腾格里沙漠沙坡头地区人工植被蒸散耗水与水量平衡的研究

运用大型称重式电子蒸散系统研究沙坡头地区人工植被蒸散耗水量与水分平衡,结果表明∶固沙造林初期,年平均降水量１８６．６ ｍ ｍ 能够满足植物正常生长需要,是保证植物固沙成功的基本条件． 正常降水年份,植物（密度为７５ 株／１００ ｍ ２）蒸散耗水量大于降水量． 油蒿（Ａｒｔｅｍ ｉｓｉａ ｏｒｄｏｓｉｃａ Ｋｒａｓｃｈｅｎ．）和柠条（Ｃａｒａｇａｎａ ｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉｉＫｏｍ ．）的蒸散量分别占同期降水量的１３６．６％ 和１３１．１％ ,两种植物的蒸腾量分别占其蒸散量的４５．６％ 和４３．４％ ． 在１００～２００ ｍ ｍ 降水范围内,沙地物理蒸发量与降水量的比值随降水量的减少而增大;降水量１００ｍ ｍ 时,是人工固沙植被所需降水的最低下限． 降水的时空分布和地表结皮的形成对人工植被水分平衡与水分利用产生较大的影响     

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。     

黄土高原沙棘造林的技术措施

众所周知,我国黄土高原春季干旱、少雨和多风的气候特点,使得这一地区的造林条件极为恶劣。在苗木移栽过程中,由于具吸收功能的根毛和幼根大量受损,造成根系吸水能力显著降低,同时在幼芽萌动过程中,也会增加了水分的散失,从而使其生长变得十分缓慢,有时甚至导致造林的失败。为了使沙棘在黄土高原上造林能取得较好的成效,针对上述问题,应抓好以下几个环节:一、利用墒情,合理布局我国北方地区的冬季干旱少雨,而夏秋季节多雨墒足,应是造林的大好季节。此时可将沙棘造林重点放在墒情最差的梁峁和山坡阳坡。春季沙棘造林,正值少雨干旱季节,应在墒…     

沙地樟子松人工林营林技术研究进展

人工林能否实现可持续经营与其营林技术息息相关。中国造林与世界各地一样,纯林多．树种单调．发生的问题也相似。自20世纪90年代以来,沙地樟子松人工林出现了不同程度的衰退现象．但目前在我国北方干旱、半干旱风沙地区樟子松人工造林仍在大面积推广．因此,为实现樟子松人工林的可持续经营,总结并探讨樟子松人工林营林技术显得尤为重要。本文在广泛收集国内外有关樟子松研究的基础上,综述了近20年来有关樟子松在造林和经营方面的研究进展,主要包括造成樟子松沙地造林成活率和保存率低的原因、提高造林成活率的技术方法、种子的生产、密度管理、栽培模式以及问伐与更新等,提出了在沙地樟子松造林与经营研究中亟待解决的一些问题和建议．对今后樟子松沙地人工林衰退研究及经营实践具有参考价值。     

荒漠草原不同植物群落蒸散组分特征及其环境因子影响分析

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日、月和年变化规律,探讨了影响蒸散组分的主要环境因子。结果表明：晴天时,多年生和一年生植物群落蒸散组分呈先增加后减小的抛物线型,夜间蒸散活动较弱,累积蒸散量较低,不足全天总累积蒸散量的20%;阴天时各蒸散组分无明显峰值,且日累积量均较小,一年生和多年生植物群落的蒸散量、蒸发量和蒸腾量无显著差异;10.64 mm/d及以上降雨对蒸散和蒸发的日变化具有明显影响,随着降雨量的增多,蒸散量和蒸发量也呈增大趋势,但蒸腾量则相对较小。从月动态来看,7—9月占全年蒸散量和蒸发量的一半左右,冬春季蒸散量和蒸发量维持在全年最低水平。年蒸散量与年降雨量接近,而蒸腾量占蒸散量的比例低于10%。总体来看,多年生植物群落蒸散量较一年生植物群落多。采用Mantel检验方法分析不同时间尺度影响蒸散组分的主要气候因素,在小时尺度上太阳辐射与蒸发量和蒸腾量显著性水平较高(P<0.01),但相关性较低...     

