风沙侵袭影响下绿洲边缘植物群落点格局分析

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲为研究区,运用Ripley’s K(t)函数点格局分析,研究风沙侵袭影响下植物群落结构和点分布格局的变化。风沙侵袭对植物组成种类无影响,均由骆驼刺、柽柳和花花柴组成,但自内侧向外围随着风沙侵袭强度加大,植株密度和盖度会明显降低,组成比例上从以骆驼刺为主向各种群均匀发展,并且骆驼刺的树冠面积随之显著增加,柽柳和花花柴的树冠面积显著减小。种群分布格局具有明显的尺度依赖性,3个种群在30 m的空间尺度上均以聚集分布为主,随风沙掩埋强度增加,3个种群分布类型从聚集变为随机,且聚集分布的尺度范围及聚集峰值所在尺度逐渐减小。研究区内各种群间以负关联为主,随风沙侵袭强度加大,各种群间的负关联程度及尺度范围均呈减弱趋势,最终变为不关联或部分尺度上较弱负关联。风沙掩埋的直接干扰和植物适应性及种间关联关系是种群空间格局变化的主要原因,强烈的风沙掩埋抑制了植物的生长和繁殖,促使群落退化,所以绿洲边缘的流沙深入区是过渡带建设及保护的重点区域。     

不同生境白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆形态特征

以吉兰泰荒漠绿洲过渡带为研究区,通过对不同生境条件下的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆形态特征、各形态参数间关系及白刺灌丛生长特征进行定量分析。结果表明:(1)随着梭梭(Haloxylon ammodendron)林龄的增加(白刺纯林除外),白刺灌丛沙堆各形态参数变化范围较大,并向长椭球形方向发展,部分向不对称"蝌蚪状"方向演化。(2)4种不同生境条件下,白刺灌丛沙堆各形态参数相关系数均在0.782以上(P<0.01),表现为显著性相关,这是各生境白刺灌丛沙堆协同发展的结果。(3)对各生境白刺灌丛沙堆长轴与短轴、水平尺度与沙堆高度之间进行回归方程分析,分别呈显著性线性关系(R^2>0.721 7)和幂函数、二次函数关系(R^2>0.835 1)且斜率均为正,表明4种生境灌丛沙堆均处于发育阶段。(4)白刺灌丛株高和盖度对灌丛沙堆形态特征有明显影响,即白刺灌丛株高越高、盖度越大,白刺灌丛沙堆高度、底面积和体积也逐渐增大。     

吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆形态示量特征

白刺（Nitraria tangutorum）灌丛沙堆是吉兰泰荒漠绿洲过渡带常见的自然景观。在不同背景植被盖度下，白刺灌丛生长与沙堆形态特征如何变化，仍然未知。通过对白刺灌丛和沙堆形态参数的测量，定量分析不同背景植被盖度下白刺灌丛和沙堆形态参数的差异性，以及白刺灌丛生长特征与白刺灌丛形态之间的关系。探讨背景植被盖度对白刺灌丛沙堆演化的影响。结果表明：（1）4种背景植被盖度下白刺灌丛沙堆演化稳定，白刺灌丛沙堆各形态参数随着背景植被盖度增加逐渐向大规模、小密度方向发展。（2）从整体来看，不同背景植被盖度下白刺灌丛沙堆各形态参数之间存在良好的相关关系。（3）吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆长轴与短轴之间存在二次函数或幂函数关系；除样地1外，白刺沙堆高度和水平尺度之间存在幂函数关系。（4）吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛盖度主要集中于40%～80%，占灌丛沙堆总量的64.62%，说明研究区白刺灌丛生长状况良好。据此认为研究区白刺灌丛沙堆发育良好，暂时不会成为风沙危害绿洲的策源地。     

