基于改进的双源模型模拟荒漠河岸胡杨林蒸散发

蒸散发是水循环和能量平衡过程中的重要组成部分,其准确量化对于深刻揭示干旱半干旱地区的生态水文过程具有重要意义。以黑河下游荒漠河岸胡杨林为研究对象,在2014和2015年胡杨主要生长季内,基于涡度相关技术实测数据,分析了蒸散发日及各物候期变化规律,结合改进的双源Penman-Monteith-Priestley-Taylor(PM-PT)模型,模拟了黑河下游荒漠河岸胡杨林蒸散发,并分析了模型的参数敏感性,得到的主要结论如下:(1)胡杨林蒸散发日变化大致呈先升高后降低的趋势。上午随着太阳辐射的逐渐增强,气温逐渐升高,蒸散速率逐渐增大,在中午12:00左右达到峰值。随后,太阳辐射减弱,气温逐渐降低,空气中相对湿度增加,胡杨叶片内外水汽压差减小,蒸散速率随之降低。(2)胡杨生长季内蒸散发整体上呈先升高后降低的趋势。2014和2015年生长季蒸散发总量分别为612 mm和658 mm,果期和种子散播期累积蒸散发为生长季内蒸散发总量的主体部分,果期内累积蒸散发分别为316 mm和348 mm,分别占各年生长季蒸散发总量的51.65%和52.87%;种子散播期内平均蒸散发略低于果期,2014和2015年胡杨林种子散播期内累积蒸散发分别为261 mm和271 mm,分别占各年生长季蒸散发总量的42.71%和41.12%,展叶期和叶变色期内平均蒸散发最低,原因在于展叶期胡杨叶片尚未完全成形,而叶变色期叶片活性逐渐降低。(3)改进的双源PM-PT模型与传统的双源Shuttleworth-Wallace(SW)模型相比,在模型结构与参数数量方面均得到了优化,其模拟精度也更高。(4)改进的双源PM-PT模型对净辐射最为敏感。     

平茬密度对荒漠草原人工柠条林间生境的影响

合理平茬对柠条林更新复壮及科学利用具有重要意义。以宁夏荒漠草原6 m带距人工柠条林（中间锦鸡儿,Caragana intermedia）林间草原为研究对象,研究了全平（QP）、隔一带平茬两带（G1P2）、隔一带平茬一带（G1P1）、隔两带平茬一带（G2P1）、未平茬（WP）五种密度（间距）平茬后柠条林间植被和土壤性状、小气候和土壤风蚀特征等变化。结果表明：（1）G2P1处理下林间植被物种总数、密度、高度和地上生物量最高,物种丰富度、多样性指数以G1P1、G2P1较高。（2）0-40 cm土壤容重以G1P1、G2P1较低,但机械组成无明显变化规律;土壤有机质、速效钾、全氮和速效氮以G2P1最高,但速效磷G1P1最高;土壤平均含水量以G2P1较高,达到8.33%,G1P2和WP最低,WP水分垂直变异系数最大。（3）处理间气温和风速无显著差异;风蚀量以QP、G1P2和WP较高,G1P1与G2P1较小。研究认为,适宜的密度平茬对人工柠条林间生境有改善作用,宁夏荒漠草原人工柠条林平茬时可采取隔两带平茬一带的方式。     

金塔绿洲荒漠交错带沙蓬根系分形特征

根系分形结构是植物根系构型应对环境异质性的表型可塑性,可反映植物对生长环境的适应结果。在黑河中游的金塔北海子国家湿地公园,按照立地条件选择丘间低地、缓平沙坡和坡顶平地3种生境类型,采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法,研究了绿洲荒漠交错带一年生植物沙蓬(Agriophyllum squarrosum)的根系分形结构。结果表明:从丘间低地到坡顶平地植被群落的高度、盖度、地上生物量、土壤含水量、紧实度和土壤容重逐渐减小,沙蓬根系分形维数呈减小趋势,而根系分形丰度呈增大趋势;不同立地条件下沙蓬根系分形维数和分形丰度间呈负相关关系,沙蓬根系分形维数与分形丰度在丘间低地和坡顶平地均存在极显著负相关关系(P0.01),在缓平沙坡样地呈显著负相关关系(P0.05)。沙蓬根系分形维数和分形丰度间"此消彼长"的权衡关系,体现了沙生植物应对生境胁迫的表型可塑性机制。     

