西北内陆盆地天然植被的地下水生态埋深

西北内陆盆地的天然植被对生态环境起到至关重要的作用,而天然植被的生长状态与地下水埋深息息相关。本文给出地下水生态埋深的定义,在分析了天然植物生长状态与土壤含水量关系、土壤含水量与地下水埋深关系,以及天然植物生长状态与地下水埋深关系的基础上,确定了天然植物的地下水生态埋深。所得结论对于西北地区水资源合理开发利用和生态环境保护具有重要意义。     

生态输水对孔雀河地下水埋深及植被的影响

为了解生态输水后地下水埋深和植被的变化,采用统计方法和遥感影像数据分析输水后孔雀河地下水埋深时空变化特征、地下水埋深和累积输水量的关系以及输水后NDVI和植被覆盖度的变化。结果表明:从时间变化来看,生态输水后孔雀河地下水埋深呈现稳步抬升趋势,年内地下水埋深变化主要受人类农业生产活动影响;从空间变化来看,垂直于河道方向上各断面地下水埋深的抬升幅度随距离的增加而减小,沿河道方向上,中游断面埋深抬升变化量最大;地下水埋深与累积生态输水量呈负相关,中游断面相关性最显著;2016—2019年上游和中游断面所在的研究河段NDVI分别增长了64.28%和100%,下游河段NDVI值稳定在0.05,距河道2 km范围内植被覆盖度呈增长趋势。生态输水对孔雀河流域地下水埋深和植被已产生积极作用,建议在未来的生态输水过程中保持合理输水量的同时,加强地下水监管力度,保护生态安全。     

草原植被-土壤的关系及对干扰响应差异研究

草原土壤跟植被有密切的关系,它们之间的关系对草地的退化和恢复机制研究十分重要。通过对内蒙古草原区(主要是典型草原)具有不同群落特征的14个样点进行植被与土壤调查,分析植被群落数量特征与土壤理化指标之间的相关关系,探讨围封与放牧作用下植被、土壤响应差异。结果表明:群落地下生物量、群落盖度、单位面积物种数与土壤有机碳、全氮含量均呈显著正相关关系(p<0.05),与土壤容重呈显著负相关关系(p<0.05)。土壤全磷含量与群落地下生物量和群落盖度存在显著正相关关系(p<0.05),而与单位面积物种数相关不显著。由于地上现存生物量受随机放牧和围封的影响较大,与土壤各项指标之间相关不显著。在围封26年、7年、2年和自由放牧4个样地中,土壤各指标除表层容重变化显著外,土壤粒径组成和有机碳、全氮、全磷含量变化均不明显(P>0.05),但4个样地在群落盖度、高度、生物量、群落物种数量、丰富度指数、多样性指数等群落数量特征上均呈现显著差异(P<0.05)。基于上述研究结果讨论了植被与土壤之间的关系,并提出了人为驱动力作用下草原植被-土壤响应差异的概念模型。     

干旱区受损生态系统恢复与生态效应分析——以塔里木河下游为例

在对塔里木河下游生态环境本底状况调查的基础上,通过大量的监测资料,应用河道水力学、地下水动力学、植被生态学以及系统分析与优化方法,对五次应急输水植被生态响应效应,进行了全面系统地评价。科学地确定了合理的生态修复目标和下游河道输水与区间水量优化配置方案。为创建和完善干旱区受损生态系统输水、修复与重建的评价体系奠定了理论和实践基础,也为塔里木河流域综合治理提供了重要的技术支撑。     

固氮类植物的生态功能及其在生态修复中的应用

氮素循环对地球生命与物质循环系统有着不可替代的特殊作用,维护和重建退化生态系统的氮素循环成为生态修复目标的重要步骤之一。文中系统介绍了固氮类植物改善土壤理化性质、促进生态修复等方面的生态功能和相关研究成果,认为固氮类植物在生态修复中具有重要的生态作用,固氮植物的选用是植被恢复的重要技术途径。建议未来研究中,应该加强对陆地生态系统固氮过程的量化研究,确定影响共生固氮的主导因子和生态机制,从而为陆地系统的生态恢复提供更为可靠的理论依据。     

