民勤绿洲荒漠过渡带梭梭东、西方位树干液流特征及相关性分析

采用Grainer热扩散式探针法( TDP )连续测定了6月份至11月份民勤绿洲荒漠过渡带梭梭﹝Haloxylon ammodendron ( C. A. Mey.) Bunge﹞东、西方位的树干液流速率,并同步测定了相关环境因子;在此基础上,对晴天、阴天和雨天东、西方位树干液流速率的日变化以及实验期间东、西方位树干液流速率和各环境因子的变化进行了分析,并对不同天气和时间尺度东、西方位树干液流速率间的相关性及其与部分环境因子的相关性进行了分析。结果表明：在生长旺盛期(6月份至8月份),晴天时梭梭东、西方位树干液流速率的日变化均表现为明显的“宽峰型”曲线;在整个观测期内,不同天气的树干液流速率存在一定差异,东、西方位的树干液流速率也存在一定差异,并且其差异在夜间较白天更明显;总体来看,东方位的树干液流速率高于西方位。相关性分析结果表明：不同天气和时间尺度东、西方位的树干液流速率间存在极显著正相关性,其相关系数均在0.90以上并略有差异。总体来看,晴天梭梭东、西方位树干液流速率间的相关性高于阴天和雨天,并且,日尺度东、西方位树干液流速率间的相关性最强。晴天东、西方位树干液流速率与各环境因子的相关性高于阴天和雨天,并且,小时尺度东、西方位树干液流速率与环境因子间的相关性高于日尺度。西方位树干液流速率与环境因子的相关性略高于东方位,说明西方位的树干液流速率对环境因子变化的反应更敏感。晴天和阴天东、西方位树干液流速率与参考作物蒸散量( ET0)的相关性极显著,其相关系数均在0.70以上,说明根据梭梭东、西方位树干液流速率计算其耗水量具有一定的可行性。研究结果显示：梭梭树干液流速率与天气、环境因子、时间尺度和树干方位等均有一定关系。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群年龄结构及动态

基于野外样地调查数据,通过分析静态生命表、存活曲线、动态指数等参数,结合时间序列模型,研究了人工梭梭种群年龄结构动态,旨在预测人工梭梭种群演替趋势,为退化人工梭梭种群恢复与重建提供理论依据。结果表明：(1)民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群的年龄结构近似于“金字塔”型,幼龄林个体占总物种数的90.1%;(2)人工梭梭种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型,为稳定型种群。不同区域人工梭梭种群的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级个体死亡率和消失率最高;(3)动态量化结果显示人工梭梭种群总体均表现为增长型,对外界干扰敏感性较强;(4)时间序列预测分析表明,在未来2、4个龄级时间后,种群Ⅱ、Ⅳ龄级个体数量大幅度增加,人工梭梭种群发展趋势较好。民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群为稳定增长型种群,种群具有一定的自然更新能力。针对该种群幼龄个体死亡率较高的问题,未来建议加强对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级幼株的精准抚育管理,通过人为辅助措施提高幼苗的保存率,促进人工梭梭林的可持续发展。     

民勤绿洲荒漠过渡带植物白刺和梭梭光合特性

研究了民勤绿洲荒漠过渡带两种优势植物白刺(Nitrariatangutorum)和梭梭(Haloxylonammodendron)气体交换特征参数和叶绿素荧光参数的日变化,结果表明:梭梭同化枝日均净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、水分利用效率(WUE)和早晨PSII最大光化学效率(Fv/Fm)明显低于白刺叶片;同时它们在中午都呈现明显的光合“午休”现象。通过气孔限制值(Ls)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)变化趋势分析表明:梭梭同化枝净光合速率的下降在9:00~12:00主要是由于气孔关闭引起的,而在12:00~15:00主要是非气孔因素光抑制的影响;而白刺叶片光合速率的下降主要是气孔关闭引起的。同时,梭梭在一天中其同化枝的温度(Tleaf)高于大气温度尤其在中午差值更大,而白刺叶片的温度却低于大气温度,因此说明梭梭同化枝在中午不仅遭受着干旱和强光的胁迫而且面临严酷的高温胁迫。总之,在绿洲荒漠过渡带生境中白刺比梭梭具有更好的适应性,这可能是民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭林衰退的重要原因之一。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭群落与水土因子的关系

