史小红[1]2004年在《科尔沁沙地植被演替特征与土壤特性试验分析》文中认为本文以科尔沁沙地为研究区，共布设172个调查试验点。于2002年6月～11月间对不同地形状况不同地貌类型区进行了野外地表植被状况、植物根系发育状况、土壤层及植被根系层水分状况的实地调查试验，并采取了土壤样本，进行了土壤物理化学特性、土壤养分状况的室内实验。据此，分析出以下结果：1）科尔沁沙地土壤大多属于高危风蚀土壤，其机械组成、物理化学性质在不同地貌类型中存在着显着差异并具有规律性的变化特征。2）沙地不同地貌类型区植被演替系列共分为：①沙生、②湿生、③撂荒地、④盐生、⑤放牧、⑥天然林这6个演替系列。影响植被演替的主要因素有气候条件变化、土壤水分养分动态、区域植被分布特点、人为因素的干扰、牧压梯度等外因条件以及植物本身相互间的竞争、适者生存的内在因素。3）科尔沁沙地不同地貌类型区土壤水分的空间变异性主要受土壤性质、地表植物形态、地下植物根系分布、降水、蒸发以及地下水埋深的影响。地下水埋深较浅的固定半固定沙丘按含水率变化趋势，可将地下水面以上土壤层分为四个变化带。地下水埋深较大的固定半固定沙丘土壤含水量的总体变化趋势是由上到下逐渐增大。流动沙丘在地表下180cm深度以内，土壤水分总体变化趋势为由表层向下逐渐增加到峰值点后，向下平稳或缓慢减小，在180cm深左右有一相对较干燥的干沙层，而后又逐渐增加，呈非饱和变化增加趋势。受沙化影响的甸子地土壤纵剖面可分为4个区域。未受沙丘侵蚀的甸子地可分为叁个区域，即没有表层干沙区。在地下水浅埋条件下，土壤水分的来源主要为降水补给和地下水通过毛管上升的补给水分，在地下水埋深较大的沙丘中土壤水分的主要来源为降水和凝结水补给。
张文军[2]2007年在《科尔沁沙地活沙障植被及土壤恢复效应的研究》文中认为我国是世界上土地沙化危害最严重的国家之一。随着防沙治沙工程的实施，在治理和改善沙区生态环境的同时，形成了大规模的人工植被，也培育了大量的沙区生物质资源。近年来，人工植被出现了大面积退化和死亡的现象，直接影响着人工植被效益的持续发挥。因此，加强人工植被的管理与利用已成为今后一个时期需要解决的重大问题。为此，本研究以目前在科尔沁沙地广泛应用的活沙障治理流动沙丘形成的人工植被为研究对象，以现代植被生态学和恢复生态学理论为指导，采用野外调查和室内分析相结合的手段，对其植被和土壤的恢复效应进行了全面的研究，旨在全面掌握其动态规律和恢复效应，为活沙障技术的进一步应用以及制定科学的活沙障植被管理与利用措施提供理论依据。得出如下结论：(1)在流动沙丘上建植黄柳(Salix gordejevi)+羊柴(Hedysarum fruticosum)的网格(4×4m)式植物活沙障，能够收到良好的植被恢复效果。形成的沙障群落3a时间植被盖度就可达到24．7％，沙丘处于半固定状态；4a～7a的植被盖度可达到40％～70％，沙丘处于固定状态；3a～7a群落的植物种达到6～10种，生物量(鲜重)达到221．6～531．1kg／m~2；5a～7a群落的地表凋落物盖度达到了26％～49％，现存生物量达到了105．9～340．9g／m~2。(2)沙障群落在发育初期(4a前)，物种单调，结构简单，由建植沙障时人工引入群落的黄柳和羊柴垂直混交构成了群落的网格式水平结构，障间植物分布极少。随着群落的演替，在4a～5a群落中由于羊柴更新苗的出现和草本植物的入侵，障间小群落迅速发育，群落具有多种层片和多层垂直结构，并由网格状水平结构向沙障网格与“障间小群落”交互均衡分布的水平结构演变，植被得到了全面的恢复。黄柳和羊柴在群落中始终发挥着主导的作用，障间小群落的发育形成，导致群落结构质的变化。灌木层片、半灌木层片和“半灌木更新层片”(主要物种)位于沙障群落中不同的水平空间上，其盖度和生物量在水平空间上重迭较少，任何一方的波动对群落的结构、稳定性及其功能和效益的发挥都具有重要的影响。(3)4a～5a群落的物种组成及群落结构变化剧烈，同时也出现了大量的立枯生物量，半灌木层片(羊柴)的盖度和生物量也大幅下降，群落开始进入衰退阶段。表明群落一方面向着物种多样性和结构复杂化的方向演替，另一方面群落处于不稳定的发育阶段。(4)沙障群落土壤种子库也得到了初步的恢复，3a～7a群落的土壤种子库物种数量为3～6种，以禾本科和菊科的一、二年生植物为主；种子密度为33～694粒／m~2，土壤种子库与地上植被之间存在着中等程度的相似性，7a群落土壤种子库的物种数和种子密度的水平低于科尔沁沙地半固定沙丘土壤种子库的水平。(5)沙障群落根系生物量迅速恢复，3a～7a群落根系生物量达到49．31～230．