科尔沁沙质草地生物量积累过程对降水变化的响应模拟

科尔沁沙地是中国北方严重的沙漠化区域之一,理解其沙质草地生物量积累对降水变化的响应有利于该区域的生态恢复和后续经营管理。在植被-土壤水分耦合模型的基础上结合植被阈值-迟滞响应模式(T-D),在点尺度上模拟科尔沁沙质草地生长季植被生物量积累过程对降水变化的响应。结果表明(1)植被生物量积累对降水量变化表现出明显的非线性响应。降水量增加,促进植被生物量积累,反之则抑制生物量积累,但在同等程度的降水量变化下生物量积累对降水增加的响应远大于对降水量减少的响应。(2)生物量积累对降水频率变化的响应与单次有效降水量变化在干旱年和湿润年都显著正相关,但与累计有效降水量相关性微弱,而与有效降水间隔变化只在干旱年显著相关,表明在不同年份间降水频率变化实际上通过改变单次有效降水量和有效降水间隔来影响生物量的积累。(3)生物量积累过程对降水频率变化存在明显的响应阈值,但该阈值在不同的降水量和降水特征下并不相同。科尔沁沙质草地植被生物量积累过程对降水变化有明显的响应,植被-土壤水分耦合模拟与T-D模型的结合能有效地在日尺度上识别这种响应,这为探究植被和降水关系提供了新工具。     

降水变化对科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮矿化和淋溶的影响

为研究降水量减少对沙地森林土壤氮循环过程的影响,以科尔沁沙地15年生樟子松人工林为研究对象,野外模拟不同降水量（自然降水、减少30%和50%）对沙地樟子松人工林土壤无机氮（SIN）含量、氮矿化速率和淋溶动态的影响。研究结果发现,沙地樟子松人工林SIN主要以硝态氮形态存在,模拟降水减少降低土壤硝态氮含量（P<0.05）和硝态氮/SIN值（P<0.001）,而增加土壤铵态氮含量（P<0.05）。与自然降水相比,降水减少降低土壤净硝化速率和净矿化速率（P=0.002）,但不同降雨处理的土壤净氨化速率差异不显著（P=0.86）。科尔沁沙地樟子松人工林土壤以硝态氮淋溶为主,不同降雨处理土壤硝态氮淋溶量差异不显著（P=0.09）,但模拟降水减少降低土壤铵态氮淋溶（P=0.04）。此外,沙地樟子松人工林SIN含量、净氮矿化速率和淋溶量具有明显月动态特征,与降雨月动态规律基本一致。降水处理和采样时间对SIN含量和净氮矿化速率具有显著交互作用,但土壤氮淋溶量的交互作用不显著。可见,降水变化能够显著影响科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮有效性、氮矿化速率和淋溶等过程,未来干旱加剧可能降低科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮的可利用性。     

荒漠草原脉动性降水格局及其时空变化特征——以达尔罕茂明安联合旗为例

全球变化背景下,荒漠草原降水格局受到不同程度扰动,识别荒漠草原变化环境下脉动性降水格局及其时空变化特征具有重要生态学和水文学意义。利用达尔罕茂明安联合旗位于不同雨量带的3个气象站1960—2013年日降水数据,分析荒漠草原地区降水格局及其时空变化特征。研究表明,研究区0—5 mm、5—10 mm和大于10mm降水事件及降水量所占的比例分别为77%—80.9%、11.5%—12.2%、7.6%—10.9%和25.2%—32.2%、21.9%—25.4%、42.4%—52.9%。不同等级降水事件日均降水量分别为1.2—1.3 mm/d、7.0—7.1 mm/d、17.8—19.2 mm/d。研究区降水量较降水日数具有更强的时空变异性,全年和生长季降水日数和降水量主周期在2.84—4.5a左右。研究区不同雨量带不同降水等级降水日数和降水量普遍呈增加趋势,尤以0—5mm小降水事件的增加为主。     