作为绿洲可持续发展的重要生态屏障,人工梭梭群落的演替关系着民勤绿洲的生态安全。以民勤绿洲边缘人工梭梭群落为研究对象,在野外调查的基础上,采用双向指示种分类(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)数量生态学方法分析了人工梭梭群落与水土环境因子的关系。结果表明:(1)TWINSPAN方法将人工梭梭群落划分为4个群丛类型:群丛I梭梭+白刺-沙蒿-盐生草(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Artemisia frigida-Halogeton glomeratus)、群丛Ⅱ梭梭+沙拐枣-沙米(Haloxylon ammodendron+Calligonum mongolicum-Agriophyllum squarrosum)、群丛Ⅲ梭梭+白刺-芦苇(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Phragmites australis)、群丛Ⅳ梭梭+柽柳+盐爪爪(Haloxylon ammodendron+Tamarix ramosissima+Kalidium foliatum);(2)CCA排序第1轴代表生境水分及有机质梯度的变化,第2轴代表生境土壤盐分的环境梯度。Monte Carlo检验和前项选择结果表明,人工梭梭群落演替的环境调控因子排序为土壤水分(10%)有机质(9.7%)pH(8.8%)速效磷(8.4%)土壤沙粒(7.8%)地下水埋深(7.8%)样方距离绿洲之间的距离(7.2%)全氮(6.9%)电导率(6.7%)。TWINSPAN分类结果在CCA样方-环境因子排序图中有较好的反映,分类和排序结果较为吻合。(3)土壤含水量、酸碱度、沙粒体积百分比、速效磷、有机质、全氮、电导率与空间因子样方与绿洲的距离解释了物种格局变化的19.8%,其中土壤因子占15.6%,地下水因子占1.1%,土壤与地下水因子交互作用解释部分占3.1%。对于50%以上未能被解释的变异部分,可能归咎于未被选取的环境因子如降水、风蚀沙埋、封禁或者随机过程。     

环境因子对民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林蒸散的影响

利用涡度相关系统、土壤水分TDR传感器,于2014年7月—2015年6月连续测定了民勤绿洲荒漠过渡带退化梭梭人工林蒸散量,研究不同天气条件下梭梭人工林的蒸散对外界环境因子的响应.结果表明: 梭梭人工林晴天蒸散量日变化具有明显的季节变化规律.梭梭人工林蒸散量日变化幅度在生长季初期逐渐增大,在生长旺盛期达到最大峰值(0.07 mm·h^-1), 而后逐渐减小,至12月达到最低峰值(0.01 mm·h^-1).不同天气条件下梭梭人工林蒸散日变化波动幅度差异较大,阴天蒸散日变化波动幅度最小,降水后蒸散波动明显增高,强降水(>9 mm·d^-1)后日蒸散量显著增加至雨前的28倍,然后逐渐减少,并持续4个晴朗日后恢复至雨前蒸散量.在整个观测年,梭梭人工林蒸散总量为108 mm,占降水总量的98%,土壤水是梭梭人工林蒸散的水源,为主导因子.净辐射、光合有效辐射、空气温度、水汽压饱和差是决定植被用水和大气边界层水传输的气象动力,为显著影响梭梭人工林蒸散的主要因子.利用日蒸散量与环境因子数据建立了蒸散与土壤含水量和小气候因子的多元回归方程,拟合度(R²)高达0.80.     

民勤绿洲-荒漠过渡带梭梭人工林净碳交换及其影响因子

基于涡动相关系统观测的民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林生态系统通量资料,定量分析了2018年生长季(5—10月)碳通量变化特征及其影响因子,为民勤梭梭人工林生态系统碳源/汇的评估提供基础数据.结果表明: 生长季净碳交换量在日尺度上呈对称的“U”型曲线变化;在季节尺度上,呈双峰曲线变化规律,各月均为碳汇,总固碳量为34.38 g C·m^-2,且9月固碳量较高,为12.31 g C·m^-2,7月最低,为0.89 g C·m^-2.白天生态系统净碳交换随光合有效辐射的增加而增加,符合直角双曲线关系,但当饱和水汽压差大于2.5 kPa时,增加程度减弱.生态系统呼吸与气温呈较好的指数关系,其温度敏感性系数为1.7.整个生长季期间,白天和夜间的净碳交换量均与土壤温度呈显著相关     

民勤绿洲荒漠过渡带梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey)Bunge)树干液流特征及其对环境因子的响应

利用Grainer热扩散式探针法(TDP)连续测定民勤绿洲荒漠过渡带生长季梭梭树干液流,并同步测定外界环境因子。研究了6—11月份不同直径梭梭树干液流日、季变化及其与外界环境因子的相关性。结果显示:(1)随月份的递增,不同直径梭梭树干液流通量(SV)晴天日变化波峰区逐渐缩减。并且在6—8月份,不同直径SV均表现出明显的"宽峰型"现象,且晴天SV明显高于阴、雨天;(2)随季节变化,不同直径梭梭SV波动性较大,直径越大其波动性越高;而梭梭SV未表现出随直径增大液流通量越大的现象;(3)6—11月梭梭树干耗水量先增后降,7月达最高峰,且直径越大,梭梭总耗水量越大;(4)梭梭树干液流与环境因子相关程度受不同天气、时间尺度的影响较大,晴天相关性略高于阴、雨天。空气温度、净辐射、饱和水汽压差是影响梭梭树干液流的主要气象因子。0—100cm土层以上0—250cm根幅区土壤水分对树干液流影响最显著。(5)同比古尔班通古特沙漠梭梭生长季(5—10月)总耗水量458—1044kg以及日均耗水量1.8—6.4kg/d,整个生长季(6—11月)民勤绿洲荒漠过渡带梭梭的总耗水量495—1232kg、日均耗水量为2.0—8.3 kg/d,两者耗水量近似。利用TDP技术测定梭梭耗水量具有一定的可靠性。     

