大兴安岭北坡多年冻土区植物生态特征及其对冻土退化的响应

多年冻土和植被是寒区生态系统的重要组成部分。随着全球气候变暖,多年冻土逐渐退化,导致土壤水分以及有机质含量降低,进而对地上植被产生影响。对大兴安岭北坡多年冻土区植物生态特征及其对冻土退化的响应进行了研究。结果表明,调查的30个多年冻土区共有85种植物,隶属于29个科,55个属。其中,蕨类植物1种,占种组成的1.2%;裸子植物1种,占种组成的1.2%;被子植物83种,占种组成的97.6%。在4种生活型中,以地面芽植物的种类最多,为51种,占植物种数的60%;地下芽和高位芽植物次之,分别为12和19种,分别占14.1%和22.4%;地上芽植物较少,为3种,占3.5%。在4种水分生态类型中,以中生植物种类最多,为50种,占植物种数的58.8%;湿生植物次之,为26种,占30.6%;沼生植物为7种,占8.2%;旱生植物最少,为2种,占2.4%。冻土活动层厚度50—150cm范围内,植物的科、属、种数最多,其次是大于150cm范围的冻土区,活动层厚度较小(50cm)时,植物科、属、种数最少。随着活动层厚度的增加,即多年冻土退化,地面芽植物的物种数显著增加(P0.05),高位芽植物的物种数显著减少(P0.05),地上芽和地下芽植物的物种数随活动层厚度的变化不显著。随着活动层厚度的增加,沼生植物的物种数显著降低(P0.05),中生植物的物种数显著增加(P0.05),湿生和旱生植物的物种数随活动层厚度的变化不显著,群落植物组成从湿生逐渐向中生转变。     

草原区不同植物群落蒸发蒸腾的研究

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,采用“土柱称重法”对典型草原群落蒸发蒸腾进行实验观测,主要研究结果如下：1．草原沙地、羊草草原和河漫滩草甸是本地区差异明显的三种群落。草甸蒸腾最大(9.2 mm·d-1),比另两种群落高2—3倍;草甸蒸发最小(0.4mm·d-1),约为沙地的1／4,草原 的l／8。2．羊草草原在本区分布广,大针茅草原是本区半干旱地带性代表。由于这两种群落主要有关背景值的不同,羊草群落蒸散值(4.4—5.Omm·d-1)明显高于大针茅群落(3.5—3.8 mm·d-1),而且羊草群落的T／E1)值(～2)也明显大于大针茅(～1)。在生长季节中,羊草草原蒸散随气温升高而升高,在盛夏达最高值,然后随气温降低而降低。然而由于降雨变化的影响,羊草草原蒸发蒸腾的季节变化时而出现较大幅度的波动。3．根据1989年实测的降水和羊草群落蒸发蒸腾的季节变化,分析羊草群落的水分收支,可以看到实验区羊草草原的水分收支是大体平衡的。     

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾

研究于2003年6月至8月在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场进行。利用微型蒸渗仪结合大型称重式土壤蒸渗仪测定了流沙、油蒿(A rtem isia ord osica)和柠条(C arag ana korsh insk ii)3类样地的土壤蒸发;油蒿和柠条的蒸腾利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和气孔计测定;同时对降水量、流沙渗漏量、0~200cm土层的土壤含水量进行了观测。结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,样地和位置间的互作效应差异不显著;在沙漠区有很大比例的蒸发发生在稀少的降水事件之后。气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟合得到日变化曲线均达到显著水平(p<0.05);将蒸渗池和气孔计2种方法测定结果方差分析表明油蒿的蒸腾均高于柠条的(p<0.05),测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础进行叶片与种群间的尺度转换是可行的。2003年6月至8月期间,该区的降水量为159.1mm,渗漏量为48.5mm,裸沙蒸发量为63.0mm;油蒿样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为54.1mm、59.0mm和119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为59.5mm、56.4mm和127.6mm。     

