半干旱区环境因子对柠条灌木林结构的影响

以半干旱区宁夏固原17a生柠条灌木林为研究对象,分析了不同地形、整地方式及降雨量对柠条生长形态的影响,并对影响柠条单株形态组成的指标进行了主成分分析。研究结果表明：(1)不同坡位对柠条的株高、根深、生物量影响显,而对柠条的分枝数没有明显影响;不同整地方式对柠条的株高、分枝、根深及单株生物量均影响显。(2)降雨量对柠条形态组成影响深刻,柠条的株高、分枝、单株生物量与年度累积降雨量之间呈“S”型曲线,说明柠条形态建成与降雨量有极大的相关性;根系的生长与降雨量之间则呈指数规律增长。(3)柠条各生长指标间存在着紧密的联系。株高、分枝、株生物量是描述柠条地上部形态结构特征的指标组合;根深则是描述柠条地下形态结构的指标。     

提升式草量计的改进与应用研究：I.试制与应用研究

该文介绍了提升草量计试制与应用结果。试验表明草量计提升板高度与沙打旺，紫花苜蓿、无芒雀麦等牧草总生物量，茎生物量，叶生物量有显著正相关关系，可以用该仪器对牧草进行非破性连续测定，对于生长较高大而枝条张开角度大豆科牧草，则需要扩大提升板面积，以提高精度，还讨论了适宜的测定重复次数与操作人员间误差以及进一步改进平板以适用于坡地草场测定问题。。     

沙柳和柠条灌丛分枝生长对模拟降雨改变的响应

利用模拟降雨操纵试验(对照、降雨增加45％和减少50％),研究第2年沙柳和柠条灌丛不同径级分枝生长对模拟降雨改变的响应.结果表明:1)沙柳10～15 mm径级的分枝基径、枝长和生物量对降雨改变有一定响应,15 ～ 20 mm径级分枝枝长和生物量对降雨改变有响应;干旱显著降低了10 ～ 15 mm径级枝长和生物量的增加量,而增水增加了15～20 mm径级枝长和生物量的增加量,其他径级对降雨改变无显著响应.2)柠条＜20 mm径级的基径生长对降雨改变均有显著的响应,但只有＜ 10 mm径级枝长对降雨改变有显著响应,小径级分枝对降雨改变的响应更敏感.增水增加了＜ 10 mm径级生物量,而干旱并未导致该径级生物量显著降低;增水对10～20 mm径级生长季生物量并未产生影响,但干旱导致该径级生物量显著降低.3)增水导致沙柳和柠条每丛生物量增加量分别为11.3％和35.5％,而干旱导致每丛生物量增加量分别下降14.2％和36.8％,降水改变对柠条生长的影响要大于沙柳.该研究可为未来降雨格局改变下,2种灌木的生长动态和生产力预测提供理论依据.     

基于多源遥感数据的草地生物量估算方法

为了寻求有效的草地生物量估算方法和精确估计荒漠草原草地生物量及其变化规律,该文探讨了利用全极化RADARSAT-2 C波段雷达数据和HJ1B图像及野外调查获得的样方生物量数据,估算荒漠草原人工柠条灌木林地上生物量的方法。在对柠条灌木林地上生物量和雷达后向散射系数及HJ1B图像归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)进行相关分析的基础上,采用多元逐步回归分析从RADARSAT-2数据及HJ1B植被指数NDVI建立了人工柠条林生物量模型,用实测草地生物量值对模型进行验证,同时将光学和雷达图像进行融合和分类处理,在此基础上对草地生物量进行分布制图,并将其结果与HJ1B的NDVI模型生物量估算结果进行对比。结果表明:柠条林地上生物量与RADARSAT-2雷达后向散射系数之间存在较好的定量关系(决定系数R2=0.71,均方根误差(root mean square error,RMSE)=14.2 kg/hm2,P0.001),其估算生物量与实测生物量一致性较好,估算生物量精度优于HJ1B的NDVI指数估算结果(R2=0.27,RMSE=20.58 kg/hm2)。由此可见,利用光学图像HJ1B和雷达数据RADARSAT-2融合分类能进行地物有效识别,雷达遥感数据可以用于草地结构参数的定量研究。利用光学和微波协同遥感进行草地生态系统监测研究具有一定的应用潜力。     

