遥感GPP模型在中亚干旱区4个典型生态系统的适用性评价

总初级生产力（GPP）是全球生态系统碳循环的重要组成部分,对全球气候变化有重要影响。目前有多种遥感模型可以模拟总初级生产力,比较不同遥感模型在中亚干旱区上的适用性对推进全球干旱区碳收支估算具有重要意义。基于涡度协相关技术观测的四个地面站数据验证MOD17、VODCA2、VPM、TG、SANIRv五种模型的模拟精度。结果表明：（1）基于光能利用率理论的MOD17、VPM模型模拟咸海荒漠植被和阜康荒漠植被GPP的精度最高（R²分别为0.52和0.80）,但在模拟草地、农田生态系统生产力时存在较明显的低估（RE>20%）;基于植被指数的遥感模型TG模型、SANIRv模型模拟巴尔喀什湖草地生态系统和乌兰乌苏农田生态系统GPP的精度最高（R²分别为0.91和0.81）,同时模拟值与实测值的相对误差也较低;基于微波的VODCA2模型模拟各生态系统生产力的效果最差。（2）水分亏缺是限制植被GPP的主要因素,因此是否合理考虑水分胁迫是影响GPP模型在中亚干旱区适用性的重要因素。研究揭示了遥感GPP模型在中亚干旱区的应用潜力,为推进全球植被碳通量的准确估算提供参考。     

气候变化和人类活动对中国陆地生态系统总初级生产力的影响厘定研究

总初级生产力（GPP）是生态系统植被光合作用生成有机物的能力表征,是生态系统服务功能的基础,关系到区域社会经济可持续发展及区域生态安全。基于生态系统过程模型CEVSA2,应用中分辨率成像光谱仪（MODIS）卫星遥感的叶面积指数数据产品（MCD15A2H）,以强迫法构建了遥感数据驱动的模型新版本——CEVSA-RS;基于CEVSA-RS模拟分析了气候变化和人类活动对中国陆地生态系统GPP时空变化的相对影响,从气候潜在总初级生产力（GPP_CL）和现实总初级生产力（GPP_RS）的大小和趋势两方面厘定了人类活动影响。2000至2017年全国平均潜在GPP （1016.36 gC m^-2a^-1）略高于对应现实GPP （962.85 gC m^-2a^-1）,但存在明显的空间分异：长江以南大部、秦岭、太行山脉以东以及大兴安岭以东和长白山地区等森林植被覆盖区,现实GPP高于潜在GPP;而西部草地及灌丛等地区现实GPP低于潜在GPP。全国GPP呈显著增加趋势（P<0.05）,其中现实GPP的增速（46.04 gC m^-210a^-1）高于潜在GPP的增速（41.46 gC m^-210a^-1）,人类活动影响促进GPP增长,主要体现在华南地区和华北平原等地;内蒙古东部、东北平原北部、青藏高原西部等地人类活动呈负面影响。人类活动影响大于气候影响的区域可达全国陆地面积的53%,其中西部生态相对脆弱的草地区人类活动仍为负面影响,这些地区以草定畜,发展草牧业和保护生态,仍然任重道远。     