沙地生态系统中蚂蚁活动与地表植被及土壤环境间的互作关系

动物扰动与植被和土壤环境的之间互作关系是土壤生态系统的重要一环,对植被结构、动物分布和土壤特性具有重要的调节作用,对沙地生态系统恢复过程具有不可估量的影响。文中根据在科尔沁沙地土壤动物的研究结果,总结了地表植被和土壤条件对蚂蚁活动分布的影响,分析了蚂蚁活动对植被分布、结构和土壤性状的反馈作用,详细地探讨了蚂蚁筑丘活动与...     

替代稳态下阜康北部荒漠生态弹性的时空格局

替代稳态下的荒漠生态系统生态弹性反映了系统承受环境干扰后的恢复能力，这对认识荒漠生态系统过程具有重要的理论意义。当前研究主要集中在湖泊和森林生态系统，而有关荒漠生态系统弹性的研究普遍未考虑替代稳态，也鲜有考虑弹性的时间变化。本研究以阜康北部的古尔班通古特沙漠南缘至沙漠腹地样带为例，运用2001年1月至2020年12月的MODIS全球植被指数遥感数据，采用BFAST(Breaks for Additive Season and Trend)和状态空间建模对数据进行处理和提取，通过不同状态的退出时间量化得出不同时段替代稳态条件下的生态弹性，同时根据计算结果分析了该地区生态弹性时空演变特征及其影响机制。研究结果表明：（1）研究区弹性+和弹性-整体呈现先下降后上升的趋势，但沙漠边缘至腹地空间差异显著。（2）生态弹性对降水变化存在滞后响应。（3）降水季节变化的差异会降低降水量与生态弹性之间的相关性。综上所述，生态弹性的空间分布总体受降水格局控制，但立地条件导致的植被空间异质性增加了生态弹性空间分布的复杂性，而生态弹性与降水变化的关系取决于植被群落构成、植物对降水变化响应、降水量变化趋势和季节分布...     

放牧破坏地表植被对典型草原地区土壤湿度的影响

本文研究了放牧对土壤含水量的影响。结果表明 :放牧破坏地表植被后 ,表土层水分入渗速度增加 ,表土层和心土层的土壤温度的变化加剧。使土壤表层 (0 - 2 0 cm)的含水量下降。在地下水位较高的土壤上 ,放牧破坏地表植被后 ,各层土壤的含水量都低于植被未受破坏的土壤 ;但无地下水补给的土壤 ,地表植被破坏后其深层 (30 cm以下 )土壤的含水量则高于植被未受破坏的土壤。说明在无地下水的草原地区 ,植被对表土层 (0 - 2 0 cm)起保水作用 ,对深层则起耗水作用 ,这在土壤水与地上生物量之间的相关分析中也得到证明。这一点在牧草混播时值得注意。     

塔里木河下游天然植被恢复的生态学机制

在分析塔里木河下游植被退化的基础上,系统阐述了塔里木河下游植被恢复的生态学机制。封闭的内陆盆地和干旱少雨的自然环境是塔里木河下游生态系统极度脆弱的内在因素,而人为干扰是塔里木河下游植被退化的主要驱动力。塔里木河下游植被的恢复,必须遵循干旱区植物的生态学性质,密切结合植被发生所需的环境条件,特别是干旱区植被分布格局与地下水的关系。2000年5月以来的生态输水使近河道地段地下水响应明显,横向于河道一定宽度范围内植被恢复明显,但这种恢复是有限的。     

