山地荒漠草原植物群落多样性与环境因子动态关系研究

在时间截面和生境截面下 ,对植物群落多样性动态特征与环境因子进行灰色关联分析。结果表明 ,山地荒漠草原中与植物群落多样性关系较大的环境因子为地形、土壤水分、土壤有机质以及土壤盐分。其中地形因子决定了山地内水、热、养分的再分配 ,因此是主要因子。多样性与环境因子关系模式符合干旱环境特征。具有长期放牧史的草地植物群落多样性动态滞后于环境因子变化 ,体现出一年生植物与环境波动的适应性对群落动态影响的特征。由于山地植物群落多样性对生态系统功能 (水分涵养、土壤养分积累、生产力等 )具有积极作用 ,因此干旱山地生态系统恢复有赖于提高植物群落多样性。干旱条件下对一年生植物种子及植株生长发育影响较大的因子 ,是影响群落动态的主要因子 ,例如土壤水分含量。时间序列上群落多样性与环境因子关系较为复杂 ,因为放牧干扰 ,环境波动直接影响群落结构和物种消长动态。     

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。     

水分和养分添加对内蒙古荒漠草原沙生针茅生长与生理特性及其敏感性的影响

为了探究荒漠草原优势植物对水分和养分输入的响应特征和适应规律,通过设置2个水分水平(自然降雨、水分添加)和3个养分水平(无养分添加、N添加、NPK添加),共6个处理,研究水分与养分添加对荒漠草原优势植物沙生针茅(Stipa glareosa)生长、生理及其敏感性的影响.双因素方差分析结果表明:水分主效应、养分主效应及水...     

我国荒漠植被生产力动态及其与水热因子的关系

为了探讨近30 a来我国干旱区荒漠植被的净初级生产力(NPP)及其与水热因子相关性随时间的变化,运用CASA(Carnegie Ames Stanford approach)模型估算我国荒漠植被1982—2015年生长季的NPP,并运用线性回归和GIS空间分析方法分析了NPP的时空变化特征,利用滑动相关系数分析了荒漠植被NPP与水热因子的关系。结果表明：① 单位面积NPP均值为42 g·m^-2·a^-1,NPP整体水平较低。空间上呈西北部、东部边缘较高,中部、南部和中东部较低的分布特征。② 荒漠植被NPP年均总量为5.783×1013g·a^-1。从荒漠植被NPP的年际变化来看,1982—2015年中国荒漠植被NPP总量以1.64×1012g·(10a)^-1的线性速率（P=0.054）上升,荒漠植被生长状况总体上不断改善,但总量趋势呈现阶段性变化,1982—1993年荒漠植被NPP总量呈极显著增长态势（1.25×1012 g·a^-1,P<0.01）; 1993—2006年NPP总量呈极显著降低态势（-6.42×1011 g·a^-1,P<0.01）; 2006—2015年NPP总量缓慢增长（1.70×1011 g·a^-1,P>0.05）。从空间变化来看,47.65%的荒漠植被NPP呈增加态势,主要分布在阿拉善高原、天山北麓、塔里木盆地西部边缘、柴达木盆地的东南边缘、阿尔金山南麓和昆仑山脉。③ 从荒漠植被NPP与各气候因子之间的相关关系随时间的变化来看,NPP与气温的滑动相关系数随时间的变化保持为负相关,与降水、干燥度的滑动相关系数保持为正相关,与太阳总辐射的滑动相关系数随时间变化并未表现出显著的变化趋势。总体上,荒漠植被与水热因子的相关关系在研究时段均有进一步减弱的态势,即荒漠植被NPP对气候因子的变化愈来愈不敏感。     

