内蒙古典型草原区地表径流的分布格局与动态

通过定点径流测定区域植被和生境调查,结合遥感与地理信息系统技术和水文分析方法,将小尺度测定的生态水文参数与区域生态环境变化研究相整合,确定了从20世纪70年代末到21世纪初内蒙古典型草原区地表径流的分布格局与动态.通过该方法的应用,初步得出以下结论:(1)20世纪70,80年代末的大部分区域的地表径流深在0～1 mm之间,21纪初的地表径流深在1～2 mm之间,3个时期出现径流最大的区域都在阿巴嘎旗的西南部,最小的区域在中蒙边界附近和灰腾梁.(2)30年来平均径流总量在不断增加,70年代末平均总径流量是4.22×107m3,80年代末的平均总径流量是4.87×107m3,到21世纪初平均径流总量猛增到7.46×107m3.     

未来气候情景下西藏地区的干湿状况变化趋势

旱灾是西藏地区重要的气象灾害之一,每年均有不同程度的发生,对农牧业生产的影响极大,气候变化背景下开展西藏地区干湿状况变化趋势的预测研究对于预防和减轻该区干旱所造成的损失具有重要意义。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011-2050年）以及基准气候条件（1961-1990年）逐日资料,利用联合国粮农组织（FAO）推荐的Penman-Monteith方法计算了参考作物蒸散量,基于湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把西藏分为干旱、半干旱、半湿润、湿润4个气候区,预估了西藏地区2011-2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明：与基准气候条件相比,未来A2气候变化背景下,除零星地区外,2011-2050年西藏地区降水量、参考作物蒸散量均呈增加趋势,且参考作物蒸散量增加的幅度小于降水量增加的幅度,但地区间差异都很显著;未来40a西藏气候总体上呈暖湿化趋势,干旱、半干旱区的缩小趋势非常明显,且年平均气温上升的幅度远远大于湿润指数增加的幅度,环境水热要素相对提高,干旱化程度在逐步减小,较利于生态环境的改善;但是,不同气候区在不同时段干湿状况变化趋势不同。2021-2030年干旱、半干旱地区的缩小趋势以及湿润、半湿润的扩大趋势都很明显;2031-2040年、2041-2050年,干旱、湿润区的缩小趋势以及半干旱、半湿润的扩大趋势均很明显。     

基于湿润指数的中国干湿状况变化趋势

进行中国未来干湿状况时空变化趋势的预测可对未来应对气候变化及调整农业生产布局提供重要理论依据。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011－2050年）以及基准气候条件（1961－1990年）逐日资料,利用世界粮农组织推荐的Penman－Monteith方法,计算了参考作物蒸散和湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润、湿润5个气候区,从农业角度分析了中国2011－2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明：与基准气候条件相比,2011－2050年,除零星地区外,全国各地区降水量、参考作物蒸散均呈增加趋势,但是地区间差异都很显著;未来40 a中国气候总体上呈暖干趋势;2011－2050年,干旱、极干旱地区缩小趋势以及半干旱地区的扩大趋势都很明显。新疆西北部地区、内蒙古及长城沿线地区的西北部湿润趋势显著增加,而黄土高原地区的东南部、青藏地区中部的部分地区干旱化程度在逐步加大。     

植被盖度对典型草原区地表风沙流结构及风蚀量影响

选择内蒙古锡林郭勒盟典型草原为研究区域,通过风洞模拟试验开展典型草原植被盖度对土壤风蚀的定量化分析研究,旨在探明不同植被盖度下起动风速、地表风沙流结构及风蚀量影响的规律,从而为该地区制定合理的防风固沙技术提供理论依据。结果表明:起动风速随植被盖度的增加而增大;受植被的影响风沙流结构呈跳跃式分布,近地层的输沙率随植被盖度的增加而减小,最大输沙率的高度层随植被盖度的增加不断上移;不同植被盖度下,风速与总输沙量之间均呈幂函数关系,各风速下总输沙量随着植被盖度的增加而减少。     

