河西走廊中部人工沙漠植被典型群落物种的多样性

[目的]揭示河西走廊中部人工沙漠植被典型群落物种多样性研究,为干旱沙漠地区的生态恢复和人工植被建设及沙区植被多样性的恢复与重建提供理论依据。[方法]基于对甘肃省张掖市临泽县治沙站人工沙漠典型群落物种多样性进行调查。运用Simpson和Shannon-Wiener物种多样性指数,Margalef物种丰富度指数,Simpson物种优势度指数和Pielou物种均匀度指数计算。[结果]灌木群落具有较高的丰富度指数和多样性指数,而草本群落具有较高的均匀度指数;物种多样性指数、丰富度指数变化趋势基本一致,而均匀度指数则呈相反趋势;β多样性与α多样性反应结果一致;丰富度指数与多样性指数、均匀度指数之间存在极显著的相关性,植物多样性与土壤结皮层厚度呈正比,与土壤含水量高低影响不大。[结论]灌木以梭梭—白刺群落为优势群落,草本以雾冰藜—白茎盐生草群落为优势群落,具有物种组成简单,多样性较低的特点,群落在植物生活型上以旱生、超旱生或盐生的小灌木和1年生草本植物占主导地位。

沙漠人工植物群落的根系分布及动态

2004年植物生长季，利用根钻取样研究了沙漠4种不同配置类型油蒿与柠条植物群落的根系分布及生长动态；另外，采用挖沟分层取样研究了半固定沙丘两种植物的粗根剖面结构，结果表明：尽管4个样地高峰值和低峰值出现的时间不一致，但沙漠植物细根的生长动态表现为双峰型；整个生长季纯油蒿样地细根密集分布于0～40cm，其余样地密集分布于10～60cm；受一年生植物的影响，9月份4个样地表层（0～30cm）细根的根长密度和根重密度均出现最大值。采用边灌水边取样的办法获得4个样地300cm深的根系数据，4个样地90％以上的细根分布在0～200cm层次，其中纯油蒿样地的根系的最大深度是270cm，其余3个样地均在300cm以下；细根的根长密度和根重密度随深度而减小且呈指数递减形式（P〈0．01）。除纯油蒿样地外的其他3个样地，根瘤的最高值出现在4月份；粗根的根长密度远远小于细根的根长密度。挖沟分层取样研究表明，与柠条相比油蒿具有较高的根冠比；柠条的粗根长主要分布于0～60cm，粗根重主要分布在0～40cm；油蒿的粗根分布比柠条的更浅，粗根长主要分布于0～40cm，粗根重主要分布在0～20cm。

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾

研究于2003年6月至8月在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场进行.利用微型蒸渗仪结合大型称重式土壤蒸渗仪测定了流沙、油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)3类样地的土壤蒸发;油蒿和柠条的蒸腾利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和气孔计测定;同时对降水量、流沙渗漏量、0～200cm土层的土壤含水量进行了观测.结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,样地和位置间的互作效应差异不显著;在沙漠区有很大比例的蒸发发生在稀少的降水事件之后.气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟合得到日变化曲线均达到显著水平(p＜0.05);将蒸渗池和气孔计2种方法测定结果方差分析表明油蒿的蒸腾均高于柠条的(p＜0.05),测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础进行叶片与种群间的尺度转换是可行的.2003年6月至8月期间,该区的降水量为159.1mm,渗漏量为48.5mm,裸沙蒸发量为63.0mm;油蒿样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为54.1mm、59.0mm和119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为59.5mm、56.4mm和127.6mm.

