民勤荒漠区植物物候对气候变暖的响应

近几十年来,全球气候普遍变暖.那么,荒漠地区的气候是不是响应了全球气候的这种变化?在全球气候变化过程中,荒漠区植物物候又是如何响应这种气候变化的呢?显然,研究荒漠地区植物物候对气候变化的响应对于深入研究荒漠植物物候与气候因子的关系以及荒漠地区的植物保护都具有重要意义.运用位于中国西北典型荒漠地区的民勤沙生植物园1974～2007年42种中生、旱生植物的物候观测资料进行分析.结果表明:研究区1974年以来气温抬升幅度大于其他文献的研究报道,春季物候期提前幅度明显大于其他国家文献报道;在气温变暖的过程中,不同月份的气温变化与年平均气温的变化趋势并不完全对应,物候期发生当月的平均气温对该物候期的影响＞物候期发生上月平均气温＞年平均气温;研究区位于中国典型荒漠化地区,属于干旱荒漠气候,春季气温升高较其他地区更加明显,这就是当地春季物候期提前幅度相对较大的原因所在,也是当地以及中国西北沙区近几十年来沙尘暴天气增多和沙尘暴发生日期提前的原因.植物物候变化既是植物对气候变化的综合反应过程,又是植物适应气候变化的过程,尤其是荒漠植物.因此,物候研究将会成为今后气候学和植物生态学研究的一个重要内容.     

民勤荒漠植被对气候变化的响应

运用民勤荒漠区1974-2009年物候观测资料和2002-2010年植被样方观测资料以及同期气象资料,分析了荒漠植被对气候变化的响应.结果表明:1961-2010年,民勤荒漠区气温升高,空气湿度增大,年均气温升高速率大于全球水平和中国近百年平均水平;植物对气温变化的响应主要表现在春季物候提前、秋季物候推迟、生长季延长;植被对降水量变化的响应主要表现为植被盖度和纯盖度随降水量减少而降低,植株密度、植物多度随降水量变化而波动;植被盖度和纯盖度与年降水量的相关性较高,然后依次为6-7月和4-5月的降水量;植株密度和植物多度与9月降水量呈正相关;植物春季物候提前的次序是芽初膨大期＞芽开放期＞开花始期＞展叶始期和展叶盛期＞花蕾序出现＞开花盛期＞开花末期＞果实成熟期;秋季物候推迟的次序是叶全变色期＞落叶始期＞叶初变色期＞落叶末期.春季气温升高对民勤荒漠区植物物候的影响大于秋季气温升高对物候的影响.     

民勤荒漠区植物物候型特征及其与气温的关系

对民勤荒漠区34年的物候观测资料进行了物候型分析。结果表明：植物的萌动期有2种物候型,展叶期和开花期各有4种物候型,果熟期有2种物候型,1974年以来,当地年平均气温和2、3、6月月平均气温有较显著的增温趋势,与此同时,植物的春季物候期亦有明显的提前趋势,低温-短日照-早萌动物候型的芽膨大期34年提前了9.7 d;从萌动期→展叶期→开花期→果熟期,物候期的提前幅度逐渐减小;物候期提前主要与当月气温升高有关;萌动期2种物候型和展叶期4种物候型是植物对春季气温和秋末冬初气温适应性的分异,开花期4种物候型和果熟期2种物候型是植物花期多样性和果熟期多样性对当地干旱环境适应性的反应。     

民勤荒漠区16种植物物候持续日数及其积温变化

中国西北荒漠区植物物候随气温变暖表现为提前趋势。本文以甘肃民勤荒漠区16种植物34年的物候观测资料,采用一次趋势线方程研究了荒漠区植物在物候提前的过程中,物候日数变化和物候期积温变化。结果表明,随着气温升高,物候持续日数表现出一定的增长趋势。物候持续期积温增加显著,而且春、秋两季是积温变化较敏感的季节。积温的增减在很大程度上是由物候持续日数增加或减少引起的,其次才是由于气温增高引起的。表明,随着气温的增高或降低,植物的物候持续日数并不能无限制地缩短或延长。     

民勤荒漠区不同生活型植物物候响应气候变暖的差异

运用1974年以来民勤荒漠区植物物候观测资料和气象观测资料,将22种植物分别按生长类型划分为乔木、灌木和草本植物3种生活型,再按更新芽着生部位将22种植物划分为高位芽植物、地上芽植物和地面芽植物植物3种生活型,分析了按这2种方法划分的不同生活型植物物候响应气候变化的差异.结果表明:1)不论以哪种方法划分的植物生活型,春季物候响应气温变化的敏感程度均大干秋季;2)按生长类型划分的3种生活型植物之间的物候变化差异较按更新芽着生部位划分的3种生活型植物之间的物候变化差异大,主要表现为乔木和灌木的物候差异较大;3)当地植物的生长期长度、乔木的春季物候提前幅度和高位芽植物的春季物候提前幅度大干其他文献报导;4)更新芽着生部位越高,春季物候响应当月和当年气温变暖越敏感,表明在地面以上、乔木高度以内,距地面越高气温对春季物候的影响越显著.     

