北美CHIHUAHUAN荒漠啮齿动物群落的能量分配方式

本文对北美Ｃｈｉｈｕａｈｕａｎ荒漠由４科７属１７种啮齿动物组成的群落的能量和分配比例的时间序列资料，利用相关分析方法比较了群落能量在１７个物种种群中分配方式的动态和季节性。结果表明，虽然各物种种群的能量分配随环境的变化而变化，但分配比例却保持相对稳定，且９８％以上的能量是以协调的方式在群落内的各物种间进行分配的。协调的能量分配方式则使恶劣多变的荒漠生境中的啮齿动物群落的能量动态保持着相对稳定。

北美CHIHUAHUAN荒漠啮齿动物群落动态Ⅱ．季节性和周期性

本文利用时间序列分析方法和季节性指标，讨论了北美Ｃｈｉｈｕａｈｕａｎ荒漠由４科１０属１７种啮齿动物组成的群落的物种数、单位面积个体数与生物量、物种多样性的Ｓｈａｎｎｏｎ与Ｓｉｍｐｓｏｎ指数和均匀性等６个变量的季节变动、季节性和周期性。结果表明：（１）每个季节都有变量达到最大值，但除个体数和均匀性外，其余４个变量均在冬季达到最小值；（２）物种数与生物量及两个物种多样性指数之间，以及两个物种多样性指数相互之间有类似的季节变动规律；（３）除个体数外，群落数量动态的其他变量与８个物种种群的密度存在着显著的负相关关系；（４）物种数有最明显的季节性，季节性指标ＳＩ＝０．６２８；（５）物种数、个体数和生物量在９２个月的研究期中未显示出任何周期性。最后总结了该啮齿动物群落动态的时间模式，提出组成物种种群的扩散和休眠行为是形成这些模式的主要原因。

北美CHIHUAHUAN荒漠啮齿动物群落各物种种群生物量动态的比较研究

本文给出了北美Ｃｈｉｈｕａｈｕａｎ荒漠分属４科１０属的１７种啮齿动物生物量的时间序列资料，利用时间序列分析方法、均匀性的Ｓｈａｎｎｎｏｎ指数和季节性指标对该１７个物种的生物量动态的比较研究说明：优势种在群落总生物量稳定中起着主要作用，其余非优势物种则在优势种种群密度较低时弥补低生物量，使１７个物种种群能共存于同一群落之中，使处于复杂多变的荒漠生境中的啮齿动物的生物量保持相对稳定。扩散在维持这种稳定中有明显的作用。

北美CHIHUAHUAN荒漠啮齿动物群落动态Ⅰ．年间变动和趋势

本文给出了北美Ｃｈｉｈｕａｈｕａｎ荒漠由４科１０属１７种啮齿动物组成的群落的物种数、单位面积个体数与生物量、物种多样性的Ｓｈａｎｎｏｎ与Ｓｉｍｐｓｏｎ指数和均匀性等６个生态学变量的时间序列资料，并通过分析这些生态时间序列的年间变动和趋势讨论了该群落的动态。结果是：１）各年间６个生态学变量均随物理环境而变化，个体数和生物量变化幅度较大，均匀性保持相对稳定；２）群落中１７个物种从未同时出现过。物种数的变化范围是３到１３个；３）物种数、个体数和两个物种多样性指数在研究期间呈增加的趋势，生物量和均匀性不存在趋势；４）两个优势种（Ｄ．ｍｅｒｒｉａｍｉ和Ｄ．ｓｐｅｃｔａｂｉｌｉｓ）种群密度和生物量在群落单位面积个体数和生物量年间时间序列中的比例保持稳定。可以用能量在群落中不同物种间的垄断性分配模式对上述动态特征作出解释。

北美CHIHUAHUAN荒漠啮齿动物群落动态Ⅲ．变量的频次分布和预测

本文用ｘ￣２方和柯尔莫哥洛夫检验分析了北美Ｃｈｉｈｕａｈｕａｎ荒漠啮齿动物群落６个生态学变量的频次分布，并用移动平均和指数平滑方法拟合了这些变量的动态变化。结果显示：１）结合种群密度、生物量、物种均匀性和生物量均匀性服从正态分布；２）物种数和物种多样性的频次为向右偏斜的分布，无法用常见的理论分布来近似表示；３）单移动平均和双移动平均分别较好地描述了物种多样性和物种均匀性；４）其余４个变量可用单指数平滑来较好的描述。

