科尔沁沙地破坏起因及恢复途径

科尔沁沙地是我国北方半干旱农牧交错地带沙漠化最严重的地区之一。科尔沁沙地沙漠化的发展,不仅导致了生态系统本身的破坏,给农牧业生产带来了严重危害,而且引起了整     

沙地樟子松幼苗干旱致死过程中非结构性碳水化合物的变化

以2年生沙地樟子松幼苗为对象,通过持续自然干旱处理,研究当土壤含水量下降到田间持水量的60%、40%、30%、20%和15%时幼苗叶片水势及不同器官(一年生叶、当年生叶、茎、粗根和细根)的可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物(NSC)的含量,分析沙地樟子松幼苗在干旱致死过程中各器官NSC的分配规律及其适应机制.结果表明: 土壤含水量从田间持水量的40%下降到15%,幼苗叶片凌晨及正午水势无显著变化.当土壤含水量从田间持水量的60%下降到30%,各器官可溶性糖、淀粉、NSC含量和可溶性糖/淀粉先下降后上升.从30%下降到20%,当年生叶、一年生叶、茎和细根可溶性糖、淀粉和NSC含量降低,而粗根可溶性糖含量增加,淀粉和NSC含量减少.从20%下降到15%,当年生叶、一年生叶和茎可溶性糖、淀粉和NSC含量降低,粗根可溶性糖和NSC含量下降,淀粉含量上升,细根可溶性糖含量减少,淀粉和NSC含量增加.沙地樟子松幼苗通过不断调整各器官NSC及其组分含量变化以适应不同干旱环境,土壤含水量下降到田间持水量的30%后,幼苗可溶性糖和NSC含量总体呈下降趋势,淀粉在粗根和细根中积累,幼苗可能因碳耗竭而死亡.     

沙地赤松光合及叶绿素a快相荧光动力学特性

沙地赤松在科尔沁沙地南缘区已有50a的引种历史,但对其生长表现还知之甚少,对其光合生理还一无所知。为深入了解其光合生理特性及机理,以同龄樟子松为对照,对沙地赤松成熟林分生长指标以及光合和叶绿素a快相荧光动力学特性进行了研究。结果表明:与樟子松相比,成林阶段沙地赤松具有较大的生长量、生物量,这与其较强的光合作用密切相关。沙地赤松最大净光合速率P_(max)(10.376μmol CO_2m~(-2)s~(-1))和平均净光合速率P_n(4.902μmol CO_2m~(-2)s~(-1))均高于樟子松,且具有较高的光饱和点LSP和较低的光补偿点LCP。暗呼吸速率(R_d)较低,导致其光合效率(P_(max)/R_d)较高。JIP-测定揭示了沙地赤松较强光合作用的内在机制,在O相至P相范围内,其相对可变荧光值(V_t)总体较低,说明其在电子传递过程中耗散能量较低,而用于光化学的能量较高。比活性参数进一步表明沙地赤松单位激发态面积反应中心数目(RC/CSo、RC/CSm)、吸收的光量(ABS/CSo、ABS/CSm)、被反应中心捕获的光量(TRo/CSo)、用于电子传递的能量均较高(ETo/CSo),也因此具有较高的性能指数,其PI_((ABS/CSo/CSm))分别是樟子松的1.42、1.65和1.63倍。显然在沙地环境下沙地赤松生长表现和光合性能优于樟子松,研究结果为扩大该树种在沙地上的引种栽培提供了初步的理论依据。     

近56年来科尔沁沙地气候变化特征

根据1951-2006年的气温和降水资料,研究了干旱少雨、生态环境脆弱、土地荒漠化严重的科尔沁沙地近56年的气候变化特征.结果表明:1951-2006年,科尔沁沙地的气温以0.28℃·10 a~(-1)的速度上升,远大于全球近50年来0.13℃·10 a~(-1)的平均增温速率;各季节气温都呈上升趋势,冬、春季增温速率极显著(P<0.001),增温速率分别为0.46和0.39℃·10 a~(-1);年最高气温(0.17℃·10 a~(-1))与年最低气温(0.42℃·10 a~(-1))均呈极显著地增加趋势(P<0.01);降水量年际间波动较大,无明显的变化趋势,各季节降水量也没有明显的变化规律;年降水日数呈显著减少趋势(1.3 d·10 a~(-1)),各季的降水日数虽都有逐年减少趋势,但没有达到显著水平;年降水强度和各季降水强度都没有明显的变化规律;年总小雨日数呈显著的减少趋势(P<0.05),减少速率为1.0 d·10 a~(-1).

Abstract：

Based on the 1951-2006 air temperature and precipitation data from seven meteoro-logical stations in Horqin Sandy Land, the past 56-year climate change characteristics in this semi-arid area with vulnerable eco-environment and severe land desertification were analyzed. From 1951 to 2006, the mean annual air temperature in this area increased by 0. 28℃·10 a~(-1), much higher than the global average value of 0.13℃·10 a~(-1) in recent 50 years. The increasing trend of the temperature appeared in all four seasons, but was only significant in winter and spring (P<0.01), with an increasing rate of 0. 46℃·10 a~(-1) and 0.39℃·10 a~(-1), respec-tively. Both the maximum and the minimum mean annual temperatures increased significantly (P <0. 01), and the increasing rate was about 0.17℃·10 a~(-1) and 0.42℃·10 a~(-1), respec-tively. The annual precipitation fluctuated among years, with no obvious change trend at yearly and seasonal scales, while the precipitation days decreased significantly at yearly scale (1.3 d·10 a~(-1)) but not at seasonal scale. No obvious change patterns were observed in the precipitation intensity both in yearly and seasonal scales. The annual light-rain days decreased significant (P <0.05) in a rate of 1.0 d·10 a~(-1).     

