油蒿群落不同恢复阶段的土壤水分空间异质性及植被特征

[目的]分析沙地恢复不同阶段(流动沙地、半固定沙地、固定沙地)油蒿(Artemisia ordosica)群落的土壤水分空间变异规律以及植被响应特征,为荒漠地区植被恢复提供科学依据。[方法]利用经典统计学与地统计学相结合的方法进行分析。[结果](1)从流动沙地到固定沙地的演替过程中,土壤水分逐步减少,其空间结构呈现出明显的斑块状和条带状布局特点,同时沙地土壤水分空间异质性逐步增加,土壤水分在不同恢复阶段均表现出随着土层深度的增加,空间相关性逐渐增强的特征。(2)在沙地恢复过程中,油蒿种群的植被覆盖度、生物量、密度呈现逐渐增加的趋势,而植被特征的空间变异性则趋于减弱。(3)在流动沙地和固定沙地上,油蒿种群特征与土壤水分呈现显著负相关(p0.01)。[结论]油蒿种群的植被格局在一定程度上改变了土壤水分的空间异质性与分布格局。     

我国荒漠生态系统动物物种多样性保护价值估算

生物多样性保护作为生态系统的支持性基础功能,其价值评估受到普遍关注,但评价方法一直是困扰学界的主要问题。基于能值理论对我国荒漠生态系统动物物种多样性保护价值进行核算,并参考世界自然保护联盟(IUCN)物种濒危等级分级标准,计算引入濒危指数对动物物种由于其稀缺性得到的价值增值。结果显示,我国荒漠生态系统动物物种多样性保护总价值为35万1 000亿元,其中稀缺性价值为3万6 400亿元,哺乳动物保护价值占总价值的52.41%,鸟类保护价值占42.04%。结果表明,我国荒漠生态系统具有巨大的动物物种多样性保护价值,其价值分布趋势由东向西、由南向北递增。从研究范围内各省区的情况来看,新疆的动物物种多样性保护价值最高,为21万1 000亿元,青海、西藏、内蒙古、甘肃价值数接近,陕西、山西、河北、吉林、黑龙江、辽宁价值较低。     

固沙植被景观格局变化及其影响因子

目的植物固沙作为重要的防沙治沙手段，在中国北方沙区生态重建与恢复工作中应用已60余年。了解不同固沙植被的景观格局动态及影响因子，可以为沙区的植被建设提供依据。方法本文通过中国植被图数据，选取了以蒿属（褐沙蒿和黑沙蒿为主）、锦鸡儿属（中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿和柠条锦鸡儿为主）、榆树和樟子松为优势种的典型植被，在四大沙地（毛乌素、浑善达克、科尔沁和呼伦贝尔沙地）内的分布区域，采用景观脆弱度指数和地理探测器模型，分析了其在1990—2015年间景观格局变化及其影响因子。结果蒿属和锦鸡儿属灌丛总体呈扩张趋势且逐渐稳定，景观格局主要受年降水量的影响（贡献率分别为 0.31、0.41），榆树疏林和人工樟子松林表现出衰退趋势，其主要影响因子分别是土地覆盖（贡献率为 0.34）和生长季气温（贡献率为 0.24）。结论在未来可能的气候条件下，蒿属灌丛和锦鸡儿属灌丛能够稳定存在并继续发挥其防风固沙的生态功能；榆树疏林和人工樟子松林可能会发生进一步退化，在植被建设工程中需要根据沙区气候条件合理选择树种并加强管理。      

毛乌素沙地植被物候动态及其对气象因子变化的响应

目的监测沙区区域植被物候,并确定植被物候与气候要素的关系,对理解沙区生态系统对气候变化的动态响应至关重要。方法本研究利用1982年1月至2015年12月的归一化差值植被指数(NDVI)时间序列数据,通过高阶曲线拟合的方法提取毛乌素沙地植被物候,包括生长季开始日期、结束日期和长度,分析其时间变化和空间特征,并利用偏相关性分析法确定其与气象因子(气温和降水量)的关系。结果毛乌素沙地植被生长季开始日期集中在第96~144天,生长季结束日期集中于第280~300天,生长季长度介于135~195d。从东到西生长季开始日期逐渐推迟,生长季长度逐渐缩短,生长季结束日期没有明显变化。在过去34年中,毛乌素沙地植被生长季开始日期和长度分别呈现显著提前和延长的趋势,分别为0.54和0.94d/a,生长季结束日期呈现推迟趋势,但该趋势并不显著。毛乌素沙地植被的生长季开始日期主要受2—4月的平均气温影响,结束日期主要受8—10月的累计降水量的影响。结论毛乌素沙地植被物候特征发生了明显变化,主要体现在生长季的提前和延长,这对该区域植被恢复与荒漠化的逆转具有一定的促进作用。      

青藏铁路路基对风沙运动规律影响的数值模拟

【目的】通过Fluent软件进行模拟计算,研究青藏铁路原有路基及新提出的一种输沙型路基的流场分布情况以及路基积沙特征,并讨论了轨枕式挡沙墙与PE阻沙网对路基风场及积沙特征的影响,探索路基对风沙运动规律的影响,为青藏铁路防沙治沙提供理论基础。【方法】采用数值模拟的方法,选择3种路基(普通路基、通风路基、输沙路基)以及2种沙障(轨枕式挡沙墙、PE阻沙网)的组合形式,通过模拟流场及积沙分布特征,评价沙障的防沙效果并分析路基受风蚀影响的程度。【结果】3种路基的风速流场具有相同的功能分区,且风速对流场的影响较小;在路基迎风侧,普通路基对风速的降低作用最强,极易引起沙粒在路基坡脚和边坡堆积,路基顶部风速明显增加,大风时可能会影响行车安全,路基背风侧存在回流现象,部分沙粒在重力作用下会堆积在背风侧边坡处;普通路基迎风侧边坡积沙情况严重,沙埋铁轨现象频发,布设有通风管的路基会受到积沙影响,导致管道堵塞,影响其冻土保护功能,输沙路基利用狭管效应,使风沙流加速通过,防止迎风侧边坡积沙和风沙上道,且一旦输沙管道发生积沙,可通过自然风力清除,若必须人工清理也便于操作,可节省大量人力物力;当路基上风向布设沙障时,沙障对风速有极强的减弱作用,路基和沙障之间存在一个减速区,该区域速度呈中间大两端小分布规律,风速无法达到起沙风速,沙粒沉积在沙障前后,路基边坡积沙明显减少。【结论】3种路基在无防护措施情况下,均有不同程度的积沙,输沙路基积沙量最小,且便于清理;轨枕式挡沙墙积沙量迎风侧大于背风侧,PE阻沙网积沙量背风侧大于迎风侧,并且沙障间距影响着阻沙效果,适当调整沙障间距,使此区间内的风速不足以起动沙粒,提高沙障阻沙效果;模拟结果表明,输沙路基相对于普通路基和通风路基更适用于风沙地区,但目前的结果还停留在理论阶段,需要在高原环境中进一步进行试验验证。