策勒绿洲-沙漠过渡带两个建群种阻沙能力对比研究

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区,在区域内确定了一个100 m×500 m的骆驼刺-花花柴-柽柳植物群落样地,随机选择了67株疏叶骆驼刺和67株花花柴植株,对每株植物及其沙堆形态参数进行测量,对比分析两个建群种草本植物形态和沙堆形态特征及其相互关系与植物的阻沙能力。结果表明：两种灌草丛植物地面植株平均高度和沙堆的平均高度均相近,但骆驼刺灌丛的平均冠幅面积和冠幅体积,分别是花花柴灌丛的近1.8倍;灌丛沙堆的平均底面积和体积,分别是花花柴沙堆的近1.7倍和2.0倍。骆驼刺灌丛沙堆形态参数间的相关性明显高于花花柴沙堆,骆驼刺灌丛沙堆的底面积及体积的增长幅度较花花柴大。总体而言,骆驼刺灌丛具有更强的空间占有能力,对地表的防护作用面积大,植物个体阻沙能力强。但在两种植物生长的早期阶段,花花柴则显示出较强的阻沙性能,说明不同生长阶段两种植物的阻沙能力大小存在差异。     

策勒流沙前沿柽柳灌丛沙堆地表蚀积变化特征

为了研究柽柳灌丛沙堆表面蚀积变化特征及其风沙环境演变方向,采用插钎法对策勒流沙地半球形柽柳灌丛沙堆进行地表蚀积变化观测,结合同步气象数据,采用数理统计和函数拟合方法分析,结果表明:柽柳灌丛沙堆迎风坡和顶部为风积区,沙堆外围西北区、北翼区、南翼区均为年蚀积动态平衡区,在一年内既不风蚀也不风积。灌丛沙堆外围的西南区为严重的沙丘前移风蚀区,受多风向变化影响,沙堆外围的东侧背风区为轻微-中等程度的风蚀区。沙堆表面年净风积量为0.47 m3,风蚀量为0.004 8 m3,风蚀主要发生在背风坡坡底和裸露的坡脚上。沙堆表面风积量与每个阶段起沙风时间呈一定相关性,除了北翼区表面风积量与大于起沙风平均风速中等相关外,其余几个观测小区风蚀量、风积量与对应的大于起沙风的平均风速之间相关性较差,沙堆西区、北翼区、背风区表面风蚀量与起沙风时间为中等程度相关性,背风区的相关性最好,灌丛沙堆表面和外围南翼区风积量与每个阶段起沙风时间呈中等程度相关性。     

新疆和田河流域柽柳沙堆表面沙物质粒度特征

柽柳沙堆是新疆和田河流域常见的一种风积生物地貌类型,通过对65个柽柳灌丛沙堆表面325个沉积物样品的粒度进行统计分析.结果显示:柽柳灌丛沙堆表面沉积物主要为粉砂质砂,平均粒径为3.46φ(90.87 μm),属于极细砂的范围;在柽柳沙堆不同地貌部位沉积物的粒级呈现出有规律的变化,明显区分出粗粒组分和细粒组分,两者以4φ(63 μm)为分界线;柽柳沙堆顶部的沉积物粒径最细;迎风坡各部位的粒径比背风坡相应部位的粗,分选比其差.柽柳沙堆流场特征的风洞模拟实验表明,柽柳沙堆表面沉积物粒度的有规律变化为沙堆形态、气流和植物共同作用的结果.     

塔里木河下游柽柳沙包稳定同位素碳与灌丛的相关性

选取新疆塔里木河下游英苏、阿布达勒、喀尔达依3个观测断面,以塔里木河荒漠河岸林的主要建群种——柽柳及其沙包为研究对象,探讨柽柳沙包年层δ~(13)C的变化特征,以及不同年层δ~(13)C值条件下柽柳灌丛与沙堆形态变化之间的关系。结果表明:(1)随着柽柳沙包年层增加,年层凋落物中δ~(13)C含量呈逐渐下降趋势。样品δ~(13)C平均值为-24.42‰,最大值为-22.09‰,最小值为-25.24‰。(2)随着柽柳沙包年层增加,δ~(13)C逐年递减,而柽柳灌丛长轴、短轴、高度、空间占有率和柽柳沙包的高度、长度、宽度及空间占有率均呈增大趋势。(3)柽柳灌丛和沙包的形态参数存在明显相关性,其中柽柳沙包年层与柽柳沙包和灌丛的空间占有率存在显著相关性,表明柽柳沙包对柽柳灌丛生长的促进作用以及灌丛δ~(13)C与沙堆间的互馈效应。     

