石羊河尾闾青土湖土壤种子库特征及其与地上植被的关系

为探究土壤种子库在石羊河尾闾青土湖植物保护中的作用及其在生态恢复中的潜力,选择青土湖湖心向外辐射的西北、正东、东南方向上的3条样线,采用野外植被样方调查与种子萌发试验相结合的方法,对青土湖土壤种子库组成、空间分布及其与地上植被的关系进行研究。结果表明,1)青土湖区土壤种子库共出现9种植物,分属6科9属,以藜科植物最多,生活型以1年生草本植物种子比例最高,占到51.86%~94.32%,而灌木植物所占比例很小。2)土壤种子库密度介于0~1 516.67粒·m^(-2),平均土壤种子库密度表现为正东方向>东南方向>西北方向;土壤种子库分布主要集中在0~2 cm土层中,种子库密度随土层深度的增加呈降低趋势。3)青土湖土壤种子库物种多样性指数从湖心向外辐射呈现先增加后降低的趋势,表现为正东方向>东南方向>西北方向。4)青土湖周边土壤种子库和地上植被的平均相似性系数均较低,在0.03~0.20,属极不相似水平,说明在物种组成上差异显著。研究结果可为青土湖周边植被恢复与重建提供科学依据和支撑。

甘肃青土湖地区不同类型沙丘的表沙理化特征及其环境意义

沙丘表层沉积物的理化特征在揭示风沙的来源、沉积过程、风化作用等方面具有重要作用。本研究采用野外实地采样和实验室分析方法分析了甘肃青土湖地区不同类型沙丘表层沉积物的粒度和地球化学特征。结果表明:(1)青土湖地区沙丘表层沉积物以细砂为优势粒级,平均含量达72.08%,其次为极细砂,黏粒成分很少。频率分布曲线为单峰分布,概率累积曲线表现为三段式,反映出沉积环境较为稳定。(2)研究区沙丘表层沉积物常量元素以SiO2为主,平均含量为76.40%,其次为Al2O3和CaO,平均含量分别为5.05%、3.74%。微量元素以Cr、Mn、Co、Sr、Ba、Ti、Ce和P为主,平均含量均>100 mg/L。(3)Y、Zr和Y/Zr、Rb/Zr双变量图、A-CNK-FM图解表明巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠为其沙源。风沙搬运过程中的磨蚀、风选作用是研究区富集Fe、Mg元素的主要原因。此外,下伏湖相沉积物就地起砂,石羊河冲积物也为其提供了部分沙物质。(4)A-CN-K和A-CNK-FM三角模式图表明研究区风化程度较弱,处于初期脱Na、Ca阶段。在沙丘固定过程中成土作用增强但淋溶作用减小,这是由于植被的影响导致半固定、固定沙丘Na、Ca含量较高。

石羊河尾闾青土湖荒漠植物群落种间关联及生态位研究

探究荒漠植物群落种间关系,为石羊河尾闾干涸湖泊植被恢复与重建提供理论支撑。2018年9月,在石羊河下游青土湖设置3条调查样带,共调查灌木样方27个,草本样方81个。采用方差比率法、χ^(2)检验、Pearson相关、Spearman秩相关、联结系数Ochiai和生态位量化方法,开展荒漠植物群落种间关联程度、生态位宽度及生态位重叠特征研究。结果表明:青土湖荒漠植物群落包括24种植物,其中灌木8种,多年生草本8种,一年生草本8种,草本植物占总物种数的66.67%。不同生活型荒漠植物中重要值最大的分别为白刺(Nitraria tangutorum)、芦苇(Phragmites australis)和猪毛菜(Salsola collina)。方差比率分析表明,青土湖荒漠植物群落种间总体上呈不显著负联结关系,群落处于波动演替状态。Ochiai系数0~0.3的种对占总对数的72.83%,种对间的相关性较弱。生态位宽度较大的灌木有白刺(21.728)、梭梭(Haloxylon ammodendron)(10.321)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)(5.711);多年生草本有芦苇(12.556)、黄花补血草(Limonium aureum)(4.874)、荒漠黄耆(Astragalus grubovii)(4.248);一年生草本有猪毛菜(9.340)、盐生草(Halogeton glomeratus)(7.822)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)(6.237)。生态位重叠较大的种对有灰绿藜(Chenopodium glaucum)和碟果虫实(Corispermum patelliforme)(0.84)、沙蒿(Artemisia desertorum)和戈壁驼蹄瓣(Zygophyllum gobicum)(0.77)、黄花补血草和画眉草(Eragrostis pilosa)(0.77)、砂蓝刺头(Echinops gmelinii)和红砂(Reaumuria soongarica)(0.75)。群落物种生态位重叠均值为0.12,种间竞争较小。建议在石羊河下游青土湖人工植物群落构建过程中重视种间关系,选择种间竞争小的灌木和多年生草本植物作为生态恢复的植物种。