基于FORCCHN模型的中国典型森林生态系统碳通量模拟

森林生态系统是陆地碳循环的重要组成部分,其固碳能力显著高于其他陆地生态系统,研究森林生态系统碳通量是认识和理解全球变化对碳循环影响的关键。碳循环模型是研究森林生态系统碳通量有效工具。以长白山温带落叶阔叶林、千烟洲亚热带常绿针叶林、鼎湖山亚热带常绿阔叶林和西双版纳热带雨林等4种中国典型森林生态系统为研究对象,利用涡度相关2003-2012年观测数据,评估FORCCHN模型对生态系统呼吸（ER）,总初级生产力（GPP）,净生态系统生产力（NEP）的模型效果。结果表明：（1） FORCCHN模型能够较好的模拟中国4种典型森林生态系统不同时间尺度的碳通量。落叶阔叶林和常绿针叶林ER和GPP的逐日变化模拟效果较好（ER的相关系数分别为0.94和0.92,GPP的相关系数分别为0.86和0.74）;（2）4种森林生态系统碳通量季节动态模拟值和观测值显著相关（P<0.01）,ER、GPP、NEP的观测值和模拟值的R²分别为0.77-0.93、0.54-0.88和0.15-0.38;模型可以很好地模拟森林生态系统不同季节碳汇（NEP>0）,碳源（NEP<0）的变化规律;（3）4种森林生态系统碳通量模拟值与观测值的年际变化有很好的吻合度,但在数值大小上存在差异,模型高估了常绿阔叶林的ER和GPP,略微低估了其他3种森林生态系统ER和GPP。     

甘肃南部7种高寒杜鹃生物量模拟

精确测定与模拟高山-亚高山灌丛生物量是了解陆地生态系统碳功能的重要基础工作。以甘肃南部高山-亚高山地区常见的7种高寒杜鹃（Rhododendron spp.）灌木为对象,通过标准植株收获法,建立易测因子与各器官生物量及总生物量的方程并检验拟合精度,筛选最优拟合方程。结果表明：（1）自变量和函数的类型对杜鹃生物量的模拟效果影响较大,700组方程中以D和D²H为自变量和以幂函数为模型拟合的R²相对集中、中位数都较高。（2）遴选出的35组单物种最优生物量模型的R²介于0.66-0.99之间、中位数为0.92,除山光杜鹃（Rh.oreodoxa）的茎、叶生物量和地上生物量模型为线性函数、麻花杜鹃（Rh.maculiferum）的所有模型为指数函数外,其余的生物量模型均为幂函数;D和D²H是单物种生物量模型的最佳预测变量,H仅是黄毛杜鹃（Rh.rufum）除根外、美容杜鹃（Rh.calophytum）叶生物量的最佳预测变量。（3）混合物种最优模型是以D²H为自变量的幂函数,除对叶生物量的模拟精度相对较低外,对其它生物量的模拟均较好。甘肃南部7种高寒杜鹃灌木生物量模型的建立为高寒地区灌丛生态系统碳汇功能的研究提供了支撑。     

青藏高原高寒灌丛2003-2016年生长季的不同月份CO2通量对气温日较差的响应

全球气候变化引起的气温日较差（ADT）减小，将会对高寒生态系统的碳平衡造成深刻影响。基于涡度相关系统，利用2003-2016年的涡度相关系统观测资料，做了青藏高原高寒灌丛在生长季（6-9月）不同月份的ADT对CO₂通量影响的研究。结果表明：2003-2016年的生长季中，最高气温（MaxTa）和最低气温（MinTa）呈先升高后降低的单峰变化趋势，ADT没有呈现明显的变化趋势。逐日总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸（Re）呈先增加后降低的单峰趋势，逐日净生态系统CO₂交换（NEE）呈先下降后上升的"V"型变化趋势。高寒灌丛在生长季为碳汇，整个生长季总NEE、GPP和Re平均值分别为（-161.2±30.1）、（501.9±60.2）、（340.7±54.4） gCm^-2。在高寒灌丛生长季（6-9月）的每个月份，MaxTa、MinTa和ADT分别是GPP（P<0.001）、Re（P<0.001）和NEE（P<0.01）变化的主要控制因子。高寒灌丛的ADT的增大有利于生态系统的碳固持，暗示在未来气候变化背景下ADT的减小将会削弱高寒灌丛生态系统的碳汇能力。     

