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。     

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...     

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与水面蒸发量、植物潜在蒸发蒸腾量变化过程间的相关关系进行了多元非线性拟合,构建了简单的潜在蒸发蒸腾量计算方程,并进行了检验。结果显示:(1)影响水面蒸发与植物蒸腾的主要气象因子一致:温度、太阳净辐射与相对湿度;(2)太阳净辐射与温度、湿度的变化有较高的相关性(r=0.718,r=-0.639);(3)利用温度和湿度两项指标可以较好地模拟蒸发量与蒸腾量的变化过程(R²=0.743),对于缺乏太阳净辐射资料的小灌区(点),可以利用温、湿度和作物参数构建近似的作物蒸发耗水模型,基于实时的气象资料计算对应时段作物的蒸腾蒸发耗水量,以便快速获得作物的耗水量与需水量,实时掌握农田水分亏缺状况,进行及时补灌。     

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。     

两种旅游扰动模式对荒漠草原植被及土壤的影响研究

荒漠草原作为草原向荒漠过渡的脆弱生态系统,同样具有很强的旅游价值,但相比其他草原类型,其生态系统抗旅游干扰能力更弱,受损后也更难恢复。因此文中以希拉穆仁故乡缘旅游点周边草原为研究对象,对不同扰动模式下的植物群落特征、土壤理化性质等进行研究。结果表明：两种干扰下,线性扰动模式的重度干扰区受到的影响最为明显,与对照相比其群落覆盖度、地上生物量分别下降了49.99%和79.26%,但生物多样性逐渐上升,土壤含水率下降了27.2%,土壤容重上升了15.66%,土壤紧实度则上升了2.38倍,土壤机械组成也逐渐以砂砾为主;其次为点源扰动模式的重度干扰区,其群落覆盖度和地上生物量对比对照分别下降39.06%和77.16%,土壤含水率下降27.2%,土壤容重上升了14.46%,土壤紧实度上升了2.11倍。因此,不同类型的旅游扰动对荒漠草原旅游点的植物群落特征、土壤理化性质、生物多样性指数均产生了负面影响,而几种模式中对线性扰动模式重度干扰区的影响更为强烈。因此提高旅游模式的利用和管理对于改善生态环境具有重要意义。     

不同氮水平下冬小麦农学参数与光谱植被指数的相关性

利用光谱仪通过大田试验测量不同氮素水平及不同生育期冬小麦冠层的光谱反射率,测算叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(CHL)、叶绿素密度(CHL.D)、地上鲜生物量和地上干生物量等农学参数;在此基础上分析了不同氮素水平冬小麦生育期内的光谱植被指数的变化,并分析了农学参数与植被指数之间的相关性。结果表明:小麦叶面积指数、叶绿素密度与比值植被指数(RVI)和归一化差值植被指数(NDVI)在各生育期呈显著相关,小麦叶片的叶绿素含量与RVI、NDVI在抽穗期呈极显著相关,而地上鲜生物量、地上干生物量与RVI和NDVI从起身到孕穗期呈显著相关。     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

荒漠草原不同植被类型土壤微生物群落功能多样性

利用Biolog EcoplateTM技术通过对荒漠草原生态系统中沙米、白沙蒿、柠条、沙冬青和人工乔木林5种植被类型土壤微生物群落功能多样性分析,以探讨不同植被类型对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响.结果表明,5种植被类型土壤微生物群落代谢活性有显著的差异(P＜0.01),5种植被类型土壤微生物群落利用碳源的种类也存在差异,氨基酸类、羧酸类和糖类是其主要的碳源利用类型.在Biolog ECO板培养基接种培养96 h后,5种植被类型土壤微生物群落多样性显示,物种丰富度指数(R)和均匀度指数(EH)差异显著,Shannon 指数(H′)差异不显著.     

放牧强度对宁夏荒漠草原植物群落结构及草地生产力的影响

以宁夏盐池县的荒漠草原区为试验地,以现场试验为手段,研究放牧强度(1.50只/hm2、0.75只/hm2、0.50只/hm2、0只/hm2)对荒漠草原植物群落结构及草地生产力的影响。结果表明:随着放牧强度的增加,植物群落优质牧草的重要值明显下降,毒草及家畜厌食植物的重要值明显上升;植物群落总盖度呈下降趋势,植物群落多样性呈现先增加后降低的趋势;草地生产力呈下降趋势,当放牧强度达到1.50只/hm2时,家畜的采食量超过了50%,草产量比封育地下降了54.9%。最后,根据草场资源可持续发展利用原则提出了宁夏荒漠草原合理的放牧强度以0.75只/hm2为宜。     

短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0～30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应.研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0～10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组...     

Topographical and hydrological effects on meso-scale vegetation in desert steppe,Mongolia

This study investigated the seasonal variations of the normalized difference vegetation index(NDVI) and its relationships with climatic variables and topography in a small-scale(20 km×20 km) area(i.e., Tsogt-Ovoo village) within the desert steppe zone of Mongolia using in-situ observed climate data and satellite remote sensing data. We found that the topography is very important for vegetation growth in the desert steppe although the summer precipitation is the constraining factor. The unexpectedly high NDVI(up to 0.56), as well as the high aboveground biomass, in the valley bottom was primarily resulted from the topography-modulated redistribution of overland flow after relatively heavy precipitation events during the growing season. This makes the valley bottoms in desert steppes not only reliable feeding resources for livestock but also heavens for wild lives. But, the detected large standard deviation of annual maximum NDVI(NDVI_(max)) from 2000 to 2013 in the valley bottom in response to rather variable precipitation implies that the valley bottoms under desert steppe climates are more vulnerable to climatic change.     

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。     

辽宁地区玉米耗水量与产量的关系

为探讨生长季自然降水条件下水分状况对玉米产量的影响,利用锦州2011、2012年和2014年玉米分期播种试验数据和1981—2010年辽宁农业气象历史资料,研究干旱年份水分与玉米产量的定量关系。结果表明:玉米产量和总耗水量间呈二次抛物线的关系(R~2=0.793,F=105,P=0.0001,n=57),当耗水量达到400~600 mm时,玉米能够获得高产;玉米不同生育阶段需水量呈现抽雄~乳熟期拔节~抽雄期出苗~拔节期乳熟~成熟期播种~出苗期的变化规律,各阶段日耗水强度分别为5.75、4.78、2.36、1.84 mm·d~(-1)和1.35 mm·d~(-1)。在分析相对叶面积指数和相对作物系数关系的基础上,提出了作物水分胁迫系数的相对叶面积订正方法,建立了以Jenson模型为基础的玉米水分生产函数模型。     

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。     

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....