1951—2018年中国年降水量及气象干旱的时空变异

探求降水量及干旱时空变化特征及规律是当前水文学研究的重要课题。基于中国619个气象站1951—2018年的降水量数据,采用距平百分率法和Morlet小波分析等方法,揭示年降水量及干旱的时空变异。结果表明: 研究期间,中国年降水量空间上呈东南至西北阶梯递减的特征,多年降水量变化剧烈程度反之;地势二、三阶梯分界线左右区域降水量呈下降趋势,且多于20世纪60—70年代发生突变,其余地区呈上升趋势,大多数突变发生于20世纪90年代;温带大陆和温带季风气候区降水量主周期小。20世纪60年代至21世纪10年代,中国干旱区面积减少,半干旱区面积增加,特别是近10年干旱和半干旱区面积减小,半湿润区面积增大。在30°—40° N之间发现一条干旱南北差异分界线,分界线以北干旱次数远多于以南;干旱的主体区域在年代际的转移方向为西北中部→华北南部→华北北部,发生次数及分布范围逐渐减小。     

间种牧草枣园害虫与天敌群落优势种的演替与IPM决策

为了有效地管理枣树害虫,2004年在太谷地区对不同处理的间作牧草枣园的害虫与天敌群落优势种的演替与IPM决策进行了系统的研究,结果表明：间种牧草枣园天敌明显大于（P〈0．05）未间种牧草的枣园,种草综合防治园天敌明显大于（P〈0．05）种草常规防治园;在枣树不同发育阶段,种草不防治区害虫群落的参数明显大于（P〈0．05）未间种牧草的枣园,但丰富度与优势度参数则是未间种牧草的枣园明显（P〈0．05）大于间种牧草枣园;天敌群落的参数是间种牧草枣园明显（P〈0．05）大于未间种牧草的枣园,种草综合防治区明显大于（P〈0．05）种草常规防治区。不同处理枣园天敌群落优势种对前二个主分量的负荷值,间种牧草枣区明显（P〈0．05）大于未间种牧草的枣区,而枣园害虫群落优势种则是未间种牧草枣区明显（P〈0．05）大于间种牧草的枣区。就天敌与害虫优势种的时空二维生态位宽度和重叠而言,不同发育阶段的枣园害虫的时空二维生态位平均宽度之间没有明显差异（P〉0．05）,天敌优势种的时空二维生态位平均宽度是种草枣园明显（P〈0．05）大于未种草枣园;不同发育阶段种草枣园天敌与害虫优势种的时空二维生态位平均重叠程度明显（P〈0．05）大于未种草枣园;种草园天敌的累计贡献率高于70％的平均指数值明显（P〈0．05）大于未种草园,而未种草园害虫的累计贡献率高于70％的平均指数值明显（P〈0．05）大于种草园,且不同发育阶段也在不同处理枣园有明显差异（P〉0．05）。可见枣园IPM的实施应采取阶段性对策。     

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。     

长穗偃麦草分子育种基础研究进展

长穗偃麦草(Elytrigiaelongata)为禾本科小麦族偃麦草属植物,是一种丛生的多年生冷季型牧草。长穗偃麦草原产于欧洲南部、小亚细亚和俄罗斯南部,在美国、加拿大和澳大利亚等国大面积种植。其引入我国后,1956年开始用作小麦(Triticumaestivum)远缘杂交的野生亲本,鲜有作为牧草大面积种植的报道。长穗偃麦草具有耐盐碱、耐涝和抗病等特点,可作为耐盐碱牧草用于建设“滨海草带”,利于避免草粮争地/争水,实现碳中和,保障我国粮食安全。全世界已育成推广了10余个长穗偃麦草品种,但我国尚无引种或自主选育品种,不利于“滨海草带”的建立。长穗偃麦草遗传背景复杂,基础研究薄弱,育种技术远远落后于稻麦等粮食作物。该文对长穗偃麦草分子育种基础,如育种历程、加速育种、资源创新、组织培养、基因组序列及分子标记进行综述,以期为长穗偃麦草品种选育和“滨海草带”建设提供参考。     

