乌兰布和沙漠植物多样性及绿洲-荒漠区植被地上生物量研究

通过对乌兰布和沙漠30个样地152个样方进行调查,利用MAPGIS软件绘制了乌兰布和沙漠首个主要植物群落类型分布图,利用经典的物种多样性指数对乌兰布和沙漠区植物群落的物种多样性及群落结构进行分析,对绿洲区和荒漠区植被地上生物量、土壤养分进行了显著差异性分析。结果表明:研究区共记录94种植物,隶属于21科58属,物种数量最多的3个科依次为菊科、禾本科和苋科。乌兰布和沙漠天然植被主要由16个群系35个群丛组成,以旱生、超旱生或盐生的小灌木和多年生草本植物占主导地位。分布面积最大的前三植物群系分别是:梭梭群系(1728.24 km^(2)),白刺群系(1278.27 km^(2))和沙冬青群系(746.79 km^(2))。群落优势层为灌木层,以小灌木和半灌木为主,白刺为样地出现频次最多的物种。整体上乌兰布和沙漠植物多样性水平较低,Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.1086和0.8158。目前人工绿洲对乌兰布和沙漠植物群落物种组成的影响不明显,但绿洲区植被地上生物量显著高于荒漠区。绿洲区和荒漠区在6个土层深度8个土壤养分指标上几乎没有显著性差异。相关调查和研究结果能够为乌兰布和沙漠地区的风沙治理、生态环境恢复和维护提供参考。

乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖动态变化特征及驱动力

基于2001—2021年Landsat影像数据,结合归一化植被指数(NDVI)和像元二分模型估算植被覆盖度,探究乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖度时空变化趋势及驱动力,以期为乌兰布和沙漠风沙入黄段植被恢复和未来生态建设重点区域的选择提供理论依据。结果表明:(1)研究区植被覆盖度整体呈波动上升趋势,植被恢复状况良好,平均植被覆盖度由0.294增加至0.526,其中,2007—2017年增幅最为明显。(2)2001—2021年乌兰布和沙漠风沙入黄段不同等级植被覆盖度间转移频繁,其中,低植被覆盖和较低植被覆盖大面积转出为中等植被覆盖和较高植被覆盖,其转出面积分别为102.00 km^(2)和128.82 km^(2)。除此之外,研究区内有42.1%的区域呈显著增加趋势,4.90%的区域趋向于显著减少,多分布于近乌海段,该段应是未来生态修复中重点关注区域。(3)该区植被覆盖空间分异性主要受人类活动和气候因子共同驱动,各驱动因子之间的交互作用以双因子增强为主,其中,影响程度最高的关键性交互因子为土地利用类型和年平均气温。本研究有序分段地探究乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖度动态变化特征及驱动力,为研究区荒漠化防治、土地合理利用和高质量发展提供理论和数据支撑。

乌兰布和沙漠固沙梭梭林生长季土壤水分动态研究

土壤水分是干旱沙区荒漠植被生长发育的主要限制因子,为了解乌兰布和沙漠固沙梭梭林地的土壤水分动态变化特征,采用烘干法于2021年4—9月对梭梭林生长季土壤水分进行测定。结果表明,梭梭林地0—20 cm土壤含水量0.23%~2.13%,为浅层干沙层;20—80 cm土壤含水量0.36%~3.59%,为中层剧烈变化层;80—120 cm土壤含水量0.45%~1.63%,为深层稳定层。土壤含水量的月变化显示在4月处于土壤水分消耗较弱阶段;5—8月处于土壤水分消耗旺盛阶段;9月处于土壤水分缓慢恢复稳定阶段。土壤水分与土壤水势之间存在明显的对数函数关系(R~2均大于0.514 2)。综上所述,梭梭林地土壤水分垂直分布分层特征明显,时间上变异程度高于空间,具有较强的时间变异性,对该区人工植被建设具有重要意义。

乌兰布和沙漠梭梭种植及节水灌溉方式筛选

基于乌兰布和沙漠独特的自然条件,对种植梭梭成活率、嫁接肉苁蓉后因出现亏水梭梭生长受到限制需补水及补水方式,开展了梭梭种植方式及节水灌溉方式筛选研究。结果发现:近自然分布状态和株行式种植的梭梭林,成活率存在明显差异,株行式种植成活率显著高于近自然分布,且小管出流灌水方式在乌兰布和沙漠人工梭梭林种植中要比水车、微喷带等灌溉方式要适用,且效果好。

乌兰布和沙漠周边典型植物群落防风阻沙效果

为揭示荒漠生态系统典型群落样地对近地层风沙活动规律,阐明荒漠生态系统中不同植被类型的防风阻沙效果,在乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带选择油蒿(Artemisia ordosica)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、四合木(Tetraena mongolica)4种典型植物群落,以裸沙丘作为对照样地(CK)开展群落风沙活动观测研究。结果表明:群落内风速廓线符合对数分布规律;相对于裸沙丘地,4个样地的地表粗糙度显著增加,防风效果随距地高度增加而减小;在植物高度范围内,植物防风效果较好,植物高度范围外的防风效果减小,但仍有一定防风作用。植被的防风阻沙效果差异性来源于植被构型的差异。群落样地的输沙率符合指数Q=a+e^(bH)(a>0,b<0),且显著小于对照样地,植被可以有效减少近地表层输沙。4种群落距地面0—100 cm高度范围阻沙效果梭梭>霸王>四合木>油蒿。植被的防风固沙效果与植被高度、盖度和侧盖度线性关系显著。群落高度、盖度和侧盖度作为植物构型量化的一种形式,在其中起到关键作用。油蒿、霸王、梭梭及四合木群落在该地区具有良好的防风阻沙效果。