气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响

自然物候期是气候变化最直观的植物信号记录,自然物候变化是气候与自然环境变化的综合指标。基于1983—2009年内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原区典型植物马兰草、霸王、贝加尔针茅和羊草生长期物候观测资料和同时段的气象观测资料,利用数理统计等方法,分析了不同草原区典型植物物候期与气候要素间的相互关系,结果表明:(1)1983—2009年内蒙古草原区植物物候期总体呈提前趋势,但地域差异明显,典型草原区植物萌芽返青、开花及黄枯期等物候提早趋势最为明显,说明不同草原区植物物候对气候变暖的区域响应不同。(2)内蒙古草原区植物物候期与气候变化密切相关。春季3—5月累积气温与植物萌芽返青期和开花期呈显著负相关,与日照时数为正相关,降水量对其影响不同草原区差异较大。荒漠草原和典型草原区植物黄枯期早晚与黄枯前1—2个月平均气温呈显著负相关,草甸草原区植物黄枯期与前1—2个月的降水量和日照时数有关,与气温关系不显著。(3)随着气候变暖,马兰草生长期缩短,霸王、贝加尔针茅和羊草生长期延长,其中典型草原区主要植物针茅生长季延长趋势最为明显,荒漠草原次之,草甸草原延长最少。     

气候变暖对内蒙古地区小白杨物候的影响

基于1982—2006年内蒙古地区17个小白杨物候观测站的气温以及小白杨春季和秋季物候资料,对该区小白杨春季和秋季物候的变化趋势进行了研究,分析了物候期变化与气候变暖的关系,并利用逐步回归方法建立了小白杨始花期和落叶期变化的预估模型.结果表明：1982—2006年间,研究区气温呈增加趋势,该区小白杨春季物候呈提前趋势,秋季物候呈延后趋势;小白杨始花期与冬、春季气温呈负相关,主要影响因子为3—4月的平均气温;落叶期与秋季气温呈正相关,主要影响因子为8—10月的平均气温;根据气候变化国家评估报告,未来内蒙古地区春、秋季平均气温分别升高1.5 ℃～5.4 ℃和1.2 ℃～4.4 ℃,小白杨始花期将提前3.9～17.8 d,落叶期将延后3.0～12.4 d.     

气候变化对桂林植物物候的影响

利用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检测等方法,对桂林气候(1951～2009年)和3种植物物候(1983～2009年)的趋势变化特征进行了分析,并探讨了物候期与气温、日照、降水等气象因子的相关性及其对主要气候影响因子的响应情况。结果表明:在当地气候变化背景下,桂林市植物物候期发生了不同程度的变化,春季物候期提前,秋季物候期推迟,绿叶期延长;平均气温是影响植物物候期最为显著的气象因子,气温每增高1℃,春季物候平均提前5d左右,秋季物候平均推迟8d左右,绿叶期延长约27d;春季物候和绿叶期的突变一般发生在气温突变之后,但秋季物候期突变与其影响月份气温的突变并无关系。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感,通过分析气候和植物物候变化的规律,掌握气候对当地植物物候的可能影响,可为农业生产、生态环境监测和评估等提供理论依据。     

六盘山东西两侧苹果物候期对气候变化的响应

利用六盘山东西两侧甘肃平凉市的崆峒、静宁站1971—2008年气温资料及1987—2008年在崆峒所设苹果观测点物候观测资料,分析了气候变化对苹果物候期的影响。结果表明:在全球气候变暖的背景下,甘肃平凉自1971年以来,气温呈现出明显的线性上升趋势,且以冬季和春季增温为主,气温稳定通过≥10℃的积温增加;受此影响,苹果叶芽开放、展叶、开花等成熟前的发育期提前14~18d,且六盘山东侧春季的苹果物候期提前的变化速率明显大于西侧;气候变暖增加了果树春季开花受冻的危险,通过苹果与霜冻灾害的相关分析,结果得到临界值:在4月11—20日、4月21—30日及5月1—10日苹果开花期,地面最低温度≤-2.0℃,且连续≥2d时,苹果受冻面积分别达到80%、90%和100%。     

