宁夏河东沙地不同坡度柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）水分利用策略差异

为探讨全球气候变化背景下多元线性混合模型（IsoSource）和贝叶斯混合模型（MixSIAR）解析宁夏河东沙地柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）水分利用策略差异及适用性,利用氢氧稳定同位素技术,结合直接对比法、IsoSource模型和MixSIAR模型对比分析不同坡度（6°、10°、16°和24°）样地柠条锦鸡儿在生长季不同时期对各潜在水源的利用率,并评估两种模型的植物水分溯源效果。结果表明：柠条锦鸡儿对不同土层深度土壤水的利用存在明显的季节性差异,生长季初期,随着坡度的增大,柠条锦鸡儿对中层土壤水的利用率呈现出先增大后减小的趋势;生长季中期,随坡度增大,柠条锦鸡儿主要水分来源由深层土壤转移至浅层土壤;生长季后期,柠条锦鸡儿主要水分来源随着坡度的增大由浅层土壤转移至深层土壤。基于直接对比法的定性判断结果,IsoSource模型和MixSIAR模型计算坡度6°、10°和16°样地柠条锦鸡儿主要水分来源利用率的适用性均较高;而Mix-SIAR模型计算坡度24°样地柠条锦鸡儿主要的水分来源以及其贡献率具有更高的可靠性。Iso-Source模型更适合解析较小坡度（6°和1...     

兰州九州台四种绿化树种抗旱性机理比较研究

在不同土壤水分条件下对兰州市九州台四种绿化树种柠条(Caragana korshinskii Kom.)、沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus Cheng f.)和刺槐(Robinia pseudoacacia L.)的多项抗旱性生理指标进行了测定,结果表明: ①在不同土壤水分条件下柠条和沙枣的水分饱和亏、束缚水、束缚水/自由水比值、叶绿素含量、脯氨酸含量均高于沙冬青和刺槐,而水势较低。②沙枣一日内的蒸腾速率、气孔导度低于其他三种树种,水分利用率高于其他三种树种。(3)用隶属函数法对四种树种的水分生理参数进行综合评价,结果表明柠条的抗旱性最强,其次为沙枣,沙冬青,刺槐最小。     

西藏日喀则固沙植物引种的比较研究

在西藏日喀则引种了２６个固沙植物种，观察了播种当年它们的出苗情况、幼苗的形态特点、地上部高生长和地下部深生长动态。籽蒿、柠条、中间锦鸡儿、沙木蓼、沙冬青、花棒、长柄扁桃的幼苗对本地具有一定的适应性。生长较好的植物有：红皮沙拐枣、沙木蓼、沙参、差不嗄蒿、籽蒿、油蒿、沙冬青、花棒、中间锦鸡儿、柠条、狼牙刺、长柄扁桃，按形态能分成４个类型，而据发芽和出土速度又可分成２个类型。柠条、中间锦鸡儿沙冬青、沙参的地下部生长深度／地上部生长高度值因生长时间的增长而加大     

沙埋对科尔沁沙地两种主要作物存活的影响及其光合生理响应

为了解沙埋对农作物存活、产量的影响及其光合生理响应特征,在内蒙古科尔沁沙地研究了玉米（Zea mays）和绿豆（Vigna radiata）在不同沙埋深度下第5、10、15天的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率的变化,并于作物生长末期对其存活率及产量进行了测定。结果表明：（1）玉米较绿豆具有较强的耐沙埋能力,埋深等于株高时绿豆全部死亡,玉米仍有12.5%的存活率;（2）埋深超过株高的25%后,玉米和绿豆的产量均显著下降,但玉米的下降幅度明显小于绿豆;（3）随着沙埋胁迫的加剧,两种植物的净光合速率下降,表明沙埋胁迫对植物的光合作用破坏很大。但相比于绿豆,玉米对于沙埋胁迫有着更好的光合适应机理,随着胁迫的时间增加,其净光合速率有所恢复。且可以通过降低蒸腾速率和提高水分利用效率来适应沙埋胁迫。     

