青土湖人工输水区白刺群落结构及土壤特性研究

[目的]对青土湖人工输水区白刺群落物种组成及土壤特性进行研究,以揭示研究区白刺灌丛生态系统的健康状况,为科学保育研究区灌丛沙堆以及生态恢复和防沙治沙工作提供科学依据。[方法]通过野外植被调查和对距水面不同距离白刺沙堆的土壤理化特性进行分析研究。[结果]①所调查群落中共有植物种18种,隶属6科17属,其中一年生草本8种,多年生草本6种,灌木植物4种,群落结构简单,物种相对单一。②距水面不同距离白刺群落0—60 cm土层土壤含水量,随着土层的加深呈现逐渐增加的趋势,随着距水面边缘距离的增加,白刺沙堆的土壤含水量逐渐降低,在200 m后趋于平稳;土壤机械组成主要以细砂粒为主,粗砂粒次之,黏粒含量相对较低;距水面0—100 m土层深度0—40 cm粗砂粒含量降低,黏粉粒含量较大。③青土湖人工输水区属于湖积沙区,土壤养分均属于严重缺乏,各养分含量均较低,且含量不均,土壤均处于偏碱性状态;土壤有机碳、全氮、速效钾含量表聚现象明显;距水面相同距离范围内土壤全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量差异不显著(p0.05),且随土层变化规律不明显。④有机碳含量与土壤全氮、全磷、速效钾、电导率之间呈显著正相关(p0.05),电导率和全氮、全磷、速效钾之间呈极显著正相关(p0.01),土壤有效养分含量与对应元素总含量相关性不显著(p0.05)。[结论]距青土湖水面不同距离植被群落结构简单,很多种为单属单科;水面形成区影响白刺沙堆土壤水分,增强细砂粒在近水面区域的沉降,土壤养分含量总体偏低,且含量不均,"表聚"现象明显。     

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、速效氮、速效磷和电解质,对比不同土层和水面距离的土壤养分差异,分析其空间变异性以及相关关系。结果表明：１）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状土壤的理化性质,水面的形成对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40cm。;2）0-60cm土层深度的有机质、全氮、速效氮、全磷、全钾和土壤溶液电导率分别在距水面100-150m和300 m处达到最大值,在距水面200 m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。;32）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高,土壤各养分含量除了土壤全钾含量在0~80cm、土壤全磷在60~80cm为弱变异外,其他均属于中等变异。;43）在0~40cm土层深度,有机质与全氮、全钾,速效氮、电导率呈正相关;电导率和速效磷、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,水面的形成对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40cm。     

石羊河尾闾水面形成区土壤颗粒的分形特征

青土湖是石羊河的尾闾湖,观测分析了距青土湖水面边缘0-500m范围内的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤颗粒含量的关系。结果表明,0-20cm和20-40cm土层土壤颗粒的分形维数范围分别在2.3708~2.8796和2.3590~2.7509。在0~150m范围内,0-20cm土层土壤粒径分形维数与水面间距呈缓慢增加趋势,在150m处达到最大(2.8796),随后逐渐降低而20-40cm土层在0~100m范围内呈缓慢增加趋势,在100m处分形维数达到最大(2.7509)土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与大于0.05mm粒径含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。小于0.05mm粒径物质含量的增加和>0.05mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在水面形成150m范围内的增大,说明水面形成对土壤粒径的影响范围在0~150m。     

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

以石羊河尾闾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0～450 m,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100 m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400~450 m处多样性达到最大。草本的重要值在距水面200 m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。     

