华北平原参考作物蒸散量变化特征及气候影响因素

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉是有十分重要的现实意义。在气候变化的背景下,利用Penman-Monteith方法,计算华北平原典型站点1961 2007年逐日参考作物蒸散量,并从能量平衡和动力学角度对其分解,分析年际变化和季节变化特征;结合数理统计方法,研究影响参考作物蒸散量及其构成项变化的主次气候因子,为该区农田水分管理提供更有效的科学指导。研究结果表明:在华北平原全区温度显著上升、日照时数,相对湿度,平均风速呈显著下降的背景下,绝大部分站点参考作物蒸散量及构成项呈显著下降趋势。夏季的参考作物蒸散量和辐射项值相对最高,冬季值最低;春季的空气动力学项值相对比例最高。辐射项与空气动力学项年际间呈负相关关系,春夏两季之间呈不显著正相关趋势,秋冬两季呈不显著负相关趋势。辐射项的变化主要受日照时数、风速及温度的影响,其中风速的贡献是负效应;空气动力学项的变化主要受风速、相对湿度及平均温度的影响,相对湿度的贡献是负效应。参考作物蒸散量的变化主要受日照时数、相对湿度、温度日较差和风速的综合影响。此外,降水与其呈显著负相关关系,下降幅度略高于参考作物蒸散量的变化幅度。     

华北平原参考作物蒸散量时空变化及其影响因素分析

根据华北平原56个气象站1960—2012年逐日气象数据和Penman-Monteith模型计算了各站及区域整体参考作物蒸散量(ET0),利用样条插值法、气候倾向率、累积距平、敏感性系数等方法对华北平原ET0的时空变化及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)华北平原多年平均ET0为1071.37mm,空间上呈现高低值相间分布格局,高值中心分布在冀北、鲁中、豫西,而低值中心分布在冀东、鲁南、豫东及豫南等地;(2)近53年ET0呈减少趋势(-12.8mm/10a),山东半岛北部及冀北等地有缓慢增加趋势,其余地区以减少为主;(3)ET0对气温、平均风速、日照时数为正敏感,而对相对湿度为负敏感。平均气温与日照时数敏感系数呈现下降趋势,相对湿度与风速敏感系数表现出上升趋势。ET0对气温和风速敏感度高的区域同时对日照时数和相对湿度敏感度较低;(4)归因分析表明,华北平原ET0的主导因子是日照时数,平均风速次之,相对湿度、最高温度、最低温度对ET0变化影响较小,日照时数主导区域包括冀北、坝上地区、冀中、豫西、豫南、鲁中及鲁西北,平均风速的主导区域为冀南、河南黄河以北、豫中、鲁西北,温度主导区域零星分布于冀北、豫西、山东半岛等地,相对湿度的主导区域主要分布在鲁南、山东半岛。     

毛乌素沙地景观的植被与土壤特征空间格局及其相关分析

以毛乌素沙地景观不同尺度和生境中的植被盖度、植物物种数、土壤有机碳和全氮含量的空间格局和相互关系进行了研究。结果表明：不同尺度和生境中的植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间都具有显著的相关。在50－5000m的尺度上,植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间具有相似的空间格局,但植被特征（植被盖度与植物物种数）与土壤特征（土壤有机碳含量与全氮含量）具有不同的空间变化格局,两者之间没有显著的相关关系;在小于50m的尺度上,固定沙丘中的植物物种数与土壤有机碳和全氮含量之间具有显著的正相关,半固定水丘中的植物物种数与土壤有机碳含量具有显著的负相关。这说明,在小于50m的尺度上土壤有机碳和全氮含量格局制约了植被格局,但在50－5000m的尺度上却没有。这一研究表明植被与土壤之间的相互关系依赖于不同的空间尺度。     

毛乌素沙地生物结皮覆盖区土壤水分收支变化特征

探究半干旱生态系统生物土壤结皮对土壤水文过程的影响,并量化生物结皮覆盖下土壤水分收支状况,可为荒漠地区植被恢复与重建提供理论依据。本研究基于2018—2020年生长季(5—10月)对毛乌素沙地不同类型生物结皮(如藻类和苔藓)覆盖区土壤水分的连续观测,以裸沙为对照,分析了生物结皮对0～40 cm土壤水分收支的影响。结果表明: 与裸沙相比,藻类结皮和苔藓结皮显著降低了降雨对40 cm以下土壤水分的补充,增加了土壤水分的蒸发损失。在相对湿润年份(2018年),裸沙和不同类型生物结皮覆盖土壤的水分支出量(渗漏量+蒸发量)均低于降雨量,土壤水分状况为收入;在相对干旱年份(2019和2020年),藻类结皮和苔藓结皮覆盖土壤的水分支出量高于降雨量,土壤水分产生亏缺,但是裸沙相反。可见,生物结皮导致其下覆0～40 cm土壤水分收支不平衡,在相对干旱年份出现了水分亏缺,这可能驱动该区域植被群落向浅根系植物演替。     

毛乌素沙地野生植物资源的开发与利用

对毛鸟素沙地主要植物资源的价值及开发利用途径进行了探讨.提出了沙地植物资源保护建议.     