青土湖间断性水淹干扰对白刺沙丘土壤特性的影响

以青土湖过渡带3个不同立地类型(常淹水中的白刺沙丘、固定白刺沙丘、半固定白刺沙丘)的白刺灌丛沙丘为研究对象,采用空间代替时间的方法,测定间断性水淹前后白刺群落土壤水分、土壤理化性质等参数。结果表明,常淹水中的沙丘的土壤全氮含量总体在沙丘中部最大,沙丘上部次之,沙丘下部最小;固定沙丘的土壤全氮含量在沙丘上部较大,沙丘中部各土层的全氮含量均大于沙丘下部;半固定沙丘的土壤全氮含量在表土层达到最大值。常淹水中的沙丘的土壤全钾含量在沙丘上部表土层较低,沙丘中部表土层较高,沙丘下部在土层较深处全钾含量较高;固定沙丘的土壤全钾含量沙丘上部随着土层深度的增加,全钾含量变化不明显,沙丘中部在表土层最大;半固定沙丘的土壤全钾含量5~10cm达到最大值,20~40cm达到最小值。常淹水中的沙丘不同部位的土壤含水量均处于缓慢上升趋势;固定沙丘的土壤含水量在沙丘上部处于上升,沙丘中部先上升后下降,沙丘下部先下降后上升;半固定沙丘土壤含水量呈先上升后下降趋势。常淹水中的沙丘的土壤有机碳含量随着土壤深度的增加均呈不同程度降低趋势;在固定沙丘上,沙丘下部有机碳含量先上升后下降,沙丘中部有机碳含量先下降后上升,沙丘上部有机碳含量呈下降—上升—下降的趋势。在半固定沙丘上,有机碳含量随着土壤深度的增加而增加。

青土湖沉积物粒度特征及其古环境意义

青土湖沉积物的粒度特征反映了青土湖降水、水动力搬运强度以及湖面水位高低的变化。利用石羊河古终端湖泊青土湖剖面沉积物的粒度资料 ,分析了粒度组成、粒度参数等粒度特征 ,并探讨了古终端湖泊的沉积环境。结果表明青土湖从 110 0 0aBP年以来大致经历了 4次极端干旱时期和 4次温暖时期。通过对青土湖沉积物粒度频率曲线的分析 ,讨论了湖泊的几种可能沉积作用 ,区分出了湖相沉积、风成沉积浅湖相沉积以及水流和风力作用混合沉积 ,从而揭示了沉积时的古环境特征。青土湖全新世以来的环境演变 ,具有连续和沉积速率大的特点 ,不仅可以作为古环境与古气候变化的自然记录 ,而且为研究本区土地退化、荒漠化等问题提供了自然背景。

青土湖近6000年来沉积气候记录研究——兼论四五世纪气候回暖

对青土湖志云村剖面沉积气候记录和湖泊进退进行了研究，证实季风边缘区河西走廊东段存在暖湿、冷干气候变化的阶段性特征。根据湖相沉积的颜色、粒度、化学组成和有机质含量等气候代用指标的综合分析，提出公元四五世纪存在一次百年尺度上的气候回暖，这一气候回暖事件的发现，可得到历史文献记载和青海湖自然记录的佐证。