塔里木河下游胡杨气体交换特性及其环境解释

结合塔里木河下游不同地下水埋深下胡杨的气体交换参数及其环境因子的实测结果,探讨地下水位及环境因子对胡杨光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(gs)、水分利用效率(WUE)等气体交换参数的影响规律。研究表明:随着地下水位下降,胡杨净光合速率和蒸腾速率日变化最大值提前,地下水埋深越深,净光合速率“双峰”曲线趋势越明显,地下水位4.37 m以上时,蒸腾速率呈“双峰”曲线,当地下水位下降到5.91 m时,蒸腾速率呈“单峰”曲线;低地下水埋深下,光合作用受抑制的主要原因是气孔限制;随着地下水位下降,光合抑制的主要原因则是非气孔限制;适度水分胁迫有利于提高胡杨水分利用效率\.同时,结果显示: 4 m为胡杨的合理生态水位,地下水位为4~5 m时,胡杨受到轻度水分胁迫,低于6 m,胡杨受水分胁迫加剧。     

河套灌区不同膜下滴灌方式对玉米拔节期光合日变化的影响

玉米是河套灌区第二大粮食作物,研究当地节水灌溉耕作方式下玉米光合生理特征,对提高水分限制条件和土壤盐渍化严重的河套灌区发展玉米膜下滴灌高效节水灌溉技术具有现实意义。在河套灌区通过大田试验,设置全膜平作、半膜平作处理,每种处理均进行高、中、低水滴灌量共6种膜下滴灌方式组合,研究了其对拔节期玉米光合特性、叶绿素荧光参数的影响。结果表明:河套灌区高水和中水滴灌量覆盖全膜条件下,玉米产量分别达到14 432.1 kg/hm2和15 472.0 kg/hm~2显著高于同等滴灌量的半膜覆盖处理,增幅达10.3%~27.5%。不同覆膜相同滴灌量处理之间净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、胞间CO_2浓度、气孔导度Gs日变化均差异显著(P0.05),相同覆膜条件下,低水与中水、高水处理的净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、胞间CO_2浓度、气孔导度Gs日变化均值差异显著(P0.05),中水与高水无显著差异(P0.05),说明拔节期灌溉中水滴灌量即可提高玉米净光合速率。相同覆膜条件下,中水和高水增加了Fv/Fm,PSII反应中心原初光能转化效率提高,提高了实际光化学效率ФPSII,有利提高玉米叶肉细胞光合作用能力。     

脆弱生态带典型区域几种锦鸡儿属优势灌木的光合特征

小叶锦鸡儿在原产地科尔沁沙地光合速率可达12.21μmol·m^-2·s^-1,引种至腾格里沙漠后降低了11.63倍,光合日变化曲线由"凹谷"型变为"单峰"型;毛乌素沙地中间锦鸡儿的光合速率在引种前为4.5μmol·m^-2·s^-1,引种后降低了3倍,光合日变化曲线由"双峰"型变为"单峰"型;在相同的环境条件下,柠条和中间锦鸡儿光合等特性相似,以小叶锦鸡儿光合速率最低,引种前后降幅最大,说明其对引种地的适应性不及中间锦鸡儿。     

干旱程度对C3植物红砂和C4植物珍珠光合生理参数的影响

 C3和C4植物混生在草地生态系统中较多,而在荒漠生态系统少见。在中国荒漠地区,C3小灌木红砂和C4半灌木珍珠在特定生境下混生在一起,以独特方式适应高温强光和干旱的极端环境。通过在不同干旱程度下测定它们生长期叶片的光合气体交换参数,探讨它们在混生条件下对极端环境的生理响应特征。结果表明,红砂的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)均要高于珍珠;而珍珠的水分利用效率(WUE)则要高于红砂。这表明珍珠和红砂在水分匮乏的荒漠生境下采取了不同的生存策略。红砂通过维持较高净光合速率和较高蒸腾速率来生存;而珍珠则通过高水分利用效率生存。     

放牧及围封对科尔沁沙质草地土壤呼吸的影响

放牧及围封是引起沙质草地生态系统变化的重要因素。对科尔沁地区放牧和围封不同年限的沙质草地进行土壤呼吸动态测定与分析,结果表明:(1)植物生长初期土壤呼吸速率日平均值,围封样地的显著大于放牧样地的(p<0.05);植物生长末期土壤呼吸速率日平均值,放牧样地的显著大于围封样地的(p<0.05)。围封17年和围封22年样地的土壤呼吸速率日平均值相比较,7月上旬之前,围封17年样地的较围封22年样地的大,而7月中旬以后,围封22年样地的较围封17年样地的大,且差异均显著(p<0.05)。(2)土壤呼吸速率的季节动态对放牧和围封的响应过程相似,但围封引起的变异相对较小;土壤呼吸速率季节平均值,围封22年样地的显著大于围封17年的(p<0.05)和放牧的(p<0.01),围封17年样地的大于放牧的(p>0.05),故围封可以增强土壤CO₂的排放,且在一定的时间内,土壤CO₂的排放速率与围封时间正相关。(3)土壤温度和土壤体积含水率可解释土壤呼吸速率的变异从大到小依次为放牧(58%)>围封22年(39%)>围封17年(28%)。     

