渗漏型蒸渗仪对梭梭和柠条蒸腾蒸发的研究

利用非称量蒸渗仪对梭梭、柠条的蒸散进行了研究,结果表明：3年生的梭梭的单株蒸散量是515．3mm,3年生柠条的单株蒸散量是499．1mm。供水量和蒸散量之间存在着一定的正相关关系。3年生和2年生梭梭的单株平均蒸腾量分别是105．8mm和202.77mm;3年生和2年生柠条的单株平均蒸腾量分别为120．67mm和128．72mm。在3种供水条件下,柠条的蒸腾量都是梭梭的81％左右。在水分充足的情况下,梭梭和柠条的蒸腾量呈单峰曲线;在土壤水分亏缺的情况下,它们的蒸腾量呈双峰曲线。在干旱胁迫情况下,柠条和梭梭的蒸腾量与土壤含水率之间存在着极显著的线性关系,它们分别是:ET＝－33．29＋3217.93x（r＝0.8643）和ET＝－35．63＋1674．42x（r＝0．8273）。全年的沙面蒸发量是104.6mm-131．6mm,6－9月份的沙面蒸发量占全年沙面蒸发量的76．84％。沙面蒸发呈明显的双峰曲线。在供水条件下,沙面蒸发量随供水量的增加而增大。在无供水条件下,降水量的90．88％用于蒸发,9．12％保留于土壤中。对3年3个不同供水量蒸渗仅实测值进行多因子回归分析,得出沙面蒸发量与环境因子的关系：Ee＝－42．5131＋730．2497x1＋0．7422x2＋0．5494x3．其中Ee为月蒸发量,x1为0—40cm沙层月均含水率,x2为月均日辐射强度,x3为某月日平     

西北黑河中游荒漠绿洲农田作物蒸腾与土壤蒸发区分及作物耗水规律

利用中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站绿洲农田2009年小气候、湍流交换、土壤蒸发和叶片气孔导度等综合观测试验数据,应用Shuttleworth-Wallace(S-W)双源模型以半小时为步长估算了绿洲农田玉米生长季实际蒸散量,并利用涡动相关与微型蒸渗仪实测数据对田间蒸散发量和棵间土壤蒸发量计算结果进行了检验。结果表明:S-W模型较好地估算研究区的蒸散量,并能有效区分农田作物蒸腾和土壤蒸发;全生育期玉米共耗水640 mm,其中作物蒸腾累积量为467 mm,土壤蒸发累积量为173 mm,分别占总量的72.9%和27.1%;日时间尺度上,作物蒸腾和土壤蒸发分别在0—6.3 mm/d和0—4.3 mm/d之间变化,其日平均分别为2.9和1.0 mm/d;田间供水充足,作物蒸腾与土壤蒸发比值明显受作物生长过程影响,播种—出苗期、出苗—拔节期、拔节—抽雄期、抽雄—灌浆期、灌浆—成熟期,其比值分别为0.04、0.8、7.0、5.2和1.4,不同阶段的比值差异主要受叶面积指数影响。     

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...     

间歇灌溉对北方水稻生理生态需水的影响

通过田间试验研究了间歇灌溉(IT)条件下北方水稻生理生态需水变化特性．试验于2002年在中国科学院沈阳生态实验站水田试验区进行．分别采用非称重式蒸渗仪和小型蒸渗仪对间歇灌溉和淹灌(CSF)条件下的稻田蒸散量和棵间蒸发量进行了测定．结果表明。间歇灌溉条件下的水稻蒸腾量与淹灌相比没有达到显著差异,而稻田棵间蒸发量和渗漏量则分别减少了16％和24％。水分利用效率提高了10％,在显著减少用水量的情况下并未对水稻产量造成不良影响．针对本地区土质而言,与淹灌相比,尽管间歇灌溉可以有效地减少稻田用水量,但仍有近60％的稻田用水通过渗漏损失掉．为此,本文提出着眼于提高稻田水分利用效率、降低渗漏量和土壤水蒸发量的相应对策．     

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     

涌漏型蒸渗仪时梭梭和柠条蒸腾蒸发的研究

利用非称量蒸渗仪对俊俊、柠条的蒸散进行了研究,结果表明：３年生的梭梭的单株蒸散量是５１５．３ｍｍ,３年生柠条的单株蒸散量是４９９．１ｍｍ。供水量和蒸散量之间存在着一定的正相关系。３年生和２年生梭梭的单株平均蒸腾量分别是１０５．８ｍｍ和２０２．７７ｍｍ;３年生和２年生柠条的单株平均蒸腾量分别为１２０．６７ｍｍ和１２８．７２ｍｍ。在３种供水条件下,柠条的蒸腾量都是梭梭的８１％左右．在水分充足的情况下,     