北美CHIHUAHUAN荒漠旗尾更格卢鼠(DIPODOMYS SPECTABILIS)的种群生态学

本文提供了1978—1985年美国亚利桑那州Chihuahuan荒漠旗尾更格卢鼠(Dipodomys spectabilis)种群的密度、体重、繁殖、扩散和寿命的标志重捕资料。较长的寿命、较重的体重、低繁殖力和喜巢行为标志着它的灵活的生活史,这种生活史使该鼠的种群密度适应荒漠环境的变化而变化。本文还比较了与旗尾更格卢鼠共同生活于同一地区的同属物种麦利阿姆更格卢鼠(Merriam's kangaroo rat, Dipodomys merriami)的生活史性状的差异,这些差异使这两个同属物种能利用不同资源或以不同方式利用相同资源,从而保证了它们的共同生存。

荒漠草原不同植物群落蒸散组分特征及其环境因子影响分析

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日、月和年变化规律,探讨了影响蒸散组分的主要环境因子。结果表明:晴天时,多年生和一年生植物群落蒸散组分呈先增加后减小的抛物线型,夜间蒸散活动较弱,累积蒸散量较低,不足全天总累积蒸散量的20%;阴天时各蒸散组分无明显峰值,且日累积量均较小,一年生和多年生植物群落的蒸散量、蒸发量和蒸腾量无显著差异;10.64 mm/d及以上降雨对蒸散和蒸发的日变化具有明显影响,随着降雨量的增多,蒸散量和蒸发量也呈增大趋势,但蒸腾量则相对较小。从月动态来看,7—9月占全年蒸散量和蒸发量的一半左右,冬春季蒸散量和蒸发量维持在全年最低水平。年蒸散量与年降雨量接近,而蒸腾量占蒸散量的比例低于10%。总体来看,多年生植物群落蒸散量较一年生植物群落多。采用Mantel检验方法分析不同时间尺度影响蒸散组分的主要气候因素,在小时尺度上太阳辐射与蒸发量和蒸腾量显著性水平较高(P<0.01),但相关性较低(r<0.2);在日尺度上,蒸散量、蒸发量和蒸腾量与降雨量的显著性(P<0.01)和相关性(r≥0.4)均最高;而月尺度上,降雨量和降雨速率与蒸散量、蒸发量的相关性较高(0.2≤r<0.4),但显著性较低(P≥0.05)。因此,蒸散组分受环境因子的影响在不同时间尺度上具有较大差异,说明蒸散组分受多种因子共同影响。

民勤荒漠区油莎豆种质资源筛选研究

[目的]筛选出适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆,对民勤产业发展具有重要的战略意义。[方法]引入10个不同种质资源油莎豆,观测其出苗率,测量产量和油脂含量,同时运用SPSS软件对比分析不同种源地油莎豆种质资源的产量、油酸含量,以及人体不能合成而必须从膳食中补充的亚油酸和亚麻酸含量。[结果]不同种源地油莎豆种质资源之间产量有差异;不同种源地油莎豆种质资源之间油酸、亚油酸含量差异显著;引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中,出苗率均超过90%,产量均超过6000.0 kg/hm^(2),其中有4个油莎豆种质资源的油酸含量位于最佳食用油脂肪酸组成区间,其亚油酸和亚麻酸含量由高到低排序为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号、武汉1号。[结论]适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆种质资源依次为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号。

