新疆塔里木河下游灌丛地上生物量及其空间分布

对塔里木河下游断流河道2004年7个地下水监测断面和19个植被样地的实测监测资料分析得出灌木生物量在空间分布的变化特征。在分析中分别选取了3个指标：灌木总生物量、多枝柽柳和刚毛柽柳的生物量。研究发现在纵向和横向上3项指标均呈现先增加后减小的单峰形式变化。在纵向上分别对3项指标在距离河道0～200m和200—400m范围内的分布情况进行比较,发现灌木在距离河道200～400m样地内分布占到总量近70％;横向上灌木生物量的最大值出现在距离河道450m的样地内。总体来看,对于两个优势物种,由于两个物种生理生态特性的差异对于异质性环境的适应能力也不同,导致分布状况也各异。多枝柽柳有较广的生态适应性,因此广泛分布于塔里木河下游的各个环境梯度上,而刚毛柽柳对水盐条件的要求较高,仅分布在其中个别断面。影响灌木生物量变化的主要因子是地下水埋深,当地下水埋深小于5m时,柽柳处于良好生长状态;当地下水埋深大于6m后,柽柳的生长受到抑制,开始朝衰败方向发展。浅层土壤含水对于植物吸收利用水分而言意义不大,同时由于优势种柽柳具有独特的抗盐和适盐机制,该区的盐分对柽柳的生长也不构成威胁。本文旨在通过分析塔里木河下游灌木生物量变化特征及其影响因子,为干旱、半干旱地区植被的恢复和保护提供了理论依据。     

博斯腾湖北岸不同地下水埋深对塔干柽柳光合特性的影响

选择博斯腾湖北岸优势种塔干柽柳为研究对象, 对不同地下水埋深处其光合特性进行对比研究, 探究塔干柽柳对不同地下水埋深的响应和适应机制。在垂直湖岸线的方向上, 选取地下水埋深为0 m, 1.25 m 和2.25 m 的样地, 选择健康的3-5龄塔干柽柳作为测量对象, 用Li-6400 光合作用仪测定其光响应过程。结果如下: (1)当PAR＞800 μmol·m^–2·s^–1 时, 对应相同的光合有效辐射, 不同地下水埋深处塔干柽柳的净光合速率(Pn)的值的表现为: P_{n 地下水埋深2.25m}＞P_{n 地下水埋深1.25m}＞P_{n 地下水埋深0m}; (2)地下水埋深2.25 m 处, 塔干柽柳的净光合速率定积分值最高, 由非直角双曲线拟合得到的饱和净光合速率值最大, 暗呼吸速率最大, 光饱和点最高, 光补偿点最低; (3)当PAR＞1000 μmol·m^–2·s^–1 时, 地下水埋深2.25 m 处, 塔干柽柳的胞间浓度CO2(Ci)和蒸腾速率(Tr)随光合有效辐射的增加而增加, 地下水埋深0 m 和1.25 m 处呈平稳的变化趋势; (4)当PAR＜800 μmol·m^–2·s^–1, 水分利用效率(WUE)光响应三条曲线整体值大致表现为: 地下水埋深2.25 m＞地下水埋深1.25 m＞地下水埋深0 m。得出如下结论:地下水埋深2.25 m 处塔干柽柳的光合特征参数以及水分利用效率等各项生理指标均表现最佳, 博斯腾湖北岸水埋深约2.25 m处适宜塔干柽柳生长。     

塔里木河中游地区柽柳对地下水埋深的生理响应

以塔里木河中游沙吉力克断面和阿其河断面的柽柳为研究对象,结合两断面地下水埋深的动态监测和柽柳叶片可溶性糖、脯氨酸、MDA含量及SOD、POD活性等生理指标的分析测试,研究了不同地下水埋深与柽柳生理变化的关系,以探讨该地区柽柳的抗旱机理与受胁迫程度.研究表明:随着地下水埋深的不断增加,柽柳叶片的可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性均显著增加,而POD活性则呈不断下降的趋势,并且柽柳各生理代谢相互协调;地下水埋深与柽柳叶片的可溶性糖、脯氨酸、MDA含量以及SOD活性呈正相关,相关系数分别为0.602*、0.548、0.735**和0.829**,与POD活性呈负相关(r=-0.709**).研究发现,塔里木河中游地区柽柳的生长已受到严重的干旱胁迫,且沙吉力克断面的柽柳所受到的干旱胁迫较重;柽柳在一定范围内能通过调节体内渗透调节物质的含量和保护酶活性来积极响应地下水埋深的变化,以增强植株自身抗旱能力.     

