【目的】 研究流动沙丘与丘间低地过渡带的生态过程,探讨过渡带的时空格局及其对流动沙丘-植被面积的关系的调控作用。【方法】在科尔沁沙地西部乌兰敖都地区,利用样带法在所选择的流动沙丘背风坡迎风坡与丘间低地的连接处,测量沙埋高度、宽度以及风蚀深度,并在生长季末调查样方内植物的丰富度和多度。【结果】 1)流动沙丘背风坡在风力作用下,沙子埋压丘间低地植被,导致部分沼泽-草甸植物退出丘间低地; 沙丘迎风坡底部的裸沙带,每年生长季初有沙丘先锋植物侵入,在生长季末形成建植种群,最终形成迎风坡过渡带。迎风坡过渡带的宽度为3~5 m,背风坡过渡带的宽度为4~6 m,因此,流动沙丘与丘间低地过渡带属于小尺度过渡带。 2) 流动沙丘背风坡-丘间低地过渡带的宽度与丘间低地面积及其垂直风向宽度都呈显著负相关(P<0.05),而迎风坡过渡带的相关性不显著(P>0.05),但与丘间低地植被扩展宽度呈显著正相关(P<0.05)。3)流动沙丘区的植被覆盖面积呈增加趋势。4)面积大于5 hm2的丘间低地,垂直风向宽度大,且植被密度大、植株高,容易形成风障,降低风速,致使背风坡沙埋速度慢,而且迎风坡植物入侵速度快,导致丘间低地植被宽度和面积增加。【结论】 在自然条件下,流动沙丘区的植被恢复开始于迎风坡过渡带; 迎风坡过渡带和背风坡过渡带的权衡直接调控丘间低地植被的覆盖面积和格局。另外,大面积的丘间低地对于流动沙丘区的植被恢复具有重要作用。
【Objective】In active dune fields, the transition zones between active dunes and interdune lowlands, which have high temporal and spatial heterogeneity and complex ecological processes, can indicate or coordinate the relative relationship between vegetation and sand dune and regulate the area and structure of vegetation in the whole active sand dunes. In the last few decades, much attention has been paid to the vegetation processes in active sand dunes or interdune lowlands, while researches on how vegetation establishes and develops in transition zones between active dunes and dune slacks are still scarce. Most of all, study on temporal and spatial patterns, vegetation composition, plant adaptation mechanism and the restrictive factors in transition zones between active dune and interdune lowland is not still reported. 【Method】In this paper, by means of the belt transect method in the field investigation, we measured the height and width of sand burial on leeward slopes of active sand dunes as well as the depth of wind erosion on windward slopes of active sand dunes at Wulanaodu region, the western Horqin Sandy Land, and examined the plant richness and abundance in the quadrats by the end of growing seasons. We especially investigated the effects of transition zone dynamics on vegetation areas and patterns in interdune lowlands. Through this study, we aim at answering two questions that how aeolian erosion and sand burial influence the temporal and spatial patterns of the transition zones between active dunes and interdune lowlands and that how the transition zone dynamics affect vegetation areas and patterns in whole active dune fields. 【Result】The result showed that (1) part of Limnocryptophyte-meadow and Steppe species in interdune lowlands retreated from the transition zones in leeward slopes and part of pioneer vegetative propagation was dominant in frequency and density in the transition zones of windward slopes due to the dynamic changes of the transition zone between active dune and interdune lowland. The width of the transition zones on leeward slopes was 4-6 m, and the width of the transition zones on windward slopes was 3-5 m, indicating that the transition zones belonged to fine-scale ones. The transition zones on leeward slopes formed in late May, and the ones on windward slopes formed in late September. (2) There were significant and positive (P < 0.05) correlations between the widths of transition zones from leeward slopes of active sand dunes to interdune lowlands and the areas of interdune lowlands or the perpendicular widths to the wind direction; the the widths of transition zones from windward slopes of active sand dunes to interdune lowlands were not significantly (P > 0.05) correlated with the areas of interdune lowlands or the perpendicular widths to the wind direction, but was significantly and positively (P < 0.05) correlated with the widths of increased vegetation of interdune lowlands. (3) In the active sand dune field, the vegetation-covered areas had an increasing trend. (4) In the large area (> 5 hm2) of the interdune lowland, the width of the vertical wind direction was large, and vegetation had high density and was high, and thus was able to form large-area windbreaks and lower wind speeds, leading to low speeds of sand burial in the leeward slope and rapid speeds of plant invasion in the windward slope, hence, increase the vegetation width and area in the interdune lowlands of active sand dune fields. 【Conclusion】This study indicated that in natural conditions, vegetation restoration of active sand dune fields generally commences with revegetation of transition zones between windward slopes of active sand dunes and interdune lowlands; and the interdune lowlands of large area play an important role during vegetation restoration of active sand dune fields.
