高寒湿地生态系统水分利用效率研究

高寒湿地生态系统水分利用效率的研究,有助于明晰高寒地区碳水耦合程度和优化水资源管理。基于涡度相关系统,研究分析了2015年和2016年生长季青海湖高寒湿地生态系统水分利用效率的变化特征和主要环境因子对其的影响。结果表明:生态系统各月水分利用效率日变化都呈先减小后增大的趋势,且生长季中期大于前期和后期的水分利用效率。生态系统水分利用效率季节变化呈生长季中期高,初期和后期低。2015年和2016年总体水分利用效率分别为5.42 g·kg~(-1)和4.65 g·kg~(-1)。与环境因子的分析表明,生态系统水分利用效率与温度、叶面积指数、月降水量和土壤体积含水量相关性显著,而与光合有效辐射和饱和水汽压差的相关性较差。     

青藏高原东缘高寒草甸生态系统碳通量变化特征及其影响因素

利用涡动相关技术对青藏高原东缘阿柔的碳通量进行了连续观测,定量分析了高寒草甸碳通量的变化特征及其影响因素。结果表明:1)阿柔草甸碳通量的日变化基本呈现单峰曲线,吸收峰值出现在正午前后,晚间为碳排放。碳通量的日变化具有较大的季节差异,生长季变化幅度大,非生长季变化幅度小;2)阿柔草甸碳通量的变化受到辐射、土壤温度及昼夜温差等环境因子的影响。青藏高原生长季辐射强,雨热同期,有利于高寒草甸的碳累积,夜间低温和非生长季的低温也减弱了碳排放;3)阿柔高寒草甸的碳吸收量为156.0g/m2/year,碳汇功能明显。它的平均Q10为3.28,高于低海拔草地生态系统Q10,说明青藏高原高寒草甸生态系统呼吸对温度上升的反应更为敏感,具有较大的碳释放潜能。     

高寒草甸植被耗水量及生物量积累与气象因子的关系

分析高寒草甸植被生育期耗水量及植被生物量积累与气象因子的关系,结果表明植被生育期耗水量呈单峰型变化过程,7月耗水量最大。初期营养生长阶段的5月耗水量、植被生物量均较低,水分影响着植物的初期营养生长但不甚显著;植物旺盛生长的6～7月,耗水量高,而生物量波动明显,温度和水分均影响到生物量的提高,且水分是影响植被生长的关键因素;植物生长末期的8～9月,耗水量及植被阶段累积生物量均较低,水分条件充足,并非是植物生长的限制因素。海北高寒草甸地区植被年地上净初级生产量、地下净初级生产量、净初级生产量与植被耗水量关系不明显。而与相应的温度具有较显著的正相关关系。表明高寒草甸地区植被净初级生产量受温度条件限制的影响比水分条件更为明显。     

西北干旱区绿洲葡萄园净碳交换及其影响因素

研究干旱区绿洲农业生态系统碳收支动态和其碳源汇形成机制对于指导绿洲农业固碳减排至关重要。基于敦煌干旱绿洲葡萄园涡度相关系统观测的CO_2通量和相关环境因子数据,估算2019年生长季(5—10月)葡萄园的碳收支总量,同时探究净生态系统碳交换(NEE)的日、季动态及其对叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)、水汽压差(VPD)和空气温度(Ta)等的响应。结果表明:(1)生长季期间,葡萄园净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总初级生产力(GPP)的累计量分别为-647.3、883.2 g C·m~(-2)和1530.5 g C·m~(-2),Re/GPP值为57.7%,表明其碳消耗强度较低,为强烈的碳汇过程。(2)生长季NEE量变化呈单峰型(7月峰值),与空气温度的季节变化相似。这表明在水分供应充足的基本条件下,空气温度对于NEE具有显著影响。(3)生长季NEE受到LAI、PAR、VPD、Ta等生物物理因素的综合作用,在整个生长季PAR是与其相关性最高的环境因子,通过驱动光合作用增加固碳量;生长季LAI先增加后减少,光合固碳量也相应受到影响,进而造成NEE呈先下降后上升趋势。同时,保持VPD处于适宜的范围(20～35 hPa),可有效地提高其固碳能力。     

干旱胁迫和钾肥对油菜苗期生物量和水分利用特征的影响

以西南地区广泛种植的8个油菜品种为材料,研究不同水分和钾肥处理对油菜苗期生长和水分利用特征的影响。结果表明,与正常水分处理(W2)相比,干旱处理(W1)严重抑制油菜苗期生长,生物量在干旱期和复水期分别降低了43.7%和36.3%;干旱胁迫下提高钾肥水平显著促进了油菜生物量的提高(P0.05),油菜生物量在干旱和复水期较低钾处理分别提高了16.1%和11.9%。与W2处理相比,W1处理的水分利用效率在干旱期和复水期分别下降了8.0%和17.8%,差异达显著水平(P0.05);与低钾水平相比,干旱胁迫下提高钾肥水平可促进水分利用效率的提高,在干旱期和复水期分别提高了14.3%和6.4%,在干旱期差异达显著水平(P0.05)。水分利用效率与蒸腾效率呈极显著正相关,与蒸发/蒸腾比呈极显著负相关(P0.01)。干旱胁迫下,油菜蒸腾效率显著提高,而蒸发蒸腾量显著降低(P0.05),其中蒸腾量在干旱期和复水期分别下降了60.9%和35.3%,蒸发/蒸腾比大幅度提高,大部分的水分通过蒸发散失而非植株利用,导致水分利用效率降低。干旱胁迫下钾肥利用效率降低,钾吸收量减少;提高钾肥的施用水平,钾肥利用效率降低,但钾吸收量提高。对W1处理的各生理指标进行主成分分析,可提取出2个主成分,油研10、油研57和油研817具有较高的综合得分,在干旱胁迫下具有较大生物量、水分利用效率、蒸腾量、钾肥利用效率和钾吸收量,表现出较强的抗旱性。     