塔里木河下游输水模式改进研究——以英苏断面为例

[目的]针对塔里木河下游现状间歇性河道输水中存在补给不均衡,无效蒸发过大,补水范围有限等问题,从空间和时间维度上提出生育期汊河输水、非生育期输水的方式,研究输水模式的改进对地下水位的影响,进一步完善轮渗灌溉生态修复体系,为塔里木河下游生态恢复提供理论依据。[方法]以塔里木河下游英苏监测断面为例,以2012—2021年10次生态输水期间地下水埋深监测资料为依据,运用Modflow模型建立英苏断面地下水剖面二维流运动的数值模拟,并分析英苏断面10次间歇性生态输水的响应过程,并预测和分析了生育期汊河、非生育期以及非生育期汊河输水的地下水位演变及水量变化的过程。[结果](1)生育期汊河、非生育期、非生育期汊河方案下人工汊河两侧地下水位较现状输水分别抬升了2.5,0.7,3.2 m。(2)3种改进方案较现状输水研究区小于8 m的埋深面积分别增加了10.89%,19.33%,26.17%。(3)地下水存储量较现状输水分别增加了10.97%,11.88%,14.39%。[结论]非生育期汊河输水结合了生育期汊河和非生育期输水两者的优势,提高了下泄水量的利用率,解决了现状主河道输水模式下河间地下水位难以...     

石羊河中下游河岸地下水位与植被物种多样性变异及其关系

选择物种丰富度指数、Shannon-Weiner指数、均匀度指数和Simpson优势度指数,根据石羊河中下游8个调查样地的11个地下水位观测井和植物样地野外采集的数据,对石羊河中下游河岸带地下水位及物种多样性特征进行了分析。结果表明:石羊河中下游物种多样性与地下水埋深有显著的关联性,随着地下水埋深增大,石羊河中下游物种丰富度和多样性均表现出递减趋势,反映了水分是影响植被分布和生存的主要因素,地下水位的不断下降和土壤含水率降低是引起石羊河下游植被多样性变化的主导因子。     

县级尺度“三生”用地动态变化及其空间集聚特征

[目的]深入探索土地"三生"(生态、生活、生产)功能格局特征,为土地利用总体规划提供指标控制的科学依据。[方法]利用内蒙古和林格尔县1996,2006,2015年3期遥感数据,采用动态度、空间变化分析模型、空间变化率指数对研究区"三生"用地数量变化、空间变化及其变化集聚特征进行分析。[结果](1)研究期间生态用地减少数量突出,后期逐渐减缓;生产生活用地增加幅度明显,年均变化率达5.9%,动态度达12.06%;从整个空间变化率分析,生产生态用地两期变化均强烈,生产生活用地呈增强趋势,生态用地变化逐渐减弱。(2)研究区"三生"用地空间变化前期集聚在黄土丘陵区和山区,后期集聚在平原地貌类型区。[结论]经过20a规划管控,研究区"三生"用地逐步形成北部平原区以生产生态用地和生产生活用地为主的生产生活空间,中部、南部黄土丘陵区和山区以生态用地和生态生产用地为主的生态空间,且生产生活用地功能区扩张和生产生态功能区减少的矛盾得到一定程度遏制。     

阿克苏河流域艾西曼湖湿地时空演变及对生态输水的响应

及时了解和定量分析干旱半干旱地区天然生态系统的变化趋势及对生态输水过程的响应,对维护绿洲生态系统健康具有重要意义。论文结合遥感影像和生态输水监测数据,对阿克苏河流域艾西曼湖湿地的时空演变特征和生态输水的响应进行了研究。结果表明,艾西曼湖水域面积萎缩较严重,由1996年的61.57 km²萎缩至2020年的27.76 km²,经历了快速下降、缓慢下降和缓慢恢复3个阶段,生态输水后水面面积出现明显的季相变化并伴随滞后现象,峰值出现在11月左右;生态输水对地下水位有明显的抬升作用,并受输水量、输水天数的影响,地下水位变动与生态输水的响应存在明显的滞后效应,时间约为1~2个月;不同的自然植被对生态输水的响应特征存在差异,胡杨对生态输水的响应明显且在距离输水口100~500 m的范围内长势最好,NDVI月度变化显示生态输水对自然植被生长的滞后时间为1个月左右。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。     