大兴安岭库都尔地区兴安落叶松年轮宽度年表及其与气候变化的关系

基于建立的大兴安岭库都尔地区兴安落叶松树轮宽度年表,分析了兴安落叶松树轮宽度年表与该区温度、降水和帕尔默干湿指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果表明:研究区5月和7月的温度与兴安落叶松年轮宽度变化呈极显著负相关关系(P0.01);虽然降水与年轮宽度变化没有表现出显著的相关关系,但6—8月PDSI与年轮宽度变化显著相关(P0.05),说明兴安落叶松的生长明显受区域水热条件共同控制,且以5月和7月最显著.兴安落叶松树轮宽度年表与诸如太平洋年代际振荡(PDO)等大尺度气候系统波动的低频系数和高频系数之间呈显著相关,说明太平洋气候系统的波动对该区树木径向生长具有显著影响.     

蒸发条件下潜水埋深对土壤-柽柳水盐分布的影响

盐水矿化度下模拟设置4个潜水埋深(0.9、1.2、1.5、1.8 m),分析不同土层的土壤相对含水量(RWC)、含盐量(S_C)和土壤溶液绝对浓度(C_S)等水盐参数,及柽柳叶片和新生枝条的含水量及Na~+含量,探讨盐水矿化度下土壤-柽柳水盐参数对潜水埋深的响应规律。结果表明:各土层RWC与潜水埋深呈负相关,0.9 m潜水埋深下各土层的RWC均最高,且各土层RWC随土层深度的增加呈先降低后增加的趋势,其它潜水埋深下各土层RWC均逐渐增加,1.2 m是地下水所能上升且保持柽柳柱体土壤表层湿润的最高高度。各土层S_C和C_S与潜水埋深呈抛物线型,均表现为先增加后降低,潜水埋深1.2 m时,各土层S_C均最高。随土层深度的增加,各潜水埋深下S_C先降低后增加,而C_S呈现减少趋势;潜水埋深越高,土层间C_S变化幅度越激烈。潜水埋深对柽柳叶片和新生枝条的含水量无显著影响(P0.05),而随潜水埋深的增加,柽柳叶片Na~+含量逐渐增加,新生枝条Na~+含量则先增加后降低。从整个柽柳土柱看,随潜水埋深的增加,整个土壤剖面的RWC均值逐渐降低,而S_C和C_S均值先增加后降低,潜水埋深1.2 m是盐分变化的分界点,建议栽植柽柳的潜水埋深大于1.2 m。     

塔里木盆地北部盐化草甸植被净第一性生产力模型研究

根据野外实测的植被生产力资料及计算所得的测定样地地下水潜水蒸发量数据。建立了估算塔里木盆地北部盐化草甸植被净第一性生产力（ＮＰＰ）的模型：Ｙ＝０．０３２４＋０．００３７Ｅ。（１－ｈ／ｈ。）＾２该模型表明：在一定的气候和土壤条件下,盐化草甸植被净第一性生产力随地下水埋深的增加而逐渐下降,对模型的灵敏度分析表明,当地下水埋深ｈ〈３．３ｍ时,盐化草甸植被净第一性生产力对地下埋深的变化不甚敏感,ｈ每变化１     

黄河三角洲典型植被与地下水埋深和土壤盐分的关系

土壤盐分和地下水埋深是影响黄河三角洲植被发育和分布的重要因素.本文通过野外调查与统计分析,研究了黄河三角洲区域典型植被(翅碱蓬 柽柳、刺槐、芦苇和棉花)、地下水埋深、土壤盐分之间的关系.结果表明: 研究区地下水埋深显著影响土壤盐分,平均影响系数为0.327,地下水埋深在0.5～1.5 m的土壤盐渍化最严重;整个研究区内植被发育较差,其中,研究区78%面积的归一化植被指数(NDVI)<0.4,地下水埋深、土壤盐分对天然植被分布有显著影响;土壤盐分对研究区翅碱蓬-柽柳、刺槐、芦苇及棉花NDVI的影响显著,地下水埋深对翅碱蓬-柽柳NDVI的影响显著,对芦苇、棉花、刺槐NDVI的影响不显著.     

