Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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新疆额尔齐斯河流域典型灌木群落与土壤环境因子的关系
新疆额尔齐斯河源于阿尔泰山脉,是中国唯一的北冰洋水系的河流,该流域所在地属温带干旱区,热量较少,气候温凉,平原降水少,山区降水丰富,植被类型丰富多样,形成乔、灌、草混生结构。植被稀疏,生长白茎绢蒿、纤细绢蒿、铃铛刺等荒漠灌木。本文以新疆额尔齐斯河流域典型的灌木植被为研究对象,在进行样地调查和灌木分类的基础上,结合土壤空间变异理论与排序的方法,对影响灌木群落分布的主要土壤环境因子进行分析,研究成果基本阐明灌木群落土壤属性的空间的分布及影响灌木群落分布的主要环境因子,对新疆额尔齐斯河流域土地利用和植被演替提供科学依据。
1)土壤含水量的半方差函数分析表明0-20cm处的土壤含水量符合高斯模型,20-40cm符合球状模型,40-60cm符合线性模型。土壤含水量空间插值反映了研究区含水量较高的区域是海拔在1200-2100m喀纳斯中高山地段,含水量较少的地区是新疆额河中部平原荒漠地区。
2)土壤养分的半方差函数分析表明,土壤有效碳、有机质、全氮符合高斯模型,有效钾符合线性模型,有效氮符合球状模型。有机质、土壤全氮、有效氮、有效磷、速效钾含量分布较高区域是海拔较高的喀纳斯地区中高山地段,含量较低的地区是新疆额河中部平原荒漠地带。
3)土壤盐分的半方差函数分析表明:总盐、Mg2+、Ca2+、Cl-、Na+、SO42-符合线性模型,HCO3-符合高斯模型。土壤总盐及各离子含量的分布区域基本相同:分布较高地区为两河交汇处河谷平原及新疆额河的中部平原荒漠地区,分布较少的区域为喀纳斯地区和可可托海地区中高山地段。
4)新疆额尔齐斯河流域主要分布9个灌木群落,这9个灌木群落土壤元素在土壤剖面纵向分布规律:土壤有机质纵向变化规律大体上随土壤深度的增加而减少,不同群落间差异显著;土壤全钾与速效钾在纵向分布中呈现出相反的变化规律,土壤全钾随土壤深度的增加而减少,土壤速效钾随土壤深度的增加而增加,不同灌木群落中差异不显著;土壤全磷与土壤有效磷在纵向分布中表现出随土壤深度的增加而增加;土壤含盐量在各群落间含量差异显著,区域间差异较大。
5)除趋势典范对应分析(Detrended Canonical Correspondence Analysis,DCCA)结果表明前两个排序轴的特征值分别为0.96,0.79,第1轴的贡献率为15.9,第二轴的累积贡献率为12.6%。第一轴基本上反映了各个灌木群落与土壤环境中总盐、全钾梯度变化,其中总盐是最重要的变化梯度;第2轴基本上表现出植物群落所在环境土壤含水量和海拔的变化趋势。因此,土壤总盐含量和土壤含水量的变化是对新疆额尔齐斯河流域灌木植被分布起决定性作用的非生物环境因子
高矿化度水滴灌下沙漠人工林土壤质量特征及定量评价
对高矿化度水滴灌下沙漠人工林土壤质量特征及评价的研究,不但对了解高矿化度水滴灌下人工林土壤物理、化学、生物学等关联过程有重要理论意义,而且对高矿化度水滴灌下人工林对风沙土土壤质量改良,以及极端干旱区人工林可持续发展,极端干旱风沙地区人地关系等研究都具有十分重要的参考价值。本文以塔里木沙漠长期高矿化度水滴灌下的人工林土壤为研究对象,通过野外调查采样,室内土壤分析,并结合数理统计方法,研究了塔里木沙漠长期高矿化度水滴灌下不同树种人工林土壤质量随林龄和灌溉水矿化度变化的基本特征,构建了人工林土壤质量评价指标体系,建立了土壤质量综合评价模型,并对塔里木沙漠长期高矿化度水滴灌下的人工林土壤质量进行了综合评价。主要结论如下:
⑴ 人工林建成后,土壤机械组成首先在表层发生改变,表现为细砂粒含量减少,极细砂粒、粗粉粒和细粉粒含量增加。人工林土壤除全钾外,pH、电导率、养分及酶活性都具有强烈的“表聚性”。人工林地土壤性质在表层变异性最强,最能代表流动风沙土向半固定和固定风沙土演变过程中土壤性质的变化。
