新疆杨比叶面积分别为(21.232±2.105)、(19.080±1.826)和(13.347±0.824) m^2·kg^-1,叶干物质含量分别为(249.007±14.743)、(273.814±23.336)和(299.431±6.011) mg·g^-1。比叶面积与叶干物质含量存在显著负相关关系(P <0.05),两者呈幂函数关系(y=ax^-b)。干质量与叶面积存在显著正相关关系(P <0.05),两者呈幂函数关系(y=ax^b)。干质量与比叶面积存在显著负相关关系(P <0.05),两者呈线性函数关系(y=-ax+b)。新疆杨适应性优于毛白杨、银中杨,建议今后该区防护林体系的更新可优先选择新疆杨。

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

【目的】基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果,通过量化不同林网内的风速流场分布特征,分析各林网内的风速统计参数,进一步优化防护林配置结构,以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。【方法】在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中,选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象(紧密型乔木林网1,疏透度为0.13;疏密型乔木林网2,疏透度为0.24;疏透型乔灌混交林网3,疏透度为0.27;通风型乔木林网4,疏透度为0.39;疏透型乔木林网5,疏透度为0.27),在林网内采集多点同步风速数据信息,结合地学和统计学分析方法,分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。【结果】研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同,林网1为65%~95%,林网2为67%~85%,林网3为46%~82%,林网4为44%~67%,林网5为56%~72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上,具有较高的防风效益和节约水土资源优势;由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3,当防风效能为60%时,其防护面积是2行纯乔木林带(林网4)的2.47倍,具有较好的防护效益和应用推广前景。【结论】乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和"窄林带,小网格"配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。

乌兰布和沙漠东北缘典型固沙林土壤养分特征研究

在乌兰布和沙漠采用野外典型抽样调查和室内分析的方法,研究不同的固沙林土壤养分特征,并对土壤肥力进行综合评价。结果表明,有机质含量为(4.74±3.31)g·kg^(-1),全N、全K、全P分别为(0.28±0.16)g·kg^(-1)、(17.58±7.32)g·kg^(-1)、(0.37±0.12)g·kg^(-1),碱解N、速效K、速效P分别为(19.20±7.46)mg·kg^(-1)、(162.00±177.28)mg·kg^(-1)、(4.13±2.69)mg·kg^(-1),pH值为(8.63±0.38)。土壤有机质表现为二白杨林>沙棘林>新疆杨林>裸沙地。二白杨林全N含量最高,沙棘林的碱解N含量最高。全P含量、速效P含量表现为新疆杨林>二白杨林>沙棘林>裸沙地。新疆杨林土壤全K含量最高,二白杨林速效K含量最高。土壤有机质、土壤全N、碱解N、全P、速效P、全K、速效K随着土层深度的增加呈下降趋势。土壤各养分因子之间存在着不同程度的相关关系。3个典型林地pH值与其他各养分因子之间呈负相关关系,而其他各养分因子之间相互呈正相关关系。土壤肥力综合评价的排序为二白杨林(0.365)>新疆杨林(0.328)>沙棘林(0.295)>裸沙地(0.146)。

乌兰布和沙漠沙冬青群落特征的研究

基于对乌兰布和沙漠地区植被调查数据,采用物种多样性和种群联结性相结合的分析方法,对珍稀植物沙冬青群落生存状况进行分析评价,以揭示群落稳定性及更新演替趋势。结果表明:(1)研究区沙冬青群落的种类组成比较丰富,与沙冬青伴生的植物共有25种,其中灌木12种,草本植物13种。(2)灌木层物种多样性水平较草本层高,但无论是灌木层还是草本层,固定沙丘生境的沙冬青群落物种多样性均较大,物种均较为丰富;物种均匀度减小是群落草本层多样性下降的主要原因。(3)种间总体联结性测定结果显示,沙冬青群落中灌木层种间有轻微正关联;总体竞争性较弱,表明沙冬青在群落中处于优势地位。(4)从种间联结来看,大多数种对为正联结,或联结性较小且均不显著,说明沙冬青作为该群落的建群种,它的分布和存在似乎不受其他物种的影响或所受影响很小,有独立分布特征;但即使联结性不强的物种也可能有较高的相伴出现机率。研究认为,可通过保护和选择与之正联结较强的物种来保护和建立沙冬青生存环境,以维持沙冬青分布群落的稳定性,最终达到实效保护目的。

