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。

民勤荒漠区人工梭梭种群自然更新与人工辅助恢复机理分析

本文探讨了民勤荒漠区内人工梭梭种群的自然更新和人工辅助恢复机理,文章通过调查民勤县荒漠区的概况,采用样地选择的调查方法收集了梭梭种群的相关数据,经过结果分析,发现不同土壤质地中盐碱度含量对梭梭种群的自然更新产生了影响,而灌溉对梭梭种群的水分利用和幼苗存活也有显著影响,最后深入分析了人工辅助恢复与梭梭种群自然更新之间的相互作用,强调了人工辅助恢复措施在增加种群数量和维护种群健康方面的关键作用。

民勤荒漠区4种植物的防风固沙功能对比分析

梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙蒿(Artemisia desertorum)、白刺(Nitraria tangutorum)和膜果麻黄(Ephedra przewalskii)是民勤荒漠区主要的牧草,分布面积较大。为了研究荒漠区牧草植物的防风固沙功能,在牧草利用的同时兼顾防风固沙功能。本研究用民勤荒漠区4种主要防风固沙植物样方调查资料,通过计算单株植物的纵断面积和单位面积上的纵断面积,以及单株植物的固沙沙堆体积和单位面积上的固沙沙堆体积,对4种主要植物群落的防风功能和固沙功能进行了对比分析。结果表明,单株(丛)的防风功能的排序为白刺>梭梭>沙蒿和膜果麻黄,单株(丛)的固沙功能白刺>膜果麻黄,单位面积上防风功能的排序为沙蒿>梭梭>白刺>膜果麻黄,单位面积上的固沙功能白刺>膜果麻黄;单位面积上防风固沙功能的排序为白刺>沙蒿>梭梭>膜果麻黄。如果只选择防风,则应选用沙蒿;如果侧重点是固沙,则应选用白刺;如果二者兼顾,则应选用白刺和沙蒿。

民勤荒漠区主要植物群落的稳定性及生态效应

以民勤荒漠区5种主要植物群落10个样方12年的定位观测资料为基础,运用植被盖度和投影盖度2个指标对荒漠区植物群落的稳定性及其生态效应进行分析,以期阐释随着全球变暖荒漠植物群落的稳定性和生态效应的变化规律。观测结果表明,沙蒿(Artemisia arenaria)的植被盖度和麻黄(Ephedra przewalskii)的植被盖度以及沙蒿的投影盖度和梭梭(Haloxylon ammodendron)人工林的投影盖度显著下降,白刺(Nitraria tangutorum)的植被盖度亦下降。分析结果表明:(1)植被盖度相对较低的群落的稳定性较强,而植被盖度相对较高的群落的稳定性相对较差。(2)当年降水量是决定植被盖度及其投影盖度的关键因子。(3)单位面积的白刺的生态功能最大,其次是麻黄,再次是白刺+梭梭,单位面积的沙蒿的生态功能最低。荒漠区植被稀疏,植株枝条分布极不规则,以冠幅计算所得的植被盖度不能反映植被实际覆盖地表的状况。

民勤荒漠区几种主要固沙植物群落的水分平衡特性

为了研究在自然状态下植物群落的自然稀疏密度、水分营养面积和耗水量等水分平衡特性,选择民勤荒漠几种典型植物群落,运用连续4 a的样方观测资料,分析了天然沙蒿、天然麻黄和人工梭梭林群落在自然降水条件下植物群落的自然稀疏密度、水分营养面积和耗水量等水分平衡特性。结果表明:天然沙蒿、天然麻黄和人工梭梭林群落在当地的自然稀疏密度相对稳定。群落中成年梭梭林的年耗水量与他人在同一地区用蒸渗仪且地下水位控制在1.4 m时测定的3 a幼苗的耗水量相当,梭梭密度较他人用降水量和蒸腾量、蒸发量推算的密度偏小。实验条件下单株植物的耗水量并不等于群落中个体的平均耗水量,在自然状态下研究得到的单株耗水量较在实验条件的下结论更为真实。植物蒸腾耗水量方面研究的真正有意义的是其在接近凋萎时的蒸腾耗水量,而不是特定供水条件下的几个特定值。

