Vegetation distribution characteristics and influencing factors along a precipitation gradient in the Qaidam Basin

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00169

Journal of Desert Research ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 209-218.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00169

Vegetation distribution characteristics and influencing factors along a precipitation gradient in the Qaidam Basin

Wenrong Kang¹^,²(), Wenzhi Zhao¹(), Yongyong Zhang¹, Denke Ma¹, Yuanyuan Ma¹^,², Yifan Yue³, Guoying Zhou⁴

^1.Linze Inland River Basin Research Station，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China
^3.Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^4.Northwest Institute of Plateau Biology，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China

Received:2025-10-30 Revised:2025-12-22 Online:2026-01-20 Published:2026-03-09
Contact: Wenzhi Zhao

Abstract

Abstract:

Precipitation is a key factor governing the spatial differentiation of vegetation and plant community dynamics in arid regions. This study was conducted in the Qaidam Basin， where typical desert sites along three mean annual precipitation gradients （200-300 mm， 100-200 mm， and 50-100 mm） were selected to investigate plant community composition， spatial patterns， and soil physicochemical properties， and to explore their relationships with precipitation. Vegetation composition and spatial structure were quantified through field quadrat surveys combined with UAV-based imagery， and their associations with environmental factors were examined using diversity indices， landscape metrics， Mantel tests， and correlation analyses. The results showed that， with decreasing precipitation， the proportion of herbaceous species declined markedly， and plant communities in the 50-100 mm precipitation zone became dominated by a single shrub life form. The Shannon-Wiener diversity index was significantly higher in the 200-300 mm zone （1.14±0.32） than in the 100-200 mm （0.93±0.74） and 50-100 mm （0.36±0.40） zones， whereas Evenness and Margalef richness indices did not differ significantly among precipitation gradients （P>0.05）. Vegetation cover decreased significantly with declining precipitation， with mean values of 11.15%， 6.37%， and 1.81% for the three gradients， respectively， accompanied by a shift in spatial pattern from relatively continuous to sparse and fragmented. Soil nutrient levels were generally low and showed no significant differences among precipitation zones. Total nitrogen in the 0-20 cm soil layer was highest in the 200-300 mm zone （0.05 g·kg⁻¹）， while total phosphorus and total potassium reached their highest values in the 100-200 mm zone （0.60 and 17.97 g·kg⁻¹， respectively）. Soil pH ranged from 7.05 to 8.26 across all sites. Mantel analysis indicated that vegetation metrics were significantly correlated with environmental factors as a whole （P<0.01）， with groundwater depth showing the strongest association， whereas overall correlations between soil properties and vegetation indicators were not significant （P>0.05）. These results demonstrate that vegetation composition and spatial patterns in the Qaidam Basin deserts are primarily controlled by water availability， while the influence of soil nutrients is relatively weak. The findings provide a scientific basis for vegetation restoration and ecological management in high-altitude arid desert regions.

Key words: Qaidam Basin, desert region, species diversity, soil nutrients

CLC Number:

Q948

Wenrong Kang, Wenzhi Zhao, Yongyong Zhang, Denke Ma, Yuanyuan Ma, Yifan Yue, Guoying Zhou. Vegetation distribution characteristics and influencing factors along a precipitation gradient in the Qaidam Basin[J]. Journal of Desert Research, 2026, 46(1): 209-218.

Figures/Tables 11

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生活型	物种名称	拉丁名	科	属	降水梯度划分/mm
生活型	物种名称	拉丁名	科	属	200~300	100~200	50~100
一年生草本	青蒿	Artemisia caruifolia	菊科	蒿属	√
	野葵	Malva verticillata	锦葵科	锦葵属	√
	碱蓬	Suaeda glauca	苋科	碱蓬属	√
	米蒿	Artemisia dalai-lamae	菊科	蒿属	√
	滨藜	Atriplex patens	苋科	滨藜属	√
多年生草本	披针叶野决明	Thermopsis lanceolata	豆科	野决明属	√
	芨芨草	Neotrinia splendens	禾本科	芨芨草属	√
	冰草	Agropyron cristatum	禾本科	冰草属	√		√
	鸡冠茶	Sibbaldianthe bifurca	蔷薇科	毛莓草属	√
	苣荬菜	Sonchus wightianus	菊科	苦苣菜属	√
	蒙古韭	Allium mongolicum	石蒜科	葱属		√
	拐轴鸦葱	Lipschitzia divaricata	菊科	拐轴鸦葱属		√
	芦苇	Phragmites australis	禾本科	芦苇属			√
	针茅	Stipa capillata	禾本科	针茅属	√	√
灌木	黑沙蒿	Artemisia ordosica	菊科	蒿属		√
	珍珠柴	Salsola passerina Bunge	苋科	珍珠柴属	√	√
	白刺	Nitraria tangutorum	白刺科	白刺属	√	√	√
	红砂	Reaumuria songarica	柽柳科	红砂属	√	√
	驼绒藜	Krascheninnikovia ceratoides	苋科	驼绒藜属	√	√	√
	膜果麻黄	Ephedra przewalskii	麻黄科	麻黄属		√
	胶黄芪状棘豆	Oxytropis tragacanthoides	豆科	棘豆属		√
	柽柳	Tamarix chinensis	柽柳科	柽柳属		√	√
	沙拐枣	Calligonum mongolicum	蓼科	沙拐枣属			√
	中亚紫菀木	Asterothamnus centraliasiaticus	菊科	紫菀木属		√
	梭梭	Haloxylon ammodendron	苋科	梭梭属		√

