荒漠-绿洲过渡带NDVI演变及影响因子相关性分析

荒漠-绿洲过渡带是绿洲与荒漠相互转化过程中表现最活跃的地区,具有防止荒漠扩张、维持绿洲生态安全等重要的生态功能。本研究以民勤县为研究区域,根据绿洲外围归一化差异植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)的变化规律,确定民勤荒漠-绿洲过渡带的范围;利用2000—2020年内最大NDVI数据及降水、温度、日照时数、土壤水分影响因子,在像元尺度采用偏相关及多元相关分析方法,研究过渡带NDVI变化趋势及影响因子相关性分析。结果表明,绿洲边界外5000 m范围为民勤荒漠-绿洲过渡带范围,其中绿洲外0~300 m为过渡带核心区,300~2000 m为过渡带交错区,2000~5000 m范围为过渡带缓冲区。自2000年以来,过渡带区域NDVI整体呈增加趋势,其中,明显改善和稳定不变的面积占比较高,分别为47.8%和42.2%,其他占比较小,严重退化区域主要在靠近绿洲的过渡带核心区。降水增加对过渡带南部地带性植被的改善起主导作用,温度的上升对过渡带东部及西北部NDVI改善的促进作用更明显,日照时数的增加对过渡带西部及东南部NDVI改善的促进作用更大,土壤水分的增加对过渡带整体NDVI的改善均具有促进作用。土壤水分和降水是促进过渡带NDVI改善的主要因子。

黑河中游荒漠-绿洲过渡带固沙植物根区土壤颗粒组成及分形特征

探究荒漠-绿洲过渡带固沙植物根区土壤颗粒分布及分形特征,可对区域生态植被建设和荒漠化防治提供一定理论依据。选取黑河中游的荒漠-绿洲过渡带内3种固沙植物作为研究对象,采集固沙植物根区0~120 cm土层的土壤样品,测定了土壤粒度组成,并计算了土壤颗粒分形维数D。结果显示:3种固沙植物根区土壤的颗粒以中砂粒(0.25~0.5 mm)和细砂粒(0.1~0.25 mm)为主,占比75%以上,除中砂粒和细砂粒外,不同粒级土壤颗粒质量分数由高到低为极细砂粒>粗砂粒>粉粒>黏粒;3种固沙植物根区的土壤颗粒组成存在显著差异(P<0.05),沙拐枣根区土壤细砂粒和极细砂粒质量分数显著高于泡泡刺和梭梭,泡泡刺根区土壤中粉粒和黏粒质量分数显著高于梭梭和沙拐枣;3种固沙植物根区土壤颗粒分形维数D也存在显著差异(P<0.05),泡泡刺(2.00)>梭梭(1.94)>沙拐枣(1.91),且浅层(0~60 cm)土壤易受外界因素干扰,土壤颗粒分形维数D变化幅度较大;土壤颗粒分形维数D与土壤颗粒中的黏粒和粉粒质量分数呈极显著的正相关关系,与土壤中颗粒的砂粒质量分数呈极显著负相关关系,土壤颗粒分形维数D能较好地体现研究区固沙植物根区的土壤颗粒组成。提高固沙植物数量和覆盖率对于沙化土壤固定,改善土壤质量,防止风蚀的发生均具有重要意义。

气候变暖与荒漠-草原过渡带植物动态响应灰色分析——以美国新墨西哥州Sevilleta生态过渡带为例

在当前全球气候变暖的形势下,地表生态系统表现出不同的响应。干旱半干旱地区的生态过渡带的生物反应更为敏感。美国新墨西哥州中部的荒漠草原生态过渡带是监测全球气候变化和人类活动对生物影响的重要区域之一。本文以Sevilleta荒漠草原生态过渡带为例,运用灰色系统分析方法,研究在当前全球气候变暖的条件下,1989～1998年10年间该生态过渡带的两种共存的植物优势种(Boutelouaeripoda)和(Boutelouagracilis)历年的种群密度、组合形式和变化趋势,分析引起这些变化的主要气候因子。结果表明,Sevilleta生态过渡带中来自荒漠草原的优势物种Boutelouaeripoda的密度有上升的趋势,来自大草原的优势物种Boutelouagracilis的密度有下降的趋势,它们的密度比大于1且有上升的趋势;在影响种群密度变化的降水、最高温度、最低温度、湿度的4个气候因子中,温度因子起着重要的作用。由此可以认为,随着气候的变暖,本区来自荒漠地区的优势植物种在荒漠草原群落过渡带中将逐渐处于强优势地位,生态过渡带将有可能被荒漠草原所替代。