利用植被指数-地表温度特征空间反演干旱区土壤干湿状况

土壤干湿状况是监测土地退化的重要指标之一,是植物物生长发育的关键因素;准确地估计土壤湿度在时空上的分布状况对理解生态系统有着重要的意义,且对干旱区农业生产及生态重建也具有重要价值。研究分析了两种植被指数(NDVI,MSAVI)构建的特征空间参数的特征;同时,在考察点尺度上,分析了旱情指数TVDI与土壤含水量的关系;并揭示了研究区TVDI的空间分布规律;结果表明:Ts/MSAVI空间和Ts/NDVI空间干边的拟合系数均大于0.90,湿边拟合的效果稍差,而Ts/MSAVI构成的特征空间其拟合的干湿边更易相交,与地表温度结合,更能表示地表湿度的变化情况;TVDIM与TVDIN同土壤含水量表现为极显著负相关,且TVDIM与土壤含水量的相关性大于TVDIN与土壤含水量的相关性;Ts/MSAVI特征空间和Ts/NDVI特征空间反演的旱情指数TVDI,在空间分布上是较为相似的。     

内蒙古典型草原区暖季蒸降差的时空分异

研究草原生态系统的蒸降差变化,对探讨气候变化条件下的水分循环和草原生产力等具有重要意义。本文利用1960-2004年内蒙古典型草原区及其周边38个气象台站的气候资料,采用Penman-Monteith公式计算暖季（4-8月）的潜在蒸散量及相应的蒸降差,用经验正交函数（EOF）和旋转正交函数（REOF）研究蒸降差的时空分异特征。结果表明：内蒙古典型草原区暖季蒸降差的主要空间异常型表现为全区一致偏高或偏低,这是典型草原区主要的空间型;暖季蒸降差空间分异大致可划分为4个异常区即北部区、东北部、中部和西部区;随时间的推移暖季蒸降差有降低的趋势,且具有明显的阶段性变化特征。     

典型草原区蒸发皿蒸发量变化特征及气象因子影响分析

利用内蒙古典型草原地区锡林浩特国家气候观象台1954-2013年蒸发皿蒸发资料和同期气温、日照时数、云量、风速、相对湿度等资料,运用线性趋势法、相关分析法、完全相关系数法,对蒸发量变化趋势及其与各气象因子的关系进行分析,并试图解释引起蒸发变化的气候成因.结果表明：研究区近60a蒸发皿蒸发量表现为极显著上升趋势（51.49mm/10a,P＜0.01）;完全相关系数法分析表明,最低气温、平均气温、相对湿度与蒸发皿蒸发量呈极显著相关性（P＜0.01）,是影响蒸发量的主要因子.气温上升、相对湿度降低是造成内蒙古典型草原区锡林浩特地区蒸发量上升的主要原因.研究结果对典型草原区气候变化评价有一定参考价值.     

近50年气候变化对内蒙古典型草原净第一性生产力的影响

基于典型草原区的锡林浩特气象站1953-2003年的逐月平均温度和降水资料,应用自然植被的净第一性生产力（NPP）模型,计算得到1953-2003年以锡林浩特为代表点的典型草原区净第一性生产力。结果表明：1）利用温度和降水建立的NPP模型在典型草原区模拟结果与实测地上生物量的变化趋势相一致。2）近50 a来,典型草原区植物主要生长季气候的变化特点为：春季明显增温,夏秋季降水减少。但降水和温度的变化对NPP的影响趋势并不明显,而是更多的影响到具体年份的NPP变化,表现在从50年代至今NPP变幅增大。3）对于地处半干旱区的典型草原来讲,影响净第一性生产力的主要气候限制因子为降水量,合理的水热配置最有利于牧草的生长。     

气候变化对典型草原区牧草气候生产潜力的影响

利用典型草原区45a的气候和牧草产量资料，应用数理统计方法分析了典型草原区气候变化规律及其对牧草气候生产潜力的影响。结果表明：典型草原区气候暖干化趋势明显，45a的年平均气温上升了1．6℃，最近20a上升了0．7℃，年降水量变化总体上呈减少态势，45a中年降水量下降了27mm，最近20a下降了40mm；降水量小是限制该地区牧草气候生产潜力的主导因素，由此造成45a间牧草气候生产力平均下降率为200．2kghm^-2a^-1，该区气候资源利用率也比较低，最近14a的平均值仅为37．3％，尚有60％的潜力可以开发；用气温、降水量与牧草气候生产力建立的气候评估模式通过了0．01信度检验，拟合的平均相对误差〈4．7％，温度与降水对其综合影响为：温度每降低1℃，降水增加1mm时，牧草气候生产潜力分别增加47．9kghm^-2a^-1和12．1kghm^-2a^-1。     

