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东天山北坡雪岭云杉种群结构动态的海拔格局

生态学报 2024年第12期44卷 5389-5398页

作者：何佳宁宁才文张闻涛玉米提·哈力克沈泽昊新疆大学生态与环境学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

雪岭云杉(Picea schrenkiana)是天山特有树种,也是天山森林优势种;研究其种群结构动态的海拔梯度变化有助于保护、管理这一重要的森林资源。本研究以东天山北坡江布拉克景区的雪岭云杉种群为研究对象,利用便携式背包雷达(LiBackpack)扫... 详细信息

雪岭云杉(Picea schrenkiana)是天山特有树种,也是天山森林优势种;研究其种群结构动态的海拔梯度变化有助于保护、管理这一重要的森林资源。本研究以东天山北坡江布拉克景区的雪岭云杉种群为研究对象,利用便携式背包雷达(LiBackpack)扫描与手测验证相结合的方法,在1800—2600 m的海拔梯度上设置了27个30 m×30 m(共24300 m^(2))的样方进行调查测量,基于树木胸径数据,制作了雪岭云杉的静态生命表和存活曲线,计算其种群数量动态变化指数和时间序列预测模型,分析不同海拔高度雪岭云杉种群结构动态特征。结果表明:1)整体来看,江布拉克景区雪岭云杉种群结构现状良好,但幼苗(DBH<5 cm)储备明显不足。低、高海拔雪岭云杉种群径级结构表现为“倒J型”,中海拔段为“稳定型”。雪岭云杉种群在不同海拔高度存在幼龄树死亡率高的共性。2)中海拔雪岭云杉种群动态变化指数最低;低海拔种群危险率最低;表明中海拔树木存活能力最强,雪岭云杉种群在中海拔生长状况最好。3)时间序列预测模型表明,研究区雪岭云杉种群未来动态更新趋势良好,未来2、4、6、8径级时,低海拔段Ⅱ—Ⅶ径级、高海拔段Ⅱ、Ⅳ—Ⅷ径级个体数量呈现增加的趋势;中海拔不同径级个体数量变化较小。建议对低、高海拔雪岭云杉种群个体采取抚育、间伐措施,中海拔砍伐过多的区域应移栽原生苗而促进雪岭云杉种群发育更新;同时加大管理力度,减少人为干扰。

关键词：雪岭云杉海拔梯度径级结构便携式背包雷达保护策略

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基于激光雷达数据的塔里木河下游胡杨种群空间分布格局和种内竞争关系

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林业科学 2024年第4期60卷 31-39页

作者：艾萨迪拉·玉苏甫玉米提·哈力克巴比尔江·迪力夏提雷诚魏建新阿不都拉·阿不力孜崔健泺何熙祥新疆大学生态与环境学院/绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017 北京大学城市与环境学院生态研究中心北京100871 新疆激光雷达应用工程技术研究中心乌鲁木齐830002 新疆大学旅游学院乌鲁木齐830046

【目的】分析胡杨种群在干旱区不同地下水埋深梯度下的空间分布格局及种内竞争强度变化,探究种群空间结构对干旱环境的响应特征。【方法】在塔里木河下游3个断面处离河道1 000 m的范围内等距离布设15个50 m×50 m天然胡杨林样地,利用地... 详细信息

【目的】分析胡杨种群在干旱区不同地下水埋深梯度下的空间分布格局及种内竞争强度变化,探究种群空间结构对干旱环境的响应特征。【方法】在塔里木河下游3个断面处离河道1 000 m的范围内等距离布设15个50 m×50 m天然胡杨林样地,利用地面激光雷达(TLS)获取树木三维结构数据,并通过聚集指数(R)、丛生指数(I)、点格局函数g(r)等空间分布指标以及竞争指数(CI),分析空间分布格局和种内竞争强度。【结果】1)R和I指数表明,在下游不同地下水埋深梯度下,胡杨种群空间分布格局整体上呈聚集分布。2)各样地内在0~25 m半径r距离获取的g(r)函数值分析表明,大部分样地胡杨在r5 m距离呈随机分布格局。随着地下水埋深增加,树木聚集分布的距离r会缩小。3)点格局函数g_(12)(r)结果表明,不同龄级胡杨树分布格局存在差异,中龄树主要呈聚集分布,其他龄级树呈随机分布;中龄树与幼龄树、成熟树之间存在正关联性,表现出相互促进关系,而其他龄级树木之间未呈现显著关联性。4)平均CI指数随离河道距离增大呈递减趋势,单木CI随胸径增大逐渐递减。【结论】塔里木河下游胡杨种群在小尺度上呈聚集分布格局,随着尺度的增加主要呈现随机分布特征。随离河道距离增大和地下水位逐步降低,导致树木密度降低和种内平均竞争强度变弱,树木呈衰退趋势。

