中国西北干旱区树木蒸腾对气象因子的响应

应用数值方法 ,对中国西北干旱区 5个主要树种 (樟子松、榆树、二白杨、胡杨和沙枣 )的叶面蒸腾及气孔导度对气象因子的响应进行了探讨 ,时间尺度为日。两套综合环境观测系统分别安置在黑河中游的临泽和下游的额济纳旗 ,每半小时自动记录微气象因子、土壤水分和树汁流量。应用日平均树汁流量、饱和差、总辐射、平均气温和土壤含水量拟合树木叶面蒸腾及气孔导度的经验公式。气孔导度和单个气象因子之间具有很高的相关性。应用多个气象因子所建立的经验公式能够很好的模拟气孔导度 ,模拟效果比气孔导度与单一因子的相关性高。气孔导度总体上和饱和差和气温呈指数关系 ,与总辐射的关系多种多样 ,与土壤含水量的关系较复杂。在中游地区 ,二白杨气孔导度、叶面蒸腾量和单株树木树汁流量最大。试验期间下游试验点土壤水分充足 ,耐旱树种胡杨及沙枣树汁流量较大 ,但其气孔导度及叶面蒸腾量均较小。本次研究没有发现树木叶面蒸腾量和单一环境因子之间具有明显的相关性。叶面蒸腾模拟效果没有气孔导度模拟效果好 ,原因是叶面蒸腾是气孔导度和饱和差的函数。     

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。     

荒漠区植被对地下水埋深响应研究进展

荒漠区植被包括以旱生植物为主的荒漠植被和以中生植物为主的荒漠河岸林。综述了荒漠区植被对地下水埋深在个体、种群、群落以及斑块尺度上响应的研究成果,指出:荒漠区植物对地下水埋深的响应并不是简单的线性关系,而是植物适应气候、土壤、地下水等环境因素综合作用的结果,应在地下水与植被达到平衡态的基础上充分考虑生境土壤异质性、植被可塑性并采用长期定位和控制试验相结合的方法进行综合研究。强调在今后的研究中,加强同位素示踪技术和高光谱遥感技术的应用,开展植物水力提升及其机理研究;加强荒漠区植被对地下水响应机理研究特别是微观尺度(分子水平)和响应过程长期定位研究;重视植被响应地下水位波动和水质变化的研究;强化在景观尺度和生态系统尺度集成研究,以便为管理包括地下水在内的荒漠生态系统提供依据。     

黑河中游荒漠生态系统归一化植被指数对降水的响应

降水是荒漠生态系统主要的水分来源, 是植被结构和功能变化的根本驱动力。该研究以黑河中游砾质荒漠(砾漠)和沙质荒漠(沙漠)为研究对象, 基于2000-2012年中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取的归一化植被指数(NDVI)数据以及日降水数据, 运用多元线性回归法, 分析了砾漠和沙漠植被生长季(5-9月)、生长季早期(5-6月)和晚期(7-9月)累积NDVI (NDVI_INT, INT表示某时间段的累积值)对冷季降水(P_c, 前一年9月至当年2月累积降水)、暖季降水(P_w, 当年3月至8月累积降水)、前一年生长季NDVI_INT (NDVI_INT-pys)以及干湿气候期(干旱期: 2001-2003; 湿润期: 2004-2007年)的响应。研究结果表明: (1)砾漠植被生长季NDVI_INT年际变化的影响因素排序为NDVI_INT-pys > P_c > P_w, 沙漠植被NDVI_INT则为P_w > NDVI_INT-pys; 砾漠生长季NDVI_INT早期NDVI_INT年际变化的影响因素排序为NDVI_INT-pys > P_c, 晚期则为NDVI_INT-pys > P_c = P_w; 而沙漠生长季早期NDVI_INT年际变化的影响因素为NDVI_INT-pys, 晚期是P_w。(2)在干湿气候期内, 降水量并非是影响荒漠NDVI_INT变化的关键因子。干湿气候期交替时, 砾漠NDVI_INT较沙漠增加明显; 湿润期内, 湿润期持续的长短是影响两种生境植被NDVI_INT的关键因子, 以沙漠较为明显。黑河中游砾漠和沙漠植被生产力对冷暖季降水及干湿气候期响应具有明显的差异, 但总体显示出荒漠植被生产力对降水响应具有滞后性特征。以上结论可为揭示荒漠植被生产力对降水的响应机理提供参考。     