甘肃民勤沙生植物园荒漠植物引种驯化研究综述

据统计我国荒漠维管束植物有82科484属1704种,不仅在防风固沙、改善生态环境方面发挥着重要作用,而且为人类提供重要生活资料,是维系生态平衡、经济和社会可持续发展的宝贵种质资源。以我国第一座荒漠植物园—民勤沙生植物园为案例,对荒漠植物引种驯化工作进行了回顾总结,同时指出未来发展的方向。民勤沙生植物园先后引进各类植物680余种,成功筛选出梭梭、拧条锦鸡儿、细枝羊柴等10余种优良防风固沙造林树种。通过开展蒙古韭、沙蓬、斧翅沙芥、锁阳、肉苁蓉等沙漠经济植物种的驯化栽培与示范推广,丰富了农村产业结构,辐射带动了区域经济发展。未来荒漠区植物引种驯化应面向和美乡村建设与产业发展需求,充分利用甘肃省民勤治沙站荒漠植物国家林木种质资源库平台,强抓国家植物园建设机遇,重视对野生荒漠草本植物种质资源的引种驯化,加强荒漠区林草新品种培育,以期为我国西北风沙区乡村振兴提供技术支撑。

放牧对荒漠草原主要植物种群空间格局与生态位的影响

本研究以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,在长期不同载畜率(对照CK、轻度放牧LG、中度放牧MG和重度放牧HG)放牧样地,通过群落调查探讨建群种短花针茅、优势种冷蒿(Artemisia frigida)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)以及主要伴生种银灰旋花(Convolvulus ammannii)的空间分布格局和生态位特征。结果表明:物种多样性指数随载畜率增加而降低,在HG处理显著低于其他处理(P<0.05);不同载畜率下,4种植物均为聚集分布的格局;随载畜率的增加,短花针茅和无芒隐子草的聚集强度降低,生态位变宽,冷蒿和银灰旋花的聚集强度提高,生态位变窄;短花针茅和无芒隐子草之间的生态位重叠随载畜率的增加而增加,二者的种间竞争作用加强,而冷蒿和银灰旋花之间或二者与短花针茅或无芒隐子草之间的生态位重叠均降低。综上,放牧改变了4种植物种群的空间分布和生态位,随载畜率增加,群落中短花针茅和无芒隐子草在群落中处于优势地位,冷蒿和银灰旋花在群落中的地位减弱。

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。

宁夏干旱风沙区荒漠草原不同退化阶段植被土壤变化特征及其相关性

为深入了解荒漠草原不同退化阶段植被与土壤变化,探究荒漠草原不同退化阶段土壤性质与植被特征的关系,本研究以宁夏干旱风沙区荒漠草原为对象,比较了未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化阶段下草地植被和土壤性状,分析了草地退化过程中植被与土壤的关系。结果表明:随草地退化程度增加,草地优势种由多年生豆科、禾本科逐渐转变为一年生杂类草;不同草地植物功能群盖度、高度和地上生物量随着退化加剧变化并不相同(P<0.05);Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数呈下降趋势;土壤有机质、全碳、全氮、速效氮、速效磷和黏粒含量显著降低,但容重显著增加。冗余分析发现,荒漠草原植被特征与土壤因子密切相关,不同退化阶段影响草地植被特征的土壤性质不同。未退化阶段,草地的植被特征受全碳含量极显著影响,中度退化阶段,草地的植被特征受容重含量极显著影响,重度退化阶段,草地的植被特征受速效氮含量极显著影响(P<0.01)。通过改善植被进而影响土壤或者补充土壤养分可能是一个有效的草地恢复策略。

放牧对荒漠草原主要植物微斑块物种组成与更替的影响

为探讨不同植物斑块物种组成对放牧的响应规律,本研究以不同载畜率下短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原:冷蒿(Artemisia frigida)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)和银灰旋花(Convolvulus ammannii)种群微斑块为研究对象,在斑块不同位置进行群落调查,分析斑块群落物种组成、更替和多样性的变化特征。结果表明:经过12年放牧,冷蒿斑块的物种相似性随载畜率增加显著降低(P<0.05);无芒隐子草斑块和银灰旋花斑块Margelef和Shannon-Wiener指数随载畜率的增加显著降低(P<0.05);银灰旋花斑块Margelef,Shannon-Wiener和Pielou指数在斑块区显著低于过渡区和外部区(P<0.05)。放牧使无芒隐子草和银灰旋花与周围环境物种交换增多,无芒隐子草在斑块中占主导地位,而银灰旋花由于生物量和多样性的显著降低在群落中处于劣势;冷蒿斑块随载畜率增加生物量急剧减少,不同位置间的物种更替增强。本研究可为放牧利用下荒漠草原的可持续利用提供参考。

