不同生境梭梭对降水变化的生理响应及形态调节

以中亚荒漠关键种梭梭为研究对象,对比2006年生长季土壤水分状况和生长在沙土及黏土中梭梭对3个降水处理的生理响应与同化枝面积的累积变化,分析不同质地土壤生长的梭梭在生长季对降水变化的生理响应及其形态调节。结果表明,沙土中生长梭梭对降水响应明显,生长季同化枝水势较高,且不同降水处理下蒸腾速率和瞬时水分利用效率差异显著,同化枝形态调节幅度不大。黏土不利于降水入渗,梭梭同化枝水势、蒸腾速率和瞬时水分利用效率对降水变化的响应不敏感,同化枝面积和生长速率在不同降水处理间差异显著,同化枝脱落较早。生理响应与形态调节的综合研究表明,不同质地土壤生长的梭梭通过有效的同化枝形态调节保证了其在降水处理下稳定的光合碳同化作用。在全球气候变化的背景下,沙土更有利于梭梭的生长。     

准噶尔盆地梭梭群落地上生物量及季节变化研究——以克拉玛依农业综合开发区为例

根据样地调查资料,对位于准噶尔盆地的克拉玛依农业开发区外围荒漠植被的生物量及季节变化进行了研究。通过对梭梭自然群落地上生物量的研究表明,梭梭群落在一年的生长周期内没有明显的生长变化,只有两个生长高峰分别在6月下旬和8月下旬出现,但是绿色同化速率快。梭梭地上生物量中,多年生枝条比例最多占地上生物量的60%,当年生绿色同化枝生物量较少,一般占30%以下。5月份梭梭当年生绿色同化枝生长比较缓慢,地上生物量42 052．197g/m~2；7～8月份达到高峰76 457．18～92 922．598g/m~2,这是梭梭当年生绿色同化枝生长最旺盛、最有活力的时期；进入9月份随光合作用的下降生物量也下降至86 794．669g/m~2；10月份生物量迅速下降11月接近零,准备冬眠,脱落大部分枝条被并入非同化系统。梭梭群落地上生物量增长规律符合Logistic增长模型；其地上现存量季节动态呈二次抛物线方程y=a bx cx~2形式；梭梭绿色同化系统(AS)和非同化系统(UAS)的现存量集中分布于地面8～60cm和20～90cm的范围内,属典型的中繁型群落。梭梭群落的生物量及其季节变化与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长、脱落有密切的关系。     

沙拐枣属(Calligonum L.)植物物候对长期气温变化的响应

由新疆维吾尔自治区气象信息中心提供的1977—2006年吐鲁番气象资料统计得知:近29年气候有变暖趋势,线性变暖速率为每10年0.72℃,29年来吐鲁番地区年平均气温共上升2.06℃。结合吐鲁番沙漠植物园沙拐枣属植物的物候观测积累资料,分析了4个组的芽膨胀、开始展叶、同化枝开始变色、同化枝初落的时间变化趋势及其与温度变化的响应关系。结果表明:(1)1977年以来,沙拐枣属(Calligonum L.)植物刺果组(Sect.Medusa Sosk.et Alexandr)物候期最晚;同化枝开始变色为泡果组(Sect.Calliphysa(Fisch.et Mey.)Borszcz)晚于翅果组;其他3种物候期中,泡果组物候期最早,基翅组(Sect.Calligonum)和翅果组(Sect.Pterococcus(Pall.)Borszcz)均居中。4个组的芽膨胀和开始展叶时间大部分呈提前趋势,同化枝开始变色和同化枝初落时间呈推后趋势。(2)4个组的芽膨胀与年平均气温、春季气温呈显著负相关(p0.05)。年平均气温每升高1℃,泡果组、刺果组、基翅组、翅果组的芽膨胀时间分别提前4.5d、4.3d、4.1d、8.3d;同化枝开始变色和同化枝初落时间变化不明显。芽膨胀对温度变化的响应程度显著大于同化枝开始变色和同化枝初落。     