民勤绿洲荒漠过渡带沙拐枣群落种间关联及生态位研究

基于野外样方调查资料,采用方差比率法、χ2检验、联结系数Ochiai、Spearman秩相关分析和生态位量化方法对民勤绿洲荒漠过渡带沙拐枣群落种间关系进行研究,以期为荒漠区固沙植被抚育管理提供理论支撑。结果表明:1)方差比率分析发现,沙拐枣群落总体上呈现显著正联结的关系,群落处于稳定状态。2)χ2检验正关联种对数(98)高于负关联种对数(92),正负联结种对比1.07,显著关联种对占总种对数的7.37%。3)沙拐枣与沙蓬、梭梭的正联结Ochiai指数最大分别为0.90和0.79,体现出互相促进的种间关系,但大部分种对Ochiai联结系数、Spearman秩相关系数较低,种间联结关系松散。4)沙拐枣、梭梭、沙蓬、猪毛菜生态位宽度较大,对绿洲荒漠过渡带具有较强环境适应能力。5)生态位重叠指数由高到低依次为碟果虫实和骆驼蓬(0.93)>阿拉善碱蓬和红砂(0.89)>黄花补血草与画眉草(0.68)。其均值0.16,整体上群落种间竞争较小。建议干旱区防风固沙造林树种应以种间竞争较小的林草植物种为主,构建稳定人工防护体系。

荒漠-绿洲边缘区生态过渡带的土壤颗粒分形特征

通过实地采样和实验室分析，测定了黑河中游荒漠绿洲边缘区生态过渡带的土壤粒级分布、有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、速效氮（AN）和速效磷（AP）的含量，并采用1993年杨培岭等提出的用粒径的重量分布代替数量分布的土壤分形模型，计算了土壤颗粒分形维数；最后利用统计分析法，研究了颗粒分形维数与土壤粒级分布及各养分指标的关系。结果表明：从荒漠边缘向绿洲延伸的过渡带，土壤中砂粒含量占绝对优势，粉粒居中，黏粒最少，采样区土壤质地较粗；土壤颗粒分形维数在2．105～2．609之间变动，处于极低水平，与土壤各养分指标具有相似的变化趋势，除靠近绿洲区存在一个“生态裂谷”外，整体呈上升趋势：利用相关分析法得出，土壤颗粒分形维数与砂粒含量呈显著负相关，与黏粉粒及各养分指标均呈显著的正相关：利用回归分析法进行定量分析，砂粒含量每增加1g／kg，颗粒分形维数D降低0．0019个单位；粉粒和黏粒含量每增加1g／kg，颗粒分形维数D分别增加0．002和0．023个单位，对土壤颗粒分形维数变化幅度的影响依次为黏粒〉粉粒〉砂粒，分形维数对黏粒含量的变化最为敏感。因此，可以将土壤颗粒分形维数作为衡量荒漠一绿洲边缘区土壤养分变化状况的指标之一，用于反映荒漠绿洲区土壤的退化状况。

天山北部山地-绿洲-过渡带-荒漠系统的生态建设与可持续农业范式

天山北部的山盆系统由山地植被垂直带系统和荒漠盆地的同心环形 (地质 地貌 )植被地带所构成。该系统包括 :山地、山前倾斜平原和古老冲积平原 3个“圈”和其下的高山带、山地森林 草原带、低山荒漠带、砾石戈壁荒漠带、农业绿洲带、扇缘灌草带、冲积平原带、沙漠带和湖泊等 9个“带”。这些地带是干旱区最本质和弥足珍贵的自然资源的存在和作用方式 ,也是指导干旱区生态保育和土地利用的、不可违抗的大自然规律的宏观展现。在此基础上所提出的“山地 绿洲 过渡带 荒漠生态 生产范式”以山地和荒漠盆地的植被地带为框架 ,以贯穿和联系着这一系列环带的生物地球化学循环、生物地球物理过程和生物地球社会经济关系为驱动因素 ,建立起以可持续农业与生态保育为目的的。

