西鄂尔多斯天然荒漠灌丛光合生态适应性

为了探究西鄂尔多斯地区荒漠灌丛的光合生态适应性,以4种天然荒漠灌丛半日花(Helianthemum songaricum)、红砂(Reaumuria songarica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)为研究材料,利用Li-6400便携式光合测定仪野外原位测定荒漠灌丛日光合动态和季节动态规律。结果表明:①不同季节灌丛光合作用适宜的温度存在差异,高温环境使灌丛净光合速率最适温度升高,低温环境使其降低。②不同季节4种灌丛的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率和气孔导度日变化曲线趋势为"双峰形",胞间CO2浓度日变化曲线趋势为"W形",但不同季节各指标平均日变化趋势表现各异。③不同季节灌丛净光合能力表现为:沙冬青>霸王>红砂>半日花,说明沙冬青具有较强的生态适应性。④净光合速率和蒸腾速率日变化趋势几乎保持同步状态,表明4种灌丛叶片气孔对外界环境变化反应敏感。⑤水分是限制荒漠灌丛生长发育的关键因素。为了保证荒漠植物的群落稳定性和生物多样性,在夏、秋季需对沙冬青、半日花、红砂和霸王进行水分管理。     

西鄂尔多斯高原5种荒漠灌丛土壤碳排放特征

为了进一步厘定西鄂尔多斯高原地区5种天然荒漠灌丛土壤碳排放的主控因子,估算灌丛土壤碳排放量,并阐明不同灌丛土壤的碳排放特征,选用5种典型荒漠灌丛林为研究对象,通过土壤碳通量ACE(automated soil CO_2exchange station)监测系统分别测定了5种灌丛土壤呼吸速率、土壤温湿度及碳排放量。结果表明:(1)5种灌丛土壤碳排放速率日动态总体呈现"不对称钟形"单峰曲线特性,峰值在11:30—13:30。5种灌丛生长季土壤碳排放速率均显著高于非生长季,其中半日花灌丛(Helianthemum songaricum Schrenk)比其他灌丛高0.76~1.67倍。土壤年平均碳排放量沙冬青灌丛为8 090.63 kg·hm~(-2)·a~(-1)、四合木灌丛7 868.16 kg·hm~(-2)·a~(-1)、霸王灌丛7 287.40kg·hm~(-2)·a~(-1)、半日花灌丛8 375.69 kg·hm~(-2)·a~(-1)和红砂灌丛7 618.47 kg·hm~(-2)·a~(-1);(2)在3种未来气候情景(低排放情景B1、中等排放情景A1B和高排放情景A2)下,5种灌丛土壤碳排放量将比基准情景高达8.30%,其中霸王灌丛变化最为明显。不同类型灌丛地土壤碳排放对气温变化的响应存在差异,但差异不显著。本研究可为全球环境变化下中国西北干旱、半干旱地区碳平衡估算提供数据基础和参考依据。     