黄土高原水蚀风蚀交错区三种植被蒸散特征

利用称重式蒸渗仪结合Penman-Monteith公式研究了黄土高原水蚀风蚀交错区苜蓿、柠条和茵陈蒿3种植被不同时间尺度的蒸散特征,分析了植被株高、盖度和降水等因子对蒸散的影响并确定了作物系数(KC).结果表明:Logistic三参数模型可以较好拟合3种植被株高、盖度随时间的变化情况并确定了模型的参数.3种植被逐日蒸散变化受降水量的影响波动明显,反映了土壤水分状况控制条件下的蒸散过程.其月蒸散量的季节性差异均不明显,研究时段内总耗水量分别为苜蓿316 8mm、柠条317.7mm、茵陈蒿361.9mm,均高于同期降水量.苜蓿和茵陈蒿初期、中期和后期的KC分别为0.48、0.54、0.42和0.58、0.67、0.62,柠条初期和中期的KC为0 45、0.57,均高于当地典型农作物谷子的KC.     

基于茎流-蒸渗仪法的荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

利用称重法测定植物群落蒸散

用改进的离体连续快速称重法对刺儿菜(Cirsiumsegetum)、苦苣(Sonchusoleraceus)、猪毛蒿(Artemisiascoparia)、长芒草(Stipabungeana)和二裂委陵菜(Potentillabifurca)的蒸腾速率进行了测定,表明二裂委陵菜的蒸腾速率最高、刺儿菜最低,其它处于中间水平。3年退耕地的日蒸腾量远小于裸地的土面蒸发量,群落蒸散量达到0.13～0.64cm·m-2·d-1。     

用Minirhizotrons观测柠条根系生长动态

 Minirhizotrons是一种非破坏性、定点直接观察和研究植物根系的新方法。该文介绍了用Minirhizotrons测定植物根系的方法,并同根钻取原状土样法进行了比较;探讨了根系生长动态同土壤含水量间的关系。试验于2004年植物生长季在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场的人工柠条(Caragana korshinskii)林进行,结果表明：Minirhizotrons 管埋入土壤后需要10个月时间允许柠条根系在其周围定居,其观测图片中的根系代表了管子周围2.6 mm土层的根系。柠条根系生长动态和土壤水分变化相关,含水量的升高导致根系的大量繁殖,而根系吸水及蒸发散又导致含水量的减少;在2004年植物生长季,土壤水分和根系的这种相互作用出现了两次,但根系生长高峰比土壤含水量高峰滞后20 d左右。     

腾格里沙漠人工植被区固沙灌木影响深层土壤水分的动态模拟研究

灌木是我国沙漠地区主要的优势植物类型,固沙灌木的存在有益于沙丘的固定进而有利于退化沙漠生态系统的生态恢复。基于腾格里沙漠沙坡头地区50多年的人工植被区长期观测研究,建立生态-水文模型模拟了该地区固沙灌木盖度和深层土壤水分的动态变化过程,结果表明,固沙灌木的建立改变了沙区原有的生态-水文过程,在固沙灌木建立40多年后,固沙灌木的盖度和深层土壤水分达到了新的平衡状态。灌木盖度逐渐稳定在(10±0.9)%左右,而深层土壤水分稳定在(2.58±0.2)%左右。因此,在年均降雨量为186mm的腾格里沙漠沙坡头地区,土壤水分的最大植被承载力为:灌木和生物土壤结皮的盖度分别维持在10%和60%,深层土壤水分维持在3%左右。     

腾格里沙漠东南缘人工植被区降水入渗与再分配规律研究

试验于2001年8月17日至9月30日在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站进行,主要利用时域反射仪(TDR)连续测量土壤剖面水分含量的方法,观测受植物根系吸水,蒸散作用影响下的人工植被荒漠灌木柠条(Caragana korshinskii)群落区固定沙丘降水入渗与再分配过程。土壤体积含水率由水平埋设在植物根系剖面内12个深度层次(5～200cm)的时域反射仪探头每小时自动测定1次。天然降水条件下的土壤入渗速率由入渗深度与相应的入渗时间之比值计算得到。结果表明：在7次不连续降水过程中,土壤入渗速率与降水强度呈简单线性相关关系,土壤入渗速率约为降水强度的10倍强。然而当次降水过程中降水强度小于0．46mm／h时,土壤入渗速率约为0cm／h,此时的降水对人工植被固定沙丘区的土壤基本上没有水分补给作用。受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响,其根系密集剖面深度40～140cm内降水水分入渗积累不明显。降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡而变化,干燥土壤剖面有助于提高入渗速率及入渗深度。降水以后随着时间的推移,区域环境内空气温度、湿度等气象条件适宜,柠条生长进入相对旺盛阶段,其根系密集层140cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中,表现出昼消夜长的趋势,翌日8：00土壤含水率值略高于前一日20：00水分值0．1％～0．3vol．％。     