88g／m~2；根系生物量结构中，细根比普遍较高，为0．5394～0．8145，反映出根系生长比较旺盛，土壤的环境条件相对适宜；细根比的垂直分布总体上呈浅层化的趋势，有利于对沙区有限降水资源的利用。不同层片植物根系的水平和垂直分布空间不同，并具有良好的互补性，有利于土壤养分资源的有效利用和保持群落的稳定性。(6)随着沙障群落的发育演替，土壤理化性状也得到了逐步的改善，表现为土壤表层(0～5cm)物理性黏粒含量的增加，0～50cm土层容重增加，总孔隙度降低，非毛管孔隙度升高，速效氮、速效磷和有机质含量增加等。(7)随着沙障群落的进展演替，土壤向着旱化的方向发展。调查期间对照的土壤含水率为3．19％，3a～7a群落含水率逐渐下降，至7a群落下降为1．9％，下降了40．44％。(8)本研究的结果表明，建植活沙障时在物种选择上要注重适应性强、造林成活率高、生长稳定的物种，并将其配置在沿沙丘等高线(垂直主风方向)上。在建植黄柳+羊柴网格式活沙障时，应当将黄柳布设在沿沙丘等高线(垂直主风方向)上。(9)按照群落结构变化和生态恢复机制制定科学的人工群落经营管理措施，对于维持群落的稳定性及其效益的持续发挥具有重要的意义。
吕世海[3]2005年在《呼伦贝尔沙化草地系统退化特征及围封效应研究》文中研究表明草地沙质荒漠化是人类目前面临的重大环境与社会问题,也是我国北方干旱半干旱区草地资源利用与经济可持续发展的主要制约因素。为切实掌握草地沙化成因、发生机制、生态过程以及沙化草地植被恢复措施,本研究以呼伦贝尔沙化草地为研究对象,以现代恢复生态学理论为指导,采用野外调查和室内分析相结合的手段,对其环境脆弱性、干扰因素、植被物种组成、群落结构特征、物种多样性、土壤沙化机制及植被恢复效应等进行了全面研究,得到如下结论: (1) 呼伦贝尔草地沙化成因是自然因素和人为因素共同作用的结果。其中,形成于第四纪河湖相沉积沙的疏松土壤母质,为日后土壤风蚀奠定了深厚的物质基础;干旱多风的气候条件构成了草地风蚀沙化的自然营运力;而人为过度砍伐沙地林木资源、沙质草地长期超载放牧、资源利用不平衡以及乱垦、滥挖等不合理经济行为,又降低了沙化草地植被覆盖度,为草地风蚀沙化提供了必要条件。 (2) 草地沙化植被系统退化机制是一个物种数量逐渐减少、群落结构逐渐简单、生物多样性逐渐丧失、生境不断劣化和系统稳定性逐渐下降的过程。其中,植被生态型逐渐由中旱生向旱生、超旱生过渡,并最终被一年生植被替代;群落结构及多样性呈明显递减规律,到严重沙化阶段,草群高度、盖度、生物量与典型草原相比,下降幅度分别达到56.6%、80.8%和74.2%;物种丰富度、多样性及均匀性分别降低76.4%、56.7%和32.0%;而群落β多样性增长14.6倍,特别是多年生物种群聚度降低和生态位宽度、生态位重迭值的下降,表明草地沙化,植被发生逆行演替。 (3) 草地沙化是一个植被、土壤与环境全面退化的过程。首先,植被退化,增大了地表裸露度,风蚀与风选作用加强,使土壤质地粗化、容重增加,持水性能降低。研究结果表明,呼伦贝尔严重沙化草地0～30cm土层物理性粘粒分别比典型草原和固定沙化草地低97.8%和94.6%,而容重增大0.228g/cm~2和0.202g/cm~2,饱和持水量下降37.9%和28.2%;其次,有机质、全N及有效P等土壤养分含量也逐渐衰竭,并与地上植被物种多样性呈显着或极显着线性关系,表明植被退化是土壤养分含量急剧减少的主要因素,也是诱发土壤生态退化的前提。 (4) 草地沙化,土壤生物类群及数量逐渐减少,生物活性逐渐下降。回归分析表明,土壤微生物、土壤动物与地上植被物种多样性、地表枯落物量及土壤有机质、水分含量呈显着线性关系,表明土壤生物对环境具有较强的依赖性和共存性,土壤生物群落的消退是植被与土壤共同退化的协同反应,而土壤酶含量的降低表明草地沙化土壤生化活性减弱,系统物质循环与能量流动受阻。 (5) 围栏封育是沙化草地植被自然恢复最经济而有效的措施之一。围栏封育,干扰源消除,群落逐渐由不稳定的一年生植被向次稳定的灌丛化植被和相对
