半干旱黄土区沙棘的水分生理生态与形态解剖学特性研究

1986～1997年在半干旱黄土区的陕西吴旗、安塞县和宁夏固原县,对沙棘进行了蒸腾、净初级生产量、土壤水分等生理生态学和形态解剖学特性研究.结果表明:沙棘每生产1g地上干物质,总耗水量为711g～829g,其中蒸腾耗水量为551g～654g;该地区荒山植被生产1g地上干物质蒸腾耗水量为343g～709g,总耗水量却达2540g～4501g.沙棘水分利用效率为1.21g/(m~2·mm)～1.53g/(m~2·mm).是荒山植被的3.1～6.4倍.观察沙棘叶、茎、根具有耐大气干旱和水湿的形态解剖学特性,说明沙棘有较强的生态适应性.因而在半干旱黄土区的荒山、荒沟营造沙棘林,能有效利用水、土资源,是快速治理荒山,提高土地生产力的有效途径之一.     

名词解释

生态系统在自然界中,不论森林、草原、荒漠、湖泊、农田、河流、沼泽,它们都是由动物、植物、微生物等生物成分和光、水、土、气、热等非生物成分组成。这些成分中每一个成分都不是孤立地存在着,而是相互联系、相互制约地     

呼伦贝尔沙地樟子松生产力及其对气候因子的响应

[目的]森林在减缓温室气体浓度和气候变化方面发挥着巨大作用,研究不同密度下林分生产力及其对气候的响应有助于森林生态系统的功能评估及适应性管理。[方法]本研究利用树木年轮学方法得到了呼伦贝尔沙地不同密度（用林分胸高断面积表示）的天然樟子松林净初级生产力,并结合气象因子分析其对温度、降水及干旱指数的响应。[结果]表明：胸高断面积为8.83、21.94、24.28、32.36和34.9 m²·hm^-2的樟子松林的多年平均净初级生产力分别为1.17、2.99、3.55、4.69和4.86 t·hm^-2·a^-1,随样地密度增加而增加;高密度樟子松林净初级生产力与上年7月和当年9月平均气温及平均最高气温显著正相关（P<0.05）;5月降水是天然樟子松林净初级生产力的关键限制因子,所有密度林分的净初级生产力均与当年5月降水显著正相关（P<0.05）;自上年11月至当年7月,净初级生产力与帕默尔干旱胁迫指数（PDSI）的相关系数随林分密度增加而减小,表明林分竞争的增加导致了净初级生产力对PDSI敏感性的...     

内蒙古草甸草原植物群落性状对极端干旱的响应

人类活动显著影响着全球大气循环格局,导致极端干旱事件发生幅度、频度和持续时间不断增加,这对草原生态系统产生了更多的负面影响。本研究以内蒙古草甸草原植物群落为研究对象,通过连续4年调控生长季降雨的干旱模拟实验,探究植物群落性状组成对干旱胁迫的响应规律及其对生态系统功能的影响。结果表明：极端干旱事件对植物群落性状组成的影响不显著,表明植物群落性状具有一定保守性,植物采用忍耐型对策来适应干旱环境。植物群落地上净初级生产力与群落性状多样性之间关系不显著,该结果不支持多样性假说。植物群落地上净初级生产力与植物群落权重性状均值之间的关系更为密切,与高度显著正相关,与叶碳含量显著负相关,强调了群落中优势物种性状在生态系统功能提升方面的重要地位,该结果支持质量比假说。本研究结果对开展全球变化背景下草原生态系统结构和功能对极端干旱事件的响应机制具有重要指导意义,为草地植被的科学保护和管理提供理论依据。     

田间供水与杨树生长关系的研究* Ⅱ.田间供水、蒸腾耗水与材积产量的关系分析及林木需水量的估算

在集约栽培的杨树人工林中进行小区灌溉试验,研究了不同供水处理下林木生长和水分生理指标的变化,分析了田间供水量、蒸腾耗水量和材积产量的关系。结果表明,林木蒸腾耗水量和材积年产量均随供水水平的高低而增减。5年生杨树人工林(林行距3×6 m)在5—10月的蒸腾耗水量约602.6—879.2mm,林木生长1m~3 材积需蒸腾消耗180.0—215.0 t水。作者还用多种模式分析了田间供水量与材积产量的相关关系,提出了估算杨树人工林需水量的方法和 Ⅰ-69杨人工林需水量表。     