阿拉善荒漠几种典型灌木种子水分响应与繁殖对策研究

本文以阿拉善荒漠分布的沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、梭梭(Halox-ylon ammodendron)、红砂(Reaumuria soonorica)、阿拉善沙拐枣(Calligonum alaschanicum)、膜果麻黄(Ephedra przewalsetina)、绵刺(Potaninia mongolica)和四合木(Tetreana mongol-ica)等灌木为研究对象,以种子吸胀过程中对水分的吸收速度和水分利用效率作为对水分的响应特性。研究结果表明:所供实验的各种灌木种子吸胀所需时间顺序依次为:梭梭<四合木<绵刺<膜果麻黄<红砂<阿拉善沙拐枣<沙冬青,与之相对应的种子千粒重为沙冬青>阿拉善沙拐枣>红砂>梭梭>四合木>膜果麻黄>绵刺,种子千粒重与吸胀时间呈极显著的正相关关系;吸胀过程中水分吸收速度和水分利用效率分别是阿拉善沙拐枣>沙冬青>四合木>红沙>梭梭>绵刺>膜果麻黄,梭梭>膜果麻黄>绵刺>四合木>阿拉善沙拐枣>沙冬青>红沙。响应于荒漠水分的变化,荒漠灌木可分为对水分敏感性植物和迟钝性植物。对水分敏感性植物,繁殖对策表现为典型的r-对策,千粒重较小,对水分利用效率较高,如绵刺、梭梭等,对水分迟钝性植物,繁殖对策为典型的k-对策,千粒重较大,水分利用效率较低,如阿拉善沙拐枣和沙冬青等。响应于荒漠环境为极度胁迫下的易变环境,水分敏感的植物对荒漠植被的稳定具有重要贡献,响应于相对稳定时间尺度内,水分迟钝植物对荒漠植被构建起着关键作用。这种r-对策和k-对策荒漠灌木对水分不同的利用方式和繁殖方式,既能在干旱多变的气候环境变化下保持一定的荒漠景观植被,又能在稳定气候环境下保持另一种荒漠景观植被,从而确保荒漠地表环境的稳定。     

西鄂尔多斯珍稀濒危沙冬青及伴生种对土壤特征的影响

为探究荒漠灌丛及其伴生种对灌丛下土壤粒径、养分空间异质性的影响，以西鄂尔多斯国家级自然保护区内沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）-霸王（Sarcozygium xanthoxylon）混生群落、单株沙冬青为研究对象，以周围无植被覆盖的裸沙地为对照（CK），对比分析不同灌丛分布类型下土壤粒度特征、养分积累变化及养分与粒度组成的作用关系。结果表明：（1）单株沙冬青土壤黏粒、粉粒、细砂的体积百分含量较沙冬青-霸王分别增加0.8%、0.8%、0.71%。随灌丛种类减少，土壤粒径依次变细，分选性变差，分形维数变小，土壤颗粒分布逐渐不对称，颗粒组成向细粒物质集中。（2）土壤有机质、碱解氮含量随灌丛种类的增多分别增加了1.85 g·kg-1、8.18 mg·kg-1。单株沙冬青对有机质、速效磷的富集作用较沙冬青-霸王更强，对碱解氮的积累效果较沙冬青-霸王稍差。（3）沙冬青-霸王土壤速效磷含量与细砂含量呈显著正相关（P<0.05），沙冬青土壤碱解氮、速效钾与粗砂呈显著正相关（P<0.05）。沙冬青-霸王、沙冬青可有效促进土壤颗粒细粒化、显著改善土壤养分，但伴生种霸...     

水资源管理增强下的塔里木河上中游碳储量动态评估

自2000年实施流域综合治理和2010年推行流域体制改革以来,塔里木河流域水资源管理能力不断增强。然而,水资源管理对流域生态系统固碳能力的提升效果如何,未曾开展评估。以胡杨林集中分布的塔里木河上中游为研究靶区,采用InVEST模型,基于2000年、2010年、2018年土地利用/覆被变化数据,分析了水资源管理增强下流域生态系统碳储量的变化特点。结果表明:(1)2000年、2010年、2018年塔里木河上中游的总碳储量分别为93.70 Tg、93.92 Tg、93.01 Tg,平均碳密度分别为67.63 t·hm~(-2)、67.78 t·hm~(-2)、67.12 t·hm~(-2),基本保持稳定。林地是塔里木河上中游的主要碳库、草地次之。(2)2000—2010年碳储量增加0.22 Tg,主要由于大量草地类型(69.35 t·hm~(-2))转化成耕地类型(73 t·hm~(-2))。自2000年塔里木河综合治理实施后,植被恢复使得地表生物量增多,林地、草地碳密度和碳储量增加;2010—2018年碳储量减少0.91 Tg,碳损失途径主要源于大量林地类型(73.77 t·hm~(-2))转化成耕地类型(73 t·hm~(-2)),造成草地总碳储量降低。(3)碳储量空间分布具有较强的空间异质性,其特点以塔里木河上中游为条带向四周波动递减。碳储量变化显著区域在空间分布上与土地利用变化区域基本一致。研究可为深入了解干旱区碳循环,提升流域生态系统固碳功能,优化水资源管理提供科学依据。     