几个主要地面因子对草原群落蒸发蒸腾的影响

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,采用“土柱称重法”,观测了几个主要地面因子对草原群落蒸发蒸腾的影响。主要研究结果如下：1．土壤因子的影响：(1)在通常情况下,草原群落蒸发、蒸腾及蒸散均随土壤水分增加而增大;当土壤水分过多时,群落蒸腾由于植物受涝而降低。(2）在低土壤含水量条件下,群落蒸发随土壤粘粒含量增加呈线性降低;在高土壤含水量条件下,群落蒸发随土壤粘粒含量增加而升高。(3)不同土壤含水量的群落蒸发,均随土壤紧实度增大而升高,并先后达最高值。土壤含水量愈低,蒸发达最高值愈滞后。 2．放牧因素的影响：群落蒸腾与牧压呈线性负相关;群落蒸发与牧压呈线性正相关。群落生物量随牧压增大而降低是导致群落蒸发和蒸腾与牧压呈正、负相关的主要原因。 3．退化群落及其恢复群落的蒸发蒸腾：群落退化导致群落蒸发升高,蒸腾降低;相应的群落恢复导致群落蒸发降低,蒸腾升高。在—定程度上,群落退化及其恢复演替虽然能明显改变群落T／E值1）,但却不会引起群落蒸散值的明显变化。     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO₂浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率(P_n)、蒸发蒸腾(ET)及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,大气CO₂浓度升高(550、700μmol·mol^-1)虽可延长抽穗成熟期,但高温(日平均温度高于正常日平均温度约4.8℃)对生育期的影响远大于高CO₂影响,使得高CO₂、高温下抽穗成熟期缩短,且种子提前萌发;CO₂浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率(WUEl)和群体水平的水分利用效率(WUE)增大,但对蒸腾速率影响不显著.对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同,在高(田间持水量的75%～85%)、中(田间持水量的55%～65%)水分条件下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾增加,而在低水分条件(田间持水量的35%～45%)下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾减少.     

大兴安岭冻土湿地植物群落结构的环境梯度分析

采用除趋势典范对应分析法(DCCA),对大兴安岭24个冻土湿地植物群落进行排序,对划分出的3个不同类型多年冻土区的湿地植物群落的物种多样性,以及生活型和水分生态型等生态特征进行了环境梯度分析。结果表明:随着纬度的降低,年平均气温和年平均日照时间逐渐增大,年平均降水量和年平均湿度逐渐减小,调查的24个冻土湿地可划分为3组。从大片多年冻土区到大片-岛状多年冻土区,再到稀疏岛状多年冻土区,灌木多样性逐渐减小(p0.05),草本植物多样性逐渐增加(p0.05);中生植物种类所占比例分别为38.5%、55.9%和64.4%,沼生植物的重要值逐渐减小(p0.05),中生和旱生植物的重要值逐渐增大(p0.05),表明冻土湿地的土壤水分条件逐渐中生化,甚至出现旱生化趋势。地面芽植物在3个多年冻土区的湿地植物群落中始终占优势地位,高位芽和地下芽植物次之,反映了该区冬季漫长、严寒而潮湿,夏季较短的气候特征。大片-岛状多年冻土区作为大片多年冻土区和稀疏岛状多年冻土区的过渡区,其湿地植物群落的物种多样性和生态特征与稀疏岛状多年冻土区更相近。     

地形对大兴安岭北坡林火迹地森林景观格局影响的梯度分析

198 7年大兴安岭“5 .6”特大森林火灾 ,过火面积 1.33× 10 6 hm2 。火后 ,不同的火烧强度区和岛状的未火烧区形成了一个异质镶嵌体 ,然而在自然演替和人为干扰作用下 ,十几年过去之后这种异质镶嵌体格局已经发生了明显变化。以大兴安岭北坡 ,图强林业区的育英和奋斗两个林场为研究区 ,总面积 1.2× 10 5hm2 ,在景观尺度上 ,以遥感和地理信息系统为技术手段 ,将地形因子进行梯度划分 ,并运用分布指数和偏相关分析探讨了大兴安岭在 1987年大火后森林景观在地形梯度上的变化情况。研究结果表明 :森林景观在地形梯度上的格局发生了明显的变化 ,但是不同的景观斑块类型变化幅度不同 ,不同的地形因子对不同森林景观斑块类型变化的影响强度也迥异 ;偏相关分析表明地形对主要森林景观斑块类型之间的变化影响最大的是坡度 ,其次是海拔 ,坡向的影响不明显。     

大气CO2浓度增加对春小麦冠层温度、蒸发蒸腾与土壤剖面水分动态影响的试验研究

根据１９９４～１９９５年在大型人工气候室内取得的试验资料,分析了大气ＣＯ２浓度倍增条件下,春小麦冠层温度、蒸发蒸腾和根层土壤剖面水分动态的变化状况。结果表明,大气ＣＯ２浓度增加１倍,春小麦冠层温度明显升高,且高水分条件升高的值比低水分条件下大０．７℃左右;蒸发蒸腾减少的幅度在不同土壤水分处理间也不相同,高水分处理的蒸发蒸腾量减少９．８８％,低水分处理的减小８．５０％,根层土壤含剖面水分消耗减小,高ＣＯ２浓度处理的根层土壤含水率高于低ＣＯ２浓度处理的,特别是在底部根系密度减小,其水分消耗明显减少。     