策勒西部荒漠-绿洲过渡带地下水特征及生态影响分析

荒漠-绿洲过渡带属于典型的干旱区生态环境脆弱带,在这交错带上植被的生长与分布受地下水环境状况(地下水埋深、水质)制约,显示出地下水重要的生态调控作用。通过对过渡带的观测井数据资料进行分析,结果表明:地下水埋深的年内变化趋势与地表径流变化联系紧密,埋深最高一般发生在1~3月,埋深最低一般发生7~9月,最大变幅在0.23~2.25m之间;地下水中对矿化度起主要作用的阳离子是(Na++K+),Mg2+次之,Ca2+最小,阴离子是C l-、SO42-,HCO3-次之,CO32-在其中的比重最小,几乎为零;矿化度小于5g/L,植被生长不会受到抑制,植被生长与分布主要取决地下水埋深。     

多尺度矿区植被生态系统恢复力定量测度研究框架

矿山开采破坏生态环境,引发植被损伤并导致植被群落发生演替。但是迄今为止,仍然缺乏定量描述矿区植被受损状态的科学方法。研究拟对恢复力及其理论在植被生态状况评价中的应用进行初步探索。论文简单回顾了恢复力的发展应用过程,指出了目前恢复力研究存在的不足。然后对矿区植被生态系统的概念、内涵进行了初步探讨,构建了多尺度矿区植被生态系统恢复力概念模型。在此基础上,依据替代性、敏感性、综合性、客观性原则遴选恢复力胁迫因子和诊断因子,构建了基于不同空间尺度和生态组织维度的矿区植被生态系统恢复力定量测度概念模型,并进一步提出问题导向的矿区植被生态系统恢复力定量测度研究框架。框架将基于器官、栅格层次的微观指标与基于系统、区域层次的宏观指标相结合,评价结果即可在宏观上为生态系统服务管理决策提供科学依据,又可在微观上为物种选择与培育管理提供参考。     

基于遥感方法的银川盆地植被发育与地下水关系研究

干旱区的水文地质及生态地质环境研究一直是水文地质学的研究热点。从流域尺度上研究地下水变化的生态效应问题已经引起了广泛的关注。银川盆地地处干旱地区,自然生态环境十分脆弱,植被的发育与地下水有着极为密切的关系。由于遥感技术在大尺度问题的研究方面具有极大的优越性,因此,本文将遥感技术与地下水数据相结合,引入条件植被覆盖率的概念,对银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深进行了研究,并对适宜水位埋深范围内,水质矿化度的影响进行了探讨。结果表明:银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深范围为2-4m,在此埋深范围内,矿化度小于2.5g/L时,地下水水质利于植被发育。     

石羊河流域中下游河岸植被与土壤特征及其相关分析

石羊河流域中下游位于干旱荒漠区,河岸带植被破坏、生物多样性下降,区域生态系统和生态过程受到严重影响。运用空间变化代替时间过程的方法,对石羊河流域中下游不同河段河岸带植被与土壤特征及两者相关性进行了研究。结果表明:石羊河中下游从常流水区、季节性流水区到常年断流区,随着河床的常年和季节性断流,植被与土壤逐渐退化。植被盖度、生物量和丰富度指数呈下降趋势,多样性指数呈上升趋势。不同河段的土壤理化特征差异性显著,河流断流对土壤产生了直接或间接影响;但是从季节性流水区到常年断流区表征土壤肥力和水分的指标均呈增大趋势,常年断流区土壤已经逐渐改善。植被盖度和生物量分别与土壤含水量、全氮,电导率有线性关系。修复该区的退化生态系统需要保证适宜的土壤含水量。     