鄂尔多斯高原西部阿拉巴斯山地区第三纪残遗植物避难所的自然保护问题

阿拉巴斯山地区为干旱区第三纪残遗植物的避难所,是内蒙古地区植物特有现象最明显的地区。共有维管植物251种。地带性植被为草原化荒漠,主要群落类型为四合木荒漠、半日花荒漠、绵刺荒漠、沙冬青荒漠等荒漠群系。以戈壁种和东阿拉善种为主的荒漠成分构成了本地区植物区系的主体。古老残遗种及特有种在植物区系和植被组成中均起主导作用。但是这块宝地目前面临严重破坏,应该尽快成立阿拉巴斯第三纪残遗植物保护区。     

西鄂尔多斯草原化荒漠植物群落多样性

西鄂尔多斯位于我国阿拉善—鄂尔多斯生物多样性中心的核心区域,是生物多样性研究的关键地带。由于自然和人为因素的影响,目前区域生境破碎化程度高、群落多样性受到严重威胁,为了修复破碎生境、合理建植植被,采用样方法,对12个主要群系,共53个样地进行了详细的调查和分析。结果表明:1西鄂尔多斯荒漠植被中含有单种属和寡种属植物,如四合木属(Tetraena)、绵刺属(Potaninia)、沙冬青属(Ammopiptanthus)等;2在生活型谱组成上,灌木比相邻荒漠化草原高出13.1%,并在不同生境中成为群落的建群种或优势种;3在水分生态类型谱中,虽以典型旱生植物占优势,但强旱生植物比相邻荒漠化草原高15.9%;4典型的草原化荒漠群落〔如霸王(Zygophyllum xanthoxylon)、绵刺(Potaninia mongolica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、四合木(Tetraena mongolica)群落〕的物种多样性在草本层片与灌木层片的相互作用下,群落具有更高的多样性和稳定性;5与荒漠化草原相比,西鄂尔多斯草原化荒漠群落之间具有更高的β多样性,能容纳更多的群落共同存在。     

生物炭、有机肥连续施用对盐碱土壤改良效果研究

为探究生物炭和有机肥连续施用3 a对黄河三角洲地区中度盐碱土改良效果及对水溶性盐基离子时空变化规律的影响,采取田间小区试验,共设置CK(仅施N 550 kg·hm~(-2)·a~(-1),P_2O_5 120 kg·hm~(-2)·a~(-1))、C1(5 t·hm~(-2)·a~(-1)生物炭)、C2(10 t·hm~(-2)·a~(-1)生物炭)、C3(20 t·hm~(-2)·a~(-1)生物炭)、N1(7.5 t·hm~(-2)·a~(-1)有机肥)、N2(10 t·hm~(-2)·a~(-1)有机肥)6个处理。结果表明:(1)生物炭对0～20 cm土层土壤含水率提升效果优于有机肥,C3处理增幅最大,C2处理略小于C3,较CK增幅达17.98%;20～40 cm土层,各处理土壤含水率呈下降趋势(降幅4.39%～9.23%);土壤含水率变异程度表征C2处理具有更稳定的保水性能。(2)生物炭处理明显降低了各层土壤含盐量(降幅3.56%～9.80%),C2处理较CK降幅达9.80%,有机肥处理降盐效果欠佳。(3)在0～40 cm土层中,各处理表现出降低Na~+含量(降幅4.59%～12.51%)、钠吸附比(SAR降幅12.67%～23.61%)及碱化度(ESP,降幅16.05%～30.06%)的效果,其中生物炭处理对Na~+的降低效果优于有机肥,C2处理较优,有效地抑制了Na~+的毒害,但对Ca~(2+)、Mg~(2+)含量提升及SAR、ESP值降低的效果略差于有机肥。(4)生物炭对小麦增产效果优于有机肥,且C2处理效果最优,增产率达20.97%。综上所述,生物炭在提高土壤持水能力、作物产量和盐碱地综合改良方面优于有机肥,且C2处理较优。因此,黄河三角洲地区的中度盐碱土采用10 t·hm~(-2)·a~(-1)的生物炭施用量进行改良较为适宜。     