关键词：胡杨地面激光雷达空间分布格局种内关联性竞争强度

基于响应面法的碳酸钠活化铜尾矿胶凝性能机制研究

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有色金属工程 2024年第2期14卷 142-152页

作者：刘怡彤伊元荣李春辉马静杨雅芯祖拜代木·热西提新疆大学生态与环境学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

为了有效激发铜尾矿活性制备性能良好的胶凝材料,以铜尾矿为主要原材料,水玻璃和NaOH为碱激发剂,采用响应面优化法开展胶凝材料配比优化实验,并通过方差分析以及三维曲线图研究自变量及其交互作用对28 d抗压强度的影响;利用XRD、SEM、FT... 详细信息

为了有效激发铜尾矿活性制备性能良好的胶凝材料,以铜尾矿为主要原材料,水玻璃和NaOH为碱激发剂,采用响应面优化法开展胶凝材料配比优化实验,并通过方差分析以及三维曲线图研究自变量及其交互作用对28 d抗压强度的影响;利用XRD、SEM、FT-IR、TG-DTG等对试样的矿相成分、微观形貌等特征进行分析。结果表明:通过优化实验获得最优配比为碳酸钠掺量50%、氢氧化钠掺量1%、水玻璃掺量22 g/100 g,此参数下铜尾矿胶凝材料28 d抗压强度为30.41 MPa。经过机械球磨40 min后,碳酸钠在适当的碱性环境下使铜尾矿的活性激发到较佳状态,铜尾矿经水化反应生成了大量结晶度较高的C-S-H凝胶与棱柱状钙钒石等水化产物,彼此相互连接构成网状结构,使胶凝材料保持较高的强度性能。

关键词：铜尾矿胶凝材料抗压强度响应面法交互作用

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种子扩散与休眠关系研究文献计量与进展综述

生态学杂志 2024年第7期43卷 1973-1980页

作者：程生媛沈泽昊玉米提·哈力克田奥磊苏比努尔·沙吾尔丁新疆大学生态与环境学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

在植物生活史中,种子扩散和种子休眠是物种为提高种子萌发率而进化出的生存策略,在时间和空间上规避从种子萌发到幼苗建成所遇到的风险,种子扩散与休眠之间的关系对于理解物种响应不同环境胁迫的进化选择具有重要理论意义。本研究从Web ... 详细信息

在植物生活史中,种子扩散和种子休眠是物种为提高种子萌发率而进化出的生存策略,在时间和空间上规避从种子萌发到幼苗建成所遇到的风险,种子扩散与休眠之间的关系对于理解物种响应不同环境胁迫的进化选择具有重要理论意义。本研究从Web of Science核心合集中检索到1017篇1999—2022年期间发表的关于种子扩散与休眠等生活史策略的文献,运用文献计量学工具CiteSpace 6.2.R1和R软件的“bib-liometrix”程序包提取样本文献数据,利用可视化手段展示了该领域年度发文量、发文国家、发文作者、关键词趋势等信息。根据对样本文献的统计分析发现:1)种子扩散与种子休眠之间显著负相关,显著性程度随环境和组织层次的变化表现出差异;2)某些荒漠植物为适应极端环境,进化出两种或两种以上形态的种子,不同形态的种子分别对应不同的扩散能力和休眠水平的组合,以提高种子扩散后的成活率,扩大种群范围;3)休眠使种子在扩散过程中保持活性,所以最佳扩散距离与休眠水平的权衡是物种繁殖策略领域探究的重要问题之一;4)种子的休眠和扩散特性及其他生活史策略具有协同进化特征,种子扩散与休眠之间的关系还受到环境温度、降雨量、种子数量和大小等因子的影响。种子休眠和扩散策略的进化目标均在于帮助物种应对生存环境的不可预测性,提高适合度,保持物种的更新繁衍能力。理解植物种子休眠与扩散的关系有赖于对植物生活史对策的联合探究。

