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放牧干扰下两河源牧区草地群落多样性与生物量的关系及变化

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西北林学院学报 2024年

作者：陈维龙叶茂潘晓婷李苗苗曾国燕贺清智张西新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源实验室

放牧会影响植物群落特征及地上生物量与多样性之间的关系，是近年来草地生态系统研究的热点问题。本研究以两河源牧区草地为例，基于60个采样点，采用样方法对该牧区的草地植被进行调查，使用α-多样性指数测度分析了放牧对植物群落结... 详细信息

放牧会影响植物群落特征及地上生物量与多样性之间的关系，是近年来草地生态系统研究的热点问题。本研究以两河源牧区草地为例，基于60个采样点，采用样方法对该牧区的草地植被进行调查，使用α-多样性指数测度分析了放牧对植物群落结构特征的影响，探讨植物群落物种多样性与地上生物量之间的关系及变化。结果表明：1）在自然放牧条件下，两河源牧区植物科属种数量降低，植物群落高度和盖度呈下降趋势（P<0.01），密度呈上升趋势（P<0.01）。2）放牧显著降低植物群落地上生物量（P<0.01）。其中，禾草类植物群落地上生物量降低，杂草类植物群落地上生物量提高，豆科类植物群落地上生物量的变化不大。3）放牧对两河源牧区植物群落产生了显著的影响，导致植物群落物种丰富度、优势度和多样性降低，但群落物种数量的分布更加均匀。4）植物群落地上生物量与Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Alatalo均匀度指数呈极显著正相关关系（P<0.01），与Simpson优势度指数呈极显著负相关关系（P<0.01）。放牧干扰下，植物群落地上生物量与物种多样性之间的关系依然显著。因此，在草地的管理和维护中，应考虑放牧对植物群落结构特征的影响，根据当地实际情况做出合理的应对政策。本研究为两河源牧区草地维护、管理及生态系统的可持续发展提供理论依据。

关键词：放牧植物群落结构多样性指数地上生物量两河源牧区

阿尔泰山富蕴地区草地群落生物量、物种多样性及其与环境因子的相关性

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-12页

作者：曾国燕叶茂李苗苗陈维龙新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源实验室

【目的】研究阿尔泰山富蕴地区草地群落的结构、生物量、物种多样性及其与环境因子的关系,为研究区草地保护和可持续发展提供科学依据。【方法】2022年7月,在新疆阿尔泰山富蕴地区选取13个有代表性的草地群落样地,调查样地中物种数量、... 详细信息

【目的】研究阿尔泰山富蕴地区草地群落的结构、生物量、物种多样性及其与环境因子的关系,为研究区草地保护和可持续发展提供科学依据。【方法】2022年7月,在新疆阿尔泰山富蕴地区选取13个有代表性的草地群落样地,调查样地中物种数量、各物种的个体数和盖度等,测定样地中草地群落地上生物量、Sorenson相似性系数及物种多样性(Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Alatalo均匀度指数),并分析地上生物量、物种多样性与环境因子(经度、纬度、海拔、坡度、月均气温、月均降水量、腐殖质层厚度)的相关性。【结果】阿尔泰山富蕴地区草地群落植物共计18科25属25种,主要为菊科、蔷薇科、禾本科和豆科植物,植被生活型以多年生草本和一年生草本为主。各样地草地群落间Sorenson相似性系数均较低,地上生物量和物种多样性存在明显差异。地上生物量与Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Alatalo均匀度指数之间均存在显著的三次函数关系。相关性分析结果表明,地上生物量与海拔之间呈极显著正相关(P 0.05)。【结论】阿尔泰山富蕴草地群落结构相对简单,海拔、经度、纬度和坡度对地上生物量和物种多样性指数影响较大。

关键词：阿尔泰山富蕴地区草地群落结构地上生物量物种多样性环境因子

放牧对阿尔泰山哈巴河地区草地植物群落稳定性与多样性及其生物量关系的影响

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水土保持研究 2024年

作者：曾国燕叶茂李苗苗陈维龙张西新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源实验室

[目的]研究阿尔泰山哈巴河地区草地植物的群落特征以及植物多样性、地上生物量与群落稳定性关系变化,为哈巴河地区制定合理的放牧制度提供数据支撑。[方法]2020—2022年在阿尔泰山哈巴河的夏季牧场选取18个有代表性的固定样地做调查,调... 详细信息