塔里木河下游干旱胁迫下多枝柽柳茎水势的变化

于2005-2006年对新疆塔里木河下游亚合浦马汗和阿拉干断面多枝柽柳(Tamarix ramosissima)茎水势进行了测定.结果表明:多枝柽柳茎水势日变化规律与其它植物水势不同,8:00较高,14:00和20:00较低,20:00以后略呈上升趋势,说明在塔里木河下游气温不是影响多枝柽柳水势变化的主导因素;对多枝柽柳茎水势和地下水埋深、土壤盐分进行相关分析表明,多枝柽柳茎水势与地下水埋深之间呈显著负相关性,与土壤盐分不具有显著相关性,说明塔里木河下游多枝柽柳茎水势对地下水埋深的变化响应强烈,对土壤盐分的变化响应不强烈.该研究可为塔里木河下游进行有效的生态输水,加速受损生态系统的恢复提供科学依据.     

黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳对地下水位变化的生理生态响应与适应

以黑河中游荒漠绿洲过渡带主要建群种多枝柽柳成年体为研究对象,对野外不同地下水埋深处柽柳叶片生理生态特性进行观测和分析,评价分析多枝柽柳对地下水埋深差异和地下水位季节变化的响应过程和适应机制.结果显示:在相似大气环境条件下,不同地下水埋深之间,多枝柽柳叶片的生理生态指标没有明显差异,但对于地下水位的季节波动,则表现出较为明显的变化和响应;柽柳通过气孔的调节,在更深地下水埋深下,水分条件更差时,保持了稳定的气孔导度和较高的叶片胞间二氧化碳浓度,从而维持相对稳定的碳同化能力及较高水分利用效率,表现出较好的适应能力;在不同地下水埋深下,叶片生理生态指标随地下水位下降的响应特征呈现出明显差异,这种差异暗示了黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳的适宜地下水位在3 m左右.     

天山南麓山前平原柽柳灌丛地上生物量

基于天山南麓山前平原柽柳灌丛样地调查和实验,研究了柽柳的地上生物量及其分布规律.结果表明,不同地貌带柽柳的地上生物量差异较大.在溢出带,柽柳的地上生物量最大,达1428.53 kg·hm^-2,其次是三角洲带和洪水剥蚀带,柽柳的平均地上生物量分别为745.97和544.37 kg·hm^-2,而两河交汇区柽柳的地上生物量最小,仅为111.18 kg·hm^-2.造成这种差异的主要原因是不同地貌带柽柳的密度不同.在轮台天山南麓山前平原4个地貌样带中,柽柳的地上生物量与表层土壤盐分含量均随地下水埋深的增加而下降,呈良好的相关性,但土壤盐分并不是影响柽柳地上生物量的主要因素,影响柽柳生长的主要生态因子是地下水埋深.     

干旱区多枝柽柳的生长特性

多枝柽柳是分布最为广泛的柽柳属植物之一。也是维持干旱区荒漠生态系统的关键植物种。本研究运用树轮年代学和树干解析方法。对额济纳地区不同生境条件下多枝柽柳的年轮生长、高生长和地径生长等方面的特征进行初步探讨。多枝柽柳每年形成1个年轮。树盘偏心生长极为普遍．完整树轮大多在10龄以内区域,10龄以外都呈单个或多个不完整年轮生长区。多枝柽柳单枝在1～4年高生长缓慢．4～8龄之间属于快速生长期,10年以上生长速率急剧下降。不同地下水位条件下三组样本径生长年增长速率达到极大值的年龄分别为21、56和74年,水环境条件是影响多枝柽柳径向生长的主要因素。同一年年轮宽度随枝高呈减小趋势。多枝柽柳边材的树轮数一般在3～5轮之间,进入老龄阶段有增加趋势。边材宽度随年龄增长逐渐减小。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