青藏高原植被生态系统垂直分布变化的情景模拟

如何模拟和揭示青藏高原植被生态系统垂直分布在全球气候变化驱动下的时空变化情景,对定量解析青藏高原陆地生态系统对气候变化响应效应具有重要意义。该论文基于Holdridge life zone （HLZ）模型,结合数字高程模型（DEM）数据,改变模型输入参数模式,发展了改进型HLZ生态系统模型。结合1981-2010（T0）时段的气候观测数据和IPCC CMIP5 RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种情景2011-2040（T1）、2041-2070（T2）、2071-2100（T3）三个时段气候情景数据,实现了青藏高原植被生态系统垂直分布的时空变化情景模拟。引入生态系统平均中心时空偏移趋势模型和生态多样性指数模型,定量揭示了青藏高原植被生态系统在不同垂直带上的时空变化情景。结果显示：青藏高原共有16种植被生态系统类型;冰雪/冰原、高山潮湿苔原和亚高山湿润森林为青藏高原主要的植被生态系统类型,其面积之和占到了青藏高原总面积的56.26%;高山干苔原、亚高山潮湿森林、山地灌丛、山地湿润森林和荒漠等对气候变化的敏感性总体上高于其它类型;在T0-T3期间,青藏高原的高山湿润苔原、高山干苔原、荒漠呈持续减少趋势,平均每10年将分别减少1.96×10⁴km²、0.15×10⁴km²和1.58×10⁴km²;亚高山潮湿森林、山地湿润森林和山地灌丛呈持续增加趋势,平均每10年将分别增加3.42×10⁴km²、2.98×10⁴km²和1.19×10⁴km²;RCP8.5情景下青藏高原的植被生态系统平均中心的偏移幅度最大,RCP4.5情景下的偏移幅度次之,而RCP2.6情景下的偏移幅度最小。另外,在三种气候变化情景驱动下,青藏高原植被生态系统的生态多样性呈减少趋势。总之,未来不同情景的气候变化将直接影响青藏高原植被生态系统的时空分布格局及其生态多样性,气候变化强度越高,影响就越大,而且气候变化对青藏高原植被生态系统的影响呈现出从低海拔到高海拔递增的影响效应。     

土壤蒸发和植被蒸腾对三江源退化高寒草甸蒸散的影响

蒸散（ET）主要由土壤蒸发（E）和植被蒸腾（T）组成,然而难以把E与T从陆地生态系统ET中区分开。为阐明位于青海省境内的三江源区（89°24''—102°23''E,31°39''—36°16''N）高寒草甸E和T对生态系统ET的影响,利用小型蒸渗仪和微气象系统定量研究了三江源退化高寒草甸ET、E和T的变化,以及植被和环境因子对其的影响。结果表明：2017和2018年的ET分别为467.7 mm和479.2 mm,其中生长季（5—9月）约占72%,且E对生态系统ET的贡献（56%）大于T（44%）,年降水量（P）的90%以上通过ET返回大气（ET/P > 90%）。根据生长季中不同植被覆盖度的蒸渗仪观测结果发现,ET随植被覆盖度的降低而增加。逐步回归分析表明,净辐射（R_n）是驱动生态系统ET、E、T最主要的因子;另外,E对饱和水汽压差（VPD）的响应更敏感,而T受空气温度（T_a）的影响更大;土壤含水量（SWC₅）对蒸散的影响相对较小,可能由于研究区降水相对较多的原因。结果说明,草甸退化将加剧土壤蒸发,进而导致生态系统散失更多的水分。     

人工灌丛化对荒漠草原生态系统碳储量的影响

宁夏盐池县从20世纪70年代开始在荒漠草原上人工种植柠条灌木用以防风固沙和生态恢复,这一人为措施极大地改变了区域生态系统的植被结构和碳循环,而定量评估人工灌丛化对荒漠草原生态系统碳储量的影响,不仅能够揭示人类活动的碳循环反馈机制,而且可为地方政府生态治理提供理论指导。结合Biome-BGC模型和Logistics生长模型模拟了1958—2017年间荒漠草原人工灌丛化前后的碳储量变化,定量分析了人工灌丛化对生态系统碳储量和组分的影响。结果表明:(1)结合Biome-BGC模型和Logistics生长模型可以较准确地模拟出荒漠草原人工灌丛化过程中生态系统碳储量的变化。(2)人工灌丛化会快速改变荒漠草原的碳储量累积特征,柠条灌木种植后的快速生长阶段极大增强了生态系统的总碳储量,导致生态系统的碳储量特征由草地型向灌木型转变。(3)人工灌丛化改变了生态系统各类型碳储量的组分结构,其对地上植被和枯落物碳储量的影响非常明显,灌丛化后生态系统的植被和枯落物碳分别增加了6倍和1.76倍;因植被碳向土壤碳转化过程较慢,故人工灌丛化对地下土壤碳储量的影响在短期内较为微弱。以上结果显示,荒漠草原人工灌丛化能显...     