柠条(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)叶片吸水潜力及影响因素

叶片吸水是干旱荒漠人工植被区植物利用小量级降水的主要方式,对缓解植物干旱胁迫具有重要的生态水文学意义。测定了腾格里沙漠人工固沙植被区1956、1964、1981年栽植的柠条(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)和花棒(Hedysarum scoparium)叶片单位面积吸水量(LWUC)、叶片含水量增加率(R_w)、叶片水分饱和亏(WSD)、比叶面积(SLA)和叶片干物质含量(LDMC),并分析了它们与叶片水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及浅层、深层土壤水分之间的关系。结果表明:柠条、油蒿、花棒的叶片均具有吸收水分的能力,吸水量油蒿花棒柠条,LWUC分别为0.249～1.879、0.429～10.009、0.051～4.955 mg·cm~(-2)。LWUC最适合表征植物吸水能力的性状,柠条的LWUC与R_w、LDMC极显著正相关(P0.01),与SLA显著正相关(P0.05);油蒿的LWUC与R_w、WSD极显著正相关(P0.01);花棒的LWUC与R_w、WSD极显著正相关(P0.01),与SLA显著负相关(P0.05)。柠条和油蒿的叶片单位面积吸水量主要受叶片水势的影响,而花棒则受叶片水势和WUE的共同影响,但在不同年代的人工植被区,浅层土壤水分均为主要影响因子。     

几种旱生灌木种子萌发特性及化学成分

研究了旱生灌木白沙蒿(Artemisia sphaerocephala)、红砂(Reaumuria soongorica)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、羊柴(Hedysarum mongdicum)、霸王(Zygophyllum xanthoxylum)、白刺(Nitraria tangutorum)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、柠条(Caragana korshinskii)种子的化学成分、适宜发芽条件下的吸水发芽特性及两者之间的关系,测定和计算了其发芽率、吸水率,淀粉、脂肪、蛋白质、碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及C:N、C:P、N:P值,并分析了这些指标间的相关性,以期归纳出西北干旱荒漠区植物种子萌发适应干旱环境的基本特性。结果表明:脂肪含量、蛋白质含量、氮含量与种子的最低萌发需水量之间呈显著正相关,而种子的单一化学成分及C:N、C:P、N:P值并没有对发芽率形成显著影响。8种植物种子萌发对环境的适应机制大致可分为两类:需要外界较高水分供应,萌发迅速而集中;不需要外界较高水分的供应,萌发持续而分散。     

黄土高原半干旱区天然锦鸡儿灌丛对土壤水分的影响

本文选择黄土高原半干旱区定西地区的一种地带性植被,天然甘蒙锦鸡儿灌丛,将其0～99m深的土壤水分含量与人工柠条锦鸡儿灌丛、人工杏树林、天然草地、放牧荒坡和农地的土壤水分含量进行了比较。结果发现,天然锦鸡儿灌丛在1m以下土壤各层的水分含量均高于人工柠条灌丛和人工杏树林,而与放牧荒坡和农地的土壤湿度接近,略低于农地。天然锦鸡儿灌丛4m以上土层的土壤湿度还明显高于天然草地;天然锦鸡儿灌丛形成的难效—无效水层深度在2m土层以上,而人工柠条灌丛形成的难效无效水层则深达56m,人工杏树林42m,天然草地、放牧荒坡分别为36m和33m,农地1m。     

Response of the water use efficiency of natural vegetation to drought in Northeast China