树木年轮宽度与气候因子的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮宽度作为反映气候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用。本文综述了树木年轮宽度与温度(当年初春温度、前一年的夏季高温和冬季低温)、降水(生长季的降水和生长季前的降水)、太阳辐射、CO2浓度等气候因子的关系及其在古气候环境研究、环境预测等领域中的应用,并对该研究的量测方法和数据处理分析方法的进展作了概述。针对我国树木年轮宽度研究的现状,提出了扩大取样范围、拓宽研究领域、改善取样和分析方法、建立完善的树轮年表体系、加强与国外树轮研究工作者的信息交流等建议,为我国树木年轮宽度研究的进一步发展提供了理论参考。     

Wide-Area Estimates of Stand Structure and Water Use of Tamarix spp. on the Lower Colorado River: Implications for Restoration and Water Management Projects

Tamarix spp. removal has been proposed to salvage water and allow native vegetation to recolonize western U.S. riparian corridors. We conducted wide‐area studies on the Lower Colorado River to answer some of the scientific questions about Tamarix water use and the consequences of removal, combining ground surveys with remote sensing methods. Tamarix stands had moderate rates of evapotranspiration (ET), based on remote sensing estimates, averaging 1.1 m/yr, similar to rates determined for other locations on the river and other rivers. Leaf area index values were also moderate, and stands were relatively open, with areas of bare soil interspersed within stands. At three Tamarix sites in the Cibola National Wildlife Refuge, groundwater salinity at the site nearest to the river (200 m) was relatively low (circa 2,250 mg/L) and was within 3 m of the surface. However, 750 and 1,500 m from the river, the groundwater salinity was 5,000–10,000 mg/L due to removal of water by the Tamarix stands. Despite the high groundwater salinity, the sites away from the river did not have saline surface soils. Only 1% of the mean annual river flow is lost to Tamarix ET on the Lower Colorado River in the United States, and the opportunities for water salvage through Tamarix removal are constrained by its modest ET rates. A possible alternative to Tamarix removal is to intersperse native plants among the stands to improve the habitat value of the riparian zone.     

荒漠绿洲湿地土壤优先流与水分入渗特征

地表水分、溶质和污染物以土壤优先流的形式下渗到深层土壤或地下水中,将导致土壤养分流失与地下水污染等问题。因此,土壤优先流研究将为干旱区荒漠绿洲湿地水分运移与盐分积累过程提供理论依据。以荒漠绿洲湿地为研究区,选取柽柳灌丛、盐碱草地和杨树林,以道路为对照,采用室外染色示踪法对湿地土壤优先流特征与水分入渗进行研究。结果表明:不同植被类型土壤优先流入渗深度存在显著差异,其柽柳灌丛和盐碱草地几乎是杨树林和道的2倍;染色面积比随深度的增加而波动下降,0—20 cm土层染色面积比占总染色面积的54.42%—89.27%;染色路径宽度以20—250 mm和250 mm为主;优先流类型以高相互作用混合流和非均质指流为主。在荒漠绿洲湿地,砾石促进土壤优先流发生,增加了侧向流;同时,粗根的减少抑制了优先流的发生;此外,土壤盐分通过影响土壤大孔隙分布而影响水分入渗过程。因此,荒漠绿洲湿地土壤优先流与水分入渗差异是土壤质地、根系分布与盐分离子共同作用的结果。     

