青藏高原不同植被类型草地蒸散量长期变化与适应性模型研究

文中利用遥感数据潜热通量LE和气象数据年均气温T计算出2006-2021连续16年间青藏高原灌丛、荒漠、草甸和沼泽四种草地植被类型实际蒸散量的变化，并利用Penman-Monteith模型、Priestley-Taylor模型、Mahringer模型、Irmak-Alle模型、Dalton模型等5种常用模型计算出4种草地植被类型参考蒸散量的变化，选出4种植被类型拟合较高的模型。结果表明：连续16年间，4种草地植被类型蒸散量均呈极显著上升趋势。且相对于其他植被类型，灌丛、沼泽和草甸蒸散量显著高于荒漠。气象因子中，相对湿度、温度、2m高风速和土壤热通量4种对蒸散量变化的贡献率最大，且分别可解释71.21%、71.29%、71.37%和71.55%的灌丛、荒漠、草甸和沼泽蒸散量的变化。模型计算结果显示Mahringer和FAO 56 Penman-Monteith两种模型与实际蒸散量之间的相关性最高。推荐适宜的蒸散量计算模型，精确模型研究，以期提供蒸散量变化研究的理论基础。     

天山北坡中段草地类型α多样性研究

定量比较天山北坡中段乌鲁木齐地区各草地植被垂直带中具代表性的16个主要草地类型的植物多样性指数、物种丰富度指数和均匀度指数。从各草地类型多样性指数大小来看,山地草甸>草甸草原>典型草原>荒漠草原>亚高山草甸>高寒草甸>荒漠。其中分布于山地草甸的鸭茅+草原老鹳草+杂类草的草地类型和草原老鹳草+杂类草+禾草的草地类型的物种多样性指数最大,而分布于荒漠带土质生境的散枝猪毛菜+角果藜的草地类型和小蓬草地类型的物种多样性指数最小。其结果反映了生境异质性沿着水、热生态梯度变化的规律;从草地物种多样性的角度,揭示了不同草地类型在组成、结构、功能和动态的差异;通过指数间相关关系的分析,探讨草地类型多样性与草地生产力的相互影响,可为该地区的生物多样性资源保护提供科学依据。     

祁连山北坡天然草地根冠比与气候因子的关系

利用祁连山北坡5类天然草地地上/地下生物量和同期的气象资料,分析5类草地的根冠比（R/S）与气候因子的关系。结果表明：5类草地生物量为山地草甸＞山地草原＞山地草甸草原＞高寒草原＞山地荒漠草原,除高寒草原、山地草甸草原和山地草原的生物量之间无显著差异外,其余各类之间差异显著（P＜0.05）;高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原的R/S分别为9.3,8.7,5.1,7.0和7.1;5类草地R/S的季节变化均呈反抛物线型,但变化不尽相同;高寒草原的月R/S随上月土壤含水量的增加而显著降低,山地草甸草原和山地草原的月R/S随上月潜在蒸散量的增加也呈显著降低趋势,而山地草甸和山地荒漠草原的月R/S与前期的水热因子无显著相关关系。     

新疆草地生态价值及其可持续开发利用的研究

草地是陆地上面积最大的生态系统类型,对于地处干旱区的新疆,新疆天然草地面积5725.88万hm2,可利用面积4800.68万hm2,草地面积是耕地面积的15倍,是森林面积的22倍,占全区绿色面积的86%,是最宝贵、最经济、可更新的自然资源。草地是新疆农业自然资源的重要组成部分,是发展草地畜牧业的重要基础,通过对新疆草地特点阐述,本文将草地生态价值分为气体调节、气候调节、干扰调节、水资源调节和供应、侵蚀控制、土壤形成、营养循环、废物处理、植物授粉、生物控制、栖息地、食物生产、原材料、基因资源、娱乐文化等15个方面,并结合新疆温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原、高寒草原、温性草原化荒漠、温性荒漠、高寒荒漠、低平地草甸、山地草甸、沼泽等11种不同类型草地特点进行分析。新疆草地也存在一些问题和弱点,这与西部干旱草地区域有很大的共性,由于新疆平原与山地草地季节性组合经营,转场距离长,荒漠比重大,生态系统脆弱等特点,使新疆草地开发利用中矛盾就更加突出,主要表现在:牧草产量与质量的季节不平衡性与牲畜营养需要的不一致性,牧草产量年度间的不平衡性,水资源与草场的不平衡性。同时,由于草地畜牧业生产经营上长期以来靠天养畜,牧区盲目追求年终牲畜存栏数,使草地因超载过牧而呈现退化现象。文章在阐述新疆草地资源开发利用现状的基础上,从提高科学认识,转变思想观念、加强草地建设、逐步改变靠天养畜的现状等3个方面提出了新疆草地资源可持续开发利用的具体措施。     