干旱胁迫和复水对浙江楠光合与根系生长的影响

为探索珍贵树种斑块化混交造林的可行性, 以浙江楠为研究对象, 通过干旱胁迫和复水试验, 分析其光合生理特征、根系生长和抗氧化系统的响应。结果表明, 对照条件下浙江楠的光合生理最优, 重度干旱严重影响浙江楠的生理进程, 具体表现为光合能力、光适应特征、瞬间气体交换参数和叶绿素荧光参数的显著下降, 其光合速率的下降是由气孔因素导致; 中度干旱条件下的浙江楠植株水分利用率最高, 重度干旱条件下的水分利用率与对照、中度干旱相比较, 分别下降了29.6%和46.4%; 中度干旱条件下根半径下降, 但SOD、POD和CAT未显著下降, CAT均值略有上升, 重度干旱条件下的3种保护酶均表现出显著下降, 抗氧化酶已不能有效清除掉活性氧物质。因此, 浙江楠具备一定的抗旱能力, 中度干旱并不影响浙江楠的正常生长, 在实际斑块化造林过程中, 可适度控制土壤含水量, 有利于在不同树种斑块化混交配置应用中提升浙江楠造林的成活率和保存率。     

商丘市浅层地下水位下降对区域气候的影响

地下水包括浅层地下水和深层地下水,是陆地水循环的重要组成部分,其中浅层地下水受气候条件和植被地形及人类活动的影响大。浅层地下水埋深对气候变化的响应研究是气候变化影响研究的前沿和热点之一,对于水资源管理及其相关研究与应用具有重要意义。商丘市所在的黄淮平原是我国第一大地下水富集区,由于气候变化和人类活动的影响,地下水资源量与1984年相比下降了20%以上。地下水作为黄淮平原重要的水资源,研究气候变化和人类活动的影响与地下水的相应关系有着重要的现实意义。以几个典型城市的气温与地下水位的变化情况为基础,全面分析讨论了商丘市浅层地下水对水温、蒸发量和气温的影响关系,为商丘市以及黄淮平原地下水资源变化提供科学的依据。     

黄土高原人工整地与抗旱造林技术研究进展

系统地讨论了黄土高原人工造林的一些技术措施：要提高造林成活率,必须有效控制地上苗体散失水分,通过整地和吸水剂使用提高根际土壤含水量,以保证苗木水分平衡而提高造林成活率的系列造林技术。     

1980—2013年中国陆地生态系统总初级生产力对干旱的响应特征

干旱事件通过影响陆地生态系统的组成、结构和功能显著改变整个陆地生态系统碳循环。陆地生态系统总初级生产力(GPP)是全球陆地碳通量中最大的组成部分,反映了陆地生态系统的生产力水平。本研究利用基于过程模型模拟的GPP数据(DLM GPP)、基于通量观测升尺度的GPP数据(FLUXCOM GPP)和标准化降水蒸散指数(SPEI),量化分析了1980—2013年中国陆地生态系统GPP和干旱的时空格局,讨论了不同时间尺度上GPP对干旱的响应特征。结果表明:1980—2013年,两种不同GPP数据在中国地区呈现的时间变化趋势的空间分布格局较为一致,上升趋势主要分布在西南地区,下降趋势主要分布在东北大部分地区;中国干旱面积的长期时间变化趋势略有下降,其中干旱化趋势主要位于秦岭淮河以南地区,而西北内陆地区则呈现明显的湿润化趋势;时间尺度上,GPP与SPEI年际变化格局基本吻合,1986、1997、2001和2011年等干旱年份的GPP显著降低;空间尺度上,北方大部分地区的GPP与SPEI呈正相关,南方大部分地区呈负相关,干旱对GPP的影响在半干旱地区表现更加明显; GPP对干旱的响应格局与选取干旱指数...     