关键词：种子扩散种子休眠种子异形扩散-休眠权衡繁殖策略

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古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮微生物结构和潜在功能

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生态学报 2024年第14期44卷 6317-6330页

作者：张清杭吕杰马媛李二阳沈畅陈静新疆大学生态与环境学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017 新疆精河温带荒漠生态系统教育部野外科学观测研究站精河833300 新疆大学生命科学与技术学院新疆生物资源基因工程重点实验室乌鲁木齐830017

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件。因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义。然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在... 详细信息

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件。因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义。然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚。以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征。研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用。微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异。β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化。而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化。三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响。鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一。氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失。沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因。这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响。硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得。

关键词：古尔班通古特沙漠藻类结皮微生物群落碳氮循环功能基因

古尔班通古特沙漠梭梭冠下裸斑形成土壤学机制

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生态学报 2024年第11期44卷 4844-4853页

作者：张帅吕杰马媛陈静沈畅新疆大学生态与环境学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017 新疆精河温带荒漠生态系统教育部野外科学观测研究站精河833300 新疆大学生命科学与技术学院新疆生物资源基因工程重点实验室乌鲁木齐830017

古尔班通古特沙漠梭梭与齿肋赤藓共生区域中,梭梭冠下常形成藓类结皮裸露斑块。为研究梭梭冠下裸斑形成机理,以裸斑内土壤、裸斑外藓类结皮土壤、背景裸地土壤以及背景藓类结皮土壤为研究对象,测定四类土壤营养物质含量和理化因子,并测... 详细信息

古尔班通古特沙漠梭梭与齿肋赤藓共生区域中,梭梭冠下常形成藓类结皮裸露斑块。为研究梭梭冠下裸斑形成机理,以裸斑内土壤、裸斑外藓类结皮土壤、背景裸地土壤以及背景藓类结皮土壤为研究对象,测定四类土壤营养物质含量和理化因子,并测定土壤代谢组以及分析其之间差异。结果表明,裸斑内土壤养分及生态化学计量比与裸斑外藓类结皮和背景藓类结皮土壤并无显著性差异,土壤养分及生态化学计量并非造成梭梭冠下藓类裸斑的原因。裸斑内土壤Na+、K+、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)含量显著高于裸斑外土壤、背景裸地土壤和背景结皮土壤,总盐含量最高为1.705 g/kg。这个含量不足以对齿肋赤藓正常生长造成影响,因此裸斑内土壤中较高的离子浓度也并非藓类裸斑产生的原因。土壤代谢组结果显示不同土壤代谢物具有极显著差异,油酰胺等酰胺类化合物相对丰度最高,占总代谢物的72.68%,且在裸斑内土壤中相对丰度显著高于裸斑藓类结皮土壤、裸地土壤和背景结皮土壤,因此推测裸斑内土壤中油酰胺等酰胺类化合物可能是抑制齿肋赤藓生长的主要原因,是造成古尔班通古特沙漠梭梭冠下藓类裸斑产生的主要土壤学机制。

关键词：古尔班通古特沙漠梭梭藓类裸斑土壤理化性质土壤代谢组

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荒漠植物叶片-土壤化学计量及植物内稳态特征

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干旱区研究 2024年第1期41卷 104-113页

作者：李敏孙杰陈雪刘佳庆新疆大学生态与环境学院新疆乌鲁木齐830017 绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830017 新疆精河温带荒漠生态系统教育部野外科学观测研究站新疆精河830017

