陕甘宁地区降水稳定同位素特征及水汽来源

依据全球大气降水稳定同位素观测网络(GNIP)和已有研究中陕甘宁地区的大气降水氢氧稳定同位素资料,并结合相关气象数据,分析了陕甘宁地区大气降水氧稳定同位素的时空分布特征及其影响因子,并建立了大气降水线方程.结果表明:3省大气降水线的斜率、截距由小到大依次为:甘肃、陕西、宁夏,且均小于全球大气降水线方程的斜率、截距,表明3省的降水过程受蒸发作用影响程度沿宁夏、陕西、甘肃增强;陕甘宁地区大气降水中δ18O值在时间变化上,表现为夏秋季节富集、冬春季节贫化,从空间分布来看,由西北至东南,加权平均δ18O值呈减小趋势;3省降水中δ18O温度效应显著,但不存在降水量效应,这体现了中高纬度大陆性气候的特征;高程效应的定量关系为-0.12‰·(100 m)^-1,纬度效应更显著(纬度每增加1°,降水中δ18O相应贫化0.27‰);采用HYSPLIT模型对各站点的水汽来源进行追踪,气团聚类轨迹表明,夏半年主要有来自孟加拉湾的水汽、东南季风水汽和西风带水汽,冬半年以西风带水汽为主.     

荒漠河岸胡杨林生态系统能量分配及蒸散发

生态输水工程使得黑河下游地区荒漠河岸林的面积得到了恢复,为进一步巩固生态恢复的成果,非常有必要深入研究胡杨林生态系统的水热交换过程及其对环境因子和人类活动的响应机理。基于涡度相关技术,对2013-2016年荒漠河岸胡杨林生态系统的水热交换过程进行了研究,得出的主要结论如下：（1）生长季生态系统的能量消耗以潜热通量为主,波文比为0.21;非生长季则以感热通量为主,波文比为3.61;春季和秋季的灌水过程,使得胡杨生长前期和后期的潜热通量值较高,直接影响着胡杨林生态系统的能量分配。（2）灌水的时间改变了潜热通量和蒸散发的季节变化过程,而灌水的量决定着春季和秋季潜热通量和蒸散量的年际差异。（3）2014-2016年,生态系统的年蒸散量和生长季蒸散量平均分别为1092 mm和932 mm。荒漠河岸胡杨林生态系统的蒸散量主要受系统水分状况（灌水量）及植物生长状况的影响。     

额济纳荒漠河岸胡杨林叶片气孔导度与微环境因子关系的模拟研究

以额济纳荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)为研究对象,利用LI-6400光合测定仪于2005年5~9月份观测了胡杨叶片气体交换数据,研究了胡杨叶片气孔导度与光合速率、光合有效辐射与光合速率之间的关系.结果表明:(1)胡杨叶片净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增加到一定值后,光合速率的增加变缓慢直至平稳,并主要是非气孔限制因素造成的;Ball-Berry模型(B-B模型)能够很好地描述气孔导度与光合速率之间的关系(R2=0.92).(2)叶片净光合速率随着有效辐射的变化符合非直角双曲线规律(R2=0.99).(3)B-B模型和非直角双曲线光合模型耦合后模拟值与观测值之间存在很好的正相关性(r=0.93),但耦合模型的模拟值还是较实测值偏大.因此,在干旱区还必须考虑水分限制因素对气孔开闭的控制作用,进一步构建适合干旱区生态系统特点的水-碳耦合循环机理模型.     

胡杨叶片气孔导度特征及其对环境因子的响应

依据2005年对极端干旱区荒漠河岸林胡杨的观测资料,对胡杨气孔运动进行了分析研究以揭示胡杨的水分利用特征与抗旱机理。结果表明:(1)胡杨叶片气孔导度日变化呈现为周期波动曲线,其波动周期为2 h,傍晚(20:00)波动消失;净光合速率和蒸腾速率与气孔导度的波动相对应而呈现同步周期波动。(2)胡杨的阳生叶气孔导度高于阴生叶,且不同季节气孔导度值不同,阳生叶气孔导度的季节变幅大于阴生叶。(3)胡杨气孔导度与气温、相对湿度和叶水势有显著相关关系,当CO2浓度较小时,胡杨气孔导度随CO2浓度的增加而增加,当CO2浓度达到一定值后气孔导度不再增加,反而随CO2浓度的增加大幅度降低。(4)胡杨适应极端干旱区生境的气孔调节机制为反馈式反应,即由于叶水势降低导致气孔导度减小,从而减少蒸腾耗水,达到节约用水、适应干旱的目的,表明胡杨的水分利用效率随气孔限制值的增大而减小,二者呈显著负相关。     

黑河流域山区牧坡草地土壤呼吸的时间变化及水热因子影响

采用LI600-09土壤呼吸室和LI-600便携式光合作用测量系统,在生长季节对黑河流域山区牧坡草地土壤呼吸速率进行了连续观测,研究不同环境条件下土壤CO₂释放速率及其对气候和土地利用变化的反馈作用.结果表明,牧坡草地土壤呼吸速率的日变化规律为夜间土壤呼吸速率较低,最低值在5～10月份,分别出现在7:00、6:30、5:30、5:00、6:00和7:00,此后开始升高,达到最大值的时间分别为15:00、14:30、14:30、13:30、14:00和15:00,在16:00～18:30又逐渐下降,整个过程呈单峰曲线;土壤呼吸速率日均值介于0.31～6.98μmol·m^-2·s^-1.土壤呼吸速率7、8月份最高,5月与9月份次之,月与10月份基本一致,整个过程的变化趋势呈单峰曲线形式.土壤呼吸速率与温度呈显著指数关系,与土壤含水量呈显著乘幂关系.     