公元1-2000年内蒙古草原ANPP序列的重建及特征研究——基于CENTURY模型

利用高精度的中国西部公元1-2000年温度和降水变化序列及CENTURY模型,重建公元1-2000年内蒙古荒漠草原、典型草原和草甸草原地上净初级生产力(ANPP)序列,利用小波分析探讨了不同草原生产力周期变化特征及与气候要素之间的相关性。结果表明:1)3类草原ANPP波动大体相似,其中在魏晋和明清小冰期出现明显低值期,在公元600-1200年出现长达600年左右的高值期;2)不同草原ANPP波动有所不同,典型草原ANPP居中变幅最大,荒漠草原ANPP最低变幅次之,草甸草原最高且变幅最小;3)3类草原ANPP均存在准280a和准60a振荡周期,草甸草原ANPP还存在准150a振荡周期。4)降水和温度对草原ANPP有重大影响,但在不同类型的草原影响不同。典型草原和荒漠草原主要受降水控制,草甸草原受降水和温度共同控制。     

新疆新建三个自然保护区

新疆维吾尔自治区人民政府7月5日批准建立巩乃斯天山中部那孜——确鹿特草甸类草地自然保护区、福海金塔斯山地草原类草地自然保护区和奇台荒漠、半荒漠草地自然保护区。巩乃斯天山中部那孜——确鹿特草甸类草地自然保护区位于新疆西部伊犁哈萨克自治州天山中部北部的高山山区,面积24,6万亩,以保护山地草甸为主要对象,世界著名的优良牧草野生种或其近缘种几乎都有生存,伊犁草原牧草资源丰富,而巩乃斯草原乃是其精华。福     

新疆博尔塔拉蒙古自治州草原蝗虫多样性及群落结构特征

2015―2018年,利用百网和“Z”形取样法系统调查了博尔塔拉蒙古自治州草原七个草地类型的蝗虫群落多样性,明确其蝗虫的群落结构特征和多样性组成。经过调查分类鉴定,确定博州草原蝗虫有 65种,隶属于5科30属,优势种为黑腿星翅蝗、黑条小车蝗和小米纹蝗。在博州,黑条小车蝗垂直海拔分布的范围最广（257～2382 m）,亚洲飞蝗和绿纹蝗垂直海拔的分布范围最为狭窄,仅为187～195 m;小翅曲背蝗和西伯利亚蝗多分布于高海拔地区（2000～2200 m）,红斑翅蝗则多分布于低海拔区域（750～1200 m）。温性荒漠的特有种为简蚍蝗、红翅瘤蝗和红斑翅蝗,低地草甸的特有种为亚洲飞蝗、小垫尖翅蝗和绿纹蝗。蝗虫群落的Shannon-Wiener多样性指数在温性荒漠、温性草原化荒漠和温性荒漠草原要显著高于低地草甸;Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数在七个草地类型间无显著性差异。温性荒漠草原和温性草原的蝗虫群落最为相似,两者Jaccard相似系数为0.56。     

土地利用/覆被变化对区域蒸散发影响的遥感分析——以吉林省乾安县为例

以吉林省西部乾安县为例,基于Landsat TM和ETM+影像,分析该区1989年和2001年2期土地利用/覆被变化对区域蒸散发的影响。结果表明:从1989-2001年,乾安县土地利用/变化显著。草地→耕地、草地与不同程度盐碱地、不同程度盐碱地内部的转换为主要土地利用变化类型。12年来,不同土地利用类型的平均日蒸散量格局基本一致,表现为:水体>湿地/耕地>林地>草地/轻度盐碱地>居民用地>中度盐碱地>重度盐碱地。其中,59.6%的地表蒸散强度变化区的土地利用/覆被发生变化。草地→耕地、草地→不同程度盐碱地、不同程度盐碱地→草地的蒸散强度变化以基本不变、减少、增加为主;由轻度盐碱地向重度盐碱地逐渐转变时,蒸散强度降低,反之增加。由于草地的植被覆盖度减少,其蒸散强度降低,而林地、居民用地、轻度盐碱地的植被覆盖度增加,蒸散强度以增加为主。     