科尔沁沙地黄柳和小叶锦鸡儿茎流及蒸腾特征

利用Dynamax茎流测量系统、Li-6400光合作用仪和自动气象站分别对科尔沁沙地两种灌木树种黄柳和小叶锦鸡儿的液流变化、蒸腾速率及其周围的环境因子进行检测.研究结果表明：（1）黄柳、小叶锦鸡儿茎干液流通量密度日变化趋势基本相同,呈多峰曲线;液流启动时间分别为4：30、5：30,在13：00左右到达各自液流峰值,峰值大小为81.2～91.7mg/h、17.3～27.1mg/h,20：30降为最低,晚间均具有明显的液流活动现象.（2）灌木的茎流日变化曲线与蒸腾速率日变化曲线并不吻合,实验测得的叶片蒸腾速率不能同步反映茎干液流的动态变化特征;黄柳的叶片蒸腾速率和单枝蒸腾耗水量均大于小叶锦鸡儿,耐旱性相对较低.（3）黄柳、小叶锦鸡儿白天液流通量密度变化趋势与环境因子变化趋势相吻合.相关性分析表明,影响灌木液流变化的主要因子依次是太阳有效辐射、相对湿度、大气温度、风速、10cm和20cm土壤温度.     

科尔沁西部地区荒漠化土地植被恢复技术研究

在科尔沁沙地西部对植物抗旱性、抗旱造林技术、沙丘植被恢复技术、退化草地改良技术进行了研究试验。抗旱生理的研究结果表明,差巴嘎蒿、小叶锦鸡儿比紫穗槐、胡枝子更适应干旱。对于杨树、山杏和樟子松,施用保水剂、固体水和在根际地表覆膜可分别提高造林成活率10%~30%。1.0 m×1.0 m的草方格在当地较适宜。如果综合利用生物措施和工程措施,固沙植物选择适当,在二、三年内就可将流沙固定。通过围栏封育、翻耙、补播、施肥、施用土壤改良剂等技术改良退化、碱化草场,平均产量提高2~4倍。施加氮肥明显提高了牧草蛋白质含量。改良后的草场土壤中蛋白酶、磷酸酶、脲酶、转化酶等总体上向良性发展。     

沙漠化对沙地土壤呼吸的影响及其对环境变化的响应

为了了解沙漠化过程中土壤呼吸速率变化及其对环境因素变化的响应,于2005年在科尔沁沙地研究了固定、半固定和流动沙地的土壤呼吸日变化和生长季动态及其与环境变化的关系,得出以下结论:(1)3种沙地土壤呼吸日变化在春季和秋季呈单峰曲线,夏季呈多峰曲线;(2)3种沙地土壤呼吸速率从春季到秋季的季节动态均呈双峰曲线,峰值分别出现在6月下旬和8月下旬;(3)固定和半固定沙地的土壤呼吸的日变化幅度明显大于流动沙地,季节变化幅度也是固定沙地半固定沙地流动沙地;(4)随着沙漠化的发展,土壤呼吸平均速率明显下降,生长季平均土壤呼吸速率从固定沙地的2.32μmolCO2/(m·2s)降为半固定的1.65μmolCO2/(m·2s)和流动沙地的1.06μmolCO2/(m·2s);(5)3种沙地土壤呼吸速率日变化均与土壤温度呈正相关,与空气湿度呈负相关,在季节尺度上3种沙地土壤呼吸速率与土壤温度、土壤水分和大气湿度均呈正相关,但只有固定沙地的相关性达到了显著水平;(6)沙漠化过程中,虽然土壤温度、土壤有机碳含量和植物根系碳含量都是导致沙地土壤呼吸发生改变的重要因子,但制约其变化的关键因子还是土壤水分和空气湿度。     

岷江上游干旱河谷景观边界动态及其影响域

采用遥感和地理信息系统技术,界定了岷江上游干旱河谷的范围,在此基础上分析了岷江上游干旱河谷的边界动态及其影响域.结果表明,岷江上游干旱河谷的范围不断扩大,干旱河谷边界长度增加,边界形状复杂性先增加后降低.岷江上游干旱河谷的边界沿山体迅速向上攀升,1974其最高上限为海拔3128m,1995年为3167m,较1974年抬升了39m;2000年为3181m,比1995年抬升了14m.1974—2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向向上抬升了53m,平均每年约抬升2m.岷江上游干旱河谷边界的显著影响距离为800m,800～1200m为干旱河谷和周围其它景观影响的过渡区域.干旱河谷外缘800m范围内的区域,是干旱河谷抵抗周围景观影响和外来干扰的缓冲地带,在对岷江上游干旱河谷生态环境进行综合治理的过程中,应对其给与充分关注.     

科尔沁沙地丘间地植被演变的研究

主要研究了科尔沁沙地丘间地植被的发生和演变规律及不同发育时间群落种类组成动态特征。结果表明 :丘间地植被发育很快 ,在围封条件下 ,30年内经历了一年生草本阶段、多年生草本阶段和灌丛阶段。在组成结构上 ,物种多样性指数和均匀度呈上升趋势 ,而生态优势度下降 ,表明其相对稳定的特征。同时就过度放牧对植被的影响进行了论述