克氏针茅(Stipa krylovii)草原土壤呼吸及其影响因子

基于LI6400-09便携式光合作用测量系统的土壤呼吸观测系统对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)草原2005年5月至9月的土壤呼吸作用的测定结果,研究了克氏针茅草原土壤呼吸速率的日、生长季动态及其控制因子.结果表明,在生长季节,克氏针茅草原土壤呼吸速率的日季动态均呈单峰型变化;日最大值和最小值分别出现在10:00～13:00和凌晨4:00左右;生长季日均最大值(0.14mgCO2m-2s-1)出现在6月份,日均最小值(0.03mgCO2m-2s-1)出现在8月份.在日尺度上,随着生长期的变化,控制土壤呼吸作用的环境因子有所不同;在生长初期和末期土壤呼吸速率的限制因子主要为总辐射,而在生长中期,控制因子则为气温和土壤含水量.在整个生长季的尺度上,极显著影响土壤呼吸作用的环境因子则为土壤含水量(0～10cm、10～20cm、20～30cm)、总辐射和气温.约有72%的土壤呼吸作用生长季变异是由表层土壤含水量和总辐射共同决定的,其中0～10cm土壤含水量是影响克氏针茅草原土壤呼吸作用在生长季节变化的主导环境因子,可以单独解释土壤呼吸作用变异的51%.     

几个主要地面因子对草原群落蒸发蒸腾的影响

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,采用“土柱称重法”,观测了几个主要地面因子对草原群落蒸发蒸腾的影响。主要研究结果如下：1．土壤因子的影响：(1)在通常情况下,草原群落蒸发、蒸腾及蒸散均随土壤水分增加而增大;当土壤水分过多时,群落蒸腾由于植物受涝而降低。(2）在低土壤含水量条件下,群落蒸发随土壤粘粒含量增加呈线性降低;在高土壤含水量条件下,群落蒸发随土壤粘粒含量增加而升高。(3)不同土壤含水量的群落蒸发,均随土壤紧实度增大而升高,并先后达最高值。土壤含水量愈低,蒸发达最高值愈滞后。 2．放牧因素的影响：群落蒸腾与牧压呈线性负相关;群落蒸发与牧压呈线性正相关。群落生物量随牧压增大而降低是导致群落蒸发和蒸腾与牧压呈正、负相关的主要原因。 3．退化群落及其恢复群落的蒸发蒸腾：群落退化导致群落蒸发升高,蒸腾降低;相应的群落恢复导致群落蒸发降低,蒸腾升高。在—定程度上,群落退化及其恢复演替虽然能明显改变群落T／E值1）,但却不会引起群落蒸散值的明显变化。     

松嫩草原碱化草地角碱蓬群落水分生态的研究

 本文采用自行设汁的蒸散仪和加拿大Campbe 11科学仪器公司生产的自动气象设备测定了松嫩草原碱化草地角碱蓬群落的蒸散、蒸腾量、太阳辐射及空气温度等环境因子。分析结果表明生长季的睛天条件下,角碱蓬群落的蒸散、蒸腾速率的日进程均为单峰曲线,且各月份间差异很大。群落蒸腾速率与太阳辐射强度、空气温度、相对湿度、风速等环境因子紧密相关,其中与太阳辐射强度呈极显著正相关关系。生长季降雨量和土壤含水量在角碱蓬群落水分循环与平衡的过程中起重要调节作用。1992年6～8月的生长季中,角碱蓬群落总的水分亏缺较少(6.3mm),但各月份间差异很大,其中6月份水分亏缺最高(30.1mm)。     

锡林河流域羊草草原群落土壤呼吸及其影响因子的研究

采用碱液吸收法对内蒙古锡林河流域羊草 (L eymus chinensis)草原群落土壤呼吸速率进行了连续 2年的野外测定 ,并通过多元回归手段对其影响因子进行了分析。结果表明 :1) 1998～ 1999年两个生长季羊草群落土壤呼吸速率的季节动态均为单峰型曲线 ,最大值出现在 7月下旬 ;2 ) CO2 释放速率、气温和土壤含水量之间有如下关系 :L n Res=5 .85 96 0 .0 12 5 M 0 .0 394T 0 .0 0 49M× T,R2 =0 .70 96 ,表明约有 70 %的土壤呼吸量变化是由气温和土壤含水量共同决定的 ,其中以温度为主 (Res=2 5 6 .75 T0 .6 5 5 7,R2 =0 .5 779) ,Q1 0 在 2 .0～ 3.0之间 ;3)羊草无放牧群落生长季的土壤呼吸总量在 2 49.4～ 32 0 .7g C.m- 2 .a- 1之间 ,放牧群落在 2 37.0～ 30 5 .6 g C.m- 2 .a- 1之间 ,放牧对土壤呼吸影响不大。     