干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展

土壤呼吸是全球陆地生态系统碳循环的重要环节,也是全球气候变化的关键生态过程。阐明和探讨影响土壤呼吸的各类环境因素,对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要意义。干旱半干旱区是陆地生态系统的重要组成部分,研究该区域影响土壤呼吸的环境因素有助于深刻了解干旱半干旱区土壤碳循环过程。就土壤温度、土壤水分、降水、土壤有机质等非生物因子及植被类型、地上、地下生物量、土壤凋落物等生物因子两个方面对土壤呼吸的影响进行了综述。以干旱半干旱区的研究进展为主要论述对象,在上述因素中重点阐述了土壤温度、水分及其耦合作用下土壤呼吸的响应,并就土壤呼吸的Q10值及各影响因素间的交互作用进行归纳总结。在此基础上,说明了土壤温度和水分是影响干旱半干旱区土壤呼吸的主要因素。为了更准确的估算干旱半干旱区土壤呼吸速率,综合分析多种因子的交互影响,提出目前土壤呼吸研究存在的问题和今后重点关注的方向:1)不同尺度下干旱半干旱区土壤呼吸的研究;2)荒漠生态系统土壤呼吸研究;3)非生长季土壤呼吸研究;4)多因素协同作用土壤呼吸模型建立;5)测量方法的改进与完善。     

气候变化情景下少花蒺藜草在中国的分布区变化

少花蒺藜草(Cenchrus spinifex)是我国的入侵种植物之一，严重影响我国的畜牧养殖业和生态环境。为了预测未来气候变化情景下，少花蒺藜草的适生分布区变化，该研究基于MaxEnt模型，利用103个少花蒺藜草的地理分布数据和19个气候环境因子，分析预测在RCP 4.5、RCP 8.5两种未来气候变化情景下，2050s和2070s时段在我国范围内少花蒺藜草的适生分布区。结果表明：(1)少花蒺藜草的当前适生分布区占研究区域面积的4.00%,主要分布于内蒙古自治区、吉林省、辽宁省三省(区)接壤的东北地区。(2)未来少花蒺藜草的适生分布区面积有所增加，其中中等适生区所占面积扩张程度最大，达到38.26%。(3)年平均气温、温度季节性变化标准差、最湿季降水量是影响少花蒺藜草分布的主要气候因子。(4)未来少花蒺藜草的分布质心总体向西移动。综上认为，目前在中国范围内，少花蒺藜草的已入侵区域还远小于潜在可入侵区域，未来还可能向我国干旱半干旱区进一步扩散，为防止少花蒺藜草在我国北方地区大面积扩散带来的危害，未来需要重点关注对其的预防措施和入侵态势。该研究结果为我国防治入侵种植物提供重要的理论依据和...     

优质牧草水分利用效率提高技术研究综述

水资源短缺是干旱半干旱区草地牧草生长的核心限制因子。在有限的水资源基础上,研发提高牧草的水分利用效率和提高牧草生产力的技术,是牧区草业持续稳定发展的关键途径。本文综述了国内外相关进展,系统阐述了提高牧草水分利用效率的灌溉调控、地表覆盖、耕作调控、微生物调控和植物蒸腾抑制等措施和技术;对目前中国北方草地在牧草水分利用效率提高方法研究领域存在的问题、未来需要加强的研究方向进行了分析。未来研究需要从加强抗旱优质牧草品种的筛选和培育、重视牧草水分利用效率田间原位实验和加强抗旱机理与水分利用率提高机制研究、应用先进的研究技术和方法、建立水分高效利用的综合技术体系和复合管理模式等4个方面开展。     

几种冰草属披碱草属牧草种群地上生物量形成规律的研究

本文从种群生态的层次,研究了在宁夏盐池干草原向荒漠草原过渡地带冰草属、披碱草属6种牧草种群地上生物量的形成规律。结果表明,供试牧草种群高度生长有明显季节性。与其它5种牧草相比,俄罗斯野麦草生长发育早而快,其种群地上生物量及有效营养物量生长季内的变化曲线均呈单峰式,在乳熟期最大值分别为141.3和86.0g/m²。此外,本文还指出了牧草的最佳利用时期,并在牧草生产上提出一些建议。     

天山北坡冬草场牧草产量与气象条件的统计分析

 本文利用紫泥泉种羊场1966—1987年天然草场牧草产量资料及沙湾县气象站资料。采用相关分析、积分回归、逐步回归等统计方法,研究牧草产量的变化趋势,气象条件对牧草产量形成的影响。结果表明：牧草产量随时间上升或下降趋势不显著,4一6月和9、10月是牧草产量形成的关键期,降水量是关键因子,并建立了牧草产量预报模式。     