塔里木河下游断流河道输水的生态变化分析

根据连续多年监测获得的塔里木河下游地下水位、植被数据,对比分析了塔里木河下游生态输水后地下水位、生物量、物种多样性的变化。结果表明:实施生态输水工程后,地下水位变化显著,地下水位逐渐抬升,下降趋势得以控制。草本植物生物量的变化趋势与每次输水量变化趋势基本一致,即随着输水量的增加草本植物的生物量也相应增加,输水的时间、输水量的多少对草本植物生物量有较强影响。地下水位埋深上升,物种多样性也呈上升趋势,但二者并不同步,物种多样性上升趋势滞后于地下水位的上升,这表明地下水位的抬升有利于植物多样性的增加,但是地下水位变化对植物多样性的影响是一个渐变的过程。     

川北地形过渡带地形因子对土地利用与景观格局变化的影响

[目的]基于地形特征分析不同用地类型时空分布变化,不仅能解释土地利用时空变化规律,并能更进一步为优化土地利用结果,生态环境保护奠定基础。[方法]基于四川省北部江油市2003,2010,2018年3期遥感影像,运用土地利用转移矩阵法,分析不同用地类型之间的转化情况;接着利用地形位指数法、分布指数法,分析地形因子影响下不同用地类型分布指数变化特征;之后利用移动窗口法,探究景观格局中斑块密度与Shannon多样性指数时空变化规律;最后结合双变量空间相关性分析,分析地形因子与景观指数间的空间相关性特征。[结果](1)在2003—2010年期间,水田面积减少最多(减少面积2 238.98 hm~2),建设用地面积增加最多(面积增加3 360.36 hm~2);在2010—2018年期间,水田面积减少1 175.84 hm~2,建设用地面积增加1 614.78 hm~2;2003—2010年期间江油市土地利用的变化量整体高于2010—2018年。(2)北部山区主要由旱地转移为林草地,南部平原地区主要为水田转移为建设用地,中部丘陵区域旱地和水田相互转化强烈。(3)随时间变化,旱地和未利用地优势等级向中地形位等级靠拢;低地形位等级上建设用地、水田和水域优势度逐渐降低,并具有优势等级向较高地形位等级扩展趋势。(4)山区河流沿岸以及山地平原交汇处斑块密度与Shannon多样性指数较高,且呈线性分布;随时间变化,丘陵区域斑块密度增加,主城区附近Shannon多样性指数呈下降趋势。(5)高—高聚集区主要表现为向山地丘陵交汇处聚集;城区附近景观指数因受其他因素影响较多,导致该区域景观指数与地形位指数呈现出不显著相关性。[结论]在地形过渡带区域,不同地貌对于各类用地变化的影响在时空上存在差异性,其地形因子与景观指数的空间相关性差异明显。     

谢家店植物群落恢复中种类组成及物种多样性分析

于2014年采用样方法对地震重灾区谢家店的植被自然恢复情况和生境条件（包括海拔高度、土壤温度、湿度和盐度）进行调查,分析了各样地物种多样性之间的相关性及不同恢复年限植被恢复的效果,通过研究植被的动态恢复效果及其立地条件的影响,把握地震灾区植物的演替规律,以期为当地制定植被恢复的方案提供参考和借鉴。结果表明:（1）已统计到植物46科66属84种,桤木（Alnus cremastogyne）为乔木层优势种（重要值是0.29）,同时也是群落的建群种,群落类型为桤木+灰白毛莓+木贼（A. Cremastogyne+Rubus Tephrodes+Equisetum hyemale）。（2）2014年Shannon-Weiner指数（H’）、Margalef指数（M_a）、Pielou指数（E）和Simpson指数（D）分别为2.06,2.942,0.73,0.189,相比2009年,物种丰富度上升,均匀度下降。（3）在不同生活型中Shannon-Weiner指数、Pielou指数和Margalef指数都是草本层 > 乔木层 > 灌木层;Simpson指数为灌木层 > 草木层 > 乔本层,灌木层物种数量分布不均衡。（4）土壤温度、湿度、盐度影响植物的生长和种类组成,进而影响物种的多样性指数,近几年植物物种和数量（物种的数量）都呈明显增大的趋势,但物种在样地中的分配并不均匀。     

