极端干旱区增雨对泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)群落土壤呼吸的影响

在极端干旱区(敦煌)以泡泡刺群落为研究对象,测定分析了生长季内增雨对泡泡刺灌丛和裸地土壤呼吸速率的影响.结果表明:增雨增加了灌丛和裸地的土壤呼吸速率,且增雨越多,增量越大,对土壤呼吸影响的持续时间也越长;以月为单位,每增雨16 mm和24 mm分别使裸地土壤呼吸速率显著增加90％和106％(p＜0.01),增雨8 mm、16 mm和24 mm则分别使灌丛土壤呼吸速率显著增加68％、157％和205％ (p＜0.01);裸地和灌丛土壤呼吸对增雨响应的时间不同步,且灌丛土壤呼吸对增雨的响应量比裸地快118％;整个生长季土壤呼吸速率和土壤含水量有明显的正相关关系(p＜0.01),并且每增雨1 mm,裸地和灌丛土壤呼吸速率分别增加0.01μmol·m-2·s-1和0.04 μmol·m-2·s-1.     

黑河中游绿洲及绿洲-荒漠生态脆弱带土壤含水量空间分异研究

以黑河中游平川绿洲和六坝绿洲为例,对绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带土壤含水量空间分异进行了分析研究。结果表明:在无灌溉条件下绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带的土壤含水量水平分异明显,绿洲土壤含水量高于绿洲-荒漠生态过渡带和荒漠地区土壤含水量,并出现从绿洲到绿洲-荒漠过渡带和荒漠依次递减的趋势,主要受土壤性状、土壤水分水平运动和绿洲-荒漠局地大气环流影响;绿洲活动层土壤含水量垂直分异上表现为从表层向下逐渐增加,而过渡带和荒漠区活动层土壤含水量垂直分异则是表层和底层比20~30cm处低,可能与荒漠土壤凝结水的形成与运动有关。受绿洲地下水过度开采和绿洲边缘人类活动影响,在绿洲-荒漠过渡带形成了生态裂谷,对绿洲生态系统的安全构成威胁。     

气候变化下蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)适宜生境预测

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)是中国干旱、荒漠地区主要的防风固沙植物,预测该气候变化对其地理分布范围的影响,对中国荒漠化防治工作具有指导意义。采用获得的蒙古沙拐枣108个种群分布数据和22个气候环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型软件预测蒙古沙拐枣在当前、2041-2060年及2061-2080年在中国干旱区的潜在地理分布,探究气候变化对该物种分布的可能影响。结果表明:(1)影响蒙古沙拐枣分布的主要气候环境因子为年降水量、年平均气温、气温年较差、最干季降雨量以及海拔;(2)目前,蒙古沙拐枣的适宜生境面积约为5.4×10^5 km^2,高适宜生境为7×10^4 km^2,主要分布在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地边缘地带、甘肃河西走廊及其周边、腾格里沙漠;(3)在未来气候变化的情景下,蒙古沙拐枣的适宜生境范围大幅增加,适宜生境向高纬度地区移动,高适宜生境集中分布于甘肃河西走廊以及腾格里沙漠地区,且呈带状分布。     

黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块植被区风沙蚀积强度特征

荒漠-绿洲过渡带对风沙防治具有重要作用。对黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块植被区2012-2015年风沙蚀积状况进行了连续观测,并选用风沙蚀积强度R_e为评价指标对风沙蚀积状况进行了半变异函数及空间格局分析。结果表明：观测期间,风沙活动由风蚀向风积方向转变,但具体日期不能仅由风沙蚀积强度R_e的频率和平均值做出判断。风沙蚀积强度R_e的半变异函数理论拟合模型均为Linear模型,块金系数0.8508~0.9616,为强变异,变异主要由风、降水、动物活动、人为扰动等随机性因素引起。风沙蚀积强度R_e的空间分布格局显示研究区以轻度和微度风蚀风积为主,且风蚀面积下降而风积面积增加,风沙蚀积强度的空间格局变化与区域地形、植被盖度、气象因素等有关。     

河西走廊荒漠绿洲过渡带封育对土壤和植被的影响

在河西走廊荒漠绿洲过渡带,封育天然植被是植被群落恢复、防止绿洲沙漠化的有效措施。以流动沙丘作为对照(0年),对封育5年和15年的半固沙和固定沙丘植被群落以及土壤进行调查取样和分析。结果表明:随着封育年限增加,天然固沙植被群落生物多样性增加,灌木层和草本层植物密度、盖度和生物量都显著增加,灌木层盖度从10%增加到40%,草本层以一年生草本植物为主,物种从5种增加到8种,生物量从1 g·m^-2增加到13 g·m^-2。随着天然植被盖度增加,土壤表层沙土细粒化明显,沙土中黏粉粒含量显著增加,土壤质地由粗质沙粒向细质沙粒转变;随着沙土中黏粉粒成分的增加,沙土有机质、全氮、全磷含量也增加,灌丛下土壤养分含量高于灌丛间,“沃岛效应”明显。同时,在灌丛下表层土壤出现明显的盐分集聚现象,其中SO₄^2-、K⁺、Na⁺含量分别增加了6、3、17倍。在降水100 mm左右的荒漠绿洲过渡带,封育可以显著恢复固沙植被群落和提高沙土质地和养分。     

