中国干旱半干旱区潜在植被演替

研究中国干旱半干旱区植被背景,成为其生态环境建设方面的基础性和指导性的工作。潜在植被作为一种与所处立地达到平衡的演替终态,反映的是无人类干扰的情况下,立地所能发育形成的最稳定成熟的一种顶极植被类型,是一个地区现状植被的发展趋势,对本地区植被生态的恢复和重建具有重要的指导意义。以综合顺序分类法为基本理论方法,在GIS研究方法支持下,采用中国干旱半干旱区119个气象观测站1961-2005年的年降水数据与115个气象观测站1961-2005的>0℃年积温数据,以15a的年平均数据为时间周期,对中国干旱半干旱区潜在植被的演替进行了分析,得出了以下结论:在中国干旱半干旱区,潜在植被类型之间发生了复杂的演替过程。1961-1975年间,分布在中国干旱半干旱区的潜在植被有10种类型,由于气候变化,到20世纪90年代后期仅剩6种类型。在潜在植被类型之间的转化特征与数量方面,表现出3种特点,稳定减少、稳定增加与波动性变化。在潜在植被类型地理分布格局变化与发展方向方面,演替明显的地区主要有:吐鲁番盆地、锡林郭勒高原北部、呼伦贝尔高原、太平岭地区;在发展方向上,潜在植被的空间变化方向(演替方向)均异。潜在植被类型演替的驱动因素主要是气候变化条件下,影响植被分布的水热条件发生了改变。     

极端干旱区尾闾湖生态需水估算——以东居延海为例

以东居延海为研究对象,利用遥感技术目视解译ETM影像,提取东居延海2002—2012年各月湖面面积。通过水文保证率法确定不同保证率下的湖面面积,结合额济纳旗气象站观测的风速、相对湿度、气温、水汽压、降水量等气象数据估算湖泊蒸发耗水量和湖泊降水补给量,根据湖泊渗漏系数估算湖泊渗漏量,最后运用水平衡原理构建湖泊生态需水模型,估算了东居延海在湖面面积保证率为50%、75%、95%时各月月均和年均生态需水量,其中年均生态需水量分别为1.78×108、1.60×108、1.03×108m3,约占莺落峡年均径流量的9.66%、8.66%、5.59%,约占正义峡年均径流量的16.27%、14.60%、9.42%,约占狼心山年均径流量的30.81%、27.65%、17.84%。     

黑河下游地下水波动带地下水与植被动态耦合模拟

采用对数正态分布模型,基于2006年黑河下游的野外实测数据,建立了研究区胡杨和柽柳植被盖度与地下水埋深的模型,并模拟了研究区的潜在植被.结果表明：黑河下游胡杨的最适宜地下水位和平均地下水位分别为2.6和3.6 m,柽柳则分别为2.0和3.0 m;胡杨的高盖度分布区主要集中在河道两侧的区域,而柽柳则可以在研究区的大部分区域以较高的盖度生存,对于研究区当前的地下水埋深而言,柽柳应该是最适宜生存的物种之一;研究区胡杨和柽柳的潜在植被空间分布与现状分布的相似性分别为43.4%和55.6%,导致相似程度不高的主要原因为土壤中存在的石膏盐盘层阻碍了土壤水分的垂直运动.     

科尔沁沙地不同生境土壤水分扩散率

利用水平土柱吸渗法对科尔沁沙地的沙质草地、固定沙丘和流动沙丘等3种生境0~100 cm土层土壤水分扩散率(D(θ))与土壤水分(θ)之间的关系进行了测定,研究了不同生境D(θ)及Boltzmann参数(λ)与θ的定量关系,并分析了D(θ)随生境及土壤剖面的变化规律。结果表明:(1)3种生境0~100 cm土层的土壤湿润峰迁移速率差异显著(P0.05),且以沙质草地的最小,其次为固定沙丘,而流动沙丘的最大,平均值分别为0.38、0.97和1.60 cm·min-1;3种生境土壤湿润峰迁移速率随入渗距离均呈对数形式递减;(2)沙质草地、固定沙丘和流动沙丘0~100 cm土层的Boltzmann参数λ平均值分别为4.22、6.58和8.59 cm·min-1/2,且λ随θ的增加而减小;(3)沙质草地、固定沙丘和流动沙丘的D(θ)依次增大,0~100 cm的平均值分别为1.21、4.51和12.75 cm2·min-1;3种生境D(θ)随θ的变化规律都可以用经验公式D(θ)=aebθ拟合;D(θ)随土壤剖面的变化规律因生境不同而有较大差异,说明科尔沁沙地不同生境及同一生境不同土层的土壤水分扩散率差异较大,且具有较高的空间异质性;(4)土壤有机质含量和粘粉粒含量对D(θ)的影响较大,且D(θ)随这2个因素的增加而减小。此外,生境类型及植物根系对D(θ)也有较大影响。     

祁连山天老池流域灌丛地上生物量空间分

采用野外样地调查法,以祁连山寺大隆林区天老池流域高山灌丛为研究对象,建立灌丛地上生物量与易测因子(冠幅周长和灌丛丛高)之间的关系,采用面向对象分类法对研究区的高分辨率影像(GeoEye-1)的土地利用类型进行分类,提取出灌丛盖度的空间分布,建立灌丛地上生物量与盖度之间的关系式,估算灌丛地上总生物量.结果表明： 研究区灌丛地上总生物量为1.8×10³ t,单位面积地上生物量为1598.45 kg·hm^-2;灌丛地上生物量主要分布在海拔3000～3700 m范围内,并且阳坡(1.15×10³ t)>阴坡(0.65×10³ t).     