西北地区多尺度气象干旱对环流因子的响应研究

基于西北地区118个气象站1980-2015年的逐月气象数据计算气象干旱指数SPEI,结合70项逐月环流指数资料,采用REOF、EEMD、随机森林等方法分析西北地区近36年各分区干旱年际、年代际特征及对不同环流指数的时空响应。结果表明:(1)依据干旱特征的变化,西北地区可划分为北疆区、南疆区、中部区、高原区、东部北端区和东部南端区六个区;(2)北疆和东部南端区由干旱转向湿润,中部区和南疆干旱情况明显加剧,高原区和东部北端干旱变化幅度较低。西北地区整体干旱周期以年际为主,北疆和高原区表现出明显的年代际周期特征,趋势贡献较高的为东部南端和南疆,中部和东部北端干旱的年代际和趋势的贡献相对平衡,区别为前者均较高,后者均较低。(3)在月、年际和年代际尺度上中部区与PDO关系最强,南疆区干旱与太阳黑子活动关系最大。月尺度干旱上,北极涛动AO的影响覆盖大部分西北地区,年际和年代际尺度上,对西北的主要影响因子分别为ENSO和太阳黑子。结果可为西北地区气象干旱的预报提供依据。     

基于称重法对影响蒸发蒸腾量的 主要气象因子研究分析

通过模拟实验采用称重法测定了不同时间尺度下的蒸发皿水面蒸发量与充分灌水条件下植物蒸腾耗水量,同时监测对应时段影响蒸发蒸腾量变化的的气象因子.通过Pearson相关分析法与偏相关检验对蒸发蒸腾量与气象因子间的相关性进行了分析,同时在此基础上,对相关性较高(在α=0.01水平上极显著相关且通过偏相关筛选)的几个主要气象因子...     

荒漠草原灰钙土与风沙土水分时空特征

受人为和自然因素干扰,宁夏荒漠草原原生灰钙土经过长期沙化,面积逐渐缩小并形成岛状斑块分布在广大风沙土中。为揭示灰钙土沙化后土壤水分时空特征,于2017—2019年生长季内(5—10月)在宁夏盐池县皖记沟村选取大(200～300 m²)、中(约100 m²)、小(约50 m2)面积各3个斑块,分别开展斑块内部灰钙土与其外围风沙土的含水量对比研究。结果表明：(1)从时间上来看,2017年均匀降雨格局使得全年土壤平均含水量最高;2018年全年降雨量略高于2017年,但集中于春季,夏秋季几乎无降雨事件,导致全年土壤含水量均较低;2019年夏季降雨年型使得土壤平均含水量在夏季最高。(2)0～100 cm剖面内灰钙土含水量随土层深度的增加表现出先增加后减少,10～40 cm土层较高;而风沙土含水量随土层深度的增加而增大,0～20 cm土层土壤含水量远低于20～100 cm。0～20cm土层灰钙土含水量大于风沙土,20～100 cm土层灰钙土含水量显著小于(P<0.05)风沙土(2018年中小斑块除外)。除大斑块外围风沙土含水量显著大于(P<0...     

荒漠草原不同放牧制度群落现存量与营养物质动态研究

在短花针茅荒漠草原,比较研究了不同放牧制度对群落现存量与营养物质动态的影响,结果表明,划区轮牧和对照区牧草现存量差异不明显,但高于自由放牧区。轮牧和对照区群落现存量变化呈先增加,然后又下降的动态规律,自由放牧植物现存量几乎一直呈下降趋势。与轮牧和对照区相比,自由放牧区牧草在生长初期粗蛋白质、粗灰分、磷的含量均较高,粗纤维含量较低,生长后期则相反。     

内蒙古典型草原牧草生物量与气象因子的灰色关联优势分析

深入研究气候变化对草地植被的影响规律,对于科学认识和合理利用草地资源具有重要意义。文中以内蒙古锡林郭勒盟典型草原区域的五种牧草的地上生物量与六种气象因子为研究对象,以灰色关联优势分析为研究方法,建立了牧草地上生物量与气象因子关系的灰色关联矩阵。优势分析的结果表明:六种气象因子对五种牧草地上生物量的影响程度为:相对湿度>降水量>蒸发量>地温>积温>日照时数;牧草地上生物量变化对气象因子的响应程度为:大针茅>羊草>黄囊苔草>米氏冰草>冷蒿。结论表明水分因子对牧草地上生物量的影响大于温度因子;大针茅和羊草对气象因子响应的敏感程度大于冷蒿。     

