毛乌素裸沙丘斑块的实际蒸发量及其对降雨格局的响应

 裸沙表面的蒸发虽然是一个物理问题,但对于沙地植被演替的初始阶段非常重要。目前存在的地表蒸发的机理性模型大多是瞬时或者短时期的 ,而年尺度以上的蒸发量与降水和蒸发驱动下的土壤水分系统的状态变化及其对蒸发过程的反馈密切相关。一些估算毛乌素年蒸发量的实验结 果之间分歧很大且缺乏准确的机理性解释。该文利用生态系统模型中的土壤水分运动和蒸发模块计算了毛乌素裸沙丘从日到年际尺度的实际蒸 发量,发展了一个以单次降雨量和降雨频率为驱动因素的降雨-蒸发模型对年蒸发量进行简单的估算,并研究了年蒸发量对降雨格局的响应。结 果表明毛乌素裸沙丘的多年平均蒸发量为166 mm,占多年平均降雨量的56%。虽然研究区1959～1992年降雨总量无显著变化趋势,但是裸沙丘斑 块的实际蒸发量呈现较明显的增加趋势（1.30 mm&;#8226;a^－1）。小降雨事件对蒸发量贡献的显著增加（0.69 mm&;#8226;a^－1）是导致实际蒸发量增大的重 要原因。大强度降雨事件的频度和雨量对降雨总量的贡献要远高于对蒸发总量的贡献,小于12 mm的降雨事件在年际比较稳定,很大程度上保证 了年蒸发量100 mm左右的基数值。这些因素使得年蒸发量的变异程度小于年降雨量的变异程度。由于降雨格局的年际变化会对蒸发量产生直接 的影响,降雨-蒸发模型可以相对有效地预测年度蒸发量,而用年降雨量预测年蒸发量误差较大。     

降雨格局变化对内蒙古典型草原优势种大针茅幼苗的影响

大针茅(Stipa grandis)是内蒙古草原的优势物种, 研究其幼苗在不同降雨格局下的响应特征, 可以为进一步研究降雨格局变化下内蒙古典型草原的响应特征提供科学依据。在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 利用开顶式生长室进行控制试验模拟降雨格局变化, 研究了大针茅幼苗对总降雨量和降雨间隔时间变化的响应。结果表明: 1)总降雨量增加50%使大针茅幼苗生长季末的地上生物量平均增加23% (p < 0.05), 而降雨间隔时间由5天增长为15天使地上生物量平均增加48.8% (p < 0.001)。2)总降雨量对大针茅幼苗的地下生物量没有显著影响; 而在低降雨量条件下, 降雨间隔时间增长使地下生物量增加56.2% (p < 0.001), 在高降雨量条件下作用不显著。3)总降雨量和降雨间隔时间对根冠比的效应都依赖于对方水平的高低, 总降雨量增大只在较长降雨间隔条件下使根冠比发生改变(-28.4%, p < 0.05), 降雨间隔时间增长只在高降雨量条件下使根冠比发生改变(-28.8%, p < 0.05)。4)处理期间, 在处理时间分别为30天和45天时, 大针茅幼苗地上生物量、地下生物量和总生物量的差异都主要取决于总降雨量; 而在处理时间为75天时, 其差异则都主要取决于降雨间隔时间。该研究得到以下主要结论: 1)降雨间隔时间与总降雨量一样, 是影响大针茅幼苗生长的关键因素之一。2)总降雨量对大针茅幼苗生长的效应与降雨间隔时间的长短紧密相关。3)降雨格局对大针茅幼苗生长的影响机制随着幼苗的生长期不同而改变。     

西伯利亚南部旧石器时代晚期哺乳动物群动态学

旧石器时代晚期至全新世发生了广泛而迅速的动物群更替,为研究动物群对快速环境变化的反应提供了有益的信息。自中新世以来中亚地区一直是欧亚大陆向更开阔和干旱环境转变的焦点。利用已发表的俄罗斯贝加尔湖和阿尔泰山区域旧石器时代晚期的文献资料,通过对大型食草动物臼齿齿冠高度、食性和体型大小的分析,绘制了环境变化图。结果表明,在旧石器时代最晚期(晚冰期),平均齿冠高度、平均体型大小均有所减小,食物取向从食草向食树叶转变,这意味着气候变得温暖,降雨量增加,森林也有可能扩展。常见种(出现于超过25%的地点)更强烈地表现出这一趋势。齿冠高度随海拔高度而增大,提示降雨量减少。从齿冠高度得出的降雨量数值与根据其他指标所估算的数值之间的偏差可能随海拔高度而增大。影响西伯利亚南部猛犸象动物群消亡的主要变化可能开始于末次冰期冰盛期(LGM)之后。猛犸象和奇蹄动物出现频率的降低与大型哺乳动物的绝灭相一致,它们和偶蹄类的差异则反映了气候的变化。人类的过度开发可能给区域环境带来了更大的压力,使得哺乳动物的种群数量下降,导致它们更迅速地绝灭。     