[目的]研究阿尔泰山哈巴河地区草地植物的群落特征以及植物多样性、地上生物量与群落稳定性关系变化,为哈巴河地区制定合理的放牧制度提供数据支撑。[方法]2020—2022年在阿尔泰山哈巴河的夏季牧场选取18个有代表性的固定样地做调查,调查样地中物种数量、盖度和高度等,测定样地中的地上生物量、β多样性(Sφrensenβ多样性指数和Jaccardβ多样性指数)、物种多样性(Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Alatalo均匀度指数)和***群落稳定性,分析放牧前后群落稳定性与植物多样性及其生物量的关系。[结果](1)阿尔泰山哈巴河地区草地群落分布物种30种,隶属14科,以菊科、蔷薇科和禾本科居多;(2)放牧后哈巴河地区草地的多样性指数、盖度、植株高度和地上生物量都有明显的下降趋势;(3)放牧前哈巴河地区草地群落稳定性与Margalef物种丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数均呈极显著正相关(p<0.01)。放牧后哈巴河地区草地群落稳定性与Simpson优势度指数呈显著正相关(p<0.05);(4)放牧前哈巴河地区草地群落稳定性与地上生物量关系呈显著正相关(p<0.05),放牧后哈巴河地区草地群落稳定性与地上生物量关系不相关。[结论]放牧后草地群落稳定性与多样性、生物量关系发生了明显的变化,放牧对群落稳定性的影响较大,在一定程度上降低了群落的稳定性,但群落总体处于稳定状态。

关键词：哈巴河地区群落稳定性物种多样性生物量

2001-2020年天山新疆段草地植被覆盖度时空变化及驱动因素分析

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植物生态学报 2024年第5期48卷 561-576页

作者：陈以恒玉素甫江·如素力阿卜杜热合曼·吾斯曼新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐830054 新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室乌鲁木齐830054

草地在天山生态系统中起着重要作用,与区域畜牧业发展息息相关。为阐明天山新疆段草地植被时空演变格局及其影响因素,该研究基于2001-2020年MODISNDVI遥感影像,使用Sen+Mann-Kendall趋势分析法和变异系数、土地利用动态,对天山新疆段草... 详细信息

草地在天山生态系统中起着重要作用,与区域畜牧业发展息息相关。为阐明天山新疆段草地植被时空演变格局及其影响因素,该研究基于2001-2020年MODISNDVI遥感影像,使用Sen+Mann-Kendall趋势分析法和变异系数、土地利用动态,对天山新疆段草地植被覆盖度(FVC)的时空动态特征进行分析,并通过地理探测器和相关性分析法探究草地FVC变化的驱动因素,结果表明:(1)FVC整体变化较稳定,多年平均草地FVC在0.33-0.42之间波动,FVC面积显著增加的区域分布在天山东北部和西南部低海拔地区,占总面积的3.14%,FVC面积显著减少的区域主要分布在伊犁河沟,占总面积的15.81%。(2)草地FVC的变化主要受植被类型和畜牧业总产值的影响,其影响力均在29.85%以上。其中,年降水量和年平均气温与植被类型相互作用后,影响力均提升到48.70%以上。(3)研究时段内,草地FVC与年降水量、年平均气温均呈正相关关系,与年降水量正相关区域面积占总面积的80.84%,主要分布在天山南北两侧的盆地周围;与年平均气温正相关区域面积占总面积的71.69%,主要分布在海拔较高的山区。

关键词：植被覆盖度气候变化草地时空变化天山新疆段

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塔里木河下游不同地下水埋深下胡杨水分利用来源研究

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干旱区地理 2024年

作者：蒋晓晴郝帅叶茂何定学张子涵李国华新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆师范大学干旱区湖泊环境与资源实验室

地下水和土壤水是干旱区荒漠植被生长的决定因子，荒漠植被的水分利用是干旱区生态水文过程的重要环节。为更好地了解荒漠植被对水分的利用，本研究采用氢氧稳定同位素技术，结合贝叶斯混合模型（MixSIAR），解析不同地下水埋深下不同... 详细信息