民勤绿洲-荒漠过渡带植被梯度特征及其土壤水环境

民勤绿洲-荒漠过渡带的植被和土壤水环境随着与绿洲距离的增加具有明显的空间异质性,在景观分异角度沿绿洲至荒漠方向可划分为4个区段。本文研究了各景观区段上的植被特征以及各区段丘间地及灌丛沙包土壤水分特征。结果表明:过渡带植被总盖度约为36%,灌木盖度为18.7%,草本盖度为18.0%,物种丰富度为19。区段1至区段4,物种组成、植被盖度、优势种、建群种均表现出与各区段立地条件相适应的特征,呈现出大灌木→草本→小灌木→草本的格局,对应的地貌呈现出固定→半流动→半固定→流动的格局。各区段丘间地土壤含水量垂直分布差异较大,5～60cm为降水主要持水层;因弱透水层的出现,区段1至区段3在60～180cm含水量出现了第二次波动,水分在弱透水层上的积累为地上植物的生存提供了重要的补给。沙包内土壤含水量从区段1到区段3显著减少。     

民勤绿洲—荒漠过渡带植物叶性状的研究

以民勤绿洲—荒漠过渡带20种主要植物为研究对象,通过对叶片6个功能性状的测定,分析荒漠植物叶性状的变异及相关性,比较不同功能群植物叶性状的差异性,探讨荒漠植物对环境的适应性,为该地区植被的恢复和重建提供理论依据。结果表明：①叶性状存在种间差异且变异程度不同,变异范围为14.11%~47.63%,叶绿素含量（ChlC）变异系数最大,叶片全氮含量（LCC）变异系数最小。②叶干物质含量（LDMC）与ChlC、LCC均呈极显著正相关（P＜0.01）,ChlC与LCC呈极显著正相关（P＜0.01）,其他叶性状间相关性不显著。③不同功能群植物叶性状存在显著差异。其中,豆科植物叶片LDMC、ChlC、LCC极显著高于藜科植物（P＜0.01）。草本植物叶片比叶面积（SLA）极显著高于灌木植物叶片（P＜0.01）。一年生植物叶片SLA、LNC显著高于多年生植物（P＜0.05）;多年生植物叶片LDMC极显著高于一年生植物（P＜0.01）;多年生植物叶片C含量显著高于一年生植物（P＜0.05）。C₃植物叶片LDMC、ChlC显著高于C₄植物（P＜0.05）;C₄植物叶片δ¹³C极显著高于C₃植物 （P＜0.01）;C₃植物叶片LCC极显著（P＜0.01）高于C₄植物。     

民勤绿洲荒漠过渡带植物群落数量分类和排序研究

绿洲-荒漠过渡带作为绿洲与荒漠的连接区域,在干旱区生态环境退化与恢复研究中具有重要意义。该研究以民勤绿洲荒漠过渡带为例,在47个植物群落调查样地的基础上,应用双向指示种分类法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)对研究区典型植物群落进行数量分类和排序,并讨论了影响植物群落类型及空间分布的环境因子。结果表明:(1)研究区植物群落结构简单,植物种以旱生耐盐植物为主。(2)TWINSPAN分类将研究区的植物群落划分为11个群丛类型,即白刺+盐生草群丛、白刺+芦苇群丛、白刺+盐爪爪群丛、盐爪爪+黑果枸杞群丛等,分类结果在空间上反映了民勤绿洲荒漠过渡带植物群落的演替变化趋势。(3)DCA排序结果验证了TWINSPAN分类结果的合理性,同时指出制约民勤绿洲荒漠过渡带植物群落类型及空间分布的重要环境因子是地下水埋深和地貌形态。     

利用热脉冲技术对梭梭液流的研究

利用热脉冲技术对梭梭的液流进行了研究 ,并用自动气象站和土壤水分测定仪 TRIME- T3 对气象因素和土壤水分同步监测 .结果表明 :梭梭树干液流表现为单峰曲线 ;在土壤含水量为 8%时 ,平均为 2 .33L· d- 1 ,单位面积液流通量平均值为 0 .72 8L· cm- 2 · d- 1 ;含水量在 12 % ,平均为 4 .18L· d- 1 ,液流通量为 1.30 6 L· cm- 2 ·d- 1 ;5月～ 10月梭梭耗水量为 346 .6 L;液流量变化与环境中气象和土壤因子有密切关系     

