黄土高原丘陵沟壑区柠条和沙棘树干液流的变化特征

近年来为防治黄土高原水土流失,我国政府开展了一系列的植被恢复工作。了解造林植被水分利用策略,对于在干旱半干旱黄土高原地区开展有效的植被恢复至关重要。以黄土高原甘肃省定西市安家沟小流域为研究区,选取黄土高原大规模植树造林灌木柠条(Caragana korshinskii)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象,利用包裹式液流计于2020年6—9月对柠条和沙棘树干和枝条的液流进行观测,研究柠条和沙棘树干液流密度的日内与年内变化,以及与环境要素的关系。结果表明,柠条与沙棘的液流密度日内变化规律与光合有效辐射(Q₀)、饱和水汽压差(D_z)变化趋势一致。液流密度对环境要素的响应不同,在8月份,柠条和沙棘液流密度受D_z、Q₀和气温(T_a)的影响较大,其中,D_z占主导地位。在其他月份,液流密度主要受D_z、Q₀的影响较大。当柠条与沙棘经历了长期干旱无雨的条件下,土壤含水量对树干液流的影响较大,D_z...     

祁连山典型灌丛降雨截留特征

基于2010年6月至10月的野外试验数据,研究了祁连山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛降雨截留特征,分析了降雨量和雨强对灌丛降雨截留过程的影响。结果表明:试验期间共降雨298.6 mm,在降雨量<2.1 mm时,降雨被全部截留,实际发生穿透和茎流的降雨为283.1 mm;金露梅灌丛穿透雨量、茎流量和截留量分别为175.8 mm(62.0%)、9.5 mm(3.4%)和62.0 mm(34.6%),高山柳为179.8 mm(63.5%)、9.1 mm(3.2%)和63.5 mm(33.3%),沙棘分别为148.1mm(52.3%)、22.5mm(8.0%)和52.3 mm(39.7%),鬼箭锦鸡儿分别为170.4 mm(60.2%)、11.8 mm(4.2%)和60.2 mm(35.6%);灌丛穿透雨量、茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P<0.001);穿透率、茎流率和截留率与降雨量呈指数函数关系(P<0.05);平均雨强与截留率关系以指数函数拟合最好(P<0.05)。在降雨性质相同的情况下,植被形态特征是影响灌丛降雨截留的重要因素。     

黄土高原丘陵沟壑区柠条与沙棘冠层的持水能力

2011年5-10月, 以黄土高原人工造林主要灌木树种柠条(Caragana korshinskii)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象, 通过测定冠层截留数据与冠层各组分持水能力, 采用Pereira回归分析法和直接测量法, 对柠条与沙棘的冠层持水能力进行了研究。结果表明: 受不同因素的影响, 两种方法测定的冠层持水能力有一定差异。回归分析法主要受植株叶面积指数(LAI)季节性变化与穿透雨观测方法的影响, 得到的柠条与沙棘冠层最大持水能力分别为0.68 mm和0.72 mm; 而直接测量法主要受冠层结构特征影响, 得到的柠条与沙棘冠层最大持水能力分别为0.73 mm和0.76 mm。直接测量法得到的柠条各组分最大持水量依次为枝(0.31 mm) >叶(0.27 mm) >树干(0.15 mm), 沙棘为树干(0.33 mm) >枝(0.29 mm) >叶(0.14 mm)。     