气候变化背景下湖泊有机碳组分对温度和降水格局改变的响应

湖泊湿地是地球上缓解全球变暖的巨大碳汇系统。在气候变化背景下,随着温度、降水等格局的改变,其碳汇功能存在高度的响应过程。基于135篇文献已发表的557项观测数据,运用meta分析的方法,分析全球尺度上气候及地理因素的相互作用对湖泊有机碳组分的影响,包括湖泊沉积物有机碳(Sediment Organic Carbon)、湖水中总有机碳(Total Organic Carbon)、湖水溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon)和颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon)。结果显示:1)在纬度3°49''N-76°24''N和海拔0-4500m范围内,SOC、TOC、POC和DOC的变化范围分别为0.25-15.6 g C/Kg、1.9-25.11 mg C/L、0.026-24 mg C/L、1-115.4 mg C/L;2)地理因素中,海拔与TOC呈显著的负相关(P < 0.05),每升高1m,TOC 增加0.0077 mg/L;纬度与POC呈显著负相关,与DOC呈显著正相关(P < 0.05),每增加1°,POC减少0.136 mg/L,DOC增加1.18 mg/L;3)气候因素中,年均温与SOC和POC呈显著的正相关,与DOC呈显著负相关(P < 0.05),每升高1℃,SOC和POC增加0.079 g/kg、0.36 mg/L,DOC下降1.52 mg/L;年均降水量与POC呈显著正相关,与DOC呈显著负相关(P < 0.05),每增加100mm,POC增加0.87 mg/L,DOC减少3 mg/L;4)气候和地理因素对SOC、TOC、POC、DOC综合影响的贡献度分别达到16.1%、14%、90%、61.6%;5)最热季度的降水对SOC的影响成正相关,其他季节性气候参数对湖水中TOC和SOC均无显著性影响;最冷季的降水因素是影响POC的主要因素,最潮湿月份、最潮湿季节的降水量和最冷季度的平均温度与POC呈显著正相关关系;最干燥月份、最干旱地区、最热季度和最冷季度的降水量对DOC的影响最显著。     

湖南省NDVI时空变化特征及影响因子分析

研究湖南省植被时空分布特征及影响因子,可以深入了解亚热带季风气候区植被变化规律,为生态环境改善提供更加科学的决策。基于湖南省2001—2015年MOD13A1产品NDVI数据,采用逐像元趋势分析,相关分析等方法,探索研究NDVI时空变化特征和其对气候、地形因子及植被类型的响应关系。研究结果表明:(1)湖南省植被整体生长状况良好,多年平均NDVI值以中高值(0.380.57)为主,分别占全省60.7%和35.6%的面积;春夏秋冬四季NDVI值空间分布模式差异较大;(2)2001—2015年全省NDVI值以0.0023/10a的速度缓慢波动上升;多年出现NDVI突变点,但是受益于地区良好的水热组合条件,植被生长具有较强的自我恢复能力,展现出较强的生态弹性;(3)春季水热耦合最为显著,秋季降水主导了NDVI值的空间分布,冬季温度为植被生长主要影响因子;(4)温度在常绿阔叶林和针阔混交林NDVI高值区表现出强正相关性;温度与草地NDVI中高值区的相关系数最大;该地区5种植被的NDVI值在0.4-0.6之间与降水的负相关系数最大;落叶阔叶...     

降水与长爪沙鼠种群数量关系

根据１９８１－１９９３年内蒙古鄂尔多斯荒漠草原年降水和四季降水、长爪沙鼠Ｍｅｒｉｏｎｅｓ ｕｎｇｕｉｃｕｌａｔｕｓ年均密度、４－５、１０－１１月密度监测资料,利用多元回归分析方法,得到如下结论：（１）年降水量,特别是夏季降水量,是影响鼠密度的一个主要因素,其标准回归系数关系方程为：（年均密度）＇＝０．６０６６（年降水量）＇（Ｐ〈０．０５）ＮＭｓｐｒ＇＝０．２０５５Ｒｓｐｒ＇＋０．５３１２Ｒｓｕｍ＇     