民勤荒漠区典型草本植物马蔺的物候特征及其对气候变化的响应

植物物候反映了过去一段时间气候条件的累积对植物生长和发育的综合影响。通过收集1974—2007年民勤荒漠区典型草本植物马蔺的物候观测数据以及民勤治沙综合试验站同步观测的气象资料,分析了马蔺的物候特征及其对不同时间尺度气候变化的响应过程,结果表明:(1)马蔺的平均生长季长度约为201.7 d,并呈现出逐年增加的趋势,大致表现为每10a延长0.8d,但随着年份的变化并不显著(P>0.1)。(2)除开花期的开始时间出现明显的延后外(P<0.1),马蔺其它物候期的开始和结束时间均表现为轻微的延后趋势,且随着年份的变化不显著(P>0.1)。马蔺各个物候期的持续时间不同年份差异较大,其中萌动期、开花期和果熟期的持续时间随着年份出现减少的趋势,而展叶期和黄枯期的持续时间随着年份则出现增加的趋势,但其变化均不显著(P>0.1)。(3)马蔺整个生长季的延长可能受气温和降水的综合作用,其物候期的开始时间对物候期开始之前3周到3个月之间的积温有着显著的响应(P<0.01),而对于长时间尺度的积温则响应不显著(P>0.1);其部分物候期的开始时间对于中短时间尺度的累积降雨有着较显著的响应(P<0.1),但是对于长时间尺度的累积降雨则所有物候期都响应较弱(P>0.1)。(4)马蔺的物候期特征除了受区域气候变化影响之外,可能还与其自身的水分利用机制有关,未来的气候变化可能会进一步影响到该地区典型荒漠草本植物的物候特征。

民勤荒漠区优良苜蓿引种栽培试验研究

经过3年对引进国外的4个紫花苜蓿优良品种,在民勤荒漠区进行引种栽培试验,结果表明,随春季播期提前,各个品种均有明显提前成熟的趋势。在夏季气温39℃以下和冬季最低气温-30.4℃以上,这些品种均可安全度夏和越冬。不同留茬高度处理下均表现出从留茬0,3,5到7 cm成活率显著提高的趋势,并以留茬高度7 cm最好。"Algonquin"和"Mathias"2个品种在种植第2年可刈割3茬,年度平均风干草产量分别可达到15.3和16.2t/hm2,比对照品种分别提高32.8%和40.6%;种子产量分别可达到750和765 kg/hm2,比对照品种分别提高150.0%和155.0%。同时,这2个品种均表现出明显的产草量、产种量高的优势,并具有较强的抗旱、抗寒、抗病虫能力,在民勤荒漠区及同类地区具有推广价值。"Beaver"和"Rangelander"2个品种的种子产量和牧草产量,与对照品种差异不显著,没有太大推广价值。

沙尘暴发生日数与空气湿度和植物物候的关系——以民勤荒漠区为例

民勤荒漠区沙尘暴发生日数在波动中表现为减少趋势。为了研究探索沙尘暴减少的原因,运用1956年以来的沙尘暴观测资料、1961年以来的气象资料和1974年以来的植物物候观测资料,用标准差计算沙尘暴的月变差,用相关系数计算空气湿度等气候要素和植物物候与沙尘暴发生日数之间的相关关系。结果表明,沙尘暴日数的减少与空气相对湿度的增大密切相关,与春季植物物候的提前和秋季植物物候的推迟之间存在一定的相关关系。植物物候变化与沙尘暴发生日数变化的关系有待深入研究。