多枝柽柳年轮生长速率测量及TRGR指标优势分析

灌木对生境和气候变化具有高度敏感性,其年轮资料在认识区域环境演变过程、全球气候变化和环境保护中具有重要作用。灌木植株在生长过程中受遗传和极端环境的影响,年轮常出现偏心和不规则生长,这使得专业年轮分析软件测量的年轮宽度数据难以准确反映其整体径向生长信息。为探讨适合于寒旱区灌木年轮学研究的年轮测量指标和测量方法,研究以该区域荒漠常见植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)为研究对象,通过U-net深度学习方法,获得年轮提取训练模型,自动获取扫描轮盘各年早材区域。轮盘扫描及语义分割后的图像经GIS配准赋坐标、ENVI图像处理后,借助GIS编辑和测量工具,完成多枝柽柳各年年轮生长速率(Tree-ring growth rate, TRGR)、年轮宽度(Tree-ring width, TRW)和树木基部断面积生长增量(Basal area increment, BAI)的测量;研究基于Timesat Savitzky-Golay(S-G)滤波时间序列拟合,获取点样尺度归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, ND...     

黄土坡面细沟侵蚀形态试验

基于同一降雨强度下的室内连续模拟降雨试验,研究了典型坡度条件下黄土坡面细沟侵蚀形态,分析了细沟的空间分布特征、发育状况及距细沟沟头长度、细沟宽度和深度关系。结果表明:第1次降雨坡面以断续细沟为主,侵蚀方式主要为溯源侵蚀,细沟累积长度为39.3 m,坡面细沟总面积占试验土槽面积的14.2%;第2次降雨坡面以连续细沟为主,细沟沟壁崩塌增强,坡面的破碎程度增加,细沟累积长度增加32.1%,坡面细沟总面积增加115.6%。与第1次降雨相比,第2次降雨后细沟平均宽度、深度和坡面细沟侵蚀平均深度均增加,且在4—7 m坡段内增加幅度最大。单位斜坡长上细沟平均宽度和深度随斜坡长度的增加呈现先增加后减小的趋势,表明径流能量的消长对坡面细沟侵蚀发育过程及形态特征有明显影响。第1次降雨单条细沟长度均小于3 m,细沟宽度随距细沟沟头长度的增大而增大,第2次降雨则呈现先增大后减小的趋势,细沟深度随距细沟沟头长度的增加一直呈现先增大后减小的趋势,细沟宽度与深度的拟合关系最好,细沟深度随宽度的增加而增大,后趋于稳定。     

Emergence of temperate pasture grases from different sowing depths: importance of seed weight, coleoptiele plus mesocotyl length and shoot strength

Inter-specific relationships between mean seed weight, coleoptile + mesocotyl (sub-coleoptile internode) length and width, shoot strength and emergence from different sowing depths were examined for timothy (Phleum pratense L., mean seed weight 0.33-0.48 mg depending on seed line), cocksfoot (Dactylis glomerata L., 0.65-0.78 mg), perennial ryegrass (Lolium perenne L., 1.71-2.19 mg), tall fescue (Festuca arundinucea Schreb., 1.73–2.60 mg), annual ryegrass (Lolium multiflorum Lam., 5.10-5.20 mg) and prairie grass (Bromus willdenowü Kunth., 10.5–12.2 mg). Across species at 10,30 and 60 mm sowing depths in the field and 10, 15 and 30 mm sowing depths under controlled environment conditions, there was a significant (P < 0.05) positive correlation between emergence % and mean seed weight. Across species at 10–30 mm sowing depth under controlled environment conditions, emergence % was not significantly correlated with coleoptile + mesocotyl length but there were significant positive correlations between emergence % and coleoptile and mesocotyl width: shoot strength increased with increased coleoptile width across species. For seed lines of timothy of different mean seed weight (0.21-0.81 mg), emergence %, coleoptile + mesocotyl length and coleoptile and mesocotyl width increased with increased seed weight at 10 and 15 mm sowing depth. Shoot strength increased with increased coleoptile width for timothy. For emerged and non-emerged cocksfoot and timothy seedlings regardless of seed weight, mean coleoptile + mesocotyl length was > 10 mm at 10 mm sowing depth. It is concluded that at 10–30 mm sowing depth, increased emergence % with increased seed weight across species is not due to increased coleoptile + mesocotyl length. It is proposed that increased emergence % with increased seed weight across species at 10–30 mm sowing depths and across seed lines of timothy at 10 mm sowing depth is primarily due to increased coleoptile and mesocotyl width resulting in increased shoot strength and hence an increased ability to penetrate the substrate.