杨志国[4]2007年在《宣化区黄羊滩沙地沙漠化治理及其效果评价》文中研究表明沙漠化是我国北方荒漠化的主要表现形式。以往我国对黄羊滩这样面积虽然相对较小，但地理位置重要的中小型沙地缺乏足够的重视。本文采取野外调查和取样、室内样品化验、数据综合分析等手段，对黄羊滩沙地主要恢复和治理措施的防风阻沙效益、水分变异规律、植被演替规律以及改土培肥效果进行了系统研究，以期为该地区及京津风沙源治理工程的完善与提高起到典型示范作用。黄羊滩沙地北部植被覆盖度极低的洋河洪积台地和各级阶地具有丰富的沙物质，与多年风大、风频的相互耦合，促成了沙地的形成与发展。以粒度数据为基础，估算出黄羊滩沙地φ值大于7的沙尘年平均输出量为3.23×10~2t·a~(-1)，对北京沙尘暴天气的沙尘有一定贡献量。以景观格局动态分析为基础，综合自然与人为两方面的因素，其沙漠化扩展的原因主要是人类无节制滥用土地的结果。幼龄农防林尚未发挥出预期的防护作用，必须与覆盖、留茬等措施相互配合，才能有效控制农田土壤风蚀；各种植被的防风效能与林分结构密切相关；不同植被恢复措施中灌草复合型林地的地表粗糙度最大，乔木林地最小，草地介于二者之间。不同植被的防风蚀效果与林分的配置方式、防风效能、林下草本植被盖度等多种因素有关。各种植被条件下土壤水分的垂直变化和季节性变化规律表明，草地具有良好的涵养水源功能，乔木新疆杨和沙枣林地深层次土壤水分出现耗竭的趋势，灌木土壤水分状况介于二者之间。黄羊滩沙地在国内外首次采取生态垫结合植物措施治理流动沙地技术，生态垫下风沙土含水量取决于生态垫对降水和蒸发物理阻隔作用的大小、土壤温度效应对蒸发的影响及植物蒸腾等综合效应的动态变化，7、8月份垫下土壤平均含水量高于流动沙地，其它月份则低于流动沙地，生态垫下深层次土壤水分长期得不到补充，必须在铺设方法上加以改进。黄羊滩从流动沙地到半固定沙地、再到固定沙地的植被恢复进程中，物种更替现象明显，不同阶段对应着不同优势种群、科属组成和生活型结构的植被类型；人工林可起到加快或延缓天然植被演替进程的作用。不同生物措施或生物措施+工程措施均有改善沙化土地肥力状况的作用。封育26年的沙化草场土壤肥力状况明显改善；2001年营造的人工纯林中，小叶锦鸡儿改良土壤的效果最佳，以下依次为沙枣、侧柏、刺槐、沙柳和新疆杨；不同树种混交和不同氮磷吸收能力的植物实施轮作均有改善沙化土地地力的作用。
李红丽[5]2003年在《浑善达克沙地沙漠化过程及其植被恢复的基础研究——以正蓝旗为例》文中研究表明植被恢复是防治土地沙漠化扩张和缓解沙尘暴危害的关键，本文对浑善达克沙地的沙漠化过程、植被演替、天然植物群落土壤水分动态、耗水特征、适应性及稳定性、植被恢复机制与途径进行了探讨，从SPAC体系讨论沙地植物群落的水分利用机制与动态变化及群落持续发展的关系。研究表明：人为过垦、过牧、过樵采等干扰是浑善达克沙地沙漠化扩展和植被退化的主要诱因，保护天然植被、建立人工植被则是沙漠化逆转和促进植被恢复进程的主要手段。植被进展演替促进了沙漠化过程的逆转，研究区植物的土壤种子库及其萌发机制为天然植被的恢复提供了可能。 研究区主要植物种根系分布范围的不同、形态解剖结构和水分生理指标的差异反映了植物对水分利用机制和沙地生境的适应性机制不同。 研究区不同植物群落的土壤水分时空分布格局不同，土壤含水量的空间分布自上而下可划分出表层土壤水分低值层、土壤水分剧烈波动层和土壤水分相对稳定层；土壤含水量的季节变化可分为土壤水分稳定期(5～6月)、土壤水分消耗期(6～9月)和土壤水分缓慢恢复期(9～10月)，土壤干湿季的变化与大气降水干湿季并不一致；土壤含水量的动态变化主要受植被及大气降水的影响。 研究区主要植物种蒸腾速率日变化和季节变化明显，蒸腾速率与环境因子呈线性显着相关；研究区植物群落蒸散量随植物种类而不同；各群落土壤水分亏缺的空间分布与土壤水分剧烈变化层、根系密集分布层相吻合，季节动态则与植物物候期密切相关。各植物群落土壤水分亏缺可分为重度、中度和轻度亏缺叁种类型，且其季节变化明显；群落对土壤水分亏缺的适应对策因植物种而异。 基于沙丘植被演替规律及种子繁育机制提出沙地植被自然恢复的适宜地段和植物群落；通过对土壤水分资源容量与群落稳定性的讨论，提出了群落水分稳定性机制，依据高耗水植物与低耗水植物空间分布格局对水分资源的响应机制，提出沙地人工植被应采取“近自然”方式恢复，建立“以灌草为主，乔木散布”的“人工疏林草地”，并利用根系营养空间提出研究区人工植被恢复的理论栽植密度。
闫龙[6]2018年在《半干旱区农牧交错带生态格局研究》文中研究说明半干旱区农牧交错带既是我国一条典型的生态脆弱带,也是重要的生态屏障,其生态环境的好坏不仅是区域经济发展的基础和保障,更是关系着黄河、海河流域、京津冀生态安全的屏障。半干旱区水文循环的自然属性决定了生态系统的基本格局,其自然生态是受地下水支撑的草原植被,生态系统的空间格局和景观变化反映了地下水空间分布的格局演变。草原生态代表着半干旱区生态系统的自然属性,是支撑这个区域的生态基础,草原生态安全不仅仅关系到牧区本身,也极大影响整个区域的生态质量和安全稳定。由于在沙半干旱区地草原进行灌溉农业开发,形成了独有的农牧交错带,西辽河平原属于草原农牧业此消彼长的典型地区。