乌拉特荒漠草原红砂(Reaumuria soongorica)灌丛林地地面节肢动物群落季节分布特征

以乌拉特荒漠草原红砂(Reaumuria soongorica)灌丛林地作为研究样地,分别于2018年春季、夏季和秋季,利用国际通用的陷阱诱捕法,调查了地面节肢动物群落季节动态分布特征及其与环境因子间的关系。结果显示:(1)3个季节内共捕获地面节肢动物560只,隶属于10目23科。其中,春季优势类群为拟步甲科,夏季为拟步甲科和蚁科,秋季为拟步甲科,其个体数分别占总个体数的51.54%、59.11%和64.88%;常见类群春季和夏季均有8类,秋季有10类,其个体数分别占总个体数的43.08%,37.33%和32.68%;稀有类群春季有7类,夏季有6类,秋季有3类,其个体数分别占总个体数的5.38%、3.56%和2.44%。(2)3个季节内生物量占比超过10%的地面节肢动物类群仅有拟步甲科,春季、夏季和秋季其分别占群落总生物量的88.59%、72.56%和80.90%;1%—10%的地面节肢动物类群生物量,春季、夏季和秋季其分别占群落总生物量的9.76%、25.51%和17.78%;小于1%的地面节肢动物类群生物量,春季、夏季和秋季其分别占群落总生物量的1.62%、1.94%和1.32%。(3)随季节变化,地面节肢动物的密度、类群数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均存在显著差异性(P0.05),表现为夏季显著高于春季或秋季。(4)RDA和Spearman相关分析结果表明,降雨量、气温、土壤含水量、土壤pH和电导率及土壤粒径组成是地面节肢动物季节分布的重要影响因素。研究表明,随着季节更替乌拉特荒漠草原红砂灌丛林地地面节肢动物群落组成季节分布差异性较大,夏季地面节肢动物多样性较高,而且不同类型环境因子对于地面节肢动物的个体数分布影响不同。     

放牧强度对内蒙古荒漠草原土壤有机碳及其空间异质性的影响

放牧是内蒙古荒漠草原主要利用方式之一,研究不同放牧强度下土壤有机碳分布规律对退化草原恢复以及推广精准放牧技术具有重要的指导意义。基于不同放牧强度长期放牧样地（0、0.93、1.82、2.71羊单位hm^-2（a/2）^-1）,采用高样本数量的取样设计并结合地统计学分析方法,研究荒漠草原土壤有机碳及其空间异质性。结果表明：中度放牧会显著降低0-30 cm土层全氮含量（P<0.05）,全磷含量随放牧强度增强出现先降低后升高趋势;放牧样地土壤有机碳含量均显著低于对照样地（P<0.05）,不同放牧强度处理土壤有机碳含量没有显著差异;土壤有机碳密度受放牧影响在0-20 cm土层出现显著下降（P<0.05）,变化趋势同有机碳含量相似,碳氮比在重度放牧区0-10 cm土层显著降低（P<0.05）。土壤有机碳空间异质性和异质性斑块的破碎程度随放牧强度增加而增大;土壤有机碳含量与海拔高度在对照、轻度放牧和中度放牧区均呈极显著负相关（P<0.01）,在重度放牧区土壤有机碳含量和海拔无显著相关性;土壤有机碳含量与土壤全氮、全磷含量均呈极显著正相关（P<0.01）。综上所述,放牧降低土壤有机碳含量,提高土壤有机碳空间异质性,土壤有机碳含量的空间变异受海拔和土壤养分含量等因素的共同影响。     