地下水和土壤水是干旱区荒漠植被生长的决定因子，荒漠植被的水分利用是干旱区生态水文过程的重要环节。为更好地了解荒漠植被对水分的利用，本研究采用氢氧稳定同位素技术，结合贝叶斯混合模型（MixSIAR），解析不同地下水埋深下不同林龄胡杨的吸水来源。结果表明：（1）土壤水δ18O和δD值随土壤深度的增加而减小，随离河距离的增加而增大；木质部水δ18O和δD值中龄胡杨变化幅度最大，老龄胡杨次之，幼龄胡杨最小；地下水δ18O和δD值随离河距离的增加而减小。（2）不同地下水埋深不同林龄胡杨的最大吸水层位均为地下水，其次为深层土壤水，靠河岸的胡杨可以直接利用河水。地下水埋深为1.98～2.10 m、1.95～2.21 m、2.49～2.61 m、3.51～3.73 m、4.66～4.73 m时，老龄胡杨对地下水的利用比例分别为18.4%、19.6%、17.8%、23.1%、21.9%，中龄胡杨为16.7%、17.6%、16.7%、21.4%、21.6%，幼龄胡杨为16%、16.6%、19.9%（埋深2.49～2.61 m和4.66～4.73 m样地无幼苗）。（3）地下水埋深随离岸距离的增加而增大；土壤含水量和土壤盐度随离岸距离的增加而减小，随土壤深度的增加而增大；胡杨对水源的利用比例随土壤含水量和盐度的增加而增大。探究不同地下水埋深下胡杨水分利用来源，能为塔里木河下游荒漠河岸林的生态恢复提供理论支撑。

关键词：氢氧稳定同位素 MixSIAR模型水分来源地下水埋深胡杨塔里木河下游

基于合成影像和多变量的博湖流域土壤有机碳含量估测

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环境科学 2024年

作者：李顿王雪梅李坤玉郭艳萍新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

选择合适的多时相遥感影像合成方法以及建模变量对于土壤有机碳含量的估测及其空间分布反演具有重要作用。以新疆博斯腾湖流域土壤有机碳含量为研究对象，按照最小值、中值以及均值Sentinel-2多时相卫星影像合成方法生成光谱变量，同时... 详细信息

选择合适的多时相遥感影像合成方法以及建模变量对于土壤有机碳含量的估测及其空间分布反演具有重要作用。以新疆博斯腾湖流域土壤有机碳含量为研究对象，按照最小值、中值以及均值Sentinel-2多时相卫星影像合成方法生成光谱变量，同时引入气候和地形等环境变量作为建模变量。结合Boruta变量筛选算法和随机森林（RF）模型分析探究不同影像合成方法以及变量集合对耕层土壤有机碳含量估测的影响及差异。结果表明：①环境变量结合光谱变量能够较好地估测土壤有机碳含量，环境变量中的气候变量对博斯腾湖流域土壤有机碳含量的建模估测发挥着关键作用；②相对于全变量集合，经过Boruta变量筛选算法后的特征变量模型估测精度要更好；③均值合成的影像光谱变量结合环境变量的建模效果最好，最优模型的估测精度R2为0.97，RMSE为2.919g·kg-1，RPD为5.319。使用Boruta变量筛选算法对多时相均值合成光谱变量与环境变量所建立的RF模型能够准确地实现博斯腾湖流域土壤有机碳含量的空间反演估测，为该流域土壤有机碳含量的准确估测提供技术支持。

关键词：影像合成光谱和环境变量 Boruta算法随机森林(RF)模型土壤有机碳(SOC) 博斯腾湖流域

阿勒泰林区草地群落中不同植物种在物种多样性中作用大小的探究

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西北林学院学报 2024年

作者：李苗苗叶茂曾国燕陈维龙张西新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室新疆师范大学地理科学与旅游学院

为探明各植物种在群落整体物种多样性中的作用,以阿勒泰林区草地群落为研究对象,通过采用“二值出现次数”野外调查方法,获得样方中各个植物种的出现次数和个体数量,从而计算出群落整体的物种多样性指数,以及构成其群落的各个植物种不... 详细信息

为探明各植物种在群落整体物种多样性中的作用,以阿勒泰林区草地群落为研究对象,通过采用“二值出现次数”野外调查方法,获得样方中各个植物种的出现次数和个体数量,从而计算出群落整体的物种多样性指数,以及构成其群落的各个植物种不存在时的物种多样性指数,并利用这两个多样性指数的差值,来探讨群落中各个植物种对物种多样性的影响。结果表明:(1)4个草地样地中,对物种多样性作用最大的植物种并非是其群落中的第1优势种,而是优势地位处于2～6位的植物种;(2)组成这4个样地群落的所有植物种都对群落的多样性起到了增大的作用;(3)物种在群落多样性中的作用,从总体上来看,呈现出一种单峰的变化趋势,也就是随着物种优势地位的降低,对数式增加达到最大值,然后指数或线性下降,最终趋近于0。综合显示,不同草地群落中,对群落物种多样性作用最大的不是处于第1的优势种,其占据了绝对优势地位降低了该群落的物种多样性。

