高原复杂地理参数对雷电活动的影响分析

雷电活动参数作为反映区域雷电活动特征的重要指标,地形对其影响不容忽视。利用2014—2018年青海省地闪数据、数字地形高程数据以及HWSD土壤数据集,定量分析海拔、坡度、坡向以及土壤电阻率对青海省地闪分布特征的影响。结果表明：（1） 青海省地闪主要集中在海拔3150~4850 m、坡度0~35°的地区,其中东北坡向地闪次数最多,东南坡向地闪次数最少,地闪对应的土壤电阻率主要集中于100 Ω·m。（2） 地闪密度随海拔的升高先增大后减小,随坡度的增大而减小;地闪平均强度随海拔的升高先减小后增大,随坡度的增大而增大。（3） 选取92°27′00″~97°44′24″E、31°40′48″~34°16′48″N地闪活跃区域,对其1 km×1 km网格内地闪数据与地理参量平均值进行相关性分析,所选区域内地闪密度与平均海拔呈正相关关系,与平均坡度呈负相关关系;而地闪强度与平均海拔呈负相关关系,与平均坡度呈正相关关系。     

艾比湖流域典型荒漠植被水分利用来源研究

在以风沙和干旱为基本特征的干旱、半干旱生态环境中,荒漠植被在防风固沙及维持荒漠和绿洲生态系统的稳定性方面有重要作用。选取艾比湖流域不同生境（河岸、沙丘、荒漠、盐沼）典型荒漠植被胡杨（Populus euphratica）、梭梭（Haloxylon ammodendron）、白刺（Nitraria sibirica）和盐穗木（Halostachys caspica）为研究对象,运用稳定同位素方法分析降水、土壤水、植株水和地下水同位素组成变化特征,量化4种植被在整个生长期内吸水来源及比例。结果表明：① 艾比湖流域降水δ²H和δ¹⁸O值变化范围为-142.5‰~-0.6‰和-20.16‰~1.20‰,表现为夏季最大,冬季最小,春秋季居中的态势。② 4类生境条件下的土壤水δ²H和δ¹⁸O值沿剖面总体表现为随着深度增加逐渐减小;不同植株茎水δ²H和δ¹⁸O值时间变化趋势基本一致,春季最大,夏季最小,秋季又逐渐增加;不同植株间比较,盐穗木茎水稳定同位素值最大,其余依次为白刺、梭梭和胡杨。③ 荒漠植被在不同生长期吸水来源及利用比例不同,梭梭在整个生长期主要利用地下水;白刺利用水源比例在整个生长季内变化较大,春季主要利用表层土壤水,贡献率为80%~94%,夏季利用深层土壤水的比例为31%~36%,秋季利用中层土壤水的比例达到33%~36%;盐穗木春季和秋季主要利用表层土壤水,夏季中间层土壤水比例略有提升,为20%~36%;胡杨春季主要利用中间层土壤水,利用比例为53%~54%,夏季主要利用地下水,比例达到72%~88%,河水利用比例仅为2%~5%,秋季河水利用比例升高为11%~21%。研究结果显示,干旱区荒漠植被生长季内水分利用来源差异明显。本文为了解干旱区荒漠植被的水分利用机理、水分适应策略,以及植被恢复和管理提供理论依据。     

西鄂尔多斯铁路防护林柠条锦鸡儿和沙冬青对不同管护措施的生理生态响应

对西鄂尔多斯铁路防护林中滴灌栽植围封、无灌溉栽植围封和天然围封样地中柠条锦鸡儿和沙冬青的生理生态响应特点进行了研究。结果表明:滴灌栽植围封样地中柠条锦鸡儿和沙冬青比另两样地中有较好的水分状况和生长状况,较高的蒸腾速率和净光合速率。两种植物在滴灌栽植样地中蒸腾速率和净光合速率日变化都呈单峰曲线;在无灌溉栽植围封和天然围封样地中的蒸腾速率、净光合速率日变化都呈双峰曲线,有较明显的光合“午休”现象。3个样地间,柠条锦鸡儿及沙冬青的水分利用效率（WUE）差异不显著,说明本研究中的滴灌量没有使植物的WUE低于其在自然降水条件下的值。此外,柠条锦鸡儿对水分条件变化的响应较为敏感,水分条件改善时可大幅提高生产力;而沙冬青对水分条件变化的响应较平稳,水分条件改善时生产力提高幅度相对较小。可见柠条更适合用于建立滴灌人工防护植被,而沙冬青更适合自然状态下的恢复。     

黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿林地深层土壤干化及根系分布

针对黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿人工林地根系、土壤水分特征及深层土壤干化研究薄弱问题,以宁夏南部山区20 a雨养带状人工柠条锦鸡儿林地为研究对象,选取相似的旱作农田为对照,对0～1000 cm深度土壤水分、柠条锦鸡儿根系垂直分布及其相关性进行分析。结果表明：（1）20 a人工柠条锦鸡儿林地0～1000 cm深度土壤干化,柠条锦鸡儿林地带内和带间土壤水分含量低于农田;0～1000 cm土层带内土壤水分含量较带间降低1.46%。（2）在300～1000 cm土层范围内,20 a人工柠条锦鸡儿林地出现了不同的亏缺程度与干燥化程度,带间、带内水分有效性分别为0.21和0.02,供水系数平均值分别为0.49和0.33。（3）柠条锦鸡儿林地根系主要集中在0～80 cm土层,0～80cm土层带间、带内根干重分别占总根重的46.33%和45.56%,根表面积密度分别占总根表面积密度的66.58%和63.51%,根长密度分别占总根长密度的59.54%和58.45%。该研究对于深入了解半干旱黄土区人工柠条锦鸡儿林地根系、水分具有积极意义。     

东西伯利亚苔原—泰加林过渡带植被遥感物候时空特征及其对气温变化的响应

物候变化是气候变化的重要指示器,通过对植被物候时空变化的研究可以为进一步分析全球气候变化提供依据。基于2000—2017年MODIS-NDVI时间序列数据,利用不对称高斯函数和动态阈值法,提取、分析了东西伯利亚苔原—泰加林过渡带植被生长季起始期（SOS）、结束期（EOS）、中期（MOS）和长度（LOS）4种植被遥感物候参数的时空变化格局。同时结合同期CRU（Climate Research Unit）气温观测数据,分析了4种物候参数对气温变化的响应关系。结果表明：遥感物候参数可以直接、有效地反映气温的变化：研究区64°N以南区域4—5月气温升高,对应区域SOS提前5~15 d;64°N~72°N之间5—6月气温升高,对应区域SOS提前10~25 d;最北端北冰洋沿岸6月气温升高幅度较小且7月气温降低,对应区域SOS推后15~25 d;西北部8月、西南部9月气温降低,对应地区EOS提前15~30 d;67°N以南区域9—10月气温升高,对应区域EOS推后5~30 d;EOS的变化对气温变化较SOS更为敏感,较小的气温波动即引起EOS较大的变动;研究区内植被生长季整体呈前移趋势,且西北部LOS缩短,中部、南部LOS延长。     

塔里木河下游典型荒漠河岸植物水分来源

通过对塔里木河下游典型荒漠植物河岸胡杨（Populus euphratica,成年和幼龄）、柽柳（Tamarix ramosissima）、甘草（Glycyrrhiza inflata）、骆驼刺（Alhagi sparfolia）木质部水及不同潜在水源的稳定性氧同位素值的测定,并利用多源线性混合模型（IsoSource）和相似性比例指数（PS指数）分别分析了各潜在水源对不同植物的贡献率以及各月份不同植物间的水分利用关系。结果表明：（1）在塔里木河下游,成年胡杨、幼龄胡杨、柽柳几乎都不利用0~50 cm的表层土壤水,而主要利用200 cm以下的深层土壤水和地下水,而甘草、骆驼刺主要吸收50~200 cm的土壤水。（2）在生长季的不同月份里,除个别月份外,胡杨（成年和幼龄）、柽柳之间存在激烈水分竞争;甘草、骆驼刺在生长旺季和末期对各水源都存在较强的竞争关系,而成年或幼龄胡杨、柽柳和甘草、骆驼刺之间水分竞争关系较弱。（3）在塔里木河下游,为了适应极端干旱,无论是乔木胡杨、还是灌木柽柳,水分来源主要是较稳定的深层水源,且对各水源的利用比例在不同月份波动不大。     