北疆绿洲-荒漠过渡带草地开发优化生态经济模型研究

北疆绿洲 -荒漠过渡带草地具有生态边际效应 ,极具开发潜力。根据水、土条件 ,选择宜垦天然草地建立优质高产人工饲料基地 ,极大地增加第一性生产 ,提高向第二性生产转化效率是克服草地生态危机 ,提高草地畜牧业经营效益的关键。以第一性生产给第二性生产提供最多的净能 (NE)和可消化粗蛋白 (DCP)为目标 ,以资源、生态平衡和基本需求为约束条件 ,NE和DCP的供需平衡为调控手段 ,运用线性规划为优化方法 ,确定了草畜优化配置的肉类生产模式。并用系统动力学方法对农草畜系统进行了动态仿真。结果表明 :天然草地开垦为人工饲料基地后 ,生态效益改善明显 ,光能利用率可从 0 .0 138%提高到 1 193% ;土壤含盐量可从 2 5g·kg- 1下降到 8g·kg- 1;载畜量可从每公顷 0 34 6羊单位 ,提高到 9 34～ 33.0 3羊单位 ;可食畜产品的饲料能转化效率从 0 0 547%增加到 7 131%～ 11 4 2 8%。系统的经济效益也产生了巨大的变化 ,每公顷纯收入从 4 7 2 5元递增到 8187 4元 ,农草畜系统的综合生态经济效益提高 12 0倍。

乌兰布和-西鄂尔多斯荒漠草原过渡带典型灌木群落及其多样性

[目的]研究乌兰布和沙漠-西鄂尔多斯荒漠草原生态过渡带典型灌木群落的多样性,为该区生物多样性保护和生态环境建设提供理论依据。[方法]通过重点精查的方式对该地区代表性群落类型设置样点进行植被调查,分析了该过渡带主要灌木群落的类型、物种组成、群落特征和物种多样性。[结果]该区共有12科30属36种植物。豆科、菊科、藜科和禾本科植物比例较高,单种属较多。多年生草本和灌木居多,以旱生植物为主。灌木群落包括分布在西鄂尔多斯荒漠草原的驼绒藜群落、霸王群落和四合木群落,分布在乌兰布和沙漠的白刺群落、油蒿群落和沙冬青群落。西鄂尔多斯荒漠草原灌木群落的植株密度较高,乌兰布和沙漠灌木群落的建群种重要值、盖度和地上生物量较高。西鄂尔多斯荒漠草原灌木群落的物种多样性普遍高于乌兰布和沙漠。大部分群落的相似性较低。[结论]乌兰布和-西鄂尔多斯荒漠草原过渡带植物数量比较贫乏,多年生草本和灌木是该区植物的主要部分,植物旱生化明显,西鄂尔多斯荒漠草原植物多样性变化幅度较小且保持在较高水平,不同生境下群落相似性较低。

不同生态位计测方法在绿洲荒漠过渡带上的应用比较

In this paper,plant niche breadth and niche overlap were analyzed on oasis-desert ecotone in Fukang of Xinjiang,with 7 measurements.The results reveal that:the methods for measuring niche breadth such as Simpson,Shannon Wiener and Levins formula were all fit to plants on oasis desert ecotone,while Simpson,Shannon Wiener were better than Levins; niche overlap formula of Levins,Wang gang,Pianka were all suitable to reflect niche structure,But Wang-gang’s method was more rational than the others.The minimal spanning tree and polar ordination proved it fully.