不同年龄卡西亚松地上生物量及养分含量的研究

本文选择了1—22年生的九个林分用来研究卡西亚松(Pinus Kesiya)地上部分干物质及养分含量。研究结果表明随林龄的增长,干物质分配到树干部分的在增加,针叶部分的在减少。年平均生产力随林龄而增加。净初级生产力在5—7年生时达到最高峰,以后随林龄的增长而下降。养分浓度按下列顺序递减,针叶>活枝>枯枝>树干>球果。除钙随林龄的增长而增加外,其它养分浓度随林龄的增长而减少。     

基于Biome-BGC模型的刺槐人工林生产力和内在水分利用效率研究

[目的]探究刺槐人工林生产力和内在水分利用效率(iWUE)的影响因子及其对气候变化的响应。[方法]使用过程模型Biome-BGC对我国半湿润区内比较干旱的陕西省白水县和比较湿润的河南省民权县的刺槐人工林模拟净初级生产力(NPP_s),并用实测净初级生产力(NPP_m)数据进行验证,根据模拟结果计算生态系统内在水分利用效率(iWUE_s)。分析两地刺槐人工林的生态系统与树轮iWUE变化趋势的差异。[结果]两地刺槐年际生物量均随年龄增大而首先迅速增加,具有明显的幼龄效应,随后逐步稳定并在一定范围内波动;在不包含幼龄林数据时,两地刺槐人工林NPP_s与NPP_m呈极显著正相关(P<0.01),树轮年际内在水分利用效率(iWUE_m)则均呈波动上升趋势。白水县刺槐林的iWUE_s与iWUE_m呈极显著负相关(P<0.01),但民权县刺槐林的iWUE_s与iWUE_m呈显著正相关(P&l...     

小资料

什么是生态系统:在自然界中,不论森林、草原、荒漠、湖泊、农田、河流、沼泽,都是由动物、植物、微生物等生物成份和光、水、土、气、热等非生物成分所组成。这些成分中的每一个成分都不是孤立地存在,而是相互联系,相互制约地形成一个统一的、不可分割的综合体,这个综合体就叫生态系统。生态系统的中心是森林。森林生态是吸收太阳能、积累有机物质、维持生物圈物质循环、形成地域性气候、水文条件和地理景观的决定因素,它在促进生态系统的良性循环方面起着关键性作用。     

基于CASA模型的内蒙古地区草地生产力估测

草地生产力水平估测是草地生态健康诊断和地区草地可持续发展规划制定的基础工作之一。有鉴于此,此次研究利用CASA模型,综合考虑气温和水分对植被生长的影响,对内蒙古地区草地初级净生产力进行估算。该模型估算结果和使用MOD17A3H数据计算的结果相关系数可达0.935,说明模型估测结果具有较高的准确性。使用该模型估测内蒙古草地生产力可知,草地NPP呈现出自西向东、由南向北递增的趋势。使用Hurst指数法分析可知,SNPP由增加变为减小占比最高的类型为低地盐化草甸类,其次为温性草甸草原类,分别为19.43%和17.59%。     

沙尘溯源方法研究进展

沙尘与人类生产和生活密切相关,既有增加降雨、减缓气候变暖、提高海洋浮游生物生态系统净初级生产力（NPP）等功能,同时也有污染空气、影响人类健康、危害农林业及交通等副作用,所以沙尘溯源是荒漠生态学领域研究热点之一。文中综述了国内外沙尘溯源研究历史及其现状,介绍了物理、化学、同位素等研究方法,在系统分析的基础上指出沙尘溯源研究存在的问题及其研究展望,目的在于探寻沙尘溯源研究途径,为我国沙尘暴预报、沙尘源区健康管理、减少沙尘暴危害等提供参考。     

科尔沁沙质草地生物量对水、氮、磷添加的响应(英文)

为探寻科尔沁沙地东南部草地生产力自然恢复的主要限制因素,该文采用3因素2水平析因设计研究了水、氮、磷添加对沙质草地的影响。8种处理分别为添加水(W)、加氮肥(N)、加磷肥(P)、加水+氮肥(WN)、加水+磷肥(WP)、加氮肥+磷肥(NP)、加水+氮肥+磷肥(WNP)和对照(CK),每种处理6次重复,随机分配在48个4m×4m的样方中,样方之间留2m缓冲带。研究结果表明:科尔沁沙质草地生产力的恢复受氮素的限制,与水和磷无关;2005年生长季所有添加氮肥的样方,生物量和地上净初级生产力均较对照明显增加(P<0.05);禾本科根量在地下生物量中占优势。受限于地下生物量测定,目前的研究可能低估了我国北方草地的净初级生产力。     