Drought has become a problem that is universally faced by global terrestrial ecosystems. Northeast China is located in a region sensitive to global climate changes, and one of the main impacts of climate changes in Northeast China is manifested as drought in growing seasons. This study analyzes the spatio-temporal evolution law of the water use efficiency (WUE) of the main natural vegetation (i.e., cold-temperate coniferous forests, temperate pine-broad-leaved mixed forests, warm-temperate deciduous broad-leaved forests, and grasslands) in Northeast China based on public MODIS data products, including MCD12Q1, MOD15A2H, MOD16A2, and MOD17A3H, and meteorological data from 2002 to 2013. The influence of drought events on the WUE of different vegetation types and their response to drought events are also investigated. The study findings are as follows: (1) drought in Northeast China frequently occurs in the regions stretching from 114.55°E to 120.90°E, and the percentage of drought area among the forests is lower than that among the grasslands during these years; (2) the annual average WUE of the natural vegetation ranges from 0.82 to 1.08 C/kg^-1H₂O, and the WUE of forests (0.82 to 1.08 C/kg^-1H₂O) is universally higher than that of grasslands (0.84 to 0.99 C/kg^-1H₂O); (3) in 2008, the regions where the WUE in drought conditions is higher than that in normal water conditions account for 86.11% of the study area, and a significant linear positive correlation is found between the WUE in drought conditions and the WUE in normal water conditions, whereas the degree of drought does not influence the WUE of the natural vegetation in an obviously linear manner; and (4) the WUE for the cold-temperate coniferous forests and temperate pine-broad-leaved mixed forests with a high ET or low NPP is more likely to rise in drought conditions; the WUE for the grasslands with a low Evapotranspiration (ET), Net Primary Production (NPP), and Leaf Area Index (LAI) is more likely to rise in drought conditions; and the ET, NPP, and LAI have no significant influence on the WUE for the warm-temperate deciduous broad-leaved forests in drought conditions. This study contributes to improving the evaluation of the influence of drought on natural ecosystems.     

沙坡头地区固沙植被土壤水分动态研究

沙坡头地区始建于1956年的无灌溉人工固沙植被,是我国交通干线防沙体系的成功模式。利用40余年的土壤水分定位观测数据,分析了不同期间建立的固沙植被土壤水分的时空变化特征及对植被的影响。结果表明,固沙植被发展至9~10a后土壤含水量开始明显下降,特别是较深层(>100cm)的含水量下降明显;0~40cm层土壤水分含量与降水相关显著,而降水对40~300cm层土壤水分的含量影响不显著;深根系固沙植物对根际区域水分的利用,进一步恶化了固沙区土壤深层的水分状况,进而抑制了这些植物的生长和生存,间接地影响了原有固沙植被组成和稳定性;经过40多年的演变,固沙植被中优势灌木种的盖度从最大盖度47.6%降至6%~9%,群落中草本和微生物结皮层得到发育。当深根系灌木的盖度降低至6%~9%时,深层土壤可维持一个相对稳定的低含水量。     

黄河源区气候—植被—水文协同演变及成因辨析

全球变化下黄河源区水文过程的演变影响流域生态系统的水源涵养功能,流域植被改变也影响水循环。本文基于气候、植被信息和VIP分布式生态水文模型,开展黄河源区水碳循环要素变化的集成模拟,分析了气候—植被—水文要素的协同演变机制。结果表明,2000年以来黄河源区气候呈暖湿化趋势;植被绿度明显提高,2010—2019年比2000—2009年平均增加了4.5%;生长季延长了至少10 d;植被生产力（GPP）显著上升,倾向率为4.57 gC m^-2 a^-1;植被恢复措施对GPP变化的贡献约为23%,气候变化和大气CO₂升高的施肥效应的贡献为77%。源区植被蒸散量（ET）呈增加趋势,倾向率为2.54 mm a^-1,水分利用效率（WUE）亦提高,平均相对上升率为5.1% a^-1。GPP、ET和WUE年总量及其变化率在海拔4200 m以下随高度上升而减小,之后变化趋缓。源区植被绿度和径流系数与当年和前一年降水呈显著正相关,反映降水蓄存于植物根层土壤的遗留效应。蒸散增强在一定程度上有利于源区地表—大气之间的水分再循环,帮助缓解生态恢复引起的产水能力下降,促进降水—植被—径流之间的良性互馈关系的形成。揭示水文对气候变化和植被恢复的响应和互馈机制,可为生态恢复措施对源区水源涵养功能的影响及效应的定量评估提供科学依据。     

