半干旱牧区天然打草场生产力时空变化及对气候响应分析

【目的】 定量评估半干旱牧区天然打草场的生产能力,分析天然打草场的退化程度,明确气候因子对打草场生长过程的影响。【方法】 利用Miami和Tharnthwaite Memorial模型计算2000—2017年半干旱牧区天然打草场气候生产潜力,并结合近18年的中分辨率成像光谱仪（MODIS）净初级生产力（NPP）产品（MOD17A2H）进行分析。【结果】 2000—2017年半干旱牧区天然打草场实际生产力与潜在生产力均随降水增加呈上升趋势,天然打草场18年平均实际生产力和潜在生产力分别为295.24和557.79 g C·m^-2·a^-1。按不同草地类型分析,气候生产潜力与实际生产潜力均以草甸草原最高,分别为589.68 g C·m^-2·a^-1和349.78 g C·m^-2·a^-1,山地草甸的气候生产潜力最低,为518.72 g C·m^-2·a^-1,而实际生产潜力以典型草原最低,仅为269.52 g C·m^-2·a^-1。从变异系数来分析,气候生产潜力与实际生产力均以草甸草原最稳定。从年际变化率分析,草甸草原的气候生产潜力的上升速率最高,为6.30 g C·m^-2·a^-1,实际生产力以山地草甸上升速率最高,为4.44 g C·m^-2·a^-1。实际生产力对降水的响应高于温度,其中95.88%的打草场与降水呈显著正相关关系,与温度呈负相关的区域仅占总面积的5.70%,且不同草地类型的实际生产力均与降水在P<0.001水平呈显著正相关关系。【结论】 天然打草场气候生产潜力呈由西向东递增的地带性规律,而实际生产力受水热条件的影响,以大兴安岭为中心向东西两麓逐渐递减,其对降水的响应高于温度,水分条件是该区植被生长的限制因子;年均气候资源利用率的分布规律与实际生产力相同,平均气候资源利用率为55.09%;以草甸草原打草场的气候资源利用率最高,高达60.34%,同时也是退化速度最高的草地类型。     

基于meta分析的放牧压力对内蒙古高原草地生态系统的影响

放牧是最主要的草地利用模式，直接或间接地影响草地物质循环和能量流动，放牧强度对草地的健康状况和演替方向起决定作用。本文基于40篇内蒙古草原放牧相关文献数据，通过meta分析探讨温带草原对放牧强度的响应特征。结果表明，与未放牧草地相比，轻度放牧草地对群落植物地上、地下生物量和土壤全氮和全磷含量无显著影响，而土壤有机碳、微生物生物量碳、细菌和真菌数量分别显著上升3.60%、7.80%、11.40%和10.83%（P<0.05）；中度放牧下群落植物地下生物量和土壤微生物数量无显著变化，而地上生物量和土壤有机碳、全氮、全磷和微生物生物量氮含量分别显著降低21.62%、4.44%、2.15%、8.35%和6.76%（P<0.05）；重度放牧下群落植物地上和地下生物量，土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳含量，细菌和放线菌数量分别显著下降39.72%、16.30%、7.62%、6.46%、8.03%、8.76%、12.92%和18.27%（P<0.05）。以上结果表明轻度放牧有利于土壤肥力和草地生产力的保持和提升，而当放牧干扰超出一定的限度时，草地各项功能均显著下降而发生退化。本研究可为内蒙古温带草原的合理利用和适应性管理提供理论基础。     

内蒙古苏木山华北落叶松生物量及碳储量研究

森林生物量、碳储量是评价森林生长状况的重要指标。通过野外样地调查及室内烘干称重等方法,研究了苏木山林场不同林龄华北落叶松人工林乔木层、灌木层、草本层生物量以及乔木层净生产力、碳储量积累特点和变化趋势。结果表明:幼龄林、中龄林、近熟林平均木的生物量分别为26.41 kg、32.70 kg、107.81 kg;林分生物量分别为43.66 t·hm^-2、79.88 t·hm^-2、125.83 t·hm^-2;灌木层和草本层生物量之和分别为1.44 t·hm^-2、1.19 t·hm^-2、0.95 t·hm^-2;乔木层净第一生产力分别为2.56 t·hm^-2·a^-1、3.07 t·hm^-2·a^-1、3.40 t·hm^-2·a^-1,碳储量分别为22.20 t·hm^-2、40.55 t·hm^-2、63.80 t·hm^-2。苏木山华北落叶松人工林生物量、碳储量随林龄增加而增大,各器官碳储量从大到小依次为干>根>枝>皮>叶。     