人工输水对石羊河下游青土湖区域生态环境的影响分析

通过对石羊河下游青土湖人工输水后水面形成区环境要素变化的调查研究,分析了水面形成对区域地下水位、植被、大气温湿度、风速等的影响。结果表明:(1)由于输水方式、输水时间集中等因素影响,区域水面形成快速;且每个输水周期完成6个月后的区域保留水面积持续增大,4a间水面积增加4.52倍,面积扩大的叠加效应明显。(2)输水作用和水面的形成,促使输水区域地下水埋深由>6m,提升到0.6—3.2m。(3)水面形成促进了区域以白刺为代表的单一荒漠植被群落向芦苇草甸、盐化草甸等多样化群落演替。(4)水面形成的"冷岛效应"明显,促进了区域小气候环境的改善;输水区500m范围平均温度降低55.67%,湿度增加3倍。人工输水对青土湖区域生态环境的改善产生了明显的积极作用,但输水政策的持续性、输水策略调整等不确定性影响,以及水面形成对局部范围风沙活动、植物物种多样性等方面的负面影响值得关注和深入研究。

青土湖典型湿地白刺灌丛沙堆群落物种多样性及土壤养分变化特征研究

通过对青土湖典型湿地白刺灌丛沙堆群落物种多样性及土壤养分变化特征的研究发现:1)调查群落中共有植物15种,分属6科15属,其中藜科7属,蒺藜科3属,菊科2属,禾本科、茄科和萝藦科均为1属,占总种科数的50.00%和总种属数的80.00%。2)白刺灌丛重要值在重度盐碱地最高为54.72,其次为盐碱沙地、黄色粉砂地和灰白色粉砂地,分别为35.00、31.16、22.22,半固定沙地最低为15.65。3)在Margalef丰富度指数、Shanon-Wiener多样性指数中灰白色粉砂地与其他几个样地差异显著(P<0.05);Simpson多样性指数、群落优势度指数、Pielou均匀度指数中各样地之间差异不显著(P>0.05);在Alatulo均匀度指数中各样地之间差异显著(P<0.05)。4)土壤有机物质含量最高为水淹地,以10~20 cm土层深度含量最高,40~60 cm含量最低;全磷含量最高为沙丘上部,以5~10 cm土层深度含量最高,40~60 cm含量最低;全氮含量最高为平地,以0~5 cm土层深度含量最高,20~40 cm含量最低;全钾含量最高为沙丘下部,以20~40 cm土层深度含量最高,5~10 cm含量最低。5)非水淹和常水淹土壤含水率随着土层的加深呈现逐渐增加的趋势,在40~60 cm后土层趋于稳定,常被水淹的地区影响白刺灌丛土壤水分,增强细砂粒在地表区域的沉降。地下水位的逐年抬升,从2006年的-4.1 m回升到2019年的-3.0 m,具有明显的年代变化规律,符合回归方程:Y=-0.0017X~2+0.1275X-4.274(R~2=0.9804),且差异显著(P<0.05)。

青土湖地区9500a BP以来的环境变化研究

通过对青土湖地区ZY剖面的代用指标分析,研究了该区9500aBP以来的气候环境变化.在9500～6700aBP期间,剖面为风成砂沉积,平均粒径、磁化率、碳酸盐含量和C/N代用指标值均出现了的最低值,代表了湖泊干涸状态下强烈的风力搬运堆积,反映为一种暖干的古气候环境;6700～5800aBP期间,为碳酸盐粉砂质粘土沉积,代用指标的值均为高值,指示高水位、暖湿的古气候环境;5800～2700aBP为碳酸盐粉砂沉积,代用指标的值均表现为中等,代表了低水位状态下的碳酸盐沉积,反映夏季风减弱,区域降水量减少;2700～1100aBP期间为沼泽沉积,此时湖泊水量变化是以人为因素为主还是自然因素为主,需要进一步研究.