关键词：草地群落优势种植物种伴生种物种多样性指数

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土地利用结构与景观格局对开都河水质的影响

水生态学杂志 2024年

作者：王凯迪丽努尔·阿吉李平平胡丛巧康佳佳彭清清新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

探究土地利用结构与景观格局对干旱区河流水质的影响机制，对维护干旱区流域生态安全具有参考意义。基于开都河2021年丰水期和枯水期15个采样点的水质数据，以流域景观类型占比表征土地利用结构，景观指数表征景观格局，采用bioenv分析... 详细信息

探究土地利用结构与景观格局对干旱区河流水质的影响机制，对维护干旱区流域生态安全具有参考意义。基于开都河2021年丰水期和枯水期15个采样点的水质数据，以流域景观类型占比表征土地利用结构，景观指数表征景观格局，采用bioenv分析、冗余分析（RDA）等方法分析土地利用结构与景观格局对开都河水质的影响。结果表明：（1）开都河属清洁、较清洁水质，枯水期水质略优于丰水期；（2）丰、枯水期的2 000 m、5 000 m半径缓冲区土地利用对水质解释率最佳，分别为63.81%、64.91%；景观格局对水质解释率的最佳缓冲区分别为500 m、200 m，解释率分别为73.88%、63.33%；（3）丰水期耕地对水质的贡献率最高为57.9%；景观指数LPI对水质的贡献率最高为48.8%；枯水期对水质贡献率最高的为草地68%；景观指数LSI对水质贡献率最高为21.6%；（4）丰水期，耕地、林地、水域的组合与水质的相关系数最高为0.425，枯水期单一草地的组合与水质的相关系数最高为0.5129；丰水期NP、LPI、ENN＿MN与水质的相关系数最高为0.0765，枯水期NP、PD、LPI与水质的相关系数最高为0.2163；（5）土地利用结构与景观格局对水质的交互作用在丰水期2 000 m半径缓冲区内为18%，高于枯水期200 m半径缓冲区的11%。研究结果表明土地利用结构与景观格局都对开都河水质有较大影响，二者的交互作用在该影响中占有重要地位。

关键词：土地利用景观格局水质开都河

基于 PLUS与 InVEST模型的新疆碳储量变化及预测

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环境科学 2024年

作者：杨顺法昝梅袁瑞联陈治中孔晶晶薛聪周佳翟莉莉新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室新疆师范大学地理科学与旅游学院

土地利用变化是造成陆地生态系统碳储量变化的主要原因，研究干旱区不同土地利用类型碳储量变化的影响机制，模拟未来不同情景下土地利用和碳储量的变化，有助于为干旱区制定科学的土地利用政策从而推动该区域高质量可持续的发展.基于2... 详细信息

土地利用变化是造成陆地生态系统碳储量变化的主要原因，研究干旱区不同土地利用类型碳储量变化的影响机制，模拟未来不同情景下土地利用和碳储量的变化，有助于为干旱区制定科学的土地利用政策从而推动该区域高质量可持续的发展.基于2000～2020年新疆土地利用数据，耦合PLUS-InVEST模型分析了2000～2020年新疆土地利用和碳储量的时空变化特征，并预测了自然发展(Z1)、经济发展(Z2)、可持续发展(Z3)、耕地保护发展(Z4)和生态保护发展情景(Z5)下的2030年新疆土地利用和碳储量变化.结果表明：①2000～2020年间，新疆碳储量总值呈现出先减少后增加的总体减少趋势，共减少4.2682×108t，草地大量退化成未利用地是新疆碳储量减少的主要原因.②不同土地利用类型碳储量变化贡献率分析表明，耕地、林地、草地、水域和未利用地碳储量变化主要影响因素为自然因素，建设用地碳储量变化主要影响因素为人文经济因素.新疆碳储量变化的原因是自然和人文经济因素共同影响的结果.③与2020年相比，新疆2030年5种发展情景下碳储量都保持增加趋势，其中可持续发展情景(Z3)下碳储量增加值最多为66.7236×106t，该发展情景是未来提高新疆碳储量保证经济发展最优的模式.以上研究结果可以为新疆未来国土空间规划和实现“碳中和”目标提供理论依据.

关键词：土地利用碳储量 PLUS-InVEST模型新疆贡献率分析