黄土高原典型草原区草地土壤种子库的动态分析

采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了黄土高原典型草原区草地土壤种子库的物种组成、密度、时空格局和物种多样性等特征。结果表明,（1）土壤种子库中共统计到37个物种,隶属于16科,其中禾本科、菊科、唇形科、豆科和毛茛科的植物占优势。（2）从返青期到枯黄期,种子库中豆科、禾本科、堇菜科所占比例呈下降趋势,唇形科和菊科所占比例明显提高,种子库的密度也显著提高。（3）种子库中种子数量在垂直分布上呈现出由表层土壤向深层逐层减少的变化规律;在水平分布上的变化规律为：封禁〉放牧;阴坡〉阳坡;下坡〉中坡〉上坡。（4）封禁地土壤种子库中的Margalef丰富度和Shannon--Wienner指数都高于放牧地,Pielou均匀性指数低于放牧地。从返青期到枯黄期,封禁地和放牧地土壤种子库的Margalef丰富度、ShannonWienner指数、Pielou均匀性指数都呈下降趋势。     

内蒙古气候变化特征与草原生态环境效应

通过分析内蒙古自治区气候变化特征及其对草原生态环境的影响,发现内蒙古气候变化的显著特征是气候变暖,并由此引起无霜期延长,积雪、冰雹、雷暴、大风、沙尘暴日数减少,降水量由少转多的变化,“高纬增温多,低纬增温少”的增温特点是产生这些变化的原因。气候变化一方面使内蒙古草原的生态环境有所好转,另外,也是近几年来蝗虫泛滥的主要原因之一。当前存在的草原退化现象主要应归咎于不合理的人为活动。     

内蒙古希拉穆仁退化草场恢复治理的生态对策

过度放牧和旅游践踏导致了希拉穆仁草原严重的退化、沙化。为了保护自然资源,实现可持续发展,必须十分重视维持生态平衡。采取科学对策尽快治理生态环境势在必行。     

干旱、半干旱草场沙退化影响因素分析

近年来,由于受气候、土壤、植被等自然因素和人为因素的影响,我国干旱、半干旱区草场沙退化现象十分严重,草原生态环境日益恶化,严重制约了牧区经济的可持续发展。针对干旱、半干旱区草场沙退化的形成过程和特点,采用主成分分析（PCA）的方法,从影响草场沙退化的自然因素和人为因素中选出若干因子,以锡林郭勒盟正镶白旗明安图镇东部和硕庙的数据为基础,分析了影响该地区草场沙退化的主要因子,从而为全面整治草场沙退化提供科学依据,这必将对我国国土资源的保护与开发、改善区域生态环境具有重要意义。     

北方典型草原水土保持生态修复技术

北方典型草原由于气候特点及超载过牧等不合理的草地利用方式,使该区域水土流失严重,草场沙化退化面积不断扩展。草地生态环境恶化,不仅使当地畜牧业发展受到限制,而且使京津地区生态环境受到严重的影响。因此,在分析该区域基本情况和生态现状的基础上,提出草地水土保持生态修复思路:建立水—草—畜平衡发展体系;充分发挥大自然的自我修复能力;转变畜牧业生产经营方式;坚持“小开发、大保护”;加大水土保持生态建设的力度。并提出了北方典型草原水土保持生态修复的主要技术及综合配套措施,为今后水土保持生态修复工作提供一定科学依据。     