基于风蚀模型的准东地区土壤风蚀研究

文中选取准噶尔盆地东部(准东)为研究区,以土地利用类型、气象数据为基础,结合实地监测与调查,基于中科院寒区旱区环境与工程研究所的大田推广模型,定量计算各类地表在不同植被和风力条件下的土壤风蚀模数,分析准东地区土壤风蚀状况。结果表明:准东地区土壤风蚀模数呈现未利用地(风蚀模数6456.17t·km~(-2)·a~(-1))>林草地(风蚀模数3437.32t·km~(-2)·a~(-1))>耕地(风蚀模数758.71t·km~(-2)·a~(-1));土壤风蚀主要发生月份为4月和5月,占全年风蚀量的52%。模型模拟的准东地区年风蚀总量达10194.28万t,平均风蚀模数4571.43t·km~(-2)·a~(-1)。为验证模型模拟的准确性,用测钎法实测准东地区土壤风蚀模数,模型模拟值与实测之间的误差分析表明模型的精确性达84%以上,证明该模型可用于该区域土壤风蚀监测。     

干热河谷紫色土区不同复合肥施肥量对玉米苗期光响应特性的影响

采用3种模型在不同复合施肥量下对玉米苗期光响应特性的影响进行模拟,比较不同拟合模型的优劣,旨在筛选出不同复合施肥量下最优的光合作用光响应模型,并采用最优的光合作用光响应模型模拟玉米苗期的光合参数,为研究紫色土区玉米种植的氮磷钾营养生理和科学施肥提供科学依据。以长城799玉米为研究材料,在模拟小区定位施肥的基础上,采用LI-6400型便携式光合测定仪测定苗期叶片在不同光强下的光合速率,研究不同施肥量下玉米苗期叶片的光合作用响应特征,采用直角双曲线、非直角双曲线和直角双曲线修正3种不同模型对光响应曲线进行拟合,对比决定系数(R_2)、表观量子效率(α)、最大净光合速率(Pn_(max))、光饱和点(LSP)、光补偿点(I_c)和暗呼吸速率(R_d)6个参数,比较3种模型的差异。结果显示:(1)3种模型均能较好地拟合玉米苗期叶片光响应曲线。从决定系数来看,光合参数拟合值与实测值相关度较高(R~20.98),拟合效果优劣排序为直角双曲线修正模型非直角双曲线模型直角双曲线模型。(2)直角双曲线修正模型对不同复合肥施肥量下玉米叶片的光响应的Pnmax、LSP、Ic和Rd4个光合参数的估计更准确。(3)玉米苗期叶片的净光合速率、胞间CO_2浓度、气孔导度和蒸腾速率都随施肥量增加而升高,用量过高时则下降。合理地提高施肥量能够提高玉米苗期叶片的叶绿素含量,延长较高的光合持续期。因此,直角双曲线修正模型可以直接得出饱和光强和最大净光合速率,能够较好地拟合不同复合施肥量下玉米苗期叶片的光响应过程及其特征参数,拟合值较符合植物实际的生理情况,更接近实测值,且确定的适宜施肥量为1.12 t·hm~(-2)(N-P2O5-K2O=0.190-0.190-0.190 t·hm~(-2))和1.49 t·hm~(-2)(N-P2O5-K2O=0.253-0.253-0.253 t·hm~(-2))。