西北干旱区泡泡刺灌丛的降雨再分配特征及影响因素分析

定量分析植被冠层对降雨再分配过程的影响,是认识陆地生态系统水文循环的重要环节。然而,由于干旱区天然植被分布稀疏、形态结构特殊,其降雨再分配过程的测算较为困难,相关研究较少,特别是关于荒漠低矮灌丛的降雨再分配研究鲜有报道。本文以河西走廊中段临泽绿洲—荒漠过渡带的天然建群种泡泡刺灌丛(Nitraria sphaerocarpa)为研究对象,基于3年逐个单次降雨事件的观测数据分析了生长季泡泡刺灌丛的降雨再分配特征及主要影响因素,量化了泡泡刺灌丛覆盖下实际进入土壤的有效降雨量及其空间分布特征。结果表明:(1)生长季泡泡刺灌丛的平均穿透率、树干茎流率和冠层截留损失率分别为87.89%、1.61%和10.50%;(2)降雨量是影响泡泡刺灌丛降雨再分配特征的关键气象因素,其与穿透雨量、树干茎流量、冠层截留损失量之间具有显著的统计关系(P<0.001);(3)与干旱区其他稀疏植被相比,泡泡刺灌丛的穿透率和集流率较高,冠层截留损失率较低,与其特殊的植被形态特征有关,相关分析的结果表明,泡泡刺灌丛的穿透雨量与植被面积指数和株高呈显著的负相关关系(P<0.001),树干茎流量与树干倾角呈显著的正...     

荒漠灌丛内降雨和土壤水分再分配

通过对降雨再分配,荒漠灌丛可改变降雨在灌丛内的水平空间分布,进而影响植被冠层下土壤水分的空间响应.本文以腾格里沙漠东南缘人工植被区柠条和油蒿灌丛为研究对象,分析了灌丛干扰下的降雨再分配过程及灌丛下土壤水分的空间响应.结果表明: 柠条和油蒿灌丛的穿透水、树干茎流分别占降雨量的74.4%、11.3%和61.8%、5.5%.次降雨过程中,柠条和油蒿穿透水空间变异性均较大,平均变异系数分别为0.25和0.30;由于可以将更多的降雨以树干茎流形式在根部富集,柠条主干基部土壤湿润锋深度明显比冠层其余位置深,而油蒿仅在大降雨事件时才较为明显.灌丛对降雨的再分配作用改变了降雨达到地表时的空间分配,致使冠层下土壤湿润锋深度呈现明显的不均一性.     

黄土高原丘陵沟壑区30年柠条人工种群动态研究

通过样地调查,对黄土高原丘陵沟壑区阳坡、半阳坡、阴坡和半阴坡4个生境条件下种植30年后的柠条人工种群动态进行系统研究,分析了种群的年龄结构,编制了标准生命表及不同坡向静态生命表,绘制了存活曲线.结果表明,黄土高原丘陵沟壑区不同生境条件下的柠条人工种群年龄结构呈进展型,幼龄级个体数量多,中老龄级个体数量少;不同坡向由于环境异质性,柠条种群密度表现不同,其中以半阳坡种群密度最大,存活曲线均接近于DeeveyⅡ型;影响柠条群落恢复和种群生长的环境因素主要是水分因子和光照因子.黄土高原丘陵沟壑区,种植30年后的柠条种群生长状况良好,并具有一定的扩展潜力,说明只要对现存的人工林实行严格的保护和科学的抚育,就能够实现柠条种群自然更新和生长的目标.     

中国森林生态系统林冠层降雨截留特征

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其发达的林冠层通过调节降水量、改变降水强度等深刻影响着流域全过程水文通量及水分输出。以中国广泛开展的典型森林降雨再分配过程的年尺度监测数据为基础,揭示中国不同类型森林生态系统的降雨再分配及林冠层降雨截留特征,阐明森林生态系统林冠层截留特征与降雨、植被要素的关系。结果表明:我国不同森林生态系统年穿透雨量处于141.4-2450.0 mm之间,年穿透雨率为36.3%-92.3%。5种典型森林生态系统多年平均穿透雨量((445.3±252.9)-(1230.6±479.6) mm)占同期多年平均降雨量的(72.6±9.2)%-(77.4±8.9)%。不同森林生态系统年树干茎流量介于0-508.2 mm之间,占同期年降雨量的0-25.8%。5种典型森林生态系统树干茎流量多年平均值((9.8±17.3)-(87.8±81.6) mm)占同期多年平均降雨量的(1.4±1.9)%-(5.4±4.6)%。不同森林生态系统林冠层年降雨截留范围在25.7-812.9 mm之间,占年降雨量的4.2%-55.6%。5种典型森林生态系统多年平均林冠截留量((154.2±81.6)-(392.2±203.5) mm)占同期年平均降雨量的(18.7±7.4)%-(25.9±8.3)%。进一步分析表明,我国森林生态系统穿透雨量、树干茎流量和林冠层截留量随观测区年降雨量的增加而呈显著增大(P<0.05),年穿透雨率、年树干茎流率随年降雨量的增加呈显著线性上升趋势(P<0.05),而年林冠截留率与年降雨量呈显著的负相关关系(P<0.01),降雨量、叶面积指数是深刻影响森林生态系统林冠层降雨截留率等特征的重要因素。整体上,不同类型森林生态系统林冠截留降雨能力存在明显差异,林冠层截留率突出表现为:落叶林大于常绿林、针叶林大于阔叶林。     