新疆和田河流域单株柽柳灌丛流场的实验研究

柽柳是新疆和田河流域广泛分布的一种灌木,是影响柽柳灌丛沙堆发育的主要因素之一.依据风沙运动实验相似理论,以新疆和田河流域的柽柳灌丛为原型,用塑料制作成高(h)10 cm、冠幅10 cm×10 cm单株柽柳灌丛实验模型,在风洞中选用6,8,10,12 m/s和14 m/s5组不同风速,分别对单株柽柳灌丛模型作纯气流流场的模拟实验和在风沙流作用条件下单株柽柳灌丛周围沙粒蚀积特征的观测.模拟实验表明:在不同动力条件作用下,单株柽柳灌丛迎风侧的"足部"为一明显的气流减速区,但沙粒的蚀积特征表现为风蚀;在单株柽柳灌丛的上方一倍植株高度的范围内为气流加速区;在单株柽柳灌丛的背风侧顺风向为弱涡流区,表现为积沙、气流恢复区、风蚀;而在单株柽柳灌丛的两侧为气流的加速区,表现为强烈的风蚀;随着实验风速的增加,单株柽柳灌丛后涡流区内,积沙形成的沙条长短轴的长度经历了一个先减小后增大的变化过程;柽柳灌丛引发的风沙流流场结构的变化,干扰了风沙流的运行,对于维持柽柳灌丛沙堆的形态,促进柽柳灌丛沙堆的增长具有重要的作用.     

盐爪爪沙堆形态特征及其固沙能力分析——以卡拉贝利工程区为例

根据2014年6月中旬卡拉贝利工程区现场实测数据,研究了两种立地条件下优势种群圆叶盐爪爪植物生长状况及其灌丛沙堆的形态特征,并分析了相互之间的统计关系,初步评价了圆叶盐爪爪的阻沙固沙能力。研究结果表明:不同立地条件,圆叶盐爪爪植物高度、沙堆高度、沙堆体积存在显著差异。土质地表植物平均高度略小于砾石地表,最大高度>砾石地表,土质地表沙堆平均高度>砾石地表,且最大沙堆高度、平均沙堆体积和单位冠幅面积拦截沙的体积均是砾石地表的3倍左右;沙堆(灌丛)形态特征间存在良好的相关性,沙堆(灌丛)能够保持协同发展,其形态具有稳定性,沙堆与灌丛形态特征间相关性也较好,沙堆高度、沙堆体积均随着灌丛冠幅、高度的增大而增大,但土质地表递增速度更快。从灌丛及沙堆形态的差异及相互关系,可以初步衡量出土质地表圆叶盐爪爪的固土能力大于砾石地表。     

新疆策勒砾质戈壁沙拐枣(Calligonum)灌丛沙堆形态特征

通过对策勒河下游砾质戈壁典型的沙拐枣植株及灌丛沙堆形态参数进行野外测量,用数理统计方法进行相关性分析.结果表明:沙拐枣植株冠幅南北宽度与沙堆宽度呈明显正相关性,植株冠幅东西宽度与沙堆长度不呈现明显相关性.植株冠幅面积与沙堆底面积呈现明显线性相关性,确定系数0.81,冠幅面积与沙堆体积呈现良好线性相关性,确定系数0.69,沙堆长度与沙堆宽度、沙堆高度与沙堆底面积之间呈现一定程度相关性.株高、冠幅东西宽度、南北宽度与沙堆迎风坡和背风坡长度、总长度、沙堆宽度、沙堆高度两两之间都呈现出极显著相关性.沙堆迎风坡坡度与沙堆高度、背风坡坡度之间呈现极显著相关外,与其余形态参数都没有显著相关性.沙堆背风坡坡度除了与株高、背风坡长度、沙堆总长度无明显相关外,与其余形态相关参数都表现为极显著相关性.     