不同坡向梭梭幼苗的生长状况和适应特征

以古尔班通古特沙漠南缘一年生梭梭移栽苗为研究对象,对梭梭幼苗的地上部分生长状况、蒸腾速率日变化趋势以及根系形态进行了调查,探讨不同坡向梭梭幼苗的生长和适应特征。结果表明,平地、阴坡和阳坡表层0~30 cm土壤含水量无显著差异,40~100 cm土壤含水量阳坡<阴坡<平地。梭梭幼苗同化枝生长速率和含水量均表现为阳坡<阴坡<平地,其生长速率和含水量可能与根层土壤含水量高低有关。不同坡向梭梭幼苗蒸腾速率日变化均呈“单峰型”,12:00-16:00阳坡梭梭幼苗蒸腾速率显著高于阴坡与平地。 阳坡梭梭幼苗主根不发达,侧根较多但较短;平地和阴坡梭梭幼苗根系主根发达,以单根为主。这反映出根系对相应生境下土壤水分的适应特征。     

古尔班通古特沙漠南缘非灌溉条件下梭梭[（Haloxylon ammodendron）]蒸腾耗水特征

利用热平衡包裹式茎流计连续测定了古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭2010年5月6日～10月12日的茎干液流及气象因子数据,探究了非灌溉条件下不同直径梭梭在其蒸腾耗水特性及与气象因子相关性之间的差异。结果表明：（1）茎干液流昼夜变化规律明显,蒸腾日变化呈双峰或多峰趋势,夜间保持较小液流;午休现象多出现于14∶00～16∶00。相同环境因子影响下,直径越大,茎干液流速率越大,午休现象也越明显;（2）在生长季,不同直径梭梭液流的启动和停止时间存在差异,6～8月,直径越大,液流启动时间越早,停止时间越晚。同一植株液流在不同月份的启动和停止时间差异较大,生长初期,液流启动早,停止迟;生长季末期,液流启动迟,停止早;（3）5～8月,液流日累积过程呈明显的“S”型趋势;9～10月,呈斜率一致的一条直线。直径越大,日累积量和累积速率越大,第一拐点到达时刻越早,第二拐点到达时刻越晚;（4）液流速率与太阳辐射的相关性最好,其次为气温和相对湿度,风速最小;相关性在7月份最大,6月和8月次之,10月最小。相同环境条件下,直径越大,其液流速率对气象因子的响应越明显;（5）观测时段内,7月耗水最多,6月、8月、9月次之,5月和10月最少。直径越大耗水量越多,直径9.9、13.4、22.9 cm日均耗水量为0.570、0.595、0.694 mm,总耗水量为92.904、96.923、113.052 mm,液流通量为0.263、0.284、0.346 L·cm^-2·d^-1。与干旱区不同生境的梭梭相比,古尔班通古特沙漠原生梭梭的液流通量相对较小。不同地点和生境的梭梭在耗水数量、耗水日过程特性等方面差异明显,这为天然荒漠植被防护林的管理及沙漠区人工灌溉植物的水资源合理配置提供了一定的决策支持。     

古尔班通古特沙漠南缘梭梭茎干液流变化及其对环境因子的响应

利用TDP热扩散式茎流计,结合气象观测系统,对古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭的树干液流及环境因子进行连续监测,分析了梭梭树干液流对环境要素的响应,基于潜在蒸散发和蒸腾需求指数对梭梭茎干液流进行了模拟。结果表明：（1）梭梭树干液流在晴天的日变化呈单峰曲线,液流速率上升阶段时间短于下降阶段时间,与气象因素的日变化规律不一致。不同季节梭梭树干液流速率日变化规律存在差异,夏季液流与春季、秋季相比,启动早,停止晚,峰值更大且发生更早。（2）环境要素间存在着不同程度的相关性,主成分分析表明：前三个主成分共能解释85%的环境信息,其中以空气湿度、空气温度、水汽压亏缺、潜在蒸散发、净辐射为主的第一主成分能解释47%环境信息变化,以土壤温度、水汽压为主的第二主成分能解释20%环境信息变化,以土壤含水量、风速为主的第三主成分能解释17.6%的环境信息变化。（3）在春季和夏季基于潜在蒸散发的S型模型模拟梭梭液流速率的精度更高,在秋季基于蒸腾需求指数模拟的梭梭液流速率的精度更高。（4）梭梭树干液流速率与大气水分亏缺、净辐射、潜在蒸散发之间存在非对称响应,且不同季节间的响应规律存在差异,在春季和秋季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈逆时针状;在夏季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈斜8字顺时针状。     