2001—2018年中国总初级生产力时空变化的遥感研究

总初级生产力（GPP）是绿色植被吸收大气中CO₂进行光合作用生产的有机质,是陆地生态系统碳循环研究的一个关键参数。利用遥感数据和气象数据驱动的双叶光能利用率DTEC模型计算了2001-2018年中国逐月GPP,并结合日光诱导叶绿素荧光（SIF）反演的GOSIF GPP数据集,分析了中国陆地生态系统2001-2018年GPP的时空变化特征。结果表明：（1） GOSIF和DTEC模拟的中国多年GPP平均值分别为7.23 Pg C和6.93 Pg C,在空间分布上呈现东南部高西北部低的特征;（2）2001-2018年,中国GPP呈显著增长（P<0.01）,年增长幅度分别为0.094 PgC/a （GOSIF）和0.073 PgC/a （DTEC）。而已有研究估计的中国GPP年增长幅度约为0.02-0.057 PgC/a,低估了GPP增长趋势。（3）在中国通量网6个通量站的GPP验证表明,两种模型精度高、表现好,都能较好地模拟观测站的GPP季节变化。（4） GOSIF GPP的精度优于DTEC GPP模型,这可能是由于SIF与GPP存在直接机理联系。GOSIF GPP算法能客观地反映植被生产力状况,而DTEC模型更适合自然条件下植被生产力的模拟。     

利用叶片荧光参数估算油蒿灌丛群落生态系统生产力

生态系统生产力（GEP）在全球碳循环中具有重要意义,但其准确估算仍然是一个挑战。近年来,叶绿素荧光和冠层GEP的关联成为生态学的研究热点,关系尚不清楚且存在广泛争议。于2015年对宁夏盐池毛乌素沙地荒漠灌木油蒿（Artemisia ordosica）灌丛生态系统碳交换（NEE）特征进行连续观测,使用多通道荧光监测仪对通量贡献区内油蒿叶片的实时荧光（F_s）和光下荧光（F_m''）进行原位连续监测,叶面积指数（LAI）、归一化植被指数（NDVI）以及环境因子同步观测。利用光合有效辐射（PAR）、LAI和实际光化学效率（Φ_PSII）等参数构建基于叶绿素荧光的生态系统生产力（GEP_ChlF）模型,探究叶片和冠层尺度不同参数对环境因子波动的响应,比较分析GEP_ChlF和基于涡度相关法监测生态系统生产力（GEP_EC）相关性及GEP_ChlF的适用性。研究发现,Φ_PSII和NEE日变化规律一致,Φ_PSII、GEP_ChlF和GEP_EC由PAR控制,受空气温度（T_a）和饱和水汽压差（VPD）调控,土壤含水量（SWC）和Φ_PSII呈显著正相关（P<0.01）。PAR处于400-800 μmol m^-2 s^-1时,GEP_ChlF与GEP_EC线性关系最优,斜率为0.627（R²=0.67,P<0.01）;弱光下GEP_ChlF的低估可能是由于冠层实际光能拦截率高造成;强光下GEP_ChlF显著高于GEP_EC,呈非线性关系,可能是GEP_EC基于夜间温度敏感性所拟合的生态系统呼吸（R_e）无法预测光呼吸部分所导致。GEP_ChlF具有荧光参数的特性,对环境波动更加敏感,和环境因子相关性优于GEP_EC。结果表明,高辐射、极端温度、高蒸腾和干旱是限制叶片和冠层尺度下油蒿光合过程的主要胁迫因素。本研究构建的荒漠生态系统光合过程模型GEP_ChlF能够替代GEP_EC作为一个良好的冠层尺度生态参数,所提出的空间尺度上推方法可为促进区域可持续发展提供数据支撑和决策参考。     