生活型	物种名称	拉丁名	科	属	降水梯度划分/mm
生活型	物种名称	拉丁名	科	属	200~300	100~200	50~100
一年生草本	青蒿	Artemisia caruifolia	菊科	蒿属	√
	野葵	Malva verticillata	锦葵科	锦葵属	√
	碱蓬	Suaeda glauca	苋科	碱蓬属	√
	米蒿	Artemisia dalai-lamae	菊科	蒿属	√
	滨藜	Atriplex patens	苋科	滨藜属	√
多年生草本	披针叶野决明	Thermopsis lanceolata	豆科	野决明属	√
	芨芨草	Neotrinia splendens	禾本科	芨芨草属	√
	冰草	Agropyron cristatum	禾本科	冰草属	√		√
	鸡冠茶	Sibbaldianthe bifurca	蔷薇科	毛莓草属	√
	苣荬菜	Sonchus wightianus	菊科	苦苣菜属	√
	蒙古韭	Allium mongolicum	石蒜科	葱属		√
	拐轴鸦葱	Lipschitzia divaricata	菊科	拐轴鸦葱属		√
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	针茅	Stipa capillata	禾本科	针茅属	√	√
灌木	黑沙蒿	Artemisia ordosica	菊科	蒿属		√
	珍珠柴	Salsola passerina Bunge	苋科	珍珠柴属	√	√
	白刺	Nitraria tangutorum	白刺科	白刺属	√	√	√
	红砂	Reaumuria songarica	柽柳科	红砂属	√	√
	驼绒藜	Krascheninnikovia ceratoides	苋科	驼绒藜属	√	√	√
	膜果麻黄	Ephedra przewalskii	麻黄科	麻黄属		√
	胶黄芪状棘豆	Oxytropis tragacanthoides	豆科	棘豆属		√
	柽柳	Tamarix chinensis	柽柳科	柽柳属		√	√
	沙拐枣	Calligonum mongolicum	蓼科	沙拐枣属			√
	中亚紫菀木	Asterothamnus centraliasiaticus	菊科	紫菀木属		√
	梭梭	Haloxylon ammodendron	苋科	梭梭属		√

降水梯度/mm	全氮/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.03	0.07	0.05	0.01	0.23
100~200	0.01	0.04	0.02	0.01	0.36
50~100	0.01	0.06	0.02	0.01	0.64
降水梯度/mm	全磷/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.06	0.68	0.47	0.21	0.44
100~200	0.37	1.23	0.60	0.19	0.31
50~100	0.04	0.60	0.37	0.16	0.45
降水梯度/mm	全钾/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	16.12	20.76	17.90	1.54	0.09
100~200	12.99	21.27	17.97	2.39	0.13
50~100	9.14	18.45	15.08	2.64	0.17
降水梯度/mm	pH			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	7.46	8.26	7.78	0.23	0.03
100~200	7.25	8.98	7.85	0.46	0.06
50~100	7.05	8.59	7.81	0.45	0.06

降水梯度/mm	全氮/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.03	0.07	0.05	0.01	0.23
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降水梯度/mm	全磷/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.06	0.68	0.47	0.21	0.44
100~200	0.37	1.23	0.60	0.19	0.31
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降水梯度/mm	全钾/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	16.12	20.76	17.90	1.54	0.09
100~200	12.99	21.27	17.97	2.39	0.13
50~100	9.14	18.45	15.08	2.64	0.17
降水梯度/mm	pH			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
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因素	r	P
环境因素	0.19	0.006
土壤性质	0.17	0.051

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