马尾松人工林林冠层 降雨再分配及其氮磷特征

为了解马尾松(Pinus massoniana)人工林的降雨分配及对氮磷的截留作用,研究了宜宾高县来复镇18和32年生马尾松人工林的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并对其全磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)进行了测定。根据月降雨量的变化情况,将7—11月份划分为雨季、1—4月份划分为旱季。降雨量级大小影响林冠层截留量及其氮磷含量。不同林龄的马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流中截留量的变化趋势与降雨量级的大小呈正相关,旱季林冠截留量小于雨季的截留量。马尾松人工林旱季大气降雨、穿透雨和树干茎流中的TP、NH4+-N、NO3--N月平均含量显著高于雨季,TP、NH4+-N、NO3--N含量在不同月份之间的变化明显,但18和32年生马尾松人工林林冠截留的N、P总含量差异不显著。大气降雨、穿透雨和树干茎流中的N、P含量与降雨量之间存在显著的负相关。     

黄土高原丘陵沟壑区天然沙棘种群空间分布格局研究

经实地踏查,在黄土高原丘陵沟壑区陕西富县天然沙棘林区,设置10个10 m×10 m样地,采用离散分布理论拟合和聚集强度测定方法,对不同生境和年龄阶段的沙棘种群的空间分布格局及其动态进行了系统研究,以探讨沙棘种群分布格局动态特征.结果显示:(1)沙棘种群空间分布格局属聚集型,在6.25 m2面积上聚集强度较大.天然条件下,种群聚集强度最大的取样尺度,是其种群更新的最佳面积.(2)沙棘种群空间分布格局随海拔上升,聚集强度降低;阴坡的种群分布聚集强度总是大于阳坡.(3)随着种群年龄增加,分布格局由聚集型向随机型过渡,聚集强度减弱.在幼、老龄期聚集性最强的格局尺度为25.00 m2,中龄期为6.25 m2、25.00 m2.研究表明,天然沙棘种群的空间分布格局与其生物生态学特性、生长阶段以及生境条件关系密切,在保护与利用中应针对不同生境的差异以及不同生长阶段的特性进行适度人为干扰,促进种群的生长、更新和群落发育.     

基于修正的Gash模型模拟小兴安岭原始红松林降雨截留过程

原始红松林是我国小兴安岭地区的顶级植物群落,理解它的降雨截留过程,对区域生态、水文环境具有重要意义.采用定位研究法,于2010-2011年21场降雨数据对原始红松林的降雨截留和分配效应进行系统研究,并结合当地的气象和林分资料,利用修正的Gash模型对小兴安岭原始红松林进行林冠截留模拟.该模型对穿透雨、树干茎流、截留量的模拟值分别为:370.91、16.14、130.07 mm.穿透雨模拟值比实测值低2.28 mm,相对误差1.75％,树干茎流模拟值高于实测值8.12 mm,相对误差50.3％,林冠截留量模拟值比实测值低2.35 mm,相对误差为1.81％.穿透雨和林冠截留量的模拟值和实测值有较好的一致性,树干茎流的模拟值和实测值相差较大.综合结果表明:修正的Gash模型对小兴安岭地区原始红松林降雨截留拟合具有很好的适用性.     