大兴安岭森林火烧恢复年限对土壤磷及其有效性的影响

林火是大兴安岭地区森林生态系统的重要影响因子,对地下土壤养分,特别是磷及其有效性变化长时间序列研究,将有助于林火后植被恢复管理、模型模拟及科学评价。选择呼中、南瓮河、双河、图强、塔河、加格达奇、满归等地区火后恢复2-50年样地48块,并以火烧区域周边相似地形地貌、未经火烧区域为配对对照样地,野外调查记录地形地貌和地理位置数据,室内分析土壤全磷和速效磷。配对t检验、冗余排序分析、趋势分析、离散性分析等处理相结合,试图找出火烧后土壤磷及其有效性变化特征。研究结果表明：（1）整体数据平均值及离散程度表明,火后全磷及速效磷均值均稍低于对照,火后二者的离散程度为37%-49%,低于对照样地6-22个百分点;区分不同恢复时间,配对t检验未发现火烧样地土壤磷与对照间的显著差异。（2）以火烧对照比值及差值进行趋势分析发现,相对于对照,火烧后全磷呈现先增加后降低的变化趋势（R²=0.89-0.95,P=0.07-0.15）,火后20-30年间开始低于对照样地。速效磷也呈类似变化趋势,但是相关性较低（R²=0.44-0.67,P=0.44-0.66）;速效磷占比年代变化趋势不明显（R²=0.08-0.12,P > 0.95）。（3）RDA排序分析表明,火烧导致恢复年限成为影响磷变化的最主要因素（15.3%）,其次是经度（10.7%）;而在对照样地中,纬度是土壤磷变化最关键影响因素,能够解释其变化总量的27.6%。研究结果为森林火后土壤养分管理以及森林演替生态评价提供重要参数。     

长白山北坡天然次生林典型建群种的种群结构及动态特征

分析长白山林区典型天然次生林的建群种种群结构及动态特征,揭示关键种群的生存现状和发展趋势,以期为研究区的天然林保护与修复提供基础资料和理论依据。基于24块1 hm²的固定样地数据,通过编制种群静态生命表,拟合并绘制种群存活曲线,运用生存分析、种群数量化分析和时间序列分析,定量研究2种典型天然次生林4个建群种的种群结构与动态特征。结果显示,4个种群的存活曲线总体均趋于Deevey-Ⅱ型,但所属亚型有所区别。臭冷杉（Abies nephrolepis）种群死亡率波动较大,在不同龄级出现了多次死亡高峰;鱼鳞云杉（Picea jezoensis var. microsperma）和蒙古栎（Quercus mongolica）种群死亡率随龄级增大逐步递增;红松（Pinus koraiensis）种群在各龄级上的死亡率均较高。数量化动态分析表明,4个种群均属于增长型,增长潜力为红松 > 臭冷杉 > 鱼鳞云杉 > 蒙古栎;4个种群受外界干扰的敏感程度均较高,其中红松种群受干扰的概率最大。时间序列预测表明,臭冷杉和红松种群个体数量在未来2、4、6、8个龄级后均呈现不同幅度的增加趋势,增长势态稳定。鱼鳞云杉和蒙古栎种群在幼、中龄级表现出衰退迹象。结论表明,臭冷杉和红松种群的自然更新较好,增长潜力较大,但同时受外界干扰的敏感程度也较高。鱼鳞云杉和蒙古栎种群的自然更新不足,增长潜力小,群落存在偏离稳定状态的风险。建议严格保护臭冷杉和红松种群的生境,适度开展疏伐抚育;改善鱼鳞云杉和蒙古栎种群空间格局,及时实施人工促进天然更新,促进群落进展演替。     

中国西天山北坡表土花粉与区域植被关系

天山是横亘中国西北的著名山系之一,将新疆分为南、北两个独立的地理区域,其自身也构成了一个完整的自然地理单元.因其山体海拔高,径向跨度大,纬向延伸长,气候、土壤和植被等自然地理要素各方面的区域差异,这对花粉搬运、传播、保存与沉积产生了显著影响.本文根据对西天山北坡采集的50个表土样品花粉分析,结合野外考察资料,揭示了该区...     