中国大陆Cs-137背景值研究

土壤侵蚀是关系人类生存与可持续发展的重大环境问题。20世纪60年代以来,Cs-137作为一种人工放射性示踪核素,被广泛应用于土壤侵蚀及堆积研究。而准确估算区域Cs-137背景值（Cs-137 Reference Inventory, CRI）是应用Cs-137开展土壤侵蚀研究的前提条件,其结果直接影响土壤侵蚀速率结果的准确性和可靠性。基于现有文献资料中获取的中国大陆102个CRI实测数据,以及全球降水气候中心提供的降水量再分析资料（空间分辨率2.5°×2.5°、0.5°×0.5°,1981-2010年）,在借鉴Walling & He模型（Walling & He Model, WHM）和Michio Aoyama模型（Michio Aoyama Model, MAM）的基础上,本文建立了中国大陆CRI修正模型（Modified CRI Model for the Mainland of China, MCM）,并利用Kriging/Cokriging插值方法计算了中国大陆CRI的空间分布。模型评估与对比分析表明,MCM模拟值与实测值大致吻合,且总体高于WHM和MAM模拟值,MCM能对中国大陆CRI进行较高分辨率、较高精度的模拟。模拟结果显示,中国大陆CRI的范围为141~12123 Bq/m²,在东北及新疆局部地区达到最大值,最小值主要集中于25°N以南地带。除新疆局部地区外,中国大陆CRI分布整体呈现自西向东,同纬度地区随降水量增加而增加的特点,而纬向上主要呈现随纬度增加而增加的特点。此外,大尺度大气流场、再悬浮过程、局部核试验等因素增加了中国大陆CRI分布的不均匀性。     

科尔沁沙地樟子松水分来源贡献率的稳定同位素模型估计(英文)

利用稳定同位素技术测定降水、土壤水、植物茎干水的同位素组成,结合多元线性混合模型(IsoSource)确定科尔沁沙地东南部樟子松人工林内樟子松的根系吸水范围以及各水源的水分贡献率。通过连续观测强降水事件前后樟子松水分来源的变化,探究降水对樟子松水分利用的影响。结果表明樟子松茎干水与20cm以下土层的土壤水同位素组成最为接近,樟子松的水分吸收主要集中在这一层(最大取样深度80cm)。IsoSource模拟结果与观测结果一致,土壤水分条件较好时,大约60%以上的水分来自于20-80cm土层;当这一深度土壤含水量降低时,樟子松将会更多地依赖更深层的土壤水分。樟子松根系分布的最大深度远小于地下水位,因此很难利用到地下水。2009年7月13日14.4mm的降水前后,樟子松茎干水同位素组成的变化表明,降水结束后36小时樟子松可以感应到降水对表层20cm土壤水分的补充,这一土层的水分贡献率在接下来的24小时内迅速降低。不同水分条件下水分来源的多样性表明樟子松能较好地适应沙地生境。     

毛乌素沙地东南缘植被NDVI时空变化及其对气候因子的响应

了解植被生长对气候变化的响应是厘清生态系统动态关系的重点。基于1990—2018年气象数据和归一化植被指数（NDVI）,应用偏相关分析与地理探测器等方法,分析了在生长季,毛乌素沙地东南缘不同类型植被年均NDVI的变化趋势,探讨了年均气温与年总降水量对各类型植被的影响。结果表明：（1） 1990—2018年生长季研究区植被年均NDVI显著与极显著增加面积达97.9%,整体生态环境质量大幅度改善。2005年之前植被年均NDVI增速缓慢,此后以0.011·a^-1的速率发生了突变增加,其中灌丛类植被年均NDVI增长幅度最大。（2） 2000年为年总降水量与年均气温的趋势突变点,突变前年总降水量以-5.510 mm·a^-1的速率减少,此后以5.541 mm·a^-1的速率增加,且主要依赖于大雨雨量的增加;年均高温与年均低温在突变前上升速率分别为0.122 ℃·a^-1与0.230 ℃·a^-1,突变后,年均高温下降速率为-0.014 ℃·a^-1,而年均低温上升速率为0.022 ℃·a^-1。（3） 在植被年均NDVI缓慢增长阶段（1990—2005年）,年均低温对植被影响较大,与不同类型植被年均NDVI多呈显著正相关;在植被年均NDVI快速增长阶段（2006—2018年）,年总降水量与不同类型植被年均NDVI呈显著正相关,大降雨事件的频发使得降水量对于植被的生长起主导作用。年总降水量与年均气温尤其是年均低温的交互作用是促进植被生长的关键。     