毛乌素沙地绿洲化土地变化模式及稳定性

绿洲化过程中的土地结构变化和稳定性研究对沙地荒漠化治理尤为重要。本研究基于1980—2020年8期土地利用数据,提取了该时间段毛乌素沙地绿洲化土地空间分布信息,使用叠置分析、格网化等方法,分析毛乌素沙地绿洲化土地变化模式和稳定性的时空分异特征。结果表明：研究期间,毛乌素沙地荒漠化问题已得到有效解决,并成功实现逆转,绿洲化过程显著,林草覆盖率从1980年的10.2%增长到2020年的73.7%,绿洲化土地面积从1980年的3.25万km²增长到2020年的3.39万km²,极重度、重度和中度荒漠化面积大幅下降,非荒漠化和轻度荒漠化面积大幅上升;绿洲化土地变化表现为稳定、波动、扩张和退缩4种模式,2020年这4种模式的绿洲化土地面积占比分别为78.7%、12.2%、6.2%和2.9%;毛乌素沙地累积变化强度较低的绿洲化(低于0.12)占总绿洲化土地面积的82.7%,沙地绿洲化总体趋于稳定。针对毛乌素沙地稳定沙带及不同变化模式绿洲化土地应采用适宜的分区治理对策,其中,在风沙活动强烈的沙漠化扩张区域歼灭沙害;在生态脆弱、沙漠化反复的绿洲化区域巩固风沙...     

施水量变化对毛乌素沙地优势植物形态与生长的影响

 以毛乌素沙地优势植物沙柳(Salix psammophila)、杨柴(Hedysarum mongolicum)、油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana intermedia)为对象,人工控制4种施水量来研究这4种植物形态和生长对模拟降水量变化的响应。结果表明不同施水量显著影响着沙柳、杨柴、油蒿和柠条的分枝格局、叶片、生物量及其分配,并且这4种植物的以上特征对不同施水量的响应也有明显差异。在157.5 mm和630.0 mm的施水量之间,施水量的增加对沙柳、油蒿和杨柴枝叶形态     

河西内陆河流域参考作物蒸散量的时空特征

基于河西内陆河流域17个气象站1961-2008年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式计算了逐日参考作物蒸散量(ET₀),利用GIS空间分析功能,采用反距离空间插值方法研究了年和季节ET₀的时空特征.结果表明：1961-2008年,河西内陆河流域年均ET₀（700～1330 mm）由东南向西北逐渐增加;黑河流域和疏勒河流域年均ET₀高值区呈显著下降趋势（P<0.05）,其气候倾向率在-53～-10 mm·（10 a）^-1,石羊河流域年均ET₀低值区呈微弱增加趋势;研究区各流域ET₀年际波动较大,并以临泽为较大的波中心,分别向西北和东南两个方向降低.春季和夏季是河西内陆河流域ET₀的集中季节,且疏勒河流域一直是四季ET₀值最高的地区.研究区ET₀气候倾向率依次为夏季>春季>秋季>冬季.影响河西内陆河流域ET₀变化的主要气候因子是风速和最高温度,其中风速是引起疏勒河和黑河流域ET₀呈现减少趋势的主导因子,最高温度和日照时数是引起石羊河流域ET₀呈现增加趋势的主导因子.     

毛乌素沙地飞播植被与生境演变的研究

飞播造林作为沙地大面积绿洲化的有效的手段，已在毛乌素沙地中运用并取得了显著的成效。本文根据伊金霍洛旗４个播区飞播后十余年的调查资料，分析了杨柴灌丛群落动态变化的特点以及演替的机制，并指出沙地土壤水分生境的改变是群落发生演替的主要原因。随着生境的变化，群落的演替可分为４个阶段：先锋植物群落、杨柴群落、油蒿群落和黑格兰、沙地柏、蒙古莸和柠条等中旱生灌丛群落阶段。为了防止杨柴群落的进一步演替或退化，确保这一人工草场的质量，对群落演替的合理人为干扰，是必要的。     

毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落种间联结性分析

种间联结是生态群落的重要特征之一, 对研究群落物种格局的形成, 种群进化和群落演替动态具有重要意义。基于方差比率(VR)、χ² 检验和点相关系数ψ, 对毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落13 个主要种的种间联结性进行了分析。结果表明: (1)毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落总体种间关联性为显著正相关。(2)χ² 检验显示有40 对正相关种对, 37 对负相关种对, 1 对不相关种对,不显著种对占84.61%。(3)点相关系数ψ 与χ² 检验所得结果相似, 主要种对间多为不显著正相关关系。(4)根据种间联结性的分析结果, 可将黑沙蒿群落分为两个不同的生态种组, 且两个生态种组间具有一定排斥关系。总之, 在沙漠边缘取样条件下毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落仅少数种对间表现出强依赖性, 多数物种间未形成一种稳定、协调的搭配关系, 群落处于演替动态过程中。     

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分空间异质性

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分的空间异质性和生态学过程,对沙荒地整治的机理研究具有重要的意义。以毛乌素沙漠-黄土过渡带为研究区,结合布点取样和室内分析,运用经典统计学和地统计学方法对其全氮、有效磷、速效钾含量的空间异质性进行分析。结果表明,(1)土壤全氮、有效磷、速效钾的平均含量分别为0.39 g/kg、9.65 mg/kg和106.84 mg/kg。3种养分的变异系数为40.54%—84.62%,均属于中等程度变异,其中全氮变异系数最大,速效钾变异系数最小。(2)半方差分析结果显示,3种养分空间变异性的最佳拟合模型均为高斯模型,空间自相关性均随着滞后距离的增加而呈下降趋势。3种养分空间变异性的块金值/基台值比值在0.09%—32.82%,全氮、有效磷具有强烈的空间相关性,结构性因素对变异起主导作用;速效钾具有中等强度的空间相关性,结构性因素和随机性因素共同对变异起主导作用。(3)克里金插值图显示3种养分含量均表现为随着地势的降低而逐渐升高的趋势,全氮含量整体呈斑点状分布,插值图较破碎,有效磷和速效钾含量整体呈条带状分布,连续性较好。(4)毛乌素沙漠-黄土过渡带土壤养分的空间变异性与地形、地貌、植物分布以及非自然因素都有关,但是以地形因素的影响为主。开展沙漠-黄土过渡带土壤养分空间异质性特征研究,为开展沙荒地整治工程,生态系统修复提供了理论依据。     

毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征

以1991、1999和2007年TM/ETM+影像为数据源,利用RS和GIS技术提取研究区植被覆盖度信息,将其按地貌分区,计算景观格局指数,分析植被景观格局变化特征.结果表明:(1) 1999年是研究区16a植被景观结构变化的转折点,植被覆盖状况前期恶化后期好转.1991-1999年两区极低和低级植被覆盖度占绝对优势,继续增强,风沙区55％-70％,丘陵区70％-80％.高等级比例均在5％以下,持续下滑.2007年两区的优势级别提升为低级和中级,风沙区比例55％,丘陵区70％.极低级别比例减小,风沙区40％-20％,丘陵区50％-15％.高级比例不同程度增大.(2)1999年前后植被景观格局反向演变,两区变化趋势基本相同程度不同.植被多样性和均匀度先减小后增大,等级问交替分布规律先弱后强.风沙区景观形状由复杂到简单,破碎度先增后减;丘陵区破碎度持续增大,形状变化微小.整体上来看,风沙区植被多样性高整体性好,植被均匀度指数大,交替分布规律明显,丘陵区植被格局较差.但外界对风沙区的干扰比丘陵区强烈.(3)植被景观格局演变过程中始终保持多核心模式,核心面积、形状甚至类型发生不同程度的变化.风沙区核心多为无植被斑块,丘陵区多为高植被覆盖度斑块.核心外围植被分布具有梯度性.     

毛乌素沙地天然植物多样性组成及区系特征分析

毛乌素沙地位于干旱、半干旱区向半湿润区过渡地带,该研究通过野外调查及数据统计,对毛乌素沙地天然植物科、属、种的组成及区系特征进行了分析,并与周围的沙地(沙漠)植物区系进行比较,以明确毛乌素沙地的珍稀植物及其植物多样性组成特征。结果表明:(1)毛乌素沙地天然植物共90科360属772种,区内植物类群相对丰富,植被群落类型多样,优势科明显,单种属、寡种属占到的比例达到73.45%。(2)毛乌素沙地天然植物90科划分为10个分布区类型及4个变型,360属划分为15个分布区类型及10个变型。(3)毛乌素沙地科的植物区系组成以世界分布为主,属的植物区系组成以温带分布为主,反映了该区的植物区系与所处的地理位置和气候具有相适应的特性。(4)毛乌素沙地植物区系成分与浑善达克沙地植物区系亲缘关系最近,与库布齐沙漠、乌兰布和沙漠、库姆塔格沙漠植物区系有一定差异,表明毛乌素沙地植物区系存在明显的从温带分布到地中海区、西亚至中亚分布的过渡性质。     