双层模型下艾比湖湿地植物群落蒸散计算

基于双层模型原理,结合生长季的实测数据验证,计算新疆艾比湖湿地植物群落生长季节蒸散量的时空变化,选择胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)3 种不同植物群落的蒸散量进行比较.结果表明:艾比湖湿地生长季植物群落平均蒸散量约为 10 mm/d,最大值在 20 mm/d 以上,出现在 58 月,总体表现出随季节变化先增长后降低的特点;3 种典型植物群落蒸散强度依次为:胡杨群落>柽柳群落>梭梭群落.构建基于能量平衡的干旱区自然系统蒸散量模型时,应考虑地表植被类型和干旱区特性.研究结果对干旱区水量平衡计算、不同植物群落的蒸腾耗水量以及艾比湖湿地自然保护区生态建设规划具有一定的参考意义.     

西北干旱区景观要素镶嵌结构的分形研究——以黑河流域为例

以黑河流域为区域背景，运用分形理论，定量化地研究西北干旱区景观镶嵌结构的复杂性与稳定性。研究结果表明：（1）各景观要素，按照镶嵌结构的复杂性程度（分维值D）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞中山草原＞高山草甸＞草原化荒漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪＞平沙地沙漠＞固定沙丘沙漠＞低平滩地盐漠＞人工绿洲＞荒漠草原＞居民点（城市）＞荒漠戈壁＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸沼泽＞半固定沙丘沙漠＞流动沙丘沙漠＞丘陵山地荒漠＞高山灌丛草甸＞中山灌丛草原＞中山草甸草原。（2）各景观要素，按照镶嵌结构的稳定性程度（SK）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞中山草甸草原＞中山灌丛草原＞高山灌丛草甸＞丘陵山地荒漠＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞流动沙丘沙漠＞半固定沙丘沙漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞高山草甸沼泽＞中山草原＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸＞荒漠戈壁＞居民点（城市）＞荒漠草原＞草原化荒漠＞人工绿洲＞低平滩地盐漠＞固定沙丘沙漠＞平沙地沙漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪。（3）在各景观要素的镶嵌结构中，高山草原是最复杂，同时也是最稳定的；自然绿洲的复杂性和稳定性都大于人工绿洲。镶嵌结构最为简单的是中山草甸草原。最不稳定的景观要素，恰恰就是维系绿洲生存的关键－冰川和永久性积雪。（4）在沙漠和荒漠化景观中，固定沙丘和平沙地沙漠的复杂性虽然高于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀及壁及荒漠草原，但是其稳定性却低于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀戈壁、荒漠草原及草原化荒漠。这就是说，固定沙丘并不稳定。（5）在草原景观中，荒漠草原的稳定性最差。     

Impacts of livestock grazing on a savanna grassland in Kenya

The dynamics of most rangelands in Kenya remain to be poorly understood.This paper provides baseline information on the response of a semiarid rangeland under different livestock grazing regimes on land inhabited by the Massai people in the east side of Amboseli National Park in Kenya.The data were collected from grasslands designated into four types:(1) grassland from previous Massai settlements that had been abandoned for over twenty years;(2) grassland excluded from livestock grazing for eight years;(3) a dry season grazing area;and (4) a continuous grazing area where grazing occurred throughout all seasons.Collected data included grass species composition,grass height,inter-tuft distance,standing grass biomass and soil characteristics.The results indicated that continuous grazing area in semiarid rangelands exhibited loss of vegetation with negative,long-term effects on grass functional qualities and forage production,whereas grassland that used traditional Maasai grazing methods showed efficiency and desirable effects on the rangelands.The results also showed that abandoned homestead sites,though degraded,were important nutrient reservoirs.     