沙漠人工植物群落的根系分布及动态

2004年植物生长季,利用根钻取样研究了沙漠4种不同配置类型油蒿与柠条植物群落的根系分布及生长动态;另外,采用挖沟分层取样研究了半固定沙丘两种植物的粗根剖面结构,结果表明：尽管4个样地高峰值和低峰值出现的时间不一致,但沙漠植物细根的生长动态表现为双峰型;整个生长季纯油蒿样地细根密集分布于0~40 cm,其余样地密集分布于10~60 cm;受一年生植物的影响,9月份4个样地表层（0~30 cm）细根的根长密度和根重密度均出现最大值。采用边灌水边取样的办法获得4个样地300 cm深的根系数据,4个样地90%以上的细根分布在0~200 cm层次,其中纯油蒿样地的根系的最大深度是270 cm,其余3个样地均在300 cm以下;细根的根长密度和根重密度随深度而减小且呈指数递减形式（P<0.01）。除纯油蒿样地外的其他3个样地,根瘤的最高值出现在4月份;粗根的根长密度远远小于细根的根长密度。挖沟分层取样研究表明,与柠条相比油蒿具有较高的根冠比;柠条的粗根长主要分布于0~60 cm,粗根重主要分布在0~40 cm;油蒿的粗根分布比柠条的更浅,粗根长主要分布于0~40 cm,粗根重主要分布在0~20 cm。     

Water sources for typical desert vegetation in the Ebinur Lake basin

In arid and semi-arid environments, desert vegetation plays an important role in preventing soil erosion by wind and helps maintain the stability of desert and oasis ecosystems. Four types of typical desert vegetation, namely Populus euphratica, Haloxylon ammodendron, Nitraria sibirica, and Halostachs caspica, corresponding to different habitats (i.e., river bank, sand dune, desert, and salt marsh) were chosen as the model vegetation in this research. The δ²H and δ¹⁸O for rainwater, soil water, and plant water were applied to identify the water sources and quantify the proportions of different water sources used over the entire plant growth period (from March to October). The results showed that the precipitation δ²H and δ¹⁸O in the Ebinur Lake basin varied from -142.5‰ to -0.6‰ and from -20.16‰ to 1.20‰, respectively. The largest δ²H and δ¹⁸O values occurred in summer and the smallest in winter. The soil water δ²H and δ¹⁸O of the four habitats decreased gradually with increasing depth. The δ²H and δ¹⁸O values of water extracted from the stems of the four plants had similar variation trends, that is, the maximum was observed in spring and the minimum in summer. Among the four plants, H. caspica had the highest stable isotopic values in the stem water, followed by N. sibirica, H. ammodendron, and P. euphratica. The water sources and utilization ratios of desert vegetation varied across different growth stages. Throughout the growing period, H. ammodendron mainly used groundwater, whereas the water source proportions used by N. sibirica varied greatly throughout the growing season. In spring, plants mainly relied on surface soil water, with a contribution rate of 80%-94%. However, in summer, the proportion of deep soil water used was 31%-36%; and in autumn, the proportion of middle soil water used was 33%-36%. H. caspica mainly relied on topsoil water in spring and autumn, and the proportion of soil water in the middle layer slightly increased to 20%-36% in summer. P. euphratica mainly used intermediate soil water in spring with a utilization rate of 53%-54%. In summer, groundwater was the main source, with a utilization rate of 72%-88%, and only 2%-5% came from river water, whereas in autumn, the river water utilization rate rose to 11%-21%. The results indicated that there were significant differences in water use sources during the growing period for desert vegetation in arid areas. This research provides a theoretical basis for understanding water use mechanisms, water adaptation strategies, and vegetation restoration and management in arid areas.     

腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层土壤有机碳矿化对凋落物添加的响应

土壤有机碳矿化是调控土壤碳库时空格局、土壤碳收支平衡和植物养分供应的重要过程，植物残体和凋落物分解释放CO₂直接影响着土壤有机碳矿化。研究了不同类型凋落物对腾格里沙漠东南缘建植于1956年的人工固沙植被区土壤有机碳矿化过程及其对水分和温度的响应特征。结果表明：凋落物添加显著促进了有机碳矿化，添加柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）、油蒿（Artemisia ordosica）、小画眉草（Eragrostis minor）凋落物后，CO₂-C最大矿化速率分别增大了6.94、5.17、3.46倍，0~5 cm层土壤是5~10 cm层土壤的1.09、1.55、1.22倍；CO₂-C累积释放量分别增加了3.73、3.38、2.34倍，0~5 cm层土壤是5~10 cm层土壤的1.17、1.30、1.57倍。凋落物对有机碳矿化的促进作用与温度和水分密切相关，25℃时，CO₂-C平均释放速率、最大释放速率、累积碳释放量分别是10℃的2.21、3.60、2.21倍，而含水量10%时，CO₂-C平均释放速率、最大释放速率和累积碳释放量分别是含水量5%时的1.25、1.20、1.25倍。相关性分析表明，凋落物碳氮含量、碳氮比、木质素比氮和土壤有机碳以及全氮是影响有机碳矿化的主要因子。凋落添加土壤后潜在可矿化碳表现为柠条锦鸡儿>油蒿>小画眉草>对照。凋落物添加显著促进了有机碳矿化过程及碳周转，植被恢复过程中草本植物凋落物的输入更有利于土壤碳固存，凋落物对土壤碳库的调控作用受土壤理化性质和水热等环境因子的共同作用影响。     

内蒙古半干旱区蒸散估算和归因分析

蒸散（Evapotranspiration,ET）是生态系统水循环中的重要一环,决定了生态系统水分和热量传输。从区域尺度对蒸散及其蒸腾（Transpiration,T）和蒸发（Evaporation,E）组分进行量化,认识环境因素对其的影响机制,有助于合理利用、分配水资源,为研究气候变化对区域生态系统水文循环的影响提供参考。基于生态系统生产力模拟（Boreal ecosystem productivity simulator, BEPS）模型,验证模型在研究区域的适用性,量化1981—2018年内蒙古半干旱区的ET及其组分的变化情况,并对其进行归因分析。结果表明：经不同数据验证,BEPS模型计算结果能够精确反应研究区域ET及其组分的分布情况和变化趋势。1981—2018年研究区草地、农田和森林多年平均ET分别为278.22 mm、362.50 mm和308.81 mm。E、T和ET多年呈显著上升趋势,上升速率分别为0.42 mm·a^-1、0.63 mm·a^-1和1.05 mm·a^-1。ET与T在全区域内空间分布格局相似,与E相反,ET年际波动主要受到T年际波动的影响。综合影响因子的变化和E、T、ET对因子的敏感性,研究区域草地和农田T和ET以及森林的ET主要受到饱和水汽压差（VPD）和平均气温（TEMP）变化的控制。农田和森林归一化植被指数（Normalized difference vegetable index, NDVI）都呈减小趋势,但森林环境T对NDVI的变化更加敏感,因此负贡献更大。     

毛乌素沙地锦鸡儿（Caragana）根系微域细菌群落多样性特征

基于16S rRNA高通量基因测序技术，对毛乌素沙地小叶锦鸡儿（Caragana microphylla)、柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）根系微域（即根系、根际土、根区土、灌丛间空白土）间的细菌群落多样性和结构差异性进行表征。本研究对各根系微域间细菌群落的Alpha多样性指数进行了单因素方差分析以及基于OTU水平的PCA分析，探究其在根系微域间Alpha和Beta多样性的层级变化，证实了有关植物根系微域生态位分化的报道，并发现锦鸡儿属植物根系微域间细菌群落的多样性和结构组成随着4个微域类型由外及内呈现出显著的层级差异性（P<0.05）。通过对优势细菌群组的结构组成分析，发现锦鸡儿属植物对特定细菌群组具有显著的向根系内筛选富集的作用（P<0.05）。这种植物通过根系微域对特定细菌群组的逐级筛选富集作用，是导致锦鸡儿属植物灌丛下不同生态位间细菌群落结构和组成发生层级变异的主要原因。     