氮肥类型对夏玉米及后作冬小麦产量与水、氮利用的影响

研究了华北平原夏玉米季施用不同类型氮肥对当季与后作冬小麦及周年产量与水、氮利用的影响,结果表明:(1)随施氮量增大,夏玉米产量、耗水量与水分利用效率(WUE)增大,氮肥利用率(NUE)降低。夏玉米WUE与NUE受到氮肥类型的影响,WUE以复合肥处理较大,NUE以包膜尿素和复合肥较高,且存在较明显的基因型差异,WUE以郑单958较大,NUE以农大108较大;(2)夏玉米季施氮使冬小麦氮生理效率降低,氮肥效率增大,并显著影响冬小麦产量和WUE,但因夏玉米季品种、氮肥类型与施氮量不同而表现有差异。夏玉米季氮肥后效明显,但氮肥类型间差异显著,一般以尿素处理及包膜尿素与复合肥高N处理较大;(3)夏玉米—冬小麦轮作制度下,两季总产量、总氮素累积量、总耗水量及水、氮利用效率明显受到夏玉米季氮肥类型与施氮量的影响,且受到夏玉米基因型的影响。     

高寒矮嵩草草甸植物生长季土壤水分动态变化规律

利用2001年和2003年土壤水分观测资料分析了中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站(海北站)矮嵩草草甸土壤水分的日变化、植物生长季期土壤水分的季节变化及垂直变化规律。结果表明:高寒矮嵩草草甸土壤水分的日变化在各季节表现出早晚高,中午低的U型分布变化;在植物生长季土壤水分的季节变化与植物生长、土壤消融与冻结、气候条件等有很大的联系,少降水年与多降水年变化基本一致;土壤水分随土层深度增厚而降低;根据植物根系对土壤水分利用情况将土层分为根系利用层和根系微利用层。     

祁连山典型植被土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征的垂直变化

本研究针对祁连山国家公园山体沿海拔(2700～4043 m)自下而上出现的针叶林、草甸化草原、高寒灌丛、高寒草甸、流石滩稀疏植被5种典型植被,研究土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量比垂直分异规律,为祁连山国家公园生态系统土壤碳氮磷生物地球化学循环过程提供数据参考和科学依据。结果表明：(1)祁连山山体垂直带上0～40 cm土壤总碳、总氮和总磷含量分别为15.33～83.46 g·kg^-1、1.63～7.76 g·kg^-1、0.41～0.66 g·kg^-1。土壤总碳和总氮含量均表现为针叶林>草甸化草原>高寒灌丛>高寒草甸>流石滩稀疏植被,都是沿着海拔的升高显著降低。土壤全磷含量表现为高寒灌丛显著高于高寒草甸,其余植被间差异不显著。(2)0～40 cm土壤铵态氮、硝态氮、速效磷含量分别为11.01～14.73 mg·kg^-1、2.78～12.46 mg·kg^-1和4.35～13.57 mg·kg^-1。土壤铵态氮含量在各植被类型间差异不显著,...     

新疆伊犁河流域植被变化动态监测与评价

基于2000-2013年MODIS/NDVI数据和研究区内气象站点资料,分析了伊犁河流域植被生长季NDVI时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明:1)研究区植被整体呈微弱的退化趋势,年退缩率为-0.8×10-3a-1,其中草原的退化趋势较草甸、灌丛和林地略显著。2)2000-2013年研究区植被退化区面积占研究区总面积的11.45%,主要分布在特克斯河中下游、巩乃斯河周边地区;植被改善面积占全区总面积的8.38%,主要分布在伊宁市及霍尔果斯河周边地区。3)研究区伊宁站周边植被生长季NDVI与同期气温及降水存在不显著相关性,昭苏站周边植被生长季NDVI与同期气温及降水分别存在显著负相关和极显著正相关。气候的暖干化趋势可能是导致伊犁河流域植被生长退化的主要原因。     

巴音布鲁克主要草地类型表层土壤有机碳特征及其影响因素的研究

以新疆天山中段巴音布鲁克主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明:分布在盆地海拔最低处的高山沼泽化草甸的土壤有机碳含量最高,而分布在盆地中间海拔的高山草原最低,分布在较高海拔的高寒草甸和高山草原化草甸处于高山沼泽化草甸和高山草原之间。0-30cm土壤有机碳含量与空气相对湿度、草地生产力、植被盖度、土壤含水量呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重、土壤紧实度、土壤pH呈显著负相关(P<0.05),土壤有机碳与温度存在一定负相关,但未达到显著水平。偏相关分析显示,影响表层土壤有机碳含量最主要的因素是土壤含水量、土壤紧实度、草地生产力、空气相对湿度。