黑河下游胡杨种群的点格局分析

采用空间点格局分析方法中的Ripley K函数,将宏观的地理环境与微观的点格局相结合,分析了不同尺度下黑河下游胡杨种群的空间分布格局.结果表明: 胡杨种群密度随离河距离增大而减小,且东河胡杨种群密度整体上高于西河;胡杨种群分布格局随空间尺度的变化而变化,主要在中尺度5～12 m呈聚集分布,在小尺度0～2 m和大尺度38～40 m呈随机分布,极少呈均匀分布;胡杨种群在不同离河距离主要呈聚集分布,且聚集强度随离河距离的增大呈增大趋势,而胡杨种群在离河距离较远的地段有扩散趋势,转为随机分布.表明胡杨种群内部的生态联系对空间尺度具有很强的依赖性,胡杨种群空间分布主要受表层土壤含水量和地下水埋深的影响.     

陇中黄土高原主要造林树种细根生物量分布

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对黄土高原安家沟流域油松、白杨、山杏、刺槐、沙棘和柠条6个主要造林树种细根分布进行研究,并测定不同林地下土壤含水率和土壤理化性质.结果表明： 在水平方向上,油松细根生物量呈先增大后减小的二次多项式分布,其他5个树种细根生物量均呈对数分布,水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径2~3倍的范围内,表明各植被通过水平扩展来获取更多的土壤水分.在垂直方向上,随着土层深度的增加,细根生物量均呈减小趋势.6种植被细根生物量与土壤水分、容重呈显著负相关,与有机质、全N含量呈显著正相关.     

苔藓和凋落物对祁连山青海云杉林土壤呼吸的影响

于2012—2014年生长季在青海云杉林下开展了地表覆盖物(苔藓和凋落物)对林下土壤呼吸速率影响的研究。采用LI8100土壤碳通量自动测量系统对苔藓覆盖、凋落物覆盖和裸土(去除地表覆盖物)的土壤呼吸进行观测,对比分析林下3种覆盖处理下的土壤呼吸差异。结果表明:苔藓覆盖土壤、凋落物覆盖土壤和裸土土壤的呼吸速率年均值分别为(3.88±0.26)μmol m~(-2)s~(-1),(3.31±0.19)μmol m~(-2)s~(-1),(2.28±0.31)μmol m~(-2)s~(-1),三者之间具有极显著差异,3组处理的地表相对湿度、土壤含水量、土壤温度和地表温度间均没有显著差异,但苔藓组和凋落物组的土壤温度分别比裸土组高8.13%和10.24%;3组处理的土壤呼吸速率均与温度呈显著指数相关性(0.53≤R~2≤0.91),且与土壤温度的相关性更高;苔藓覆盖、凋落物覆盖土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))分别为5.47,3.67,均高于裸土土壤呼吸的Q_(10)(2.23);裸土土壤呼吸与土壤含水量(VWC)呈高斯函数关系,VWC=34%是临界值,苔藓覆盖、凋落物覆盖土壤的呼吸速率与土壤含水量均呈线性负相关关系;苔藓和凋落物对裸土土壤呼吸的月均贡献率分别为29.33%和24.06%,可见,苔藓和凋落物在青海云杉林生态系统呼吸中起重要作用。     

兴隆山地区景观格局变化及驱动因子

基于遥感、地理信息系统(GIS)技术和景观生态学方法,以兴隆山区研究区域,在1995年～2000年的土地利用图基础上,对景观格局特征及其动态变化进行研究分析,结果表明:1995年到2000年期间,耕地、林地、城乡建设草地和耕地面积有增加的趋势;林地和水域面积有减少的趋势。针对景观指数的空间分布,采用统计分析方法得出:景观指数SHDI和SHAPE-MN相关性较差;选用代表性指数SHDI,利用TAPES-G、SRAD和WET3个计算地形、太阳辐射和土壤水参数的栅格程序和统计软件SPSS来分析影响景观格局的驱动因子,最后得出:在不考虑人为因子的条件下,由WET产生的土壤水(SOILWATER),稳定湿度(STEADYWET)对SHDI指标的空间分布影响最大。因此,土壤水分的空间分布对黄土高原丘陵区生态环境的研究非常重要。     

短期氮添加对祁连山亚高山草地生产力及植物多样性的影响

全球氮沉降速率的急剧增加已显著地改变了生态系统的生产力及稳定性,特别是在受N限制较严重的亚高山草地生态系统。虽然氮沉降增加对草地生产力和植物多样性影响的研究报道已经很多,但是氮素沉降的生态系效应因气候区、草地系统类型、加氮水平、氮肥类型和试验时间长短等不同而差别很大。为了评估氮沉降增加对亚高山草地植物物种多样性和生产力的影响,通过在祁连山中部亚高山草地设置不同氮添加水平（0、2、5、10、15、25 g N m^-2 a^-1和50 g N m^-2 a^-1）的短期氮沉降增加模拟试验,探讨了生产力和物种多样性对不同水平氮添加的响应。结果显示：氮添加增加了禾本科（垂穗披碱草、赖草和草地早熟禾）和莎草科（矮嵩草）的地上生产力及其在群落生产力中所占的比例,主要表现在氮添加增加了禾本科和莎草科的株高和株数,降低了其他科（鹅绒委陵菜和葛缕子）的株高和株数;与生产力相比,植物多样性对氮添加的响应较慢,总体随着氮添加量的增加呈下降趋势但未达到显著水平;植物多样性与生产力呈显著的负相关关系。研究结果表明氮添加有助于提高禾本科和莎草科的生产力,进而提高群落生产力,但其他科的植物会被逐渐替代,导致群落植物物种多样性降低。研究结果可为我国亚高山草地的持续性管理提供一定的理论基础。