全 文 :第 51 卷 第 4 期
2 0 1 5 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51,No. 4
Apr.,2 0 1 5
doi:10.11707 / j.1001-7488.20150413
收稿日期: 2013 - 12 - 19; 修回日期: 2015 - 01 - 10。
基金项目: 吉林省科技发展计划资助项目(20140101211JC) ; 吉林省教育厅“十二五”科技研究项目(2013 - 392) ; 吉林省重点科技攻关
项目(20130206027NY)。
* 李晓东为通讯作者。
流动沙丘与丘间低地过渡带的时空
格局对植被恢复的影响*
闫守刚1 沈自彬2 李晓东1 许清涛
(1. 白城师范学院地理科学学院 白城 137000; 2. 山东省泗水县环境保护局 泗水 273200)
摘 要: 【目的】研究流动沙丘与丘间低地过渡带的生态过程,探讨过渡带的时空格局及其对流动沙丘 -植被面
积的关系的调控作用。【方法】在科尔沁沙地西部乌兰敖都地区,利用样带法在所选择的流动沙丘背风坡迎风坡与
丘间低地的连接处,测量沙埋高度、宽度以及风蚀深度,并在生长季末调查样方内植物的丰富度和多度。【结果】
1)流动沙丘背风坡在风力作用下,沙子埋压丘间低地植被,导致部分沼泽 - 草甸植物退出丘间低地; 沙丘迎风坡
底部的裸沙带,每年生长季初有沙丘先锋植物侵入,在生长季末形成建植种群,最终形成迎风坡过渡带。迎风坡过
渡带的宽度为 3 ~ 5 m,背风坡过渡带的宽度为 4 ~ 6 m,因此,流动沙丘与丘间低地过渡带属于小尺度过渡带。2)
流动沙丘背风坡 -丘间低地过渡带的宽度与丘间低地面积及其垂直风向宽度都呈显著负相关(P < 0. 05),而迎风
坡过渡带的相关性不显著(P > 0. 05),但与丘间低地植被扩展宽度呈显著正相关(P < 0. 05)。3)流动沙丘区的植
被覆盖面积呈增加趋势。4)面积大于5 hm2的丘间低地,垂直风向宽度大,且植被密度大、植株高,容易形成风障,
降低风速,致使背风坡沙埋速度慢,而且迎风坡植物入侵速度快,导致丘间低地植被宽度和面积增加。【结论】在
自然条件下,流动沙丘区的植被恢复开始于迎风坡过渡带; 迎风坡过渡带和背风坡过渡带的权衡直接调控丘间低
地植被的覆盖面积和格局。另外,大面积的丘间低地对于流动沙丘区的植被恢复具有重要作用。
关键词: 风蚀; 沙埋; 过渡带; 丘间低地; 植被恢复
中图分类号: Q14 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2015)04 - 0103 - 07
Effects of Spatial and Temporal Pattern of Transition Zones between
Active Dunes and Interdune Lowlands on Vegetation Restorations
Yan Shougang1 Shen Zibin2 Li Xiaodong1 Xu Qingtao1
(1 . College of Geographical Sciences,Baicheng Normal University Baicheng 137000;
2 . Environmental Protection Agency of Sishui County of Shandong Province Sishui 273200)
Abstract: 【Objective】In active dune fields,the transition zones between active dunes and interdune lowlands,which
have high temporal and spatial heterogeneity and complex ecological processes,can indicate or coordinate the relative
relationship between vegetation and sand dune and regulate the area and structure of vegetation in the whole active sand
dunes. In the last few decades,much attention has been paid to the vegetation processes in active sand dunes or interdune
lowlands,while researches on how vegetation establishes and develops in transition zones between active dunes and dune
slacks are still scarce. Most of all,study on temporal and spatial patterns,vegetation composition,plant adaptation
mechanism and the restrictive factors in transition zones between active dune and interdune lowland is not still reported.