狭叶锦鸡儿灌丛沙堆土壤水分和肥力的时空分布

通过对内蒙古高原草原区、荒漠草原区和荒漠区狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)不同发育阶段灌丛沙堆土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和水分的空间分布研究。结果发现:3种生境中,灌丛土壤水肥含量表现为:草原区荒漠草原区荒漠区。在草原区和荒漠草原区,狭叶锦鸡儿灌丛沙堆土壤全氮和全磷随土层加深(0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm)呈逐渐增加趋势,而速效磷和水分相反;草原区灌丛沙堆土壤有机质富集于0~10 cm土层,荒漠草原区富集于20~40 cm土层。在荒漠区,灌丛对水分和大部分养分(除速效磷)的层间分布影响不大,而20~40 cm土层的速效磷含量逐渐减少。3种生境中狭叶锦鸡儿灌丛内的养分含量均高于灌丛外相同土层,且随着灌丛增大,这种趋势越来越明显;在草原区,随着狭叶锦鸡儿冠幅增大,灌丛土壤水分含量呈显著下降趋势,在荒漠草原区和荒漠区,灌丛土壤水分含量随着灌幅增大而增加。这说明狭叶锦鸡儿灌丛改变了土壤水分和肥力的空间分布,这种效应是在灌丛沙堆的发育过程中逐渐形成,并体现出来的。     

红砂灌丛沙堆土壤粒度组成及养分积累特征

为探究荒漠灌丛对其沙堆土壤结构和养分空间异质性的影响，以白音恩格尔自然保护区的优势种红砂（Reaumuria soongorica）灌丛沙堆为研究对象，对其土壤粒度组成及土壤养分积累特征进行分析。结果表明：（1）研究区土壤粒径组成以细砂为主，含量为36.34%～65.31%，黏粒、粉粒含量均小于7.00%;(2)红砂灌丛沙堆沉积物趋于细化，由背风侧、迎风侧到沙堆间空地土壤颗粒分选性依次变差，峰态逐渐宽平，分形维数逐渐变小，灌丛沙堆土壤粒径组成含量分布较丘间空地更对称；（3）灌丛沙堆迎风侧和背风侧有机质（SOM）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）含量分别较沙堆间空地增加29.37%和40.63%、23.49%和35.12%、62.72%和66.45%、30.10%和22.75%(P<0.05)，且相对作用强度（Relative Interaction Intense, RII），即RII>0。红砂灌丛起到防风滞沙和重新分选沙粒的作用，并且在丛间地风蚀和植物反馈作用下养分向灌丛沙堆富集，形成“肥岛”效应。     

内蒙古高原小叶锦鸡儿灌丛沙堆对气流结构与风蚀的影响

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛沙堆是内蒙古高原东南部农牧交错区的主要风沙堆积类型。通过对该区典型灌丛沙堆周围风沙气流的野外观测,结果表明,气流方向与强度和输沙率,随沙堆不同位置而发生变化。绕过沙堆两侧的气流和越过沙堆上部的气流在背风侧汇集,并在同等沙堆高度的范围内和1.5倍沙堆高度的水平范围内出现涡流。从灌丛沙堆迎风坡脚经南北两侧至背风坡脚以及背风侧5倍沙堆高度的水平距离间,风速依次出现逐渐增大—最大—逐渐减小—最小—回増至旷野风速的变化过程。在不同风向条件下,灌丛沙堆背风侧气流的风速廓线,并不完全遵循对数变化规律,沙堆南侧气流在0.3~0.6 m高度处出现变异。另外,沙堆周围输沙率在迎风侧和南北两侧与风速变化基本一致,但在背风侧因气流方向紊乱而出现变异。输沙率随高度增加,在沙堆迎风侧至两侧各部位呈有规律递减,但在背风侧无规律。     