湿润条件下几种锦鸡儿属灌木的气体交换特征及调节机制

土壤水分充足时柠条、中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿的Pn、E和Gs均大幅度提高,Pn和Gs值的大小顺序为:中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿>柠条,E值的大小顺序为:柠条>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。柠条一日内的Fv/Fo、Fm/Fo和Fv/Fm值最高,日间没有明显的降低;中间锦鸡儿的上述各项荧光参数值最低,且在13:00~ 17:00出现"低谷",说明发生了明显的光合作用光抑制;小叶锦鸡儿各项测值的大小和波动幅度居于两者之间;3种灌木的光抑制均可在黄昏得到恢复。3种灌木的Chl以中间锦鸡儿为高,柠条和小叶锦鸡儿相近;Car的日均值仍以中间锦鸡最高,柠条和小叶锦鸡儿则相近。一日内以柠条的水势最低且波动平缓;中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿的水势较高,日间降幅较大,在15:00~ 17:00降至最低。柠条脯氨酸含量在日间明显增加,中间锦鸡儿稍有增加,小叶锦鸡儿则不明显;3种灌木的脯氨酸含量依次为柠条>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。     

半荒漠风沙区土地沙漠化生物整治技术的研究

试验证明,土地沙漠化生物整治技术能在半荒漠风沙区取得显著的作用和效果。在柠条、毛条、花棒、杨柴、沙木蓼等灌木树种的适生立地上营造防风固沙林,林后3~4年,灌木就可郁闭成林,流动沙丘完全被控制变为固定沙丘;林下植被结构得以改善,优良品种增多,如能合理开发其饲料等用途,还具有十分可观的经济效益。     

Stable isotopes reveal varying water sources of Caragana microphylla in a desert-oasis ecotone near the Badain Jaran Desert

Understanding the variation in a plant's water sources is critical to understanding hydrological processes in water-limited environments. Here, we measured the stable-isotope ratios(δ18 O) of xylem water of Caragana microphylla, precipitation,soil water from different depths, and groundwater to quantitatively analyze the proportion of water sources for the shrub.We found that the water sources of C. microphylla differed with the plant's ages and the seasons. The main water source for young shrubs was upper-soil water, and it showed significant changes with seasonal precipitation inputs. In summer,the proportion contributed by shallow water was significantly increased with increased precipitation inputs. Then, the contribution from shallow-soil water decreased with the decline in precipitation input in spring and autumn. However, the adult shrubs resorted to deep-soil layers and groundwater as the main water sources during the whole growing season and showed much less seasonal variation. We conclude that the main water source of the young shrubs was upper-soil water and was controlled by precipitation inputs. However, once the shrub gradually grew up and the roots reached sufficient depth, the main water sources change from the upper-soil layer recharged by precipitation to deep-soil water and groundwater, which were relatively stable and abundant in the desert ecosystem. These results also suggest that desert shrubs may be able to switch their main water sources to deep and reliable water sources as their age increases, and this adjustment to water availability carries significant importance for their acclimation to the desert habitat.     

沙地小叶锦鸡儿群落持续经营的对策

主要研究了极度干旱对小叶锦鸡儿生长的影响及小叶锦鸡儿人工固沙林的密度和现有林的经营利用对策,探讨了干旱条件下土壤水分与植株密度、植被盖度的关系。结果表明:天然群落表现出对干旱条件极强的适应性,人工群落则出现了生长衰退甚至大面积枯萎现象,这主要是由于人工群落密度过大所造成的。轻度放牧可以增加小叶锦鸡儿可食部分,是持续经营利用小叶锦鸡儿群落的有效途径。