随地下水开采强度增大、灌溉面积扩大,西辽河平原在最近的十年间耕地面积已超过了草原。这种生态格局的逆转,导致区域生态系统自然属性大幅下降,水土资源面临枯竭、可再生能力下降,对整个区域的经济社会与生态安全留下重大隐患。首先,西辽河平原草地面积不断被压缩,目前草原面积已不足西辽河平原面积的33%,直接导致许多适应小生境的植被消亡,草原植被物种多样性下降。其次,大规模井灌导致地下水位整体下降,灌区周边的草原也受到影响,出现草原植被演替。这显然不符合生态文明建设的国策,需要研究能够保障生态安全的农牧区新型生态格局,提出耕地草地合理比例,这是影响深远的重大生态安全问题。在《农业部关于北方农牧交错带农业结构调整的指导意见》中,明确提出农业结构调整的必要性,在《内蒙古自治区生态环境保护“十叁五”规划》中也明确提出了要“针对目前人为活动影响较小、生态良好的重点生态功能区,加大自然植被保护力度,科学开展生态退化区恢复与治理”。因此亟待建立一套以保证生态系统的自然属性为目标的半干旱区农牧交错带区域生态结构评价方法,并以西辽河平原为例分析农牧区生态格局结构比例。针对半干旱区水生态文明建设面临的水文水资源—生态—经济社会发展面临的结构性矛盾,以保护草原生态系统自然属性为目标的半干旱区草原农牧交错带合理生态格局研究,对科尔沁草原现状的研究是重中之重。首先,科尔沁草原的保护与重建取决于对现有草原植被的深刻认识;其次,作为科尔沁草原的植被标志,必须对现有草原植被群落进行全面深入研究;第叁,作为驱动因子,必须认清地下水位调控管理对草原植被群落格局的决定性影响;最后,以现有草原为基础,提出以调整农牧业结构和地下水调控为依据的西辽河平原草原重建与保护方案建议。主要研究成果如下:(1)对西辽河平原草原植被群落演替历史进行了系统深入研究为了研究西辽河平原的自然属性,对截止到1980年代的西辽河平原区植被物种组成情况各类调查考证资料进行了系统梳理,作为自然生态的本底基础。1980年代初,西辽河平原区有各类植物917种,分属于108科,412属。通过对西辽河平原区的植被分布进行GIS上图处理,对群落分布范围、面积、斑块个数、土壤类型、物种组成进行分析。植被面积48930.07km~2,物种密度约19种/千km~2,形成25个主流群落。西辽河平原植被群落分布具有极强的地域性,覆盖全境的植物种类仅有128种,占物种总数的14%;而50%的面积上散布了 85.3%的物种。这就意味着随着草原面积的减少,植被的物种多样性也几乎同步程度地减少,许多适宜局地生境的物种随之消失。也可推测,如果能够保持一半的草原面积,科尔沁草原的物种多样性能够得到较满意的保障。这也暗示,如果设立恢复天然草原面积使其占地达到50%的目标,通过唤醒土壤中残留种子,或许使某些物种能够得到重生,从而达到增强现有物种多样性的效果。(2)西辽河平原天然草原植被群落现状调查研究自1980年代以来,伴随着灌溉面积的发展,科尔沁草原的草地面积由4.89万km~2,萎缩到2016年的2.24万km~2,其中包含大量人工草地和演替退化草场,原生天然草地面积不足1万km~2,并且破碎化严重。现存较为完整连片的6702.89 km~2是现状研究的对象。为此进行了多次野外调查,收集了大量第一手资料。物种多样性由917种下降到245种,分属19个群落,种群密度由大约19种/103km~2下降到不足12种/103km~2。科尔沁草原面积的萎缩使得物种大量消亡灭绝,并且多样性的下降速度高于草地面积减少速度。除了植被群落类型发生了巨大变化,通过对比历史与现状植被群落组成,可以发现同一群落在80年代的物种组成与现状相比也发生了很大变化,主要体现在组成群落的植物物种类的减小。结合历史调查分析推测:当天然草地面积缩减到50%,即大约2.45万km~2时,是植被多样性急剧减少的转折点。(3)西辽河平原天然草原植被群落演替分析导致原生草原退化来自两个方面:一是灌区开发,土地利用侵占了大量草地;二是随着地下水位下降,迫使草原植被群落发生改变,出现了演替物种。通过对比80年代和现状年的植被群落情况,从植被群落面积、植被物种多样性演变、植被群落类型演变以及植被群落物种组成分析了西辽河平原天然草原植被群落的演替,发现了不同演替阶段的物种,反映了科尔沁草原面积退化萎缩过程。(4)农牧交错带区域生态结构评价路径根据恢复生态学原理,以现有天然草地植被群落为基础,通过退耕和恢复地下水潜流场,调升地下水位,以群落强势增长的优势,进行空间拓扑扩张。根据西辽河平原草原植被群落演替历史得到的启示,草原面积恢复到2.45万km~2以上,可能获得植被物种多样性的加强。