辽西半干旱地区春小麦农田水分循环特征的研究

一、研究地区的生态条件概述辽西属暖温带半干旱低山丘陵区,自然条件差,干旱少雨,干燥度为1.2左右,年均降水量为480.1mm,可能蒸散量为551.7mm,水分亏缺严重,而且70—75%的雨水降子6—8月份,春季偏少。舂季气温回升快,风速大,土壤水分蒸发损失严重,因此春旱频繁,并经常     

Groundwater use and salinization with grassland afforestation

Vegetation changes, particularly transitions between tree- and grass-dominated states, can alter ecosystem water balances and soluble salt fluxes. Here we outline a general predictive framework for understanding salinization of afforested grasslands based on biophysical, hydrologic, and edaphic factors. We tested this framework in 20 paired grassland and adjacent afforested plots across ten sites in the Argentine Pampas. Rapid salinization of groundwater and soils in afforested plots was associated with increased evapotranspiration and groundwater consumption by trees, with maximum salinization occurring on intermediately textured soils. Afforested plots (10–100 ha in size) showed 4–19-fold increases in groundwater salinity on silty upland soils but 50% of the days, and depressed the water table 38 cm on average compared to the adjacent grassland. Soil cores and vertical electrical soundings indicated that ≈6 kg m⁻² of salts accumulated close to the water table and suggested that salinization resulted from the exclusion of fresh groundwater solutes by tree roots. Groundwater use with afforestation in the Pampas and in other regions around the world can enhance primary production and provide a tool for flood control. However, our framework and experimental data also suggest that afforestation can compromise the quality of soils and water resources in predictable ways based on water use, climate, and soil texture.     

泾河流域上游土石山区和黄土区森林覆盖率变化的水文影响模拟

泾河流域上游是黄土高原的重要水源地和退耕还林工程区,在较大空间尺度上定量评价区内森林覆盖增加的水文影响对科学指导林业生态环境建设、保障区域水安全和可持续发展均有重要意义。为了在尽量排除地形、土壤、气候等作用的基础上定量评价森林的影响,将泾河上游划分为土石山区和黄土区,分别制定了多种森林恢复情景,利用分布式流域生态水文模型(SWIM)模拟评价了森林覆盖率及其空间分布变化对流域年蒸散量、年产流量、年地下水补给量、年土壤深层渗漏量及日径流洪峰的影响。土石山区模拟结果表明,增加森林覆盖将增加流域蒸散和减少流域产流,如现有森林覆盖(占全流域面积比例为13.8%)情景与现有森林变为草地(占全流域面积比例为0)情景相比时,流域年蒸散量从445.4 mm变为427.7 mm(减少了17.4 mm和4%);年产流量从42.4 mm变为53.5 mm(增加了11.1 mm和26.3%),年地下水补给量从61.6 mm变为76.9 mm(增加了15.3 mm和24.8%),年深层渗漏量从72.9 mm变为88.3 mm(增加了17.7 mm和24.3%);平均森林覆盖率每增加10%,导致流域年蒸散量增加12.8 mm,年产流量减少8.0 mm,年地下水补给量减少11.1 mm。在比较干旱和土层深厚的黄土区,增加森林覆盖将同样增大流域蒸散和减少流域产流,但变化幅度明显小于降水相对丰富和土层浅薄的土石山区,平均森林面积增加10%导致流域年蒸散量增加9.0 mm,年产流量减少4.5 mm,年地下水补给量减少8.8 mm;此外,在较缓坡面造林的水文影响大于较陡坡面造林。从森林水文影响的年内变化来看时,森林覆盖率升高的水文影响在土石山区和黄土区也有差别,如土石山区5—7月份的蒸散显著增加,5—10月份的深层渗漏均有减少;而黄土区是蒸散量在5—10月均有增加,深层渗漏在7—10月份显著减少。另外,土石山区森林覆盖率增加对日径流峰值的影响不显著,而黄土区则能明显削弱,这可能主要是因土石山区的高石砾含量土壤的渗透性能明显高于黄土区的黄土,而黄土区的森林能够明显改善土壤入渗性能和减少地面径流形成。     

