Degradation induces changes in the soil C:N:P stoichiometry of alpine steppe on the Tibetan Plateau

Due to the Tibetan Plateau's unique high altitude and low temperature climate conditions,the region's alpine steppe ecosystem is highly fragile and is suffering from severe degradation under the stress of increasing population,overgrazing,and climate change.The soil stoichiometry,a crucial part of ecological stoichiometry,provides a fundamental approach for understanding ecosystem processes by examining the relative proportions and balance of the three elements.Understanding the impact of degradation on the soil stoichiometry is vital for conservation and management in the alpine steppe on the Tibetan Plateau.This study aims to examine the response of soil stoichiometry to degradation and explore the underlying biotic and abiotic mechanisms in the alpine steppe.We conducted a field survey in a sequent degraded alpine steppe with seven levels inNorthern Tibet.The plant species,aboveground biomass,and physical and chemical soil properties such as the moisture content,temperature,pH,compactness,total carbon(C),total nitrogen(N),and total phosphorus(P)were measured and recorded.The results showed that the contents of soil C/N,C/P,and N/P consistently decreased along intensifying degradation gradients.Using regression analysis and a structural equation model(SEM),we found that the C/N,C/P,and N/P ratios were positively affected by the soil compactness,soil moisture content and species richness of graminoids but negatively affected by soil pH and the proportion of aboveground biomass of forbs.The soil temperature had a negative effect on the C/N ratio but showed positive effect on the C/P and N/P ratios.The current study shows that degradation-induced changes in abiotic and biotic conditions such as soil warming and drying,which accelerated the soil organic carbon mineralization,as well as the increase in the proportion of forbs,whichwere difficult to decompose and input less organic carbon into soil,resulted in the decreases in soil C/N,C/P,and N/P contents to a great extent.Our results provide a sound basis for sustainable conservation and management of the alpine steppe.     

中国黄土高原塬区表层土壤水分盈缺状况的研究

陆地表层水分的盈缺直接关系到局地气候变化.本文利用黄土高原塬区初夏至盛夏期两次陆面过程野外试验(LOess Plateau land surface process field EXperiment 2005,LOPEX05和LOPEX06)的野外试验观测资料,分析了试验期间黄土高原白庙塬区不同下垫面的水分蒸散和表层土壤水分盈缺状况.结果表明:在土壤水分比较充足的条件下,植被蒸腾增加量在正午时的峰值为0.05 mm·h-1,而较大降水发生后的首个晴日.冬小麦地和裸地的蒸散分别可达4.60 mm·d-和3.70 mm·d-1.局地降水是影响陆面蒸散量变化的主要因素,而植被冠层的存在增加了陆面蒸散发量中的植物蒸腾量值.2006年4月下旬到7月中旬,裸地的水分缺失为16.3 mm·m2,冬小麦地的水分缺失为39.9mm·m2.其中缺失最严重的时间段为5月下旬到6月上旬,最大旬缺失量达16.5 mm·m2,7月上旬和中旬,由于降水季节来临,土壤水分有少量盈余.在2005年7月中旬至8月下旬,玉米地和裸地的水分盈余分别为17.9 mm·m2和25.3 mm·m2.不同时间尺度的统计均表明,降水不仅是影响陆面蒸散量的主要因素,而且也是表层土壤水分盈缺的决定性因子.     

黄土高原典型塬区土壤热状况研究

在陆-气相互作用中,土壤热状况（土壤温度、土壤导热率等）和土壤湿度等陆面状况对大气环流和气候变化都有着重要影响。黄土高原横跨干旱、半干旱及半湿润地区,为我国第二大高原,幅员辽阔。该复杂下垫面上的陆-气相互作用不仅直接影响到黄土高原地区的气候和环境变化,而且对东亚、乃至全球的气候和环境变化都可能产生重要影响。而对黄土高原区域的土壤热状况及土壤温度的研究是黄土高原陆-气相互作用研究的重要组成部分。分析了黄土高原典型塬区不同下垫面的土壤温度状况,分析了造成各种下垫面温度分布和变化不同的原因,得到如下结论：在近地层,随着土壤深度的增加,土壤温度振幅逐渐减小,40 cm土壤温度相对以上各层变化不明显。就季节变化而言,土壤温度在1 a中有两次稳定状态。第一次出现在4月上旬,其值约为6 ℃左右;第二次出现在11月中旬,温度值为14 ℃。相对于全年土壤温度而言,在12月到次年2月有一个低温中心,温度低于零度;7～8月间有一个暖中心。各层土壤温度在1月份是最低的,其后一路上升,4、5月份是土壤温度快速上升期,至8月上旬土壤温度达到最大值,为土壤升温期;其后温度开始下降。土壤温度梯度具有明显的日变化特征,夜间,土壤的热量是从深层传向地表的,而随着太阳高度角的加大,土壤温度梯度转为负值,深层土壤从地表获得能量,到了傍晚19时左右,温度梯度又转为正值;土壤温度梯度的变幅在有植被时要明显小于无植被时。各站的日平均土壤导热率,柴寺、塬下和中心站分别是1.43,1.24,1.17 W·m^-1·k^-1,土壤物理性质和土壤质地的不同是各站土壤温度分布和土壤热传导率存在差异的原因之一。     