空间拓扑的方法途径:1)用景观生态学方法初步建立草地耕地比例关系,提出保持自然属性最低限度总比例原则;2)在对西辽河平原草原植被群落演替分析的深刻认知的基础上,调整合并生态面积;3)考虑生态景观的连续性,保证自然生态景观连通、防止破碎化,进一步调整合并生态面积。以地下水补给植被临界埋深对应,分析地下水潜流场支撑生态格局的合理性。(5)地下水支撑的西辽河平原农牧交错带生态格局研究现有天然草原植被作为草地生态恢复的基因库,以天然草原为基础向外扩张的原则,运用景观生态学中“源-汇”理论方法开展西辽河平原区农牧生态格局调整优化。运用MODCYCLE模型建立西辽河流域水循环模拟模型,模拟得到2001-2014年西辽河平原地下水流场。通过迭加天然草原扩张区域和西辽河平原地下水位等值线图,以来分析地下水潜流场支撑农牧区生态格局的合理性。按地下水位值<3m、3-4m、>4m将扩张区域地下水条件划分为支撑,基本支撑,不支撑。分析了不同地下水条件下西辽河平原农牧交错带合理生态格局的近期目标、中期目标和远期目标,从而建立一套以保证生态系统的自然属性为准则的农牧交错带区域生态结构评价方法。远期目标显示,经过生态格局调整后天然草原面积可望恢复到22455.75 km~2,另有灌溉草地2.1万km~2,农田面积13753km~2,农牧面积比结构由现状的1.04减小到0.32。(6)调整西辽河平原生态格局的合理性分析利用源汇方法进行现有物种群落空间扩张是以地下水潜流场为驱动力,现有植物群落随地下水位回升以一定规则扩张复制。根据西辽河平原草原植被群落的物种局地特性,在被现有群落强势扩张“入侵”的区域,物种多样性将会出现两个方面的变化:一是部分物种适应不了新的生境而变异或消亡;二是新恢复的区域其土壤中残留或处于休眠状态的当地物种的种子,在地下水条件恢复后被激发得以重生。最终,新恢复的草地形成一种既不同于现状,也不同于从前的新型群落,植被物种多样性总体上呈现平缓增加的趋势,使得草原的自然属性得到极大提高。(7)提出了西辽河平原草原重建与保护方案建议提出以调整农牧业结构和地下水调控为依据的西辽河平原草原重建与保护方案。即“退耕”、“还水”、“还草”:调整农业灌溉面积,恢复地下水位,修复草原生态,叁个环节缺一不可。
冯长红[7]2010年在《冀北接坝山区沙化土地动态与生态工程模式研究》文中提出冀北接坝山区地处农牧交错带,生态系统具有其特有的脆弱性,是京津地区的生态屏障和重要水源地,同时是影响京津地区的主要沙源地和风沙通道。由于特殊的地质地貌和自然条件,加上长期以来人类不合理的过度开垦和放牧,该地区生态环境破坏严重,严重威胁着京津地区生态安全和人民生产生活。研究该区域土地沙化动态规律、植被类型及演替规律,对生态工程项目实施成效进行评价,显得极为重要,同时其研究成果在理论和实践方面具有重要的指导意义。本研究以丰宁县小坝子乡为主要试验区,从2006到2009年,应用恢复生态学和生态工程学等研究方法,通过卫星遥感图像解译与地面判读相结合,点上试验和重点踏查相结合,系统研究了小坝子沙化土地来源、成因和变化规律,植被类型和演替规律,土地利用类型变化,生物结皮的分布特征,研究了不同工程措施对该地区生态恢复的影响。研究结果如下：(1)初步探明了小坝子地区风沙运动和沙地形成的因素。即受地质地貌和气候因子的影响在小坝子和其上部坝上地区产生沙源—狭管地形、气候因子、人为不合理的经济活动、洪水加速风沙流的形成—受地形、地貌因素影响阻挡沙流,产生沉积或堆积汇。小坝子土地沙化既有本地沙,同时浑善达克沙地和坝上地区也是小坝子沙地形成的重要因素。(2)小坝子地区沙化土地遥感解译和调查结果表明,该地区土地利用类型中从增加耕地面积、广种薄收、毁林开荒、超载过牧的状态转变为以退耕还林还草、恢复和增加林草植被的变化,有林地、疏林地和未成林造林地、人工草地面积增加。沙化面积从迅速扩大到逐步稳定和缩减；沙化程度也由加重到逐步减轻,体现了土地利用方式对沙化的形成和变动的作用。(3)小坝子地区植被分为寒温带针叶林、落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛和半灌丛、草原4种植被型和15种群系。植物种类丰富,成分复杂,过渡性明显,是典型的森林—草原过渡型植被。(4)生态工程措施可以明显的促进植被的恢复。作为对照的放牧地的植物种数、盖度、生物多样性、群落均匀度均明显的低于实施各项工程措施的地区。而且封育造林短期内对植被恢复的促进效果比沙地封育明显。(5)在小坝子沙化地的植被恢复过程中,土壤肥力与土壤水分含量是植被生长的限制因素。