基于草地资源可持续利用的干旱半干旱区草牧业发展策略——以新疆阿勒泰地区为例

发展草牧业在促进农业结构调整、保障国家食品安全和生态安全等方面具有重要的战略地位和作用。本文以新疆阿勒泰地区为例,从草-畜-人社会生态系统视角,运用人口、资源与环境经济学的理论和方法,在评价草地资源可持续利用状况及其耦合协调度的基础上,提出我国北方干旱半干旱区草牧业发展策略。研究区草地资源可持续利用的整体水平较低,具体表现为草地资源的生产性不高、保护性不够、稳定性不足、经济可行性较差、社会可承受性较低;草地生态系统的非平衡性特征,草-畜-人系统内部各子系统之间交互作用的复杂性、逻辑联系的特殊性,以及在牧区生态、牧业发展和牧民增收之间缺乏有效权衡,是导致研究区草地资源可持续利用耦合协调度较低的重要原因;大力发展优质牧草产业,着力构建现代牧业体系,全力提升新型牧民素质,推进草-畜-人系统耦合,从而增强草地系统的自然过程、经济过程和社会过程的融合演进,根本解决草畜矛盾、供需矛盾和"三生"矛盾,促进干旱半干旱区草牧业持续健康发展。加强多部门交流合作,集成多学科理论方法,整合多领域政策资源;科学编制中长期草牧业发展规划,促进草牧业高质量发展和草原牧区乡村振兴;深入开展草牧业科技创新、试验示范和推广工作,加快形成优质牧草–现代牧业–新型牧民"三位一体"格局,长期维系草原牧区和谐共生的人地关系,是实现干旱半干旱区草牧业持续健康发展的长远之策、根本之策。     

鲁南地膜保护地麦红吸浆虫的发育动态及扩散研究

地膜保护地包括地膜蒜．西瓜、蔬菜地等，是近几年来鲁南新发展的一种栽培方式。面积逐年扩大，1992年鱼台县罗屯乡地膜蒜地面积占麦田面积的10—12％，1993年已占麦田面积的50％，且地块小而分散。这些与小麦倒茬的地膜保护地内麦红吸浆虫与纯麦田相比，发育进度快，从而形成了早期虫源，相应地增加了有效成虫的数量，尤其对抽穗早的小麦造成严重为害。为此，我们于1992-1993年对地膜蒜地内的生态条件，麦红吸浆虫的发育动态及扩散能力进行了研究，现报道如下。     

黄土高原草地畜牧业产业形成与发展的牧草生产力基础

在黄土高原197个区县土地利用方式重新规划的基础上,对黄土高原畜牧业产业形成与发展的牧草生产潜力进行了分析预测。结果表明：规划的牧、林、农、果用地占生产用地的比例分别是草地44％、林地22％、基本农田20％、果园14％;197个区县草地牧草生产、作物秸秆、草田轮作和果园种草预测的总牧草饲料生产潜力达104881028t／a(其中,草地牧草生产潜力约占45％,达47196462．7t／a),可载畜104881028个羊单位／a(其中草地可载畜47196462．7个羊单位／a)。按1999年不变价格计算,黄土高原预测畜牧业总产值将达到5244051万元RMB／a,是1999年畜牧业总产值的5．3倍,超过1999年黄土高原农业总产值14％。农业人口人均预测畜牧业产值大于l000元的区县占59％;小于l000元的区县占41％。此外,预测的农业总产值将达到l147．2234亿元RMB／a,其中畜牧业、果业、林业和农业产值占农业总产值的比重分别是46％、27％、14％和13％。随着畜牧业产业链的逐步建立与完善,产业发展布局的日趋合理,黄土高原畜牧业生产总值将有较大幅度的提高,黄土高原生态环境将有进一步的改善。黄土高原草地畜牧业蕴藏着巨大的发展潜力,有望成为黄土高原优化的生产一生态新产业带建制中的支柱产业。     

作物干旱指标对西北半干旱区春小麦缺水特征的反映

针对作物水分胁迫较为严重的西北半干旱区,应用CI301-PS光合作用仪对春小麦开花到乳熟期间的生理特征和环境因子进行了近1个月的观测, 并研究分析了3种作物干旱指标叶水势、作物水分胁迫指数以及气孔导度随时间变化和对气象因子的响应.发现干旱胁迫增加时,叶片水分减少,作物水分胁迫指数增大,叶水势降低,气孔导度有所减小.因此,气孔下腔的CO2浓度降低,作物净光合速率有所减小,不利于半干旱区小麦生物量的累积;三者相比,叶水势是反应西北半干旱区作物干旱最敏感的指标;受半干旱区逆湿现象的影响,9:00或之后一段时间观测叶水势和气孔导度对小麦等作物缺水状况反映得更客观.     