植物叶片水分利用效率研究综述

植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(WUE)是其生存的关键因子.就近来研究最多的叶片水平上的WUE,从叶片WUE的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而δ13C的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的δ13C和WUE的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE及其之间的转换研究.     

环青海湖地区草地对气候变化和人类活动的响应

以环青海湖地区为研究区,基于MODIS NPP数据、气象数据和Thornthwaite模型,估算了草地实际净初级生产力(actual net primary productivity,简称NPP_A)和潜在净初级生产力(potential net primary productivity,简称NPP_P),并将NPP_P和NPP_A的差作为人类活动对净初级生产力的影响(net primary productivity influenced by human,简称NPP_H),在此基础上,分析了草地NPP_A的时空变化以及气候变化和人类活动对草地的影响。结果表明:2000—2015年,环青海湖地区的年均草地NPP_A为176.93 g C·m~(-2)·a~(-1);16年来环青海湖地区草地NPP_A呈波动增加趋势,在空间分布上,草地NPP_A从西到东呈逐渐增加的态势;16年来环青海湖地区87.42%的区域草地发生恢复,12.58%的区域发生退化,总体上草地以恢复为主;在气候变化和人类活动对草地恢复的影响中,由气候变化主导草地恢复的比例为10.98%,由人类活动主导草地恢复的比例为5.27%,而人类活动和气候变化共同主导草地恢复的比例为83.75%,气候变化和人类活动的共同作用是草地恢复的主导力量;在气候变化和人类活动对草地退化的影响中,仅由气候变化主导草地退化的比例为6.28%,由人类活动主导草地退化的比例为50.75%,两者共同主导的草地退化的比例为42.97%。可见,草地的局部退化主要是由于不合理的人类活动导致的,如过度放牧、草地开垦和土地覆盖变化等。     

基于生态红线划定的祁连山生态保护性开发研究

运用祁连山地区的自然环境数据和社会经济数据,基于GIS平台、加权求和多指标运算模型,选取了30个指标,从生态弹性力、生态敏感性和社会经济影响力3个方面,构建了生态红线评价指标体系,对祁连山生态保护性开发进行研究分析。结果表明:生态红、黄、绿线区,分别占研究区面积的32%、40%、28%。生态红线区主要分布于祁连山的西南段、托来山以南、青海湖区及区内所有冰川分布地区,应实行最严格的管控;生态黄线区是祁连山分布面积最广的区域,主要集中在祁连山中、西段,湟水谷地的中游及乌鞘岭南部,应以修复生态环境和提供部分农产品为主;生态绿线区主要分布在疏勒南山以东地区,应保护优先,以提供生态产品为主,分区开展各具民族特色的生态旅游。     

黑河下游柽柳根系水力提升对林分蒸散的贡献

准确量化植物根系水力提升(HL)及其生态-水文效应对于陆地生态系统水分循环和全球变化研究具有重要意义。基于2011—2012年黑河下游柽柳林地土壤含水量和涡度协方差观测资料,通过将土壤体积含水量分割为HL和水分损失量(WD),结合涡度协方差测定的潜热通量计算的蒸散量(ET),首次定量黑河下游柽柳根系HL及其对ET的贡献。据估算,柽柳根系HL主要发生在20—60 cm深度,生长季HL大小在0—1.4 mm/d之间变化,平均为0.22 mm/d,WD在0—0.76 mm/d之间变化,平均为0.23 mm/d,HL与WD的年内变化存在同步性,且HL与WD处于正平衡状态,表明HL通过将深层吸收的土壤水或地下水释放在根系吸收层以供植物蒸腾消耗外,还有剩余水分留存在该层内。生长季ET在0.31—5.38 mm/d之间变化,平均为2.82mm/d,但值得注意的是,HL与ET的年内变化存在时间滞后性,HL在5月最高,但ET在7月最大。HL对ET的贡献率在0.06%—108.25%之间变化,平均为19.25%,比例高于100%的时段主要在生长初期,也就是说在蒸散最大的夏季,HL是相对较小的,其原因可能有2个:一是HL受到夏季深层土壤干化的抑制,二是HL受到夏季夜间蒸腾的抑制,究竟是何种原因还有待进一步研究。     

额济纳绿洲土壤养分的空间异质性

利用地统计学方法研究了额济纳绿洲土壤有机质、全氮、全磷、全钾的空间异质性.结果表明:土壤养分含量分布均有较大的空间异质性,土壤有机质的理论模型为指数模型,全氮、全磷和全钾的理论模型均为球状模型;额济纳绿洲土壤有机质、全氮、全钾主要受结构性因子的影响,全磷受结构性因子和随机因子的共同影响;全氮、全磷和全钾的变程在7.68～7.86 km,土壤有机质的变程较小,为5.4 km.土壤养分的空间分布表现为南北高,中间低的分布格局.