荒漠草原人工灌丛化对蒸散发及其组分的影响——以盐池县为例

我国西北防沙治沙工程中大量的种植中间锦鸡儿(Caragana intermedia)会导致荒漠草原发生灌丛化现象,研究人工灌丛化对荒漠草原蒸散发的影响,不仅能够揭示半干旱区人为活动对生态系统水循环的影响机理,还可以指导区域生态治理实践。以宁夏盐池县荒漠草原为例,基于植被的生理生态参数和荒漠草原水热条件,采用生物地球化学模型(Biome Bio-Geochemical Cycles,Biome-BGC)和地球呼吸系统模拟模型(Breathing Earth System Simulator,BESS)结合的方法,模拟荒漠草原生态系统人工灌丛引入前后蒸散发及其组分的变化,定量研究荒漠草原人工灌丛化对区域生态水文循环中蒸散发的影响。结果表明,人工灌丛的引入使植被结构及特征发生了变化,叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)年最大值由0.20增加为0.67,改变了植被年内与年际变化特征。荒漠草原人工灌丛化后,生态系统年均蒸散发由251.74 mm增加到了281.42 mm;人工灌丛化对生长季的蒸散发增强明显,8月蒸散发峰值时,日均蒸散发由1.27 mm/d增加到1.56 mm/d。灌丛化过程使生态系统蒸腾量平均增加了1.35倍,蒸发量增加了1.06倍,改变了生态系统蒸散发的组分结构,导致蒸发比例降低、蒸腾比例增高。由此可知,荒漠草原在防沙治沙和生态治理中大量种植灌木的现象,加大了区域生态系统的蒸散发,并改变了水分耗散结构,从而对生态系统地气水汽交换有较大影响,研究结论对荒漠草原生态治理及未来的植被重建有一定的借鉴意义。     

不同气候变化情景下荒漠草原生态系统碳动态模拟

荒漠草原生态系统对气候变化十分敏感,但其碳循环过程如何响应气候变化尚不明确。基于Biome-BGC模型和1958—2017年的气象观测资料,模拟了宁夏盐池荒漠草原生态系统在4种不同气候情景下的碳储量变化。结果表明:(1)4种气候情景下,盐池荒漠草原生态系统年均总碳储量在2.3208—2.3652 kg/m^2,土壤碳储量占总碳储量的94.03%,枯落物与植被碳储量分别占4.03%和1.94%。(2)近60 a间,基准情景下的土壤碳储量以每年0.0020 kg/m^2的速度累积,总碳储量呈波动性上升趋势。(3)植被、枯落物碳储量的年内变化与季节变化紧密相关,土壤碳储量在夏秋季较低,冬春较高。(4)单独的气温升高会导致土壤碳、植被碳及枯落物碳储量的略微降低,而单独降水波动增加会导致碳储量的明显增高,二者综合作用会导致碳储量的升高;此外,枯落物碳储量对气候变化的响应最敏感,其次是植被碳储量,土壤碳储量对气候变化的响应敏感度最低。研究结果揭示了荒漠草原碳储量随不同气候变化情景的变化规律,可为地方政府制定应对气候变化策略和生态恢复政策提供科学依据。     