青土湖干涸湖底2种典型固沙植物群落土壤粒径分布分形特征与养分关系研究

以石羊河流域下游青土湖干涸湖底人工梭梭林和白刺灌丛沙包土壤为研究对象,通过分析2种植物群落5种立地条件土壤粒径分布和分形特征及其与土壤养分的关系,揭示了湖底2种典型植物群落土壤粒度的分布特征。结果表明:1)研究区固沙植被0~10 cm土壤颗粒以细砂粒为主,没有粗砂粒,其中白刺灌丛沙包表层极细砂含量、土壤颗粒物分形维数较梭梭林和对照区高。2)土壤颗粒分形维数与各粒级颗粒百分含量的关系差异较大,分形维数与黏粒、极细砂含量呈显著正相关,与细砂、中砂含量呈显著负相关,但是与粉粒含量关系不显著。土壤颗粒分形维数越大,土壤所含的细粒物质越多。3)土壤分形维数D值、黏粒、粉粒含量与有机质(SOM)、全N(TN)呈正相关性,土壤颗粒物的分形维数越大、土壤黏粒、粉粒含量越高,则土壤有机质、全N含量越高。综合分析,固定白刺灌丛表层土壤沙化程度相对较低,其他类型风蚀严重,因此,应积极采取生物措施和工程措施开展生态修复防治风蚀和盐尘暴的发生。

民勤青土湖区不同年限退耕地土壤水分和养分变化

以石羊河下游—民勤青土湖区不同年限退耕地为研究对象,利用时空替代法分析了该区不同恢复年限退耕地土壤水分与养分时间变异规律。结果表明:(1)在退耕当年(CK),植被分布以一年生浅根性草本植物为主,但种类较为单一,此时土壤贮水量较高;随着施肥活动的停止,退耕1~8 a,一年生及二年生草本植物逐渐恢复,对土壤水分的消耗量逐渐增大,此时土壤贮水量大幅度下降,以0—20 cm土层表现较为明显;退耕13~20 a演替为以多年生小灌木黑果枸杞为优势种的单一植物群落,此时土壤水分含量逐渐回升;退耕30~40 a时,多年生小灌木种类增加,对土壤水分的消耗量增大,土壤贮水量下降。(2)3种土壤养分的总体变化均表现为随退耕年限增加而减小并最终趋于稳定的趋势,在同一年限内均表现为0—20 cm土层中的含量大于20—40 cm,且同年内两层间的含量差异均虽退耕年限增加而逐渐减小,以土壤有机质和速效磷表现较明显;整个退耕时间内土壤全氮含量变化幅度较小;土壤速效磷含量在退耕当年(CK)的土壤表层0—20 cm含量最大,之后随退耕年限增加呈波动式下降趋势,并最终趋于稳定;土壤有机质含量在CK至退耕8 a间变化幅度较大,且在第4年时有一个剧烈上升的拐点,13~40 a间变化较小。总之,青土湖区不同年限退耕地土壤水分和养分的变化基本一致,均表现为随退耕年限的增加而呈波动式降低的趋势。

青土湖水面形成过程对荒漠植物多样性的影响

[目的]分析青土湖输水过程对荒漠植物种多样性影响,为青土湖输水后的生态功能分析提供参考。[方法]通过4a的定位观测数据计算,分析青土湖岸植物种的多样性以及植物种的时间与空间变化及其与地下水位关系。[结果]距水面200m范围的植物种数量减少,其中距水面0m的植物种减少最多,100m处物种变化最少。Shannon-Weiner,Pielou指数和Simpson指数变化趋势相似,丰富度和多样性减小,均匀度和优势度增大;其中植物种优势度变化相对较大,且空间变化速率大于时间变化率,但Cody指数的时间变化率大于空间变化速率。[结论]青土湖输水促使植物种及其多样性以水源为中心呈带状变化,形成特征植物圈,且随地下水位上升变化程度增大。

生态输水对青土湖白刺灌丛沙堆土壤养分的影响

为了探讨人工输水影响下青土湖白刺灌丛沙堆土壤养分的空间分布特征,对距水面不同距离、不同土层的白刺灌丛沙堆土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、pH和电导率进行了观测研究。结果表明,由于水面形成干扰,土壤溶液电导率、全氮、速效钾、全钾、速效磷、全磷、有机质在距水面50m和250m处达到最大值,较平地距水面距离的各养分最大值向水缘推近了50m;白刺灌丛沙堆不同土层的土壤养分含量变化明显,总体上是表层的养分最高,并呈现随土层深度增加而减小趋势,但差异不显著(P>0.05);青土湖水面的形成,使白刺灌丛沙堆土壤养分上移在土壤表层聚集;土壤有机质与全氮、全磷、速效钾、电导率间呈显著正相关;电导率和全氮、全磷、速效钾间呈极显著正相关。

