古尔班通古特沙漠5种植物凋落物分解特征

为明确养分受限环境中凋落物的分解特征及调控因素,以古尔班通古特沙漠5种不同生活型植物粗柄独尾草(Eremurus inderiensis)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、芦苇(Phragmites communis)、花花柴(Karelinia caspia)和小果白刺(Nitraria sibirica)为对象,利用分解网袋法,研究了典型植物各器官(叶、茎、根)凋落物的分解过程。结果表明:(1)不同生活型植物各器官凋落物的质量损失过程可以用负指数衰减模型较好地拟合(R²>0.70),经过629 d的分解,物种间及同一植物各器官间凋落物的分解速率存在显著差异,粗柄独尾草和尖喙牻牛儿苗的分解快于芦苇、花花柴和小果白刺,5种植物叶、根凋落物的分解快于茎,而叶和根分解的快慢具有明显的种间差异;(2)凋落物分解过程中N、P养分动态因物种、器官类型而异,5种植物茎凋落物呈现不同程度的养分固持,而粗柄独尾草和尖喙牻牛儿苗的叶、根表现为N、P养分的净释放;(3)初始化学组成对根、茎凋落物分解的影响比叶重要,其中,初始养分含量和难降解成分是限制根分解的主要因子。凋落物初始化学组成是预测温带荒漠凋落物分解的重要因素,而其重要性受植物生活型和器官类型的影响,因此,未来气候变化下,植物物种或植物生物量分配的变化所引起的凋落物质量改变,可能会对荒漠生态系统碳和养分循环产生较大影响。     

1992-2015年中国沙漠面积变化的遥感监测与气候影响分析

目前,关于中国全域年际分辨率长时间序列沙漠面积变化及影响机制的研究较少。利用1995-2015年全国土地利用数据对1992-2015年地表覆被数据中的裸地进行校正,并采用2000年和2002年腾格里沙漠遥感影像解译结果对校正后的沙漠面积的精度进行验证,同时分析不同大气环流区沙漠面积变化的气候变化影响机制。结果表明：1992-2015年中国沙漠面积减少了86 704 km²,东部季风区沙漠面积减少最明显,其次是青藏高寒区,西北干旱区减少最小,减少面积分别是46 109、23 470、17 125 km²。其中,东部季风区沙漠面积减少占比最为明显,达到18.13%。土壤湿度是影响西北干旱区和青藏高寒区沙漠面积年际变化的关键因素,降水、相对湿度和土壤湿度对东部季风区沙漠面积变化有直接影响,林业生态建设工程、退耕还林还草等措施也有一定关系。近20年来中国北方风力减小和人类保护可能是东部季风区沙漠面积减少的主要因素。     

荒漠地区15种植物的元素含量

采集了15种荒漠地区常见植物的样品,基于X射线荧光光谱法对其元素含量进行了测定。结果表明：组成荒漠地区植物的常量元素主要有Cl、S、P、Ca、Si、Al、K、Na和Mg,微量元素主要有Sr、Rb、Br、Zn、Cu、Ni、V、Ti、Ba、Mn 和Fe。不同种类植物中各元素的含量不同,体现了植物因遗传生理特性的不同而对环境元素选择吸收的特点。15种荒漠植物的常量元素组成的典型特征是富Ca、K贫Na,表明生境对各类植物化学成分含量的统一影响。属于同科的植物化学元素组成比较接近,说明植物元素化学成分可作为植物分类的标志之一。     

不同下垫面条件下土壤含水量时空变化特征的对比分析

根据淮河三站1998-05-21－08-31逐日土壤水分6层观测资料和黑河1991-06-20－08-21、1990-12-17－1991-02-15逐日土壤水分4层观测资料，分析了邻近绿洲的沙漠区、河网区（湿润区）几种典型下垫面土壤水分含量的时空变化特征。结果表明，不同类型的下垫面条件下，夏季土壤水分在湿润研究区呈明显的单峰偏态分布，且以β分布拟合效果为最好；而在邻近绿洲的沙漠研究区则呈多峰分布，冬季呈Γ分布，且湿润的研究区域夏季土壤水分在时间上呈显著的10－25d的周期变化。     

