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。

民勤荒漠生态退化动态特征研究

通过设置样方,调查研究了民勤荒漠生态退化的动态特征。结果表明,民勤绿洲区地下水位正在急剧下降,天然植被面积逐年减少,盖度正在明显下降,随着水资源退化和植被退化,沙漠化土地面积正在扩大,沙漠化程度正在增强。荒漠区水资源退化引起植被退化,植被退化进而导致沙漠化过程加强。随着植物的大面积死亡和稀疏化,生态环境越来越恶化。植被退化加之开垦使得极重度、重度沙化土地面积扩大,中轻度沙化土地面积相对减少。目前地下水位下降的主要原因,一是农业灌溉用水量增大,二是上游入境水量逐年减少。实践证明,在干旱沙漠中造林,尤其是打井提取地下水造林,只能加速沙漠化和生态环境退化的过程。

引黄灌区综合生态系统管理与生态恢复对策探讨——以景泰县红跃村为例

引黄灌区景泰县红跃村在环境脆弱与经济发展低下的双重胁迫下,如何恢复退化土地,探索既适合环境保护又适应当地经济发展需求的战略对策至关重要。以综合生态系统管理理念为基础,提出了该地区以农户单元、社区单元和区域为尺度的综合生态系统管理,实施退化土地恢复与重建对策。研究表明,在引黄灌区生态环境脆弱区的生态系统服务价值功能远不足以维持系统的自我循环,导致生态环境恶化日趋严重。为此,必须科学分析该地区综合生态系统管理的现状与不足,并采取科学合理可行的综合生态系统管理,为生态—经济系统的协调可持续发展提供生态保障,为经济建设走出一条新路。

景泰县红跃村综合生态系统管理理念与应用

运用综合生态系统管理(IEM)理念,对景泰县红跃村的生态系统进行了分析。在此基础上,提出了社区综合生态系统管理理念提升方法,以及将综合生态系统管理的原则贯穿于防止土地退化活动中的生态恢复措施。最后探讨了社区综合生态系统管理的对策和参与式持续发展建议。

甘肃民勤人工梭梭林土壤粒度特征研究

梭梭(Haloxylon ammodendron)作为石羊河流域人工固沙林的主体,对维持区域生态环境稳定具有重要作用。通过对民勤不同年代营造的人工梭梭林0~100 cm层土壤粒度特征进行分析,研究梭梭造林后植被恢复过程中土壤粒度组成、分形维数及与土壤理化性质的作用关系。结果表明,1)民勤人工梭梭林土壤以细砂(100~250μm)为主(33.08%~65.83%),其次是中砂(15.42%~40.79%)。20世纪70年代营造的梭梭林土壤黏粒、粉粒及极细砂高于其他年代梭梭林。人工梭梭林对土壤粒度的影响主要在表层(0~10 cm)区域,较深土层变异较小。2)民勤人工梭梭林风沙土质地较粗,分选系数介于较好和较差之间,偏度为近对称-正偏度,峰值为中等-尖窄,分形维数变化范围为1.400~2.166。3)分形维数与黏粒、粉粒、极细砂含量呈极显著正相关(P<0.01),与细砂、中砂含量分别呈极显著(P<0.01)、显著(P<0.05)负相关。民勤人工梭梭林土壤粒度的形成受到土壤有机质、全N、速效P及pH的影响较大。研究结果为民勤人工林建设、沙化土地治理以及生态恢复提供理论依据。

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。

内陆河下游民勤绿洲主要防风固沙植被生态需水量研究

通过大型蒸渗仪和植物径流测定系统对民勤绿洲5种主要防风固沙植物单株生态需水进行了测定,并结合G IS和野外调查,确定不同植被类型的面积、生态需水定额和生态需水量;通过天然降水与生态需水的耦合,分析了不同植被类型生态需水的时空变化规律。研究表明,5种植物年平均单株最大生态需水定额分别为:沙枣1597.4 mm、新疆杨806.77 mm、梭梭534.05 mm、柽柳426.76 mm、白刺318.83 mm;5种植被年最大生态需水总量为2.29×108m3;实际生态需水量分别为:新疆杨0.29×108m3、沙枣0.69×108m3、梭梭0.44×108m3、柽柳0.05×108m3、白刺0.02×108m3,总实际生态需水量1.49×108m3,减去0.35×108m3有效天然降水用于植被生态需水,另需1.14×108m3的生态需水,占民勤绿洲总用水量的14.92%;降水高峰期与植被生态需水的高峰期一致,主要集中于6,7,8,9四个月,分别占全年的74.1%和77.25%;有效降水对杨树、沙枣、梭梭、柽柳和白刺生态需水的贡献率分别为8.59%,10.29%,43.25%,58.4%和196%。