混播比例对三江源人工草地植被和土壤养分特征的影响

建植混播人工草地是修复三江源黑土滩退化草地的有效措施，但不同混播比例下植被和土壤养分特征的变化尚不明确。以垂穗披碱草、中华羊茅和青海草地早熟禾分别按1∶1∶1（M₄），2∶1∶1（M₅），1∶2∶1（M₆），1∶1∶2（M₇），2∶2∶1（M₈），2∶1∶2（M₉）和1∶2∶2（M₁₀）建植混播人工草地，并以各组分单播为对照，研究生产力、物种多样性、超产效应、多样性净效应（包括互补效应和选择效应）和土壤养分特征的变化，并采用多准则决策模型-TOPSIS进行综合评价，以筛选最佳混播比例，以期为三江源退化草地生态修复提供科学依据。结果表明：混播处理地上生物量显著高于中华羊茅和青海草地早熟禾单播的生物量，但显著低于垂穗披碱草单播处理，混播处理地上生物量在M₅、M₈、M₉和M₁₀处理较高。而地下生物量在混播处理间无显著差异。混播处理中，仅M₅、M₈、M₉和M₁₀处理存在超产，达40.4~71.1 g·m^-2。M₄和M₆处理的多样性净效应均小于0，说明由于物种竞争导致群落减产。而M₇~M₁₀混播处理的多样性净效应均大于0，说明物种生态位的互补使得群落高产。M₈和M₉处理中互补效应和选择效应共同主导了超产效应，而M₅和M₁₀处理中主要由互补作用主导超产效应。表层土壤的有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾含量在M₆、M₇和M₁₀混播处理中较高。TOPSIS模型综合评价表明，M₁₀混播处理不但可保持较高的生产力，还可显著提高土壤的养分含量，是三江源区人工草地建植的理想混播比例。     

内蒙古荒漠草原承载力综合评价

[目的]明确内蒙古荒漠草原生态系统的结构和功能的变化情况。[方法]选定达茂旗为研究对象,运用3S技术,对草地植被覆盖度、草地生产力和载畜量30多年的变化进行了研究。[结果]达茂旗草地植被覆盖度相比2000年初期升高了2百分点;达茂旗草地生产力由南向北呈递减趋势,相比2003年有所升高;达茂旗草地载畜量相比20世纪80年代和2000年初期整体水平有所升高。[结论]该研究结果为内蒙古制定生态管理决策提供了理论依据。     

土地利用/覆被变化对鄂尔多斯市草地生态系统净初级生产力的影响

[目的]探究土地利用/覆被变化对鄂尔多斯市草地生态系统净初级生产力(NPP)的影响,为该区退牧还草措施的高效实施和草地资源的合理管理提供理论依据。[方法]基于多源遥感影像数据、多期土地利用/覆被数据和气象数据等,运用光能利用率模型(CASA),模拟鄂尔多斯市草地生态系统净初级生产力(NPP),并进行分析和探讨。[结果](1)鄂尔多斯地区草地NPP总量在2001年(5 700.16Tg)到2015年(7 634.61Tg)间增加了1 934.46Tg;空间分布上存在明显的地域差异性。(2)该市2001—2015年耕地面积持续减少;15a间,林地面积增加了4 593km~2;草地净减少量为786.38km~2,其中草地与未利用地之间的相互转化最大,有大量耕地、林地转变为草地,面积达到376.5km~2。(3)该市2001—2015年草地类型未发生变化地区NPP增长量为1 999.42Tg;草地转为其他土地类型共引起草地NPP减少量为303.98Tg,其中转为耕地、林地和未利用地导致其NPP减少量分别为35.08,69.81和118.28Tg;其他土地类型转化为草地导致NPP的总增加量达128.96Tg,其中由耕地、林地、水域、未利用地转化带来的草地NPP增量分别为36.30,31.39,17.58,151.38Tg。[结论]土地利用/覆被对草地NPP影响较大,耕地和林地向草地的转化、未利用地的重新利用使得草地碳汇总量增加。草地向未利用地、水域、城乡工矿居民用地的转化使得草地生态系统碳汇能力减弱。     