民勤荒漠区主要灌木叶片C、N、P化学计量特征的季节变化

为探究不同灌木叶片C、N、P化学计量特征季节变化规律,揭示荒漠植物对环境的适应策略,以民勤荒漠区4种主要灌木梭梭、沙拐枣、唐古特白刺、柠条锦鸡儿为研究对象,分析不同荒漠植物在生长季内叶片的C、N、P含量及其计量比变化特征。结果表明:(1)沙拐枣、柠条锦鸡儿叶片C含量显著高于唐古特白刺、梭梭(P<0.05),且唐古特白刺显著高于梭梭,沙拐枣与柠条锦鸡儿差异不显著;唐古特白刺叶片N含量显著高于其他3种植物叶片;唐古特白刺叶片P含量最高,并显著高于柠条锦鸡儿,但两者均与梭梭和沙拐枣差异不显著。(2)4种荒漠植物叶片C、N、P含量及其计量比各指标在生长季节内的变异系数表现为:P(28.34%)>C∶P(24.70%)>N∶P(19.07%)>N(17.49%)>C∶N(16.89%)>C(2.91%)。(3)C含量与N、P含量呈不显著正相关关系;除沙拐枣,其他叶片N含量与P含量呈显著正相关关系,4种荒漠植物叶片N∶P值的变化主要由P含量变化决定。(4)植物叶片C、N、C∶N、C∶P和N∶P含量的变异主要受植物种类影响,植物叶片P含量的变异主要受生长季节影响。研究发现,民勤荒漠4种灌木植物叶片C、N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P在生长季内因物种而不同,它们在生长季内变异系数在植物种之间也存在差异。

民勤荒漠区草场植被对气温和降水的响应

为了揭示荒漠草场植被响应气候变化的特征,本研究运用民勤荒漠区1974年以来的物候观测资料和2002年以来的植被样方观测资料以及同期气象资料,分析了荒漠草场植被对气温和降水变化的响应。用线性趋势线及其回归显著性表示变化趋势的显著性,用相关系数表示2组变量的相互关系。数据分析采用SPSS 13.0软件完成。结果表明,1)民勤荒漠区1961年以来的年平均气温升高速率大于全球水平和中国近百年来水平;2)植物对气温变化的响应主要表现春季物候提前,秋季物候推迟,生长季延长;植被对降水量变化的响应主要表现为植被盖度和纯盖度随降水量减少而降低;3)植被盖度及纯盖度主要与年降水量正相关;植株密度主要与9月份降水量正相关;4)春季气温的升高对植物物候的影响大于秋季。

甘肃民勤荒漠区植物物候相的持续特征和组合特征

以民勤荒漠区1974年以来的36种植物的物候观测资料,运用物候频数的统计方法,划分5个物候相,分析物候相的持续特征和组合特征。结果表明:植物的活动期物候相持续日数平均为212天,绿色期物候相持续日数较长,花色期物候相持续日数最短;花色期、挂果期和绿色期3个物候相不同植物之间相互重叠;旱柳的活动期物候相最长,火炬树和芦苇的活动期物候相最短,胡杨和火炬树的绿色期物候相最短,芦苇的秋色期物候相最短;荒漠区不同植物的花色期以及挂果期差异很大。在花色期物候相中,开花始期较早的植物开花末期也相对较早。

民勤荒漠区霸王群落种间联结性分析

为了从种间联结性的角度揭示霸王群落的稳定性机制,基于2×2列联表,运用多物种总体联结性,各物种间联结性、联结系数、共同出现百分率,对民勤荒漠区霸王群落2大分布区的种间联结性进行分析。结果表明:五托井霸王群落总体表现为联结程度不显著的正关联,群落处于比较稳定的阶段,建群种霸王的优势明显,整个群落将朝着稳定无关联的方向发展;石榴井西霸王群落总体表现为联结程度不显著的负关联,群落处于比较不稳定的演替阶段。五托井霸王群落内12个主要植物种构成的66个种对间,有显著相关性的仅占12%,正联结程度明显高于负联结程度,但很多χ2检验相关性不显著的种对间,尤其是霸王与其他种对间的联结程度极高,群落处于稳定阶段;石榴井西霸王群落内12个主要植物种构成的66个种对间,有显著相关性的仅占7.58%,负联结程度明显高于正联结程度,霸王与其他物种间的联结系数AC均表现为相互独立,群落处于比较不稳定阶段。群落稳定性、群落总体联结性及群落内物种间联结性相互之间呈正相关关系。