⑵ 林龄对不同树种人工林表层土壤质量指标的影响规律相同。随林龄增大,土壤出现明显的细化,细砂粒含量减少,极细砂粒、粗粉粒含量增多,pH增大,电导率增大,除全钾外,其他养分含量增加,土壤脲酶和过氧化氢酶活性增强,微生物量碳和氮的含量显著性增大。
⑶ 灌溉水矿化度对人工林土壤质量指标影响规律不同。随灌溉水矿化度的增加,柽柳人工林土壤粗化,梭梭和沙拐枣人工林土壤机械组成变化不显著;pH变化不显著;电导率增大;柽柳和沙拐枣林土壤养分含量均增加,梭梭林土壤速效钾和阳离子交换量增加,其余养分指标先增加后减少;微生物量碳和氮的含量显著性减小。当滴灌水矿化度为2.88~12.07g/L时,脲酶和过氧化氢酶活性均随灌溉水矿化度的增加而增强,当滴灌水矿化度为12.07~29.70g/L时,梭梭人工林土壤脲酶和过氧化氢酶活性随滴灌水矿化度的增大而减弱。
⑷ 对19项土壤质量指标进行分析,筛选出了8项土壤质量评价指标:团聚体总量、水稳性团聚体总量、速效氮、脲酶、微生物量氮、全磷、速效磷和全钾,构建了高矿化度水滴灌下人工林土壤质量综合评价指标体系和评价模型。
⑸ 依据土壤质量分级标准,三种树种人工林土壤等级随林龄的增大而增加,且梭梭和沙拐枣较柽柳更有利于风沙土土壤质量的改良。不同矿化度水灌溉对人工林土壤质量指数的影响表现为:当灌溉水矿化度≤23.80g/L时,人工林土壤质量指数受其影响不显著,当灌溉水矿化度>23.80g/L时,梭梭人工林土壤质量指数显著下降
天山中部山区不同胸径天山云杉对气候的响应
本研究针对2015年采自天山中部三个采样点不同胸径大小的天山云杉(Picea schrenkiana)树轮样本,运用树木年轮气候学的方法,对三组不同胸径大小的天山云杉研制出三个类型的树轮宽度年表,结合小渠子气象站的气象数据,研究了天山中部山区天山云杉不同胸径年表特征以及与气候因子、干湿指数(SPEI)之间的关系,揭示不同胸径大小的云杉对气候因子的敏感度差异,以及胸径大小因素对年表的潜在影响。结果表明:
1、通过对天山中部不同胸径云杉树轮宽度年表的建立,以及对其特征值的分析发现:相对于大胸径云杉,小胸径云杉对气候因子的变化表现出更大的敏感性,包含有更多的气候信息。从去趋势序列的敏感度与胸径大小间的回归关系得出,云杉敏感度与胸径大小呈现明显的线性关系,胸径大小解释了51.7%敏感度的变化,回归方程为y=-0.00517x+0.37581(R2=0.44392,F=62.275,P<0.001;t=18.247,P<0.001)。
2、不同胸径云杉年表对气候变化的相关、响应性结果显示:不同胸径云杉对于气候的响应模式以及响应程度都存在一定的差异;小胸径云杉响应于更多的逐月平均温度以及月降水量,且响应系数比大胸径云杉响应系数高。另外,不论大胸径云杉还是小胸径云杉,对上一年月平均温度与月降水都有一定的滞后响应,说明上一年树木体内存储的水分对来年树木的径向生长具有促进作用
3、对研究区SPEI指数做以研究发现,近60年来,天山中部SPEI呈显著上升趋势(95%置信水平),并在1986年发生突变,显著性检验表明该突变点显著性达到99%的置信度水平,也就是说在年际尺度上天山中部呈变湿趋势。
4、本文从树轮宽度指数角度来分析不同胸径大小云杉对SPEI指数的响应关系,目的是为了更好地理解树轮宽度指数(STD)与气候要素之间的关系,对比不同胸径的云杉对综合气候指标的响应差异。相关性研究发现:不论大小胸径云杉树轮宽度年表与前一年11月到当年10月的SPEI指数的相关性呈显著正相关关系,且其相关值高于所有单月相关值,说明前一年11月到当年10月水热组合对天山云杉的影响明显高于各月水热组合对天山云杉的影响。另外,不同胸径云杉的树轮宽度指数与SPEI指数之间相关性有一定的差异。具体表现为小胸径云杉各月都表现出较高的相关性