天山北坡天山云杉的种群结构特征和空间分布格局

从径级结构、静态生命表、存活曲线和个体空间分布格局等方面研究新疆天山北坡天山云杉的种群结构特征与空间分布规律。研究结果表明:1)种群年龄结构中幼苗幼树(Ⅰ级)比例最大(82.11%),中树(Ⅲ-Ⅵ级)和大树(Ⅶ-Ⅹ级)比例次之,小树(Ⅱ级)比例最小(0.26%)的规律;2)种群死亡率在Ⅰ径级最高(99.70%),随着径级的增加,死亡率呈现"高-低-高"模式,种群生命期望呈现"低-高-低"的模式;3)天山云杉种群的存活曲线接近于DeeveyⅢ型,即Ⅰ径级存活指数最高(6.91),Ⅱ径级(1.16)急剧下降,Ⅱ-Ⅴ径级逐渐上升,随后逐渐下降;4)种群格局随取样尺度由25-400m2增加,聚集强度逐渐降低,其中,在取样规模为25和150m2尺度上聚集分布强度较大;5)随着种群年龄增加,分布格局由聚集型向随机型过渡,聚集强度减弱。幼苗幼树在取样规模为25和150m2尺度上聚集分布强度较大;中树在50m2和150m2尺度上较大;而小树和大树聚集强度不受取样面积影响。因此,天山北坡的天山云杉天然林应适当间伐以促进更新,种群更新的最适林隙面积为25m2。     

中间锦鸡儿冠层降雨再分配特征

以荒漠草原人工中间锦鸡儿(Caragana intermedia)灌丛为对象,研究降雨量及降雨强度对两类形态灌丛(健康组和退化组)穿透雨、树干茎流和冠层截留的影响。结果表明:①试验期间共观测到有效降雨33次,以中小降雨事件为主,总降雨量为251mm,次平均降雨量和平均降雨强度分别为7.6mm和1.14mm·h^-1,其中降雨量<2mm,降雨强度<1mm·h^-1的降雨事件出现次数最多。②健康组和退化组中间锦鸡儿平均穿透雨率、树干茎流率和冠层截留率分别为66.7%、8.5%、24.8%和75.4%、8.7%、16.0%,两类形态灌丛之间穿透雨和截留存在显著差异(P<0.05)。③两类形态灌丛的穿透雨量、树干茎流量、截留量与降雨量成线性函数、对数函数和幂函数关系,且其穿透雨率、树干茎流率和截留率与降雨量、降雨强度之间成对数函数和幂函数关系。灌丛形态退化显著改变了冠层降雨再分配格局,冠层截留显著降低,穿透雨显著增加,潜在提高了降水对土壤水分的直接补充,一定程度上有利于人工中间锦鸡儿稳定性的维持。     

江西官山大样地优势种群空间分布格局与种间关联性分析

【目的】为探讨江西官山自然保护区常绿阔叶林的树种格局特征。【方法】以江西官山常绿阔叶林动态监测样地的调查数据为基础(12 hm²),根据树木点坐标信息研究优势种的分布格局、代际关系及种间关系。【结果】(1)样地中优势树种主要表现为聚集分布,在25 m以内聚集分布的树种占总树种数的90%,但随着尺度的增加各树种逐渐转为随机分布;(2)优势树种中多数常绿树种的大树与小树呈正相关,如虎皮楠、木荷;而落叶树种的大树与小树呈负相关,如赤杨叶、南酸枣;(3)优势种间主要以负关联的形式存在,呈正相关的仅有5个种对。【结论】研究结果说明官山样地群落还处于发育初期,优势种主要以聚集分布为主,且种间竞争激烈。     