为了解荒漠植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与土壤环境因子的关系,以新疆艾比湖保护区高、低水盐环境下14种荒漠植物群落为研究对象,测定植物叶片C、N、P含量,讨论其化学计量比、植物内稳态特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明:(1... 详细信息

为了解荒漠植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与土壤环境因子的关系,以新疆艾比湖保护区高、低水盐环境下14种荒漠植物群落为研究对象,测定植物叶片C、N、P含量,讨论其化学计量比、植物内稳态特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明:(1)在不同水盐环境下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、C:N、C:P及植物叶片N、P含量存在显著差异。(2)Pearson相关性分析表明,叶片C:P与土壤电导率(EC)、SOC、C:N和C:P呈显著负相关;叶片C与土壤C:N呈显著负相关;叶片P与土壤SOC、C:N,叶片N与土壤C:N、叶片C:N与土壤TN呈显著正相关;叶片P与土壤C:P、叶片C:N与土壤N:P呈极显著正相关;且冗余分析表明,土壤C:P对艾比湖保护区植物叶片C、N、P含量及化学计量特征影响显著。(3)随土壤水盐的变化,植物叶片N、P含量及N:P的内稳态模型模拟结果不显著,内稳性指数H均大于4,属于绝对稳态,说明该研究区植物对土壤养分的适应性良好。

关键词：荒漠植物叶片土壤化学计量特征内稳态艾比湖

天山雪岭云杉径向生长响应气候变化的海拔分异

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林业科学 2024年第3期60卷 45-56页

作者：周小东常顺利王冠正孙雪娇张毓涛李翔新疆大学生态与环境学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆天山森林生态系统国家定位观测研究站乌鲁木齐830063 新疆林业科学院森林生态研究所乌鲁木齐830063

【目的】探究天山中部地区不同海拔雪岭云杉径向生长变化趋势、对气候因子的响应以及应对干旱胁迫的生态弹性,为预测气候变化下天山雪岭云杉林沿海拔梯度的群落发展趋势提供理论参考。【方法】在天山北坡中段雪岭云杉森林的下林线、林... 详细信息

【目的】探究天山中部地区不同海拔雪岭云杉径向生长变化趋势、对气候因子的响应以及应对干旱胁迫的生态弹性,为预测气候变化下天山雪岭云杉林沿海拔梯度的群落发展趋势提供理论参考。【方法】在天山北坡中段雪岭云杉森林的下林线、林带中部、上林线处采集雪岭云杉树芯样品,建立3个树轮标准年表,计算胸高断面积增量,分析雪岭云杉径向生长与气候因子的关系,采用抵抗力、恢复力和恢复弹力分析雪岭云杉对干旱胁迫的响应。【结果】在过去61年,研究区各海拔雪岭云杉径向生长均受到明显抑制,受抑制程度表现为下林线处最重,林带中部次之,上林线处较轻;不同海拔影响雪岭云杉径向生长的主控气候因子存在差异,下林线主要与当年4—7月气温显著负相关(P部主要与上一年6—8月和当年3—4、6—7月气温显著负相关(P生态弹性具有差异,抵抗力和恢复弹力表现为上林线>林带中部>下林线,恢复力表现为下林线>林带中部>上林线;下林线雪岭云杉对干旱较敏感,遭受干旱胁迫时生长下降明显;在抵抗力与恢复力反向平衡关系未打破时,下林线雪岭云杉不受干旱遗留效应影响。【结论】因研究区升温迅速而降水增加缓慢,各海拔雪岭云杉遭受干旱胁迫越来越严重,其中下林线雪岭云杉径向生长降幅最大,抵抗力最小,生长衰退风险最高。

关键词：树木年轮径向生长林线云杉森林生态弹性

塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

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西北植物学报 2024年第1期44卷 134-141页

作者：黄婉媛戴岳安外尔·阿卜杜热伊木新疆大学生态与环境学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋... 详细信息

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2~2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98~5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7~4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46~4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502~1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577~1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。

关键词：柽柳年轮宽度地下水埋深塔克拉玛干沙漠