【Method】In this paper,by means of the belt transect method in the field investigation,we measured the height and width
of sand burial on leeward slopes of active sand dunes as well as the depth of wind erosion on windward slopes of active
sand dunes at Wulanaodu region,the western Horqin Sandy Land,and examined the plant richness and abundance in the
quadrats by the end of growing seasons. We especially investigated the effects of transition zone dynamics on vegetation
areas and patterns in interdune lowlands. Through this study,we aim at answering two questions that how aeolian erosion
and sand burial influence the temporal and spatial patterns of the transition zones between active dunes and interdune
lowlands and that how the transition zone dynamics affect vegetation areas and patterns in whole active dune fields.
林 业 科 学 51 卷
【Result】The result showed that (1) part of Limnocryptophyte-meadow and Steppe species in interdune lowlands retreated
from the transition zones in leeward slopes and part of pioneer vegetative propagation was dominant in frequency and
density in the transition zones of windward slopes due to the dynamic changes of the transition zone between active dune
and interdune lowland. The width of the transition zones on leeward slopes was 4 - 6 m,and the width of the transition
zones on windward slopes was 3 - 5 m,indicating that the transition zones belonged to fine-scale ones. The transition
zones on leeward slopes formed in late May,and the ones on windward slopes formed in late September. (2) There were
significant and positive (P ﹤ 0. 05) correlations between the widths of transition zones from leeward slopes of active sand
dunes to interdune lowlands and the areas of interdune lowlands or the perpendicular widths to the wind direction; the the
widths of transition zones from windward slopes of active sand dunes to interdune lowlands were not significantly (P ﹥ 0.
05) correlated with the areas of interdune lowlands or the perpendicular widths to the wind direction ,but was significantly
and positively (P ﹤ 0. 05) correlated with the widths of increased vegetation of interdune lowlands. (3) In the active
sand dune field,the vegetation-covered areas had an increasing trend. (4) In the large area (﹥ 5 hm2 ) of the interdune
lowland,the width of the vertical wind direction was large,and vegetation had high density and was high,and thus was
able to form large-area windbreaks and lower wind speeds,leading to low speeds of sand burial in the leeward slope and
rapid speeds of plant invasion in the windward slope,hence,increase the vegetation width and area in the interdune
lowlands of active sand dune fields. 【Conclusion】This study indicated that in natural conditions,vegetation restoration of
active sand dune fields generally commences with revegetation of transition zones between windward slopes of active sand
dunes and interdune lowlands; and the interdune lowlands of large area play an important role during vegetation restoration
of active sand dune fields.