植物物候与气候研究进展

植物物候及其变化是多个环境因子综合影响的结果,其中气候是最重要、最活跃的环境因子。主要从气候环境角度分析了植物物候与气候以及气候变化间的相互关系,概述了国内外有关植物物候及物候模拟等方面的研究进展。表明,温度是影响物候变化最重要的因子;同时,水分成为胁迫因子时对物候的影响也十分重要。近50a左右,世界范围内的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势。全球气候变暖改变了植物开始和结束生长的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要原因。目前对物候学的研究方向主要集中在探讨物候与气候变化之间的关系,而模型模拟是定量研究气候变化与植物物候之间关系的重要方式,国内外已经开发出多种物候模型来分析气候驱动与物候响应之间的因果关系。另外遥感资料的应用也为物候模型研究提供了新的方向。物候机理研究、物候与气候关系以及物候模型研究将是研究的重点。     

环境因子对荒漠沙蜥种群密度影响的研究

本文研究人类改造荒漠的活动,植被,潜在的可利用的食物资源,竞争种的密度,土壤理化性质等坏境因子对荒漠沙蜥种群密度的影响。结果说明：人类的活动对沙蜥种群密度没有显著影响;决定沙蜥种群密度的主导因子是潜在的可利用的食物资源,植被,土壤含水量,竞争种的密度。这些因子的任何改变都能改变沙蜥的种群密度,均具有调节种群的作用。     

Phenological response of Nitraria tangutorum to climate change in Minqin County, Gansu Province, northwest China

Phenological data and the corresponding meteorological data are collected from the Minqin Desert Botanical Garden. Variations of phenological periods of N. tangutorum (a drought-resistant shrub) are analyzed, and correlations between the starting dates of all phenological periods and the corresponding precipitation, temperature, and relative humidity are discussed. Our conclusions suggest that the growing season of N. tangutorum has been extended by 18.3 days during 1975–2007, which has a significant correlation with yearly average temperatures. Starting and ending dates and duration time of budding period all display no apparent change, while starting date of the remaining spring phenophases shows an advance, and the ending date shows a delay. The duration time of these phenophases shows an apparent increase overall. However, the starting and ending dates of autumn’s phenological events all show a delay, and no clear trend is observed in duration time. Average short-term precipitation, temperature and relative humidity have an apparent influence on the starting date of most phenophases. However, no influences by average long-term precipitation, temperature and relative humidity were observed. The phenological variations of N. tangutorum have a great influence on its growth and reproduction, which will affect efforts to prevent desertification in the Minqin County.     

唐古特白刺种源试验

唐古特白刺（Nitrariatangutorum）为蒺藜科白刺属灌木,是干旱、半干旱荒漠地区优良的固沙树种之一,也是重要开发利用的经济植物。我们从青海德令哈、吐鲁番、玉门和民勤等地引进4个不同地理的唐古特白刺种源,在民勤沙生植物园进行对比试验。研究结果表明,种源间的株高、地径、冠幅等生长量存在显著差异,生长表现均以来自民勤地区的种源最好,吐鲁番和玉门的较好,青海的次之。同时,这些不同地区的种源都具有抗旱、抗寒、抗风固沙和经济价值较高等优良特性。     

1995—2018年石羊河流域下游荒漠化动态变化

以石羊河流域下游甘肃省民勤县为研究区,选取1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感影像作为数据源,利用RS和GIS理论和方法,基于归一化植被指数(NDVI)和地表反照率(Albedo)建立Albedo-NDVI特征空间,构建荒漠化差值指数,对民勤县荒漠化动态变化进行分析。结果表明: 石羊河流域下游地区荒漠化面积占民勤县总面积的90%以上,绿洲零星分布在大面积荒漠化土地中,以中度荒漠化为主,占全县总面积的70%以上;1995—2018年间,民勤县荒漠化面积整体呈减少趋势,年均减少面积为22.06 km²,年均减少0.1%。研究期间,该县各类荒漠化面积减少与扩张并存,重度、中度、轻度、微度荒漠化面积的动态度分别为-1.5%、0.2%、-0.9%、3.8%,说明荒漠化严重程度降低;研究区荒漠化总体处于稳定状态,未发生大面积并且趋势较为明显的荒漠化过程,荒漠化治理工作取得了阶段性的成果;研究区荒漠化波动下降的面积占15.2%,而波动上升的面积只占3.9%,无规律波动变化区主要分布在荒漠绿洲过渡区和绿洲边缘地区,面积达到总面积的17.7%,说明在绿洲和荒漠区交错地带,荒漠化反复变化较为活跃,是将来重点治理和修复地区之一。     