民勤荒漠区生态变化初探

在民勤荒漠区 ,荒漠植被的演替是经过历史的环境变迁 ,渐变的过程。由于人类活动的干扰增加 ,石羊河水系生态平衡失调 ,中上游用水量增加 ,流入民勤的径流量减少 ,造成过量开采地下水 ,导致地下水位的迅速下降。再加乱垦滥挖 ,造成植被演替的速度加快 ,总的趋势为植被覆盖度降低、植物种类减少、生长势减弱。

近39年民勤荒漠区气温变化对乔木植物物候的影响

利用甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站1975—2013年气象资料,与当地乔木沙枣、二白杨、胡杨、小枣、家杏、桑树6种乔木物候观测资料,通过5年时间段统计物候发生日的偏离程度,统计春季物候年度展叶期、开花期变化趋势,分析物候变化对气温变化的响应关系。结果表明,近39年研究区春季平均气温以0.053℃/a的速度升高,荒漠植物的多种物候期出现同步性的提前;39年春季物候提前了7.6~12.1 d,即气温每提升1.0℃,可导致春季物候期提早2.1~5.8 d,秋季落叶期平均推迟3.8 d。

民勤荒漠区不同生活型植物物候响应气候变暖的差异

运用1974年以来民勤荒漠区植物物候观测资料和气象观测资料,将22种植物分别按生长类型划分为乔木、灌木和草本植物3种生活型,再按更新芽着生部位将22种植物划分为高位芽植物、地上芽植物和地面芽植物植物3种生活型,分析了按这2种方法划分的不同生活型植物物候响应气候变化的差异。结果表明:1)不论以哪种方法划分的植物生活型,春季物候响应气温变化的敏感程度均大于秋季;2)按生长类型划分的3种生活型植物之间的物候变化差异较按更新芽着生部位划分的3种生活型植物之间的物候变化差异大,主要表现为乔木和灌木的物候差异较大;3)当地植物的生长期长度、乔木的春季物候提前幅度和高位芽植物的春季物候提前幅度大于其他文献报导;4)更新芽着生部位越高,春季物候响应当月和当年气温变暖越敏感,表明在地面以上、乔木高度以内,距地面越高气温对春季物候的影响越显著。

民勤荒漠区黑果枸杞所在群落种间联结性研究

为掌握野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)所在群落生境类型、群落演替阶段,以甘肃民勤6个分布集中区的野生黑果枸杞为研究对象,通过建立物种间2×2联列表,计算物种总体方差比率及种对间Jaccard、Ochiai、Dice指数值和Spearman秩相关系数,对该区黑果枸杞所在群落物种总体相关性、种对间联结性进行检验,对种间关联程度进行测定。结果显示,民勤荒漠区黑果枸杞所在群落内主要有盐爪爪、白刺、骆驼蒿、骆驼蓬等17种植物,各种间总体方差比率VR=1.55,统计量W=74.59>χ~20.05,48,方差比率VR偏离1明显;χ~2检验显示,呈正联结的有54对、占40%,呈负联结的有78对、占57%,呈独立的有4对、占3%;OI、DI、JI关联指数小于0.25的种对分别有79对、89对、112对,占58%、65.4%、82.4%;Spearman秩相关系数,正相关种对有46对、占34%,负相关种对数有90对、占66%,其中极显著负相关有2对,显著负相关有3对。研究认为,民勤荒漠区黑果枸杞所在植物群落种类较少,大部分种对间关联程度未达到显著程度,群落种间联结不紧密,群落结构简单、不稳定,处于演替的初、中期阶段,需加大封育保护力度,促进该区域黑果枸杞群落向稳定阶段演替。

