天山东部树木径向生长与NDVI的关系

利用天山东部巴里坤山上限、下限天山云杉树轮数据和1982-2013年GIMMS 3g NDVI逐月数据及气候数据,分析了树轮宽度指数、归一化植被指数及气候因子之间的关系。结果表明:生长季不同时期NDVI与环境因子的响应不同。森林上限树木径向生长与气温正相关,与前年10月、当年4月、6月和7月气温达到显著水平(p<0.05),树轮宽度指数和非生长季PDSI相关性较好;森林下限树木径向生长与气温负相关,树轮宽度指数与生长季PDSI相关性较好。由于对气候因子的响应一致,上限天山轮宽指数和6月NDVI显著正相关(p<0.05),但与植被生长最为茂盛的7月、8月NDVI没有显著的相关性。     

古尔班通古特沙漠土壤种子库和幼苗的空间格局——灌丛的“保护效应”

荒漠生态系统中灌丛通过生境改造而对其周围植物产生"保护效应",这种正交互作用是荒漠植物群落构建的重要驱动力。本文采用室内萌发法观测了古尔班通古特沙漠南缘不同沙丘部位梭梭冠下、冠缘和灌丛间地3种微生境土壤种子库,并调查了相同采样微生境自然条件下幼苗密度及物种组成,以探讨梭梭"保护效应"对其周围植物生活史早期阶段的影响。研究结果:(1)土壤种子库和地上幼苗库中以一年生草本和短命植物占绝对优势。(2)土壤种子库密度从梭梭冠下经冠缘至灌丛间地逐渐减小,在冠下、冠缘与灌丛间地分别为(689±67)粒·m~(-2)、(578±58)粒·m~(-2)、(350±48)粒·m~(-2),梭梭灌丛对植物种子具有明显的聚集效应,但这种聚集效应在沙丘顶部不明显。(3)梭梭冠缘处自然条件下相对萌发率最高,为61%,冠下和灌丛间地则差异不明显,表明灌丛覆盖对种子萌发的影响在灌丛中心至灌丛间地这一小尺度上具有分异,冠缘处植物从梭梭"保护效应"中获益最大。土壤种子库和幼苗库的空间格局表明,古尔班通古特沙漠梭梭通过对种子的聚集效应及对种子库萌发成苗的促进作用,对其冠下植物在萌发期这一生活史早期阶段具有明显的"保护效应"。研究结果对深入理解荒漠生态系统中种间正交互作用的发生机理具有重要意义。     

国家二级珍稀濒危植物盐桦研究进展

盐桦(Belula halophila)属桦木科桦木属植物,主要分布新疆北部地区,被视为国家二级珍稀濒危植物。当前文献报道了盐桦自然种群数量低于60株,该种群处于濒危状态,属于极小种群。盐桦因其独特的地理分布和耐盐特征明显区别于桦木科其他植物,具有重要的植物系统学与区系地理学研究和经济开发价值。当前国内外有关盐桦研究报道较为匮乏,为呼吁、关注和及时拯救这一濒危植物,从生物学特征、盐分影响盐桦生理与分子水平上的变化等方面,阐述了盐桦植物适应盐碱环境的机制;因盐桦在生物多样性中的重要地位,分析了盐桦濒危原因与机制,提出以迁地保育为主、以就地保育为辅的盐桦拯救对策;重点综述了在盐桦各种繁殖技术,包括种子繁殖特性和组培育苗繁殖等,提出盐桦应用与开发措施技术,并针对可深入研究的问题和方向提出了展望。     

冷荒漠草本植物数量特征对不同水分输入和气象因子的响应

草本层是古尔班通古特沙漠植被的重要组成部分，在维持沙漠稳定、养分循环等方面具有重要意义。水分通常以积雪和降雨形式输入到土壤，输入方式及数量变化对荒漠植物的存活和生长有重要影响。本文以古尔班通古特沙漠南缘草本层为研究对象，利用人工增减积雪的方法，共设置4个积雪处理(0，50%，100%，200%积雪，其中100%积雪为对照)，于2009—2016年春季调查草本植物的数量特征和物种丰富度，分析草本植物数量特征对水分变化的响应；同时结合气象数据，分析不同年份一年生荒漠草本植物数量特征与主要气象因子的关系。结果表明：表层土壤含水量与积雪厚度成正比，相应的草本植物的幼苗密度与积雪水当量、表层土壤含水量成正比关系；2009—2016年，年内积雪量的变化对物种丰富度没有显著影响，各积雪处理间物种丰富度差异不显著；2009—2016年自然处理下年际间物种丰富度差异显著，2015年物种丰富度显著小于其余年份。结合气象数据分析发现，物种丰富度年际变化主要受幼苗建成期的降雨调控，并且干旱年份过后的湿润年份物种丰富度不受前一年降水的影响，说明荒漠草本植物层片具有较强的自我调节能力；自然处理下，不同年份草本植物旺盛期的存活数量与大气干旱程度(空气饱和差)呈显著负相关关系（R²值为0.611，P<0.05），与生长季的降雨量呈正相关关系（R²值为0.162, P>0.05），说明大气干旱程度更能表征荒漠草本植物生长峰值期的存活情况。     