Monsoonal influences on evapotranspiration of savanna vegetation of northern Australia

Data from savannas of northern Australia are presented for net radiation, latent and sensible heat, ecosystem surface conductance (G_s) and stand water use for sites covering a latitudinal range of 5° or 700 km. Measurements were made at three locations of increasing distance from the northern coastline and represent high- (1,750 mm), medium- (890 mm) and low- (520 mm) rainfall sites. This rainfall gradient arises from the weakened monsoonal influence with distance inland. Data were coupled to seasonal estimates of leaf area index (LAI) for the tree and understorey strata. All parameters were measured at the seasonal extremes of late wet and dry seasons. During the wet season, daily rates of evapotranspiration were 3.1-3.6 mm day^-1 and were similar for all sites along the rainfall gradient and did not reflect site differences in annual rainfall. During the dry season, site differences were very apparent with evapotranspiration 2-18 times lower than wet season rates, the seasonal differences increasing with distance from coast and reduced annual rainfall. Due to low overstorey LAI, more than 80% of water vapour flux was attributed to the understorey. Seasonal differences in evapotranspiration were mostly due to reductions in understorey leaf area during the dry season. Water use of individual trees did not differ between the wet and dry seasons at any of the sites and stand water use was a simple function of tree density. G_s declined markedly during the dry season at all sites, and we conclude that the savanna water (and carbon) balance is largely determined by G_s and its response to atmospheric and soil water content and by seasonal adjustments to canopy leaf area.     

秦岭北坡栓皮栎种群动态的研究

对秦岭北坡栓皮栎种群动态进行了系统研究,分析了种群的年龄结构和分布格局。编制了静态生命表。绘制了存活曲线．结果表明,秦岭北坡栓皮栎种群年龄结构属于进展型,幼龄个体多。中老龄个体少;种群在I、Ⅱ龄级时死亡率最高．随着年龄增加,死亡率逐渐降低;到Ⅶ、Ⅷ龄级。由于生理衰老。死亡率回升;栓皮栎种群存活曲线属于DeeveyⅢ型;种群分布格局总体上的呈聚集型。随年龄增加,种群聚集强度降低。在高海拔地区,种群趋向随机分布．海拔800～1100m是栓皮栎种群较为适宜的生境．对于低海拔地区栓皮栎林要加强保护,减少人为干扰;中海拔地区应加强抚育管理和适时间伐,高海拔地区应加强目的树种的抚育．     

2001-2015年天山北坡植被覆盖对干旱的响应——基于土地利用/土地覆盖分析

天山北坡生态系统脆弱,易受干旱影响,全球变暖和不合理的人类活动加剧了干旱的影响,评估植被覆盖对干旱的响应,为改善生态环境和减轻干旱影响提供科学参考。基于MODIS-NDVI遥感数据以及气象数据,计算了2001-2015年天山北坡多尺度标准化降水蒸散发指数（SPEI）和植被覆盖度,总结出植被覆盖度与多尺度SPEI时空动态变化规律,从土地利用/土地覆盖（LUCC）的角度分析了植被覆盖度对气候干旱的响应。结果表明：（1）天山北坡绝大部分区域呈湿润状态,中部（石河子、呼图壁）、西北部（克拉玛依市）呈轻度干旱。3个月、6个月、12个月时间尺度SPEI均表现出干旱化增强的年际变化趋势;（2）天山北坡植被覆盖度整体上属中低覆盖,总体呈南高北低,天山山区、城市绿洲内部高的分布特点。2001-2015年天山北坡植被覆盖度变化总体呈下降趋势;（3）年尺度天山北坡植被覆盖度与SPEI整体呈正相关关系。不同土地利用/土地覆盖的植被覆盖度与12个月时间尺度SPEI（SPEI 12）的相关性不同,大小依次为：草地 > 未利用地 > 城乡用地 > 林地 > 水域 > 耕地;（4）季节尺度夏季和春季干旱对植被覆盖度的影响最明显,不同季节干旱对不同土地利用/土地覆盖植被覆盖度影响程度不同。     

祁连山北坡退化林地植被群落的自然恢复过程及土壤特征变化

采用长期定位观测的方法,研究了祁连山北坡退化林地人工抚育下2001-2008年间植被群落的自然恢复过程和土壤特征变化。结果表明:人为干扰消除后,退化林地群落环境逐渐优化,群落的科、属、种均明显增加,物种成员更替频繁;灌木和乔木物种出现后,群落垂直高度增大,群落结构出现成层现象;群落总体多样性指数呈不断增大的趋势,在空间结构上,Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数表现出:草本层>灌木层>乔木层的规律,而Pielou均匀度指数变化相反;土壤含水量、土壤有机碳和全氮含量随植被恢复均不断增加。在实施封育禁牧措施后,退化林地实现了由草本群落-灌木群落-乔木群落方向的快速演替,当恢复到早期的先锋乔灌混交阶段时,群落的物种组成、结构和多样性趋于复杂化,土壤性状也得到一定改善,显示出相对较好的适应性和恢复效果。     