降雨量变化对入侵植物豚草植株生长的影响

采用温室盆栽模拟试验研究了不同降雨水平对入侵植物豚草(Ambrosia artemisiifolia)和土著伴生植物肖梵天花(Urena lobata)植株形态、生长、生物量积累与分配的影响。试验共设置1800 mm·a^-1(High precipitation treatment, HP)、1200 mm·a^-1(Midium precipitation treatment, MP)和800 mm·a^-1(Low precipitation treatment, LP)3 个降雨梯度, 结果表明: (1)在各个降雨量水平, 豚草的株高、分枝数量、分枝长度、叶片数均高于伴生土著植物肖梵天花, 其中两物种株高、分枝数量的差异均达显著水平; 豚草的根生物量比(Root mass fraction, RMF)、根冠比(Root mass/crown mass, R/C)显著低于肖梵天花, 茎生物量比(Stem mass fraction, SMF)、比叶面积(Specific leaf area, SLA)和叶根比(Leaf area to root mass ratio, LARM)则显著高于肖梵天花。(2)豚草的分枝数量、叶片数、总叶面积、根茎叶器官生物量、总生物量以及平均相对生长速率(Relative growth rate, RGR)、净同化速率(Net assimilation rate, NAR)等指标均在MP 处理获得最大值, 降雨量减少或增加均导致上述指标下降, 尤以降雨量减少为甚;肖梵天花的相应指标以及株高均随降雨量上升显著增加并在HP 处理获得最大值。降雨量增加对豚草的生物量分配无明显影响, 但显著提高肖梵天花的茎生物量分配比例。两种植物的叶面积比(Leaf area ratio, LAR)、SLA 均不随降雨量的变化而波动。这说明豚草在野外更偏好入侵中等湿润程度的自然环境, 过于干旱或潮湿均导致其入侵能力下降。     

气候变化对松嫩平原水稻灌溉需水量的影响

以水稻为研究对象,选取松嫩平原20个国家气象台站和国家气象中心提供的格点气象数据,采用作物系数法和Mc Cloud模型及P-M模型估算水稻需水量,应用水量平衡模型估算水稻灌溉需水量,分析水稻生育期内需水量变化规律.结果表明:历史时期和气候变化情景下,松嫩平原水稻全生育期和生育中期(Lmid时段)灌溉需水量等值线沿西南-东北方向递减,同一灌溉需水量等值线北移.历史时期和气候变化情景下水稻全生育期灌溉需水量随年代呈波动增加趋势,其中前者以44.2 mm·10 a-1速度增加,后者以19.9 mm·10 a-1速度增加.历史时期和气候变化情景下Lmid时段水稻灌溉需水量随年代均呈波动增加趋势,其中前者显著增加,后者增加不显著.气候变化情景对水稻需水量的贡献率为波动上升,与1970s相比,2000s气候变化对水稻需水量的贡献率为23.6%,增加14.8×108m3灌溉水量;2040s气候变化对水稻需水量的贡献率为34.4%,增加21.2×108m3灌溉水量.     

入侵植物薇甘菊新枝在海南的月生长动态

【背景】薇甘菊是入侵性和危害性极强的外来入侵植物,对生物多样性和农林业生产造成严重影响。观测薇甘菊新枝的月生长动态,了解薇甘菊快速生长扩散的原因,能够为薇甘菊的合理防治提供参考。【方法】采用定点定时观测法,历时2年对海南7个市县薇甘菊新枝的月生长量进行测定。【结果】薇甘菊在海南全年可生长,一新枝月平均生长66 cm,全年累计平均生长795 cm。薇甘菊生长高峰期在6月和8月,其中6月平均生长120 cm,8月平均生长106 cm。薇甘菊最小生长量在1月和12月,平均生长量均为21 cm。薇甘菊在6—10月生长较快,一新枝累计平均生长489 cm,占全年生长量的61.5%;在4—5月和11月生长次之,一新枝累计平均生长196 cm,占全年生长量的24.7%;在1—3月和12月生长缓慢,一新枝累计平均生长110 cm,占全年生长量的13.8%。薇甘菊的花果期在10月至次年3月,一些种群在1—3月再次开花或在3—5月开花。薇甘菊的生长量与温度呈极显著正相关,相关系数为0.91;与降雨量呈显著正相关,相关系数0.56。【结论与意义】薇甘菊是多分枝植物,一新枝年生长量可达795 cm,能迅速生长形成种群。温度是薇甘菊生长的主要因素,降雨在一定程度促进了薇甘菊的生长。     

