土壤-植物-大气界面中水分迁移 过程及模拟研究进展

介绍了水循环过程中界面水分迁移转化理论,及SPAC连续体的概念及其发展过程,阐明了一些国内外SPAC理论研究的主要成果;对国内外各种典型土壤-植物-大气界面模型的基本结构、适用范围、主要研究对象、优势以及局限性做了系统介绍和对比;在此基础上对土壤-植物-大气系统的相互作用过程以及系统模拟中存在的问题提出了展望.分析得出如何解决下垫面与土壤-植物-大气系统复杂的关系,以及尺度转化问题将是面临的主要挑战.认为借助于水分和能量交换过程中的模型参数优化,来实现界面中水分迁移过程的精确化和简化模拟是未来的重要研究方向.     

土壤微生物在生物结皮形成中的作用及生态学意义

在荒漠地区的固定、半固定沙地和流动沙地上,微生物、藻类植物及地衣、苔藓植物能参与并形成生物结皮,其在干旱和半干旱荒漠地区具有重要生态意义。其中土壤微生物因其极强的适应性和生存能力,在生物结皮形成各阶段都起着积极的作用。土壤微生物的生长和活性与土壤酶活性的变化具有良好的相关性,它的组成、分布和数量因沙丘类型和沙土层深度的不同而有所变化,也受到季节和植被的影响。土壤微生物的生理代谢活动及数量变化可以改变沙土表面理化性质,在土壤结皮的形成、植物营养的转化过程中发挥积极作用,为植物生长创造了良好的条件。     

腾格里沙漠东南缘沙坡头地区防护林建设与生物气候关系的研究

运用实验生态和生态动力学,生态气候学的原理、途径和方法,研究在降水180毫米左右的草原化荒漠地区,依天然降水建立人工生态防护体系机理、演替变化。大气降水是本区植物繁衍的主要补给源。自八十年代以来降水有减少趋势,但年内分配趋于均匀,相对来说提高了降水对植物补给的有效性。流动沙丘和固沙初期沙丘体为一半封闭系统;在固沙年代较久的地区,由于沙丘表面生物结皮的发展,植物生长消耗了沙丘体内的贮持水量,沙体水分枯竭呈一封闭系统。固沙植物、微气候和沙地水分间形成一复杂的循环系统。据对流沙、1964和1981年固沙地水分动态与空气相对湿度、气温、降水、生物结皮、植被总盖度等关系分析,建立了数值模型。吸湿凝结水包含着分子吸湿和热力学二个过程,微气候因子影响并制约着吸湿凝结的过程和数量,它们从不同矢量方向参与和制约着热动力学过程。水面蒸发它包含了温度,相对湿度和风速三个要素,建立数值模型可揭示其影响的方式和强度。     

试论秦岭—黄淮平原交界带的农田水分旱涝指标

从“土壤－植物－大气”水分连续系统出发，根据农田水分平衡方程及土壤分的有效性和作物吸水之间的关系，和岭东伸余脉－伏牛山与黄淮平原交界带的农田水分旱涝指标进行了论证。     

毛乌素沙地过渡地带土壤水分特征及其植物利用

毛乌素沙地过渡地带沙地生态系统土壤湿度状况随着地貌部位不同而变化。沙丘迎风坡基质流动、背风坡沙埋沙压和丘间低地潜水埋深等控制着沙地土壤水分分布规律 (土壤湿度模式 )和沙地植物利用土壤水分的特点 (沙生植物分布模式 )。沙生植物的水分利用的机制主要体现在如下两个方面 :地上部分的生理生态过程和生物量 :地下部分根系分布及其土壤水环境容量。在沙丘从流动变为固定的过程中 ,固沙林形成后的土壤水分动态和灌木林群落实际蒸腾蒸发规律的关系反映不同植被覆盖、不同密度、不同年份和不同季节水分平衡状况 ,藉以确定合理的土壤水分消耗模式 ,维持固沙林群落的稳定和良性演替。为了提高沙生植物水分利用效率 ,一是从沙生植物本身的生理、生态、遗传特性进行分析研究 ,筛选出耐旱和抗水分胁迫强的品种。乡土灌木树种能有效地使个体和群落恢复 ,但也应注重引种。另一方面则是利用各种抗旱保水新材料最大限度地保存和利用固沙林地的水分以满足植物特别是在春旱期间根系的恢复与生长需要 ,即以吸水剂、保水剂、水分表面活化剂、菌根剂和土壤生物制剂 (例如细菌肥料 )等为原材料的新型抗旱造林技术 ;三是依据沙地水环境容量 ,合理确定各种灌木林的造林密度及其与沙丘发育阶段相应的种群配置格式。     