长期机械耕作压实对绿洲农田土壤优先流的影响

长期机械耕作压实会对土壤的物理性质和水力特性产生显著影响,进而影响土壤优先流强度,但机械耕作压实对土壤优先流强度的影响仍存在较大争议。本研究在临泽绿洲农田边缘持续压实区(CC)和正常耕作区(对照,CK)分别设置3个样方,利用亮蓝溶液进行原位染色试验,测定土壤容重、土壤孔隙度和土壤饱和导水率等指标,分析长期机械压实对土壤优先流的影响。结果表明:长期机械耕作压实对耕作层(0～20 cm)的土壤物理和水力特性无显著影响,而对犁底层20～60 cm的土壤物理和水力特性影响显著(P0.05)。其中,持续压实区土壤剖面20～60 cm土壤容重增加了10.8%,土壤总孔隙度减少了11.9%,土壤饱和导水率减少了32.3%。长期机械耕作压实显著改变了土壤优先流特征及强度。持续压实区的土壤优先流呈现明显的横向流,显著区别于正常耕作区的大孔隙流;并且持续压实区的土壤优先流显著大于正常耕作区的土壤优先流(P0.05),主要体现在最大入渗深度(P0.05)。本研究结果表明,长期机械耕作压实显著改变了耕作层以下的土壤物理和水力特性,并加强了土壤优先流强度。     

西藏特有灌木砂生槐繁殖生长对海拔和沙埋的响应

砂生槐是西藏特有植物,主要分布在雅鲁藏布江中游地区及拉萨河,年楚河等主要支流宽谷区,为评价高原海拔引起的水热条件变化对砂生槐繁殖和生长的影响,沿雅鲁藏布江河谷600多公里海拔从3139m到3925m的样带上,对砂生板天然种群进行了调查,结果表明：沿着高原河谷海拔升市制 梯度,降水量由600mm下降到400mm,年平均气温由8.2℃下降到5.8℃,砂生槐的种群密度趋与增加,其径趋于减小,但植株高度和新枝长度并未随海拔升高呈明显升降变化。种子库密度,种子千粒重,实生苗密度,萌蘖苗密度也没有随海拔高度的变化而呈明显的升降变化。砂生板适应海拔引起的水热条件的变化在生殖方面并为作出大的调整,但在适应风沙干扰方面表现了繁殖方式的调整,即在未受沙埋时,种子繁殖趋于占主导地位,在生境受到沙埋时,营养繁殖趋于占主导地位,繁殖方式的调整可能是砂生槐适应风沙干扰的最主要对策。     

荒漠绿洲区芦苇种群构件生物量与地下水埋深关系

在野外调查的基础上 ,利用 Pearson关联分析法研究了河西荒漠绿洲区不同生境中芦苇种群构件生物量与地下水埋深的关系 ,结果表明 :地下水埋深对芦苇种群的影响明显 ,主要体现在 :在湿地和地下水埋深小于 0 .5 m的生境中 ,芦苇种群表现为高的种群密度、低的种群高度、低的地上生物量和高的地下生物量 ;在地下水埋深为 1 .5 m左右的生境中 ,芦苇种群地上生物量最高 ,生长最旺盛。随着地下水埋深的增加 ,垂直根茎生物量对芦苇种群地上生物量的影响加强 ,而水平根茎生物量对芦苇种群生物量的影响呈随机型 ,这可能是造成芦苇种群呈不连续、斑块状分布的主要原因。在地下水埋深 1 .5 m左右的生境中 ,芦苇的垂直根茎对种群生物量影响十分显著 ( P<0 .0 1 ) ;在地下水埋深 1 .5～ 4.0 m的生境中 ,影响显著 ( P<0 .0 5 ) ,但在地下水埋深 4m以上的生境中影响不显著 ,这表明在河西荒漠绿洲区 ,芦苇垂直根茎的最大水力提升高度 4m左右     