艾比湖干涸湖床风扬粉尘的发生及其潜在扩散特征研究
干旱区湖泊是干旱区生态系统重要组成部分,对气候与环境变化具有高度敏感性。气候变化背景下,不断增强的人类活动强烈干扰干旱区自然生态系统,出现了超出了生态安全阈值导致的环境退化,致使下游河道断流、湿地消失、湖泊不断萎缩,加速消亡。干旱区尾闾湖的萎缩甚至干涸,导致干涸湖床风扬粉尘(浮尘、扬沙、沙尘暴)事件频发,造成区域环境恶化。
本研究针对深入理解干旱区尾闾湖干涸湖床风扬粉尘发生机理及扩散特征的科学目标,围绕影响干涸湖床风扬粉尘发生的关键参数、控制粉尘释放的关键过程和粉尘扩散的关键特征三个问题,选择新疆艾比湖干涸湖床为重点研究区,通过数值分析、定位观测和模型模拟,开展了地气界面地表参数和空气动力学参数变化特征、近地表层风扬粉尘发生过程的空间差异、大气边界层粉尘扩散路径和范围的定量研究,分析了风扬粉尘发生的主要影响因素,深入揭示了风扬粉尘发生的区域差异,明确了粉尘潜在扩散范围和主要路径,科学阐释了干旱区湖泊演变过程中现代风扬粉尘发生特征,提高了对干涸湖床这一重要粉尘源区的理解和认识。获得的主要结论如下:
(1)晚更新世以来的湖岸线内不同地表覆盖类型的微团粒分布、空气动力学粗糙度、起动摩阻风速和摩阻风速表现出显著的区域差异。刚毛柽柳荒漠、白梭梭荒漠、多枝柽柳荒漠、无植被区域分别由极细砂和中砂群体2个群体组成,其余由极细砂群体、中砂群体和粗砂群体3个群体组成。东北部的白梭梭荒漠和红砂荒漠的空气动力学粗糙度可达5.15 cm和5.45cm,耕地和无植被覆盖地区的空气动力学粗糙度分别为0.003 cm和0.001 cm。西北部的琐琐砾漠、东南部芦苇草甸的起动摩阻风速值最大,分别为127.53 cm/s和167.47 cm/s,是10种地表覆盖类型中较大的。红砂荒漠的摩阻风速为71.4 cm/s,为10种地表覆盖类型中摩阻风速的最大值。
(2)DPM模型模拟结果表明,位于艾比湖干涸湖床西北部的琐琐砾漠和北部的红砂荒漠由于较粗的粒径组成和较大的起动摩阻风速导致很难释放粉尘。在没有水分和植被的影响下,无植被覆盖区域的粉尘释放通量则达到了153 g/(km2·s),耕地在无作物种植的时期的粉尘释放通量达到了83.8 g/(km2·s),艾比湖干涸湖床开荒的耕地已经成为该地区一个重要的粉尘源区。
(3)艾比湖干涸湖床的粉尘潜在扩散具有显著的季节分异:春季和夏季的潜在扩散范围最大,秋季和冬季1000 m以下扩散范围较小,1000 m高度以上低密度气团轨迹扩散范围较大;艾比湖干涸湖床不同季节的粉尘潜在扩散表现出明显的方向性:风扬粉尘主要有两个扩散通道,即东南方向和东北方向。春季和夏季的主要扩散方向为东南方向,主要影响近源区,可潜在影响中国大部分地区以及俄罗斯部分地区,然而,秋季和冬季的主要扩散方向在较低层为东北方向,500 m以上时方向转向东,主要影响中亚和俄罗斯部分地区。艾比湖干涸湖床的大量的含盐粉尘主要影响区域为近源区,包括精河县、博乐市等人口聚集区。
(4)通过与艾比湖处于同一纬度带的咸海、柴窝堡湖等亚洲干旱区典型尾闾湖泊MODIS和MISR气溶胶光学厚度特征及扩散特征的比较分析表明,亚洲中部干旱区干涸湖床有潜力释放大量的粉尘。作为气溶胶长期悬浮于大气中,除造成近源区空气污染,增加大气浮尘和大气气溶胶之外,含盐粉尘在天山山区沉降,与气候变化效应叠加会显著的加速雪冰消融。适宜的气象条件下,亚洲中部干旱区干涸湖床释放的大量的含盐粉尘在气流携带下可以长时间远距离输送,潜在影响范围远超想象。作为干旱区典型的下垫面,亚洲中部干旱区干涸湖床是亚洲中部干旱区风尘系统的重要源区和重要组成部分,是全球变化背景下风尘系统研究忽视的重大问题。作为亚洲风尘系统研究的重要内容之一,对干涸湖床的粉尘释放的研究无疑会对亚洲风尘系统研究提供一定的借鉴意义
干旱区典型城市群不透水地表扩张对土壤有机碳的影响