沙漠人工植被区蒸腾测定

利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和LI1600气孔计测定油蒿(Artemisiaordosica)和柠条(Caraganakorshinskii)的蒸腾,比较了两种测定方法是否存在差异。结果表明蒸渗池表面自油毡覆盖至试验结束,油蒿、柠条和流沙处理0~150cm土层土壤含水量都增加,尤其流沙处理土壤含水量上升最明显;油蒿与柠条的冠幅、新梢长和叶面积指数均增加;由于中子仪探测不到蒸渗池底部40cm厚的砾石层的水分,导致了对照流沙处理测定结果不合常规。测定日期不同,LI1600气孔计测定的蒸腾速率的变化趋势和值也不同,但油蒿和柠条的变化步调是一致的,油蒿的蒸腾速率普遍高于柠条的;用多项式拟合得到蒸腾速率日变化曲线均达到显著水平(P < 0.05)。通过单位换算统一和尺度转换,蒸渗池和LI1600气孔计测定结果进行方差分析,表明物种间(油蒿和柠条)差异达显著水平(P < 0.05),测定方法间(蒸渗池和LI1600气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础,进行叶片水平与种群水平间的尺度转换是可行的。     

包兰铁路沙坡头地段铁路防沙体系的建立及其效益

沙坡头地段位于腾格里沙漠东南缘,包兰铁路沿线,属草原化荒漠带。在这严酷的条件下不灌溉的人工植物固沙及铁路防护,能否成功成为多年争论的问题。 沙坡头沙漠科学研究站与铁路单位合作30余年;建立了200毫米以下年降水量人工植物固定流沙的典型区;开创了草原化荒漠带治理沙漠的研究站;总结出"以固为主,固阻结合"的铁路防沙体系及措施。为沙区修筑铁路提出了效益显著、易于推广的示范区;成为国际治沙合作和国内外学术交流的基地。     

秦巴山区植被固定CO2释放O2生态价值测评

根据陕南秦巴山区植被类型及覆盖度的差异 ,利用改进型的自然植被NPP测算模型 ,结合区域能量平衡、水量平衡和蒸散模式 ,测定了植被有机质生产物质量。在此基础上 ,根据光合作用方程及造林成本法与工业制氧法测定了秦巴山区植被固定CO2 释放O2 的经济价值。研究结果 :①秦巴山区植被每年固定CO2 总量为 13 5× 10 7t/a ,释放O2 总量为 9 93× 10 7t/a ;②利用造林成本法估算出秦巴山区植被固定CO2 总经济价值为 35 2 2 4× 10 7元 /a ;③利用造林成本法与工业制氧法估算出秦巴山区植被释放O2 经济价值为 374 19× 10 8元 /a ;④本区植被固定CO2 释放O2 物质量和价值量中 ,温带落叶阔叶林贡献率最高 ,其次是亚热带落叶灌丛。本研究可为区域“绿色经济账户”的建立提供基础数据和方法。     

Distribution patterns of planted-shrubs of different restoration ages in artificial sand-fixing regions in the southeastern Tengger Desert

Plant density and spatial distribution in artificial vegetation is obviously initialized at the planting stage. Plant dynamics and spatial pattern may change over time as the result of interactions between individual plants and habitats, but whether it’s applied for desert shrubs in artificial sand-fixing regions remains unknown. Here we examined changes in plant density and distribution patterns of three shrubs(Artemisia ordosica Krasch, Caragana korshinskii Kom, and Hedysarum scoparium Fisch.) in different regions, which have been restored for 27, 32 and 50 years(R27, R32, R50), respectively. The vegetation analysis shows that A. ordosica was the dominated species across the 3 restoration regions. The density of A. ordosica and H. scoparium show a significant increase from R27 to R32, then decreased in R50. The density of C. korshinskii was low in R32 and R50, lower in R27. The variance-to-mean ratio(VMR) was used to characterize spatial distribution patterns to fit the observed densities of the three shrubs by frequency. A. ordosica and C. korshinskii both show significantly clumped distributions in three restoration regions. H. scoparium show a uniform distribution in R27 and R50, but a clumped distribution in R32. These results show that A. ordosica seems to be more adaptable in revegetated desert areas compared to C. korshinskii and H. scoparium. Pattern analysis suggests a successive replacement of C. korshinskii, which had low proportions of survived shrubs, by the dominant A. ordosica. This study contributes to the understanding of the distribution patterns of shrubs plants in revegetation projects in arid desert areas.