黄土高原半干旱区不同林龄柠条人工林土壤线虫群落特征

为了解柠条人工林对半干旱地区脆弱生态环境的改善作用,在黄土高原柠条种植的重点区域——宁夏南部山区,选取4个林龄(4、14、24和34年生)的柠条人工林作为对象,调查林中土壤线虫群落的组成、结构与多样性特征,并分析它们与土壤理化性质之间的关系,探明黄土高原半干旱区柠条林植被恢复过程中土壤线虫群落的演变特征及其环境影响因素...     

陇中黄土高原油松人工林林冠截留特征及模拟

以陇中黄土高原安家沟小流域的油松人工林为对象,于2011年生长季(5---9月)观测其林外降雨、穿透雨、树干茎流及林冠结构特征,采用修正的Gash解析模型模拟林冠截留,研究油松人工林的生态水文过程及影响机理.结果表明:研究期间共观测到19次降雨事件,总降雨量为215.80 mm,其中林冠截留48.27 mm,占总降雨量的22.4％;穿透雨165.24 mm,占同期林外降雨量的76.7％;树干茎流量2.29 mm,占同期降雨量的1.1％.模拟的林冠截留量为41.24 mm,比实测值低7.13 mm,相对误差为14.7％,其中,33.8％和60.0％截留分别在降雨期间和降雨之后蒸发.修正的Gash解析模型对林冠盖度、林冠持水能力、蒸发和雨强有较强的敏感性,而对树干茎流率和树干持水能力的敏感性不高.     

晋西北黄土区幼龄柠条细根的净生长速率

以晋西北黄土区5年生柠条(Caragana korshinskii)人工林为研究对象,使用微根管技术对林地100cm土层深度的柠条细根生长动态进行观测。以根长密度(RLD,mm.cm-3)为基本参数,以净生长量(RLDnet,mm.mm-3)和净生长速率(RLDNGR,mm.cm-.3d-1)为相应导出参数,对2007年生长季(4-9月份)柠条细根的RLDNGR及其与环境因子气温、降雨量、土壤温度、土壤水分的关系进行了探讨。结果表明:柠条细根的RLDnet为(2.923±1.767)mm.cm-3;RLDNGR为(0.113±0.069)mm.cm-.3d-1。50-100cm土层是柠条细根生长的活跃区,其细根RLDNGR是0-50cm土层细根的1.5倍。柠条细根生长的季节变化趋势呈单峰型,4月初至8月初RLDNGR逐渐增大,8月中旬RLDNGR达到最大,之后逐渐减小,9月下旬RLDNGR出现负值。统计分析表明,柠条细根的RLDNGR与气温呈显著正相关。年生长季柠条细根的累计净生长量为14.613mm.cm-3;累计净生产力为1.461×108m.hm-2。     

半干旱黄土丘陵区沙棘和柠条水分利用与适应性特征比较

对半干旱黄土丘陵区坡地多年人工沙棘(Hippophae rhanvnoides)与柠条(Caragana korshinskii)林的土壤水分状况、生产力月动态以及光合生理和水势日变化特征进行比较．结果表明,沙棘与柠条深层土壤均存在不同程度的旱化现象,沙棘林在季节性土壤水分补偿深度和对深层低土壤水分的利用能力方面要强于柠条林．沙棘林的年度生产力大于柠条林．沙棘能够随着土壤水分条件的改善,而提高水分利用效率;柠条具有高光合特别是高蒸腾的光合生理特征,叶片水分利用效率较沙棘低．沙棘与柠条均兼具有御旱性与耐旱性,但沙棘对干旱的适应方式更积极主动．     

