宁夏河东沙区人工林土壤水分时空变化及其与气象因子之间的关系

为充分了解沙区防护林林地土壤水分时空异质性,以宁夏河东沙区典型防护林树种柠条(Caragana korshinskii)、胡杨(Populus euphratica)、刺槐(Robinia pseudocacia)组成的人工林为研究对象,采用时域反射仪监测不同坡度的各个林地土壤水分动态变化,分析了不同林地土壤水分动态变化及其与气象因子之间的关系。结果表明:(1)柠条林地平均土壤含水率随坡度增加而下降。坡度为10°时,全剖面与激变层和活跃层土壤含水率变化差异显著(P<0.05);坡度为16°时,全剖面、激变层、活跃层以及次活跃层之间无明显差异;坡度为24°时,全剖面与激变层和活跃层差异显著(P<0.05),而活跃层与次活跃层差异显著(P<0.05)。(2)生长季不同林地平均土壤含水率由大到小依次为刺槐林地(7.49%±0.92%)、柠条林地(6.72%±1.46%)和胡杨林地(5.78%±0.76%)。不同层次土壤含水率与气象因子具有一定相关性,其中各个林地与降水量和相对湿度均呈显著正相关,与风速均呈显著负相关。(3)6-7月份是土壤水分的补给期,8-10月份是土壤水分的耗损期。6月份刺槐林地与柠条林地、胡杨林地土壤水分存在显著性差异(P<0.05);10月份胡杨林地与柠条林地、刺槐林地土壤水分存在显著性差异(P<0.05)。     

白榆冠层蒸腾及其对环境因子响应的边界线

以宁夏河东沙区防护林树种白榆(Ulmus pumila)为研究对象,采用热扩散茎流计实时监测林木树干液流,分析不同天气条件下蒸腾耗水特性;为避免时滞产生的回环效应,采用边界线分析法研究白榆冠层蒸腾(E_c)对大气环境响应的最佳估计。结果表明:(1)白榆冠层蒸腾速率由大到小晴天、阴天、雨天,并在晴天条件下出现"午休"现象;日平均液流速率为晴天467.97 g·h~(-1)、阴天320.08 g·h~(-1)和雨天44.62 g·h~(-1),且夜间液流速率不为0。白榆日耗水量分别为(10.06±0.84)kg·d~(-1)(晴天)、(8.02±0.48)kg·d~(-1)(阴天)和(1.06±0.01)kg·d~(-1)(雨天),其中夜间耗水量分别占全天耗水量的2.1%、3.0%和3.8%。(2)大气环境因子与白榆冠层蒸腾呈极显著相关关系(P0.01),对E_c的影响从大到小依次为太阳辐射(R_(PA))、大气温度(T_a)、水汽压亏缺(D_(VP)),分别可以解释41.1%、20.3%和4.4%的变量。(3)边界线分析得出,引起气孔调节的太阳辐射阈值为245 W·m~(-2);当D_(VP)1.35 kPa林木冠层蒸腾对水汽压饱和亏缺的响应敏感性降低,T_a25.9℃和T_a20.1℃时,成为诱导白榆气孔调节行为、限制冠层蒸腾的关键临界点。     

新发现一株刚松

清原县草市乡分水岭村北山,有一片28年生的赤松人工林,面积约20亩。在林内发现一株刚松(Pinus rigida Miu)其树干比赤松直,主干上有大量的不定芽和萌芽枝,树冠较小,叶坚硬、梢扭曲,三针一束。该树抗松干蚧、松毛虫,在同一林分中油松已受害逐渐枯死的情况下,它仍然正常生长。     

氢氧稳定同位素示踪旱区植物水分来源与利用策略

植物吸收和利用水分的模式决定了生态系统对环境水分的响应,示踪不同条件下植物水分来源,可以为植物水分利用策略研究提供科学依据。在土壤-植被-大气连续体系统水分传输研究中,传统方法越来越不能满足学者对水分传输机理的了解,而稳定氢氧同位素示踪技术因其高灵敏度和示踪性等特点已成为研究水分运动机制的重要手段。国内外相关学者已从多时间尺度、不同层次方向来研究,但对不同区域植物水分来源的定量区分、不同植物的水分利用策略及叶片水同位素分馏机制尚未达成共识。在简述氢氧同位素示踪原理的基础上,系统阐述了定量区分植物水分来源的方法,讨论了不同生境、不同季节、不同生长期、降雨前后的植物水分利用策略和植物叶片水同位素动力分馏过程及其影响因素,旨在为区域生态用水研究提供新的研究手段和理论依据。     

三江源地区生态经济系统协调度评价及其时空演变特征

为探讨三江源地区生态经济系统协调发展程度,以1990—2018年4期遥感数据为基础,采用修正后的单位面积生态系统服务当量因子,结合生态经济协调度模型对三江源地区ESV和经济发展与生态环境的协调度水平进行了综合评价。结果显示:1990—2018年三江源地区耕地、草地、水域和建设用地呈增加趋势,分别增加16.22%,7.50%,8.67%,130.85%,未利用地和林地呈波动下降态势,其中未利用地下降幅度最大,为24.57%。研究期间,三江源地区ESV呈先减后增的变化趋势,而草地ESV的增减是导致研究区ESV变化的主要原因; ESV在空间上呈现西北高东南低的分布格局,甘德和久治单位面积ESV呈下降趋势,其余各县均呈增加趋势。三江源地区生态经济协调度指数为0.011 7,生态经济发展总体处于低度协调状态,从空间分布格局来看,生态经济失调的地区有玉树、久治和甘德,三地均属于低度失调区,其余地区均处于协调状态,属于低度协调区。总的来看,研究区生态经济发展协调程度有所改善,但仍处于低度协调度的边缘,而合理开发和有效利用区域水土资源是实现三江源地区生态系统服务功能维持、发展与经济可持续、协调发展的关键。     

基于指数平滑和ARIMA模型的西北地区饱和水汽压差预测

饱和水汽压差是土壤-植被-大气连续体水分传输过程的关键影响因素,在全球气候变化背景下,预测西北地区饱和水汽压差,对于植被恢复和农林业气象灾害风险评估具有重要的现实意义。基于西北五省(区)1990—2019年月饱和水汽压差值,采用趋势分析和小波分析等方法研究了西北地区饱和水汽压差年际变化特征和周期性变化规律;采用指数模型和ARIMA模型,筛选最佳样本步长和预测步长,对西北地区饱和水汽压差进行模拟和预测。结果表明:(1)西北五省(区)中,新疆年均饱和水汽压差最高,其次为宁夏、陕西、甘肃和青海;近30 a整体上西北地区饱和水汽压差呈上升趋势,其中宁夏和新疆饱和水汽压差上升幅度最大,分别为0.036 kPa·(10a)^-1和0.033 kPa·(10a)^-1,其次为甘肃[0.026 kPa·(10a)^-1]、青海[0.021 kPa·(10a)^-1]和陕西[0.012 kPa·(10a)^-1];(2)西北各省(区),16 a尺度周期对小波方差贡献最大,为饱和水汽压差变化的主周期。此外,陕西、甘肃和新疆还存在24~27 a的周期特征,方差贡献较小;(3)相对于指数模型,ARIMA模型均方根误差平均减少42.3%,决定系数R2平均提高11.1%,Nash-Sutclife效率系数平均提高17.7%,有效提高了饱和水汽压差预测精度;(4)未来一段时间内,西北各地区饱和水汽压差均存在不同程度的升高趋势,以宁夏和新疆地区的饱和水汽压差增幅最为明显,分别为9.5%和8.9%。