随着气候变化及人类活动,原本脆弱的荒漠草原迎来更大的荒漠化风险,其景观格局演变受到众多学者关注.选取 1990-2019 年Landsat影像数据为信息源,采用景观指数研究方法和GIS空间分析、格网技术手段,研究苏尼特右旗景观格局时空变化特征.结果表明:(1)研究区以草地为主题景观,其中天然草地景观为优势景观类型.1990-2005年主要是天然草地景观与沙地景观、盐碱地景观相互转化;2005-2019 年天然草地景观大范围转出为封育草地景观.(2)1990-2019 年景观破碎度增大,基质景观所占比例不断减少,斑块形状趋于复杂,丰富度增加,异质性增强,聚集连片度下降.(3)研究区中北部浑善达克沙地分布带 1990-2005 年沙化严重,破碎程度加大.干燥剥蚀层状高平原2005-2019 年受人类活动影响大,基质景观优势度下降,景观破碎程度增高,空间异质性增强.南部低山丘陵区除东南部耕地景观不断被分割,整体景观保持完整连续.研究结果可为苏尼特右旗的资源环境保护、利用与管理提供科学、合理的参考依据.

[目的]四翅滨藜是荒漠化防治区广泛引种的优质旱生灌木,平茬是其主要抚育管理措施,揭示其平茬后恢复过程中的适应性和补偿生长机制,可为四翅滨藜发展成荒漠区优质饲料提供理论支撑.[方法]以人工种植的5年生四翅滨藜植株为研究对象,在平茬处理(留茬高度10 cm)后,测定四翅滨藜恢复过程中的株高、冠幅、光合反应、叶片水势、叶片导水率和水分利用效率,并探讨功能性状间的关系.[结果](1)四翅滨藜平茬后的株高、冠幅和地上生物量经过1个生长季后能恢复至平茬前状态;(2)平茬植株的叶水势、叶导水率、水分利用效率、光合参数均高于对照植株;(3)线性拟合分析显示,平茬植株的正午叶水势和气孔导度与生长速率呈显著正相关.[结论]四翅滨藜平茬后具有良好的补偿生长能力;平茬植株在恢复生长前期表现出较高的补偿生长能力和典型的获取性策略,后期随着水力状况降低又转向保守性策略;平茬植株会将更多的生物量和资源分配到枝、叶等地上组织的生长,后期的资源分配又转向促进地下部分生长.

榆林位于陕甘宁蒙晋五省交界地,总土地面积4.3万km2,常住人口 362万.在榆林北部,约1.58万km2的区域是毛乌素沙漠,占据榆林总面积的36.7％.在解放初,榆林的林草覆盖率只有0.9％,现在榆林城区的很多地方,在当时都是沙漠.经过60年的不懈努力,榆林对毛乌素沙漠的治理取得了显著成效,把陕西的绿色版图向北推移了400 km,也因此被联合国认定为全球荒漠化治理的典范.自1958年开始飞播造林,主要草种是沙蒿.后来飞播终止,榆林市共造林750万亩(1亩≈666.7 m2),成林面积400万亩.

开垦会导致荒漠化的加剧,并对动物群落产生严重的影响.而功能多样性恰恰能体现环境或干扰胁迫导致的群落结构差异.但有关啮齿动物群落功能多样性的研究并不多见,为此,我们在2018至2020年的4月、7月和10月利用铗日法对开垦区和未开垦区的啮齿动物群落进行调查,选择并量化了与其营养、生活史、生理、形态及活动节律等相关的5个功能性状,以探讨开垦对啮齿动物群落组成的影响,以及性状组成和功能多样性变化.研究结果表明:(1)开垦区群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均低于未开垦区,开垦改变了啮齿动物群落性状组成;(2)阿拉善荒漠啮齿动物群落组成与蛰眠、繁殖周期和食性等功能性状显著相关;(3)开垦区春、秋季群落功能丰富度和功能均匀度高于未开垦区,各季节群落功能离散度显著高于未开垦区;而未开垦区夏季群落功能丰富度高于开垦区,秋季群落功能均匀度高于开垦区;(4)开垦区和未开垦区群落功能丰富度最高值均出现在夏季,二者在不同季节间差异较大;开垦区群落功能均匀度最高值出现在春季、功能离散度最高值出现在秋季,二者在季节间差异均较小;未开垦群落功能均匀度最高值出现在秋季、功能离散度最高值出现在夏季,二者在季节间差异均较大.上述结果说明,阿拉善荒漠区啮齿动物群落功能多样性变化与土地开垦和季节相关联,开垦会从啮齿动物群落的生态空间利用程度、资源利用、种间竞争及生态位等方面影响群落功能多样性.

由于全球气候变化以及人类活动对生态系统的影响加剧,干旱半干旱区的土地退化愈发严重.为了防止土地退化,联合国防治荒漠化公约(UNCCD)提出了土地退化零增长(LDN)的目标.首先介绍LDN的概念与评估方法,接下来以蒙古高原为例,采用土地覆盖、土地生产力和土壤有机碳3个核心指标,评估2001-2020年蒙古高原LDN目标的实现情况.研究结果表明,相对于基线期(2001-2010年)的生态系统状态,评估期内(2011-2020年)新增恢复区域的面积(10.83× 104km2)大于新增退化区域的面积(7.77×104km2),蒙古高原在2020年已实现土地退化零增长目标.两个十年中,恢复面积比退化面积分别超出6.87×105km2(2001-2010年)和9.44×105km2(2011-2020).但是现有的LDN评估方法存在指标和方法不完善以及数据源不确定等问题,未来研究需进一步优化和发展评估指标与方法.此外,目前以LDN为概念框架的实证性研究还比较少,区域评估有助于评判区域土地退化状况和识别关键区域,从而制订空间明晰的生态恢复策略.