民勤绿洲荒漠过渡带植物群落数量分类和排序研究

绿洲-荒漠过渡带作为绿洲与荒漠的连接区域,在干旱区生态环境退化与恢复研究中具有重要意义。该研究以民勤绿洲荒漠过渡带为例,在47个植物群落调查样地的基础上,应用双向指示种分类法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)对研究区典型植物群落进行数量分类和排序,并讨论了影响植物群落类型及空间分布的环境因子。结果表明:(1)研究区植物群落结构简单,植物种以旱生耐盐植物为主。(2)TWINSPAN分类将研究区的植物群落划分为11个群丛类型,即白刺+盐生草群丛、白刺+芦苇群丛、白刺+盐爪爪群丛、盐爪爪+黑果枸杞群丛等,分类结果在空间上反映了民勤绿洲荒漠过渡带植物群落的演替变化趋势。(3)DCA排序结果验证了TWINSPAN分类结果的合理性,同时指出制约民勤绿洲荒漠过渡带植物群落类型及空间分布的重要环境因子是地下水埋深和地貌形态。     

民勤沙区几种果树水分生理和土壤水分的关系

通过对民勤沙区几种果树进行节水灌溉,研究了苹果梨、锦丰梨、金冠苹果、新红星苹果和毛里斯苹果,在控水和正常灌溉条件下的水分生理变化特征。结果表明：在民勤沙区对这5种果树实行节水灌溉是可行的,且在控水和对照条件下5种果树各项水分生理指标之间的关系略不相同。     

阿拉善荒漠啮齿类动物地理分布的GIS 分析

The rodents were investigated with trap-day method in Mashan Desert of Inner Mongolia from August to September 1998 and 1999. Sixty-five sites were selected according to conditions of vegetation, landform, topography and soil. The area of the site was 10 ha in which 400 - 500 traps were arranged. There were 1019 samples captured with 31 469 effective trap-days in all sites.The results showed that Meriones meridianus was a typical dominant species and Euchoreutes naso was one of representative rodents in Mashan Desert. The Mashan Desert was a new distribution region of Salpingotus crassicauda in China. Therefore, geographical distribution of the three rodents was analyzed with Map-info Professional 6.5 software of GIS (Geographical Information System).The results showed that the distribution maps of the three rodents, which were obtained on the basis of GIS, not only told the information of prophetical distribution of the three rodents in Mashan Desert, but also reported information of the rodents‘ distribution affected by habitat change, which can not be obtained by traditional site-distribution ways. This result can be used as scientific foundation for perfecting research design and monitoring harmful rodents in future.     

民勤绿洲人工梭梭林退化现状、特征与恢复对策

民勤全县共有人工梭梭林近3．5万hm^2,占人工林总面积的51．5％,在民勤固沙林中占主导地位。但目前除水库与环河周围外,人工梭梭林均出现不同程度的退化现象,并表现为建群种梭梭光合强度减弱、群落盖度降低、梭梭种群优势度下降、林地土壤含水率下降、组成群落的物种多样性减少、地表土壤结皮破坏、风蚀作用增强等特征。梭梭林的退化,直接威胁到民勤绿洲的生存与发展,其恢复与重建成为当前一项十分重要而紧迫的任务,为此提出控制梭梭林密度、人工集雨、布设粘土或新型材料沙障、引进与培育抗旱新品种、特殊区域应用喷灌技术补水、补充水源不断恢复民勤地区的地下水位等措施,以期达到恢复与维持梭梭群落稳定发展的目的。     

近30年古尔班通古特沙漠短命植物的时空格局

基于1985—1999年的GIMMS-NDVI数据和2000—2014年的MODIS-NDVI数据提取短命植物的时空格局,结合野外调查数据和1985—2014年气象站点气温和降水数据,从不同时空尺度上分析了古尔班通古特沙漠短命植物的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)古尔班通古特沙漠中短命植物层片整体表现出物种组成简单,优势度高、多样性和覆盖度低等特征,且层片特征主要是由优势物种所主导,在早春至盛夏期间,由于短暂的生活史造成层片整体在物候上有一个明显的起伏差异。(2)沙漠中短命植物覆盖度最高的区域为南部和中东部,北部次之,西部最少。就时间变化趋势而言,受近30年早春温度和冬春降水增加的影响,短命植物覆盖的区域面积呈现出明显的增加趋势。(3)1985—2014年间3、4月温度和冬春两季降水量呈上升趋势,而反映短命植物长势的NDVI值与冬春两季降水量也呈正相关性,但就相关性程度而言,冬季降水量与NDVI呈显著性相关(P0.05,r=0.405),而春季降水由于时滞效应并未表现出显著相关性。