城市化对生态系统碳循环有重要影响,人工不透水地表(Impervious Surface Area,ISA)是城市地表的主要组成。由于对ISA所封存土壤有机碳(SOCISA)含量及分布格局缺乏认识,导致全球和区域碳评估中大量采用高度简化的假说来估计城市土壤碳库,这些假设直接影响到碳循环研究中对城市化效应的评估精度。为揭示不透水地表下的土壤理化性状,量化城市建设对土壤碳库的影响,本研究采集天山北坡城市群在建工程ISA下100-cm深土壤样本,并与其邻近透水面(Pervious Surface Area, PSA)所采土样,以及未受建设干扰的原位土(Original Soil)进行对比。结合遥感反演的方法提取天山北坡城市群的土地覆被及其转化,评估了城市土地覆被变化对土壤碳库的影响。
(1) 天山北坡城市群城市不透水地表下土壤容重BDISA=1.55±0.02 g cm-3;透水地表下BDPSA=1.45±0.03 g cm-3,两者之间的配对t检验结果表明碳密度前者显著高于后者约7%。不透水地表下土壤有机碳密度SOCDISA=5.74±0.40 kg C m-2;透水地表下土壤有机碳密度SOCDPSA =8.69±0.75 kg C m-2,前者显著低于后者约33.9%。城市BDISA随着深度增加而显著降低,呈现出“上紧下松”的垂直格局,而BDPSA并未表现出显著的垂直变化规律。城市两种地表下SOCD均呈现出随着深度增加而显著降低的变化趋势。
(2) 天山北坡城市群周边原位土容重BDO=1.41± 0.009 g cm-3,均低于城市两种地表下土壤BD;原位土土壤碳密度SOCDO=6.52 kg C m-2,略微高于SOCDISA,显著低于SOCDPSA。原位土SOCDO具有随着土层深度增加而降低的变化趋势。100-cm深SOCDISA总量与SOCDO相近,虽然两者的容重和SOC的垂直分布格局存在明显差异,但在考虑到建设过程中表层土(O层或A11层)被移除或因干扰导致的SOC分解流失、以及土壤压实对碳密度的影响的基础上,则可以正确模拟出原位土向不透水面下土壤转化过程。
(3) 在2000年~2014年间,天山北坡城市群土地覆被组分并未发生明显变化,城市不透水地表(ISA)主导覆被类型。然而在该时间段,ISA面积发生大幅扩张,涨幅高达41%,大面积转化了残存荒漠/裸土与农田。而在单个城市水平上,该时间段的土地覆被变化情况与整体城市群一致,以城市ISA的迅速扩张为主要类型,同时占用了其周边的残存荒漠/裸土。空间格局上,ISA的呈现出两种的增长形势,即以占用其周边农田与荒漠裸土为主的向外扩散;以及主要占用镶嵌于ISA中的零散植被的内填式增长。
(4) 在2000年与2014年时,天山北坡城市群土壤碳储量分别为4.96~4.99 Mt C,4.45 ~ 4.49 Mt C。由于ISA面积巨大,其下土壤碳储量在两个时间段均为主体土壤碳库,分别占总土壤碳储量41%与64%。2000年~2014年间,城市土地覆被变化导致约0.50 ~ 0.51Mt C的损失,该损失量为2000年总土壤碳储量的10.3%。ISA扩张转化大面积的农田、残存荒漠/裸土以及城市绿地土壤是导致土壤碳流失的主要原因。
(5) 为了阐明复杂的城市土地覆被之间相互转换对城市土壤碳库的影响,本研究以乌鲁木齐市为典型案例,将时间跨度拉长至1990年~2014年并进一步分析了土地覆被转化类型与强度对土壤碳库的影响。分类结果表明在1990年~2014年间,乌鲁木齐市ISA扩张了约三倍,其中残存荒漠/裸土、农田与城市绿地分别贡献了62%,27%和11%的面积。在该时间段,乌鲁木齐市城市土地覆被变化导致约24%土壤碳损失,其中由于ISA扩张而占用了农田、城市绿地与残存荒漠而导致的土壤碳损失量占总损失量的68%
胡杨水力结构与功能对地下水埋深变化的响应
