农牧交错带柠条锦鸡儿根系与土壤水分空间关系研究

以内蒙古农牧交错带柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)人工林为研究对象,在秋季对其根系分布特征及土壤水分采用四分之一圆法分层采样分析,研究了柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率空间分布规律。结果表明:(1)柠条锦鸡儿根系呈浅层化分布,根系主要集中在0~60 cm土层;(2)根系生物量与土壤水分的空间分布规律基本一致,且根系分布与同空间内土壤水分存在正相关关系,均表现为随着土层深度的增加而逐渐减少;(3)在垂直、水平方向,各实验地柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率均呈显著相关,构建根系生物量与土壤含水率的经验模型,验证发现该模型可以很好地说明二者的关系。研究结果旨在为干旱区人工柠条林的栽植管理及植被恢复提供理论依据。     

准格尔旗砒砂岩区沙棘蒸腾耗水与环境因子的关系

为探究沙棘的蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,以内蒙古自治区鄂尔多斯市砒砂岩区典型造林树种沙棘为研究对象,采用SF60茎流计于2016年8月9—15日对沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)蒸腾速率进行监测,并同时结合HOBO小型气象站监测相关环境因子,对沙棘液流蒸腾速率及其与周围环境因子的连日变化的相关性进行深入研究。结果表明:1)沙棘的液流蒸腾速率表现为明显的昼夜变化规律,白天的蒸腾速率远高于夜间,夜晚有微弱的稳定的树干液流存在,呈双峰曲线趋势;2)沙棘树种液流蒸腾速率与环境因子的连日变化趋势基本相同,并且昼夜变化规律具有明显的波动性,且存在时滞效应,液流蒸腾速率与环境因子有密切的联系,同太阳辐射、空气温度、风速、10cm地温、水汽压亏缺环境因子呈正相关,而与空气相对湿度呈负相关关系;3)沙棘液流蒸腾速率与各环境因子回归方程为Vs=-0.007-0.004V-0.025T_b+0.679VPD+0.155Rs+0.011RH+0.207T_a,其中Vs为液流蒸腾速率,kg/h;V为风速,m/s;T_a为空气温度,℃;VPD为水汽压亏缺,kPa;RH为空气相对湿度,%;Rs为太阳辐射,W/m~2;T_b为10cm土层地温,℃,决定系数R~2为0.971。     

砒砂岩地区3种主要树种边材液流动态特征

为深入了解砒砂岩地区主要树种的水分利用特征,以内蒙古圪秋沟小流域砒砂岩区水土保持科技示范区为研究区域,运用茎热平衡法(SHB)对沙棘、柠条、油松3种主要树种蒸腾耗水进行研究,监测3种树种的边材液流日变化及不同天气条件下的液流速率。结果表明:(1)在生长期内,3种树种的液流速率均呈单峰曲线,其到达峰值时间大体相同。(2)在晴天时,沙棘的平均液流速率最高,可达到0.117 72cm/s,而油松与柠条的液流速率相近,3种树种的日平均流速分别为0.029 01,0.018 15,0.022 03cm/s。(3)在不同天气条件下,3种树种的边材液流速率变化规律均为晴天阴天雨天,各树种达到峰值的时间也有所差异,其规律亦为晴天阴天雨天。研究结果旨在为砒砂岩地区植物水分供求关系提供数据支撑,为该地区生态恢复与环境治理提供理论依据。     

基于沙柳冠层可见-近红外光谱的热值预测

热值是灌木生物质能源利用的重要燃烧性能参数之一。针对传统实验室检测方法破坏性大、费时费力、无法实现大量样本的快速检测问题,探讨了沙柳冠层可见-近红外光谱(Vis-NIR)结合不同化学计量学方法预测沙柳热值的精度差异。采用标准正态变量变换(SNV)、归一化数据(normalize)、标准正态变量变换+归一化数据和第二代小波变换即提升小波变换(LWT)对冠层光谱进行预处理,采用偏最小二乘法(PLS)和卷积神经网络(CNN)构建了沙柳热值可见-近红外模型。同时,对比分析了鲸鱼优化算法(WOA)、麻雀搜索算法(SSA)和灰狼优化算法(GWO)对CNN模型参数的优化效果。结果表明：当采用db4小波进行5层分解后,其对沙柳冠层可见-近红外光谱的去躁效果最好,基于LWT-WOA-CNN法构建的沙柳热值可见-近红外模型的预测精度最优,校正模型的决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)分别为0.852,0.103和2.599,RPD值较原始的PLS和CNN模型分别提高19.11%和76.80%。该研究可为沙柳生物质能源的高效、精细化利用提供技术支撑。     