沙漠人工植被区生物结皮类土壤的蒸发特性——以沙坡头沙漠研究试验站为例

沙漠人工植被区的建立有助于生物结皮的形成和发育,它将显著改变植被区土壤的持水性能和蒸发过程。利用室内蒸发法研究了流沙和沙漠植被区生物结皮类土壤的蒸发特性。结果表明,随固沙年限的延长生物结皮层及其下的亚土层逐年增厚、容重下降、土壤持水能力增加,且苔藓结皮优于藻类结皮。当土壤样品完全饱和后,生物结皮土壤的蒸发量明显高于流沙,苔藓结皮高于藻类结皮,并随固沙年限的延长而增加;但是蒸发过程表现出明显的阶段性(p<0.05)。在蒸发的第一阶段(速率稳定阶段),与流沙相比生物结皮的存在有利于蒸发;但在蒸发的第二阶段(速率下降阶段)生物结皮却抑制蒸发。分析后认为,正是生物结皮具有较高的持水能力,在蒸发的第一阶段增加了水分被蒸发的可能性;当土壤干旱时,结皮可以将水分束缚在土壤中从而抑制了蒸发。

沙漠人工植被蒸渗池测定及蒸腾量推算

2003年6月-2004年10月植物生长季,利用表面覆盖油毡的非称重式蒸渗池测定了油蒿和柠条的蒸腾量,观测了土壤水分平衡场的蒸散量及植物地上部分生长情况。结果表明,蒸渗池测定结果通过单位换算统一和尺度转换,同LI-1600气孔计测定结果进行方差分析表明物种间(油蒿和柠条)差异达显著水平(P<0.05),测定方法间(蒸渗池和LI-1600气孔计)差异不显著。从而说明,在干旱沙漠区利用蒸渗池表面覆盖油毡测定植物蒸腾是可行的,以叶面积指数和有效盖度为基础进行叶片水平与种群水平间的尺度转换是成功的;同时,基于蒸渗池测定结果推算出了土壤水分平衡场4个样地的蒸腾总量。2003年的降水量约是2004年降水量110.9 mm的2倍多;受此影响,2003年的植物地上部分生长情况好于2004年;同时,干旱不仅降低了样地内植物的蒸腾量和蒸散量,而且增加了降水的蒸发损失。

沙漠人工植被地上部分生长动态

对腾格里沙漠东南缘2种人工植被柠条和油蒿在4种配置方式下地上部分的生长动态进行了研究,结果表明:不同配置方式下它们的密度、高度、冠幅和生物量基本不变或略微呈下降趋势;油蒿新梢的年生长动态呈S型曲线,柠条新梢春季生长速度较快,7月份以后生长速度缓慢或基本停止生长;柠条、油蒿地上生物量和叶面积指数的年变化均表现为双峰型,4种配置方式下共有8种1年生植物入侵,并具有较高的植被盖度;同其它3个样地相比,纯油蒿样地1年生植物的密度、盖度和生物量明显偏低.

造纸废水灌溉对沙漠人工林土壤物理特性的影响

通过对造纸废水灌溉沙漠人工林土壤容重和孔隙度的研究表明,相同深度土壤的容重随着灌溉年限的增加逐渐降低,土壤孔隙度随着灌溉年限的增加而增加,这与对照区的土壤容重和土壤孔隙度的变化相反,说明造纸废水灌溉对沙漠人工林土壤的物理特性产生了明显的影响;土壤中含盐量随污灌年限的增加先增加后趋于稳定,说明随着植物的生长其对无机盐具有一定的吸收与吸附作用,但大多数植物对盐的需求非常有限。

河西走廊人工沙漠植被土壤种子库综述

采用野外地上植被调查和与室内萌发实验相结合的方法,对河西灌区典型人工沙漠土壤种子库的组成、库容、分布特征、季节动态规律以及与地上植被的关系等进行了研究。本文土壤种子库的结构与萌发策略研究的取样时间、取样方法、大小和数量、鉴定方法、研究内容及进展等方面进行综述,旨在为进一步推动今后人工沙漠植被土壤种子库的研究工作提供参考。