Key words: aeolian erosion; sand burial; transition zone; interdune lowland; vegetation restoration
沙区是特定的地质和气候条件以及人为干扰的
产物,以沙丘和丘间低地交错分布为主要景观标志
(朱震达等,1998; Yan et al.,2005; Yan et al.,
2010)。风沙活动是沙丘系统的主要特征,主要包
括沙埋( sand burial)和风蚀 ( aeolian erosion) (蒋德
明等,2003)。在风力作用下,流动沙丘背风坡每年
以一定的速度前移(蒋德明等,2003),埋压邻近沙
丘背风坡的丘间低地植被,形成流动沙丘背风坡 -
丘间低地过渡带; 流动沙丘迎风坡的风蚀导致地下
水位升高、土壤含水量增加,沙丘先锋植物入侵,丘
间低地植被前移侵占裸沙带(曹成有等,2000; Yan
et al.,2007),形成流动沙丘迎风坡 - 丘间低地过
渡带。
流动沙丘 -丘间低地过渡带,时空变异大,生态
过程复杂(曹成有等,2000; Yan et al.,2007; 闫守
刚等,2014),能指示或调节植被 - 沙丘相对关系。
在流动沙丘区,植被自然恢复不仅受沙丘先锋植物
繁衍、丘间低地植物种群扩展制约,还受沙丘和丘间
低地之间过渡带的植被过程制约 (闫守刚等,
2014)。沙丘迁移造成的沙丘先锋植物与丘间低地
植物间的此消彼长能调整整个流动沙丘区的植被面
积和格局: 如果流动沙丘前移埋压丘间低地植被的
速度超过丘间低地前移侵占裸沙的速度,则流动沙
丘区植被覆盖面积将呈衰减趋势,反之呈增加的趋
势(图 1)。
目前,人们对流动沙丘和丘间低地之间过渡带
的生态过程还知之甚少,对诸如本过渡带的时空格
局及其对流动沙丘 -植被面积关系的调控作用等问
题尚不清楚。
本研究以科尔沁沙地流动沙丘 -丘间低地过渡
带为研究对象,通过野外监测流动沙丘与丘间低地
过渡带的时空动态,研究流动沙丘与丘间低地过渡
带的时空格局对流动沙丘 -丘间低地单元植被面积
的影响,探讨沙埋和风蚀如何影响流动沙丘与丘间
低地过渡带时空格局,过渡带变化如何影响流动沙
丘 -丘间低地单元的植被面积。
1 研究方法
研究区位于科尔沁沙地西部乌兰敖都地区,该
区是科尔沁沙地的典型地段,流动沙丘和丘间低地
相间分布。
1. 1 野外监测与调查
1) 选择二片相邻沙丘区,根据群落结构或面
积、形状,在沙丘区选择 7 处典型丘间低地(为了消
除沙丘高度的影响,背风坡沙丘高度均在 20 ~ 25 m
之间),调查地貌、土壤和植被状况,用 GPS 测量丘
间低地面积和周围沙丘高度,确定沙丘与丘间低地
过渡带(包括迎风坡、背风坡与丘间低地过渡带)可
401
第 4 期 闫守刚等: 流动沙丘与丘间低地过渡带的时空格局对植被恢复的影响
图 1 流动沙丘前移埋压背风坡过渡带植被与丘间低地前移侵占迎风坡过渡带裸沙的权衡关系
Fig. 1 The trade-offs between leeward slope ecotones and windward slope ecotones
能出现的位置。根据刘媖心(1985;1987; 1992)文
献确定丘间低地的植物种类。
2) 2008 年 11 月初,在 7 处流动沙丘背风坡与
丘间低地的连接处,每处按相同间隔距离设立 4 条
样带,在样带上每隔 1 m 设立一根高 150 cm 的测
钎,共设置 7 根,记录其初始位置。2009 年和 2010
年 4—9 月,每月测量 1 次沙埋距离,确定沙丘移动
距离和形成的背风坡过渡带的季节、位置变化。
3) 2008 年 11 月初,在 7 处流动沙丘迎风坡与
丘间低地连接处,每一处都按相同间隔距离设立
4 条样带,在样带上每隔 1 m 设立一根高 100 cm 的
测钎,共设置 7 根,记录其初始位置。2009 年和
2010 年的 4—9 月,每月量测 1 次风蚀深度和沙丘
移动距离,确定形成的迎风坡过渡带的季节、位置
变化。
4) 2008 年 11 月初,在新形成沙丘背风坡的所
有测钎附近设置 1 m × 1 m 的样方,调查样方内植物
的丰富度、多度和高度。
5) 2009 年和 2010 年 9 月底,在每一处形成的
沙丘迎风坡过渡带的所有测钎附近设置 1 m × 1 m
的样方,调查样方内植物的丰富度、多度和高度。
1. 2 数据分析
2009 年和 2010 年 9 月底,根据流动沙丘背风
坡沙埋距离确定流动沙丘背风坡 -丘间低地过渡带