绿洲-荒漠过渡带景观的植被与土壤特征要素的空间异质性分析

采用变异函数的理论和方法 ,通过空间异质性特征比较 ,研究了阜康绿洲 荒漠过渡带景观中的植被盖度和土壤环境因子的空间异质性、空间格局及其关系 .在此基础上 ,应用Kriging局部块段插值法 ,以三维图形显示出各个要素的空间分布格局 .结果表明 ,除土壤全盐量空间相关性较弱外 ,其他各要素具有中等程度以上的空间相关性 ,且空间变异主要发生在较小尺度上 .其中 ,植被盖度的空间异质性程度较高 ,在 3km的尺度内具有明显的空间格局 .从空间分布格局看 ,植被盖度、土壤表层含水量和土壤 pH值沿样带相邻点差异对比明显 ,高值区和低值区交错 .草本盖度与土壤表层含水量、土壤 pH间有相关关系 ,灌木平均盖度主要依靠深层次地下水维系 .灌木和草本盖度的块金值具有明显差异 ,可能因为二者要求不同的生态条件 。

新疆阜康绿洲荒漠过渡带主要植物种的生态位分析

采用 Levins公式和王刚生态位重叠计测方法 ,对新疆阜康绿洲荒漠过渡带中的 7个植物种 ,分别从群落梯度和 3个单一生态因子 (土壤水分维 ,土壤盐分维 ,土壤酸碱度维 )上对其生态位分化进行了定量分析。结果如下 :1在群落梯度上 ,生态位大小依次为红砂 ( 0 .70 1 0 ) ,梭梭 ( 0 .6 4 34 ) ,角果藜 ( 0 .4 774 ) ,雾冰藜 ( 0 .374 5 ) ,盐爪爪 ( 0 .35 4 1 ) ,叉毛蓬( 0 .335 4 )和碱蓬 ( 0 .2 76 9) ;2红砂在土壤水分、土壤盐分、土壤酸碱度维上的生态位分别为 0 .5 2 74 ,0 .6 0 39和 0 .36 2 0 ,梭梭在这 3维上分别为 0 .332 0 ,0 .30 83和 0 .5 1 0 3,从生态位宽度看 ,红砂和梭梭处于优势种地位 ,其余为非优势种 ;3每个物种在群落梯度上的生态位宽度基本大于在上述 3个资源轴上的平均生态位 ;4红砂与梭梭在土壤盐分维上的生态位重叠最大 ( 0 .4 2 0 3) 。

塔里木荒漠绿洲过渡带主要种群生态位与空间格局分析

于新疆塔里木盆地荒漠绿洲过渡带设置3条样带（长900 m×宽50 m）进行植物群落调查,运用生态位测度指标和点格局法对种群空间格局、空间关联性及生态位特征进行研究。结果显示,胡杨（Populus euphratica Oliv.）、多枝柽柳（Tamarix ramosissima Ledeb.）和甘草（Glycyrrhiza inflate Bat.）具有较大的重要值和生态位宽度,对其它生态位较窄的物种具有资源竞争和扩张优势,生态适应能力强,对群落结构和环境变化起决定性作用;生态过渡带植物的种间生态位重叠普遍较高,尤其是草本植物间更明显,此分配格局反映出荒漠植物长期适应旱化生境而发生趋同适应,生态位分化程度低,种间资源竞争激烈;优势种群空间格局呈明显的空间变异性,0-25 m尺度内多枝柽柳和甘草分别呈随机分布和聚集分布,胡杨种群在≤5 m尺度内呈聚集分布,并随尺度增大转为随机分布;胡杨与多枝柽柳、胡杨与甘草、多枝柽柳与甘草分别在〈4 m、≤16 m和≤25 m尺度内呈显著空间负关联,种间相互排斥。表明在匮乏环境资源条件下植物趋同适应与资源竞争是驱动荒漠植物群落演替和限制物种共存的主要原因。

绿洲-荒漠过渡带四种植物光合及生理特征的研究

绿洲-荒漠过渡带植被的恢复和更新在过渡带生态环境建设中具有重要意义。通过对多枝柽柳,梭梭,头状沙拐枣和沙枣的光合特性、水势(ψ)以及生理指标的研究,结果表明,1)4种植物光响应曲线变化趋势基本一致,均表现为净光合速率(A)随着光合有效辐射(PAR)的增大迅速增大,当PAR达到了植物的光饱和点之后,A出现下降的趋势;作为C4植物的头状沙拐枣和梭梭都具有较高的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP),体现出了C4植物特有的高光合的优势,而其他一些光合参数K,Amax,Rday的变化规律并不完全一致;2)4种植物中,梭梭具有较低的清晨和正午水势,说明梭梭主要依靠夜间水分恢复能力来应对干旱环境;清晨水势除头状沙拐枣和沙枣之间差异不显著外,其他植物种之间的差异均达到了极显著水平(P<0.01),正午水势除多枝柽柳和沙枣之间差异不显著,其他植物种之间的差异也都达到了极显著水平(P<0.01);3)4种植物中脯氨酸和可溶性糖的变化较为一致,头状沙拐枣均显著高于其他3种植物(P<0.05);而丙二醛含量最高的是沙枣,最低的为头状沙拐枣和梭梭,除头状沙拐枣和梭梭之间差异不显著之外,其他植物种之间的差异均达到显著水平(P<0.05);4)在相关分析的基础上运用平均隶属函数法对这4种植物进行抗旱性排序,结果表明,4种植物的抗旱性强弱顺序依次是梭梭>多枝柽柳>沙枣>头状沙拐枣。