坡面和坡向对遂渝铁路岩石边坡创面人工土壤植被恢复的影响

针对采用客土喷播人工土壤进行植被恢复的铁路边坡,对铁路边坡岩石创面人工土壤植被的盖度、高度、根深、根幅、地上生物量、地下生物量和多样性指数在不同坡位、坡向的空间变异性进行了观测研究.结果表明,铁路边坡植被盖度在不同坡位之间存在明显差异,表现为坡下(87%)>坡上(31%)>坡中(19%).铁路边坡坡位对植被的盖度、高度、Pielou均匀度指数有显著影响,但对根深、根幅、地上生物量、地下生物量、Marglef丰富度指数和Simpson多样性指数的影响不显著.铁路边坡坡向对植物群落的Pielou均匀度指数有显著影响,表现为西坡>北坡>南坡>东坡,但对Simpson多样性指数、Marglef丰富度指数以及植被的盖度、高度、平均根深、根幅、地上生物量、地下生物量的影响均不显著.     

湿喷植被混凝土生态护坡技术在水渠边坡工程中的应用

[目的]验证湿喷植被混凝土生态护坡技术的先进性与实用性,为工程边坡生态防护提供参考。[方法]将湿喷植被混凝土生态护坡技术应用于湖北省鄂州市花马湖水系连通渠护坡工程,现场观测了护坡和水土保持效果、植物盖度、植株密度、植物平均高度以及物种多样性指标。[结果]湿喷植被混凝土生态护坡技术能促使边坡稳定。所用基材能较好地附着于坡面,未出现冲沟和滑塌,水土保持较好,成功解决了基材可喷射性和坡面附着性之间的根本矛盾;1个月后坡面整体植被覆盖率达到90%以上;缓坡区的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数与陡坡区均较为接近,但与自然边坡存在差异;湿喷综合成本比干喷节约5%～15%。[结论]湿喷植被混凝土生态护坡技术作为干喷植被混凝土生态护坡技术的升级版,具备显著的先进性,能用于工程边坡的生态防护。     

应用T-RFLP技术分析不同土壤温度和施肥方式下设施土壤细菌群落结构

采用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)和荧光定量PCR技术,研究了两种土壤温度(对照不增温,10℃±2℃;增温,20℃±2℃)和两种施肥方式(对照不施肥;鸡粪有机肥底肥+尿素追肥)对土壤细菌群落结构及其多样性和数量特征的影响。结果表明:相同施肥方式下,土壤增温增加土壤速效养分含量,尤其在施肥时增加幅度更明显。分析显示施肥对土壤细菌群落结构的影响在不同土壤温度条件下表现不同。土壤不增温条件下,施肥增加细菌Pielou均匀度指数和Shannon-Weiner多样性指数,Simpson优势度指数降低;土壤增温条件下,则效果相反。与不增温比,增温使土壤细菌Pielou均匀度指数和Shannon-Weiner多样性指数降低,但物种个体数和Simpson优势度指数增加明显。增温改变了土壤细菌群落结构,62 bp和93 bp两种限制性末端片段在土壤增温条件下优势度提高,主要包括共生菌和杆菌。     

北京九龙山自然保护区植物群落物种多样性分析

在样地调查的基础上,采用Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数对北京九龙山自然保护区植物群落的多样性进行评价,并采用灰色关联法分析了物种多样性的影响因素。结果表明:（1）研究区建群种为黄栌和侧柏,灌木层均以荆条为主,草本层多分布披针叶苔草、求米草、线叶猪秧秧、北京隐子草等;（2）群落总体多样性显示,样地3的Simpson指数和Shannon-Wiener指数最大,样地7的Margalef指数最高,样地5的Pielou指数最大;（3）群落多样性指数受环境因子影响显著,其中Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Margalef指数受坡向影响最大,Pielou指数受坡度影响明显。     

四川道路边坡自然恢复的植被多样性研究

采用样线法对四川地区路域边坡自然恢复后的植被进行调查,研究道路边坡对植物多样性影响。调查区域内分布植物66科159属190种。其中灌木81种,草本109种;选用了丰富度Margalef指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数等α多样性指数及Codyβ多样性指数来研究边坡的坡度、坡向、海拔、恢复时间与植物群落多样性关系。结果表明：45°～60°坡度、阴坡、500～700m海拔及〉10a以上的恢复年限的边坡,群落的多样性较高,对边坡植被恢复有利;而在〉60°坡度、阳坡、〉700m的海拔高度和〈10a的恢复年限内的多样性较低;在不同坡度和海拔的环境梯度上,Codyβ指数与α多样性分析结果一致。在生态恢复中,群落多样性低的边坡,适当增加物种丰富度、密度及有利的人为干扰,有助于提高群落多样性。     

