基于Biome-BGC模型的天山北坡森林生态系统碳动态模拟

以天山北坡森林生态系统为对象,对Biome BGC模型的生理生态参数进行了校正,模拟了1959-2009年气候变化及不同气候变化情景下,研究区森林生态系统净初级生产力（NPP）、碳收支（NEP）和土壤呼吸的变化趋势。结果表明：[JP2]1959-2009年该区森林生态系统年均NPP为547.97 g·m-2·a-1,年均NEP为61.24 g·m-2·a-1,[JP]表现出适度的碳汇效应,但碳汇效应整体呈递减趋势;在设定的温度、降水情境下,NPP和NEP对降雨变化的敏感性,较其对气温升高的敏感性强;在平均气温升高、降雨量不变的情景下,森林生态系统NPP呈微弱增加态势,但NEP呈减少趋势,主要原因为气温升高,导致土壤呼吸增强。通过分析气温在干旱区的正负效应,表明气温升高促进了天山北坡森林生态系统的NPP;干旱胁迫在该区域不显著。     

草地牧草生产力对不同放牧强度响应的研究进展

放牧是草地生态系统最主要的利用方式.草地牧草生产力对不同放牧强度的响应研究一直是草原生态学领域的一个重要科学问题,明确认识该问题对草地生态系统可持续利用至关重要.国内外学者已经针对该问题做了大量研究工作.但对"适度放牧可促进草地牧草生产力"的认识依然存有争论,对放牧对草地牧草生产力影响这一科学问题缺乏深入的机理认识.综述了国内外对该科学问题的研究进展,探讨了研究工作中存在的问题,指出模型模拟结合观测实验数据进行放牧对草地牧草生产力影响的深入机理研究是未来的研究方向.     

近34年玛纳斯河流域棉花生长和耗水特征研究

利用1980—2013年北疆玛纳斯河流域乌兰乌苏农业气象站长期的农气观测实验资料,对3个典型棉花种植时期:裸地沟灌(NF,1980—1993年)、覆膜沟灌(MF,1994—2004年)以及膜下滴灌时期(MD,2005—2013年)的棉花生长和耗水特征进行对比研究。结果表明:在充分灌溉的条件下,棉花籽粒产量主要受温度影响,而蒸散量的变化与灌水量有关。近34年,该站棉花籽棉产量和棉田蒸散量均呈增加趋势,每年籽棉产量的增加率大于蒸散量的增加率,棉田水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)也随之呈增加趋势。MD时期的WUE和IWUE值最大,分别为(0.7±0.1)、(1.0±0.3)kg/m3,在我国和世界其他干旱、半干旱棉花产区均处于较高水平。     

三工河流域绿洲土壤微量元素有效含量特征分析

土壤微量元素的含量与分布特征是反映特定地区环境状况的一个重要因素,对土地资源的合理开发和利用具有重要意义.本研究以天山北坡三工河流域冲积平原型绿洲为研究区,选择盐土、潮土和灰漠土3种土壤类型,分析其B、Mn、Zn、Fe、Cu等微量元素的有效含量特征.结果表明:⑴以"全国农业系统的土壤速效微量元素丰缺指标"为标准,土壤有效Mn含量属于极低水平,有效Zn和Fe含量属于中等水平,有效Cu属于丰富水平,有效B属于极富水平;⑵三工河流域绿洲土壤中有效Mn、Zn、Fe、Cu含量与土壤pH呈负相关关系;土壤有机质对有效Fe、Cu含量影响很大;有机质和Mn的关系不明显,这和湿润地区研究结果存在显著差异;⑶不同的土壤类型对于土壤有效B、Zn和Fe的含量影响显著;潮土中微量元素的有效含量与盐土、灰漠土中含量相比有显著差异.     

新疆绿洲覆膜滴灌棉田碳通量特征研究

基于涡度相关技术,对新疆典型绿洲棉田进行了连续4年的碳通量观测,并探讨覆膜滴灌棉田生育期内碳通量的构成和特征。结果表明:生长盛期(6—9月),棉田的总初级生产力(GPP)和净生态系统碳交换(NEE)日变化明显,峰值约出现在14:00。生态系统呼吸(Res)日变化稳定,与膜下土壤温度日变化稳定有关。日间GPP随太阳净辐射(Rnet)增加而增大,可用直角双曲线方程描述;且最大光合速率的峰值出现在7月。各碳通量的季节变化不同:GPP和NEE与LAI的季节变化一致,峰值出现在7月;而Res的峰值出现在6月。月累积GPP在6—9月间主要分配给NEE;而其余月份则分配给Res。整个生育期内(5—10月),总GPP平均为816.2 g C/m2,其中NEE占58.6%,这表明生育期内覆膜滴灌棉田表现为碳汇。     