土壤有机质和速效养分以及土壤水分表现出较大的因子负荷量,是该区域植被恢复的主导因子。(6)土壤生物结皮的形成和发育与其介质种类、坡向、枯落物盖度相关。生物结皮改变了沙地表面和其下的土壤机械组成、化学组成,减少了雨水向土壤中的入渗,深层土壤含水量降低,但由于生物结皮强大的持水力使表层土壤含水量明显增加。结皮下土壤温度降低,使其蒸散量低于裸沙。(7)植被能够有效的降低风速,减少风蚀。不同下垫面平均气温观测值相差较大,其中裸沙地的温度最高；不同植被的平均温度也有明显的差异,植被具有明显的降低空气温度的作用,不同植被对降低气温的功能顺序为：人工乔木林>天然灌木林>人工草地>天然草地。地表温度与下垫面类型和植被盖度密切相关。植被具有明显的调节土壤温度的功能,天然灌木林对土壤温度的调节功能明显高于人工乔木林、人工草地和天然草地叁种植被。水分是干旱、半干旱地区植物生存与生长的主要限制因子。土壤含水量与植被的耗水明显相关。林间土壤含水量低于其它植被下的土壤含水量,而放牧地的土壤含水量则始终处于最高值。
刘冠志[8]2017年在《浑善达克沙地黄柳异速生长与生态适应性研究》文中研究指明黄柳(Salix gordejvii)作为重要的固沙先锋灌木,广泛分布于浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地,在沙地植被恢复与重建中发挥着重要的作用。本研究以浑善达克沙地不同立地分布的黄柳为研究对象,采用野外生态学试验和室内分析试验相结合的方法,系统地研究了黄柳对不同立地的生态适应,并探讨了黄柳不同立地的异质性,揭示了黄柳丛生枝种群动态与异速生长特性及其资源分配、形态解剖、生理生态适应机理。本研究有助于对黄柳衰败机制的认识,并为植物生活史对策研究丰富材料。主要研究结论如下:(1)黄柳具有较强的生态适应性,其不同立地间具有较高的土壤与植被空间异质性。不同立地土壤表层(0～20cm)温度大小顺序依次为流动沙地>半固定沙地>固定沙地>丘间低地,土壤垂直温差(0～120cm)与含水量大小顺序与土壤表层温度相反。土壤粒径分布PSD显示不同立地土壤粒径主要分布在细砂(100～250μm)与中砂范围(250～500μm),二者总比重均在81.86%以上,其大小顺序依次为流动沙地>半固定沙地>丘间低地>固定沙地,随着不同立地植被状况的改善,土壤总体呈细粒化。不同立地土壤pH总体无显着性变化,固定沙地与丘间低地的土壤有机质、全氮和全磷总体大于半固定沙地与流动沙地,且丘间低地各土层间变化显着。黄柳特殊的生活史策略使其在浑善达克沙地植被恢复中发挥着重要的作用。总体提高了半固定沙地群落稳定性,而固定沙地群落稳定性较差,存在潜在退化的危险。(2)黄柳丛生枝种群年龄结构与数量动态分析表明,不同立地分布的黄柳丛生枝种群年龄结构不同,流动沙地处于增长期,半固定沙地和丘间低地处于稳定期,在固定沙地处于衰退期。当年萌生枝数量的不足及幼龄枝生活力下降是黄柳丛生枝种群发展和更新的"瓶颈"。(3)黄柳丛生枝枝长-基径异速生长关系分析得出,在不同立地类型间,随着沙地水分梯度的增加,黄柳丛生枝枝长-基径异速生长关系存在一定的变化规律,即从流动沙地的异速生长(异速生长指数a=1.270,枝长生长速率大于基径生长速率),调整为半固定沙地和固定沙地的等速生长,于丘间低地再次调整为异速生长(异速生长指数a=0.519,枝长生长速率小于基径生长速率)。流动沙地倾向于选择高的纵向增长率,快速实现更大的光合器官与繁殖器官空间占据,捕获光资源,扩大种子扩散范围;随着立地条件的改变,丘间低地趋向于选择高的径向增长率,形成更大的支撑径级,抵抗自身重量造成的形态扭曲,保持直立挺拔形态,最小化资源输送阻力;半固定沙地与固定沙地的适应对策居中。(4)黄柳丛生枝茎、叶、枝生物量随着水分梯度的增加,均呈逐渐增大的趋势,且枝生物量分配比重逐渐增大,而茎或叶生物量分配比重逐渐减小。黄柳丛生枝茎、叶、枝生物量间异速生长分析表明,枝-茎生物量呈等速生长关系,即二者生物量累积速率相等,与立地类型无关;其它构件生物量间异速生长关系与立地类型相关,叶生物量的累积速率是生物量分配策略的主要调控者,其在流动沙地具有较大的累积速率,在半固定沙地和固定沙地累积速率相对减小,丘间低地最小,其次枝生物量与茎生物量的累积速率分别在固定沙地和丘间低地有所增大,以此权衡叶生物量累积速率的减小。不同立地黄柳丛生枝小枝内叶大小-数量间均存在极显着的异速负相关关系,即小枝叶大小的增大(减小)速率大于叶数量的减小(增加)速率。在出叶强度一定的情况下,流动沙地与丘间低地相似,较半固定沙地和固定沙地表现出具有更大的单叶干重或单叶面积。