基于茎流-蒸渗仪法的荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

基于Biome-BGC模型的北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应研究

研究中国北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应,对于制定合理的经营管理措施以应对区域的气候变化具有重要意义。基于对杨树人工林碳水通量的连续监测数据和对Biome-BGC模型参数的校准,模拟分析杨树人工林碳水通量及水分利用效率(WUE)对气候变化(气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升)的响应规律。结果表明,Biome-BGC模型校准后显著提升了其对杨树人工林碳水通量的模拟精度,对GPP、ET模拟结果的Nash-Sutcliffe效率系数(NS)分别为0.69和0.63,各自提高了64.3%和80%,均方根误差(RMSE)则分别降低至1.94 g C m~(-2) d~(-1)和0.88 mm/d,分别下降了26.5%和25.4%。在未来气候变化情景中,单独的气温上升、降水增加和大气CO_2浓度上升分别造成GPP的降低、升高和升高,其中GPP对大气CO_2浓度上升的响应程度(28%—44%)远高于对气温上升(1%—5%)和降水变化(3%—10%)的,ET则主要受降水的影响,响应程度在5%—14%之间。GPP和ET对气候变化的响应则受不同水平的气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升三者综合作用的影响。基于GPP和ET对气候变化的响应,WUE随气温上升、降水增加表现为降低趋势,随降水减少和大气CO_2浓度升高则呈升高趋势;其对未来气候中大气CO_2浓度升高的响应程度为27.7%—43.6%,远高于对气温上升(1.2%—5.8%)和降水变化(1.2%—3.5%)的,说明未来气候变化中大气CO_2浓度上升是促进杨树生长的主要因素;其中相对于当前WUE(2.8 g C/kg H_2O),C2T2P1和C0T3P0情景下WUE的升高和降低幅度最大,分别为45.4%和5.8%。     

人工柠条-荒漠草地交错带拟步甲昆虫群落多样性

选取宁夏东部盐池县人工柠条灌丛-荒漠草地交错带为研究样地,以距离梯度形式,利用巴氏诱罐法对拟步甲科昆虫群落多样性进行了调查,研究了边缘效应对拟步甲昆虫群落多样性的影响。共采集拟步甲昆虫1405只,分属8属13种。结果表明,克小鳖甲和弯齿琵甲个体数量分别占总个体数的32.74%和43.27%,为该地区的优势种类。拟步甲昆虫在人工柠条灌丛-荒漠草地交错带的分布可分为3种类型,优势种克小鳖甲和弯齿琵甲属于栖息地广布型,但二者并没有表现出十分均匀的适应性,而且他们在各样带的分布呈显著负相关,克小鳖甲的分布趋向于沙生荒漠环境,弯齿琵甲的分布趋向于柠条灌丛;常见种蒙古漠王、小皮鳖甲的分布偏向于喜好荒漠草地;异距琵甲、奥氏真土甲、网目土甲和淡红毛隐甲的分布则偏向于喜好柠条灌丛。拟步甲昆虫丰富度与Shannon-Wiener多样性沿边缘分别向柠条灌丛和荒漠草地内部降低,个体数量总体上沿柠条灌丛、交错带向荒漠草地内部降低,但各样带差异不显著。从季节动态看,荒漠草地和柠条灌丛物种多样性季节变化相似,3种生境拟步甲活动密度季节变化相似。边缘效应强度分析呈现边缘正效应。CCA排序图显示分类地位相近的物种在生态适应上具有趋同性。多元回归分析表明,植被密度影响拟步甲昆虫群落的优势种和个体数量,植被盖度和高度分别影响拟步甲群落的均匀度和丰富度。主坐标分析(PCo A)排序表明人工柠条灌丛-荒漠草地交错带的拟步甲昆虫群落组成与柠条灌丛内部没有明显分化,但趋于向柠条灌丛生境演替。     

