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。     

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。     

基于Landsat TM的哈尔滨市土地利用格局及NDVI响应特征

为量化30 m尺度植被覆盖指数(NDVI)对土地利用的响应特征,选择快速城市化地区,基于国家资源环境遥感信息平台土地利用数据,采用Google Enjine云平台计算2000—2015年NDVI逐年最大数值,开展土地利用变化的数量与格局分析,探究NDVI的变化趋势,厘清NDVI对土地利用的响应状况。结果表明:(1)2000—2015年黑龙江省哈尔滨市耕地、林地、草地、未利用地分别减少56.83、80.74、7.82、141.60 km~2,城乡和水域用地增加259.08、27.93 km~2。(2)NDVI现状区间主要为[0.5,0.8],占全域面积的73.02%,以乡村农田分布区为主,NDVI趋势的变化区间为[-0.50,0.40],负值占34.62%,正值占65.38%,表明大部地区植被趋于增加。(3)随着土地利用格局的变化,NDVI对耕地、草地、城市用地的响应为正,分别增加0.037 3、0.030 8、0.017 4;对农村用地的响应为负,降低0.021 8;对林地、水域用地、未利用地响应微弱。总体而言,研究区土地利用变化剧烈,城乡建设用地大幅扩张,NDVI变化趋势具有较好的规律性,对不同地类的响应特征差异明显。     

艾比湖流域景观结构及其与环境因子关系分析

以艾比湖流域为研究对象,采用Fragstats3.3的标准法和移动视窗法先后分析了流域景观结构及其空间分布特征;然后,针对流域本身自然地理环境特点,分别设置了两条样带,获得了景观指数沿两个样带方向的变化数据;最后,以高程、降水、气温、地温、人口和GDP为环境因子,以景观指数值为目标物种,利用去趋势典范对应分析方法研究了景观结构与环境因子的关系。结果表明:艾比湖流域景观结构简单,景观类型所占比例较为均衡,斑块多以相邻大斑块拼接而成,破碎化程度低,荒漠作为基质在景观类型中占据着优势地位,景观指数变化较大的地区多处于两种不同景观类型之间的过渡地带,自然环境对景观结构的影响比社会环境影响更大。     

近32年来新疆地区植被覆盖的时空变化

基于拟合的长时间序列数据监测新疆植被时空动态变化。结果表明,近32年来,新疆植被总体呈现增加趋势,但存在明显的阶段变化和空间差异;植被生长季NDVI值西部和西北部高,东部和东南部低;1982-2013年间新疆植被改善面积大于退化面积,绿洲农田植被覆盖区改善明显、草原区退化严重;整个研究区域的植被重心从北向南移动,天山以北的植被重心呈现西南-东北方向移动,天山以南呈现近似东西方向的移动。     

骆驼刺叶片和根系主要功能性状对水分胁迫的适应

植物通过改变地上和地下器官的功能性状和养分分配响应土壤水分变化.本研究以生长两年的骆驼刺(Alhagi sparsifolia)幼苗为研究对象,设置了4个水分梯度(W1:田间持水量的30％;W2:田间持水量的40％;W3:田间持水量的55％;CK:田间持水量的75％),并分析了骆驼刺叶和根的主要功能性状的变化特征.结果表明:水分的减少显著降低了骆驼刺的叶、茎、刺、地上、地下生物量(P<0.05),而对根冠比的影响并不显著(P>0.05).骆驼刺幼苗主要通过减小叶面积、增大比叶面积、减小根体积、增加比根长的生长策略响应水分胁迫.初步说明,骆驼刺能利用自身性状间的协同或权衡作用形成不同的适应策略.在所有水分梯度下,骆驼刺将更多的养分分配在根系中,器官间养分含量呈根>叶>茎>刺的规律;地上与地下之间的养分比值和水分变化正相关.本研究为塔克拉玛干沙漠南缘地区荒漠植被生态恢复提供了理论依据.     

哈萨克斯坦农业水土资源承载力评价及其影响因素识别

水土资源的数量与质量对农业可持续发展具有重要意义。选取22个指标建立了哈萨克斯坦农业水土资源承载力评价体系,将层次分析法、熵权法与模糊综合评价模型相结合,分析了哈萨克斯坦2001—2017年农业水土资源承载力的动态变化及区域差异,用障碍度法定量识别其影响因素。结果表明：① 2001—2017年,哈萨克斯坦农业水土资源承载力整体呈波动缓慢上升趋势,水土资源子系统和经济子系统的评价指数缓慢上升,生态子系统和社会子系统评价指数明显下降。② 农业水土资源承载力在地区间差异显著,高承载力区主要集中在北部、中部和东部地区,低承载力区在南部和西部地区。北哈萨克斯坦州、科斯塔奈州和阿克莫拉州的承载力高,呈逐年增大趋势,阿特劳州和南哈萨克斯坦州的承载力较低,且呈减小趋势。③ 承载力在2001—2009年主要受垦殖率、单位耕地面积农业产值及农业灌溉率的影响,在2010—2017年主要受农业水土资源匹配系数、人口密度及单位土地污水负荷的影响,生态环境因素逐渐成为承载力障碍因子。     

叶圈微生物的群落结构与生态功能研究进展

植物叶圈和根际是两个独特、复杂的生态系统,含有丰富的微生物种类,在促进植物生长,增强植物抗病性、抗逆性等方面有着非常重要的作用。在近几十年内的研究中,根际一直是微生物学家和植物学家研究和关注的焦点,特别是在根际微生物促进植物生长和增强植物抗病性的效果和机理方面取得了重要的研究进展。相对而言,对于叶圈微生物的研究远远滞后于对根际微生物的研究。叶圈微生物最初主要是对植物致病微生物进行研究,但是由于技术条件(主要是采用传统可培养方法进行研究)的限制,叶圈微生物研究进展缓慢。2000年以后,随分子生物学技术的发展,特别是高通量测序技术的发展,叶圈微生物研究进入了快速发展段。研究发现,叶圈微生物中只有少数致病,而大多数能够为植物提供养分、促进植物生长、提高植物抗病性和抗逆性,在植物群落组成和生态功能方面发挥了重要作用。通过介绍叶圈定义的提出及发展过程,阐述了叶圈微生物在研究方法、生物学功能及作用机理方面的研究进展,并对叶圈微生物未来发展方向进行了展望。