干旱区植物面临土壤干旱、高蒸腾需求的环境压力,这些环境压力不可避免地对植物水分利用策略及水分平衡产生影响。植物在长期的适应过程中一方面形成了与其生境相适应的水力结构,亦可通过水力功能的可塑性调节应对短时间尺度上水分环境的波动。由此形成的植物水力结构与功能特征反映了特定环境条件下植物的水力策略,对探讨植物对环境变化的响应与适应具有重要的生态学和生物学意义。
胡杨(Populus euphratica)是干旱区塔里木河流域荒漠河岸林建群种。在水文—地貌过程影响下,河岸带地下水埋深随着距河道距离增加而增大,使胡杨种群面临不同水分生境,胡杨适应这种水分生境变化的水力策略尚不清楚。本研究在塔里木河上游沙雅河段垂直河岸断面设置3个不同地下水埋深条件的观测点,每个观测点随机选择具代表性的5株样株,分别于6月、7月、8月、9月观测了地下水埋深变化、胡杨水力结构与功能参数以及叶片气体交换,以此为基础分析了不同地下水埋深条件下胡杨水力结构特征及季节变化、水力结构与功能特征参数的关系、水力功能对叶片气体交换的影响,旨在深入认识胡杨适应干旱区荒漠河岸生境的水力策略。主要结论如下:
(1)深地下水条件下胡杨枝条的最大导水率(Kmax)、实际导水率(Kini)、比导率(Ks)、叶比导率(Kl)显著高于浅地下水条件,而导水面积与叶面积比率(Hv)显著下降,表明随着地下水水位降低,胡杨枝条导水效率、叶片水分供应效率显著增大以及单位叶面积导水组织的投入减少,并且叶片水分供应效率的增大主要受导水效率的增大的影响而非单位叶面积导水组织投入;
(2)胡杨枝条导水率损失50%对应木质部水势P50=-1.06 MPa,表明胡杨木质部抗干旱栓塞能力低。各观测点胡杨枝条平均导水率损失百分比数(PLC)均高于60 %,各观测点之间无显著差异,表明受高蒸腾压力的区域环境影响,胡杨枝条木质部普遍存在较高程度的栓塞,水力安全处在高风险的状态;
(3)观测点S1(地下水埋深0-2.75 m)7月Kl与Ks较6月显著提高,表明地下水升高枝条导水能力增大;观测点S2(地下水埋深3.7-4.8 m)、观测点S3(地下水埋深>6 m)Ks、Kl各月间没有显著差异,但最大值均出现在生长旺盛7-8月,表明近河道浅地下水条件下胡杨枝条导水功能受地下水季节波动影响明显,而远离河道深地下水条件下主要受植物生长物候的影响; (4)随着地下水水位降低,枝条比导率(Ks)、叶比导率(Kl)显著增大,表明深地下水条件下枝条导水效率显著高于浅地下水条件,并且高Kl表明需要由枝条给其末端叶片供水所需的压力梯度小。气孔导度(gs)与Kl、Ks呈弱相关性,且深地下水条件下gs显著高于浅地下水条件,表明在高蒸腾水分需求下水力结构可塑性调整维持水分平衡作用较气孔调节显著。WUE与Kl、Ks呈显著负相关,深地下水条件下Pn显著增大,表明水力结构调整促进叶片光合,并以消耗更多的水为代价
跨境自然遗产廊道研究——以阿尔泰山为例
世界自然遗产是自然的精华,对于研究地球演化史、生态系统、生物多样性以及人类与自然可持续发展具有重要意义。分布于国界周围的自然遗产往往被国家疆界分割,严重阻碍了自然遗产地的保护,破坏了世界遗产的完整性,目前跨境遗产廊道已经成为保护跨境世界遗产完整性的重要手段。阿尔泰山斜跨中俄哈蒙四国,俄罗斯部分已经成为世界自然遗产。阿尔泰山被人为分裂成为多个片区孤立保护,破坏了遗产地完整性,亟待构建遗产廊道,增强完整性保护。本文基于世界自然遗产的突出普遍价值,构建跨境自然遗产廊道分类框架,提出跨境自然遗产廊道构建技术,并以阿尔泰山四国六方为研究区进行实证研究,为阿尔泰山跨境自然遗产廊道的构建和保护提供理论支撑。
本文主要内容和结论如下:
(1)基于世界自然遗产突出普遍价值及载体特征,跨境自然遗产廊道可以分为生态廊道、地学廊道和美学廊道。跨境自然遗产廊道的源地可以利用世界自然遗产地突出普遍价值的评估参考体系识别,根据世界遗产委员会的相关统计报告和研究,跨境自然遗产廊道的阻力层因子可以分为生态因子、地形因子和人为因子,因子权重和赋值需要针对不同的保护目标进行确定。