黄土高原柠条锦鸡儿AM真菌多样性及空间分布

通过对陕西安塞、绥德、横山和榆林等4个不同生态条件下柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）AM真菌多样性和生态分布研究,共分离出4属11种AM真菌,其中球囊霉属（Glomus）5种,无梗囊霉属（Acaulospora）3种,巨孢囊霉属（Gigaspom）1种和盾巨孢囊霉属（Scutellospora）2种。结果表明,缩球囊霉（G．constrictum）和摩西球囊霉（G．mosseae）是柠条锦鸡儿的优势种;不同AM真菌种类出现的生境不同,如刺无梗囊霉（A．spinosa）和美丽盾巨孢囊霉（S．calospora）只出现在绥德,浅窝无梗囊霉（A．lacunosa）仅出现在横山,而易误巨孢囊霉（Gi．decipiens）和红色盾巨孢囊霉（S．erythropa）仅发生在延安样地。AM真菌定殖率及孢子密度与样地生态条件密切相关,泡囊定殖率和孢子密度在绥德最高,丛枝定殖率在榆林最高。采样深度对AM真菌定殖率和孢子密度有显著影响,最大孢子密度发生在10～20cm土层;而AM真菌定殖率在0～10cm或20～30cm土层有最大值。孢子密度与泡囊定殖率呈正相关,与丛枝定殖率呈负相关。孢子密度与土壤有机质、速效P、速效K和Cl含量呈负相关;泡囊定殖率与土壤pH呈正相关,而与土壤湿度、速效K和Cl^-含量呈负相关。     

Sap flow characteristics and responses to summer rainfall for Pinus tabulaeformis and Hippophae rhamnoides in the Loess hilly region of China

As a major driving element of the structure and function of arid and semiarid ecosystems, rainfall is the essential factor limiting plant biological processes. To clarify the characteristics of transpiration and responses to summer rainfall, sap flow density (F_d) of Pinus tabulaeformis and Hippophae rhamnoides was monitored using thermal dissipation probes. In addition, midday leaf water potential (ψ_m) and leaf stomatal conductance (G_s) were also analyzed to determine water use strategies. The results indicated that the diurnal variation in the normalized F_d values exhibited a single‐peak curve for P. tabulaeformis, while H. rhamnoides showed multiple peaks. The normalized F_d for P. tabulaeformis remained relatively stable regardless of rainfall events. However, there was also a significant increase in the normalized F_d for H. rhamnoides in response to rainfall in June and August (p < .05), although no significant differences were observed in July. The normalized F_d values for P. tabulaeformis and H. rhamnoides fitted well with the derived variable of transpiration, an integrated index calculated from the vapor pressure deficit and solar radiation (R_s), using an exponential saturation function. The differences in fitting coefficients suggested that H. rhamnoides showed more sensitivity to summer rainfall (p < .01) than P. tabulaeformis. Furthermore, during the study period, P. tabulaeformis reduced G_s as soil water decreased, maintaining a relatively constant ψ_m; while H. rhamnoides allowed large fluctuations in ψ_m to maintain G_s. Therefore, P. tabulaeformis and H. rhamnoides should be considered isohydric and anisohydric species, respectively. And more consideration should be taken for H. rhamnoides in the afforestation activities and the local plantation management under the context of the frequently seasonal drought in the loess hilly region.     

内蒙古高原小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、中间锦鸡儿(C. davazamcii)和柠条锦鸡儿(C. korshinskii)的遗传多样性及遗传关系

采用RAPD技术对10个具较大地理跨度的小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿种群的遗传多样性和遗传关系进行了研究.共检测到678个位点,多态条带比率(PPB)为100%;特有位点41个,占6.05%.总体上3种锦鸡儿的遗传多样性表现出自东向西递减的趋势,分析表明其与生长地点年均气温呈显著负相关.AMOVA表明:3种锦鸡儿种间变异只占总体变异的6.08%,且显著性检验表明这种变异不显著;种内种群间的变异占总变异的11.90%;总变异的主要部分来自种群内部(82.02%). 3种锦鸡儿各种群总体分析结果表明:种群内变异比率Hpop/Hsp为0.8013,基因分化系数Gst为0.1603,种群每代迁移数Nm为2.6192,显示种群间存在一定强度的基因流,3种锦鸡儿间表现为异交性.3种锦鸡儿多样性高低及种群聚类分布格局都表现出一定的地理连续性.