塔里木荒漠河岸林物种多样性沿地下水埋深梯度的分布格局

探讨荒漠河岸林土壤水分、物种多样性的空间变异性及其相互关系,可为干旱区天然林保护、可持续经营和生态恢复提供科学依据。以塔里木荒漠河岸林为研究对象,基于野外样带调查和采样测定,系统分析了地下水埋深(GWD)梯度下林地土壤水分与物种多样性的空间变异及其权衡关系。结果表明:随GWD增加和土壤水分减少,荒漠河岸林群落物种数减少、结构简化、群落发生退化,退化顺序为浅根系的中生草本植物和灌木,最后留存的是抗旱性较强的乔灌木或灌木;同时土壤水分和物种丰富度、物种多样性指数均呈显著的线性递减趋势,而物种均匀度指数降幅较小。GWD与土壤水分、物种多样性之间均呈极显著的相关(P<0.01),土壤水分与物种多样性的相对收益随GWD增加而逐渐降低,表明GWD是控制荒漠河岸林土壤水分和物种多样性空间变异的关键因素。荒漠河岸林土壤水分与物种多样性权衡关系的转折点为GWD 4.5m左右,转折点以下(GWD<4.5m)二者沿GWD以相同速率变化,呈协同关系;转折点以上(GWD>4.5m)土壤水分与物种多样性的权衡明显增大,土壤水分相对收益剧降,即维持当前相应的物种多样性以消耗土壤水分为代价,系统通过反馈调节使物种多样性降低。综上表明,维持塔里木荒漠河岸林物种多样性和生态系统功能的合理GWD在4.5m左右,这为塔里木河流域荒漠河岸林保育与生态输水工程实施提供科学依据。

荒漠化矿区土壤碳排放高光谱遥感反演

随着我国“碳达峰、碳中和”政策的提出,矿区碳排放成为关注焦点,然而目前缺少矿区土壤碳排放高光谱遥感探测的有效方法。基于矿区实测土壤样品,将6种光谱数学变换方法(R、■、Log(1/R)、1st、MSC、SNV)与光谱特征筛选方法(CC-SPA)相结合,探究新疆红沙泉露天煤矿不同土地利用类型土壤碳排放的高光谱响应特征;结合土壤温度(ST)、土壤湿度(SM)及6种光谱指数(NDVI、RVI、NGLI、SMMI、SI-T、ATI),利用偏最小二乘(PLSR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、遗传优化神经网络(GA-BP)算法得到土壤碳排放最优遥感反演模型。主要结论如下:(1)自然条件下非采矿影响区土壤反射率明显高于采矿影响区,其中南线受煤炭开采影响最大,反射率最低,证明采矿活动对矿区土壤产生了影响;(2)光谱特征筛选方面,基于相关系数-连续投影算法(CC-SPA)提取的碳排放特征波段数远小于单一方法,且筛选结果呈现聚集式分布,主要集中于1600~2200 nm波长范围内,白天特征波段数远高于夜晚,相较于白天,夜晚特征波段具有明显向长波移动的特征。(3)添加基于反射率构建的光谱指数及ST、SM的反演模型估测土壤碳排放速率的精度明显提升,基于一阶微分变换(1st)的支持向量机模型(SVM)模型反演矿区综合土地利用类型土壤碳排放效果最好(验证集R2=0.813、RMSE=0.116);5种不同土地利用类型土壤碳排放最佳指数组合方式存在差异,引入不同的光谱指数对土壤碳排放速率的估测精度均有不同程度的提升(验证集R2均在0.8以上),其土壤碳排放最优反演模型均可较为准确地估算红沙泉矿区不同土地利用类型土壤的碳排放速率。本研究可为荒漠化矿区土壤碳排放遥感反演提供依据,定量识别不同土地利用类型下土壤的碳源汇效应,并实现了矿区碳排放的无损探测,为我国“30·60”双碳目标提供数据支撑。