土地荒漠化是中国西北地区的主要生态问题之一,荒漠生态系统极易受到气候与土地利用类型变化的影响.然而受恶劣的自然环境与交通条件影响,目前我国西北荒漠区植物多样性格局及其维持机理的系统研究还很缺乏.本文通过对中国西北荒漠区195个植物群落样方进行调查,并结合气候与空间变量数据,探讨了西北荒漠区植物物种丰富度的分布格局及其主导因素.研究结果表明:(1)本次调查共记录植物363种,分属38科153属,植物物种丰富度存在显著的经纬度分布格局,随着经度或纬度的升高呈现出先下降后增加的变化趋势;(2)水分、能量及空间变量均对植物物种丰富度有着显著的独立作用;(3)水分、能量与空间变量解释了植物物种丰富度65.36％的变异,三者的共同解释率高达48.08％,且水分与能量一起解释的变异更多.以上结果表明,西北荒漠区的植物物种丰富度格局由生态位分化与中性过程以及其他未知因素共同控制,其中生态位分化的贡献可能更大.而研究中未考虑的土壤、地形、人为干扰等因素也很可能对西北荒漠区植物物种丰富度存在非常重要的影响.

[背景]荒漠化是一个重大环境问题,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)可遏制荒漠化,其中的固氮微生物对BSCs的形成和发育有重要作用,但目前BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚不十分清楚.[目的]阐明浑善达克沙地中不同类型生物土壤结皮及其下层土壤固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素.[方法]利用稀释热法和碱解扩散法检测土壤的有机质(Organic matter,OM)和速效氮(Available nitrogen,AN)含量;利用高通量测序对nifH基因进行测序,基于nifH序列比较分析固氮细菌群落结构和多样性;利用典范对应分析(Canonical correlation analysis,CCA)分析群落、样品和土壤理化参数的相关性.[结果]固氮细菌优势菌门除在苔藓结皮(HSM)中为Cyanobacteria和Proteobacteria外,在其他类型BSCs中均只为Cyanobacteria;苔藓结皮下层土壤(HSMs)(下层土壤中只有HSMs检测到了nifH)优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Alphaproteobacteria和Betaproteobacteria;优势菌属差异较大,藻结皮(HSA)中Unclassified_f_ Nostocaceae占90.99％;地衣结皮(HSL)中Scytonema 和Unclassified_f_Nostocaceae分别占45.85％和44.14％;HSM中Unclassified_f_Nostocaceae、Scytonema、Nostoc、Skermanella、Unclassified_oNostocales分别占29.21％、22.57％、15.34％、14.74％和10.60％;HSMs中Skermanella、Azohydromonas、Unclassifiedp_Proteobacteria、Unclassifiedc_Alphaproteobacteria分别占33.80％、25.66％、18.20％和10.62％;固氮细菌多样性随结皮的发育逐渐提高;OM和AN对结皮的发育起促进作用.[结论]藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮及其紧邻下层土壤中的固氮细菌群落结构和多样性差异明显,且固氮细菌类群和多样性指数随BSCs发育阶段的提高而增加.本研究为认识和利用生物土壤结皮相关固氮细菌提供了基础依据.

干旱区荒漠植被地上生物量是植被生长状况评价与荒漠化监测的重要指标.在乌兰布和沙漠东北缘的荒漠-绿洲过渡带选取典型区,基于地面调查数据构建主要植物种的异速生长方程,对样方内的植被地上生物量进行估算;基于样方调查数据和QuickBird影像数据,分别建立植被指数与人工固沙林和荒漠植被地上生物量的回归模型,并对研究区植被地上生物量进行估算.结果表明:植冠体积V是较好的预测变量,所得荒漠植物异速生长方程精度较高,能够满足样方内荒漠植被地上生物量估算需要;采用RVI对数模型估算人工固沙林地上生物量的效果最好(R2=0.72,RMSEP=56.15),采用RVI线性模型估算荒漠植被地上生物量的效果最好(R2=0.82,RMSEP=15.07);研究区内荒漠植被和人工固沙林的单位面积地上生物量分别为90.73g/m2和105.28g/m2.该研究可以为荒漠化监测和荒漠植被遥感信息提取提供参考.

沙棘(Hippophae rhamnoides)是荒漠化防治和水土保持的重要经济树种,其果实中含有丰富的生物活性成分.内源激素生长素(IAA)、赤霉素(GA4)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)在沙棘果实发育过程中起着重要的调控作用,但不同发育期内源激素的动态变化及其对果实生长发育的影响仍不清楚.以亲缘关系近且含油量差异明显的2个沙棘品系不同发育期果实为材料,利用液相色谱串联质谱法检测了4种内源激素含量的动态变化.结果表明,在果实发育过程中,80％-85％的含水量有利于内源激素浓度的相对稳定;果实含油量在不同发育期增速基本一致,2个品系含油量在中后期开始出现明显差异.IAA和JA含量在果实成熟过程中呈先高后低的趋势;ABA含量在果实发育中后期始终处于较高水平;而GA4含量一直处于较低水平.高ABA/GA4有利于果实油脂的合成与积累.研究结果为揭示不同内源激素对沙棘果实发育的调节作用提供了理论依据.

“一带一路”所涉及的许多国家都遭受着不同类型的荒漠化、土地退化和干旱危害.中国在荒漠化治理的过程中积累了丰富的经验,具有丰富的抗荒漠化中药资源.设计全球首套针对“一带一路”荒漠化治理的中药引种筛查系统,通过云端中药种植大数据分析和终端要素参数采集,建立中药种植指导系统,实现数据存储、分析和实时更新.该系统通过中药产品的附加值改善当地民生,也可以为“一带一路”荒漠化治理提供中国答案.