Impacts of soil moisture level and organic matter content on growth of two Juncus species and Poa pratensis grown under acid soil conditions

The abundance of Juncus effusus (soft rush) and Juncus conglomeratus (compact rush) has increased in coastal grasslands in Norway over recent decades, and their spread has coincided with increased precipitation in the region. Especially in water‐saturated, peaty soils, it appears from field observations that productive grasses cannot compete effectively with such rapidly growing rush plants. In autumn–winters of 2012–2013 and 2013–2014, a four‐factor, randomised block greenhouse experiment was performed to investigate the effect of different soil moisture regimes and organic matter contents on competition between these rush species and smooth meadow‐grass (Poa pratensis). The rush species were grown in monoculture and in competition with the meadow‐grass, using the equivalent of full and half the recommended seed rate for the latter. After about three months, above‐ and below‐ground dry matter was measured. J. effusus had more vigorous growth, producing on average 23–40% greater biomass in both fractions than J. conglomeratus. The competitive ability of both rush species declined with decreasing soil moisture; at the lowest levels of soil moisture, growth reductions were up to 93% in J. conglomeratus and 74% in J. effusus. Increasing water level in peat–sand mixture decreased competivitiveness of meadow‐grass, while pure peat, when moist, completely impeded its below‐ground development. These results show that control of rush plants through management may only be achieved if basic soil limitations have been resolved.     

Characteristics of soil organic carbon and total nitrogen under various grassland types along a transect in a mountain-basin system in Xinjiang,China

Soil organic carbon(SOC) and soil total nitrogen(STN) in arid regions are important components of global C and the N cycles, and their response to climate change will have important implications for both ecosystem processes and global climate feedbacks. Grassland ecosystems of Funyun County in the southern foot of the Altay Mountains are characterized by complex topography, suggesting large variability in the spatial distribution of SOC and STN. However, there has been little investigation of SOC and STN on grasslands in arid regions with a mountain-basin structure. Therefore, we investigated the characteristics of SOC and STN in different grassland types in a mountain-basin system at the southern foot of the Altai Mountains, north of the Junggar Basin in China, and explored their potential influencing factors and relationships with meteorological factors and soil properties. We found that the concentrations and storages of SOC and STN varied significantly with grassland type, and showed a decreasing trend along a decreasing elevation gradient in alpine meadow, mountain meadow, temperate typical steppe, temperate steppe desert, and temperate steppe desert. In addition, the SOC and STN concentrations decreased with depth, except in the temperate desert steppe. According to Pearson's correlation values and redundancy analysis, the mean annual precipitation, soil moisture content and soil available N concentration were significantly positively correlated with the SOC and STN concentrations. In contrast, the mean annual temperature, p H, and soil bulk density were significantly and negatively correlated with the SOC and STN concentrations. The mean annual precipitation and mean annual temperature were the primary factors related to the SOC and STN concentrations. The distributions of the SOC and STN concentrations were highly regulated by the elevation-induced differences in meteorological factors. Mean annual precipitation and mean annual temperature together explained 97.85% and 98.38% of the overall variations in the SOC and STN concentrations, respectively, at soil depth of 0–40 cm, with precipitation making the greatest contribution. Our results provide a basis for estimating and predicting SOC and STN concentrations in grasslands in arid regions with a mountain-basin structure.     

浑善达克沙地气候因子对沙尘暴频率的影响

利用浑善达克沙地气象台站的常规气候资料,分析气候要素和沙尘暴频率的多年变化状况,建立能够很好描述该地区沙尘暴频率年际变化的沙尘暴指数,并建立适合浑善达克沙地气候特征的气候因子影响沙尘暴频率指数模型。结果表明,浑善达克沙地自1960年后气候逐渐变暖,并有微弱变湿趋势,沙尘暴年日数自1998年起波动增加,2000年出现极大值;沙尘暴年日数与沙尘暴指数的相关系数达0．7左右;建立的气候影响指数模型,能够用来解释当前该地区沙尘暴频率的分布格局。     