环境因子对不同种类人工乔木林分蒸腾耗水的影响

探究干旱区不同人工乔木林分蒸腾量对环境因子响应的程度，对矿区移植人工植被选择及维系生态环境提供理论依据。本研究利用EMS81 Sap flow meter茎流监测系统和Watch Dog土壤水分传感器对锡林浩特胜利东二号矿区内人工白杨和油松的树干液流及相应根系附近土壤水分进行监测，结合当地国家气象站气象数据，分析白杨和油松的林分蒸腾量变化差异，并对不同月份白杨和油松林分蒸腾量及各环境因子进行逐步回归建模。结果表明：（1）自然条件下，干旱区不同月份白杨和油松林分蒸腾量变化具有明显差异，除5月上旬白杨和油松林分蒸腾量变化趋势相近外，其余时间白杨林分蒸腾量变化较油松更剧烈；（2）在土壤水分变化较小或无明显变化时期，油松根系附近土壤深度30 cm、50 cm、70 cm、90 cm处的土壤含水量明显大于同深度白杨根系附近土壤含水量，根系土壤持水性能较白杨更好；（3）白杨林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在5月、7月、9月具有相关性，油松林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在6月、8月具有相关性，两者林分蒸腾量变化受土壤水分变化影响的程度是不同的；（4）不同时间区间逐步回归...     

塔里木河下游耕地扩张与天然植被退化的定量关系初探

近年来塔里木河下游水土开发将大片天然植被开垦为耕地,打破了生态系统原有平衡状态,然而关于耕地扩张导致天然植被退化的定量关系至今没有明确结论。本文利用塔里木河下游14次生态输水量和地下水埋深数据,结合遥感影像及社会经济统计资料,分析了地下水埋深对生态输水的响应特点,构建了生态输水量与地下水埋深二者之间的定量关系模型,提出了耕地扩张导致天然植被退化在面积上的转变比值,进而计算了天然植被转变为耕地后的生态经济价值损益量。结果表明:(1)若1亿m3水用于耕地扩张,将导致河道两侧地下水位平均下降1.01 m,距离河道280~640 m的50.40 km2胡杨由正常生长变为逐渐衰败,距离河道1 760~1 800 m的5.60 km~2胡杨由逐渐衰败变为逐渐枯死;(2)耕地扩张和胡杨林逐渐枯死和衰败的面积比分别为:1∶3.6和1∶32.7;(3)虽然单位面积产值耕地(136.91×104元·km~(-2))高于林、草地(114.20×10~4元·km~(-2)),但总产值林、草地(34.70×10~8元)高于耕地(11.44×10~8元),消耗等量水林、草地(2.85元·m~(-3))产出经济价值高于耕地(2.11元·m~(-3)),从可持续发展来看林、草地的价值高于耕地,生态系统的服务性功能大于生产性功能,耕地无序扩张应被严格限制。本研究为研究区遏制无序开荒提供理论依据。     

荒漠生态系统土壤表层微生物量碳空间分布及其影响因子

土壤微生物作为荒漠生态系统中的重要分解者,对干旱区碳循环有着重要作用。以干旱区荒漠生态系统柽柳保护样地为对象,利用统计学与地统计学中的空间自相关方法,分析在自然状况下土壤微生物量碳及其影响因子之间的空间变异和响应特征,探讨柽柳荒漠生态系统的土壤微生物量空间分布特征及其控制机理。结果表明：土壤微生物量碳为14.1~1 178.6 μg•g-1,远小于其他生态系统;空间分布表现出植被覆盖越密集,土壤微生物量碳越大,且全局空间分布为正相关趋势,局部空间自相关指数Mora[JP8]n’[JP]s 〖WTBX〗I〖WTBZ〗为-0.2~0.5;土壤微生物量碳与土壤环境因子中的土壤水分[WTBX]（W）、土壤温度（T）均呈显著正相关（P<0.05）,[WTBZ]且空间相关系数分别为0.56和0.64。这些结果说明荒漠生态系统中土壤微生物量碳表现出强烈的空间异质性,且空间分布在10 m格网尺度（像元尺度）与植被覆盖度、温湿度显著相关,这些将有助于加强对干旱区土壤碳库空间格局的理解,从而制定更精细的土壤微生物量碳空间自相关的像元尺度。     