(5)黄柳不同级序根的形态和解剖结构存在显着差异,1、2级根为初生根,4、5级根为次生根,3级根为过度型根;初生木质部为叁原或四原型。通过解剖、直径和根序的综合方法将黄柳细根定义为前3级根中未形成连续木栓层且直径小于0.7mm的根,小于对比分析植物小红柳的细根(<2mmm)。水分减少时,细根分布浅层化,且削弱速度较快,水分条件增加时,细根分布深层化,且削弱速度较慢。黄柳导管分子均以网纹和两端具尾、一端具尾类型为主,具单穿孔板,纹孔互列。其根部导管分子长度、直径、端壁斜度同小红柳相比具有显着性差异,前者较后者直径大、端壁斜度小,为进化特征,而长度较长,为原始特征;茎部导管分子长度、直径、端壁斜度无显着性差异。黄柳根部导管具有高输水性,较对比分析植物小红柳适应干旱环境。叶表皮微形态与叶片功能间存在权衡关系。(6)不同立地黄柳光合特性日变化差异明显,半固定沙地和固定沙地Pn呈不明显双峰型,丘间低地呈显着双峰型变化趋势,而流动沙地呈单峰型。除半固定沙地Pn的变化主要受非气孔因素影响外,其它立地由气孔和非气孔两种因素共同作用。黄柳Tr均呈单峰型,总体来看Tr日均值的大小顺序为丘间低地>流动沙地>固定沙地>半固定沙地。存在低G高Tr的水分利用最优对策。WUE大小顺序依次为半固定沙地>流动沙地>固定沙地>丘间低地。不同立地黄柳叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量无显着性差异,而流动沙地黄柳积累了大量Pro,具有保护性作用,一定程度上提高了渗透胁迫的适应性。黄柳体内POD受环境胁迫影响较强,而SOD和CAT在活性氧清除中起关键作用。固定沙地黄柳正处于环境胁迫或衰老死亡的过程或阶段,由于自身保护酶活性的保护,MDA未引起膜脂过氧化,但长期的抗氧化酶系统的失衡与MDA累积,致使其具有衰败、死亡的危险。综上所述,黄柳具有特殊的资源分配、丛生枝异速生长及生理生态适应策略,以确保种群的自我更新,从而适应沙地环境。采取适当的抚育管理措施(如平茬等),可维持黄柳种群稳定,避免衰败,同时兼顾生态与经济效益。
吴旭东, 宋乃平, 潘军[9]2016年在《沙质草地生境中植物群落对土壤质地演进的响应》文中进行了进一步梳理利用空间代替时间,选取6个沙地生境类型(硬质灰钙土H_1,沙质灰钙土H_2,固定沙地H_3,半固定沙地H_4,半流动沙地H_5和流动沙地H_6),通过对其土壤颗粒组成、草地植物群落结构及数量特征的分析,研究沙质草地植物群落演替对土壤沙化过程的响应。结果表明:(1)从硬质灰钙土到流动沙地,物种丰富度分别为9,12,9,9,9,5种;演替初期(H_1-H_2)多年生草本植物种占绝对优势,演替中期(H_3-H_4)一年生植物优势度明显,演替后期(H_5-H_6)则以半灌木占主导地位;各演替阶段禾本科植物均有很高的优势度,在半流动沙地阶段成为最大优势物种,在沙质灰钙土后藜科植物优势度保持相对稳定,菊科和豆科植物分别在固定沙地和半固定沙地阶段逐渐消失。(2)物种多样性在沙质灰钙土最高,到固定沙地持续递减,而到流动沙地时又增大,生态优势度与物种多样性变化趋势正好相反,均匀度表现出先减小后增大的趋势,相邻的两个群落间具有较高的相似度。(3)从硬质灰钙土到流动沙地,0—10cm土层土壤黏粉粒含量极显着减少(p<0.01),而粗砂粒极显着增加(p<0.01),土壤颗粒分形维数由2.52下降到1.73。(4)一年生草本植物优势度与土壤黏粉粒含量、土壤颗粒分形维数呈显着负相关(p<0.05);豆科植物优势度与土壤粉粒组分、土壤颗粒分形维数间呈显着正相关(p<0.05);物种多样性与粉粒组分含量呈极显着正相关(p<0.01),与细砂粒组分含量、土壤颗粒分形维数间呈显着正相关(p<0.05)。
慕宗杰[10]2017年在《浑善达克沙地飞播区植被恢复状况及土壤性状研究》文中研究表明本文以浑善达克沙地飞播区的植物群落为研究对象,于2013—2017年连续5年对1999年播区、2000年播区、2001年播区、2002年播区、2005年播区、2007年播区、2008年播区、2009年播区、2011年播区、2012年播区和2013年播区内的植被进行调查研究,同时选择未飞播的流动沙地作为对照样地(CK),并于2017年对这12个样地进行土壤采样,以研究其理化性质。