桂东南火力楠人工林生态系统N、P、K储存量

林木营养元素的积累与分配特征是森林生态系统营养元素生物循环最重要的内容之一,对指导林业生产、提高生态系统的养分利用效率和生产力都有重要的意义。采用标准样地法对广西容县31年生火力楠人工林生态系统3种营养元素(N、P、K)的含量、储存量及其分配特征进行了研究。结果表明,火力楠各器官养分含量由大到小依次为树叶、花果、树根、树皮、树枝、干材;不同器官各养分元素含量均为NKP。31年生火力楠人工林生态系统养分储存量为1 152.05kg/hm~2,其中乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层养分储存量分别为816.04kg/hm~2、18.85kg/hm~2、44.46kg/hm~2和272.70kg/hm~2,分别占养分总储存量的70.83%、1.64%、3.86%和23.67%。火力楠人工林3种养分元素年净积累量为26.32kg/(hm~2·a),不同器官年净积累量排序为干材树根树枝树叶树皮花果。火力楠人工林乔木层每积累1t干物质需要3种养分元素3.86kg,其养分元素利用效率低于秃杉和杉木,但明显高于云南松和红椎人工林。     

1901-2008年小兴安岭森林NPP估算

根据黑龙江省森林收获表、生物量相容性相对生长方程及叶片与细根周转率数据,估算小兴安岭林区森林主要树种净初级生产力( NPP)与年龄的关系,并结合森林生态系统碳循环模型 InTEC 模型和 NPP 与年龄的关系,估算1901—2008年间小兴安岭森林 NPP的时空变化。结果表明：幼龄林 NPP随林分年龄的增长而迅速增加,进入成熟年龄 NPP达到最大,随后逐渐减少,直至达到稳定值;小兴安岭人工林的 NPP大于天然林,天然针叶林的固碳能力大于天然阔叶林与针阔混交林;1901—2008年间小兴安岭森林NPP整体呈现增加趋势,与工业前期1901年相比,2008年小兴安岭森林NPP增加了30%;森林NPP受海拔影响,呈现出中部偏高、北部与南部偏低的趋势。     

高原泥炭地CO2通量对极端干旱的响应机理研究

[目的 ]探明极端干旱事件对高原泥炭地二氧化碳(CO_2)通量的影响机制。[方法 ]以若尔盖高原泥炭地为研究对象,采用野外控制实验和静态箱法,利用快速温室气体分析仪测定极端干旱下高原泥炭地CO_2通量变化,并结合环境因子及土壤酶活性的测定,分析其变化机制。[结果 ](1)极端干旱显著降低了若尔盖高原泥炭地生态系统的净生态系统CO_2交换(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总初级生产力(GPP)(P0.05)。(2)高原泥炭地生态系统Re对于空气温度和土壤温度的相关性在极端干旱的影响下增强。(3)NEE与β-葡萄糖苷酶(BG)、α-葡萄糖苷酶(AG)显著相关(P0.05),Re与木糖苷酶(XYL)、纤维素外切酶(CB)显著相关(P0.05),GPP与BG显著相关(P0.05)。[结论 ]高原泥炭地生态系统CO_2通量在极端干旱的影响下将显著降低,其对环境因子的相关性也有所增强; NEE和Re变化分别受到不同土壤酶活性的影响,随着土壤深度的增加,与不同深度土壤温度相关性表现出相反的变化趋势。     

四川省气候变化及其影响研究

指出了区域气候变化影响评估是科学应对气候变化的重要前提。基于大量研究梳理了近50～60年四川气候变化趋势,归纳了气候变化对四川极端天气气候事件及其诱发灾害、水资源、生态系统、基础设施、粮食生产、人体健康、旅游资源等重点领域的影响,结果表明:近50～60年,四川气温不断升高,降水持续减少,气候趋于暖干化,但区域差异明显,四川盆地趋向暖干,川西趋于暖湿;干旱范围、强度和频次增加,极端降水日数略微减少、频数增加、强度微弱增加,川西地质灾害风险增大;水稻增产潜力下降,玉米全生育期有效降水量减少,冬小麦潜在产量下降,玉米、小麦、油菜全生育期和关键生育期水分亏缺;水资源分布改变,山区尤其溶岩地区缺水加剧,冻土融化加剧;近20～30年,总植被净初级生产力略有上升,川西高原植物生长期提前,大熊猫栖息地向更高海拔扩展;城市潜在不宜建设用地有所增加,城市高温热浪、内涝风险加大;高坝群等基础设施服役环境恶化;气候变化为传染病传播提供有利环境,增加疾病传播风险;以水、气为主的旅游地可持续发展面临挑战。为此,提出了区域适应气候变化影响的对策,以期为理解和适应气候提供科学参考。     