气象因子对黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块植被区风沙活动的影响

气候变化对荒漠-绿洲过渡带斑块植被区的风沙活动影响巨大,对该区植被的演化趋势有着重要作用。利用2012-2013年的气象资料,结合植被区255个样点的风蚀积沙量野外观测资料,分析了甘肃临泽县荒漠-绿洲过渡带气候变化特征及其对地表风沙活动的影响。结果表明:(1)2012年和2013年平均气温、积温(≥10 ℃)变化均呈单峰型,平均温度影响近地面空气对流运动,积温(≥10 ℃)影响植被的生长,两者间接地影响风沙运动;(2)2012年和2013年降水差异显著,空气相对湿度呈双谷型变化,降水和空气湿度对地表下垫面的影响十分复杂,对风沙活动的影响较为复杂;(3)2012年和2013年起沙风频率变化呈三峰型,全年输沙势分别为412.21VU、375.41VU,分别属于高风能环境、中风能环境,方向变率指数0.31~0.78,以中变率为主;(4)2012年和2013年输沙率同输沙势或合成输沙势均呈非线性相关且强弱不同,2012年在小变率条件下输沙率受输沙势的影响较大,受合成输沙势的影响较小;2013年在中变率条件下输沙率受合成输沙势的影响较小,受输沙势的影响较大。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应北大核心CSCD

为探究黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应,通过野外调查观测,定量分析了固沙植物梭梭(Haloxylonam modendron)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)对风沙流流量及风沙流结构的影响规律,并应用空气动力学原理分析了影响机制。结果表明:固沙植物防风效果表现为梭梭>沙拐枣>泡泡刺,且在迎风面和背风面差异显著,梭梭与其他灌丛植物相比防风效果更加显著,风速降幅可达到62.9%,有效防护距离最大;梭梭、泡泡刺、沙拐枣的阻沙效率分别为60.7%、51.0%、46.3%,且各灌丛植物在相同风速下输沙率随高度呈阶梯式递减;灌丛植物输沙率与风速符合指数函数或多项式函数关系,风速超过7.0 m·s-1时输沙率增加速度最为剧烈。梭梭的阻风效果优于泡泡刺和沙拐枣,但其近地表防风蚀效果一般,泡泡刺因为低矮密集的植株结构表现出较好的防风蚀性,但有效防护距离最小,且在高度较大时防风效果较差。     

荒漠-绿洲区土壤性质过渡特征

荒漠-绿洲区是干旱区地表景观格局变化最频繁的地区,深入研究荒漠-绿洲区不同景观格局土壤环境的差异对揭示干旱区生态系统过程至关重要。本研究通过采集石羊河流域荒漠、过渡带和绿洲土壤样品,综合运用多种分析方法,研究荒漠-绿洲区不同景观格局土壤理化属性的差异及其相互作用关系。结果表明：从荒漠、过渡带到绿洲景观,土壤质地和持水性能在不断好转,酸碱度和盐分状况变化不大,养分状况则表现为荒漠和过渡带具有近乎相同的有机碳和全氮含量,绿洲具有显著增加的有机碳、全氮和全磷含量。在不同深度上,荒漠景观土壤理化属性几乎没有变化;过渡带土壤质地由表层至深层不断改善,含水量逐层增大,全磷含量缓慢增加,C∶N和C∶P的值波动减小;绿洲景观土壤含水量由表层至深层显著增加,养分含量显著降低,C∶N和C∶P的值显著减小。总体而言,荒漠景观土壤理化属性的分异程度最小,绿洲景观分异程度最大,过渡带景观在土壤质地和含水量方面的分异程度较大,在土壤养分方面的分异程度较小。此外,过渡带景观土壤理化属性的自相关程度最高,且土壤质地是引起其他土壤理化属性分异的主要原因。     