荒漠生境油蒿根围AM真菌多样性

为了阐明荒漠生境主要植被油蒿(Artemisia ordosica)根围AM真菌多样性, 2007年8月从毛乌素沙地和腾格里沙漠选取榆林、盐池、研究站和沙坡头4个样地, 按0–10、10–20、20–30、30–40、40–50 cm 5个土层采集油蒿根围土壤样品, 研究了油蒿根围AM真菌物种多样性和生态分布。在分离的4属28种AM真菌中, 球囊霉属(Glomus)16种, 无梗囊霉属(Acaulospora)7种, 盾巨孢囊霉属(Scutellospora)4种, 多孢囊霉属(Diversispora)1种。4个样地的共同优势种为摩西球囊霉(G. mosseae), 共同常见种为双网无梗囊霉(A. bireticulata)和网状球囊霉(G. reticulatum), 共同稀有种为缩球囊霉(G. constrictum)。地球囊霉(G. geosporum)仅出现在盐池, 蜜色无梗囊霉(A. mellea)、帚状球囊霉(G. coremioides)、浅窝无梗囊霉(A. lacunosa)和宽柄球囊霉(G. magnicaule)仅出现在研究站, 黑球囊霉(G. melanosporum)仅出现在榆林。盐池与研究站样地AM真菌种类最多, 榆林样地孢子密度最大, 沙坡头样地种类和孢子密度显著偏低。总体上, 孢子密度、分离频度、相对多度和重要值依Glomus >Acaulospora > Scutellospora> Diversispora呈现显著减小趋势。结果表明, 油蒿与AM真菌之间有良好共生性, 这对进一步利用菌根生物技术维护荒漠生态系统结构的完整性具有重要意义。     

固定沙丘结皮层藓类植物多样性及固沙作用研究

 根据对沙坡头固定沙丘生物结皮的物种调查、鉴定及盖度和生物量的研究,藓类植物共2科,7属,16种,以真藓（Bryum argenteum）为优势种。随着固沙时间的延长,生物结皮中藓类和藻类总盖度呈上升趋势;沿不同年代固定沙丘坡面向上等距离梯度,藓类盖度显著下降,而藻类盖度则平稳上升。对不同年代固定沙丘生物结皮优势种真藓的生物量和固沙量的测定表明,随沙丘固定年代的增加,真藓的生物量和固沙量增加,50年代固沙区结皮层真藓生物量是944.03 kg·hm-2,固沙量是3.925×104 kg·hm-2,但固沙率随时间的增加而减少。真藓的饱和吸水量与生物量呈正相关,50年代固定沙丘藓类结皮层可吸水7.06×103 kg·hm-2,说明藓类结皮层具有很强的吸水和保水能力,对于干燥少雨的沙漠地区具有十分重要的生态学意义。     

腾格里沙漠沙坡头地区荒漠地衣与生物地毯工程

文章论述了荒漠地衣与“沙漠生物地毯工程”。在沙坡头结皮微型生物中发现了23种地衣,其中两个新种已发表,一属6种为中国新记录。对于在腾格里沙漠东南角沙坡头地区人工植被固沙防护体系建成后的生态演替进行了分析。由于人工植被为形成结皮的微型生物提供了适宜的生长环境而导致微型生物结皮的形成和发育。在水分平衡规律的作用下漫长生态演替过程中,具有抽水机效应的人工植被使沙土深层水分消耗殆尽,从而导致人工植被自身逐年衰退。然而,与此相反的是无抽水机效应而具有固沙、固碳和抗旱功能的结皮微型生物却逐年形成并发育。这一结果为借助于结皮微型生物的接种技术在干旱沙漠构建“沙漠生物地毯工程”的可行性提供了科学依据。为了优化“沙漠生物地毯工程”利用荒漠地衣耐旱基因以构建转基因草地植物的研究也正在进行中。该研究是“沙漠生物地毯工程”基础研究的组成部分。     