天山北麓不同土地覆被下土壤有机碳垂直分布特征

利用全国第二次土壤普查数据,对天山北麓不同土地覆被类型下的土壤有机碳分布特征开展研究。结果表明：在0～100 cm土层天山北麓不同土地覆被类型的土壤碳密度差异显著,其均值处于3.65～35.73 kg·m^-2。不同土地覆被类型的土壤碳密度垂直分布差异明显,其中耕地表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的32.2%,其相邻土层的土壤碳密度占其总量比例的差值较小,最大差值仅为8.1%;高山亚高山草甸、森林和隐域植被表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的40%以上;荒漠植被、裸地和稀疏植被表层(0~20 cm)土壤碳密度占其总量的比例低于37%,其中裸地与稀疏植被最低,仅为25.4%,其相邻土层土壤碳密度占其总量比例的最大差值低于4.0%。     

干旱区绿洲城市土地利用变化及其生态环境效应分析——以乌鲁木齐市为例

通过文献资料的检索、统计数据的分析和实地调查,本文对乌鲁木齐市土地利用变化及其环境效应进行了研究。结果表明:近20年来,乌鲁木齐市土地利用结构发生显著变化,耕地减少,园地、建设用地增加,未利用地减少,土地利用强度明显提高,城市建设用地布局过于集中,引起较为严重的环境问题,造成区域内水土流失,土壤污染,水质恶化,大气污染严重,热岛效应显著,地质灾害频发等。但在个别区域合理的土地开发利用取代了生态价值较低的未利用地,使得这些区域的生态环境质量有所改善。建议对快速发展的特大城市乌鲁木齐市,不必强调集中连片扩展,可采取分散集中布局的模式,将耕地或果园作为城市绿色空间加以保护,继续加强周边荒山的绿化,以缓解建设用地和绿色用地的矛盾,有利于环境问题的解决。     

天山北坡三工河流域高山林线植被与土壤的关系

开展干旱区高山林线植被与土壤关系的研究,对干旱区乃至全球的林线成因和动态研究具有重要的理论意义.以新疆天山北坡三工河流域高山林线为研究区,结合林线植被特征,使用仪器监测数据、野外调查和实验室分析结果,对比研究不同海拔梯度和3种典型林线植被(云杉Picea schrenkiana Fisch.et Mey.、欧亚圆柏Sabina vulgaris Ant.和草地)覆被下土壤的湿度、温度、养分和其他特征.结果表明:随着海拔的升高,云杉下土壤深层(20 ～35 cm)湿度增加,表层(0～5 cm)湿度先降后升;夏季和春季,林线处表层土壤湿度由云杉向欧亚圆柏再向草地逐渐降低;在林线位置,生长季欧亚圆柏的深层土壤湿度明显大于云杉,冬季欧亚圆柏土壤表层温度大于云杉(温差10℃左右).林线处土壤有效养分呈表聚现象,且云杉覆被的土壤有机质高于欧亚圆柏.林线处的植被分布可由水热条件、AK、pH和SOM进行高精度模拟;林线处的土壤属性是气候、植被和人类活动共同作用的结果.     

干旱区农田排水系统演变的生态效应研究进展

在干旱区流域绿洲形成与发展过程中，普遍存在土壤次生盐渍化和不断改进的盐渍化治理过程，这导致在绿洲下部与临近荒漠区广泛形成农田排水系统景观，但其产生的生态效应还不清楚，限制了全面认识人工绿洲生态系统的环境变化过程。利用航片和遥感影像数据，基于图论网络分析和景观连通性模型，分析农田排水系统形成与演变的过程与格局；采用缓冲区分析、空间地统计模型、GIS相关性分析和群落多样性测度等方法，研究农田排水系统演变对廊道效应、土壤性状、土地利用和物种多样性的影响；利用经过改进的生物地球化学模型，研究农田排水系统演变对区域碳、水循环的影响，探讨农田排水系统与陆地生态系统的相互作用机制。深化对干旱区人类活动的生态效应的认识，并丰富绿洲生态学的研究内容，对绿洲农业可持续发展具有重要科学意义。     

干旱区山地生态格局与可持续发展

我国干旱区以山地-绿洲-荒漠组成的独立的内陆自然体系为重要特征。在这个体系中,山地为绿洲区提供了几乎所有的水资源;山地是干旱区最主要的林业及牧业基地;山地是干旱区绝大部分矿产、旅游资源所在地;山地是干旱区生物多样性、文化多样性集中地。没有山区的生态稳定,就没有干旱区的可持续发展。但是,多年来干旱区山地遭受森林破坏、草地退化、污染等影响,正侵蚀着干旱区可持续发展的根基。特别是干旱区在研究和政策上,重绿洲轻山地,使山区没有受到应有的重视。本文概括出干旱区山地的四种生态格局：基本格局、草原-草甸优势格局、草原-荒漠优势格局及内部湿地中心格局。简要论述了干旱区山地森林稀有资源管理的“奥依塔克模式”、山地保护与发展相协调的“巴音布鲁克模式”、中国西部山地发展的一般模式,并首次提出了中山带发展战略,使干旱区形成绿洲-中山立体双带发展模式。