高寒内陆河流域植被覆盖增加对地下水补给的影响

地下水是干旱区内陆河流域的主要基础性资源,对流域生态安全、可持续发展等具有重要意义。干旱/半干旱区的地下水补给比湿润地区更易受到地表覆盖条件的影响。为揭示干旱区内陆河流域植被覆盖增加对地下水补给的影响,以巴音河中下游为例,针对土壤和水评价工具(SWAT)模型未有效考虑降水、地形等因素对植被覆盖影响的缺陷,改进SWAT模型,采用全球地表卫星叶面积指数(GLASS LAI)数据代替其LAI计算模块,再结合SWAT土地利用更新模块,准确刻画区域植被覆盖变化。将改进后的SWAT模型与模块化有限拆分地下水流耦合(MODFLOW)模型耦合,准确模拟并分析植被覆盖增加对流域地下水补给的影响。结果表明：基于植被动态变化的土壤和水评价工具与模块化有限拆分地下水流耦合模型(DVSWAT-MODFLOW)模型的月蒸散发及月地下水位模拟效果较好;巴音河中下游2019年林地及草地面积以及LAI较2001年明显增加;2019年植被覆盖情况对应的年际及月际尺度地下水补给量较2001年分别减少了6.1—26.52 mm以及0—15.03 mm;植被覆盖增加对年际尺度地下水补给量的影响强弱在一定程度上取决于年降水量,对...     

枝条覆盖对半干旱黄土丘陵区平茬柠条林地土壤水分的影响

为了研究枝条覆盖对林地土壤水分的影响,提高土壤水分利用效率。2013年5—9月,以半干旱黄土丘陵区平茬柠条林为对象,采用中子水分仪对未覆盖和枝条覆盖林地土壤水分进行定位观测,研究了枝条覆盖对林地土壤水分的影响。研究期间共观测到降雨28次,总降雨量达495.9 mm。未覆盖和覆盖林地降雨补给量与降雨量之间均呈极显著正相关关系。枝条覆盖使林地降水入渗补给系数由0.50增加至0.70,明显提高了林地次降水补给量和入渗深度。覆盖林地各月土壤水分消耗量均高于对照林地,整个生长季,前者比后者多消耗了37.56 mm土壤水分,仅相当于所增加的降雨补给量的1/3。在丰水年,覆盖一直表现出对林地土壤水分的正效应,剖面0—260 cm范围内土壤水分条件有明显改善。     

基于稳定同位素的干旱半干旱区SPAC水分运移过程研究进展

土壤-植物-大气连续体(SPAC)是生态水文学的重点研究对象,其水分运移过程对于干旱半干旱区生态植被建设和水资源综合管理具有重要意义。氢氧稳定同位素较高的灵敏性和准确度有助于揭示这一过程。介绍了氢氧稳定同位素在土壤-大气界面、土壤-地下水界面、土壤-植物界面和植物-大气界面水分补给传输过程中的应用,包括土壤水分来源和蒸发;水分补给入渗机制和滞留时间;植物水分来源和水力再分配;蒸散发分割和叶片吸水的相关研究,同时明确了氢氧稳定同位素技术在应用过程中存在的一些不确定性以及未来亟需加强的方面,以期为利用稳定同位素技术对生态水文过程的研究提供参考依据。     

Changes in soil macrofaunal community composition under selective afforestation in shifting sand lands in Horqin of Inner Mongolia, northern China