土壤颗粒大小对水,肥保持和运移的影响

试验利用电导法在稳态供水条件下，对不同粒级土壤中溶质的移动及其施肥土壤中Ｎ的向下迁移过程及迁移数量进行定性和定量研究，讨论了土壤颗粒大小对土壤持肥，持水特片的影响，并揭示了不同粒土壤不溶质Ｎ的迁移与水分运动的关系。     

植物水分运转影响因子的研究进展

影响植物水分运转的主要因子有气象因子(包括太阳辐射、大气温度、大气湿度、风速、CO2浓度等)、土壤的水分状况、气孔导度、植物叶面积、水分在植物体内的传输阻力等。大量研究表明:植物蒸腾的日变化主要是由气象因子的日变化引起的,而蒸腾的年变化主要与土壤的水分状况、叶面积动态和气候条件有关。此外,组织贮存水和导管的空穴对植物的水分运转也有一定的影响。     

荒漠生物结皮研究中的几个问题

生物结皮在干旱区生态系统中扮演着一个关键的角色,它可以影响干旱区土壤的结构、功能、生产力,包括土壤稳定性、土壤保水力、碳、氮的固定和土壤的肥力等。结合国内外生物结皮的研究,提出生物结皮的影响因子、生物结皮与周围植物的关系、生物结皮形态的变化与分布的异质性等几个问题并进行了讨论。     

黑河中游西墩滩荒漠植物生长对水分变化响应研究

土地荒漠化是当前十大环境问题之一,对人类的生存和发展构成了严重威胁。为了分析荒漠化防治中植物生长与水分变化的关系,在黑河流域中游荒漠区建立试验站长期定位监测,已取得了土壤水、地下水、降水等水分数据和生物量、盖度等植物生长数据,并采用特征参数算法、相关和多元回归方法,分析了植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型。结果表明:1)2006-2014年际变化上,土壤水和降水变化较剧烈,地下水位变化较缓和。植物盖度变化呈波动性略有增大趋势,而生物量、降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但变化都不明显。2)在植物生长季的3-11月份期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量、地下水埋深变化步调基本一致,年内变化幅度从大到小依次为降水>地下水位>土壤水>生物量>盖度。3)植物平均生物量与平均盖度、地下水埋深、降水量的回归模型为B=1.895C-0.033D+0.834P+44.369(R~2=0.796,P<005),通过模型可预测生物量变差的79.6%,准确率可达67.4%。本研究可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响的评估等提供科技支撑和参考数据。     

接坝农牧交错区沙化地生态恢复过程中土壤因子与植被特征分析

对小坝子沙地植被恢复进程中植物与土壤相互作用过程进行观测分析,结果表明沙漠化地区在植被恢复初期植物多样性较低,土壤环境因子与物种多样性存在相关性,增加土壤的养分和水分有利于物种的繁衍。进一步利用多元统计方法对土壤因子进行了主成分分析,结果显示,土壤养分与水分表现出较大的因子累积贡献率,是该区域植被恢复的主导因子,土壤因子对物种多样性的变化有响应,土壤有机质与土壤水分等随物种多样性的增加将有所改善。     