冷荒漠草本植物数量特征对不同水分输入和气象因子的响应

草本层是古尔班通古特沙漠植被的重要组成部分，在维持沙漠稳定、养分循环等方面具有重要意义。水分通常以积雪和降雨形式输入到土壤，输入方式及数量变化对荒漠植物的存活和生长有重要影响。本文以古尔班通古特沙漠南缘草本层为研究对象，利用人工增减积雪的方法，共设置4个积雪处理(0，50%，100%，200%积雪，其中100%积雪为对照)，于2009—2016年春季调查草本植物的数量特征和物种丰富度，分析草本植物数量特征对水分变化的响应；同时结合气象数据，分析不同年份一年生荒漠草本植物数量特征与主要气象因子的关系。结果表明：表层土壤含水量与积雪厚度成正比，相应的草本植物的幼苗密度与积雪水当量、表层土壤含水量成正比关系；2009—2016年，年内积雪量的变化对物种丰富度没有显著影响，各积雪处理间物种丰富度差异不显著；2009—2016年自然处理下年际间物种丰富度差异显著，2015年物种丰富度显著小于其余年份。结合气象数据分析发现，物种丰富度年际变化主要受幼苗建成期的降雨调控，并且干旱年份过后的湿润年份物种丰富度不受前一年降水的影响，说明荒漠草本植物层片具有较强的自我调节能力；自然处理下，不同年份草本植物旺盛期的存活数量与大气干旱程度(空气饱和差)呈显著负相关关系（R²值为0.611，P<0.05），与生长季的降雨量呈正相关关系（R²值为0.162, P>0.05），说明大气干旱程度更能表征荒漠草本植物生长峰值期的存活情况。     

矿山复垦区土壤水分时空分布对植被恢复的影响

以阜新煤矿区矸石山和排土场为研究对象,采用变异系数和有效水分参数相结合的方法,研究土壤水分时空分布对植被恢复的影响。结果表明:受土壤物质组成及形成方式的影响,矿区3个典型样地土壤水分的变异系数和有效水分参数均存在较大差异,并直接影响地上植被的生长。现有植被根系的分布对各层土壤水分尚未达到最佳利用效果。在生态重建时,排土场覆土平台应以草本和浅根灌木相结合为主,慎栽深根植物;排土场自然风化平台应以野草自然生长为主,并兼顾不同根深乔灌木混植方式;矸石山土壤水分因多处在迟效水或无效水范围,不利于植物生长,应以节水工程措施为主,以植被措施为辅加以治理。人工覆土措施可明显改善矿山复垦区土壤水分的分布状况。     

青藏高原西部狮泉河流域各环境介质中砷含量空间分布特征及成因机制探究

青藏高原西部的狮泉河是当地的主要水源，流域内各环境介质中高砷含量直接影响当地农牧业的发展和居民的生命健康。因此迫切需要查明流域砷含量分布规律及控制因素。通过系统地采集地表水、地下水、底泥、土壤及岩石样品，基于GIS空间分析、离子比例系数、Gibss图、NMDS分析、δ²H与δ¹⁸O同位素等研究方法的综合分析。结果表明：地表水砷含量0.5-333μg/L之间；底泥在3.8-363μg/g之间；土壤在4.7-106μg/g之间；地下水在2.3-76.7μg/L之间；热泉在1160-8920μg/L之间；岩石在0.31-93.4μg/g之间；地表水和地下水化学类型以HCO₃-Ca型为主，主要受岩石矿物化学风化过程控制；热泉水化学类型为HCO₃·Cl-Na型，主要受深部地热影响；流域内的砷源主要来自于：1)含砷矿物的水-岩反应产物。2)汇入地表水的高砷热泉。     

退化沙质草地植被与土壤分布特征及相关分析

对科尔沁退化沙质草地的植被与土壤的分布特征及两者的相关性进行了研究。结果表明 ,退化沙质草地土壤养分含量贫瘠 ,土壤性质已经高度异质化 ;植被盖度低 ,物种较为贫乏 ;植被与其着生的土壤基质之间关系密切 ,是一个相互作用 ,相互影响的统一系统。要恢复退化生态系统 ,首先要恢复退化草地的植被 ,通过植被—土壤相互作用 ,土壤肥力可得到提高。