策勒绿洲外围6种优势防护林植物对不同灌溉量的光合及水分生理响应

以策勒绿洲外围6种人工栽培的优势防护林植物为研究对象,在绿洲外围设置A(0m3·m-2)、B(0.1m3·m-2)、C(0.2m3·m-2)3个不同灌水量处理实验,探讨优势防护林植物对不同灌溉量的光合以及水分生理响应特征。结果显示:(1)在不同灌溉量下6种优势防护林植物净光合速率的日变化趋势一致,均为典型的单峰型变化,除红枣以外,其它植物的净光合速率均表现为CBA。(2)随着灌溉量的增加,植物的蒸腾速率也在逐渐增大,灌木日蒸腾速率呈不规则的M型变化趋势。(3)除核桃外,其它植物清晨水势和正午水势均随着灌溉量的增加而增大,且均表现为BCA。(4)6种优势防护林植物在不同的灌溉量下的瞬时水分利用效率日进程基本上一致,且均表现为BCA。研究表明,从水分利用和灌溉量大小的角度来说,在防护林树种的选择中应该优先选用核桃、红枣、桑树和沙拐枣;综合考虑节水和植物生长的情况下,对红枣进行适量灌溉显然比核桃、桑树、柽柳、花棒和沙拐枣更为有效,所以红枣比其余5种植物更适于在策勒绿洲地区节水生长。     

基于机器学习算法的草地地上生物量估测——以祁连山草地为例

草地地上生物量（Aboveground Biomass,AGB）是指导畜牧业生产管理的重要指标,是草畜平衡综合分析的基础。目前,有关祁连山草地AGB反演的研究较少,且多源数据间的尺度差异问题并未得到很好的解决。为了解祁连山草地AGB的空间分布状况,利用Sentinel-2多光谱数据、无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）数据以及2021年植被生长期实测草地AGB数据实现了空天地一体化监测,通过决策树回归（Decision Tree Regression,DTR）、随机森林回归（Random Forest Regression,RFR）、梯度提升决策回归树（Gradient Boosting Regression Tree,GBRT）以及极致梯度提升（eXtreme Gradient Boosting,XGBoost）共4种算法反演草地AGB的适用性分析,利用最优模型反演了祁连山草地的AGB空间分布状况。结果表明：研究区内多种植被指数所表现出的特性有所差异。祁连山地区AGB在空间分布上呈现出由西北向东南递增的趋势,平均AGB为925.43kg/hm²。6种植被指数与实测AGB之间均表现为显著正相关,适合作为祁连山草地AGB遥感反演的指标;XGBoost模型较其它模型具有最高的R²值（0.78）和精度（74.75%）、最低的均方根误差（RMSE,99.74 kg/hm²）和平均绝对误差（MAE,71.60 kg/hm²）,模型反演效果最好;UAV数据能够提供更加详细的空间细节特征,减小Sentinel-2数据和实地采样数据间的尺度差异;因此,基于6种植被指数与祁连山草地AGB间的相关性,构建XGBoost模型反演研究区草地AGB空间分布状况是具有实践意义的。研究结果将为指导祁连山草地畜牧业的发展和维护草地生态系统的平衡提供一定的参考价值与数据支撑。     

土壤碳氮特征沿干旱梯度时空格局及对气候变化的响应——基于中国生态系统研究网络(CERN)长期定位监测数据

土壤碳氮含量及其化学计量特征是表征生态系统碳汇能力和土壤质量的重要指标，在支撑生态系统结构功能以及缓解气候变化中起着关键作用。利用中国生态系统研究网络(CERN)长期定位监测数据，分析了土壤碳氮特征沿干旱梯度的时空规律及其对气候变化的响应。结果表明：空间上，典型荒漠草原生态系统随着干旱加剧，土壤有机碳和全氮含量减少，土壤有机碳对干旱响应的敏感性降低，而土壤全氮对干旱响应的敏感性增加，土壤有机碳随土壤全氮含量的增加而增加。时间上，2005—2018年，荒漠草原生态系统土壤有机碳和全氮含量变化速率沿干旱梯度表现出由负转正的增加趋势，其中，干旱区呈减少趋势，半干旱和半湿润地区呈增加趋势，鄂尔多斯站和沙坡头站呈显著增加趋势。从影响因素来看，土壤碳氮特征对降水量增加的敏感性沿干旱梯度呈现出先增强后减弱的“上凸”抛物线趋势，温度变化对土壤碳氮特征的调控没有表现出明显的干旱梯度效应。土壤碳氮比、土壤有机碳含量、土壤全氮含量对降水量和平均温度变化响应的敏感性均依次降低。不同干旱梯度土壤碳氮特征的变化规律为未来气候变化下生态系统结构与功能预测提供科学依据。     

氮添加对昆仑山高山草地土壤、微生物和植物生态化学计量特征的影响

全球范围内的氮沉降增加改变了生态系统氮(N)素循环过程,由此带来的生态学效应已成为当前研究的热点。以昆仑山高山草地生态系统2种优势植物黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)和针茅(Stipa capillata)为研究对象,开展人工氮肥添加试验,研究土壤-微生物-植物系统各组分生态化学计量特征对氮添加的响应特征。结果表明:①氮添加显著提高了土壤NH4^+-N和土壤NO3^--N含量(P<0.05),土壤全N、全磷(P)、速效P含量没有明显变化。②氮添加条件下针茅叶片N含量增加,P含量降低,而黄花棘豆N和P含量无明显变化。③土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)随着施氮量的增加呈现出先增加后降低的趋势,当施氮量为6N·m^-2·y^-1时呈现出最高值。土壤NH4+-N含量与土壤微生物量N含量有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明,短期氮添加有利于土壤养分和微生物量的积累,促进植物和微生物养分吸收利用。2种优势植物的生态化学计量特征对氮沉降的响应不同,过量的氮输入将会造成植物生长受到P限制,氮沉降会改变昆仑山高山草地生态系统的生物地球化学循环过程。