的宽度,取 2 年背风坡沙埋距离的平均值作为背风
坡过渡带的宽度。
2009 年和 2010 年 4 月和 9 月底,根据迎风坡裸
沙带的植被建植状况,测量并确定流动沙丘迎风坡
-丘间低地过渡带的宽度,取 2010 年 4 月和 9 月迎
风坡裸沙带的植被建植宽度的平均值作为迎风坡过
渡带的宽度。
利用 SPSS11. 5 和 Excel 进行数据处理。利用
双变量相关分析,分析流动沙丘 - 丘间低地过渡带
宽度与丘间低地面积、植被扩展宽度及其垂直风向
宽度的相关性,P < 0. 05 为相关性显著。
2 结果与分析
2. 1 过渡带的时空格局
二片相邻沙丘区的 7 处丘间低地植被与地形和
地貌状况如表 1 所示。根据地形和地貌,确定沙丘
迎风坡与背风坡与丘间低地之间过渡带的位置。
沙埋导致流动沙丘背风坡与丘间低地过渡带形
成,背风坡过渡带在每年 5 月底风季结束时基本形
成,在 6 月有些较小的发展,在此后的 7—9 月基本
保持不变(图 2a)。2009 和 2010 年,流动沙丘背风
坡与丘间低地过渡带沙埋宽度分别为 0. 83 ~ 5. 45
m 和 1. 25 ~ 5. 35 m。
风蚀导致流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带形
成,迎风坡过渡带在每年 4 月底基本形成,在 5—6
月有微弱波动,在此后的 7—9 月基本保持不变(图
2b)。
2009 和 2010 年,流动沙丘迎风坡与丘间低地
过渡带风蚀深度分别为 2. 9 ~ 25. 8 cm 和 4. 0 ~
22. 1 cm。
植被侵入流动沙丘迎风坡裸沙带并形成建植种
群标志着迎风坡过渡带的最终形成,所以可根据生
长季末植被建植状况确定迎风坡过渡带的宽度。
2009 年和 2010 年 9 月底,沙丘迎风坡过渡带的宽
度分别为 1. 5 ~ 8. 0 m 和 2. 0 ~ 9. 5 m(表 2)。由于
强烈的风沙活动,迎风坡过渡带在年际间出现波动,
501
林 业 科 学 51 卷
2010 年 4 月底生长季开始前,迎风坡过渡带的宽度
(0 ~ 1. 5 m)远远小于 2009 年 9 月底生长季结束时
的宽度(过渡带 2 除外)(表 2)。
2. 2 沙丘 -植被面积的相对关系
背风坡过渡带沙埋宽度(即背风坡过渡带宽
度)2 年监测的平均值为 1. 04 ~ 5. 49 m,迎风坡植被
建植宽度(即迎风坡过渡带宽度)2 年调查的平均值
为 1. 00 ~ 7. 92 m(表 3)。
总体来看,研究区内流动沙丘前移埋压丘间低
地植被的速度超过了丘间低地前移侵占裸沙带的速
度,丘间低地植被扩展宽度的代数和是 - 3. 5 m,但
是植被扩展面积代数和是 238 m2。这是因为植被
扩展面积除了与植被扩展宽度有关外,还与丘间低
地主风向宽度有关。过渡带 7 的面积大(5. 3 hm2),
主风向宽度也大(240 m),导致其丘间低地植被扩
展面积大(528 m2 ),因此,虽然 7 处丘间低地植被
扩展宽度为负值,但是植被扩展面积代数和却为正
值。这也表明大面积丘间低地对过渡带植被恢复乃
至沙丘区植被恢复的重要性。
图 2 流动沙丘背风坡与丘间低地过渡带沙埋( a)、
迎风坡与丘间低地过渡带风蚀(b)的时间动态
Fig. 2 Burial ( a) or erosion( b) temporal patterns of
transition zones between leeward or windward slopes of
active sand dunes and interdune lowlands
表 1 丘间低地概况
Tab. 1 The general situation of the interdune lowland
样地
Site
地理坐标
Geographic
coordinate
面积
Area /
hm2
垂直
风向宽度
Width
perpendicular
to wind
direction /m
沙丘
高度
Height of
sand
dunes /m
地形、植被状况
Landform and vegetation
7
42°59. 767 N
119°37. 709 E
5. 3 221 27
地势平坦; 物种丰富,盖度 80%,有黄柳、红柳等灌木和拂子茅、野艾蒿等草本
植物。
Terrain is flat; Species is abundant,80% cover degree,there are Salix gordejevii,