绿洲农田土壤优先流特征及其对灌溉量的响应

优先流是土壤养分和水分快速通过土壤剖面的普遍物理现象.研究农田土壤优先流特征及其影响因素,对量化绿洲灌溉深层渗漏量、提高水肥利用效率以及降低浅层地下水质污染的风险具有重要意义.在绿洲农田利用亮蓝溶液进行原位染色示踪试验,结果表明：沟与垄位置处的染色路径数目在土壤深度7.3～16.7 cm差异显著,而优先流最大入渗深度差异不显著.优先流最大入渗深度主要受蚂蚁洞穴和灌溉量的影响,平均灌溉量120 mm下优先流的最大入渗深度为(43.1±5.9) cm;受到蚂蚁洞的影响,灌溉量55 mm的样方优先流最大入渗深度达(68.3±7.6) cm.细根(Φ≤2 mm)与优先流显著相关,粗根与优先流相关性不显著,表明植物根系中的细根对优先流的产生有重要作用.绿洲农田土壤优先流特征受到灌溉量、垄沟耕作、蚂蚁洞穴和根系等因素的影响,而蚂蚁洞穴是影响优先流最大入渗深度的不确定因素.     

荒漠-绿洲区不同土地利用类型土壤呼吸对温湿度的响应

明确荒漠-绿洲过渡区土壤呼吸及其温湿度敏感性特征,对了解干旱、半干旱地区土壤碳循环有重要意义。本研究采用LI-8100土壤呼吸观测系统对河西走廊典型荒漠-绿洲过渡区荒漠梭梭林地、绿洲农田、人工杨树林地3种不同土地利用类型的土壤呼吸进行1年的观测。结果表明,3种土地利用类型全年平均土壤呼吸为人工杨树林地(2.20μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))绿洲农田(1.61μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))荒漠梭梭林地(0.40μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),造成不同土地利用类型土壤呼吸显著差异的原因主要与土壤有机碳含量有关。Lloyd-Taylor指数模型能够较好拟合土壤呼吸季节性变化与温度的关系。3种不同土地利用类型的土壤呼吸均在低温时(非生长季)较高温时(生长季)对温度变化更敏感。在全年尺度上,不同土地利用类型的土壤呼吸与土壤温度呈极显著正相关(P0.01);荒漠梭梭林地、绿洲农田的土壤呼吸与土壤水分呈极显著正相关(P0.01),人工杨树林地土壤水分低于6%时和高于6%时,土壤呼吸与土壤水分分别呈极显著正相关(P0.01)和显著负相关(P0.05)。本研究结果为干旱区绿洲化过程土壤碳循环的研究提供了基础数据。     

祁连山青海云杉林斑表层土壤有机碳特征及其影响因素

以祁连山青海云杉林斑为研究对象,调查获得林斑的水文、土壤、植被数据,分析了表层(0~20cm)土壤有机碳特征及其与地形、植被和土壤特性的关系。结果表明:青海云杉林斑表层土壤有机碳含量的平均值为(84·9±26·7)g/kg,变异系数31·5%。有机碳含量与土壤含水量、海拔、土壤容重和灌木生物量呈显著正相关关系,而与林木郁闭度呈显著负相关关系。此外,人工采伐形成的林窗斑块(面积0·02~0·12hm2)和半阴坡小斑块林地(面积0·17~0·89hm2),其斑块面积大小并未明显影响土壤有机碳含量的变化。经主成分分析表明,海拔和土壤含水量是影响土壤有机碳含量的第一主成分,林木郁闭度是第二主成分,灌木生物量是第三主成分,累计解释率为83·8%。