宁夏中部干旱带潜在蒸散量变化及影响因素

潜在蒸散量(PE,Potential Evapotranspiration)的估算与分析对于研究气候变化、监测农业旱情、提高农业水资源利用率具有十分重要的意义。在利用FAO Penman-Monteith(FPM)公式计算研究区1975—2012年PE日值的基础上,采用去趋势预置白Mann-Kendall检验法及敏感性分析探讨了历年来PE的变化规律和影响因素,将Matlab与Arc GIS相结合,研究了PE及其时序趋势的空间特征。结果显示:研究区多年平均PE月值呈现倒U形的变化规律,最大值和最小值分别出现在7月和1月;多年来,同心县PE具有明显的增长趋势,盐池和海原县则表现为微弱的减少。就影响因素而言,年际尺度上,同心县PE的主导因素为温度和风速,海原县为风速和水汽压,盐池县则以风速为主;月际水平上,温度的变化幅度最大,特别是在植物的生长季节(5—9月份)明显高于其他因素。研究区内PE具有明显的空间变化规律,盐池县表现为沿经向递减,同心和海原县则表现为沿纬向递增;就PE变化趋势的空间特征而言,盐池县大部分区域的PE变化不明显,显著增加的区域仅占该县总面积的2.52%,同心县显著和极显著增加的区域占全县面积的61.98%,海原县PE则以微弱减少和微弱增加为主,显著增加的区域面积比例小于30.00%。     

温室大棚内作物蒸发蒸腾量计算

以彭曼-蒙特斯（Penman-Monteith）方程为基础,引进作物冠层高度,对方程中与风速有关的空气动力学项进行修正,推导出适合于温室大棚计算作物蒸腾量的简单方法.对推导公式进行理论分析,并应用气象资料给予验证计算.结果表明,修正后的Penman-Monteith计算精确度较高,与实测值较为吻合,相对偏差为4.7％～17.1％,平均相对偏差为11.1％.该公式适于在温室大棚中用于作物蒸腾量的计算.     

毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性

在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化     

毛乌素沙地北沙柳形态特征与花序分布习性研究

采用随机抽样法,对毛乌素沙地鄂尔多斯市乌审旗图克乡境内的北沙柳株丛的形态特征和花序数量进行了调查分析,以明确北沙柳的形态特征及其花序分布习性.结果显示:北沙柳树冠最大横截面积在5～10 m2的株丛最多,占总株丛数的40%,频率呈现偏左正态分布.北沙柳株高、近地直径和枝条长度频率均呈现正态分布;80%以上的株丛其花序数量小于3万个,频率呈现偏左正态分布;株丛树冠最大截面积与花序数量的相关系数为0.588(P＜0.05);着生花序枝段长度与花序数量间的相关系数为0.355(P＜0.05);2年和3年生萌蘖枝数平均花序数量分别为92个和138个.研究表明,花序数量主要取决于株丛最大横截面积、2年和3年生萌蘖枝数量以及着生花序枝段长度;生产中平茬周期以4年为宜,雌雄树比例应为1:0.75.     

毛乌素沙地油蒿-杨柴灌丛生态系统蒸散组分分配及其影响因子

蒸散发(ET)是生态系统水分循环和能量流动的重要组成部分,准确估算ET及其各组分,对认识生态生理过程对水分平衡和植物水分利用策略的影响具有重要意义.本研究于2019年5月20日至9月15日,利用涡度相关技术和微型蒸渗仪对毛乌素沙地油蒿-杨柴灌丛生态系统ET、蒸发(E)和蒸腾(T)进行测定和估算,量化了油蒿-杨柴灌丛生态...     

毛乌素沙化景观内斑块间的多种边界

1　引　　言时空异质性是自然系统的普遍特征 ,陆地景观镶嵌体由许多不同的具有内部相对同质性的斑块组成 .因此 ,当考虑整个景观时 ,相邻斑块之间的边界就成为一个不容忽视的景观组分[13 ] .长期以来 ,与边界有关的生态学问题在基础和应用生态学研究的不同领域中备受关注[5,9,10 ,15] .Ｗｉｅｎｓ等[16]提出一个研究景观生态系统空间斑块性的概念框架———边界动态 ,通过对景观镶嵌体中相邻斑块间的边界的研究 ,来揭示生态系统功能的空间结构 .为了增强对形成和维持生态学边界的各种过程的理解 ,首先应确定边界的空间位置[6] .因此许多确…