基于辐射和温度的ET0模型在吐鲁番地区的比较与修正

利用吐鲁番地区3个气象站2000—2015年逐日气象资料,以FAO-56 Penman-Monteith(FAO-56 PM)模型为标准,对6种ET_0模型(M-A模型、P-T模型、M-H模型、H-S模型、Traj模型和B-H模型)进行评价并修正,采用均方根误差(RMSE)、绝对平均误差(MAE)、平均相对误差(MRE)评价指标和Wilcoxon非参数检验法比较年、月尺度上各模型修正前后的估算精度,以筛选适用吐鲁番地区ET_0简化估算模型。结果表明:吐鲁番地区ET_0的主要影响因子是R_s(太阳辐射),其次是e_s(饱和水汽压)和R_n(作物表面净辐射);修正前,年尺度上,M-H模型的估算精度最高;月尺度上,各模型误差较大且与FAO-56 PM模型存在显著差异,适用性较差;修正后,各模型在年、月尺度上的精度均有明显提高,无显著差异,其中修正后的P-T、M-H和B-H模型估算精度最高,可作为吐鲁番地区ET_0简化估算模型。     

塔里木盆地南缘新垦农田土壤性状变化及其与小麦产量的关系

以塔里木盆地南缘不同年限新垦农田(10年、20年、30年、40年、50年)为研究对象,以未开垦的荒漠自然土壤为对照,测定0―40cm土层有机质、养分、盐碱等土壤性状,探讨了新垦农田土壤肥力和盐碱变化及其对小麦产量的影响。结果表明:随开垦年限延长,0―20,20―40cm土层有机质含量均呈线性增加,但后者变化幅度相对较小。在0―40cm土层,全氮、有效氮和速效钾含量随时间延长的变化均与有机质含量呈极显著正相关,开垦50年时分别增加88.8%,213.4%,37.5%;有效磷含量在开垦前30年呈线性增加而后又降低,开垦50年时比开垦前增加1201.2%。荒漠自然土壤(0年)是以Na+和Cl-为主的轻度盐渍化土壤,开垦为农田后总盐分含量显著下降,且不同年限间差异不明显,在0―40cm土层平均为0.8g/kg,离子累积转变为以Na+和HCO3-为主。土壤pH在开垦30年(pH为8.85)时比开垦前增加13.4%,之后又显著下降,pH变化与CO32-和K+累积呈显著正相关。新垦农田小麦产量平均为4.79 t/hm^2,与土壤有机质、养分、盐分含量和pH均不相关,但与Na+、Cl-含量均呈显著负相关。综上,随开垦时间延长绿洲农田土壤肥力和盐渍化程度已得到明显改善,但0―40cm土层Na+和Cl-含量却是影响新垦绿洲小麦产量的主要土壤因子。因此,培肥农田土壤,采取有效措施降低Na+和Cl-含量,并防止其再次升高是实现绿洲小麦稳产高产的关键。     

疏水纳米材料修复酞酸酯污染土壤及水体

新疆农田土壤及周边河湖沉积物中酞酸酯污染非常严重,由于干旱的气候条件,现有微生物修复技术往往难以适用治理新疆地膜造成的酞酸酯污染。因此,迫切需要研发酞酸酯污染土壤及水体的修复技术及材料。基于应用材料表面的强疏水性对酞酸酯的优异吸附性能的原理,采用多巴胺聚合将3种纳米颗粒(BN、Si O_2、Fe_3O_4)改性得到疏水性良好的材料,并通过SEM-EDS、ATR-FTIR光谱、Raman光谱、N_2吸附脱附曲线等对改性材料进行表征。以新疆地膜污染土壤中常见的酞酸酯、邻苯二甲酸二丁酯作为目标污染物进行吸附性能实验,结果表明:所研发的改性材料对邻苯二甲酸二丁酯具有良好的吸附效果,平衡吸附量可达218.63 mg·g~(-1);吸附可以在220 min内达到平衡,吸附动力学符合准二级动力学方程;吸附等温线用Langmuir与Freundlich模型均能良好的拟合,后者的相关性更好;并在p H(2~12)与氯化钠盐度(高达4%)下,材料就能保持良好的吸附效果。该材料在修复干旱区酞酸酯污染土壤、沉积物及水体中具有广阔应用前景。     

北疆盐碱地空间分布特征分析

为了探究北疆盐碱地空间分布过程中盐碱化程度与经度、纬度及海拔高度之间的关系，基于1985年土壤调查结果，结合2015年Landest 8遥感解译去除人工绿洲结果，采用2 km×2 km网格单元，以盐碱地面积占总面积的比例作为检验区域盐碱化程度的指标，对盐碱地分布情况进行统计和分析。结果表明，北疆地区盐碱化程度受地形和降水的影响明显，特别是受土壤类型的影响更为密切；北疆地区盐碱化程度，由西向东呈增大趋势（P=0838），主要集中分布在E90°～E96°范围内，盐碱土占总面积的比例为7562%；由南向北呈减小趋势（P=-0768），主要集中分布在N40°～N43°范围内，盐碱土占总面积的比例为7782%；由低到高呈减小趋势（P=-0767），主要集中分布在-160～500 m范围内，盐碱土占总面积的比例为4741%。北疆盐碱地空间分布特征的分析对于揭示北疆盐碱化程度的变化规律，促进北疆盐碱土资源的合理开发和维持地区生态安全具有重要的意义。