1982—2012年北半球荒漠草原过渡带植被物候特征及其与气候因子的关系

基于GIMMS(global inventory modeling and mapping studies)NDVI 3g数据,在提取北半球荒漠草原过渡带每年植被物候期的基础上,研究了1982—2012年物候期的时间演化趋势及空间分异特征,并结合全球气候再分析资料,探讨了物候变化的气候驱动因素。结果表明:在1998年之前,荒漠草原过渡带植被物候期变化地区间差异较大,而在1998年之后,北半球荒漠草原过渡带生长季结束期整体提前,平均提前0.41 d/a;同时,除萨赫勒以外的各地区植被生长季长度普遍缩短,平均缩短0.88 d/a。植被物候期与气候因子的相关分析发现,荒漠草原过渡带植被物候变化受气候变化影响显著,且空间差异明显。在中高纬度地区,气温是限制植被活动的关键因子,温度升高可以促进生长季开始期的提前,而降水增加则会妨碍植被生长;在较低纬度地区,水分是影响植被活动的关键因素,高温造成的水分亏缺会导致植被生长季缩短。从植被物候期对各气候因子响应的时滞性来看,荒漠草原过渡带植被的物候期对气温变化的响应最迅速,对蒸散的响应存在一定的滞后性,而对降水的响应不存在时滞差异。

干旱区绿洲-荒漠过渡带灌丛土壤属性研究

以天山北坡绿洲-荒漠过渡带为研究区,选择3种类型的灌丛并采集不同位置和深度的灌丛土壤样品进行分析,研究灌丛土壤资源的聚集效应.结果表明,干旱区绿洲-荒漠过渡带不同类型灌丛对土壤粒度分布的影响不显著,土壤以砂和粉砂为主,红柳+裸地灌丛土壤粒度分布的聚集效应明显;灌丛土壤有机质、全氮和速效钾含量在冠幅下最高,其次为灌丛间低矮植物下,灌丛间裸地最低,呈现出明显的“肥岛”现象;不同灌丛类型和采样位置对土壤盐分离子和总盐含量的变化影响显著,且不同灌丛土壤资源的聚集效应各异;导致不同类型灌丛土壤资源富集率不同的原因有气候因素、灌木分布的土壤环境、灌丛高度和冠幅、灌丛间有无低矮植物等.

绿洲-荒漠过渡带芨芨草地SPAC系统蒸散与①多环境因子关系分析

利用波文比能量平衡法对天山北麓绿洲荒漠过渡带芨芨草地的夏季蒸散量进行测定,采用通径分析与相关分析相结合的方法探讨了蒸散与主要环境因子之间的关系,建立了适合该地区的蒸散预测模型。结果表明:(1)各种环境因子对蒸散影响的大小排序为:净辐射(R n)>土壤热通量(G)>空气温度(T气)>空气相对湿度(RH)>5 cm土壤温度(T土-5 cm)>实际水汽压(e a)>风速(Vwind)>5 cm土壤含水率(S土-5 cm);(2)各因子通过R n对蒸散产生的间接作用都大于其自身直接作用,反映出净辐射是制约蒸散大小的主导因子,是决定干旱区蒸散量的关键;(3)土壤热通量对蒸散的直接负效应远小于通过其他因子的间接正效应,出现其直接负效应与综合效应相反的结果;(4)建立并经过检验的蒸散预测模型表明:与温暖湿润区蒸散依靠水、热并重情况不同的是,极端干旱区主要依靠热量因子强度的增加,才能有较大的蒸散量。

