中国温带荒漠植物蒸腾过程模拟的若干问题分析

荒漠植被蒸腾过程是研究干旱区生态水文过程的关键一环。当前对植物蒸腾过程模拟的发展方向是光合-气孔导度-蒸腾过程耦合模型,将植物叶片的水碳交换过程通过气孔导度模型耦合起来,从而反映植物生理生态对植物蒸腾的影响特征,也揭示水分胁迫是如何影响植物生长过程的。中国干旱区水分环境是特殊的,温带荒漠植物的生理生态对干旱环境下水分条件的响应过程也是独特的,这决定了荒漠植物蒸腾过程特征的独特性,也使得当前先进的水碳耦合蒸腾模拟方法针对中国荒漠植物需要进行有针对性的修改。这些修改的关键包括对干旱区荒漠植物SPAC水分运动过程、植物水分胁迫的生理生态响应规律和荒漠植物气孔导度变化规律等的理解和模拟。相关的国内研究近些年已经有了一些开展,部分领域也得出了许多有意义和可以借鉴的结论。但是围绕蒸腾模型建立所必需的一些水碳交换过程规律的深入认识和模拟等方面,目前的研究没有比较好的支撑,还需要进一步深入研究。     

民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆演化阶段及其空间格局

通过野外调查,分析了民勤荒漠绿洲过渡带不同地下水位埋深的3个白刺灌丛沙堆样方内灌丛沙堆水平投影面积与高度的关系、灌丛沙堆的空间分布及空间自相关关系,确定各个样方白刺灌丛沙堆的演化阶段,并分析了地下水位、沙源及植被生长对灌丛沙堆发展的影响。结果表明,白刺灌丛发育阶段灌丛沙堆的水平投影面积和高度之间为线性关系;稳定阶段白刺灌丛沙堆高度与水平投影面积为幂函数关系;退化阶段白刺灌丛沙堆高度和水平投影面积为二次函数关系。不同演化阶段白刺灌丛沙堆的空间自相关尺度为5 m,且3个样方之间自相关尺度没有显著差异。     

准噶尔荒漠小山蒜的形态与生物量特征及其相互关系

小山蒜(Allium pallasii)是中国新疆特有的类短命植物。调查了准噶尔荒漠16个20 m×20 m样地内小山蒜种群的分布概况,研究了小山蒜盛花期的生物学特征、器官生物量分配及其相互关系。结果表明:①小山蒜多生于沙丘中下部,密度为0.187株·m–2;平均株高为(22.93±5.15)cm,多为3片叶;花序近球形,平均半径(2.44±0.37)cm,纵断面角度211.39°±60.4°,表面积和体积分别为(50.95±34.19)cm2和(43.37±29.45)cm3。②其形态指标(平均叶长、4个花球指标及鳞茎直径)间、生物量指标(根生物量除外)间,及二者之间多为显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,协同生长关系较强。③小山蒜生物量分配呈鳞茎>花葶>花球>叶片>根的格局,根冠比为0.873,生殖分配占49.66%。④形态指标与生物量间均呈α<1的异速生长关系,而生物量指标间多为等速关系,其中地上、地下生物量间符合α=3/4的异速关系。⑤生物量估测表明,小山蒜单株地上生物量平均为0.312 g,单株地下生物量平均为0.264 g,种群总生物量密度仅为0.106 g·m-2,其生物量在整个荒漠生态系统中可忽略不计,但它作为准噶尔荒漠重要而独特的种质资源,应从多个方面深入研究,同时进行适当保护。     

额济纳绿洲植物群落种间关系和生态位研究

根据61个天然植物群落样地的野外调查资料,采用生态位测度、方差比率法和基于2×2列联表的χ2检验、Ochiai关联指数、Pearson积矩相关系数和Spearman秩相关系数等方法,对额济纳绿洲植物群落主要物种进行了生态位和种间关联分析。结果表明：（1）胡杨（Populus euphratica）、柽柳（Tamarix ramosissima）、苦豆子（Sophora alopecuroide）生态位宽度值大,分别为该区的泛化种和乔木层、灌木层及草本层的优势种;（2）额济纳绿洲植物群落物种的总体联结性为不显著的正联结,大多数种对间呈中性联结（χ2<3.841,p>0.05）,物种趋向于独立分布。（3）种间联结系数（Ochiai指数）与生态位重叠之间极显著正相关,而生态位宽度与生态位重叠之间并无直接线性关系。     

荒漠灌丛微生境土壤温度的时空变异特征——灌丛与降水的影响

对干旱区优势固沙灌木柠条群落不同微生境（灌丛外和灌丛下）的土壤温度（0 cm、5 cm、10 cm和20 cm剖面深度）进行了连续测定,对比分析了晴天、降水日与灌丛对其微生境土壤温度时空变异的影响。结果表明:降水和植被灌丛对土壤温度均具有显著影响。在无雨日,受灌丛遮阴影响,灌丛外土壤温度明显高于灌丛下相同深度的土壤温度;在降水日,土壤温度主要受降水影响,降水使土壤温度明显降低,灌丛的影响作用减弱,灌丛下和灌丛外同一剖面深度的土壤温度差异较小。无雨日土壤温度日变化呈单峰型正弦曲线,随剖面深度增加,土壤温度振幅逐渐减小,峰值出现时间滞后,土壤温度垂直分布变化呈现4种典型变化曲线。夜间（日落至日出）柠条灌丛下地表温度（0 cm土壤温度）比灌丛外地表温度略高。降水日土壤温度日变化随降水过程的持续呈逐渐递减趋势,土壤温度垂直分布变化表现为随深度增加而递增的趋势。     