黄土高原春小麦农田蒸散及其影响因素

蒸散与水循环、能量平衡密切相关,是黄土高原雨养农田生态系统最重要的水通量之一。准确测定半干旱区农田生态系统蒸散,对增强陆气相互作用的理解以及科学应对气候变化有重要意义。采用涡度相关技术对黄土高原春小麦农田生态系统蒸散进行了观测,利用气象梯度系统进行环境因子观测;分析了春小麦农田生态系统蒸散日、季动态及其环境影响因子。结果表明,黄土高原半干旱区春小麦农田生态系统蒸散呈早晚低、中午高的"单峰型"日变化特征;最大日峰值出现在8月(0.22mm/h)。生长季蒸散日峰值高于非生长季。春小麦农田最大日蒸散率值相对较低,这可能与该地区干旱少雨的气候特征有关。农田蒸散且具有明显的季节动态,与降水季节分布密切相关。7、8月份降水较多,月蒸散量较高。全年蒸散量(318.0 mm)略低于年降水量(332.3 mm);蒸散量与降水量比值为95.7%。非生长季蒸散量显著低于生长季(4—9月);二者之比为0.26。农田蒸散随土壤含水量和空气温度(低于26℃)增大呈指数增长趋势;随空气相对湿度、太阳辐射、风速增大呈先增大后降低的二次曲线变化趋势。净辐射是黄土高原半干旱区农田生态系统蒸散主要环境控制因子,土壤含水量次之。     

草原区不同植物群落蒸发蒸腾的研究

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,采用“土柱称重法”对典型草原群落蒸发蒸腾进行实验观测,主要研究结果如下：1．草原沙地、羊草草原和河漫滩草甸是本地区差异明显的三种群落。草甸蒸腾最大(9.2 mm·d-1),比另两种群落高2—3倍;草甸蒸发最小(0.4mm·d-1),约为沙地的1／4,草原 的l／8。2．羊草草原在本区分布广,大针茅草原是本区半干旱地带性代表。由于这两种群落主要有关背景值的不同,羊草群落蒸散值(4.4—5.Omm·d-1)明显高于大针茅群落(3.5—3.8 mm·d-1),而且羊草群落的T／E1)值(～2)也明显大于大针茅(～1)。在生长季节中,羊草草原蒸散随气温升高而升高,在盛夏达最高值,然后随气温降低而降低。然而由于降雨变化的影响,羊草草原蒸发蒸腾的季节变化时而出现较大幅度的波动。3．根据1989年实测的降水和羊草群落蒸发蒸腾的季节变化,分析羊草群落的水分收支,可以看到实验区羊草草原的水分收支是大体平衡的。     

古尔班通古特沙漠南缘梭梭(Haloxylon ammodendron)群落能量平衡及蒸散特征

梭梭是北方荒漠区重要的固沙植物,具有较强的荒漠环境适应能力。研究梭梭群落能量及蒸散变化对科学管理水资源、保护与建设生态植被等有重大意义。基于波文比自动观测系统在古尔班通古特沙漠南缘丘间地实时连续测定的2018年气象和能量数据,运用波文比-能量平衡法对梭梭群落能量平衡和蒸散特征进行了分析。结果表明:梭梭生长季(4—10月)太阳净辐射和土壤热通量的日变化呈单峰状分布,净辐射通量最高值出现在13:30左右,土壤热通量最大值出现时间比净辐射推迟2 h,波文比在梭梭生长旺盛期全天变化稳定,萌发期和枯落期白天变化较小,夜间波动较大,湍流通量以显热通量为主;在晴天和阴雨天条件下,梭梭生长旺盛期的日蒸散量均明显大于萌发期和枯落期,且日蒸散量在旺盛期呈双峰型,萌发期和枯落期呈单峰型;2018年梭梭生长季蒸散量为279.67 mm,日均蒸散强度1.31 mm/d,梭梭群落的蒸散受到气象、自身生长特性以及土壤水分的影响,4月蒸散强度开始逐渐增大,由于多阴雨天气导致6月的蒸散强度有所降低,7月达到最大,9—10月水分、温度等条件缺乏,梭梭生理活动微弱,蒸散强度急剧减小。     