不同放牧压短花针茅荒漠草原群落植物种的空间异质特征

利用样方法及GS＋软件和地统计学分析方法对年荒漠草原植物种在不同放牧压下的空间异质性分布进行了研究。结果表明：不同放牧压对荒漠草原物种空间分布有明显影响。整个试验区植物种为38种。SA2（春季零放牧、夏季适度放牧和秋季重度放牧）处理区植物种数最多为10种。家畜选择性采食及践踏等随机因素引起的空间变异在SA2处理区中较小,在SA5（放牧季皆为适度放牧）处理区较大。植物种分布在不同放牧组合下存在强烈的空间自相关性,SA1（春季零放牧、夏季重度放牧及秋季适度放牧）处理区与SA5处理区空间自相关性表现强于SA2、SA3（放牧季皆为重度放牧）区和SA4（春夏季重度放牧、秋季适度放牧）处理区。SA3处理区分形维数最高,空间分布格局简单,空间依赖性强,空间结构性好;相反SA1分形维数最低,空间分布格局相对复杂,随机因素引起的异质性占有较大的比重。     

免耕直播对谷子耗水量、水分利用效率及产量的影响

于2011—2013年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站,通过对比免耕直播和常规旋耕播种对黑龙港地区谷子耗水量、产量及水分利用效率的影响,以期为黑龙港地区谷子免耕直播栽培技术提供理论依据。结果表明:(1)与旋耕处理相比,2012年土层5 cm、15 cm和100 cm处,免耕处理土壤贮水量变化量显著降低,2013年在25 cm和35 cm土层,免耕处理土壤贮水量变化量显著降低。(2)与旋耕处理相比,免耕处理下谷子产量显著升高,2012年和2013年分别提高6.12%和9.67%,耗水量分别降低8.57%和0.48%,水分利用效率分别升高16.13%和10.21%。(3)穗长、穗重、穗粒重与产量多元回归分析结果表明,穗长与产量呈极显著正相关关系(P<0.01),穗重与产量呈显著正相关关系(P<0.05)。(4)谷子生长期内的平均气温与谷子株高呈显著负相关关系,与千粒重呈极显著正相关关系。日照时数和降水量均与穗长、穗重和穗粒重呈显著正相关关系,而风速与穗长、穗重和穗粒重呈显著负相关关系。综上,在黑龙港地区免耕与旋耕相比,谷子产量可以提高7.90%,耗水量生育期内降低4....     

不同土壤水分含量对玉米气孔发育过程和蒸腾耗水量的影响

以盆栽玉米为材料,采用三个水分梯度进行处理,显微观察和比较了新生叶的气孔密度、气孔器的长度和宽度、气孔开张度,测定了水分胁迫对气孔导度、植株蒸腾耗水量和各个器官生物量的影响.结果表明:土壤水分含量降低使得玉米叶片气孔密度增大,气孔导度减小,气孔器宽度的降低幅度明显大于长度的降低.轻度和中度土壤水分胁迫使得全生育期单株蒸...     