大兴安岭植被变绿速率对霜冻的响应研究

气候变暖降低了霜冻发生的频率,但生长季延长使植被更容易暴露在霜冻中.同时,植被物候和光合初级生产力的变化导致植被变绿速率发生改变.大兴安岭是中国对气候变化最为敏感和最早做出响应的地区之一,该区域霜冻对不同植被变绿速率的影响还未得到充分研究.论文使用NOAA气候数据记录归一化植被指数数据,分析了 1982-2019年大兴...     

梭梭荒漠生态系统：Ⅰ初级生产力及其群落结构的动态变化

通过对梭梭荒漠群落的种类组成、垂直结构、水平结构、季相及梭梭当年生绿色同化枝和草本层的地上植物量的研究，表明在以小半乔木梭梭占主导地位的群落中，丰富的短生植物及长营养期一年生植物均得到较好的发育，说明该群落具有由中亚荒漠向亚洲中部荒漠过渡的性质。而大量单种属或寡种属出现，反映出了梭梭群落具有干旱植物区系的明显特征，与整个新疆植被荒漠植物区系的特征相一致。梭梭群落中建群层片的种类单一，与北疆其它荒漠植被类型相似，而伴生植物的种类组成比其它类型丰富，特别是短生植物及长营养期一年生植物种类较多。初级生产力分别与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长和脱落，短生植物的迅速生长和死亡，以及长营养期一年生植物的生长有密切关系，分别在５月下旬、６月下旬和８月上旬达到高峰。梭梭当年生绿色同化枝的植物量在其整个群落初级生产力的构成中作用明显。是整个群落初级生产力的７２．３％～８５．８％。     

20世纪以来美国树木生长响应气候变化敏感度的时空差异

树木生长响应气候变化的敏感度是全球变化研究的重要内容。利用20世纪以来美国本土1058个样本点的树轮宽度指数和温度、降水数据,通过相关分析,揭示了树木生长速率年际变化响应气候变化敏感度的时空差异。研究发现：① 美国树木径向生长速率与温度普遍负相关、与降水普遍正相关,绝大多数地区树木生长受水分条件限制。② 径向生长速率对温度和降水响应敏感度呈现一定的季节差异,最敏感的季节因地区而异,这主要与不同月份温度、降水条件差异导致的水分条件变化有关。同时,径向生长速率对温度、降水响应敏感度还随着气候条件变化而变化,随着年平均温度升高（降低）,径向生长速率与温度的负相关逐渐增强（减弱）,随着年降水增加（减少）,与降水的正相关强度逐渐减弱（增强）。     

梭梭对降水的响应与适应机制——生理、个体与群落水平碳水平衡的整合研究

水是荒漠生态系统的首要限制因素.近20年来全球气候变化以及人类活动的加剧,导致古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠地区的降水与地下水位正在发生显著的改变;这些改变正导致荒漠植物用水策略的适应性变化,其种间差异性影响着荒漠植物群落组成与生态系统碳水平衡.本研究以中亚荒漠关键种梭梭Haloxylon ammodendron为对象,在生理生态、个体形态与群落尺度整合研究两个优势种对自然生境水分条件改变的响应与适应.实验于2005-2006年生长期开展,在地下水位于5.2-7.9 m之间波动的典型原始生境,追踪自然降水过程并设置人工降水梯度.观测生境水分条件变化时光合作用、蒸腾作用、叶水势和瞬时水分利用效率等生理活动的响应;研究根系分布和地上生物量累积等个体形态特征的适应性改变;利用涡度相关系统测定群落碳水通量,从而揭示不同尺度上梭梭的用水策略和碳同化维持机制.实验数据表明,梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存;极为有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制;适量增多且在生长期内均匀分布的降水可对其产生明显正效应,这预示梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势.本研究表明,应对环境水分胁迫与改变,荒漠植物具有高效的自我协调与适应能力,不同水平调节适应机制之间存在内在协调性;生理、个体、群落尺度整合研究是了解全球变化背景下生态系统过程与植物适应性的有效途径.     