内蒙古羊草草原不同退化阶段土壤养分与植物功能性状的关系

深入认识植物功能性状的生态学含义, 对于阐明不同自然与人为干扰环境下的群落构建途径, 进一步揭示生态系统服务维持机制具有重要的理论意义。该文以内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原不同退化演替阶段的群落为研究对象, 分析了土壤养分与植物功能性状的变化特征及两者之间的关系。结果表明: (1)退化导致土壤养分含量逐渐减少, 全氮和全磷在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿(Artemisia frigida)群落之间差异显著; (2)随着退化演替的进程, 群落最大高度和叶片碳氮比减小, 群落最大高度在未退化的羊草+杂类草群落与轻度退化的羊草+针茅(Stipa sp.)群落之间差异显著, 碳氮比在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿群落之间差异显著; (3)不同退化演替阶段的群落, 其土壤养分对植物功能性状的影响有所差异。在羊草+针茅群落, 速效氮与群落最大高度、叶片木质素含量和叶片碳氮比均呈显著负相关关系。而在羊草+糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)群落中, 上述3种植物功能性状则表现为均与全磷含量显著正相关; (4)群落植物功能性状之间的关系也因退化阶段不同而有所不同。在轻度退化的羊草+针茅群落中, 叶片木质素含量与其他4个功能性状显著正相关, 叶片碳氮比与群落最大高度、叶干物质含量、木质素含量呈显著正相关关系。在严重退化的羊草+冷蒿群落中, 所有性状均呈极显著正相关关系。表明植物通过功能性状的协调或组合, 以适应贫瘠的土壤环境。上述结果深化了对典型草原退化演替的认识, 对退化草地的恢复与保护具有一定的指导意义。     

恢复状态下羊草（Leymus chinensis）草原植被根冠比动态及影响因子

利用内蒙古羊草草原围栏样地连续两年的地上、地下生物量数据和当地同时期的降水、气温资料,分析了退化羊草草原,在恢复过程中植被根冠比动态及与水热因子之间的关系。研究结果表明：（1）羊草草原植被地上、地下生物量季节变化均呈单峰型曲线,峰值出现在8月。（2）羊草草原植被根冠比具有明显的季节变化,生长季初和生长季末根冠比值较大,最低值出现在地上生物量最高的8月中下旬。（3）羊草草原植被月根冠比与上上月月降水量相关关系极显著,与七月平均气温相关关系显著;以根冠比为因变量,上上月月降水量、上月平均气温为自变量可分别建立线性回归方程。该方程可以较好地模拟羊草草原植被生长季内月根冠比的动态变化,这样在草地恢复过程中,可由上月的水热因子来指导下月的草地管理,并为更准确地估算草原生态系统生产力及碳储存动态提供重要参数。     

内蒙古羊草草原不同退化阶段土壤养分与植物功能性状的关系北大核心CSCD

深入认识植物功能性状的生态学含义,对于阐明不同自然与人为干扰环境下的群落构建途径,进一步揭示生态系统服务维持机制具有重要的理论意义。该文以内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原不同退化演替阶段的群落为研究对象,分析了土壤养分与植物功能性状的变化特征及两者之间的关系。结果表明:(1)退化导致土壤养分含量逐渐减少,全氮和全磷在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿(Artemisia frigida)群落之间差异显著;(2)随着退化演替的进程,群落最大高度和叶片碳氮比减小,群落最大高度在未退化的羊草+杂类草群落与轻度退化的羊草+针茅(Stipa sp.)群落之间差异显著,碳氮比在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿群落之间差异显著;(3)不同退化演替阶段的群落,其土壤养分对植物功能性状的影响有所差异。在羊草+针茅群落,速效氮与群落最大高度、叶片木质素含量和叶片碳氮比均呈显著负相关关系。而在羊草+糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)群落中,上述3种植物功能性状则表现为均与全磷含量显著正相关;(4)群落植物功能性状之间的关系也因退化阶段不同而有所不同。在轻度退化的羊草+针茅群落中,叶片木质素含量与其他4个功能性状显著正相关,叶片碳氮比与群落最大高度、叶干物质含量、木质素含量呈显著正相关关系。在严重退化的羊草+冷蒿群落中,所有性状均呈极显著正相关关系。表明植物通过功能性状的协调或组合,以适应贫瘠的土壤环境。上述结果深化了对典型草原退化演替的认识,对退化草地的恢复与保护具有一定的指导意义。     

晋南地区冬小麦生育期气候变化特征及其对产量的影响

明确气候变化特征及其对小麦生产的影响,有助于为农业适应气候变化方案的制定提供理论依据.本研究分析了晋南小麦主产区临汾、运城市1957-2015年降水量、气温、日照时长、潜在蒸散量、干燥度等变化及其对冬小麦生育期及产量的影响.结果 表明:1957-2015年,临汾、运城市全年降水量和冬小麦生育期日照时长均呈下降趋势,冬小...     