中国干旱半干旱区植被降水利用效率时空变化特征及影响因素分析

植被的降水利用效率（Precipitation use efficiency,PUE）是表征植被生产力对降水量时空动态变化响应特征的重要指示器,对了解干旱环境下植被生产力的变化尤为关键。基于中国干旱半干旱区2000-2020年的植被净初级生产力、降水量、气温、土地利用类型和地形等数据,分析了中国干旱半干旱区植被降水利用效率的时空特征及其变化趋势,探究了植被PUE与气候因子的关联以及气候变化下土地利用和地形对植被PUE的影响。研究结果表明：（1）2000-2020年中国干旱半干旱区植被平均PUE为0.41 g C m^-2 mm^-1,不同土地利用类型下植被PUE的大小顺序为：草地<湿地<灌木<耕地<林地。（2）植被PUE年际变化整体呈现波动上升趋势,上升速率为0.004 g C m^-2 mm^-1,其中呈现显著改善趋势的面积占总面积的12.24%。（3）气温升高在不同程度上对大多数植被PUE起到促进作用,而降水增多则会抑制绝大多数区域的植被PUE。植被较少的区域,植被降水利用效率与气温、降水两气候因子基本无关。（4）随着海拔的升高,植被PUE呈现出先减后增再减的趋势。随着海拔的变化,气温依然与植被PUE呈正相关,降水依然与植被PUE呈负相关。研究结果可为中国干旱半干旱区生态系统保护、恢复以及可持续利用提供科学参考。     

干旱和盐胁迫对华山新麦草种子萌发及幼苗生理特性的影响

模拟华山新麦草野生土壤生境特点,分别采用聚乙二醇(PEG-6000)、钙(CaCl2)以及二者混合液3种方式浸种,研究PEG-6000和Ca2+浸种对华山新麦草种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:3种处理下华山新麦草的种子发芽率、发芽势和发芽指数均无显著变化;但PEG-6000浸种后,华山新麦草幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量增加,蛋白酶、SOD和POD活性增强;CaCl2浸种后,华山新麦草幼苗可溶性糖含量增加,蛋白酶、SOD和CAT活性增强,淀粉酶活性降低;而PEG-6000和CaCl2混合液浸种后,华山新麦草幼苗可溶性糖含量下降,SOD活性降低,华山新麦草生长受阻.据此推测华山干旱和钙离子含量高的生境特点可能是华山新麦草种群濒危的原因之一.     

黄耆属草本植物根部导管结构对环境因子的响应

干旱半干旱区植物的导水解剖结构对环境条件的适应性具有重要生态学意义。本研究采用石蜡切片法获取了中国干旱半干旱区4种黄耆属草本植物——斜茎黄耆(Astragalus adsurgens)、黄耆(Astragalus membranaceus)、乳白黄耆(Astragalus galactites)和草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)根部导管解剖结构的特征，分析了导管解剖性状对环境因子(温度和降水)的响应特征。结果发现，黄耆属草本物种的导管解剖性状(导管数量、导管分数、平均导管面积、平均水力传导率和水力直径)具有较大的变异特征。随着降水和温度的增加，导管数量显著下降，而导水效率相关的性状(水力直径、平均导管面积和平均水力传导率)则具有上升趋势。这表明在降水量和温度较低地区，较多的导管数量和较小的导管面积导致黄耆属草本采取导水安全优先策略；在降水量和温度较高的地区，较少的导管数量和较大的导管面积导致黄耆属草本采取导水效率优先策略。黄耆属草本根的解剖性状与温度的相关性均高于其与降水的相关性，表明温度可能是影响其导管解剖结构的主要气候因子。     