河西走廊沙漠人工植被区土壤种子库特征

土壤种子库作为地上植被更新的重要的种源储备库,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。以河西走廊不同区域沙漠人工植被为研究对象,研究了土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明:河西走廊沙漠人工林土壤种子库共出现27种植物,分属8科22属,以藜科植物最多,生活型以草本植物种子比例最高,占到90.6%-95.06%;土壤种子库密度介于19.29粒/m^(2)-858.57粒/m^(2)之间,从东到西呈水平地带性分布,土壤种子库分布主要集中在0-2cm土层中,不同样地土壤种子库密度均呈明显的垂直分布,在0-10cm土层内,随着土层深度增加,种子库密度先减小后增大;土壤种子库多样性(Simpson指数)在河西走廊东段沙漠人工植被区最高,在0.671-0.812之间,河西走廊中段沙漠人工植被区为0.417-0.809之间,河西走廊西段沙漠人工植被区为0.256-0.707之间,从东到西呈下降趋势,Shannon-Wiener指数、Margalett丰富度指数、Peilow均匀度指数也表现出相同的趋势,说明由于生境的植被的异质性程度高,使土壤种子库之间的差异性显著;河西走廊沙漠人工植被区的土壤种子库和地上植被的相似性系数均在0.45以下,为中等不相似水平,说明在组成上差异显著;土壤种子库以一年生、多年生草本为主,也有少量灌木种子,表明土壤种子库对灌木层更新和演替影响较小。研究证明了土壤种子库中的大量种子,是地上植被自然恢复的重要物质基础,并对了解沙漠人工植被区植被自然恢复特点具有重要的贡献。

沙漠人工植被区柠条树干液流变化及影响因子分析

于2008年5—9月利用Dynamax茎流仪测量了沙坡头地区18 a龄人工柠条的树干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析柠条液流的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明,观测期间柠条液流速率均表现为明显的单峰曲线,液流一般在00:00左右启动,08:30—11:30达到高峰,然后下降,在午夜时分达到最低。对液流速率与环境因子的相关分析表明,太阳辐射、相对湿度、空气温度、风速等因子显著影响到柠条的液流速率,其中太阳辐射和相对湿度的影响最为显著,经过逐步回归建立了该区柠条液流速率与环境因子的多元线性方程。

河西走廊几种荒漠植物种子萌发特性研究

为了解植物种子萌发适应干旱环境的基本特性,以河西走廊人工梭梭林中重要值较大的梭梭(Haloxylon ammodendron)、红砂(Reaumuriasoongarica)、多枝柽柳(Tamarixramosissima)、雾冰藜(Bassiadasyphylla)、沙蓬(Agriophyllum squarrosum)、刺沙篷(Salsola ruthenica)、蒙古虫实(Corispermum mongolicum)、白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、花花柴(Karelinia caspia)等10种植物种子为对象,对其萌发率、萌发开始时间、平均萌发时间和萌发持续时间进行研究。结果表明:(1)10种荒漠植物种子在Log尺度下均呈正态分布,种子大小与萌发持续时间、萌发开始时间和平均萌发时间之间都呈显著正相关(P<0.05),而与萌发率呈极显著负相关(P<0.01)。(2)萌发率正态分布曲线呈现单峰型,除沙蓬、刺沙篷外,其余8种植物种子萌发率大于20%,说明荒漠植物具有较高的萌发特性;萌发开始时间呈单峰型,1—3d内开始萌发的植物占90%,说明荒漠种子萌发时间较短;持续萌发时间呈单峰型,梭梭持续萌发时间最短;平均萌发时间呈单峰型,红砂平均萌发时间最长。(3)聚类分析显示,10种植物种子萌发特性分为快速萌发型和缓慢萌发型,主要受外界环境长期适应和选择的结果,也是荒漠植物生存策略的重要环节。

河西走廊沙漠人工林群落结构特征

在实地踏查的基础上,设置典型调查样地,调查分析了河西走廊沙漠人工林植物的物种组成和群落类型,描述了物种的地理成分、区系特征和生活型谱。结果表明:1)河西走廊沙漠人工林共有种子植物48种,分属14科41属,物种组成以藜科、禾本科和菊科等植物为主。2)群落植物的科、属、种区系成分类型多样,温带成分占优势,其次为地中海区-西亚-中亚分布成分,具有温带荒漠性和古老性;科的分布型有3个分布型2个亚型,属和种的地理成分可归入8个分布型4个亚型;生活型谱以1年生植物(37.5%)为主,地下芽植物(27.1%)次之。3)研究区植被可划分为3个典型群落:梭梭群落、胡杨群落和红柳群落。梭梭群落是主要建群种,分布面积广、物种数较多,优势种梭梭的重要值在0.34~0.73。胡杨群落和红柳群落分布面积少,群落盖度较低,植被稀疏。