博斯腾湖流域潜在蒸散发时空演变及归因分析

运用博斯腾湖流域1970—2014年的气象站点数据及Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发(ET0),对比分析了流域山区和平原区ET0的时空变化及对主要气象因子的不同影响。结果表明:(1)在年际尺度上,山区ET0在1970—2000年整体呈波动下降的趋势(P <0. 01),2000年开始,ET0呈现略微上升的趋势;平原区ET0在1970—1993年间以-77 mm·(10 a)-1的速率呈减小的趋势(P <0. 01),1993年之后逆转为以83. 8 mm·(10 a)-1的速率呈上升趋势(P <0. 01),平原区的变化明显强于山区。(2)季节上呈现夏季为流域ET0最高的季节,是年变化的主要贡献者;而变化趋势则表现为平原区春季和夏季ET0大于山区,秋季和冬季略小于山区。(3) ET0变化对净辐射和风速最为敏感,同时,山区净辐射和风速对ET0变化的贡献率最大,平原区影响ET0变化的主导因素是风速,风速对ET0的贡献率均超过50%。     

气候变暖下东北地区春玉米生产潜力变化分析

在气候变暖的背景下,依据中国东北地区101个气象站点多年逐日气象数据,利用数理统计分析方法,研究了东北地区1971~2007年春玉米生长季气候变化趋势,包括春玉米生长季平均气温、太阳辐射总量和降水量的变化趋势;利用GIS技术分析了东北地区春玉米光温生产潜力及气候生产潜力的时空变化。结果表明,东北地区春玉米生长季气温呈波动上升趋势,其幅度超过全国平均值,太阳辐射呈减少趋势,降水量年际变化较大,有波动下降趋势。在气温不断升高的情形下,东北地区春玉米的光温生产潜力有所增加,但由于各地区间降水的差异,东北地区春玉米的气候生产潜力在各地区变化差异较大,21世纪以来相对于20世纪70年代,南部地区气候生产潜力减少,而中部地区增加。为此,就如何利用东北地区春玉米生产潜力的特点,以及提高春玉米的实际产量提出了一系列建议措施。     

基于台站和MOD16数据的山东省蒸散及潜在蒸散时空变化

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于Penman-Monteith公式,利用MODIS全球蒸散发产品(MOD16)及气象站点的蒸发皿观测数据,先对数据精度进行评价,再从空间和时间两个尺度上对数据进行统计分析,系统阐释了2000-2014年山东省地表蒸散(ET)及潜在蒸散(PET)的时空分布特征及其与气象因子的相关性。主要结论为：①山东省不同区域蒸散分布差异明显,地表植被对ET的月际变化趋势有重要影响;②山东省ET及PET年际波动不大,全省ET均值为1529 mm,PET均值为2178 mm,年均ET与PET相对较大的差值说明该省整体相对缺水。③ET及PET的时空变化与诸多气象因子相关,其中与降水及温度的关系最为密切。     

近50年环青海湖高寒地区和环鄱阳湖湿润地区潜在蒸散变化比较分析

选择地理位置和气候环境差异较大的环青海湖地区和环鄱阳湖地区,利用Penman-Monteith公式计算两地区近50年潜在蒸散,并分析其时空变化规律,提取影响潜在蒸散的主要气候因子,探讨两地区的气候特征差异。结果表明：近50年来,环鄱阳湖地区潜在蒸散年总量呈现逐年减少的趋势,倾向率达到-2.2 mm·a-1,环青海湖地区潜在蒸散年总量未呈现明显的变化特征,倾向率为-0.02 mm·a-1;两地区潜在蒸散年总量在空间分布上具有明显差异。在影响潜在蒸散的各主要气象因素中,日照时数、温度、风速与潜在蒸散呈正相关关系,水汽压与潜在蒸散表现为负相关关系,不同地区各气象要素对潜在蒸散的贡献大小不同,主要的影响因子是温度,其次是风速;但在局部可能出现其他气象因子的综合作用大于温度对潜在蒸散变化的影响的情况。     