乌兰布和沙漠绿洲东缘植被群落结构及物种多样性研究

根据乌兰布和沙漠东北部绿洲东缘7个样区25个样地的样方调查数据,对该区植物群落结构及物种多样性进行分析。结果表明:研究区自然植被共有52种,分属17科45属,以菊科为优势种,禾本科、豆科和藜科为亚优势种,其他13科为伴生种;群落结构类型以灌木群落为主,草本群落次之;根据群落物种多样性变化规律,可以将研究区划分为南北两部分,南部多样性指数变化幅度较小且保持较高水平,北部多样性指数变化幅度较大且相对较低;沙漠地区通过绿洲防护林建设,能有效改善绿洲外围植物生长环境,增加植物群落物种多样性,控制沙漠扩张。

乌兰布和沙漠绿洲北抗杨家系6个无性系叶片性状研究

以乌兰布和沙漠绿洲防护林体系北抗杨家系6个无性系为研究对象,通过测定叶片饱和鲜重、干重及叶面积,分析了北抗杨家系6个无性系比叶面积、叶干物质含量的差异,探讨了6个无性系的适应性。结果表明,叶面积、叶长、叶周长为北抗16-4>北抗16-17>北抗16-18>北抗16-8>北抗16-22>北抗16-27,叶宽为北抗16-4>北抗16-17>北抗16-18>北抗16-27>北抗16-8>北抗16-22,叶长宽比、叶形指数为北抗16-4>北抗16-18>北抗16-27=北抗16-17>北抗16-22=北抗16-8。北抗16-27、北抗16-17、北抗16-18、北抗16-22、北抗16-8、北抗16-4比叶面积分别为(21.156±2.540)、(19.454±1.059)、(18.514±1.215)、(17.596±1.512)、(16.787±2.677)、(16.778±1.296)m^2·kg^-1,叶干物质含量分别为(221.963±6.467)、(220.104±5.854)、(225.956±5.409)、(244.393±11.469)、(242.057±9.251)、(235.088±9.618)mg·g^-1。比叶面积与叶干物质含量存在显著负相关关系(P<0.05),两者之间的关系可用指数函数y=ae^-bx表示。干重与比叶面积存在显著负相关关系(P<0.05),两者之间的关系可用线性函数y=ax^-b表示。干重与叶面积存在显著正相关关系(P<0.05),两者之间的关系可用线性函数y=ax+b表示。北抗16-22、北抗16-8、北抗16-4的适应性优于北抗16-17、北抗16-18、北抗16-27,建议今后该区防护林体系的更新可优先选择北抗杨家系中的北抗16-22、北抗16-8、北抗16-4。

乌兰布和沙漠流动沙丘风沙流结构的定量研究

为研究乌兰布和沙漠流动沙区0-50cm风沙流结构,揭示流动沙区风沙流的运动规律,在对乌兰布和沙漠流动沙丘风沙流实测的基础上,运用拟合曲线和拟合方程等方法对0-50cm垂直高度内的风沙流结构进行分析。结果表明：（1）0-50cm总输沙量与各高度层的输沙量与风速均呈幂函数关系。（2）各高度层输沙量与高度呈指数递减关系。（3）上、中、下3层的输沙量均与总输沙呈幂函数递增关系。

乌兰布和沙漠东北部绿洲灌区水资源供需平衡及其承载力研究

根据乌兰布和沙漠东北部绿洲灌区存在多水源状况以及水资源的可供给量与需求量均与引黄水量有关的特点,以引黄水量为因素划分了2010年规划水平年的高中低3个方案,对绿洲灌区的水资源供给与需求量进行了分析评价。并在此基础上通过3个方案的水资源承载力平衡指数及绿洲规模、人口及人均GDP承载力等分量指数的度测,综合阐述了绿洲灌区的水资源承载力。