荒漠草原区铁路工程野生动物保护方案设计——以新建淖毛湖至将军庙铁路为例

在荒漠草原区,铁路工程受地形地貌、工程投资等因素限制,具有线路长、路基多的工程特点,工程建成后会对沿线大型有蹄类野生动物的日常迁移、基因交流等活动产生明显的影响。为做好铁路沿线野生动物保护,以淖毛湖至将军庙铁路为例,通过现状调查、走访及资料查阅,分析沿线大型有蹄类野生动物生活习性、分布特征,结合既有铁路野生动物通道设置情况,设置不低于既有铁路野生动物通道,并设计兼具高桥梁、大跨度及人工饮水点野生动物通道设计方案,可有效保护目标物种正常的基因交流。

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0—10 cm,10—20 cm和20—40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P<0.05),恢复后期可使0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0—10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10—20 cm和20—40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。

2019-2022年甘肃瓜州极旱荒漠生态系统碳水通量观测数据集

极旱荒漠生态系统通常位于干旱地区,降水量较低并伴有高温现象,其原生植被具有较高适应性,是极端环境条件下的特殊生态系统类型。极旱荒漠生态系统在帮助保持土壤稳定性、防止土壤侵蚀、维持独特生物多样性等方面发挥着一定作用,在全球生态系统中具有独特而重要的地位。了解中国西北极旱荒漠生态系统碳水通量特征对于研究极旱荒漠生态系统在全球碳水循环中的作用具有重要意义。本数据集为甘肃瓜州极旱荒漠生态系统野外科学观测研究站(以下简称瓜州站)所收集的2019年1月1日至2022年12月31日的日尺度碳水通量观测数据集。采用涡动相关通量观测技术对该生态系统碳水通量进行野外观测,使用ChinaFLUX数据处理技术标准对原始数据进行校正、质量控制和数据插补最终形成日尺度数据集。本数据集包括净生态系统碳交换量(NEE)、生态系统总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(ER)、水通量(FH2O)、土壤热通量(SHF)、蒸散发(ET)、显热通量(H)、潜热通量(LE)和太阳辐射(R_(g))、气温(T_(air))、露点温度(T_(dew))、土壤含水量(SWC)、光量子通量密度(PPFD)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)、降水(P)等关键气象环境观测数据。本数据集可为深入研究极旱荒漠生态系统在全球碳水循环中的作用与地位提供宝贵的数据基础。

不同放牧强度对短花针茅荒漠草原生物多样性的影响

生物多样性对维持生态系统功能与服务至关重要,结合物种、谱系及功能多样性理解群落构建十分必要。本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原植物群落为对象,研究了对照、轻度、中度及重度放牧下不同维度生物多样性对不同载畜率的响应。研究结果表明:各放牧处理均显著降低物种丰富度、Simpson、Shannon-Wiener及Pielou指数。此外,中度和重度放牧处理均降低了谱系多样性。各放牧处理均显著降低了群落功能丰富度(FRic)、功能分异度(FDiv)、功能分散指数(FDis)及Rao二次熵指数(RaoQ);中度和重度放牧处理显著降低了群落功能均匀度(FEve)。总体而言,随放牧强度的增大,群落功能多样性呈现出逐渐降低的趋势。此外,物种、谱系及功能多样性之间存在显著或极显著的相关性。总之,对不同维度生物多样性的分析有利于理解植物群落构建机制,为草地合理利用及可持续性提供一定的理论基础。

水土保持与荒漠化防治专业虚拟教研室建设探索

虚拟教研室是落实教育数字化战略的重要举措。水土保持与荒漠化防治专业是服务国家生态文明建设的重要领域,由于我国不同地区面临的生态环境问题差异较大,因此各地水土保持与荒漠化防治专业人才培养体系各具特色,地域性强,一定程度上限制了各地高校之间的交流,专业建设缺乏统一标准。教育部水土保持与荒漠化防治专业虚拟教研室的构建,为全国各地高校水土保持领域人才培养提供合作交流契机。在分析教育部虚拟教研室平台建设背景的基础上,以培养符合国家战略需求的创新型、复合型卓越人才为目标,结合北京林业大学水土保持与荒漠化防治专业多年教研实践,对水土保持与荒漠化防治专业虚拟教研室的建设意义、建设目标、总体思路、工作内容、组织架构和建设实践等进行了比较系统的分析与研究,对水土保持与荒漠化防治专业虚拟教研室未来发展提出了建议。