基于Ripley的K(r)函数的“毒杂草”型退化草地狼毒与西北针茅种群空间分布格局

种群的点格局特征是植物群落生态学关系与过程在空间格局上的表现形式,是种群和群落结构动态与稳定性的标志.在祁连山北坡西北针茅草原,采用Ripley的K(r)函数,定量分析了狼毒(Stellera chamaejasme)和西北针茅(Stipa krylovii)种群点格局特征.结果表明:随退化草地狼毒种群规模扩大,狼毒与西北针茅的种群密度和高度表现出规律性的变化趋势;狼毒种群在未退化和轻度退化草地中聚集分布格局显著,均匀分布和随机分布是中度和重度退化草地的主要分布类型;西北针茅种群在四个梯度中以随机分布最为显著,仅在轻度退化草地中在0-38cm尺度上表现为均匀分布.狼毒和西北针茅种群的点格局的不对称性变化,以及由此引起的植物种内、种间竞争和协同策略的改变,是草原植物应对干扰的种群更新途径选择.     

亚玛雷克沙漠猫头刺和小叶锦鸡儿灌丛结构与风影沙丘间的关系

以亚玛雷克沙漠丘间地猫头刺(Oxytropis aciphylla Ledeb.)及小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)2种典型灌丛及其风影沙丘为研究对象,采用摄影测量法获得了灌丛及其风影沙丘野外测量数据,分析了2种灌丛结构及其与风影沙丘间的关系。结果表明:在生境相同的情况下,猫头刺的平均积沙面积远小于小叶锦鸡儿,但平均积沙量却大于小叶锦鸡儿。植株高度、冠幅及植株迎风面剖面面积均为控制灌丛积沙效果的关键特征参数。在灌丛大小相近的情况下,猫头刺灌丛结构与风影沙丘特征参数间相关性更大些,积沙效果要优于小叶锦鸡儿。2种灌丛高度及灌丛迎风面剖面面积与其风影沙丘底面积、沙丘长度与沙丘体积总体上具有较高的拟合程度。2种灌丛的阻沙能力随着灌丛高度和灌丛迎风面剖面面积的增加呈不同增加趋势,且猫头刺阻沙能力大于小叶锦鸡儿。     

荒漠绿洲边缘区泡泡刺灌丛土壤种子库研究

通过研究黑河中游荒漠绿洲边缘区泡泡刺灌丛的土壤种子库特征,结果表明,无论5月,还是9月,迎风坡和背风坡的土壤种子平均数量,都受到水平距离和土壤深度的显著影响。水平方向上,种子密度从灌丛下面到灌丛间地逐渐减少,而且大部分种子分布在灌丛下面,几乎没有种子分布在灌丛间地。垂直方向上,在0~10 cm范围内,5月份种子数量随着土壤深度的增加而增加。5~10 cm种子数量最多,然后随着土壤深度的增加而降低。5~10 cm迎风坡和背风坡的种子密度分别为4 292粒/m2和28 119粒/m2,显著大于其他深度的种子密度,占总种子数量的82.4%左右。9月份,无论迎风坡和背风坡,种子数量随着土壤深度增加而降低,大约有84%的种子集中在0~5 cm,很少有种子存在于10~20 cm土层。     

榆神府矿区景观格局演变及其生态响应

基于对榆神府矿区1990年、2000年和2006年3期TM影像的解译结果,选取斑块面积、面积百分比、斑块破碎度、斑块分形维数、分离度指数、香农多样性指数、优势度指数、均匀度指数和破碎化指数等指标,得出景观格局演变规律,并运用生态系统服务价值估算方法,探讨了生态系统服务价值对景观格局演变的响应。结果显示：榆神府矿区16 a间景观多样性增加,均匀度上升,优势度下降,破碎化有所改善,景观异质性程度提高,林地、建设用地和工矿用地范围显著扩大; 生态系统服务价值呈现逐年增长的态势,16 a间增长了10.39×108元,同期林地生态服务价值增加最多,达14.59×108元,耕地生态系统服务价值减少最为明显,减少了3.96×108元;土壤形成与保护、水源涵养、生物多样性保护、气体调节4项功能在生态系统服务价值中占主体地位,对环境保护发挥着重要作用。