东灵山亚高山草甸退化等级与植物特征

[目的]探索东灵山亚高山草甸的退化等级与植被特征,为该区生态系统的保护和可持续利用提供理论依据和技术支持。[方法]采用样方调查法研究东灵山亚高山草甸的植被特征。根据退化程度分级,并通过从优势种变化、物种多样性和地上生物量等参数,比较分析不同退化程度亚高山草甸的退化特征。[结果]人类活动是草甸退化的主要影响因子,退化最严重的区域位于海拔2 100~2 200m的位置;按照人为干扰程度和草甸植被覆盖度,将退化亚高山草甸划分为重度退化、中度退化、轻度退化和无明显退化4个等级。[结论]随着退化程度加重物种数呈减少趋势,Shannon—Weiner指数、Pielou指数和Simpson's指数均逐渐降低,地上生物量也相应减少。其中无明显退化草甸的物种数为28,优势种主要有卵穗苔草、地榆、珠芽蓼、矮紫苞鸢尾、紫苞风毛菊等,地上生物量是516.4g/m2;而重度退化草甸的物种数仅14种,地上生物量为58.3g/m2,平车前和蒲公英变为优势种。     

海南省文昌市废弃钛矿区物种多样性特征与环境因子的关系

[目的]研究钛矿开采对周边植被物种多样性和分布格局的影响,为废弃钛矿区生物多样性保护和植被恢复提供基础数据。[方法]以海南省文昌市废弃钛矿区为例,利用方差分析、冗余分析(RDA)研究钛矿区土壤因子与乔木、灌木和草本物种多样性差异及分布格局影响。[结果]文昌市废弃钛矿区辐射区域仅有植物28科37属45种,其中乔木类13种,灌木11种,草本21种。钛矿开采不仅对矿区植被产生破坏,同时对辐射区域200 m范围内的植被群落结构也有明显影响;废弃钛矿区物种α多样性指数除Pielou均匀度指数外都以草本最高,显著高于乔木和灌木。随着辐射区域距离的增加,物种多样性指数逐渐递减;通过土壤环境因子与物种多样性RDA排序得出,土壤pH值、土壤含水率、有效磷、有机质和铵态氮是影响物种多样性差异的主要环境因子,它们分别解释了废弃钛矿辐射区物种多样性42.6%,12.4%,8.5%,8.2%和7.9%的差异。[结论]钛矿周边植物物种多样性和分布格局受土壤pH值、土壤含水率等多个环境因子共同影响。矿区周边物种多样性是否受土壤重金属的影响,尚待进一步研究。     

青藏铁路沿线植物群落物种多样性研究

对新建青藏铁路沿线植物群落多样性进行了研究。研究结果表明:(1)新建青藏铁路沿线各样带植物丰富度(S)的变化呈先上升后趋于平稳的趋势;物种多样性指数(H)、均匀度指数(J)均随样带的递进有缓慢上升之势。优势度指数(P)呈下降趋势。物种丰富度的多少在一定程度上决定H指数值的大小。同时,当多样性指数相近时,均匀度小的群落比均匀度大的群落其优势种更为明显,优势度也更高。(2)在多年冻土地带植物的次生恢复过程中,丰富度指数、多样性指数和均匀度指数的变化趋势基本一致。均随与铁路距离的增大呈先上升后下降趋势。在75 m处达到最大值,在300 m处群落的3个指数值最小。说明受轻微干扰的植物群落在经过次生恢复后其多样性指数要高于原始群落,可达到更稳定的状态。(3)物种丰富度随海拔的上升和下降呈相同的变化趋势。通过对物种丰富度与环境因子之间的关系分析表明,物种丰富度主要受海拔变化影响。