高寒草甸植被耗水量及生物量积累与气象因子的关系

分析高寒草甸植被生育期耗水量及植被生物量积累与气象因子的关系,结果表明植被生育期耗水量呈单峰型变化过程,7月耗水量最大。初期营养生长阶段的5月耗水量、植被生物量均较低,水分影响着植物的初期营养生长但不甚显著;植物旺盛生长的6～7月,耗水量高,而生物量波动明显,温度和水分均影响到生物量的提高,且水分是影响植被生长的关键因素;植物生长末期的8～9月,耗水量及植被阶段累积生物量均较低,水分条件充足,并非是植物生长的限制因素。海北高寒草甸地区植被年地上净初级生产量、地下净初级生产量、净初级生产量与植被耗水量关系不明显。而与相应的温度具有较显著的正相关关系。表明高寒草甸地区植被净初级生产量受温度条件限制的影响比水分条件更为明显。     

长期咸水滴灌对灰漠土理化性质及棉花生长的影响

为揭示长期咸水滴灌对灰漠土物理化学特性及棉花生长的影响,研究了咸水灌溉11 a后土壤盐分、容重、水力特性、棉花耐盐生理特征及产量.试验设置3个灌溉水盐度水平:0.35 dS·m-1(淡水)、4.61 dS·m-1(微咸水)和8.04 dS·m-1(咸水).研究表明:与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著增加土壤容重、盐分...     

沙漠边缘新垦酿造葡萄园土壤贮水及作物耗水特性研究

分析2002、2003年甘肃武威新地滩沙漠边缘新垦葡萄园0~100 cm不同深度土壤储水量观测资料,发现由浅向深土壤含水量呈升—降—升—趋于稳定的变化态势。用土壤水分平衡方程估算沙地葡萄年生长期平均耗水423.2 mm,比本地种植小麦平均耗水量少35.2 mm,比玉米少151.8 mm。沙地葡萄不同生育阶段耗水量,萌芽—展叶期耗水最小,平均耗水31.5 mm,最大时期出现在盛花—成熟期,平均耗水260 mm,展叶—盛花期、成熟—落叶期耗水量大致相当,分别为66 mm和65.7 mm。试验证明沙漠边缘地区开垦种植葡萄是可行的,这里种植的葡萄用水少,病虫危害和污染小,品质好,是发展酿造葡萄生产基地的理想区域。     

黑河中游植被覆盖率变化趋势及其驱动因子分析

利用2002~2011年的黑河干流中游归一化值被指数数据获得植被覆盖率变化趋势,选取合适的NDVI阈值将整个区域划分为"绿洲区"和"荒漠区",并分别探讨了地下水埋深、中游耗水量及累积降水量对两种区域面积和植被覆盖率变化的影响。结果表明:黑河干流中游植被覆盖率整体呈增长趋势,由2002年的32%增长到了2011年的36%,对植被覆盖率增长贡献最大的因素为绿洲区扩张,10年间绿洲区面积占比增长了10%;影响绿洲扩张的主要因素为地下水位埋深和中游耗水量,绿洲区植被覆盖率变化较小,可忽略其影响。荒漠区植被覆盖率的变化主要受累积降水量影响。利用地下水位埋深、中游耗水量、累积降水量可预测区域植被覆盖率的变化趋势,区分人类活动和气候变化对区域植被覆盖率的影响是可行的。     

不同水氮处理对果树幼苗生长和耗水特性的影响

通过盆栽试验,研究了低水(W_1)、中水(W_2)、高水(W_3)三种土壤水分和不施氮(N1)、低氮(N_2)和高氮(N_3)三种施氮量对苹果、梨、桃树幼苗的生长、蒸腾耗水量和水分利用效率的影响.结果表明:三种果树苗耗水量有着明显的差异,在W_2N_1条件下单株耗水量桃树苗最大,在晴天,苹果、梨、桃树日蒸腾量占日总耗水量依次为:22.4%,18%,35.7%,较阴天依次提高了0.5%,8%,22.6%,三种果树苗在晴天夜间的蒸散量依次为:苹果3.26±0.37 g,梨树4.0±1.41 g,桃树4.63±1.8 g左右;在相同的处理下比较三种果树苗蒸腾速率,桃树苗的蒸腾速率相对较大.增施氮肥可以增加果树苗的累积耗水量,提高果树苗水分利用效率.株高、茎粗等生长量的累积幅度上桃树苗最为明显;水分、氮肥对果树干物质的量的影响也都达到了显著水平,干物质量随着土壤含水量、施氮量的增加而增加.在土壤含水量为田间持水量的60%～70%时,既可以保证果树苗正常的生理生长又可以提高水分利用效率.     