干旱区绿洲土壤含水量季节性变异分析——以于田绿洲为例

土壤水分对水圈、生物圈以及大气圈之间的相互作用有着及其重要的影响,是土壤物理学、水文学研究的重要内容。干旱区生态环境脆弱,土壤水分是干旱区植物生长发育所需水分的唯一来源。以和田地区于田绿洲为例,对研究区春、夏、秋季节土壤含水量水平和垂直空间变异性进行分析,揭示干旱区绿洲土壤水分空间变化规律。结果表明:(1)于田绿洲土壤含水量具有季节性规律,春季含水量均值为0.139%,夏季为0.110%,秋季为0.123%,春季含水量高于秋季高于夏季。垂直分布上随着土壤深度的增加,土壤含水量呈逐渐增大的趋势。(2)各个季节、不同深度的土壤含水量的空间自相关性上表示出相似的变化趋势,在空间单元为1时,具有强空间自相关性。(3)研究区垂直空间分布相关性较弱,变异主要由随机因子作用而产生;绿洲内部土壤含水量明显高于外围地区。     

克里雅绿洲地下水埋深与土壤含水量的相关性

借助MATLAB7.0对新疆克里雅绿洲225个土壤样品的土壤含水量和28组地下水埋深数据进行处理,用线性回归法和多重回归法对土壤含水量与地下水埋深的关系进行分析。结果表明:0～5 cm、15～20 cm、45～50 cm和0～50 cm的土壤含水量与地下水埋深的相关系数分别为-0.8017、-0.8580、-0.8551和-0.8574;土壤含水量与地下水埋深之间存在显著的负相关关系,自上而下其关系逐渐增强,其中以15～20 cm土壤含水量与地下水埋深的相关性最强;由多重回归分析确定经验方程,其判定系数达到0.6631,说明地下水埋深是影响土壤含水量的重要因素,同时土壤含水量的多少可作为评估地下水开采利用与调控的依据。     

黑河流域中游荒漠典型区域植被生物量及其影响因素

以黑河流域中游荒漠区地表植被和土壤水分2008—2016年长期定位监测数据为依据,深入分析了试验区植被高度、盖度、密度和土壤水分变化对植被地上生物量的影响,确定了各相关因子的贡献率,为黑河流域荒漠化区生态治理提供数据支撑。结果表明：龙首荒漠区9年间的生物量变幅85.8—214.6 g·m^-2,2015年的群落平均盖度和生物量最大,分别为33.7%和214.6 g·m^-2,群落密度对生物量的年际变化贡献大,贡献率27%,群落高度、10—20 cm层次土壤水分对生物量的年际变化贡献次之,贡献率14%;西洞荒漠区生物量变幅55.1—109.8 g·m^-2,群落盖度、植株密度和高度等生物因子对其生物量的年际变化影响较小,而0—40 cm层次土壤含水量的变化对西洞荒漠区生物量年际变化的贡献较大,为20%以上。     

黑河中游灌区水化学空间变异特征

黑河中游分布着大型农灌区,是黑河流域人为干预作用最为强烈的区域.综合运用水化学数理统计和水化学类型分析方法,对灌区地表水与地下水的水化学特征进行系统分析,结果表明:(1)黑河中游灌区地表水与地下水主要水化学类型从东南向西北都经过了由HCO3--SO42-型水向SO42--HCO3-型水,再向SO42--Cl-型水演化的...     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析

土壤呼吸的微小变化会对大气CO₂浓度产生重大影响,尤其在极端干旱区。通过对黑河下游额济纳旗四道桥的混合林、胡杨、柽柳、农田及裸地的土壤呼吸进行研究,结果表明：2014 年夏季5 种不同植被类型的土壤呼吸速率大小排序：胡杨柽柳混合林 > 柽柳 > 农田 > 胡杨 > 裸地,各类型的5 cm处土壤温度和湿度无明显变化规律,土壤温度在22～35 ℃,土壤湿度集中在13%～61%的变化范围。探究了5 种不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、地表温度、空气温度及空气湿度的线性相关关系,发现它们的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度之间无显著相关（P>0.05）,表明水热因子对土壤呼吸的影响具有很大的不确定性。     

Relationship between sand-dust weather and water dynamics of desert areas in the middle reaches of Heihe River

Sand-dust weather has become an international social-environmental issue of common concern, and constitutes a serious threat to human lives and economic development. In order to explore the responses of natural desert sand and dust to the dynamics of water in desertification, we extracted long-term monitoring data related to precipitation, soil water, groundwater, and sand-dust weather. These data originated from the test stations for desertification control in desert areas of the middle reaches of the Heihe River. We used an algorithm of characteristic parameters, correlations, and multiple regression analysis to establish a regression model for the duration of sand-dust weather. The response characteristics of the natural desert sand and dust and changes of the water inter-annual and annual variance were also examined. Our results showed: (1) From 2006 to 2014 the frequency, duration, and volatility trends of sand-dust weather obviously increased, but the change amplitudes of precipitation, soil water, and groundwater level grew smaller. (2) In the vegetative growth seasons from March to November, the annual variance rates of the soil moisture content in each of four studied layers of soil samples were similar, and the changes in the frequency and duration of sand-dust weather were similar. (3) Our new regression equation for the duration of sand-dust weather passed the R test, F test, and t test. By this regression model we could predict the duration of sand-dust weather with an accuracy of 42.9%. This study can thus provide technological support and reference data for water resource management and research regarding sand-dust weather mechanisms.     