S. microstachyaCalmagrostis epigeios and Artemisia lavandulaefolia.
6
42°59. 640 N
119°37. 886 E
0. 6 43 28. 5
地势起伏不大; 从背风坡到迎风坡,植被高度降低,分布小叶锦鸡儿、黄柳、沙旋
花、芦苇,靠近迎风坡过渡带小黄柳呈带状分布。
Terrain fluctuates rarely. From leeward to windward slope,vegetation heights reduce.
There are Caragana microphylia,S. gordejevii,Inula salsoloides,Phragmites communis
distributes zonally near the windward slope.
5
42°59. 805 N
119°37. 964 E
0. 26 72 16
地势从背风坡到迎风坡降低,高差约 2 m; 乌丹蒿为优势种,一侧有芦苇侵入。
Terrains lower 2 m from leeward to windward slope; Artemisia wudanica preponderates
and P. communis invades.
4
43°00. 001 N
119°37. 870 E
0. 16 40 24
从背风坡到迎风坡,地形呈“W”形; 香蒲、拂子茅、乌丹蒿、芦苇呈带状分布。
Terrains show“W”from leeward to windward slope; Typha minima,C. epigeios,A.
wudanica and P. communis distribute zonally.
3
42°59. 862 N
119°37. 974 E
0. 14 41 22
从背风坡到迎风坡,地形呈“N”形; 背风坡脚黄柳高 2 ~ 3 m,有芦苇、乌丹蒿
分布。
Terrains show“N”from leeward to windward slope. S. gordejevii reaches up to 2 - 3 m.
P. communis and A. wudanica distribute in the leeward slope.
2
42°59. 958 N
119°37. 844 E
0. 09 26 22
地势从背风坡到迎风坡降低,高差约 1 m; 芦苇为优势种,零星分布有乌丹蒿。
Terrains lower 1m from leeward to windward slope; P. communis preponderates and
A. wudanica distributes sporadically.
1
42°59. 900 N
119°38. 009 E
0. 01 20 21. 5 背风坡脚分布有沙蓬
、乌丹蒿。
Agriophyllum squarrosum and A. wudanica distribute at the foot of the leeward slope.
601
第 4 期 闫守刚等: 流动沙丘与丘间低地过渡带的时空格局对植被恢复的影响
表 2 沙丘迎风坡与丘间低地过渡带宽度和侵入植物种类①
Tab. 2 The width and vegetation forms of transition zone between the windward slope of
active sand dune and the interdune lowlands
样地
Site
丘间低地
面积
Area of
interdune
lowlands / hm2
2009 年 9 月
植被宽度
Invaded
vegetation
width in Sep. 2009 /m
2009 年入侵主要
植物种类
Invaded
plant species
in 2009
2010 年 4 月
底植被宽度
Vegetation
width in
Apr. 2010 /m
2010 年 9 月
植被宽度
Invaded
vegetation
width in Sep. 2010 /m
2010 年入侵主要
植物种类
Invaded
plant species
in 2010
7 5. 30 5. 5 沙蓬 A. squarrosum 1. 0 6. 5
沙蓬 A. squarrosum,
芦苇 P. communis
6 0. 60 4. 5
沙蓬 A. squarrosum,
芦苇 * P. communis
0. 5 6. 5 芦苇
P. communis,
黄柳 S. gordejevii
5 0. 26 2. 0 沙蓬
A. squarrosum,
乌丹蒿 A. wudanica
0 2. 0 沙蓬
A. squarrosum,
芦苇 P. communis
4 0. 16 4. 5
沙蓬 A. squarrosum,
芦苇 * P. communis
1. 0 7. 5 沙蓬
A. squarrosum,
芦苇 P. communis
3 0. 14 7. 5
沙蓬 A. squarrosum,
芦苇 * P. communis
1. 5 9. 5 芦苇
P. communis,
黄柳 S. gordejevii
2 0. 09 8. 0 芦苇
* P. communis,
沙蓬 A. squarrosum
6. 3 9. 5 芦苇
P. communis,
沙蓬 A. squarrosum
1 0. 01 1. 5 沙蓬
A. squarrosum,
乌丹蒿 A. wudanica
0 2. 5 沙蓬
A. squarrosum,
乌丹蒿 A. wudanica
①* :表示芦苇的无性系分株 The ramets of P. communis.
