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近几十年来,全球气候变化和人类活动加剧了荒漠化。研究人员针对巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠周边的砾石荒漠生态系统(GDE)和沙地荒漠生态系统(SDE)展开研究,发现二者时间稳定性驱动机制不同,为沙漠化治理提供了理论指导。
在广袤的大西北,巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠如同两片巨大的黄色 “巨兽”,不断扩张,严重威胁着周边地区的生态安全和人类生活。近几十年来,全球气候变化和人类不合理的土地利用活动,让荒漠化问题愈发严重,影响着全球许多人的生计。沙漠边缘的植被生态系统本是抵御沙漠扩张的重要防线,但人们对其生态稳定性的调控机制却知之甚少。在这样的背景下,为了深入了解沙漠生态系统的奥秘,找到保护它们的有效方法,来自国内的研究人员针对巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠周边的砾石荒漠生态系统(Gravel Desert Ecosystem,GDE)和沙地荒漠生态系统(Sandy Desert Ecosystem,SDE)展开了研究。
研究成果发表在《CATENA》上,此次研究意义重大。它揭示了 GDE 和 SDE 时间稳定性的不同驱动机制,为沙漠化治理和沙漠生态系统的可持续管理提供了关键的理论指导。
研究人员开展研究时,用到了以下主要关键技术方法:通过无人机(UAV)获取图像,调查植被群落结构和土壤性质;分析植被分布模式、物种多样性、土壤机械组成、结构、养分和水文性质;整合气象数据集和采样点的地形数据等进行综合研究。
研究结果如下:
- 生物和环境变量在砾石和沙地荒漠生态系统中的差异:GDE 主要分布在巴丹吉林沙漠周边,SDE 主要分布在腾格里沙漠周边及巴丹吉林沙漠南部边缘。在植被模式方面,SDE 的植被覆盖度和分布密度更高,斑块面积(PA)、斑块密度(PD)和聚集度(COHESION)显著高于 GDE,而平均斑块最近距离(ENN_MN)显著低于 GDE。
- GDE 和 SDE 的时间稳定性差异:GDE 的时间稳定性主要受生物变量调控,植物物种多样性起主导作用,气候因素通过影响植物物种多样性间接驱动生态系统稳定性;SDE 的时间稳定性主要受环境变量控制,气候和土壤性质直接影响它,而非通过生物变量间接影响。此外,SDE 的时间稳定性与植被生产力之间存在权衡关系,GDE 中则不存在。
- 生物 - 环境因素对时间稳定性的影响机制:研究表明,在 GDE 中,植物物种多样性的补偿效应增强了生态系统稳定性;在 SDE 中,环境因素直接作用于生态系统稳定性,例如土壤性质对其稳定性影响显著。
研究结论和讨论部分指出,此次研究揭示了 GDE 和 SDE 在生物 - 环境驱动机制上的差异。这一发现有助于人们更深入地理解沙漠生态系统稳定性的调控机制,为制定针对性的生态保护策略提供了依据。对于 GDE,应重点保护和恢复植被多样性;对于 SDE,优先进行固沙和土壤改良。这些策略对于维护沙漠生态系统的稳定、防止沙漠化进一步恶化具有重要意义,也为未来沙漠生态系统应对全球变化的研究提供了重要参考。