石羊河尾闾(青土湖)水面形成后土壤养分的空间特征

通过测定青土湖不同土层、不同水面距离的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷含量及电导率，对比了不同土层和水面距离的土壤养分差异，分析了其空间变异性以及相关关系。结果表明：①0～60cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、全钾含量和土壤溶液电导率值分别在距水面100～150m和300m处达到最大，在距水面200m处为最小，呈波浪式变化，这种波浪式变化与其原湖泊沉积和区域气候环境相符合。②土壤养分含量存在显著空间变异性，各养分指标含量随土层深度变化规律明显，不同水面距离0～40cm土层土壤有机质、全氮等含量均比40～80cm土层高，土壤各养分除全钾含量在0～80cm土层、全磷含量在60～80cm土层为弱变异外，其他均属于中等变异。③在0～40cm土层，土壤有机质与全氮、全钾、碱解氮、电导率呈正相关；电导率与速效磷、全磷呈正相关。青土湖的土壤各养分含量均较低，水面形成的干扰改变了原土壤的理化性质，其对土壤养分垂直分布的影响范围在0～40cm。

腾格里沙漠西北缘青土湖中更新世晚期以来沉积环境变迁

以腾格里沙漠西北缘青土湖钻孔ZK1为研究对象,通过对钻孔沉积物的光释光年代、粒度、磁化率等研究,揭示了该湖泊自中更新世晚期以来的环境变迁。研究结果表明:该地区中更新世晚期经历了干冷→暖湿两个阶段,晚更新世经历了湿暖→干冷两个阶段,与深海氧同位素的末次间冰期、末次冰期气候旋回特征吻合,全新世主要经历了干冷→暖湿的气候波动。反映了腾格里沙漠西北缘晚第四纪的气候波动变化特征,特别是为本区中更新世晚期以来的气候环境变化的研究提供了依据。

民勤绿洲青土湖植被优势种地上生物量估算

青土湖区域属于绿洲—荒漠过渡带,生态系统脆弱,极易发展为荒漠。梭梭、白刺和芦苇为青土湖区域的植被优势种,对其生态系统稳定与健康发展起着关键作用。以青土湖区域梭梭、白刺和芦苇为研究对象,利用空间分辨率为0.5 m的高分辨率遥感影像Worldview-2,采用辅以纹理特征的面向对象分类方法,提取梭梭和白刺的冠幅面积以及芦苇的分布面积;根据野外试验数据,建立梭梭和白刺地上生物量与冠幅面积、芦苇地上生物量与分布面积关系模型。利用关系模型、冠幅面积以及分布面积对青土湖区域植被优势种地上生物量进行了估算,实现了植被优势种地上生物量估算由“点”到“面”的转换。结果表明:(1)采取辅以纹理特征的面向对象分类方法取得了较高的分类精度,总体Kappa系数为87.9%,总体精度达到91.3%。(2)研究区植被优势种地上生物量总量为3.17×103 t,其中梭梭地上生物量为0.54×103 t,白刺地上生物量为0.90×103 t,芦苇地上生物量为1.73×103 t,地上生物量芦苇>白刺>梭梭。该研究可以为深入研究青土湖区域生态恢复与碳储量提供参考。

民勤青土湖区不同年限退耕地土壤颗粒组成和养分变化特征

以石羊河下游民勤青土湖区不同年限退耕地典型样地为研究对象,通过时空替代法分析该区不同年限退耕地土壤颗粒组成与养分变化特征。结果表明:(1)不同年限退耕地上土壤颗粒组成含量总体砂粒>粉粒>黏粒>粗砂粒,其中,黏粒结构在CK及退耕后4 a间,0-20 cm,20-40 cm土层之间含量间存在显著差异,之后其在土壤中的含量随退耕年限增加而趋于稳定,且两土层间差异不显著;粉粒和砂粒结构含量在CK及退耕后2 a变化较为剧烈,且同一年限内0-20 cm,20-40 cm两土层间存在显著差异,之后也随退耕年限的增加两土层及各退耕年限间均差异不显著,逐渐趋于稳定状态;而粗砂粒仅在CK及退耕后2 a含量较为稳定,之后退耕4~40 a间含量变化较大,存在不稳定性,且同一年限两土层间存在显著差异。(2)三种土壤养分的总体变化趋势均表现为随退耕年限增加而减小并最终趋于稳定,在同一年限内均表现为0-20 cm土层中的含量大于20-40 cm,且同一年限内两层间的含量差异均随退耕年限增加而逐渐减小,以土壤有机质和速效磷表现较为明显;其中土壤有机质含量在CK~退耕8 a间变化幅度较大,且在此期间退耕第4年时有一个剧烈上升的拐点,13~40 a间变化幅度较小;全氮含量在三种土壤养分中变化最为稳定,且在整个退耕时间内变化幅度较小;土壤速效磷含量CK含量最大,尤其在土壤表层0-20 cm最为明显,之后表现为随退耕年限增加而波动式下降的趋势,并趋于稳定。