宁夏沙坡头干旱沙漠自然保护区生态系统稳定性评估

稳定性是生态系统的基本特征之一,也是决定生态系统兴亡的重要特征。宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区是位于干旱沙漠区以荒漠为背景的自然保护区,具有脆弱性（生态与环境）、过渡性（草原向荒漠、沙漠向城市）与复合性（自然与人工生态系统并存）的特点,对其进行生态系统稳定性评估研究,对于维护腾格里沙漠西南缘生态安全和实现宁夏中卫市社会经济持续健康发展具有重要意义。在总结国内外生态系统稳定性评估研究基础上,基于稳定性三维内涵（恢复力稳定性、抵抗力稳定性和演替稳定性）、评估指标构建（原则与逻辑框架及指标体系）、评估方法确立（红绿灯综合评估法）等,针对性地开展沙坡头国家级自然保护区生态稳定性示范性评估,发现：1）近20年19个单项指标中,多数指标情况趋于变好,少部分进一步恶化,保持基本稳定仅两个。2）影响生态系统稳定性的要素由群落组成为主转变为以生境条件为主;2001年、2005年、2007年、2010年、2012年和2014年6个关键年份中,生态系统稳定性3个内涵对稳定性的贡献基本以抵抗力稳定性或恢复力稳定性为主。3）保护区整体生态稳定指数ESI由0.41增至0.661,稳定状态从临界到稳定,总体上保护区生态系统稳定性增强。这主要得益于长期的治沙防沙与生态修复工程实施、大规模推沙造林、各种生态监测和维护、大规模取黄河水灌溉等。     

Plant water balance with tritiated water-tracing dynamical method

The conception of "metabolic pool" is introduced and an ecosystem model consisting of sand body metabolic pool, plant metabolic pool, atmospheric pool and their corresponding channels is established. In addition, the input and output terms of water balance including plant transpiration etc. are measured by tritiated water-tracing dynamical method, etc. and thus a water balance table is obtained. Finally, the plant water balance in the steppified desert environment of the Shapotou area at southeastern fringe of Tengger Desert in China is comprehensively analysed.     

Habitat Use by Sonoran Desert Tortoises

ABSTRACT The distribution of desert tortoises (Gopherus agassizii) spans a wide range of biotic and abiotic conditions in the southwestern United States and northwestern Mexico, with physical and behavioral differences distinguishing tortoises inhabiting the Mojave Desert from those inhabiting the Sonoran Desert. Relative to tortoise populations in the Mojave Desert, populations in the Sonoran Desert have not been well-studied. To assess how habitat use of desert tortoises in the Sonoran Desert was influenced by topography, vegetation, geomorphology, and soil, we surveyed 40 randomly located 3-ha sites for presence of adult tortoises within a site-occupancy framework. We modeled both occupancy and detection probability as a function of environmental features, and compared those results with a logistic regression model that assumed detection probability was equal to 1. Results from both approaches agreed, suggesting that habitat selection of tortoises in the Sonoran Desert was influenced primarily by topographic and geomorphologic features rather than by vegetation. Specifically, tortoises were more likely to occupy sites that were steep (we detected tortoises on 29% of sites with mean slope <5° and 92% of sites with mean slope >15°) and predominantly east-facing (53% of sites with <5% of site facing E and 92% of sites with >20% facing E), and less likely to occupy north-facing slopes (100% of sites with <10% of site facing N and 14% of sites with >60% facing N). Our results contrast with patterns of habitat use in the Mojave Desert where tortoises primarily occupy valley bottoms. Habitat use of tortoises in Sonoran and Mojave Desert populations differ considerably, contributing to the mounting body of evidence suggesting that these geographically distinct populations may represent separate species.     

内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析

利用半方差函数分析法对内蒙古荒漠草原生长盛期(6—8月)的植被盖度时空变异特征的研究表明,荒漠草原生长盛期的植被盖度半方差函数形态符合指数模型,但函数曲线的形态和各参数在不同月份变化较大。其中,6月的植被盖度变程最大,达到100 m;7月植被盖度的半方差函数形态具有巢式等级结构;8月植被盖度的变程最小,仅为15 m,但空间变异程度最高。3个月的结构比介于72%—85%,具有较强的空间自相关。各向异性分析表明,6月植被盖度在135°方向的半方差函数值明显低于其它3个方向(0°、45°、90°),具有各向异性特征;而7月和8月植被盖度的各向异性比接近于1,表现为各向同性。研究结果表明,荒漠草原植被盖度空间异质性的时间动态不容忽视,在野外采样或制图时,要根据时间合理控制采样范围。