荒漠绿洲边缘土地合理利用与沙产业发展技术体系研究——以民勤绿洲为例

通过水土资源现状的分析评价,发现2005年民勤绿洲粮经草比例为36.94∶45.16∶17.90,与1991年相比,土地利用格局正向粮经草比例优化和农林牧协调方向发展;民勤绿洲土地资源的限制性因素主要为水分、土质、盐碱和肥力;对水资源现状分析发现民勤绿洲年缺水量达3.921 8亿m3。根据民勤绿洲自然条件和沙产业发展的理论要求,引进并筛选出适宜民勤绿洲边缘栽培的"中苜1号"、"兰热莱恩德"、"苜蓿54"、"德宝"4个紫花苜蓿品种和乌拉尔甘草、中麻黄、沙葱等优良、节水、抗旱的植物种和品种;提出了民勤绿洲边缘土地合理利用和沙产业的发展方向——节水农业和生态产业,主要包括通过合理的林草、林药间作和草田轮作制度,提高水土资源利用率和光能利用率;培育并发展苜蓿、麻黄、甘草、葡萄、马铃薯、棉花、舍饲肉羊等多种形式的荒漠生态产业。通过这些措施的实施,在民勤绿洲及其边缘地区建立"土壤-环境系统,植物-品种系统,节水栽培及产业化发展的技术措施系统"相互耦合的沙产业技术体系,逐步形成粮经草1∶1∶1的土地利用格局,促进民勤绿洲生态经济型沙产业的可持续发展。

民勤绿洲一荒漠过渡带植物物种多样性及其优势种群空间分布格局研究

以民勤绿洲-荒漠过渡带为研究对象,采用样方调查法,通过计算各类型区域内物种的重要值、丰富度指数(R)、Shannon-Winer指数(H′)、Simpson优势度指数(D)、物种均匀度指数(Jsw)、扩散系数(C)、负二项参数(K)、平均拥挤度(m*)、丛生指标(I)、聚块性指标(PI)、Green指数(GI)、Cassie指标(CA)、扩散性指数(Iδ),研究了绿洲-荒漠水平距离8 km区域内的物种多样性及其优势种群的空间分布格局。结果表明:绿洲-荒漠过渡带优势种种群为沙拐枣、唐古特白刺、梭梭,伴生物种有刺沙蓬、雾冰藜、芦苇、沙蓬等。受生境和沙丘类型的影响,各种群均呈聚集分布格局,但聚集程度有一定差异性;物种多样性、丰富度随绿洲-荒漠梯度而呈规律性变化,总体表现为减小趋势。该区域生境和沙丘类型是民勤绿洲-荒漠过渡带物种多样性及种群分布格局的决定性因素。

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。

干旱荒漠区几种云杉属植物的生态适应性研究

在干旱荒漠区引种了6种4年生云杉属植物,通过3a的抗寒性、抗旱性、耐盐碱性、抗病虫性观测,建立生长适应性评价体系,并对几种云杉生态适应性进行综合排序。结果表明,蓝云杉保存率最高,白杄、白云杉次之,红皮云杉、欧洲云杉较差;蓝云杉、白云杉和白杄的平均高生长量、地径生长量大于川西云杉、红皮云杉和欧洲云杉。欧洲云杉和红皮云杉抗旱性较差,其余均具有较强的抗旱性。欧洲云杉抗寒性最差,其次为红皮云杉,其余种抗寒性相对较强。通过各项指标打分及综合分析认为蓝云杉、白杄适应性较强,可作为干旱荒漠区理想的造林树种。

民勤西沙窝沙区不同演替阶段植被变化特征研究

通过对60 a来民勤西沙窝沙区生态植被观测研究,在地下水位持续下降过程中,植被演替主要经历了4个阶段:退化草甸、柽柳群系阶段;柽柳群系、白刺群系阶段;白刺群系、退化柽柳群系阶段及白刺群系阶段,是植物多样性持续降低、植被覆盖度显著下降、生态严重退化与沙漠化快速发展的过程;随着雨养面积不断扩大,降水量较大的年份,沙旱生草本植物增长,其物种多样性与植被覆盖度增加,降水量小的年份则反之;沙旱生灌木植被相对稳定,年降水量超过140 mm,促进灌木植物种群生长发育,100~140 mm维持生长,低于100 mm趋于退化;多数人工固沙造林树种已退化和衰亡,梭梭作为外来树种生态适应性强,已发展为民勤沙区最大的人工固沙林,造林密度大、干旱是梭梭林退化的主要原因,按植被承载量,低密度造林后可持续性增强;近年来,随着流域综合治理,统筹用水,民勤生态用水供给增加,局部区域地下水位有所上升,形成了一些微域性湿地,过去的草甸植被重现,生态正向发展,而多数沙区的地下水位下降也在减缓,荒漠化仍在发展。