内蒙古乌兰布和沙漠主要灌木光合日变化特征比较研究

对乌兰布和沙漠耐旱植物沙拐枣属、柽柳属、锦鸡儿属的14种植物进行光合日变化特征研究。结果表明:(1)14种沙生灌木净光合速率日变化呈双峰型,峰值均出现在10:00与16:00,有明显的光合"午休"现象,且主要是由气孔因素引起的。净光合速率日均值排序为:柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿>乔木状沙拐枣>多花柽柳>细穗柽柳>白皮沙拐枣>东疆沙拐枣>甘蒙柽柳>荒漠锦鸡儿>多枝柽柳>头状沙拐枣>长穗柽柳>狭叶锦鸡儿>红皮沙拐枣;(2)沙拐枣属、柽柳属蒸腾速率日变化呈单峰型,峰值分别出现在10:00,14:00,锦鸡儿属植物蒸腾速率日变化呈双峰型,峰值出现在10:00,16:00。蒸腾速率日均值排序为:多花柽柳>细穗柽柳>甘蒙柽柳>柠条锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>中间锦鸡儿>多枝柽柳>白皮沙拐枣>长穗柽柳>乔木状沙拐枣>狭叶锦鸡儿>头状沙拐枣>东疆沙拐枣>红皮沙拐枣;(3)14种沙生灌木水分利用效率日变化均为双峰型,上午的水分利用效率高于下午,最高值出现在10:00,水分利用效率日均值排序为:乔木状沙拐枣>红皮沙拐枣>长穗柽柳>柠条锦鸡儿>白皮沙拐枣>头状沙拐枣>东疆沙拐枣>中间锦鸡儿>多枝柽柳>狭叶锦鸡儿>甘蒙柽柳>荒漠锦鸡儿>细穗柽柳>多花柽柳;(4)在相同的环境条件下,乔木状沙拐枣、长穗柽柳、柠条锦鸡儿对该区的干旱环境有相对较强的适应能力。

中国沙棘(♀)×蒙古沙棘(♂)杂种F_1重要选种性状表型多样性与选优研究

基于远缘杂交技术路线,以中国沙棘优良单株MK-88-01、HF-88-05为母本,俄罗斯栽培种阿列依及蒙古大果沙棘乌兰格木子代优良雄株为父本,开展了中国沙棘与蒙古沙棘2个亚种间杂交育种研究。结果发现:杂种子代性状分化严重,棘刺数、百果质量、果实产量等最重要的几项经济指标的遗传分化程度最大。选育出3个优良杂种单株,其树高均显著高于父本,2年生枝棘刺数均为3个,与母本中国沙棘相比,棘刺数大量减少。优良杂种单株百果质量与单株产量分别达26.33 29.33 g、2.00 2.50 kg,比母本中国沙棘分别提高31.34%46.30%、66.67%108.33%。杂交子代具有单株生长量越大,其果实与种子表型指标就越小的变化规律,与母本中国沙棘体大果小、父本蒙古沙棘体小果大的表型特征相吻合。

乌兰布和沙漠东北部天然植被动态及生态用水量研究

乌兰布和沙漠东北部的不同地类导致该地区天然植被生境差异,进而形成了有不同顶级植物组成的天然植物群落。本文在不同时期卫星影像解译的土地利用类型基础上,分析了乌兰布和沙漠东北部天然植被生境动态变化。结果表明,该地区固定半固定沙地面积均有所减少,流动沙地扩大,同时盐碱地大大萎缩。在此基础上,用间接推求方法估算了该地区天然植被的生态用水量,其中柠条群落的生态用水量占整个研究区域生态用水总量的50.01%,油蒿+白刺+沙冬青群落占41.03%,梭梭群落占7.38%,盐碱地柽柳群落占1.58%。