北疆矿产资源开发中的生态环境问题与对策

新疆北部矿产资源开发过程中普遍存在生态环境破坏问题,这些问题即有共性又有特殊性。从对区域生态环境的影响范围来看,国营大型厂矿影响较大,民间砂金采矿影响较小,县级企业居中。从对典型区域生态环境的破坏程度来看,民间采矿最严重,其次是县级企业,大型厂矿较轻。从地域上地,阿尔泰地区问题最多,其次是伊犁地区。针对上述问题提出相应对策。     

荒漠绿洲的形成条件和过程

绿洲分为天然绿洲和人工绿洲两大类型；绿洲的形成条件以水为基本、地形为制约、土壤为载体、植被为体现；天然绿洲的形成过程有沼泽化过程和草甸化过程，人工绿洲的形成过程有建立人工植被过程，培养优质高效农业过程及发展工业和城镇建设过程；绿洲的建设措施有：（１）巩固现有绿洲，保护山区水资源，内陆河流域上、中、下游合理分配用水，防治土壤次生盐渍化，防止土地风蚀沙化，（２）扩大和发展绿洲，根据现有水资源潜力扩大绿洲面积，外调水源发展新绿洲，加强绿洲工业和城镇建设。     

石羊河流域绿洲开发与水资源利用

在分析石羊河流域水环境近2000多年变化的基础上,重点探讨了近50年来水资源的变化趋势及对环境的影响.结果表明:自20世纪50～90年代,石羊河流域出山地表水资源减少了15.91%,地下水补给资源减少了42.92%,地下水开采量增大了近10倍,泉水资源衰减了84.3%,进入下游的水资源减少了75%.水资源利用格局的变化直接导致了区域性地下水位持续下降和地下水水质的恶化,产生了植被衰亡、下游绿洲萎缩、土壤盐渍化、土地沙漠化等一系列严重的危及人类生存的环境问题,恶化程度已到了"崩溃"的边缘.     

黄土高原土壤水分与植被生产力的关系

土壤水分生态条件的恶化愈来愈成为黄土高原植被建设和生态环境建设的限制因素，我们在对黄土高原土壤水分生态因素分析的基础上，探讨了黄土高原土壤水分的季节性变化、土壤剖面水分变化、区域水分变异规律，分析了土壤水分与植被生产力间的相互关系，并提出了改善黄土高原土壤水分生态环境、提高植被生产力的调控技术。     

宝鸡陵塬地区全新世以来成壤环境演变和沙尘暴活动研究

全新世环境演变研究是过去全球变化研究的重点,也是当今全球变化研究的重点和热点。深入了解和探讨全新世成壤环境演变和沙尘暴活动对于丰富全新世环境变迁理论、认识现阶段的沙尘暴活动,促使人与自然环境协调发展都有着十分重要的意义。本文通过研究宝鸡陵塬地区全新世地层的粒度、磁化率、CaCO3和pH值四项指标,综合分析了本区全新世以来成壤环境演变及与之相关的沙尘暴活动信息。     

Seasonal dynamics of soil water content in the typical vegetation and its response to precipitation in a semi-arid area of Chinese Loess Plateau

Soil water content is a key limiting factor for vegetation growth in the semi-arid area of Chinese Loess Plateau and precipitation is the main source of soil water content in this area. To further understand the impact of vegetation types and environmental factors such as precipitation on soil water content, we continuously monitored the seasonal dynamics in soil water content in four plots (natural grassland, Caragana korshinskii, Armeniaca sibirica and Pinus tabulaeformis) in Chinese Loess Plateau. The results show that the amplitude of soil water content fluctuation decreases with an increase in soil depth, showing obvious seasonal variations. Soil water content of artificial vegetation was found to be significantly lower than that of natural grassland, and most precipitation events have difficulty replenishing soil water content below a depth of 40 cm. Spring and autumn are the key seasons for replenishment of soil water by precipitation. Changes in soil water content are affected by precipitation, vegetation types, soil evaporation and other factors. The interception effect of vegetation on precipitation and the demand for water consumption by transpiration are the key factors affecting the efficiency of soil water replenishment by precipitation in this area. Due to artificial vegetation plantation in this area, soil will face a water deficit crisis in the future.     