民勤荒漠区黑果枸杞种群空间分布格局及关联性

为了解民勤荒漠区野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)种群空间分布特征,阐明环境因素对其的影响程度,本研究采用点格局分析方法,对不同土壤类型、不同龄级黑果枸杞种群空间分布格局和关联性进行了分析。结果表明:研究区黑果枸杞个体主要集中在Ⅰ、Ⅱ龄级,整体上呈稳定性种群。在半固定沙地,各龄级均为随机分布、之间表现为无关联;在壤土地,随着龄级的增加由集聚分布趋于随机分布,Ⅰ、Ⅱ龄级与其它龄级之间,在中等尺度下均表现为正关联;在盐碱地,仅Ⅰ龄级在中等尺度上为集聚分布,其余龄级在各尺度上均为随机分布,且Ⅰ龄级与其它各龄级表现为无关联。总体上,研究区黑果枸杞种群年龄结构呈稳定状态,空间格局及关联性存在着显著的尺度效应,这与其繁殖特性、生境密切相关。

基于分层投影盖度的荒漠植被相对生态功能测定

以往有关荒漠植被的生态功能的研究基本上是以盖度为主要指标的,而荒漠植物枝条极不规则,盖度不能反映植物覆盖地表的真实状况,且盖度与投影盖度一般不存在对应关系,加之荒漠植被稀疏,用盖度不仅不能表征植物的生态功能和地位,而且往往忽视了植物高度的生态功能。以2002-2013年民勤荒漠区定位样方观测资料为例,运用分层投影盖度分析了5种主要植物群落的生态功能,结论表明:2002-2013年这5种植物群落的盖度大小的排序是:白刺>梭梭+白刺>沙蒿>麻黄>梭梭,投影盖度大小的排序是:梭梭+白刺>白刺>麻黄>沙蒿>梭梭,生态功能排序是:白刺>麻黄>梭梭+白刺>梭梭>沙蒿,即植被盖度、投影盖度和生态功能并不对应。研究结论认为:今后在做荒漠植物功能分析亦即用到植物的盖度时,应以投影盖度为主,而冠幅盖度只应作为一个对照参考指标;在研究荒漠植物的生态功能时,植株高度是一个不可忽视的重要指标。

温度和光照对3种一年生植物种子萌发的影响

以民勤荒漠区典型一年生植物盐生草、碟果虫实和五星蒿为材料,通过不同温度和光照对其种子萌发影响的研究,探索其种子萌发特征。结果表明:在适宜条件下,3种一年生植物在播种后1～4d开始萌发,萌发持续时间为2～12d。根据3种植物种子在不同温度和光照下的开始萌发时间、萌发持续时间和萌发率,最佳萌发温度盐生草为连续光照条件下15℃,萌发率为96.00%±0.00%;碟果虫实为连续黑暗条件下20℃和14h光照/10h黑暗条件下15℃/25℃,萌发率分别为18.00%±2.00%和28.00%±2.31%;五星蒿为连续黑暗条件下20℃和14h光照/10h黑暗条件下15℃/25℃,萌发率分别为96.00%±0.00%和96.00%±2.31%。盐生草和五星蒿种子在连续黑暗、连续光照和14h黑暗/10h光照条件下都能萌发,萌发的最佳光照条件分别为连续光照和连续黑暗,而碟果虫实只有在连续黑暗下才能萌发,光照下几乎不萌发。

民勤荒漠植被对气候变化的响应

运用民勤荒漠区1974—2009年物候观测资料和2002—2010年植被样方观测资料以及同期气象资料,分析了荒漠植被对气候变化的响应.结果表明:1961—2010年,民勤荒漠区气温升高,空气湿度增大,年均气温升高速率大于全球水平和中国近百年平均水平;植物对气温变化的响应主要表现在春季物候提前、秋季物候推迟、生长季延长;植被对降水量变化的响应主要表现为植被盖度和纯盖度随降水量减少而降低,植株密度、植物多度随降水量变化而波动;植被盖度和纯盖度与年降水量的相关性较高,然后依次为6—7月和4—5月的降水量;植株密度和植物多度与9月降水量呈正相关;植物春季物候提前的次序是芽初膨大期>芽开放期>开花始期>展叶始期和展叶盛期>花蕾序出现>开花盛期>开花末期>果实成熟期;秋季物候推迟的次序是叶全变色期>落叶始期>叶初变色期>落叶末期.春季气温升高对民勤荒漠区植物物候的影响大于秋季气温升高对物候的影响.