民勤绿洲—荒漠过渡带植物叶性状的研究

以民勤绿洲—荒漠过渡带20种主要植物为研究对象,通过对叶片6个功能性状的测定,分析荒漠植物叶性状的变异及相关性,比较不同功能群植物叶性状的差异性,探讨荒漠植物对环境的适应性,为该地区植被的恢复和重建提供理论依据。结果表明:①叶性状存在种间差异且变异程度不同,变异范围为14.11%~47.63%,叶绿素含量(ChlC)变异系数最大,叶片全氮含量(LCC)变异系数最小。②叶干物质含量(LDMC)与ChlC、LCC均呈极显著正相关(P<0.01),ChlC与LCC呈极显著正相关(P<0.01),其他叶性状间相关性不显著。③不同功能群植物叶性状存在显著差异。其中,豆科植物叶片LDMC、ChlC、LCC极显著高于藜科植物(P<0.01)。草本植物叶片比叶面积(SLA)极显著高于灌木植物叶片(P<0.01)。一年生植物叶片SLA、LNC显著高于多年生植物(P<0.05);多年生植物叶片LDMC极显著高于一年生植物(P<0.01);多年生植物叶片C含量显著高于一年生植物(P<0.05)。C_(3)植物叶片LDMC、ChlC显著高于C_(4)植物(P<0.05);C_(4)植物叶片δ^(13)C极显著高于C_(3)植物(P<0.01);C_(3)植物叶片LCC极显著(P<0.01)高于C_(4)植物。

甘肃温室葡萄生产的能量利用与碳足迹研究

【目的】探明甘肃温室葡萄生产的能量投入和碳足迹构成,识别主要的碳排放贡献因子,为温室葡萄清洁生产提供依据。【方法】以甘肃温室葡萄为研究对象,将温室葡萄栽培区分为兰州市永登县及武威市凉州区、古浪县、天祝县华藏寺镇和天祝县哈溪镇5个不同海拔区域,通过农户调查获得2019年葡萄生产数据,核算温室葡萄生产各环节的能量输入、能量输出和碳排放,对比分析不同海拔区域温室葡萄生产的能量利用效率、能量生产率、净能量、比能和碳足迹。【结果】甘肃温室葡萄生产的能量输入为273862~434421 MJ/hm^(2),能量输出为170723~327962 MJ/hm^(2),葡萄产量为14460~27793 kg/hm^(2),属于高投入高产出型。甘肃温室葡萄生产的能量利用效率为0.45~1.13,能量生产率为0.038~0.096 kg/MJ,净能量为-263798~2496 MJ/hm^(2),比能为13.51~44.85 MJ/kg;直接能量投入和可再生能量投入占比低,间接能量投入和不可再生能量投入占比高。单位面积碳足迹和单位产量碳足迹分别为32959~55075 kg/hm^(2)和1.59~5.70 kg/kg,碳足迹很大程度上来源于氮肥的投入,其占比达45.5%~62.4%。不同区域相比,天祝县哈溪镇温室葡萄生产的能量输入低,能量输出和产量较高,能量利用效率和能量生产率也较高,净能量最大且为正值,比能最小,单位面积碳足迹和单位产量碳足迹均最小;天祝县华藏寺镇能量利用指标最差,碳足迹最大。【结论】甘肃温室葡萄生产的能量利用效率较低,碳足迹较高,能量利用效率的提高和碳足迹的降低空间均较大。因此应采取降低氮肥使用量、优化氮肥与有机肥配比等科学合理的管理措施,提高甘肃温室葡萄生产的能量利用效率,降低碳足迹,改善其环境效应。

2006—2014年民勤4种典型荒漠群落结构及物种多样性变化研究

根据2006—2014年民勤荒漠植物4个样区36个样方调查数据,对该区沙蒿、梭梭、麻黄和白刺4种典型荒漠植物群落结构及物种多样性进行分析。结果表明:该区群落结构简单,物种相对单一且数量较少,植物都是以较低的芽位适应生境条件;灌木层物种的变化不大,草本层物种有所增加;多样性指数沙蒿群落、梭梭群落和白刺群落的略有增加,而麻黄群落略有减小;该区群落结构和物种多样性的变化主要由于草本层的物种变化引起。了解和掌握民勤荒漠植物群落的结构和物种多样性变化规律,对于推动干旱荒漠区植被恢复和物种多样性的保护提供依据。