中国西北干旱区地-气温差变化成因分析

利用1961—2000年中国西北干旱区49个气象台站百叶箱气温、0 cm地温、降水和近地层风速月平均资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了我国西北干旱区地-气温差变化的原因。结果表明,20世纪后40 a西北干旱区冬季地-气温差呈减小趋势,其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖,西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高,风场易出现反气旋式环流距平,寒潮活动减少,近地层风速减弱使得气温增暖高于地温。而春初对流层中层高度场偏低时,气温偏低,降水偏多,风场易出现气旋式环流距平,近地层风速减弱使得气温增暖低于地温,所以春初地-气温差呈上升趋势。     

Simulation and improvement of common land model on the bare soil of Loess Plateau underlying surface

Climate model has become an irreplaceable tool for the study and prediction of climate changes. The land surface process, as one of the important parts of all climate models, must be considered so that the simulative ability of climate models could be improved. Using the common land model (CoLM) that is driven by the LOPEX experiment data, the characteristics of land surface processes of the Loess Plateau are simulated. Furthermore, based on the comparison of the field observation data with the simulated results, the simulative performance of CoLM in the Loess Plateau region is also examined. The results show that, CoLM can be used in the Loess Plateau, and it perfectly simulates net radiations and net short-wave radiations. However, the simulated land-surface temperature is slightly higher than actual measured value, while the simulated soil temperature values in lower layers (5, 10, 20, 40 cm) are relatively less and the variety phase of these also lag. Moreover, the simulated sensible heat flux is a little larger, while the simulated soil thermal conductivity value is obviously lower. By modifying the calculation plan of soil thermal conductivity, the simulated result has been greatly improved. As a whole, if CoLM is applied in the Loess Plateau of Northwestern China, the parameterization of soil thermal conductivity should be ameliorated, which can improve its simulative capacity in the Loess Plateau regions.     

敦煌戈壁地区近地层风的变化特征

为了解敦煌戈壁地区近地层风向、风速的变化特征,利用2002-2008年"敦煌试验"在戈壁的微气象观测资料,分析了西北极端干旱的戈壁地区风向、风速的概率分布特点和日变化、年变化、年际变化的特征.结果表明:(1)该地区多为东、西风,威布尔分布能很好地拟合风速频率分布.(2)风向有明显的日变化,白天多为东风,晚上多为南风;风...     

我国北方500hPa春、夏季平均长波年际异常的EOF分析

利用1958—2008年全球逐日2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数分解(EOF)和谐波分析方法对我国北方地区春、夏季平均长波进行了分析。结果表明:(1)我国北方春季平均长波主要表现为亚洲北部从咸海到日本存在一个完整的长波:巴尔喀什湖到我国罗布泊地区以长波脊活动为主,我国东北地区以长波槽活动为主,长波槽、脊的强度均呈增强趋势;夏季平均长波主要表现为乌拉尔山、贝加尔湖及鄂霍次克海地区的长波脊、槽、脊分布,蒙古国到我国北部地区多为长波槽活动,近51年来长波槽存在减弱趋势。(2)春季平均长波的距平变化主要表现为我国西北、华北地区与其上游和下游邻近地区存在反相关关系;夏季平均长波距平变化和春季相比有所东移,即我国北方大部分地区距平变化与其上游和下游地区存在反相关关系。     

西北干旱区地气温差季节和年际变化特征的分析

利用西北干旱区49个气象站1961—2000年0 cm地温和气温月平均资料,采用逐级归并法、小波分析、经验正交函数(EOF)、旋转经验正交函数(REOF)方法,分析了西北干旱区地气温差的时空演变特征、气候突变和周期振荡。结果表明:西北干旱区地气温差可分为12月~2月、3月、4~6月、7~10月和11月5类,11月和12月~2月呈下降趋势,3月、4~6月和7~10月呈上升趋势,12月~2月下降幅度较大,4~6月上升幅度最大;地气温差受大尺度气候异常的影响,第一载荷向量反映了全区一致的性质;北疆区和内蒙区有异常变化存在;3月和11月的突变点为1977年,12月~2月、4~6月和7~10月的突变点为1981年;周期振荡主要以3~6年为主。     

月球软着陆点的选择与几个预选点的初步对比分析

月球软着陆探测是中国二期探月工程的主要目标,软着陆点的选择是工程实施与科学目标能否顺利完成的关键之一。克里普岩对于研究月球的起源和演化有重要意义,但由于该岩石被玄武岩所覆盖,难以利用轨道探测器开展全面深入的研究。撞击坑是研究月表以下物质成分的窗口,在克里普岩区选择条件合适的撞击坑开展软着陆探测有助于对克里普岩的深入研究。在克里普岩区选取Copernicus、Kepler及Aristarchus 3个撞击坑作为预选着陆点,并利用嫦娥一号CCD数据、LIDAR数据以及Clementine UV/VIS/NIR数据从月形月貌特征和物质组成两个方面对预选点进行了初步对比分析,以期为我国二期探月工程提供参考与依据。     

基于光谱分解的Clementine UV/VIS/NIR数据月表矿物填图

月表主要矿物的空间分布是研究月球起源演化等科学问题的重要基础信息之一。基于Hapke模型与光谱线性分解的矿物提取方法,利用Clementine UV/VIS/NIR数据提取月表单斜辉石、斜方辉石、橄榄石、斜长石及钛铁矿等5类主要矿物的体积百分含量分布,并基于阿波罗（Apollo）月岩（壤）矿物分析数据对提取结果进行评价,对方法和提取结果中存在的问题进行分析,提出了进一步改进的措施。