湖区杨树造林经济、生态和社会效益综合评价

洞庭湖是一吞吐长江、接纳四水的过水性湖泊,平均每年有1亿多m3的泥沙沉积湖底,湖容量逐年减少,洲土面积逐年增加。洞庭湖现有冬陆夏水型滩地面积300多万亩,已开发利用的芦苇面积110多万亩,滩地土壤为江河冲积物沉积而成的潮上,土层深厚,结构良好,肥力高。洞庭湖地处中亚热带北缘,光、热、水资源丰富,为喜温暖湿润、需水量大的南方型黑杨的速生丰产,提供了十分良好的自然条件。由于外滩是一开放性湿地生态环境,每年汛期都要经历洪水淹没过程。南方型黑杨虽可经受一定时间的水淹,但如造林地高程过低,每年淹水时间过长,杨树仍…     

中国生态保护修复进程下的黑龙江省NPP时空演变及突变模式

【目的】研究黑龙江省生态保护修复关键实施期(2000—2020年)植被净初级生产力(NPP)的时空演变和突变模式,以期为中国未来生态环境管理和政策制定以及“碳达峰、碳中和”目标实现提供科学参考。【方法】基于已验证的TEC模型和中国GlobeLand30地表覆盖数据集(2000、2010和2020年),采用Sen趋势度估计法、M-K和滑动t-检验法,分析2000—2020年NPP变化趋势和突变模式。利用空间叠加分析输出土地覆盖类型转移矩阵,探讨2000—2020年生态保护修复工程对黑龙江省NPP的影响。【结果】1)2000—2020年黑龙江省NPP年均值极显著增加,2010年后增长率明显上升,并在2020年达到新高。2)NPP突变时间分布较广,呈阶段性变化,在2010年出现峰值。突变高发期和峰值时间与中国生态保护修复重大工程关键节点高度吻合。ZZ模式(突变前后均为增加趋势)是黑龙江省最明显的NPP突变模式。FZ模式(突变前为减少趋势,后为增加趋势)森林面积比例最高,表明生态修复成果显著。2010年之后正向突变(ZZ和FZ模式)面积占突变总面积的百分比趋于平稳,占比每年均达96.9%以上。...     

氮素和水分添加对毛乌素沙地油蒿群落优势植物叶片性状的影响

【目的】通过研究氮素和水分添加对毛乌素沙地油蒿群落优势植物叶片性状的影响,探讨荒漠生态系统中不同功能群植物对环境变化的适应策略,为预测未来环境变化背景下荒漠植物群落的响应提供理论参考。【方法】以宁夏盐池毛乌素沙地典型植被群落油蒿群落为研究对象,通过连续2年(2015—2016)0 kg N ha~(-1) yr~(-1)(N0)60 kgN·ha~(-1) yr~(-1)(N60)氮添加;自然降水(W0),增加20%降水(W20)、增加40%降水(W40)水添加的野外控制试验,测定优势植物种油蒿和赖草叶片的比叶面积(SLA)、碳、氮、磷(C、N、P)含量。【结果】1)氮添加显著增加土壤中的无机氮含量;水添加显著增加土壤含水量;水氮交互作用对土壤无机氮含量、土壤含水量都没有显著影响。而土壤速效磷含量比较稳定,在各处理下均没有表现出显著差异。2)油蒿SLA在氮素和水分添加下显著增加,而交互作用效应不明显;赖草SLA在氮素和水分单独添加下均没有发生显著变化,而水氮交互作用对其存在显著影响。3)氮添加对油蒿和赖草叶片C含量没有显著影响,显著增加了N含量、C∶P、N∶P,降低了P含量和C∶N。水添加对赖草的C、N、P及其化学计量比无显著影响,而显著增加了油蒿叶片N和P含量,降低了C含量、C∶N、C∶P和N∶P。水氮交互作用对油蒿叶片N含量和C∶N有显著影响。【结论】氮素和水分添加对毛乌素沙地油蒿群落优势植物油蒿和赖草叶片性状均有明显影响,氮素对叶片性状的影响比水分添加的影响更为显著。2种不同功能群植物,对氮素和水分添加的响应不同,呈现出不同的适应策略,油蒿的叶片性状对氮素和水分添加的响应较为敏感,趋向于资源快速获取与利用的策略,而赖草表现出较强的稳定性,从而体现出保守的资源利用策略。在未来可能增加的氮沉降和降水情景下,油蒿群落的物种组成可能会由于2种植物不同的资源利用策略变化而发生变化。     