表 3 丘间低地植被扩展宽度和面积
Tab. 3 The increased vegetation width and area of the interdune lowlands
样地
Site
丘间低地
面积
Area of
lowlands / hm2
丘间低地平行
风向宽度
Width of lowlands
to prevailing
wind direction( a) /m
背风坡过渡
带宽度
Width of
leeward slope
of ecotones( b) /m
迎风坡过渡
带宽度
Width of
windward slopes
of ecotones( c) /m
植被扩展
宽度
Increased vegetation
width of
lowlands( c - b) /m
植被扩展
面积
Increased vegetation
area of
lowlands[( c - b) a]/m2
7 5. 3 240 1. 04 3. 25 2. 2 528
6 0. 6 140 5. 35 3. 75 - 1. 6 - 223
5 0. 26 36 3. 80 1. 00 - 2. 8 - 101
4 0. 16 40 4. 94 3. 25 - 1. 7 - 68
3 0. 14 34 5. 49 4. 75 - 0. 7 - 24
2 0. 09 34 3. 80 7. 92 4. 1 142
1 0. 01 5 4. 26 1. 25 - 3. 0 - 15
合计 Total - 3. 5 238
2. 3 丘间低地面积、宽度与过渡带宽度的关系
流动沙丘背风坡 -丘间低地过渡带宽度与丘间
低地面积及其垂直风向宽度都呈显著负相关(P <
0. 05),与迎风坡过渡带宽度和丘间低地植被扩展宽
度的相关性不显著(P > 0. 05); 流动沙丘迎风坡 -丘
间低地过渡带宽度与丘间低地面积及其垂直风向宽
度的相关性不显著(P > 0. 05),但是与丘间低地植被
扩展宽度呈显著正相关(P < 0. 05)(表 4)。
3 讨论
3. 1 风沙活动对过渡带时空格局的影响
流动沙丘背风坡在风力作用下,沙子埋压丘间
低地植被,导致部分沼泽 -草甸植物退出丘间低地,
在每年 5 月底风季结束时形成背风坡过渡带
(图 2a)。
流动沙丘在冬春季西北向主风和夏季的西南向
主风的共同吹蚀下,在沙丘迎风坡底部前沿,每年 4
月底形成一条沿沙丘下部边缘走向的裸沙带,这个
宽度也就是该地区流动沙丘每年前移的距离(曹成
有等,2000)。5 月初,沙生植物沙蓬、乌丹蒿、芦苇
和黄柳等幼苗侵入裸沙带,在生长季末形成建植种
群,最终形成迎风坡过渡带(图 2b)。
迎风坡过渡带的宽度为 3 ~ 5 m,背风坡过渡带
的宽度为 4 ~ 6 m(表 3),因此,流动沙丘与丘间低
地过渡带属于小尺度过渡带。风蚀和沙埋导致流动
沙丘向前移动,每年都会产生新的过渡带,其生命周
期是 1 年或数年,因此,其动态变化过程属于快速变
化类型,在空间上属于锐变类型。
701
林 业 科 学 51 卷
表 4 丘间低地面积、宽度与过渡带宽度之间的相关性①
Tab. 4 The correlation between area,width of interdune lowlands and width of transition zone
项目
Item
丘间低地面积
Area of
interdune
lowlands
丘间低地垂
直风向宽度
Width of
interdune
lowlands
背风坡过
渡带宽度
Width of
leeward slope
ectone
迎风坡过渡
带宽度
Width of
windward
slope ectone
丘间低地
植被扩展宽度
Width of