采用空间差异代替时间变化的方法,分析了飞播治理后飞播区植被的物种组成、数量特征、物种多样性和植物间的关联程度;同时对同一时间不同生境内土壤及植被间的相互作用关系进行了研究,旨在摸清浑善达克沙地飞播区植被恢复状况及植被变化规律,探讨人工植被恢复在沙地固定及土壤性质变化中的作用,从而为沙地植被恢复及退化生态系统重建提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下:(1)将浑善达克沙地飞播区的植物群落分为乔灌层和草本层进行调查,乔灌层有17种植物,分属5科8属,其中,豆科、蔷薇科和菊科所占的比例为82.35%,且在植被恢复的9~10 a,迎风坡的物种数最高可达10种;草本层有95种植物,分属22科63属,其中,禾本科的物种数量最多,占18.95%,且在恢复的第9年时,沙丘顶部的物种数可达43种。(2)乔灌层不同功能型植物群落的高度、盖度均呈现波动性增加的趋势,而草本层不同功能型植物群落的高度、盖度却呈现出先增加后下降再增加的趋势。乔灌层中,榆科的高度、盖度呈现出较为明显的增加趋势;草本层中,藜科、豆科和禾本科的高度、盖度均呈现先增加后下降再增加的趋势。乔灌层中,迎风坡坡中的植物高度在恢复的第8年达到最大值;草本层中,迎风坡坡中的植物盖度在恢复的第9年达到最大值。(3)飞播植物中,塔落岩黄芪和白沙蒿在恢复初期生长迅速,其盖度在恢复2a时要明显高于恢复1 a;沙地榆的高度和盖度在恢复19 a中一直呈增加趋势;沙打旺在沙地中存在的时间较短,自恢复9 a以后就从飞播群落中完全衰退。原生植物中,褐沙蒿的高度和盖度均呈现出先增加后降低的趋势;砂珍棘豆的密度在恢复后期有了较明显的增加;兴安虫实、雾冰藜、狗尾草在恢复19 a中的出现频度较高。(4)乔灌层科和属的Margarlef丰富度指数均呈现出先增加后降低的趋势;而种的Margarlef丰富度指数则呈现增加的趋势;科和属的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数均呈现出先增加后降低然后趋于平稳的趋势;种的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数波动性较小。草本层科的Margarlef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数波动性较大,Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数波动性较小;属和种的Margarlef丰富度指数波动性较大,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数波动性较小。(5)乔灌层群落中,科级水平上的群落相似性属于中等以上相似水平,群落结构差异较小;属和种的相似性系数分别在0.385~0.538和0.225~0.409之间,属于中等不相似。草本层群落中,科的相似性系数在0.211~1.000之间,属的相似性系数在0.175~0.979之间,种的相似性系数在0.333~0.537之间,其相似性较不均衡。(6)乔灌层中,灌木、半灌木和乔木关联度相等;而不同科之间,杨柳科、榆科、蔷薇科、豆科、菊科之间的关联度则存在着不对称性。草本层中,多年生豆科牧草、多年生禾草和多年生杂类草之间,一、二年生豆科牧草,一、二年生禾草,一、二年生杂类草之间,以及不同科中的豆科与禾本科之间,均存在着不对称性。草本层各功能型对乔灌层各功能型的依赖程度要大于乔灌层各功能型对草本层各功能型的依赖程度。(7)乔灌层功能型植被的稳定程度要高于单一的灌木、半灌木和乔木,且灌木、半灌木在乔灌层中的地位和作用高于乔木;豆科在乔灌层中的地位和作用高于其他科;岩黄芪属在乔灌层中的地位和作用要高于其他属;塔落岩黄芪、褐沙蒿和沙地榆在乔灌层中的绝对作用较高,而塔落岩黄芪、细枝岩黄芪和小叶锦鸡儿在乔灌层中的相对作用较高。草本层功能型植被的稳定程度低于一、二年生禾草,却高于其他功能型;禾本科在草本层中的地位和作用高于其他科;麻花头属与最优母序列的关联度最大;麻花头属、荨麻属、胡枝子属、虫实属和赖草属在草本层中的绝对作用较高,而麻花头属、虫实属、赖草属、荨麻属和胡枝子属在草本层中的相对作用较高。(8)灌木、半灌木与土壤pH值、全磷、全钾含量、粗砂粒、土壤水分、关联程度较大,而乔木则与土壤容重、粗砂粒、速效钾含量、土壤pH值、土壤全磷含量的关联程度较大。多年生豆科牧草与土壤水分含量、pH值关联程度最大,多年生禾草、杂草和一、二年生禾草与土壤水分含量、全钾含量关联程度最大,一、二年生豆科牧草与粉粒和土壤全磷含量的关联程度最大,一、二年生杂类草与粗砂粒和土壤全钾含量的关联程度最大。
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