氮水添加对油蒿群落2种优势植物叶片氮磷化学计量比的影响

【目的】在毛乌素沙地西南缘开展了为期3年(2015—2017)的氮素和水分添加控制试验,探究氮素和水分增加对毛乌素沙地油蒿群落2种优势植物油蒿和赖草叶片N∶P的影响及作用途径,为预测未来全球环境变化下荒漠生态系统养分循环以及植物生长的养分限制状况提供理论依据和案例支持。【方法】连续3年(2015—2017)在毛乌素沙地西南缘宁夏盐池采用野外控制试验,设计3个氮添加水平(N0∶0 kg·hm~(-2)a~(-1);N10:10 kg·hm~(-2)a~(-1); N60:60 kg·hm~(-2)a~(-1))和3个水添加水平(W0:自然降水量; W20:较自然降水量增加20%;W40:较自然降水量增加40%)的2个因子9个交互处理的随机区组试验。使用双因素方差分析检测氮素和水分增加对土壤含水量、无机氮、速效磷、土壤Ca~(2+)含量以及油蒿和赖草叶片N∶P的影响,运用结构方程模型分析土壤速效养分(无机氮、速效磷)、土壤含水量、土壤Ca~(2+)含量与植物叶片N∶P间的关系。【结果】氮添加显著增加了土壤无机氮含量及油蒿和赖草叶片的N∶P,但对土壤速效磷和土壤Ca~(2+)含量无显著影响;水添加对土壤无机氮、速效磷含量和油蒿叶片N∶P均无显著影响,但降低了赖草叶片N∶P和浅层土壤Ca~(2+)含量。【结论】氮添加缓解了油蒿和赖草的N限制,但同时也加剧了P限制。水添加通过改变浅层土壤(0～20 cm) Ca~(2+)含量,降低了2种植物叶片N∶P,一定程度上缓解了这2种植物的P限制。     

人工模拟增雨对乌兰布和沙漠白刺生物量分配的影响

【目的】研究人工模拟增雨对白刺枝条生长速率、地上生物量及叶枝比的影响,揭示不同增雨条件下白刺光合产物的分配特征及其对水分条件变化的适应性。【方法】以乌兰布和沙漠东缘地区典型荒漠植物白刺为研究对象,在内蒙古磴口设置试验样地,对自然生长的白刺沙包进行人工模拟增雨(分别增加年均降水量的0%,25%,50%,75%和100%),增雨试验在2008—2014年连续进行。分析不同增雨条件下白刺的地上生物量、叶枝比、生殖枝和营养枝的生长速率及其季节内分配。【结果】1)2013年,75%和100%增雨对生殖枝和营养枝的干质量有显著影响;2014年,100%增雨对生殖枝和营养枝的干质量有显著影响。增雨使白刺生长季前期生殖枝和营养枝的相对生长量和相对生长速率增加,说明在增雨条件下白刺生殖枝和营养枝的生长速度加快,使其在群落中能够捕获更多的光能和吸收更多的CO_2。2)2013年生长季内,随着增雨量的增加,营养枝增加的速率以及生殖枝降低的速率逐渐增加,说明增雨使白刺在生长季前期对生殖生长以及生长季后期对营养生长的投入增加。2014年生长季内,随着增雨量的增加,营养枝增加的速率以及生殖枝降低的速率逐渐降低,主要是由于该年生长季前期自然降雨极少,而模拟增雨减缓了生殖枝生物量降低的缘故。在面对不同的增雨量时对光合产物表现出不同的分配策略,说明白刺对水分条件的变化有一定的调节能力,在适应降水增加的过程中已经具备较强的适应性。3)2013年,增雨使白刺地上生物量增加63.70%～ 151.60%,使叶枝比增加18.61%～ 48.83%;2014年,增雨使白刺地上生物量增加72.32%～ 134.28%,使叶枝比增加40.87%～ 140.56%。地上生物量和叶枝比随着增雨量的增加呈逐渐上升的趋势,说明在增雨量较大时,白刺将生物量干质量相对多地分配到地上部分的同时,分配更多的光合产物来促进叶片的生长。【结论】在未来全球气候变化条件下,白刺将通过提高枝条生长速率、调整干物质量在生殖枝和营养枝之间的累积以及增大光合产物对叶片的分配等一系列措施来积极应对降水的增加。