黄土丘陵区表层土壤有机碳沿降水梯度的分布

沿368～591 mm降水量梯度选取7个调查地点、共63个调查样点,在每个样点选择恢复年限相近的林地、草地和农地,调查表层（0～30 cm）土壤有机碳的分布特征,分析气候、土层深度和土地利用类型等因素对土壤有机碳分布的影响.结果表明： 在黄土丘陵区368～591 mm的降水量范围内,表层土壤有机碳含量表现为草地（8.70 g·kg^-1）>林地（7.88 g·kg^-1）>农地（7.73 g·kg^-1）,土壤有机碳密度表现为草地（20.28 kg·m^-2）>农地（19.34 kg·m^-2）>林地（17.14 kg·m^-2）.林地、草地、农地的土壤有机碳含量无显著差异,综合3种土地利用类型的数据分析表明,不同降雨梯度下土壤有机碳含量差异显著（P<0.001）,土壤有机碳含量（r=0.838,P<0.001）与年均降水量间存在显著线性正相关关系;由北向南（以最北端鄂尔多斯为起点）,土壤有机碳含量沿着368～591 mm的年均降水量梯度的递增速率为0.04 g·kg^-1·mm^-1,土壤有机碳密度的递增速率为0.08 kg·m^-2·mm^-1.年均降水量、土壤黏粒含量、林下枯落物蓄积量和农作物根系密度可较好地模拟表层土壤有机碳分布.     

科尔沁沙地紫花苜蓿的光合日动态

利用Li-6400光合测定系统,田间实地测定了紫花苜蓿3个品种（敖汉苜蓿、Rangelander和 阿尔冈金）的光合作用日变化特征.结果表明:不同生长年限紫花苜蓿3个品种的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)日变化并不完全呈双峰曲线.其中,敖汉苜蓿和阿尔冈金叶片的P_n和T_r峰值均出现在9:00—11:00,Rangelander在11:00,最低值均出现在7:00和19:00;Rangelander和阿尔冈金叶片的WUE最高值出现在7:00,敖汉苜蓿在9:00,最低值均出现在15:00—17:00.综合分析P_n、T_r和WUE 3项指标,2 年生苜蓿各项指标最佳,1年生次之,而4年生最差;对P_n和T_r影响最大的环境因子是气温,其次是水分亏缺和空气相对湿度.     

青藏高原多年冻土区不同草地生态系统恢复能力评价

草地生态系统恢复能力是评价人类工程活动对青藏高原多年冻土生态系统影响的重要组分.分析了不同草地生态系统干扰带和非干扰带群落特征、植物多样性、草地初级生产力和经济类群,综合评价了青藏高原多年冻土区地上植被在受工程活动干扰后的综合恢复能力.结果表明:经过近20多年的自然恢复,青藏苔草草原、紫花针茅草原、扇穗茅草原、高山嵩草草甸、矮蒿草草甸和藏蒿草沼泽化草甸6种草地的盖度和物种组成均有一定程度的恢复,且草原群落的恢复程度好于草甸群落,但干扰群落仍低于未干扰群落;紫花针茅草原分布区物种多样性恢复好于其他草地类型分布区;干扰带由最初的地上植物生物量全部为0恢复到148.8～489.6 g·m^-2,其中藏嵩草沼泽化草甸干扰带恢复最好,生物量达489.6 g·m^-2;除藏嵩草恢复群落的饲用植物类群组成相对稳定外,干扰后的其他5种草地类型饲用价值降低.高寒草原生态系统的植被综合恢复能力显著高于草甸生态系统.     

植被归一化指数(NDVI)及气候因子相关起伏型时间序列变化分析

利用中国大陆1km分辨率的月NDVI数据和相应的400个国家标准气象站点的月降水、月均温数据,依据中国气象局提出的气候分区,探讨了不同气候区NDVI与气候因子之间的时、空变化格局.结果表明,各月份降水与NDVI相关性均显著相关;起伏型时间序列模型能很好地拟合相关性的时间序列的动态变化,NDVI与降水的相关性拟合结果好于与温度相关性的拟合结果,全国范围内,与降水相关性拟合的R₂为0.91,与温度相关性拟合的R₂为0.86.