盘锦湿地芦苇(Phragmites communis)群落蒸发散主导影响因子

利用2005年全年盘锦芦苇湿地梯度观测和涡动相关系统的监测数据,对芦苇群落的蒸发散变化规律及其主导影响因子分析表明,不同月份芦苇群落蒸发散日变化呈现出相同的变化趋势,即早晚低、中午高的单峰型曲线;芦苇群落蒸发散主要受当地气象因素、植被生长状况和生理生态特征的影响.相关分析表明,芦苇湿地蒸发散与净辐射、气温、地表温度、相对湿度、风速、土壤含水量等环境因素的变化都有很好的响应.回归分析表明影响生长季主要因素有:净辐射、土壤含水量、相对湿度、气温和地表温度;影响非生长季主要有:净辐射、地表温度和风速.同时,植被生长状况和生理生态特征对蒸发散也有显著影响,其中叶面积指数与气孔导度是芦苇群落蒸发散的主导影响因子.     

Evapotranspiration of Phragmites communis community in Panjin wetland and its control factors

Based on the data in the whole year of 2005 using microclimate gradient observation, eddy covariance observation, and plant ecophysiological observation at Panjin Wetland Ecosystem Research Station, Institute of Atmospheric Environment, China Meteorological Administration, the daily evapotranspiration variation and the control factors of the Phragmites communis community are analyzed. The results show that daily evapotranspiration variation among different months can be expressed as a single-peak curve that is lower in the morning and evening, and higher around noon. Meteorological and biological factors affect the evapotranspiration obviously. According to the correlation analysis, the evapotranspiration variation of Phragmites communis wetland has good correspondence with such environmental factors as net radiation, air temperature, surface temperature, relative humidity, wind speed and soil moisture. Regression analysis indicated that the major factors during the growing season include net radiation, soil moisture, relative humidity, air temperature and surface temperature, while the factors during the non-growing season include net radiation, soil surface temperature and wind speed. At the same time, growth situation and biological characteristics of vegetation have significant effects on the evapotranspiration of Phragmites communis, especially the leaf index and leaf conductance.     

Assessment of climatic indices limiting rainfed wheat yield

In this study variation of six climatic indices including accumulated precipitation (P), accumulated potential evapotranspiration (PET), accumulated actual evapotranspiration (AET), accumulated crop evapotranspiration (ETC), accumulated water stress (S) and climatic water deficit (D), was investigated. Climatic indices and their variation were calculated during seven growth stages of wheat in five locations in the northeast of Iran from 1983 to 2008. Principal component analysis (PCA) technique was applied to explore major modes of variation in the regional climatic indices during different crop growth stages. The principle component obtained for each region was correlated to the regional winter wheat yield. Finally the regional amount of water and precipitation use efficiency (WUE and PUE) were analyzed in order to assess any possible association with wheat yield. The results showed that the highest precipitation occurred during the tillering stage and spatially decreased from north (Bojnord) to south (Birjand) and from east (Mashhad) to west (Sabzevar). The difference between the highest and the lowest precipitation across all locations was 2.5 of standard value. The variation pattern of AET, compared to other indices, showed more similarity to variation of precipitation at different growth stages and the highest AET (more than 2 of standard value in all locations) occurred during the tillering stage. The PCA indicated that effective components varied in different locations. The most positive and effective components were types of evapotranspiration that are associated with crop (ETC and AET) and precipitation. However none of these effective PCs showed a significant correlation with final yield. The PUE and WUE analysis indicated that PUE provides more information to interpret the relationship between total amounts of precipitation and the final yield.     