黄土丘陵沟壑区不同年限苜蓿地土壤水稳性团聚体分布特征及稳定性研究

为了探索种植苜蓿对土壤质量的影响,选取黄土高原丘陵沟壑区3、7、12 a和18 a生苜蓿草地0～60 cm土层土壤为研究对象,以农田为对照(CK),采用湿筛法研究了不同种植年限苜蓿草地土壤团聚体分布特征及其稳定性。结果表明:黄土丘陵沟壑区土壤水稳性团聚体组成随着粒径减小呈阶梯式递增态势,增幅为1.22%～61.43%,以<0.25 mm的微团聚体占据优势级别,其比例达60.83%～79.72%。当农田更替为苜蓿草地后,在0～20 cm土层,随种植年限增加至12 a,土壤团聚化递增趋势明显,>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径的土壤水稳性团聚体分别为农田对照的2.03～2.75倍、1.98～2.72倍、1.31～1.65倍和1.15～1.36倍;平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)在0～20 cm土层均表现为12 a>18 a>7 a>3 a>CK,变化范围分别为0.34～0.70和0.18～0.26;分形维数(D)变化虽然较小,但在0～20 cm土层也呈现出了不同年限苜蓿草地均小于农田的规律性,变化范围为2...     

温性荒漠草地蒿类半灌木合理需水量探讨

文中对新疆伊犁河流域温性荒漠草地蒿类半灌木生物量随水分条件的变化规律进行了研究。结果显不：随着灌溉水量的增加,单位面积蒿类生物量明显表现出先增加然后下降的变化规律。据灵敏度（Sk）计算,灌溉水量在433kg／（m^2·a）时,Sk存在最大值,表明此时地表生物量对灌溉水量变化的响应最为灵敏。根据灵敏度变化曲线将不同灌溉水量下地表生物量变化分为3个区间。灌溉水量在（226kg／（m^2·a）-778kg／（m^2·a））区间,蒿类生物量增加的幅度超过灌溉水量变化的幅度,实施此灌溉水量可得到最优恢复效果。因此恢复当地草地的合理水量范围确定在（226k/（m^2·a）-778kg／（m^2·a））。从水资源利用的效率     

灌水定额对食葵耗水特征和产量的影响

为研究不同灌水定额对食葵产量及其构成因素的影响并探究其耗水规律,筛选适宜的灌溉制度,设定5个不同的灌水定额,分别为300、375、450、525、600 m~3·hm~(-2),研究了不同灌水定额对食葵产量及其构成因素和耗水指标影响的同时,为弥补大田试验分析直观性不足,在生长、果实品质、产量和耗水等指标的基础上,利用MAGA-PPC模型综合且客观评价了田间试验结果。研究表明:不同灌水定额影响食葵耗水规律,食葵耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数随着灌水定额增加而增大,525～600 m~3·hm~(-2)灌水定额下耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数最大。在现蕾期和成熟初期,525～600 m~3·hm~(-2)灌水定额对食葵耗水量、耗水强度和作物系数影响更大。300 m~3·hm~(-2)灌水定额下食葵耗水量先呈现出减少趋势现象。食葵盘径、产量和水分利用效率随着灌水定额的增加而增大,525 m~3·hm~(-2)灌水定额下产量最大(4 781.86 kg·hm~(-2)),且水分利用效率较大(14.37 kg·mm~(-1)·hm~(-2)),525 m~3·hm~(-2)灌水定额更适合当地食葵农田灌溉。MAGA-PPC模型评价结果表明,525 m~3·hm~(-2)灌水定额有利于北疆地区食葵节水增产。综上表明,建议保证食葵现蕾期和成熟初期给水量充足,选用525 m~3·hm~(-2)灌水定额。