贵州喀斯特高原人口分布的自然环境因素Ⅰ.主要影响因素研究

从贵州典型的喀斯特高原自然环境的特点出发,采用相关分析方法研究贵州高原人口分布与海拔高度以及喀斯特地质条件等主要影响因子的相关关系,并且进一步分析和讨论了不同喀斯特类型区域的人口分布差异性及其原因,对揭示喀斯特高原山区人口分布的地理问题具有现实意义.     

历史时期以来气候环境与人类活动对塔里木盆地东部地区环境变迁的影响

根据有关本地区地理文字记载,塔里木盆地东部一直是干燥的荒漠气候,干燥的气候条件,丰富的沙源,以及气候的动力作用,是导致塔里木盆地东部地区环境变迁和沙漠化必然发展的自然因素。但是,本文认为引起历史时期以来,特别是近代,本地区环境变化的主要原因是人类活动改变地表水的地域分配及人类活动对天然植被的破坏。笔者在1998年5月,2002年10月,2004年5月,2006年5月、10月和2007年5月、11月对塔河中、下游地区进行实地考察获得了第一手资料,本文在前人研究的成果和实地考察资料基础上,对塔里木盆地东部地区历史时期以来气候环境与人类活动对塔里木盆地东部地区环境变迁的影响进行探讨。     

民勤荒漠植被的形成与演替过程及其发展趋势

甘肃省民勤县是我国的典型荒漠化地区,自西汉以来生态环境逐渐退化,植被经历了一个从沼泽植被到盐生草甸植被再到荒漠植被的退化过程。水资源的变化是决定当地植被退化的主导因子,在大面积湖泊、河流背景上是沼泽植被,在干涸湖泊、河床背景上的是盐生草甸植被,在沙质荒漠背景上的是荒漠植被。目前,荒漠植被正处于进一步退化过程中。退化演替的同一阶段存在多种演替过程,现阶段存在着荒漠植被退化演替和盐生草甸植被向荒漠植被演替2种退化过程。20世纪中叶,在当地是从盐生草甸植被向荒漠植被演替的过渡时期,20世纪50年代以来,荒漠植被逐渐占据了优势。目前的天然种子植物共有22个科,72个属,127个种,其中以典型荒漠为主,共有3个植被型,7个群系组,17个群系。植物种类少,群落结构简单,群落随生境的分异性较大。目前的植被正处在进一步退化过程中,植物种类和面积减少,大面积枯梢、死亡,优势种的优势度增大。现阶段决定荒漠植被生长状况的主要是大气降水,植被盖度和密度随年际降水量变化较大,尤其是一年生草本植物。目前影响植被退化的人为因素主要是上游来水量减少,地下水严重超采、草场严重超载和造林密度过大等。在干旱内陆盆地,一旦水资源供给减少,湖盆、河道干涸,泥沙出露,形成沙漠和沙漠化则是必然结果。     

绿洲生态系统的群落特征——以荒漠河岸林生态系统为例

以胡杨为代表的荒漠河岸林生态系统的群落组成及结构特征 ,反映了干旱区天然绿洲的独特景观。它们主要依靠洪水泛滥形成的有利自然地理环境而生存 ,气候背景及地形地貌所影响的水盐、水热的时空分布差异 ,是群落演替的主要原因。绿洲的生态安全受区域地质背景和地貌格局的控制 ,也受到气候条件的制约。自然界的各种物理的、化学的和生物的相互作用 ,对于绿洲的发育和发展具有决定性的作用 ,人类的社会经济活动对绿洲的演化起着加速和促进的作用。应以保护生物多样性为核心 ,以水资源的合理利用为出发点 ,保证生态用水 ,遵循生态学原理和群落演替规律 ,进行绿洲系统的生态建设。