中国绿洲喜温作物气候生长期对全球变暖停滞响应的时空差异

基于中国绿洲喜温作物分布区67个地面气象站1960—2016年逐日平均气温数据,运用线性趋势法、反距离加权（IDW）、Morlet小波分析法、Mann-Kendall检验等方法,分析了中国绿洲喜温作物气候生长期生长初、终日及生长期的时空变化对全球变暖停滞（globe warming hiatus）的响应。结果表明：1998—2012年中国绿洲喜温作物气候生长期生长初、终日及生长期变化倾向率分别为：-2.15 d·（10 a）^–1、2.76 d·（10 a）^–1、4.91 d·（10 a）^–1,与1960—2016年和1960—1998年相比呈现出初日提前、终日推迟、生长期延长的态势,没有出现对全球变暖停滞的响应;空间变化方面,仅有超过22%的站点有对全球变暖停滞的响应,整体响应不显著;但各绿洲对全球变暖停滞的响应却不尽相同,柴达木绿洲喜温作物气候生长期对全球变暖停滞的响应最为显著,其余绿洲则反之,也反映了青藏高原是气候变化的驱动器与放大镜。突变分析显示,研究区喜温作物生长初日、终日及生长期分别在2008年、2001年、2006年发生突变,突变年份多集中于变暖停滞期,之后的变化趋势显示对全球变暖停滞没有响应。Morlet小波分析表明其周期存在2.4~3.8 a的优势短周期,与2~4 a大气环流和厄尔尼诺事件2~7 a的周期相吻合,表明喜温作物气候生长期主要受大气环流与厄尔尼诺活动的影响。     

民勤绿洲外围不同林龄人工梭梭林的土壤水分特征

 2009年6月到9月,每月中旬在民勤绿洲边缘不同林龄(2 a,5 a,10 a,20 a,30 a)的人工梭梭林内测试不同深度(20 cm,30 cm,50 cm,100 cm,150 cm和200 cm)的土壤含水量变化情况。分析结果表明,不同林龄的梭梭林内土壤含水量与时间和深度有关。土壤表层含水量主要受自然降雨控制,8月底发生比较大的自然降雨后,9月不同林龄梭梭林内20 cm和30 cm的含水量显著高于其他3个月。土壤50 cm以下的含水量比较稳定,当降雨少,土壤表层含水量低时,可以作为梭梭利用的水分来源。在7月和8月,5 a梭梭林内土壤含水量最低,表明梭梭对土壤水分的消耗最多,栽植密度过大,因此,需要间伐减少植株数量才能维持其稳定性。     

长江三角洲气温变化特征及城市化影响

基于长江三角洲国家基本/基准站历史气象资料和区域人口资料,分析了1959~2005年和1981~2005年期间长江三角洲气温的年和季节变化特征,气温变化在大城市、中等城市和小城镇站之间的差异,以及城市化效应对气温的增温率和增温贡献率。结果表明,过去47年和25年期间,长江三角洲年均气温、年均最高和最低气温都显著增加,增温率都是冬季和春季较高,夏季最低。大城市站增温率明显高于小城镇和中等城市站,城市化效应对大城市气温基本上都是增温作用,其中对平均最低气温的增温率及贡献率最大,对平均最高气温都最小。长江三角洲气温变化趋势和增温率、城市化效应的增温率及增温贡献率与其他地区具有较好的一致性。     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭群落蒸散特征

根据2016年古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭生育期定点观测的土壤水分、气象要素等资料,基于水量平衡原理估算了梭梭生育期蒸散量,分析了蒸散变化规律。结果表明：（1）在梭梭生长季,降雨量为206.7 mm,降雨分布不均,梭梭萌发期,降雨量最多;梭梭生长旺盛期,月降雨量逐月减少;梭梭枯落期,降雨量最少。（2）在梭梭生长季,梭梭群落0~400 cm土壤贮水量变化整体呈下降趋势,梭梭萌发期是土壤贮水量盈余期,生长旺盛期和枯落期为土壤贮水量亏损期;梭梭群落发挥土壤水库效应,依靠生长季前土壤蓄水来弥补梭梭群落生长季需水缺额。（3）在梭梭生长季,蒸散量变化特征为多峰曲线,峰值主要出现在降雨集中期,最低值出现在土壤贮水量亏损期。（4）在梭梭生长季,梭梭群落累积蒸散量增幅始终高于累积降雨量增幅,累积蒸散量大于累积降雨量。