increased
vegetation
丘间低地面积
Area of interdune lowlands
r 1 0. 978** - 0. 868 * - 0. 072 0. 427
P . 0 . 000 0. 011 0. 878 0. 339
丘间低地垂直风向宽度
Width of interdune lowlands
r 1 - 0. 874 * - 0. 161 0. 353
P . 0 . 010 0. 731 0. 437
背风坡过渡带宽度
Width of leeward slope ectone
r 1 0. 079 - 0. 496
P . 0 . 866 0. 258
迎风坡过渡带宽度
Width of windward slope ectone
r 1 0. 827 *
P . 0 . 022
丘间低地植被扩展宽度
Width of increased vegetation
r 1
P
①**:相关性极显著,P < 0. 01 Correlation is significant at the 0. 01 level; * :相关性显著,P < 0. 05 Correlation is significant at the 0. 05
level.双尾检验 Sig. (2-tailed) .
根据常学礼等(1999)和邬建国(1991; 2007)
对尺度效应和等级理论的解释: 空间尺度越小,等
级越低,其组成要素的变化速率越快,流动沙丘 -丘
间低地过渡带作为小尺度过渡带,处于最低等级,具
有尺度效应,符合等级规律。
3. 2 丘间低地面积对过渡带空间格局的影响
丘间低地的植被恢复在沙丘区的植被恢复中也
起重要作用,因为沙丘区的植被恢复多数情况下开
始于丘间低地的植被恢复 (闫守刚等,2012;
2014)。流动沙丘的前移对丘间低地植被恢复过程
的影响主要有 2 个方面: 背风坡过渡带沙子掩埋丘
间低地的植被,迎风坡过渡带风蚀导致新生植被的
建植和扩展。二者的权衡调节丘间低地植被覆盖面
积,进而调节整个流动沙丘区植被覆盖面积。因此,
降低沙丘背风坡沙埋速度和增加新生植被入侵迎风
坡过渡带裸沙带的速度在沙丘植被自然恢复过程中
至关重要。
面积大的丘间低地(如过渡带 7),垂直风向宽
度大,且植被密度大、植株高,容易形成风障降低
风速,致使背风坡沙埋速度小,而且迎风坡植物入
侵速度大,导致丘间低地植被宽度和面积增加(表
3,4) ; 多年生植物如芦苇利用营养繁殖快速入侵
迎风坡过渡带 (如过渡带 2),导致丘间低地植被
宽度和面积增加(表 3)。过渡带 6 和 3 的多年生
植物芦苇和黄柳有性繁殖速度虽然很大,但对土
壤水分要求较高,2 年监测期内只有 1 年出现有性
繁殖苗,所以其在过渡带植被建植宽度低于背风
坡沙埋宽度,导致丘间低地植被面积减少。因此,
在沙丘区恢复实践过程中,一方面应该重点保护
大面积丘间低地; 另一方面,可以采用在丘间低地
迎风坡前缘挖沟种植芦苇的方式,利用芦苇营养
繁殖快速入侵的特点,增加丘间低地植被面积,达
到沙丘植被恢复的目的。
4 结论
1) 流动沙丘背风坡 - 丘间低地过渡带的宽度
与丘间低地面积及其垂直风向宽度都呈显著负相
关; 流动沙丘迎风坡 -丘间低地过渡带的宽度与丘
间低地面积及其垂直风向宽度的相关性不显著,但
与丘间低地植被扩展宽度呈显著正相关。
2) 流动沙丘区植被覆盖面积呈增加趋势。
3) 大面积( > 5 hm2)的丘间低地对于流动沙丘
区的植被恢复具有重要作用。
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(责任编辑 朱乾坤)
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