CLM4.0模式对干旱区荒漠草原过渡带快速变化陆面过程的数值模拟研究

利用2012年7-9月微气象蒸发观测实验的观测资料和陆面模式CLM4.0,对荒漠草原过渡带快速变化的陆面过程进行了单点数值模拟试验,通过比较模拟值与观测值来检验模式的模拟能力。结果表明:(1)CLM4.0模式能较好地模拟下垫面快速变化的辐射通量、湍流通量、土壤温度及土壤含水量的变化特征,但模拟值较观测值还存在一定偏差。在干旱及湿润地表状况下,CLM4.0模式模拟的反射辐射与观测值的偏差较小,而草地地表时模拟值较观测值偏高;CLM4.0模式较好地模拟了地表长波辐射的变化趋势,但是在正午和夜间偏差较大。(2)CLM4.0模式模拟的湍流通量与观测值之间的相关系数达0.85以上,但模拟值较观测值偏高。(3)CLM4.0模式模拟的土壤温度及含水量较观测值偏小,且对强降水引起的土壤含水量的变化过程的模拟性能较差。发展适用于干旱荒漠草原过渡带的土壤孔隙度参数化方案,进而通过改善土壤热导率、导水率的模拟有助于提高该类下垫面土壤温度及土壤含水量的模拟性能。

北方森林草原生态过渡带的遥感研究

借助遥感数据和ＧＩＳ软件，对内蒙古高原东南缘森林草原过渡带进行研究，利用１９９２—１９９３年间１２个月份的ＮＤＶＩ资料，分析研究区的ＮＤＶＩ分布格局。同时，通过主成分分析方法，对数据进行降维，提取前两个主分量，其中第一主分量代表ＮＤＶＩ的累计，第二主分量代表ＮＤＶＩ的年内变动程度。结果表明，由荒漠化草原带到森林带，在其第一主分量逐步增加的同时，第二主分量也随着增加。最后，再利用上述所得的两个主分量对研究区进行监督分类，分类结果较为满意。

新疆北部绿洲-荒漠过渡带植物种类多样性分析

在“国家重点基础研究发展规划项目”( G1 9990 4 35 - 3)的研究中 ,为了探索绿洲环境的特征 ,对新疆北部进行了植被生态学考察 ,比较分析了北疆的绿洲与荒漠、山地生物多样性之中的优势植物和特征植物。在考察中 ,采集植物标本 1 5 4种 ,隶属 34科 ,1 0 0属 ,其中发现1个新种 ,有中国新分布 3种 ,有 1 0 2种增添了在新疆的新分布地点。

荒漠绿洲区土壤生态化学计量特征及驱动因素

通过研究塔里木盆地东北缘绿洲区耕地、园地、林地和裸地中土壤养分元素含量特征,分析了荒漠绿洲区不同土地利用方式对土壤生态化学计量特征的影响,以期为脆弱生态系统土壤质量和功能评价提供参考依据.结果表明:①研究区土壤中TN、SOC含量处于缺乏状态,TP含量处于正常水平,TK含量较为丰富;pH值呈现“西北高、东南低”的分布格局,与其他元素的空间分布格局表现出一定的负相关关系.②TC、SOC、TP、TN含量在耕地中最高,裸地中最低,不同土地利用方式中TK含量差异性不显著.TC、SOC、TN、TP“表聚效应”明显,随土层深度的增加含量减少;pH值随土层深度的增加而增加;TK含量在不同深度变化不明显.③4种土地利用方式中,w(C):w(N)大小依次为裸地>园地>林地>耕地,w(C):w(P)大小依次为园地>林地>裸地>耕地,w(N):w(P)大小依次为园地>耕地>裸地>林地.不同土壤深度上,w(C):w(N)随土层深度的增加而增加,w(N):w(P)随土层深度的增加而减少,w(C):w(P)无明显变化规律.④生态化学计量特征累计方差解释量为91.66%,其中TN对土壤生态化学计量特征的重要性最高,解释量为53.5%.综上,通过提高氮磷复合肥的施用及引种固氮植物等方式,可缓解干旱绿洲区土壤养分元素缺乏的现象.