降雨量改变对常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸的影响

通过野外原位试验,研究降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸速率的影响。采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定干旱和湿润季节对照(CK)、增雨10%(LA)、增雨5%(TA)、减雨10%(LR)、减雨20%(MR)、减雨50%(HR)6个处理水平的土壤呼吸速率,并通过回归方程分析温度和湿度与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:湿润季节土壤呼吸速率高于干旱季节,HR处理对干旱季节土壤呼吸速率影响较大,而LA处理对湿润季节土壤呼吸速率的影响较大。TA和LR处理使土壤呼吸的温度敏感性增加,而HR、LA和MR处理使土壤呼吸的温度敏感性降低,干旱季节Q10值高于湿润季节。各处理湿润季节土壤微生物量碳氮含量显著高于干旱季节,HR、MR和LA处理减少土壤微生物生物量碳、氮的含量,而TA和LR处理增加土壤微生物生物量碳、氮的含量。与湿润季节相比,干旱季节土壤水分对土壤呼吸速率的影响较大;而与土壤温度相比,土壤水分对土壤呼吸速率的影响较小。在降雨量改变的背景下,华西雨屏区常绿阔叶林无论是干旱还是湿润季节,适当增雨和减雨都会促进土壤呼吸速率,而较高量的增雨和减雨会抑制土壤呼吸速率。     

近60年气候变化对天童地区常绿阔叶林净初级生产力的影响

基于天童地区1954-2009年日序列气象数据,采用周广胜NPP模型,研究了天童地区近60年气候变化规律及其对常绿阔叶林NPP的影响,结果表明:1)近60年,天童地区月平均气温、降雨量和月参考蒸散量(ET0)在7、8月份明显增加,年平均气温、降雨量和ET0增加趋势十分显著(P<0.001);2)天童地区常绿阔叶林56年NPP的平均值为12.196t.hm-2.a-1,近60年升高趋势极为显著(P<0.0001);3)未来温度升高2℃,降水量增加20%的情景下,该地区常绿阔叶林的NPP将升高15.9%。未来温度升高2℃,降水量减少20%的情景下,NPP将降低4.9%。未来温度升高2℃,降水量不变的情景下,NPP将增加5.5%;4)年降雨量、ET0年均值和年平均气温是影响NPP变化的主要因子。     

白刺沙包浅层土壤水分动态及其对不同降雨量的响应

以乌兰布和沙漠典型白刺沙包为研究对象,使用EC-5土壤水分传感器对其浅层(0—50 cm)土壤水分进行长期连续监测,分析了白刺沙包不同深度土层对不同降雨量的响应及整个生长季的土壤水分动态特征。结果表明:降雨是乌兰布和沙漠白刺沙包土壤水分的最重要补给源,降雨量大小是影响浅层土壤水分补给深度的决定因素。小于10 mm的降雨完全被表层(0—10 cm)土壤吸收,无法补给10 cm以下土壤水分;10—20 mm的降雨对土壤水分的补给深度达到20 cm;20—30 mm的降雨对土壤水分的补给深度达到40 cm,大于30 mm的降雨补给深度可达到50 cm,甚至更深土层。在研究区降雨量以小于20 mm降雨为主的情况下,20 cm以下土层土壤水分逐步恶化,久之将有利于浅根系草本植物的生长,不利于白刺的生长繁殖。因此,这种降雨格局将对浅层土壤水分及植被演替产生重要影响。     

西北干旱区泡泡刺灌丛的降雨再分配特征及影响因素分析

定量分析植被冠层对降雨再分配过程的影响,是认识陆地生态系统水文循环的重要环节。然而,由于干旱区天然植被分布稀疏、形态结构特殊,其降雨再分配过程的测算较为困难,相关研究较少,特别是关于荒漠低矮灌丛的降雨再分配研究鲜有报道。本文以河西走廊中段临泽绿洲—荒漠过渡带的天然建群种泡泡刺灌丛(Nitraria sphaerocarpa)为研究对象,基于3年逐个单次降雨事件的观测数据分析了生长季泡泡刺灌丛的降雨再分配特征及主要影响因素,量化了泡泡刺灌丛覆盖下实际进入土壤的有效降雨量及其空间分布特征。结果表明:(1)生长季泡泡刺灌丛的平均穿透率、树干茎流率和冠层截留损失率分别为87.89%、1.61%和10.50%;(2)降雨量是影响泡泡刺灌丛降雨再分配特征的关键气象因素,其与穿透雨量、树干茎流量、冠层截留损失量之间具有显著的统计关系(P<0.001);(3)与干旱区其他稀疏植被相比,泡泡刺灌丛的穿透率和集流率较高,冠层截留损失率较低,与其特殊的植被形态特征有关,相关分析的结果表明,泡泡刺灌丛的穿透雨量与植被面积指数和株高呈显著的负相关关系(P<0.001),树干茎流量与树干倾角呈显著的正...