近30年来内蒙古地区气候干湿状况时空分布特征

根据内蒙古115个气象站1971～2000年气象资料,采用改进的Selianinov干燥度计算公式,研究了内蒙古地区气候干湿状况时空变化。结果表明:内蒙古干燥度空间分布具有明显地带性分布规律,即从西向东随经度增加干燥度逐渐变小,气候变得湿润。从年际变化的空间分布可以看出,30年来内蒙古地区气候变化大致分为两种类型:1)干湿交替型,位于西部的典型荒漠区和东北部的大兴安岭森林区。2)持续变干型,内蒙古中东北地区的半湿润区和半干旱区的分界线,30年来持续向东南方向推进,使得半湿润区面积缩小,半干旱区面积增加。从年际变化的时间分布来看,70年代,年平均干燥度呈现波动式下降,气候变化趋于湿润化;80年代,气候经历了先干后湿又干的变化过程,干燥度波动较大;90年代,气候经历了先湿润后急剧变干的变化过程,其中1995～2000年干燥度增幅为30年最快的时段。在六大生态类型分区中,典型荒漠区干燥度变化最为剧烈,且对内蒙古全区干燥度的贡献率最大,大兴安岭林区和草甸草原区的干燥度变化最小。从气候干湿状况的年代际变化可以看出,80年代是内蒙古全区气候干旱比较严重的年代。     

昌吉高寒草地的一般特征及其主要牧草评价

新疆昌吉州境内的高寒草地,均分布于天山北坡高山带。主要有高寒草原、高寒草甸和高寒沼泽等草地群落。其一般特征是:群落类型简单、分布零碎、草层低矮、产量低、组成较贫乏,主要生活型由须根、短根茎和轴状根植物组成,几乎完全缺乏一年生的种类,以及毒害草较少等,是各类家畜的优良夏季放牧场,在该州草原畜牧业的季节轮牧系统中具有重要地位。本文所评价的高寒牧草有:紫花针茅、短叶羊茅、黑花苔草、窄果嵩草、嵩草、矮叶生火绒草、珠芽蓼和高山早熟禾等。它们草质柔嫩、富含营养、适口性良好、耐牧、再生力强,是各类家畜夏季抓膘的优良牧草。     

MERSI资料在内蒙古草原牧草产量估测中的应用研究

利用卫星遥感资料估测天然草地生产力是草地生态学和草地管理学的研究热点。内蒙古草原面积大、类型多、具有重要的生态和生产功能,实时监测其草地生产力变化十分必要。由于风云3号极轨气象卫星资料具有迅速、覆盖面广、不受地面条件限制等优点,文中将内蒙古自治区气象局42个生态监测站点2008～2010年6～8月份的风云3号卫星MERSI遥感数据和同步的牧草产量实测数据相结合,引入MERSI-NDVI概念,建立了基于MERSI-NDVI估测内蒙古草原牧草产量的估测模型,并对模型的可靠性进行了检验。结果表明:基于风云3号极轨气象卫星资料提取的MERSI-NDVI与内蒙古草原牧草产量具有较高的相关性,利用MERSI-NDVI遥感估测天然草地牧草产量是可行的;基于MERSI-NDVI构建的三个类型草地遥感估产模型精度在65.32%～88.84%之间,其精度可以满足宏观测产的要求。不仅适合大面积监测估产,还可用于局部地域牧草产量的定点估产。     

内蒙古农牧交错带春季土壤底墒估算模式研究

利用内蒙古农牧交错区13个站点20a的土壤水分观测资料和常规气象资料,分析了前期不同时段降水量(R)和参考作物蒸散量(Eo)与春季实测底墒的关系,分别建立了不同生态气候经济类型地区0～50cm和0～20cm土层的底墒估算模型,并利用2001～2002年土壤湿度和相应的气象资料对模型进行了检验,预测准确率平均为91.1%。     

高寒草地主要类型土壤因子特征及对地上生物量的影响

以新疆巴音布鲁克高寒草地五种主要草地类型的实测数据为依据,探讨了土壤因子随环境变化的特点及其对地上生物量之间的影响。结果表明:沼泽高寒草甸土壤含水量最大,有机质和速效N、P、K的含量都最高。高寒草原土壤含水量最小,有机质和速效养分的含量最低。土壤含水量与速N存在显著正相关,速P与速N和速K之间分别存在显著正相关,速K和有机质存在显著正相关。土壤含水量和速N含量是影响地上生物量的主要土壤因子,回归方程分别为Y=379.954X+28.238(F=12.562,P<0.05)和Y=0.864X-122.874(F=21.352,P<0.05)。