Large-scale afforestation programs have had some beneficial effects on reducing severity of dust storms and controlling desertification in arid and semi-arid regions. However, the influences of selective afforestation on soil arthropod community are largely unknown in desertified ecosystems. Soil macrofaunal communities, soil physico-chemical properties, and herb vegetation were investigated in afforested shrublands and woodlands (both approximately 30 years old post-afforestation), which were compared to shifting sand lands in Horqin, northern China. In the shrublands, environmental parameters (soil and vegetation properties) indicated a significant improvement of soil organic carbon, total nitrogen, and herbaceous density and cover, in comparison to the woodlands and shifting sand lands. The improved shrubland habitat maintained significantly higher soil macrofaunal abundance and group richness together with higher diversity compared with the woodlands and shifting sand lands. There were no significant differences in soil macrofaunal diversity between the woodlands and shifting sand lands. The results suggest that shrubs can facilitate macrofaunal assemblies and improve soil and vegetation properties when planted in shifting sand lands. Shrub afforestation is beneficial for the restoration of shifting sand lands, and is recommended for management of artificial plantations in these sandy ecosystems.     

Effects of different planting methods on the early establishment of two introduced tree species in the Mu Us Sandy Land of China

We investigated the effects of planting density and relative ground height (distance from the water table) on the early establishment of two introduced tree species [Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica) and white poplar (Populus alba var. pyramidalis)] in the Mu Us Sandy Land of China; we used GLMM to analyze experimental effects. In total, 14 afforestation plots (seven plots per species) with variable relative ground heights were established on a shifting sand dune. Trees were planted at intervals of 3, 5, and 7 m, and the distances between neighboring trees were fixed within plots. Planting intervals and numbers of neighboring trees were treated as measures of planting density, and relative ground height was treated as an indicator of water supply stability. For both species, tree survival rates decreased with increasing planting interval; the number of neighboring trees had a positive effect on survival. The effect of relative ground height differed between species. Pine tree survival rates decreased with increased relative ground height, while the survival rates of poplar trees were unaffected. We recommend that pine trees be planted at high density on lower sectors of sand dunes to prevent wind erosion in early spring. Poplar trees should be planted at high density without reference to relative ground height for the provision of fuelwood.     

黑河下游河岸绿洲区包气带土壤水分与植被生长状况的研究

黑河下游荒漠平原区近年来由于河水流入量的持续减小,致使依赖河水补给来源的地下水呈减少趋势,造成区域性地下水位下降,从而引起一系列生态环境问题。通过研究黑河下游河岸绿洲区非饱和带的含水量、地下潜水埋深、土壤类型结构等与河岸绿洲植被生长状况之间的关系,发现土壤结构、地下水位埋深和土壤盐分是决定研究区植被生长状况的3个主要因素,而土壤结构是不可改变的,土壤盐分又与地下水关系密切,因此,地下水是极端干旱区植被生长状况的决定因素。     

科尔沁沙地不同密度(小面积)樟子松人工林生长状况

在内蒙古科尔沁沙地丘间片林中选择不同密度的樟子松样地,对樟子松在不同栽植密度条件下的生长情况进行了研究.由于受多年降水偏少的影响,科尔沁沙地的樟子松出现了大量枯梢继而死亡的现象,而这种现象与林地的密度存在很强的相关性.样地林木的死亡率随林地密度的加大呈幂函数关系增加,原先最高密度情况下的林地,保存到现在的活木数量反而最少;林木的平均死亡年龄、最早死亡年龄、冠幅、树高和胸径随林地密度的增加而减小.虽然在其它一些区域的研究结果表明,树高较少受竞争的影响,但是在半干旱区,树高仍然与密度相关.枯梢林木的比例在高密度的样地大于低密度的样地,枯梢对低密度样地的林木基本上没有大的影响.各样地的冠幅和胸径比相差不大,平均只有0.297,以此指标衡量,该地可能更适合单一樟子松林的种植.综合来看,科尔沁沙地的气候和土壤条件适合栽植樟子松,但初始密度应控制在2800株/hm2以下,并应根据生长情况在进入生长高峰期后对林木进行适时间伐,20a龄期的林木其密度保持在2100株/hm2左右比较适宜.