基于高光谱遥感的叶片总初级生产力GPP反演

为探究利用高光谱植被指数反演叶片总初级生产力(GPP)的模型,以湖北省武汉大学试验田油菜和小麦叶片高光谱反射率和光照强度(PARin)为数据源,利用7种植被指数与PARin的乘积分别反演2种植被叶片GPP,构建线性及非线性回归模型,并对模型进行验证。结果表明:1)从油菜生理特点出发,需要分生育期建模。在选择的7种植被指数中,花期SR构建的一次模型效果最优,建模和验模R2分别为0.80和0.82,RMSE不超过2.85g/(m~2·d);荚果期选择CIred edge和MTCI为优选模型,建模和验模R2为0.84和0.72,RMSE3.91g/(m~2·d);全时期基于红边波段的CIred edge、MTCI为优选模型,建模集R2达到0.80,RMSE3.67g/(m~2·d),验模R2达到0.65,RMSE3.92g/(m~2·d);2)小麦中NDVI模型效果最优,建模集R2=0.59,RMSE=2.80g/(m~2·d),验模R2=0.67,RMSE=3.39g/(m~2·d)。将油菜与小麦做对比,基于红边波段的植被指数CIred edge和MTCI对2种植被差异不敏感,R2为0.72~0.73,表明CIred edge和MTCI模型可以用于小麦和油菜叶片GPP的统一反演。     

水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响

研究不同水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响,以期探索提高温室辣椒高效生产的水氮管理模式。利用温室小区灌溉试验,以‘陇椒2号’为供试品种,设置3个灌水水平:低水W60(60%ETc)、中水W75(75%ETc)和高水W90(90%ETc),全生育期灌水量分别为132、156和180 mm;3个施氮水平:低氮N150(150kg·hm~(-2))、中氮N225(225kg·hm~(-2))和高氮N300(300kg·hm~(-2)),共9个处理。在生育期内对辣椒的各生长指标进行观测,并统计产量、产量构成及测定品质等指标。结果表明:灌水量、施氮量及水氮交互作用对温室辣椒生长指标、干物质积累、水氮利用效率、产量及品质都有显著影响;辣椒产量以W75N225处理最高,为52.87t·hm~(-2),较其他处理增产4.31%~88.63%,且水分利用效率(WUE)提高11.74%~59.91%;辣椒干物质积累量以W90N300处理最高,为6 986.57kg·hm~(-2),与W75N225处理差异不显著;果实的干物质积累量以W75N225处理最高,为4 221.58kg·hm~(-2),较其他处理增加7.35%~109.38%;施氮量对辣椒株高影响显著,W90处理下N300和N225处理与N150处理相比,株高增幅分别为16.09%和10.57%,但茎粗之间无显著差异。W75N225处理辣椒果实品质较高,与其他处理相比,维生素C、可溶性蛋白质和可溶性糖质量分数分别增加3.95%~12.88%、-3.09%~14.12%和-0.66%~15.33%,硝酸盐质量分数较W75N300处理降低24.49%。综合分析产量、品质及水氮利用效率可知,W75N225处理为关中地区温室辣椒最适的水氮组合。     

金昌市农户玉米施肥现状调查评估

为了解金昌市农户玉米施肥情况,2015年7月通过问卷调查与田间实地观测相结合的方式,在金昌市金川区及永昌县进行了玉米生产及养分资源投入现状的调查与分析。结果表明:金昌市的玉米种植面积占总调查耕地面积的64.17%,玉米平均产量为(14 762.87±1 649.17)kg/hm~2。玉米生产中N与P_2O_5施用量的变化范围分别为265.5～1 101.0 kg/hm~2和60.0～668.3 kg/hm~2,平均施用量分别为(510.3±178.2)、(235.1±114.5)kg/hm~2。N、P_2O_5及总养分的偏生产力平均值分别为(33.50±19.18)、(77.55±43.77)、(19.93±7.95)kg/kg。说明金昌市农户在玉米生产肥料施用中存在的主要问题是养分投入配置不合理及肥料利用率偏低。     

内蒙古阴山北麓旱农区马铃薯间作模式的生产力与水分利用

马铃薯是内蒙古阴山北麓的主要农作物之一,优化马铃薯种植模式,可以提高马铃薯产量,遏制土壤肥力退化,促进农业可持续发展。本研究于2009—2014年进行了6 a的大田小区定位试验,研究了马铃薯与苕子或莜麦间作对土地生产力及水分利用效果的影响。结果表明:马铃薯/苕子和马铃薯/莜麦2种间作模式具有较强且程度相当的间作产量优势,土地当量比分别为1.59~2.24和1.56~2.22。间作并不会显著增加或降低作物的耗水量,马铃薯、苕子和莜麦于不同种植年的耗水量有差异,最大降幅分别可达25.1%、23.7%和25.5%。间作可显著提高间作系统的水分利用效率,具有显著的水分利用优势(水分当量比分别为1.59~2.01和1.55~2.24),且主要体现在苕子和莜麦作物上。此外,间作体系的水分利用效果还与当年的降雨量关系密切。综合分析认为,马铃薯间作有利于整个间作系统农田生产力和水分利用效率的提高,且对苕子和莜麦的提升效果更佳。