浑善达克沙地种子植物区系分析

对地处内蒙古中部农牧交错地带的浑善达克沙地种子植物科的组成特征和区系地理成分进行了分析,并与内蒙古植物区系进行比较.结果表明,浑善达克沙地种子植物种类相对丰富,共有种子植物1191种,隶属于402属84科.植物区系地理成分多样,而且以温带成分为主,在诸多温带成分中北温带分布型的种数占有较高的百分比,菊科和禾本科在本区系中所占的比例最大,该区系植物属种趋向于分布大科的特点,这反映出浑善达克沙地植物的分布与本地区的气候带相适应,地带性植被具有温带草原与荒漠的特征;该区种子植物的优势科也分属于各类成分,具有集中分布于大科的特点,大部分为世界广布成分;植物区系成分起源古老,区系地理成分复杂且具有过渡性;同时该植物区系具有明显的脆弱性.     

浑善达克沙地不同微地形的土壤物理性质和草本群落分布及其相关性分析

采用样方调查和室内检测相结合法对内蒙古浑善达克沙地迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地不同土层(0~10、10~20和20~40 cm)的土壤物理性质(包括含水量、田间持水量、容重、总孔隙度和毛管孔隙度)及草本群落的生产力(包括盖度和地上部生物量)和物种多样性(包括Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数)进行比较分析;在此基础上,采用Pearson相关性分析法对不同微地形的土壤物理性质与草本群落各指标间以及草本群落生产力与物种多样性各指标间的相关性进行分析.结果表明:4种微地形的土壤物理性质总体上差异显著,但不同土层的土壤物理性质总体上无明显差异;从丘间地、背风坡、坡顶到迎风坡,土壤的含水量、田间持水量、总孔隙度和毛管孔隙度依次递减,而土壤容重则依次递增,说明迎风坡的土壤结构较差且水分散失较多,而丘间地的土壤结构和水分状况均相对较好.不同微地形间草本群落生产力和物种多样性总体上也存在明显差异,从背风坡、丘间地、坡顶到迎风坡,草本群落的生产力和物种多样性依次递减,仅Margalef丰富度指数表现为在丘间地最高、在迎风坡最低,说明迎风坡的草本群落物种多样性较低,群落稳定性差,而背风坡和丘间地的草本群落物种多样性和生产力水平均较高,群落稳定性较好.相关性分析结果表明:该区域的草本群落生产力和物种多样性与土壤容重呈负相关,与土壤的其他物理性状呈正相关,但仅部分指标间有显著或极显著相关性;草本群落生产力与物种多样性各指标间呈正相关,但多数指标间的相关性并不显著.研究结果显示:微地形能够显著影响浑善达克沙地的土壤物理性质和草本群落的分布特征,气候和人为干扰使该沙地的土壤物理性质受到严重破坏,导致草本群落生产力降低并处于不稳定状态.     

亲历沙尘暴

最近,因为反复说着沙尘暴的话题,于是翻看了2006年4月初内蒙浑善达克沙地之行的照片,那是我,一个在北京生活了十几年的人,第一次真正感受到沙尘暴的威力。     

基于无人机和决策树算法的榆树疏林草原植被类型划分和覆盖度生长季动态估计

植被覆盖度是评估生态环境质量与植被生长的重要指标,也是全球众多陆面过程模型和生态系统模型中表达植被动态的重要参数。卫星遥感和地面测量是估算植被覆盖度的常见方法。然而,如何精确估计榆树疏林草原上木本、草本不同类型植被的覆盖度仍然具有挑战性。无人机飞行系统有效的补充了区域尺度低空间分辨率的卫星遥感影像与样地尺度实地调查之间的缺口,为精确的监测、评估疏林草原的植被动态提供了新途径。利用无人机监测平台和决策树算法构建了一套快速、准确、自动获取景观尺度植被类型和估算植被覆盖度的自动化工具,以浑善达克沙地榆树疏林草原为对象,应用无人机监测平台对榆树疏林草原长期定位监测大样地2017年生长季植被状况进行7次监测。结果表明:1)无人机植被监测平台数据飞行高度100 m,获取的样地数字正射影像空间分辨率为2.67 cm/像元,远高于高分卫星影像,利用决策树算法基于数字正射影像可以实现自动划分榆树疏林草原木本和草本植被类型和估算植被覆盖度; 2)生长季内榆树疏林草原木本植被覆盖度为(19±2)%,草本植被覆盖度为(50±8)%,植被总覆盖度为(69±9)%,相对于木本植被,草本植被生长季内盖度变幅较大; 3)在整个生长季中,木本植被和草本植被对植被总覆盖度的平均贡献率分别为27%和73%,草本植被对植被总盖度的贡献远大于木本植被,榆树疏林草原植被的盖度主要受草本植被的影响。本研究证明无人机监测平台是一种高效、准确的植被监测工具,结合机器学习算法,实现了景观尺度植被类型的自动划分和不同类型植被覆盖度快速获取;在浑善达克沙地榆树疏林草原地区首次获取了木本植被和草本植被覆盖度的生长季动态。该平台未来可应用于各种类型生态系统植被类型划分、监测和评估。     