热平衡茎流仪测量精度及误差来源分析

目前国内借助热平衡技术开展荒漠植物蒸腾耗水的研究已十分普遍,但涉及测量精度与误差来源的分析研究鲜有报道.本文对茎干热平衡茎流仪监测植株茎流的基本原理进行了介绍,并在此基础上论述了茎干热平衡方法在实际应用中的测量精度及误差的主要来源,为使用热平衡茎流仪监测植物,尤其是荒漠植物提供参考.水分是干旱、半干旱区植物生长的主要限制因子.明确荒漠植物的需水与耗水规律可以为荒漠区生态环境建设过程中的植被种类选择、布局及管理提供科学依据.     

两种典型荒漠植被区土壤微生物量碳的季节变化及影响因素分析

选取干旱区准噶尔盆地南缘梭梭和柽柳两类典型荒漠植被区的4种不同地表类型（冠层下、枯枝落叶层、地衣结皮覆盖区、裸地）,对其从6～10月份的土壤微生物量碳季节变化进行动态监测,并在此基础上进行了土壤微生物量碳与各影响因子之间关系的分析,旨在揭示干旱区土壤微生物量碳季节动态变化特征及其主要影响因子。结果表明：两类典型荒漠植被区的土壤微生物量碳均呈现明显的季节变化,但变化趋势并不一致。其中梭梭植被区4种地表类型下的土壤微生物量碳均在8月达到峰值;柽柳植被区冠层下土壤微生物量碳也在8月份达到最大值,但其他3种地表类型下的土壤微生物量碳却在8月降到最低值。通过土壤微生物量碳的影响因子分析表明两类不同植被区土壤微生物量碳与有机碳、全氮均为（P<0.05）正相关,此外,梭梭植被区与土壤湿度存在正相关,而柽柳植被区则与土壤总含盐量呈显著负相关,表明两类荒漠植被区土壤微生物对影响因子的响应并不完全相同。     

风沙造型地貌奇观

贺兰山——乌鞘岭——日月山——布尔汗布达山——昆仑山一线以西和以北的广大土地,为我国西北内陆区。这个地区深居亚洲大陆腹地,远离海洋,受山岭层层阻挡,海洋暖湿气流很难到达,其气候具有干旱少雨、太阳辐射强、日照时间长、冷热剧变和风多风大等特点。这种气候使西北内陆区的盆地和平原变成为干旱荒漠,形成大面积的沙漠戈壁和一些奇特的风沙造型地貌景观。     

绿洲-荒漠交错带GSVAC水热传输可视化模拟系统的开发

以天山北麓三工河流域绿洲．荒漠交错带为研究对象,以可视化开发语言Visual Basic 6．0作为主要开发工具,结合Access数据库,在传统SPAC系统原理的基础上开发了绿洲．荒漠交错带水热传输可视化模拟系统。该系统具备系统管理、数据输入、数据处理、信息查询、模型计算、地下水预测、图形绘制、结果输出等功能。充分考虑到实时预测的实际工作要求,在系统开发的过程中,力求将本项目所研制的各种预测方案集成为一个可实时业务化运行的软件系统。通过该模拟系统可预测绿洲-荒漠交错带植被蒸腾量、地表蒸发量和植被的根系吸水速率以及土壤水热动态传输过程,为绿洲-荒漠交错带地下潜水-土壤-植被-大气连续体中数据的管理、地下水的预测和GSVAC水热传输动态的计算机模拟提供了强大的软件环境。     

土地利用方式对荒漠草地生物量分配及碳密度的影响

草地生态系统群落生物量的分配模式对于研究生态系统碳储量和碳循环有着重要的意义。为了解内蒙古荒漠草地群落生物量垂直分配格局,从不同土地利用方式着手探讨群落生物量不同成层性分配规律并估算荒漠草地生物量碳密度。结果表明:(1)人工灌溉草地灌木层生物量明显高于放牧和原生草地,草本层生物量表现出灌溉草地>原生草地>放牧草地,而凋落物层表现出灌溉草地<放牧草地<原生草地,地上生物量集中在草本层(60%以上),地下0~10 cm生物量大于其他层生物量(P<0.05)。(2)灌木层生物量、草本层生物量、凋落物层间存在极显著的相关关系(P<0.0001);地下各层生物量之间存在极显著相关关系(P<0.0001);且灌溉草地与原生草地群落地上层生物量与地下层生物量之间存在显著相关关系(P<0.05),故可以建立生物量成层性分配模型。(3)生物量碳密度原生草地<放牧草地<灌溉草地。