宁夏黄土丘陵区植被恢复对土壤养分和微生物生物量的影响

本研究以宁夏固原天然草地、农地、撂荒地和不同年限的柠条林地为研究对象,分析了不同植被类型下土壤养分和土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化。研究结果表明:土壤养分除速效磷和全氮外,其他指标均为农地最低,撂荒地次之,并且随植被恢复年限的增加而增加;不同植被类型条件下,土壤微生物生物量有显著差异,微生物量碳含量表现为撂荒地农地天然草地3年柠条林地13年柠条林地23年柠条林地,微生物量氮以天然草地最低,农地、撂荒地和不同年限柠条林地较大,不同植被类型土壤微生物量磷差异显著,在5~20cm土层和20~40cm土壤中表现尤为突出。土壤微生物量碳、氮、磷与植被类型和植被恢复年限关系密切。柠条林对土壤微生物生物量有明显促进作用,并且随着植被恢复年限的增加改良效果越显著。     

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明:1)在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳:10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。     

基于遗传算法的波纹形仿生推土板表面的数学建模与优化设计

该文根据典型土壤动物波纹形几何非光滑体表的特征，给出了两种波纹形仿生推土板表面的数学描述式，利用地面机械仿生学及地面车辆理论的研究结果，建立波纹形仿生推土板表面的非凸优化模型，并借助于演化计算构建了求解算法，通过数值计算，针对不同类型的土壤给出了波纹形仿生推土板的优化设计方案。     

晋西北低效柠条林老龄复壮技术及能源化利用

柠条是西北地区水土保持、防风固沙造林中的重要灌木树种,同时也具燃料、饲料等多种功能,但存在随林龄增加生长衰退、效益下降等问题.以晋西北偏关县30 a生老龄柠条林为研究对象,对其平茬后生长1～5 a各生长指标、生物量及热值进行了对比;对3种立地条件(阴缓坡、阳缓坡、梁峁顶)下不同平茬方式(留茬高度、覆土与不覆土、带状与块状)进行了对比,研究形成柠条能源林的合理平茬技术.结果表明:(1)平茬5 a后各生长指标:株高、地径、分支数分别比CK(35 a老龄林)提高了20.96％,10.03％,104.82％;单丛生物量最大达到2.89 kg丛,比对照提高了25.65％;林分的总生物量达到10 110～11 560 kg/hm2,比对照高出25.51％o～156.70％;生物量年均增长量达到2 022～2 312 kg/(hm2·a),较对照提高了7.8倍.(2)对3种立地条件下,5种平茬高度(2,5,10,15,20 cm)进行处理,留茬5 cm单丛生物量最大,且与其它处理差异显著;覆土与不覆土处理、带状与块状处理间无显著差异.建议对我国西北地区大面积柠条林进行合理平茬及能源化利用,特别是对退化老龄柠条林更需要进行平茬复壮(平茬周期至少需要5 a,留茬高度控制在5 cm左右).     

基于探地雷达和电容法的作物根系原位无损测量技术研究进展

改善根系结构提高作物的抗逆特性是保障粮食安全的有效途径。但传统破坏性取样根系测量方法费时费力，且破坏了根系的原位状态。为满足栽培和育种对根系信息的需求，亟需发展原位无损的根系测量方法。因此，该研究综述了相关技术的研究现状，以目前能够在田间应用的作物根系原位无损测量技术-探地雷达和电容法为例，系统分析总结了两者技术原理、当前应用情况、存在的关键问题以及未来研究方向等，研究认为，提高探地雷达测量作物根系的精度和证实电容法测量根系的可行性是未来研究主要的着力点。     

宁夏半干旱区柠条锦鸡儿灌木林生长特征

[目的]揭示柠条锦鸡儿灌木林最大生长潜力,掌握其生长规律与更新过程,为柠条锦鸡儿林资源合理开发利用提供科学依据。[方法]针对宁夏半干旱区24a柠条锦鸡儿灌木林生长过程的定位监测资料,用定量分析方法揭示柠条锦鸡儿灌木林生长特征。[结果](1)柠条锦鸡儿灌木林的生长变化受水分影响,其变化趋势与土壤水分相吻合,表现为坡下部灌丛生长最好,坡中部次之,坡上部最弱。就坡中上部而言,0—8m土壤贮水量对柠条锦鸡儿灌木丛生长具有显著影响。生长中期的柠条锦鸡儿灌木林,其分枝数量、地径和地上生物量在不同生长坡位间表现出显著或极显著的差异性,而到生长的后期,随着生长年限的延长柠条生理生态特性发生了较大变化,植株衰老退化严重;(2)柠条锦鸡儿灌木林生长除受其自身生物学特性支配外,主要受环境因子和生长指标的双重影响,其生物量在坡下部受分枝数的影响,坡中部受分枝数、地径和株高的共同作用,坡上部则受地径、株高和冠幅的影响;(3)各生长因子均与积温和土壤蒸发量呈极显著的正相关关系,而积温在各生长坡位均为重要影响因子。[结论]水热条件是影响柠条锦鸡儿灌木林生长的主要限制因子。