盐池县2000-2012年植被变化及其驱动力

荒漠草原区的植被对防治荒漠化、维护生态屏障具有决定性作用,宁夏盐池县作为其典型代表,近13年的植被变化深受气候变化和人类活动的综合影响。基于MODIS NDVI等数据,运用趋势分析、经验模态分解和空间叠置分析等方法,对盐池县2000—2012年的植被动态变化进行研究,结果表明:(1)2000—2012年盐池县NDVI在0.2—0.4之间呈波动上升趋势,上升幅度为0.078/10 a,上升趋势显著;总体来说,植被稳定性低,年际间波动或转换频繁、幅度大;(2)NDVI的波动分量与残余分量方差贡献率各占50%,且NDVI波动呈减弱趋势。促使NDVI波动的主控因子是年降水量,但其影响在减弱;(3)推动NDVI趋势性上升的主要因素是土地利用方式改善和类型变化,但土地利用方式改善对NDVI的贡献远远大于土地利用类型变化对NDVI的贡献。因此,荒漠草原区的生态改善应以保护为主,辅之以必要的生态重建,走以适度开发带动整体保护的道路。     

Carbon–water coupling and its relationship with environmental and biological factors in a planted Caragana liouana shrub community in desert steppe,northwest China

宁夏荒漠草原区中间锦鸡儿灌丛群落碳水循环特征及其与生物环境因子的关系 干旱半干旱区的人工植被重建可能会改变陆地生态系统的重要生物物理过程——碳水循环,然而在人类活动背景下,仍然缺乏对这些区域生态系统的碳水耦合机制的认识。本研究基于涡度相关系统测量了宁夏盐池荒漠草原区人工种植的中间锦鸡儿(Caragana  liouana)灌丛群落的CO2和H2O通量,通过分析总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP)、蒸散发(Evapotranspiration, ET)和水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)的变化,探讨了人工灌丛生态系统碳水通量及其耦合关系,并进一步分析驱动其变化的生物环境因子。研究结果表明,气候因子的季节变化导致了生物物理特征和碳水通量呈周期性变化。在生长季,GPP和ET波动较大,而WUE变化相对稳定。GPP、ET和WUE显著受辐射(Global Radiation, Rg)、温度(Ta和Ts)、水汽压亏缺、叶面积指数和植物水分胁迫指数(Plant Water Stress Index, PWSI)的驱动。其中Rg、温度和PWSI是影响WUE的最重要因素。Rg和温度会对WUE产生直接的促进作用,但同时也会间接地提高PWSI进而抑制WUE。PWSI会抑制光合作用和蒸腾作用,当植物水分胁迫超过一个阈值(PWSI > 0.54)时,WUE会下降,这是因为GPP对植物水分胁迫的响应比ET更敏感。这些研究结果表明,在荒漠草原区通过大规模种植灌木可实现固碳的作用,但也必须充分考虑区域的水资源消耗和水分利用效率的状况。     

荒漠草原向灌丛地转变过程中两种优势植物种子萌发及阈值特征

选取宁夏荒漠草原人为灌丛地转变过程中的两种优势种沙芦草（Agropyron mongolicum）和柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）为对象,利用不同浓度PEG条件下的种子萌发特性来探究其在干旱胁迫下植被更新萌发特征,结果表明：柠条锦鸡儿平均初始萌发时间早于沙芦草14 h,且柠条锦鸡儿吸水率低于沙芦草,分别为201.21%、293.43%;柠条锦鸡儿和沙芦草种子萌发率和萌发速率均随渗透势的升高呈先上升后下降趋势,且均在-0.02 MPa时萌发率最高,分别为28.67%、44.67%,在-1.2 MPa时最低,分别为6.67%、1.33%;两者萌发速率均在-0.02 MPa时达到最大,分别为12.84%、9.52%,且柠条锦鸡儿起始萌发天数少于沙芦草1-4 d;通过S型生长曲线和线性模型模拟种子萌发水势和萌发率关系,分析得出柠条锦鸡儿萌发水势阈值范围为-0.3--0.86 MPa、沙芦草为-0.3--0.65 MPa,灌木柠条锦鸡儿种子萌发水势阈值范围低于多年生禾草沙芦草。以上结果表明灌丛引入下的荒漠草原在未来干旱条件下,其灌丛柠条锦鸡儿种子在植被更新中较沙芦草更具萌发优势。