(2)利用阿尔泰山遥感图像提取土地景观图,使用景观格局指数进行分析,阿尔泰山自然环境优良,并且景观类型丰富,景观水平上整体破碎程度较低,拥有巨大的建立遗产廊道的潜力。研究区内草原、森林面积广阔,占有较大优势;研究区内有两片冰川集中分布区,有重要科学价值。
(3)利用最小耗费距离模型构建跨境自然遗产廊道,共计24条。跨境自然遗产廊道的景观类型以草地和林地为主,南北向的联系明显多于东西向的联系。在遗产地集中的区域,廊道也较为集中。省级、自治区级保护区为遗产廊道提供了踏脚石,为物种的迁移提供了保障。中俄哈蒙交界处的众多高等级保护区组成了大面积的连续保护区构成了研究区中重要的带状廊道,大大提高了研究区的生态连接度。
(4)阿尔泰山跨境自然遗产廊道呈两横三纵的分布格局,5条廊道廊道带交汇处存在三个主要核心和三个次要核心。针对阿尔泰山跨境自然遗产廊道格局和保护需求,提出一系列的优化措施和实施建议。World Natural Heritage (WNH) is the essence of natural environment which plays an important role in study of life origin, geomechanics, ecosystem, biodiversity and the harmonious and sustainable development of human and nature. However, the WNH located around national boundary always be cut by the latter, which disturbed the protection of WNH integrity. Transboundary WNH Corridor (TWNHC) is now an important tool for the enhancement of WNH connectivity and integrity. Altai Mountain is a huge mountain chain crossed China, Russsia, Mongolia and Kazakhstan which owns significant global value for protection, and the part which belongs Russia had been inscribed in the list of World Natural Heritage since 1998. But Altai Mountain is artificially divided into multiple areas which are protected in isolation. The integrity of natural heritage thus was havocked so the urgent measure is transboundary WNH corridor which could advance the protection of integrity. Classification framework of TWNHC is constructed based on the outstanding universal value of WNH, and construction technology is put forward. Altai Mountain is used as study area for empirical study, which provided theoretical support for the construction, protection and management of Altai Transboundary World Natural Heritage Corridor.
Main conclusions and contents are as follows:
(1) Based on the outstanding universal value (OUV) of World Natural Heritage and its carrier features, TWNHC could be classified as biological and ecological corridor, geological corridor and aesthetic corridor. Source of TWNHC could be identified by assessment and reference system of OUV, and resistance issues could be classified as ecological factors, topographical factors and anthropogenic factors, different weight and value could be assigned depend on different target.
(2) Landscape pattern of Altai Mountain is interpreted based on its Landsat image, and was analyzed by landscape pattern index. The conclusions include: natural environment of Altai Mountain is very excellent; Altai Mountain owns outstanding landscape diversity; fragmentation on landscape level is less low; the potential for building TWNHC is very huge. Vast steppe and forest account for a major percentage, and two concentrated glacier own important science value.
(3) 24 TWNHCs is constructed based on the Minimum Cost Distance Model. Main landscape of TWNHC are steppe and forest, and the north-south connections are significant more than east-west ones. Corridors are concentrated in the WNH intense areas; provincial or state-level protection areas functioned as stepping stones which provided safeguard for the migration of spices; high-level protection areas around the national boundaries of China, Russia, Mongolia and Kazakhstan composed vast continuous protection area which functioned as an important band corridor, greatly enhanced the connectivity of research area.