民勤绿洲-荒漠过渡带土壤粒径分形特征研究

通过野外采样与室内试验,分析了民勤绿洲-荒漠过渡带土壤粒径分布分形特征及其与土壤理化性质的关系,结果表明:(1)民勤绿洲-荒漠过渡带白刺群落土壤以细砂为主,梭梭、沙拐枣群落土壤以中砂、粗砂为主;土壤粒径分形维数为2.144～2.398,3种植被类型土壤粒径分形维数均为固定沙丘>半固定沙丘>流动沙丘(或平沙地>流动沙丘)。(2)土壤粒径分形维数与黏粒(<0.005 mm)、粉粒(0.005～0.05 mm)含量呈极显著正相关(p<0.01),与细砂(0.1～0.25 mm)、中砂(0.25～0.5 mm)、粗砂(0.5～1 mm)含量呈负相关但不显著,与极细砂(0.05～0.1 mm)、极粗砂(1～2 mm)含量呈正相关但也不显著。(3)分形维数D值与全氮、速效磷含量分别呈极显著正相关(p<0.01)和显著正相关(p<0.05),土壤黏粒含量与有机质、全氮、速效磷含量呈显著正相关(p<0.05),土壤粉粒、砂粒含量与有机质含量呈极显著正相关(p<0.01),土壤分形维数D值和黏粒、粉粒、砂粒含量与土壤含水量、全钾、速效钾、全盐、p H值相关关系均不显著。

乡村振兴中的河西走廊荒漠绿洲生态环境与生态产业发展探析

河西走廊沙漠化严重,绿洲生态环境脆弱。节水等关键技术的突破与成熟发展为荒漠绿洲生态防护林体系建设及其生态产业发展提供了机遇与挑战。通过立足本地生态和资源优势,增强生态意识,发掘优质资源,加强“卡脖子”技术攻关,改善生态环境,发展特色优势产业,助力乡村振兴,以生态振兴促进农业农村系统性发展。

民勤荒漠绿洲景观生态特征及调控对策

随着石羊河流域人口的不断增加、水资源短缺及其分配不均,使民勤荒漠绿洲边缘及深处沙漠内出现连续的或者零星分布垦殖斑块,绿洲内耕地盐渍化和沙化,绿洲外围保护带固定沙丘活化,绿洲边缘植被衰退死亡,植物种类迅速减少等景观生态发生变化;建立一个不受流域政府牵制、直接为省政府负责,包括水利、林业、农业、环保、社会保障、科研、政府、城市、农村等各个方面人士组成的石羊河流域民间管理指导委员会,以指导和调控全流域工农业生产和生态环境恢复、水资源统配,在此基础上进行退耕还林、发展节水灌溉技术、外流域调水工程建设、活化沙丘应急治理等措施,治理民勤退化生态环境。

民勤荒漠绿洲过渡带退化梭梭滴灌恢复试验研究

通过对民勤退化梭梭进行滴灌灌溉,结果显示:在滴灌灌溉1个月后,梭梭土壤水分在10 cm以下变化较大,50 cm达到最大值后慢慢减小,130 cm与对照区恢复一致;当年新梢最大生长量平均增加11.5 cm,平均生长量增加4.5 cm,滴灌区与雨养区差异极显著(P<0.01);滴灌区土壤平均含水量与梭梭新梢最大生长量相关性较高(R2=0.987),而雨养区土壤平均含水量与新梢最大生长量相关性较低(R2=0.275)。滴灌灌溉对退化梭梭的恢复具有重要作用,能够增大生长量,提高植被盖度,节约水资源。

民勤荒漠梭梭茎干液流动态

梭梭(Haloxylon ammodendron)耗水过程研究是维持干旱区人工固沙林生存和生长的关键环节,本研究基于热扩散(TDP)监测技术获取民勤生长季梭梭茎干液流实时数据,分析梭梭茎干液流动态,为明晰梭梭生长过程的耗水提供重要佐证。结果表明:梭梭茎干液流流速随林龄生长而增大,也随着梭梭老龄化生长衰退而减弱,10龄、15龄、20龄梭梭茎干日平均液流流速分别为1.059、1.460和0.570 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),5月-10月生长季累计液流量分别为423.386、1 041.186和430.212 kg。梭梭茎干液流随梭梭地径增粗而增大,不同茎级梭梭茎干日平均液流流速介于0.276~2.132 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),生长季累计液流量介于121.656~1 722.810 kg。不同龄林梭梭液流以大径级梭梭启动时间早,持续时间长,峰值高,液流启动时间07:00-08:00,日均最大液流流速2.767~5.536 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),日最大液流流速出现时间随林龄生长延迟了1.5~4.0 h。不同龄林梭梭液流变化反映了梭梭生长耗水过程及其对干旱环境的响应,而不同径级梭梭液流变化反映了梭梭个体生长差异也存在明显的竞争优势。分析结果可为荒漠梭梭固沙林生态用水估算提供理论支撑。