温县气候变化对粮食安全影响及应对措施

对温县1971~2000年各年平均气温及距平气温变化分析结果表明,温县与全球气候变暖趋势相一致。气候变暖,将可能造成粮食产量的下降。为避免或减轻气候变化对粮食安全的影响,一是采取主动适应措施,调整农业结构,改善农业基础设施,选育抗高温产品,保护农业生态环境;二是依靠科技进步,减缓气候变化。     

沙尘暴期间戈壁沙地起沙率的观测结果

利用中日合作"风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境影响(ADEC)的研究"项目敦煌站的沙尘粒子数浓度观测资料,估算了2002年4月敦煌地区两次沙尘天气过程中戈壁沙地的起沙率和起沙量,并分析了地面起沙量(质量通量)的尺度分布。在两次强度较弱、持续时间较短的沙尘天气过程期间,戈壁沙地的平均起沙率为1.58×10-8和9.95×10-9kg·m-2·s-1,最大起沙率为2.77×10-8kg·m-2·s-1。地面沙尘释放量的73%以上为d>5.0μm的大粒子。最后讨论了起沙率与摩擦速度的关系。     

Nonlinear feature of the abrupt transitions between multiple equilibria states of an ecosystem model

Based on a five-variable theoretical ecosystem model, the stability of equilibrium state and the nonlinear feature of the transition between a grassland state and a desert state are investigated. The approach of the conditional nonlinear optimal perturbations (CNOPs), which are the nonlinear generalization of the linear singular vectors (LSVs), is adopted. The numerical results indicate that the linearly stable grassland and desert states are nonlinearly unstable to large enough initial perturbations on the condition that the moisture index $\mu$ satisfies 0.3126<μ<0.3504. The perturbations represent some kind of anthropogenic influence and natural factors. The results obtained by CNOPs, LSVs and Lyapunov vectors (LVs) are compared to analyze the nonlinear feature of the transition between the grassland state and the desert state. Besides this, it is shown that the five-variable model is superior to the three-variable model in providing more visible signals when the transitions occur.     

地表能量平衡方程在新疆地表温度模拟中的应用

地表温度是影响地表能量收支平衡和气候变化的重要因子,也是评价陆面模式性能的主要指标.新疆下垫面包括沙漠、绿洲、冰川、积雪等多种类型,其地表温度变化对生态环境和天气气候变化有重要影响.为了找到影响第三代陆面模式NCAR CLM4.5模拟新疆地表温度效果的主要因子,促进该模式发展,在对ERA-5再分析资料评估基础上,以其作...     

古尔班通古特沙漠灌丛雾凇的生态水文学效应

对生长于古尔班通古特沙漠东南边缘的梭梭和白梭梭两种植物的小枝与灌丛雾凇量进行了观测, 并结合植被调查估算这两种植物对群落雾凇量的贡献量, 探讨群落雾凇量与气象要素之间的关系.研究结果表明: 在小枝水平上, 白梭梭雾凇量是梭梭的1.5倍, 但是在灌丛和群落尺度上, 梭梭却是白梭梭的1.5和3.6倍.小枝粗细及其生长位置、 灌丛形态结构和相对种群密度的差别共同造成两种植物雾淞量不同水平的差异.积雪、 低风速、 逆温和高湿是形成雾凇的最主要原因, 日最高气温(T_ma)与群落雾凇量(Rime)相关性最显著, 它与日最小比湿(q_mi)组成的二元线性方程可以解释Rime 98.50%的变异.在观测期, 当T_ma>-11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较大, 当T_ma < -11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较小, 前者是后者的3.59倍.总之, 雾凇能部分补偿雪面蒸发造成的积雪量减少, 间接地保护了浅薄的地表积雪, 是古尔班通古特沙漠冬季极重要的生态水文学过程.     

中国沙漠化研究的进展

沙漠化研究伴随着中国沙漠科学的建立与发展经历了几十年艰苦奋斗的历程,为国民经济建设和沙漠科学体系的形成都做出了重要的贡献。近40 a来中国在有关沙漠化的基础研究、动态监测与评价、植被演替、景观生态学、植物逆境生理学、对生态系统的影响、水土资源的高效利用与可持续发展、整治模式和技术研究等方面取得了重大进展。未来中国沙漠化研究的重点领域是:风沙物理与沙漠环境、恢复生态学、水土资源利用与农业可持续发展、沙漠化逆转及其整治模式等方面。