青土湖水面形成过程的荒漠植物群落演替

人工输水来恢复已干涸50多年的青土湖,对阻隔腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠联合具有重要的生态意义。经过人工输水后3年的定位观测,分析青土湖的人工水域区群落组成、结构变化和环境关系,得出以下结论:植物群落空间分布依水源呈现草甸-盐化草甸-荒漠三个梯度层,近水区为白刺群丛和芦苇群丛,向外是戟叶鹅绒藤群丛,再向外是沙蒿和一年生植物群丛。植物群落结构表现为密度增加和不同空间区的植物生活型变化。在距水面0-50m的地下芽植物芦苇数量激增,而距水面250-300 m之间,则是地面芽和一年生植物所占比例较大。青土湖输水引起植物群落演替不仅决定于原生群落类型,而且受地下水位和土壤盐分的空间变化影响,在短期内形成依水的空间隐域植被梯度,是植物适应环境变化配置的多向演替。植物群落的时间演替序列为荒漠→草甸,而空间演替序列为荒漠→盐化草甸→草甸。

石羊河尾闾-青土湖水面形成对土壤分形维数和植被的影响

以石羊河尾间青土湖水面形成区的土壤及植被为研究对象,利用植被及土壤调查取样方法,调查分析了水平距水面0～450m,垂直0-60 cm土层的土壤粒径及植物多样性.利用分形几何学方法对土壤颗粒的分形特征进行分析,以探讨土壤颗粒分形维数与植被特征间的关系.研究结果表明：不同土层及不同水面距离的土壤分形维数在2.10～2.92,平均值为2.55;呈现随距水面距离增大而波动变小的趋势,0-20 cm土层在0～150 m土壤粒径分形维数呈缓慢增加趋势,在150 m处达到最大,随后逐渐降低;而20-40 cm,40-60 cm土层在0～ 100 m呈缓慢增加趋势,在100m处达到最大;植物物种多样性变化与土壤分维数的变化具有较好的对应关系;各多样性指数随水面距离变化趋势一致,在距水面0～50 m和400～450m处多样性达到最大.草本的重要值在距水面200m处达到最大,灌木的重要值在距水面300 m处达到最大值,草本植物对区域植物多样性影响较大,但灌木植物重要值与土壤特征的变化关系更密切;线性回归分析表明在0-20 cm,40-60 cm土层,分形维数与多样性、均匀度和优势度指数呈显著负相关,在干旱沙漠地区,土壤颗粒分形维数也可作为一个反映评价土壤演变程度的综合定量指标.

青土湖间断性水淹干扰对白刺沙堆土壤特性与生物量的影响

以青土湖过渡带3个不同立地类型(常淹水中的白刺沙包、固定白刺沙包、半固定白刺沙包)的白刺灌丛沙包为研究对象,采用了空间代替时间的方法,测定了间断性水淹前后白刺群落土壤水分、土壤电导率、pH、白刺生物量等参数。结果表明,3种立地类型的白刺沙包土壤电导率和pH随着深度的变化而有不同的变化。常淹在水中的白刺沙包不同部位的土壤含水量的变化较为平稳;固定白刺沙包不同部位的土壤含水量在浅层(0~20 cm)相差较大,在较深层变化较小;半固定样地的各个部位土壤含水量相差不大。白刺的生物量从大到小依次为距离水50 m、离水200 m、离水100 m、水中,这说明土壤水分对白刺沙包生长有重要的影响,距离水50 m为白刺生长最佳距离。