长白山北坡两种类型森林土壤的大孔隙特征

运用亮蓝溶液染色示踪法和图像分析技术,对长白山北坡棕色针叶林土和暗棕色森林土大孔隙特征及分布进行研究,探讨影响2种类型土壤大孔隙形成的因素．结果表明：由水平剖面染色面积随土层深度的变化情况,可间接得出大孔隙在垂直土壤剖面上的变化规律;随着土层深度的增加,2种土壤的染色面积均呈减少趋势;在24h内,棕色针叶林土较暗棕色森林土大孔隙流的运移深度多10～20cm,且其大孔隙流路径多,相同面积上,前者达6条,后者只有1条;大孔隙流的存在可以使水分在土壤中的运移速度增加2～3倍;生物因素是2种土壤大孔隙形成的主要因素,由土壤动物运动形成的大孔隙数量较多,直径多为2～4mm．     

火山大爆发对长白山东坡历史植被演替的影响

距今800年前,长白山火山曾发生大规模喷发,性质为普林尼式喷发。长白山火山大爆发主要分为两个规模较大的喷发期和火山喷发柱垮塌事件以及其后的若干次小规模喷发,火山喷发释放的大量火山碎屑物在强劲偏西风的作用下主要沉积在长白山东坡,使这一区域的植被数次被毁灭。目前,长白山东坡自下至山上林线是长白落叶松林,与其他坡向的植被差异明显,造成这一现象的原因可能是由于火山喷发的影响。本文通过对泥炭层和火山灰中的花粉孢子分析及炭化木鉴定来还原历史植被,将历史植被的变化同火山活动联系起来,从大时间尺度探讨火山喷发前后长白山东坡植被变化以及火山喷发对植被变化的影响过程,阐明现时长白山东坡的长白落叶松林是火山喷发后形成的过渡性植被群落。     

天山北坡生态经济的脆弱性

根据脆弱性的理论内涵,以土地利用变化引起的生态系统服务功能变化为影响力;从资源、经济与社会发展水平三方面选取了14个指标,利用层次分析法、模糊综合评价法确定了社会经济系统的适应能力.在此基础上,应用GIS等手段评价了天山北坡15个市、县生态经济的脆弱性.按级数越大,区域越具有脆弱性的原则,将研究区的生态经济脆弱性划分为5级：一级区为乌苏市和昌吉市;二级区包括呼图壁县、米泉县、阜康市、吉木萨尔县、奇台县和木垒县;三级区为克拉玛依市和乌鲁木齐市:四级区为奎屯市和沙湾县;五级区包括精河县、石河子市和玛纳斯县.生态经济系统脆弱性是区域生态环境变化与社会经济发展的综合反映,脆弱性评估是深化可持续发展理论研究的重要途径.各区域应以降低区域脆弱性为目标,从自身脆弱性影响因素入手制定生态经济协调发展策略,以促进区域的可持续发展.     

植被年际变化对蒸散发影响的模拟研究

利用通用陆面模式(CLM3.0)及其植被动力学模式(DGVM)研究植被覆盖度(FC)和叶面积指数(LAI)的年际变化对全球蒸散发的影响。设计两套实验方案,其植被的FC和LAI的气候态相同,但一套实验中植被的FC和LAI有年际变化,而对照实验中则没有。结果表明:(1)在草、灌木、树占优势的地区植被FC年际变化依次减小;LAI年际变化较大的地区集中在草和灌木覆盖的地区,在落叶林地区,春秋两季植被LAI的年际变化也较大。(2)全球树占优势的大部分地区,植被的年际变化使得年平均蒸散发和地表蒸发增加、冠层蒸发和蒸腾减少;而在灌木和草覆盖区,变化则大致相反。(3)低纬度地区蒸散发季节循环变化比较明显,而北半球中纬度地区,蒸散发变化明显区随着纬度增加而在时间上向后推延。(4)FC和LAI年际变化较大时,蒸散发及地表蒸发降低,而蒸腾增加;这些差异随FC和LAI年际变化的增加而增加。单点分析进一步表明植被年际变化不仅改变蒸散发的多年平均值,同时改变其分量间的相对比例。