胡杨土壤理化性质与微生物群落结构空间和分布的关系

土壤理化性质是微生物群落结构变化和空间分布的主要驱动力,揭示土壤与微生物之间关系是当前生态学和土壤学的研究热点之一。在大小胡杨树冠下少有植物生长的区域,测定距离树干不同位置（距离大胡杨树干0-3 m和3-6 m,距离小胡杨树干0-3 m,以及距离大小胡杨树干至少9 m以上;分别简写为DB_{0-3 m},DB_{3-6 m},DS_{0-3 m}和CK）的土壤理化性质和土壤微生物的群落组成,之后运用微生物群落组间差异分析、典范对应分析和Spearman相关分析等方法,探讨胡杨树冠下土壤理化性质与微生物群落分布组成之间的关系。结果显示：（1）在4个采样位置,细根生物量、土壤含水量、有机质、全氮、全磷和总盐均在DB_{0-3 m}最高,DB_{3-6 m}居中,DS_{0-3 m}和CK的含量最低（DB_{0-3 m}≥DB_{3-6 m}≥DS_{0-3 m}≥CK）（P<0.05）。DB_{0-3 m}的这些理化性质的含量分别是DS_{0-3 m}的3.97、1.13、3.71、3.03、1.49和1.95倍;相反,土壤容重在4个采样位置没有显著性差别（P>0.05）;（2）纲水平上,丰度排名前十的细菌和真菌分布组成在4个采样位置明显不同。细菌方面,Rhodothermia和γ-变形菌纲为DB_{0-3 m}的优势纲（相对丰度为0.27和0.28）,拟杆菌纲为其他3个位置的优势种（在DB_{3-6 m}、CK和DS_{0-3 m}的相对丰度为0.37、0.26和0.26）。真菌方面,粪壳菌纲为DB_{0-3 m}和DS_{0-3 m}的优势纲（相对丰度为0.27和0.10）。座囊菌纲为DB_{3-6 m}和CK的优势纲（相对丰度为0.09和0.16）;（3）细菌和真菌群落组成在4个采样位置存在显著差异。DB_{0-3 m}的真菌和细菌群落组成和DB_{3-6 m}较相似, DS_{0-3 m}和CK的真菌和细菌群落组成较为相似;（4）典范对应分析与Spearman分析结果表明,胡杨树冠下土壤微生物的群落组成受到土壤盐分、细根生物量、含水量、有机质、全氮和全磷的影响。其中,土壤盐分的影响最大。综合可知,在胡杨树冠下,土壤微生物群落的组成于胡杨树干下不同距离的位置上存在差异,它是胡杨和土壤之间物质交换、营养流动及微生物的生境选择共同作用的后果。土壤微生物群落组成在空间上的变化,可以负向影响树冠下幼苗的萌发和生长。在一定程度上,这种负向作用使得胡杨树冠下少有植物生长。     

宁夏燃煤电厂周边土壤、植物和微生物生态化学计量特征及其影响因素

大气酸沉降增加对陆地生态系统的影响已得到了广泛证实,但有关酸沉降累积下工业排放源周边植被-土壤系统元素平衡特征及其影响机制的研究较少。燃煤电厂是主要的工业酸排放源之一。因此,以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为观测点,研究了电厂周边土壤-植物叶片-微生物生态化学计量特征,分析了叶片和微生物生物量生态化学计量特征与降水降尘S、N沉降量及土壤性质的关系。结果表明：土壤和微生物生物量C ： N ： P生态化学计量特征变异系数较大,叶片各指标的变异系数较小。与受人类活动影响较少的其他同类型区相比,研究区具有较高的土壤有机C水平和N、P供给,且P相对于N丰富。植物可能主要受N限制,而微生物主要受P限制;土壤及微生物元素间均存在极显著的线性关系（P<0.001）。叶片全C与全N、全P均无显著的关系（P>0.05）。叶片全N、全P和N ： P具有高的内稳性。微生物生物量N ： P内稳性较强,但生物量N和P内稳性较弱,对土壤环境的变化反应敏感;SO₄^2-沉降有助于促进叶片对P的摄取和微生物对C、N、P的固持。少量NO₃^-沉降有利于叶片N摄取,但持续增加的NO₃^-沉降可能会使土壤P受限性增强,进而抑制叶片P摄取和微生物生物量积累。土壤酶活性、Ca²⁺和含水量亦显著影响着植物和微生物元素生态化学计量关系（P<0.05）。因此,今后还需结合多个电厂的土壤性质和植被状况,从较长时间尺度上深入揭示酸沉降增加对工业排放源周边植被-土壤系统元素平衡特征的影响机制。     

荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)叶片元素和水分含量与土壤因子的关系

通过测定中国境内荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)主要分布区21个自然种群407个植株叶片的氮(N)、磷(P)、钾(K)含量、有机质和叶片含水量,以及不同种群内土壤含水量、可溶性盐分含量、有机质、全氮、全磷含量等土壤理化性状指标,分析不同自然种群红砂叶片元素含量与土壤环境因子之间的关系.研究结果表明,随着不同土壤层含水量的增加,红砂叶片N含量和叶片含水量显著增加,而叶片K含量显著降低.土壤养分含量、可溶性盐分含量与红砂叶片P含量显著正相关,与叶片含水量显著负相关.随着土壤pH值的增加,红砂叶片N含量显著下降,叶片含水量显著增加.说明不同自然种群中红砂叶片养分含量受土壤状况的影响显著,不同土壤理化性状指标对红砂叶片元素含量的贡献显著不同.土壤水分含量是生境中影响红砂叶片特征的最关键因子,而红砂叶片含水量则最易受各种土壤理化性状的影响.生境中土壤含水量对红砂各种元素含量的影响和红砂叶片含水量对不同土壤条件的这种响应模式支持了红砂是一种以提高水分利用效率而适应于极端干旱生境的典型超旱生植物.     

多尺度上的多物种多格局——以莫索湾沙漠四种灌木及其生境为例

植物的生长固然与自身特性有关,也与其生境中环境要素及其它物种相互作用相互影响,牵涉到生物格局、环境格局和景观格局的相互作用,已有研究表明,这种作用具有多尺度特性.量化这3种格局的某些重要特征,将有利于理解这种尺度行为对格局的影响,甚至量化格局在多尺度上的一些特性.在古尔班通古特沙漠南缘莫索湾沙地选取相隔15km的两个200m×200m样地,以心叶驼绒藜(Ceratoides ewersmanniana)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、琵琶柴(Perosimonia soongorica)和沙拐枣(Calligonum mongolicum)及其生境地形和土壤理化性质为研究对象,联合小波分析(WAA)、点格局分析(PPA)和典范对应分析(CCA)研究莫索湾沙漠4种灌木种内的聚集性(成丛性)及其周期性、种间相互作用、边缘效应及其与生境地形和土壤理化性质的关系,发现表观上沙生植物分布非连续,但是可形成25～80m尺度范围的成丛性分布,且周期性出现,心叶驼绒藜周期为115～125m、梭梭周期为130～140m,研究表明,周期为110m的地形基频是植物成丛性周期形成的主因.琵琶柴和沙拐枣虽成丛分布,但未发现其周期,其周期可能在更大的幅度上存在;其次,东西方向的边缘量化检测结果表明:东西方向也存在功能边缘和结构边缘,不像南北边缘的位置是受到太阳辐射和遮阴作用影响,东西边缘的位置却是受到了垄状沙丘大小和地形的影响;再次,种间关系研究发现:4种灌木相互都是负相关,且在大多数尺度上是显著负相关.结果表明:荒漠植物通过成丛或聚集分布可以形成适合本物种生存的局部微生境.     

骆驼的食物

阿拉善双峰驼之得以在极端环境里生存,除了它本身的奇特之外,还有它所依赖的为适应干旱而各显其能的荒漠植物。