古尔班通古特沙漠原生梭梭树干液流及耗水量

梭梭广泛分布于我国西部干旱区,利用热脉冲技术对古尔班通古特沙漠生长期原生梭梭的树干液流耗水特征进行了研究。随着水分条件的不同,影响树干液流过程的主导因素有所不同。根区土壤体积含水量在8.7%-12.1%时,梭梭日树干液流量与土壤水分显著相关;土壤含水量＞12.1%时,液流更多的受到气象因素的影响;土壤含水量＜8.7%,树干液流与气象要素之间没有相关性,液流更多的受植物生理特征影响。在土壤水分最丰富的4月份,随着土壤水分的降低,白天与夜间的液流变化趋同;4月份日平均液流量约是5-9月份的2倍。梭梭的液流通量从古尔班通古特沙漠原生林的0.156L?cm-2?d-1到塔中人工滴灌林的0.876 L?cm-2?d-1,均处于正常生长状态,表明梭梭生态需水的可塑性范围较广。基径为7.8cm和9.0cm的梭梭在4月至9月份生长期的实际耗水量分别是95mm和117mm。     

黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干液流时滞效应与蒸腾特征的关联性

运用Granier热扩散探针法,于2016年7-9月对半干旱黄土丘陵区天然次生林树种辽东栎和人工林树种刺槐的树干液流进行连续测定,并同步监测气象因子和土壤含水量,用错位相关法分析液流通量密度与空气水汽压亏缺日变化的时滞长度,研究2个树种不同径级个体在不同土壤水分条件下液流通量密度与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明:辽东栎和刺槐液流通量密度的日变化节律与气象因子显著相关,空气水汽压亏缺峰值的出现较辽东栎树干液流通量密度滞后118.2 min,较刺槐树干液流通量密度滞后39.5 min;而光合有效辐射的峰值通常滞后于辽东栎12.4 min,提前于刺槐68.5 min.液流通量密度和空气水汽压亏缺的时滞长度与树种和土壤含水量显著相关,辽东栎、刺槐在土壤含水量较高时段的时滞长度分别大于土壤含水量较低时段32.2和68.2 min.时滞长度与径级的相关性整体上未达到显著水平,但在土壤含水量较低时段小径级刺槐的时滞长度大于大径级21.4 min,差异达到了显著水平.两树种液流通量密度与空气水汽压亏缺之间的时滞效应反映了对蒸腾驱动因子的敏感性,较好的土壤水分条件有利于液流通量密度提早达到峰值,较低土壤水分会导致树干液流对气象环境因子响应的敏感性降低;刺槐树干液流受土壤水分的影响更显著.     

北京城区常见树种生长季树干液流的时滞特征

2008年4-9月,应用热消散技术测定了北京市常见树种银杏、七叶树、玉兰、刺槐、油松、雪松的树干液流,并将液流与总辐射和水汽压亏缺数据进行逐行错位分析,探讨不同树种树干液流与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明：6个树种树干液流(J_s)的变化与总辐射(R_s)和水汽压亏缺(D)显著相关,且J_s均滞后于R_s,提前于D;J_s与R_s之间最大相关系数(0.74～0.93)通常比J_s与D之间最大相关系数(0.57～0.79)高,表明日尺度上J_s在很大程度上依赖于R_s的变化.除油松外,其他树种J_s与R_s之间时滞范围(10～70 min)比J_s与D之间时滞范围(47～130 min)短,其中刺槐、油松和雪松种间差异显著;城市树种J_s与蒸腾驱动因子之间的时滞主要受树形（胸径、树高、冠层投影面积、边材面积）以及夜间水分补充量的影响,而与树种无关.     

马占相思树干液流与光合有效辐射和水汽压亏缺间的时滞效应

应用Granier热消散探针测定华南丘陵马占相思的树干液流,将液流与对应的光合有效辐射和水汽压亏缺数据列分别进行逐行错位分析和时间序列分析,探讨树干液流与蒸腾驱动因子之间的时滞效应,并对结果进行互相验证.结果表明:马占相思树木蒸腾主要驱动因子是光合有效辐射和水汽压亏缺,树干液流的变化更多地依赖光合有效辐射的变化,而且干季的依赖性比湿季更强;无论是干季还是湿季,树干液流都滞后于光合有效辐射,提前于水汽压亏缺;时滞效应季节差异显著;不同径级马占相思的时滞效应差异不显著;树高、胸径、冠幅并不能解释树干液流与光合有效辐射、水汽压亏缺之间的时滞效应;干季树干液流与水汽压亏缺之间的时滞效应与夜间水分补充量显著相关,湿季则相反.