内蒙古农牧交错带油松人工林碳汇效应研究

造林工程对生态环境的恢复发挥着重要的作用,对全球的碳素循环有重要影响。以内蒙古农牧交错带退牧还林的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究目标,以未退牧的天然草地作为参考,分析了造林工程对生态系统中的碳储量以及碳循环造成的影响。结果表明:造林工程使植被碳库碳储量快速提高,且随着油松林龄的增长,土壤碳库呈现先降低后逐渐升高的动态变化,凋落物碳库与生态系统的碳库随着林龄的增长而呈缓慢增长的趋势;油松林木平均碳汇速率由大到小表现为:中龄林近熟林幼龄林成熟林;以成熟林(43 a)为参照,油松林林分植被碳库固碳潜力为3 695.28 g/m2,生态系统固碳潜力为4 384.99 g/m2。研究结果表明,从长远来看,研究区进行退牧还油松人工林后,生态系统固碳效果是可观的碳汇。     

准格尔旗砒砂岩区三种典型造林树种蒸腾耗水研究

以内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩区三种典型造林树种为研究对象,采用SF60茎流计对沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.）、柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom.）和油松（Pinus tabuliformis）的蒸腾速率进行比较研究。结果表明：①三种树种均出现了明显的昼夜变化规律,白天的蒸腾速率远高于夜间,夜晚有微弱的稳定的树干液流存在,单、双峰规律明显。②在典型天气中,晴天三种树种树干液流速率曲线变化较平缓且峰值范围较宽,液流启动较早,停止较晚;在雨天,峰值较陡且范围较窄,液流启动较晚,停止较早;阴天居中。③三种树种的蒸腾速率与土壤含水率均呈显著相关,相关系数均在0.985以上。研究结果旨在为干旱区人工林的栽植管理及水资源合理利用提供理论依据。     

风沙土区黄柳根系及其碳储量分布特征

以内蒙古敖汉旗风沙土区15 a、25 a和35 a林龄的黄柳(Salix gordejevii)林为研究对象,分别设置3个样地,采用分层分段挖掘法,测定不同土层、土段的根系生物量、含碳率,计算根系碳储量,分析不同林龄黄柳根系及根系碳储量分布特征变化。随着土层深度的增加,黄柳根系生物量呈现先增加后减少的趋势,主要分布在0~100cm土层,均占根系总量的80%以上;15 a、25 a和35 a生黄柳根系总生物量分别为516.50、4 448.60 g·株~(-1)和7 257.7 g·株~(-1),随着林龄的增加,黄柳根系生物量呈增长趋势。根系碳储量分布特征呈梭形,15 a、25 a和35 a生黄柳根系总生物量分别为30.81、158.56 g·株~(-1)和229.9 g·株~(-1);随着林龄的增加呈增加趋势。     

敖汉旗两种主要土壤类型的土壤机械组成

选择赤峰市敖汉旗两种主要土壤（风沙土、栗钙土）为研究对象，采用Mastersizer 3000激光粒度分析仪测定不同类型土壤0~100 cm深度范围内的土壤机械组成（粘粒、粉粒及砂粒）。研究结果表明:相同土壤类型不同土层的机械组成基本相似，不同土壤类型相同土层的土壤粒径比例不同；不同土壤类型的土壤粒径含量总体表现为砂粒:风沙土＞栗钙土，粘粒、粉粒为:栗钙土＞风沙土。研究结果旨在为合理评价当地土壤结构和科学利用土地提供科学依据。