(4) The distribution pattern of Altai TWNHC could be summarized as “three longitudes & two latitudes”, and 3 main cores and 3 minor cores could be located at the intersection of these 5 TWNHC belts. A series of optimization measures and implementation proposal are put forward according to the Altai TWNHC pattern and protection demand
矿区受损植被恢复重建措施对植被群落多样性的影响
本文以恢复生态学理论为指导,以库尔木图矿区受损草原植被为研究对象,通过对不同恢复重建措施下受损草原植被群落多样性以及地上生物量的研究,探讨不同恢复重建措施对草原群落多样性及地上生物量的影响,旨在为库尔木图矿区受损草原植被恢复提供科学依据和技术支撑。研究结果如下:
(1) 将尾矿推平是矿区受损草原植被能够自然生长的首要条件,在废弃矿区尾矿石的平整措施中,粗推平与精推平相比较,虽然粗推平并不有利于草原植被的恢复,但是对于当地的西伯利亚云杉幼苗及耐贫瘠小灌木植被的生长却十分有利。
(2) 覆土12cm与覆土8cm草地的植物高度、盖度、地上生物量和物种多样性均差异不显著。综合考虑土壤运输的成本价格和不同覆土厚度所产生的生态效益,在覆土措施中,本地区进行生态恢复时最适宜的覆土厚度为8cm。
(3) 在四种覆羊粪厚度草地中,覆羊粪2.5cm草地的物种丰富度指数、多样性指数、优势度指数均最大,且与覆羊粪0cm、1.5cm和2cm草地物种丰富度指数、多样性指数、优势度指数均差异显著。考虑“烧肥”现象,在覆羊粪试验中,最适宜库尔木图矿区草原恢复的覆羊粪厚度为2.5cm
漫溢对荒漠河岸林恢复的影响及生态轮灌制度
作为生态恢复研究的一个重要分支,洪水漫溢干扰能够促进植物的种子的萌发,提高群落的物种多样性,提升群落的稳定性。然而在塔里木河这一典型干旱区内陆河流域,生态用水量少是导致塔里木河流域生态环境脆弱的主要因素,如何利用这有限的生态用水来实现洪水漫溢促进植被的恢复这一问题尚不清楚。基于此,本论文以塔里木河下游生态输水工程的实施为契机,以生态水文过程的基本理论和方法为指导,借鉴国内外在洪水漫溢过程中对植被特征研究的最新理论和方法,选择河水漫溢对荒漠河岸林植被生态恢复的作用为主要研究内容,调查荒漠河岸林植被群落演替对不同漫溢干扰下的响应差异,探讨漫溢对干旱区荒漠河岸林植被恢复的响应机理,研究主要建群植物恢复和保护的适宜漫溢干扰方式及地下水埋深,制定生态轮灌制度,为塔里木河下游的综合治理工程提供理论依据和技术支撑。本研究得出以下结论:
(1) 河水漫溢能够增加植物群落的多样性,研究表明,漫溢方式为“每年漫溢1~2次,每次持续10~30天,放水速度25~30m³/s”的情况下植被群落的Shannon-Weiner指数和Margalef指数的值较大,相比于非漫溢区,Shannon-Weiner指数和Margalef指数分别高出79.15%和112.20%。为恢复胡杨林群落,适宜的漫溢方式为每年漫溢1~2次,每次持续10~30天,放水速度25~30m³/s。
(2) 荒漠河岸胡杨林的树轮宽度指数随地下水埋深的增加而减小,二者间存在显著的相关关系。胡杨幼林、近熟林、成熟林和过熟林的胁迫地下水埋深为4.0m、5~5.4m、6.9m和7.8m。为防止荒漠河岸胡杨林衰败,地下水埋深应小于不同龄级胡杨的胁迫水位。
(3) 制定生态轮灌制定所依据的原则为:在恢复乔灌木(胡杨和柽柳为主)时,给水时间应该在7~9月,恢复草本植物时给水时间以4~5月更合适。维系干流生物多样性稳定最佳的漫溢频次是1~2次/年,漫溢持续的时间以20~30天最佳。从胡杨成林的保护角度讲,最大输水间隔可以为3~5年;从恢复胡杨幼苗和促进胡杨种子繁衍的角度讲,最大过水间隔应不超过2年。
(4) 根据塔里木河植被分布及生态需水特点及恢复机理,制定的生态轮灌制度为:距离河道3km以内区域的植被可以通过河道渗漏补给生态用水,无需轮灌;3~20km区域内长势较好的天然植被5年实施轮灌2~4次,地下水埋深较低并且植被发育较差的区段,建议5年内实施轮灌3~5次;20km以外天然植被区由于引水条件较差,建议5年实现轮灌1~2次