适应气候变化的吉林省半干旱区玉米播种期

全球气候变化背景下,吉林省西部半干旱区气候发生明显变化,对该区域的玉米生产产生了深刻影响.本文于2008年进行了3个早播和传统播种试验,早播的玉米种子分别进行3种处理(10℃催芽、25℃催芽和干种子),考察早播不同种子处理对玉米出苗、生长和产量的影响,比较早播与传统播期对玉米生长和产量的影响.结果表明:1961-2010年,研究区玉米生长季初日提前,气温显著升高,降水呈减少趋势;目前,吉林省半干旱区玉米播种可提前至4月11日;采用10℃水温浸种催芽播种、直接播种干种子、坐水种等方式,均有利于早播的出苗和抗寒;早播玉米株高和叶面积显著高于传统播期,产量比传统播期高35％ ～48％.     

干旱与半干旱区灌丛微生境中红砂枯落物分解特征及中小型节肢动物的作用

在干旱区(内蒙古乌拉特后旗)和半干旱区(宁夏盐池)荒漠草原区,选择柠条灌丛内外微生境为研究样地,以红砂枯落物为研究对象,利用2种规格网孔分解袋(30目和250目网孔),探索中小型节肢动物在红砂枯落物分解过程中的作用规律,研究灌丛微生境中红砂枯落物质量损失变化特征及节肢动物群落的贡献。结果表明：(1)在干旱与半干旱区,红砂枯落物分解常数K均表现为灌丛内外微生境间无显著差异,且有无节肢动物参与对K的影响均较小。(2)分解至12个月时,无节肢动物参与的情况下,干旱与半干旱区红砂枯落物残留率均表现为裸地显著低于灌丛;但有节肢动物参与时,枯落物残留率则表现为灌丛内外微生境间无显著差异。分解至44个月时,无节肢动物参与的情况下,仅在干旱区枯落物残留率表现为裸地显著高于灌丛;而有节肢动物参与时,干旱与半干旱区枯落物残留率均表现为灌丛内外微生境间无显著差异。(3)节肢动物对红砂枯落物质量损失的贡献率呈现单峰值现象,且在分解至24个月时达到峰值。枯落物分解至12个月时,仅半干旱区节肢动物对红砂枯落物分解的贡献率表现为裸地显著低于灌丛;分解至44个月时,仅干旱区节肢动物对红砂枯落物分解的贡献率表现为裸地显...     

华山新麦草自然居群的遗传结构和种内遗传多态性研究

华山新麦草为我国特有种,公分布在陕西华山,应用5种酶系统共13个基因位点对采自华山13个亚居群的华山新麦草进行等位酶分析,研究结果发现,多态性位点的比例（P）为69％,个位点等位基因的平均数（A）为1．8,平均每个位点的预期杂合性（He)为0．344,Simpson指数为0．998,证明华山新麦草居群内有较高的遗传多态性和克隆多样性,固定指数（F）显示有意义的负值（－0．252),预期的随机交配相比较,居群内有过多的杂合体,这可能与华山新麦草的交酸系统和繁育方式有关,平均的遗传距离为0．046（变化范围：0－0．139）,大约有91％的遗传变异存在于亚居群内,应用间接法测得华山新麦草自然居群间的基因流（Nm)为2．77,明显你于一般风媒传粉植物（5．24）,暗示华山新麦草自然居群的基因流水平似乎正处于一种临界状太,有进一步分化的潜能,但受多种因素的影响。     

干旱半干旱区地下水埋深对沙地植物土壤系统演变的驱动作用综述

在干旱半干旱生态脆弱区,地下水是限制植物种类组成、数量和生长发育的关键因素之一。近年来由于气候变化与土地利用强度的增加,我国北方普遍出现以极端气候变化、地表水体萎缩和地下水位下降为特征的生态过程,对区域生态系统安全和可持续发展构成严重威胁。而有关干旱半干旱区地下水埋深变化驱动退化植被恢复和稳定性维持方面的系统研究尚存不足。系统总结了地下水埋深变化分别对植物、土壤产生的影响及其三者间相互作用关系,比较分析了前人的研究成果,归纳总结了地下水埋深变化的驱动作用和影响因素,以及干旱半干旱区地下水埋深变化对植物土壤系统影响的预测模型研究,以期为今后应对地下水埋深变化制定生态保护策略提供理论指导依据。对本研究做了展望。