矿山废弃地灌草植被不同层次的水土保持效应

在北京市首云铁矿选择灌草覆盖的弃渣坡面,通过野外人工模拟降雨的方法,分析了在雨强0.5mm/min,连续30 min的人工降雨条件下,植被不同层次(灌木层地上和地下部分、草本层地上和地下部分)的水土保持效应.结果表明,植被在水土保持过程中发挥着重要的作用,可以减少57.65%的地表径流和93.55%的土壤流失.灌木的蓄水效应和减蚀效应分别是草本植物的7.4倍和30.9倍,这不仅与灌木在植被中所占的比重大有关,还与其形态结构特征有关.植物地上部分的蓄水效应是地下部分的1.65倍,说明植物的地上部分在保水方面发挥的作用较大.而地下部分的减蚀效应是地上部分的1.52倍,说明植物地下部分在固土方面发挥的作用更大.     

CO2浓度和降水协同作用对短花针茅生长的影响

关于二氧化碳(CO₂)浓度和降水等单因子变化对植物生长的影响研究已很多,但多因子协同作用的影响研究仍较少,制约着植物对全球变化响应的综合理解与预测。利用开顶式生长箱(OTC)模拟研究了CO₂浓度升高(450和550μmol/mol)和降水量变化(-30%、-15%、对照、+15%和+30%)的协同作用对荒漠草原优势植物短花针茅(Stipa breviflora)生长特性的影响。结果表明:550 μmol/mol CO₂浓度下短花针茅植株的生物量和叶面积较对照显著增加,但450 μmol/mol CO₂浓度下的变化不明显;降水增多导致植株生物量、叶面积、叶数和株高显著增加;CO₂浓度与降水协同作用显著影响短花针茅植株生物量。CO₂浓度升高在一定程度上缓解了降水减少对短花针茅的胁迫效应,但降水量减少30%则明显抑制了CO₂浓度升高带来的效应。研究结果有助于增进荒漠草原植物对未来气候变化的适应性理解,可为制定荒漠草原应对气候变化的对策提供依据。     

荒漠草原石生针茅光合特性对渐进式土壤干旱过程的响应及敏感性分析

陆地生态系统碳收支对极端气候变化十分敏感。为探究石生针茅荒漠草原碳收支对土壤极端干旱过程的响应机制，本研究以荒漠草原石生针茅为试验材料，采用遮雨棚人工控水方法模拟土壤的极端干旱过程，测定多项石生针茅碳交换特征参数，分析其变化特征并对比不同参数对干旱的敏感性差异。结果表明：水分利用效率（WUE）与土壤含水量（SWC）呈显著的指数关系，气孔导度（G_s）、最大羧化速率（V_cmax）和磷酸丙糖利用率（TPU）与SWC呈显著的线性关系，其余特征参数与SWC均呈显著的二次曲线关系，且在干旱胁迫下叶片尺度的特征参数最先出现下降响应；饱和光强下叶片净光合速率（A_sat）、蒸腾速率（E）、最大电子传递速率（J_max）、PSⅡ的有效光化学量子产量（F_v′/F_m′）、PSⅡ的实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和生态系统净碳交换（NEE）均存在水分阈值；在干旱过程中，G_s、WUE、V_cmax、TPU、生态系统呼吸速率（R_e）和生态系统总初级生产力（GEP）最先开始下降，E、NEE和J_max的整体变化速率较快；导致石生针茅叶片光合速率下降的主要原因由气孔限制转为非气孔限制时的SWC为14.73%，而石生针茅生态系统由碳汇转变为碳源的SWC为7.85%。可见，石生针茅生态系统的碳交换与土壤含水量密切相关，且土壤极端干旱显著降低了其碳吸收。