干旱对浑善达克沙地榆叶片解剖结构的影响

采用石蜡切片法对浑善达克沙地流动沙丘顶部、丘间草地处的浑善达克沙地榆及呼和浩特市白榆叶的解剖结构进行了对比观察和分析,以期探讨浑善达克沙地榆在解剖学方面适应干旱的机理。结果表明,虽然属同种植物,但由于环境条件的不同,叶片的解剖结构表现出明显的差异。生境条件最差的流动沙丘顶部的浑善达克沙地榆的抗旱性最强,具体表现为:叶片厚,表皮细胞大,具有较厚的表皮细胞外壁与角质层;栅栏组织发达,细胞缩小,排列紧密。     

浑善达克沙地不同光合途径植物叶片气体交换和水势特征(英文)

以生长于浑善达克沙地上的C3植物白榆(Ulmus pumila)、C4植物沙米(Agriophyllum pungens)和CAM植物钝叶瓦松(Orostachys malacophyllus)3种不同光合途径植物为材料,测定了它们生长期叶片的光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和水势,探讨它们对生长环境的生理响应特征.结果表明,白榆和沙米的净光合速率、气孔导度均高于钝叶瓦松,特别是在夏季高温(>40℃)和强光照(>2 100 μmol·m-2·s-1)条件下表现得更加明显.白榆和沙米的光合速率、叶片水势都发生了严重的午休现象,其白天光合速率的降低主要是由于气孔关闭造成的.钝叶瓦松的叶片水势在3种植物中最高,但是白天的光合速率很低;其Fv/Fm值在14:00最低,一天中此时光系统II受伤害最大;CAM物种瓦松的碳固定仅发生在夜间.研究发现,C3植物白榆和C4植物沙米比CAM植物钝叶瓦松对热和高光照有着更强的忍耐力,瓦松固定碳主要发生在生长最快的阶段;CAM植物瓦松为了能够在夏季强光和高温条件下生存,它必须进行高强度的呼吸,仅在早晨和夜间进行碳固定.     

浑善达克沙地起源

浑善达克沙地,位于内蒙古自治区中部,处于正兰旗至苏尼特右旗之北,苏尼特右旗至克什克腾旗之南。东西长约400余公里,南北宽约6080余公里,分布面积近3万平方公里。 沙地与沙漠、沙丘不同。沙地是指或多或少有植被覆盖,成为固定或半固定的沙丘、沙漠。沙地中有的已成为成片的草场,有的已开垦为可耕种的庄稼地。而沙漠、沙丘则无或极少有植被覆盖,在风的吹蚀作用下,顺风可发生流动,成为流动的沙丘和沙漠。     

基于多时相遥感影像的浑善达克沙地沙漠化监测

沙漠化是浑善达克沙地面临的主要环境问题.为了揭示该地区沙漠化过程,特别是其最新状态,利用1987年和2000年的Landsat TM/ETM 及2006年的中巴资源卫星CCD数据,在地面考察资料及地理信息系统(GIS)的支持下,提取了固定沙地、半固定沙地、流动沙地、丘间草原及湿地5种地表覆被类型,建立了浑善达克沙地沙漠化数据库.结果表明浑善达克沙地在过去20a里发生了沙漠化,但是可分为两个阶段.第一阶段从1987年到2000年,为沙漠化快速发展期,固定沙地面积显著减少,而半固定沙地和流动沙地则明显增加;第二阶段从2000年到2006年,为沙漠化缓减期.尽管发生了沙漠化,但固定沙地仍然是浑善达克沙地面积最大的类型.针对流动沙地的空间变化检测表明在过去20a里沙地恶化的面积远远大于逆转的面积,并且已经形成了几条流动沙带,这意味着浑善达克沙地沙漠化的遏制是一个长期的过程.     

浑善达克沙地典型灌木和草本植物对模拟降雨的不同反应

为了探讨不同生活型对瞬时降雨的适应策略,比较了浑善达克沙地常见灌木羊柴(Hedysarum fruticosum Pall.)和其共生草本植物猪毛菜(Salsola callina Y.L. Chang)在降雨解除干旱后的生理生态反应.光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和叶片水势(ψleaf)均随着模拟降雨量的增加而增大;羊柴的水分利用效率(WUE)随降雨量的变化不大,而猪毛菜的WUE却随降雨量的增加一直处于下降趋势.两种植物的Pn和Fv/Fm都在雨后3 d完全恢复,而gs和ψleaf却提前1或2 d恢复,这说明气孔和非气孔因素综合限制了羊柴和猪毛菜的同化速率.两种植物对模拟降雨量的反应方式不同,15 mm的雨量就使羊柴的Pn、E和gs达到最大值,而猪毛菜却随着雨量的增加一直增大.我们认为,羊柴和猪毛菜对于模拟降雨的反应在时间上具有同步性,但对雨量的反应方式却不一致,猪毛菜对水分的利用不经济且瞬时反应,而羊柴可以被认为是节约型用水植物.     

内蒙古白银库伦鸟类多样性研究

为探讨不同生境鸟类多样性和植物多样性之间的关系,2007年8月和2008年8月,采用样方法和固定距离样线法对白银库伦五蕊柳湿地和浑善达克沙地的鸟类与植物进行了调查,通过Shannon-Wiener指数、Pielou指数、鸟类密度指数等对各数据进行分析,结果表明:两种生境鸟类群落的相似性极低;植物多样性的改变影响鸟类群落的多样性;鸟类多样性的变化反映植物多样性的变化.