疏勒河中下游土地荒漠化敏感性评估

土地荒漠化是疏勒河流域面临的关键环境问题,加强该区域的荒漠化敏感性评估对有效控制荒漠化至关重要。通过集成多源GIS与遥感数据,构建土壤、植被、气候和管理定量评估指标,利用地中海荒漠化与土地利用模型（MEDALUS）计算环境敏感性指数,识别荒漠化敏感区,在此基础上分析荒漠化敏感性的成因,并引入变异系数法确定荒漠化敏感性的主要影响因素。结果表明：目前疏勒河中下游荒漠化态势严峻,17.70%的区域属于极高敏感区,54.34%属于较高敏感区。荒漠化敏感性的空间格局是中部高、北部低,主要由与人类活动有关的管理质量指数决定。从绿洲内至绿洲外荒漠化敏感性逐渐升高,大致呈层状分布,表明人类活动对荒漠化影响显著,建议加强和巩固绿洲外围的防护体系建设。     

Water sources of plants and groundwater in typical ecosystems in the lower reaches of the Heihe River Basin

Stable oxygen and hydrogen isotopic compositions （δ18O and δD） of soil water and shallow groundwater of a riparian forest, an artificial shrub forest, and Gobi of the lower reaches of the Heihe River Basin are used to study the recharge water sources of those ecosystems. IsoSource software is used to determine the δ180 values for root water of Populous euphratica and Tamarix ramosissima in the riparian forest ecosystem, Haloxylon ammodendron in the artificial shrub forest, and Reaumuria soongorica in the Gobi, as well as for local soil water and groundwater, and precipitation in the upper reaches of the Heihe River Basin. Our results showed that soil water and shallow groundwater of the riparian forest and the artificial shrub forest were recharged by river water which originated from precipitation in the upper reaches, and strong evaporation occurred in the artificial shrub forest. Soil water of the Gobi was not affected by Heihe River water due to this area being far away from the river channel. The main water sources of Populous euphratica were from 40-60-cm soil water and groundwater, and of Tamarix ramosissima were from 40-80-cm soil water in the riparian forest ecosystem. In the artificial forest, Haloxylon ammodendron used 200-cm saturated-layer soil water and shallow groundwater. The Reaumuria soongorica mainly used soil water from the 175-200-cm depth in the Gobi. Therefore, soil water and groundwater are the main water sources which maintain survival and growth of the plants in the extremely arid regions of the lower reaches of the Heihe River Basin.     

甘肃省黑河干流中游地区泉水动态特征及预报

在简述区域水文地质条件的基础上,依据1986-2007年泉水流量系列观测资料,详细论述了区内下降泉、上升泉的年内和多年动态变化特征,对比分析了1967年、1984年、2006年测区各泉域泉水量和泉水总量的时空分布规律和变化特征。利用已有的潜水二维流水量数学模型,推递并建立了利用泉点周围节点水头(水位)预报泉水流量的数学模型,并对测区泉水总量未来15年的变化趋势进行了预报。结果表明,在现状节水灌溉条件下,由于出山径流量的增加和地下水开采量的减少,未来黑河干流中游地区的泉水资源基本处于稳定状态。     

The influence of water regulation on vegetation in the lower Heihe River

Water regulation has been carried out by the Heihe River Bureau since 2000, which aims to address the existing eco-environmental problems in the lower Heihe River. In the past nine years, great changes in spatial-temporal distribution of water resources took place in the lower Heihe River. In order to objectively evaluate the influence of water regulation on the eco-environment, the changes of groundwater table, typical vegetation, landscape types as well as East Juyan Lake have been analyzed in the lower Heihe River, by means of field surveys and remote sensing. These results indicate that there are obvious effects of water regulation on the eco-environment, which has been improved toward sustainability in the lower Heihe River.     

The influence of water regulation on vegetation in the lower Heihe River

Water regulation has been carried out by the Heihe River Bureau since 2000, which aims to address the existing eco-environmental problems in the lower Heihe River. In the past nine years, great changes in spatial-temporal distribution of water resources took place in the lower Heihe River. In order to objectively evaluate the influence of water regulation on the eco-environment, the changes of groundwater table, typical vegetation, landscape types as well as East Juyan Lake have been analyzed in the lower Heihe River, by means of field surveys and remote sensing. These results indicate that there are obvious effects of water regulation on the eco-environment, which has been improved toward sustainability in the lower Heihe River.