元江干热河谷林地内外潜在蒸散发量的变化及其驱动因素

蒸散发对把握气候变化、理解区域生态保护具有重要意义。本文利用主成分分析及皮尔逊双侧相关检验的方法研究元江干热河谷林地内外潜在蒸散发量(PET)的变化及其驱动因素,并根据分析结果对林地内外蒸散发的发生过程进行解读。通过对2015—2018年日PET的研究发现:林内PET比林外低0.86 mm·d^-1;林地内外PET呈周期式减小,林外的减小趋势更大。2015—2018年及对应年份旱雨季的林地内外干旱指数显示,元江的干旱程度在研究时间段内有所缓解,林内干旱指数较林外更低。林内日PET的驱动因素依次是气温(Ta)、地面净辐射(Rn)、5 cm土壤热通量;林外日PET的驱动因素依次是Ta、5 cm土壤温度、Rn。林内蒸散发的发生层按蒸散发的剧烈程度所划分的层次性较清晰,剧烈层位于稀树灌丛林型的中上层,蒸散发的剧烈程度由中上层向下依次减弱;林外蒸散发的发生层层次性较混合,剧烈层位于近地面空气与土壤交汇层。     

黄土塬区麦田蒸散特征

利用大型称重式蒸渗仪研究了黄土塬区冬小麦不同时段单元（生育期、月、日、时）的蒸散特征,并分析了叶面积指数、土壤含水量和气温、降水等因子对蒸散的影响.结果表明,在试验年份,各生育期内冬小麦的日蒸散量:孕穗 抽穗期﹥开花期﹥起身期﹥拔节期﹥灌浆期﹥返青期﹥成熟期﹥越冬期;生长前期蒸散受温度影响较大,中期受叶面积指数影响较大,后期土壤水分成为蒸散的限制因子,灌浆期内冬小麦日均蒸散量因受土壤水分亏缺影响而显著下降,日均蒸散量从孕穗 抽穗期的625 mm·d^-1 减小到灌浆期的2.66 mm·d^-1;月蒸散以4～6月最高,3个月蒸散量占试验期间总蒸散量的80％以上;麦田逐日蒸散变化曲线上的波动峰值反映了受降水作用土壤水分状况改善条件下的蒸散特征;时蒸散过程在总体遵循周期性的前提下表现出随天气而改变的现象.     

华北平原参考作物蒸散量变化特征及气候影响因素

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉是有十分重要的现实意义。在气候变化的背景下,利用Penman-Monteith方法,计算华北平原典型站点1961 2007年逐日参考作物蒸散量,并从能量平衡和动力学角度对其分解,分析年际变化和季节变化特征;结合数理统计方法,研究影响参考作物蒸散量及其构成项变化的主次气候因子,为该区农田水分管理提供更有效的科学指导。研究结果表明:在华北平原全区温度显著上升、日照时数,相对湿度,平均风速呈显著下降的背景下,绝大部分站点参考作物蒸散量及构成项呈显著下降趋势。夏季的参考作物蒸散量和辐射项值相对最高,冬季值最低;春季的空气动力学项值相对比例最高。辐射项与空气动力学项年际间呈负相关关系,春夏两季之间呈不显著正相关趋势,秋冬两季呈不显著负相关趋势。辐射项的变化主要受日照时数、风速及温度的影响,其中风速的贡献是负效应;空气动力学项的变化主要受风速、相对湿度及平均温度的影响,相对湿度的贡献是负效应。参考作物蒸散量的变化主要受日照时数、相对湿度、温度日较差和风速的综合影响。此外,降水与其呈显著负相关关系,下降幅度略高于参考作物蒸散量的变化幅度。     

放牧退化群落中冷蒿种群生物量资源分配的变化

对放牧退化群落中冷蒿种群生物量及生物量资源分配的变化进行了研究.结果表明,在放牧干扰下,随着放牧退化程度的增加,冷蒿种群叶、茎、根的生物量及总生物量增加.其中根的重量增加幅度较大,但生殖构件(花序、果实)的生物量在轻度退化群落中增加,中度退化群落中迅速减少,重度退化群落中未发现生殖构件.随着放牧退化程度增加,冷蒿种群生物量的资源分配发生变化,对根的分配增加,对茎、叶的分配减少,根冠比增加;对无性繁殖的分配增加,对有性生殖的分配减少.在重度退化群落,冷蒿有性生殖严重受阻,繁殖格局发生变化.从资源分配的动态来看,随着放牧退化程度的增加,生长初期至盛期,冷蒿种群资源优先分配给地上部分,尤其是光合器官叶;而生长盛期至末期,资源优先分配给有性生殖或贮藏器官.繁殖格局的转变是冷蒿种群耐牧,在重度退化下成为建群种的关键.资源分配格局的时空变化,使生长、维持和繁殖等方面的分配达到和谐,是冷蒿种群在重度退化下成为建群种的物质基础.