内蒙古草地NPP时空变化格局及其与水热因子耦合关系

选取内蒙古作为研究区,基于卫星遥感数据、地面气象观测数据及其他统计资料,利用CASA模型估算了内蒙古草地净初级生产力（NPP）,分析了2001—2016年内蒙古草地NPP的时空变化格局及其与水热因子的耦合关系,结果表明:2001—2016年内蒙古草地NPP多年平均值为343.46 g C/（m²·a）,总体上呈现由东北至西南逐渐递减的分布格局;年均NPP总值约为0.218 Pg C,16年共计3.483 Pg C。大部分地区草地NPP呈波动上升趋势,年均增长率约为4.27 g C/（m²·a）。内蒙古草地NPP与年均温的偏相关系数为0.306,与年总降水量的偏相关系数为0.622;大部分地区草地NPP与年总降水量呈显著的正相关关系,而与年均温无显著相关。     

内蒙古地区草地类型分布格局变化及气候原因分析

利用内蒙古自治区48个气象观测站点50a（1962-2011）的月平均气温和降水量观测数据,基于Holdridge模型计算内蒙古气候区划指标划分不同类型草原区,模拟内蒙古草地类型50a的变化趋势。结合实际草地类型分布图,分析不同草原区1962-2011年的气候变化特征,并探讨气候变化对草地类型分布的影响。结果表明:内蒙古典型草原区的东部区域、荒漠草原区和草原荒漠区均属高温地带,而森林草原区和典型草原区的大部分区域属低温地带。50a间内蒙古草原区气温具有显著上升趋势（P<0.05）,各类型草地区的年平均气温均在1990年左右发生突变,同年呈显著升高趋势,而生长季气温在1995年左右发生突变,并于2a后呈显著升高趋势。内蒙古草原区降水分布格局具有明显的地带性,由西至东降水量递增且梯度差异明显。年降水量变化趋势表现为,森林草原区自1997年开始显著增加,至2002年回落;典型草原区自1992年开始年降水量显著增加,至2006年回落（P<0.05）;荒漠草原和草原荒漠区年降水量变化趋势不显著。生长季降水量的变化则表现为,森林草原和典型草原区在研究期内呈小幅减少-小幅增加-小幅减少趋势,其它类型草地降水变化与年降水量趋势一致。总体上,内蒙古草原区的降水变化,森林草原和典型草原区具有较大波动性,荒漠草原区于近年产生少许变动,而草原荒漠区相对较稳定。1962-2011年气温和降水量变化导致森林草原区面积在前30a呈增加趋势,后20a呈减少趋势;荒漠草原和草原荒漠区的边界逐渐向东扩展,典型草原区也将扩展至部分森林草原区域。总之,研究期内内蒙古草原区降水量在后期减少、气温持续升高,由于蒸散量加大可能导致土壤干旱,从而影响内蒙古草地生态系统分布格局的变化。     

围封对内蒙古希拉穆仁草地物种多样性的影响

[目的]探究围封对内蒙古希拉穆仁草地物种多样性的影响,为围封对草原物种多样性影响的过程研究提供科学依据。[方法]通过调查、计算内蒙古希拉穆仁放牧草地与连续11 a围封草地的物种多样性,结合当地年降水量数据,分析放牧草地围封后物种多样性特征。[结果]围封后,冷蒿、轮叶委陵菜、达乌里芯芭、二裂委陵菜、星毛委陵菜年际波动较大;围封降低了希拉穆仁草地物种多样性,降水量较少年份(年降水量200 mm的2014年)Simpson,Shannon-Wiener和Pielous指数则刚好相反;围封后物种丰富度与年降水量相关系数减小。[结论]长期围封导致希拉穆仁草地物种多样性下降。在干旱气候环境下,围封能够一定程度地缓解气候变化对希拉穆仁草地物种多样性的影响。     

宁夏云雾山典型草原休眠期气候变化对生产力的影响

基于1992-2011年黄土高原典型草原长期生产力观测数据及相应气候资料,分析了近20a来宁夏云雾山地区休眠期（11月-翌年3月）温度及降水变化趋势,利用简单线性回归及偏最小二乘回归法（Partial Least Squares regression-PLS）探究了休眠期月和日不同尺度温度和降水变化对草地生产力的影响特征,以揭示黄土高原典型草原生产力对休眠期气候变化的响应规律。结果表明：（1）近20a来研究区休眠期平均气温以0.09℃·a-1的速率极显著升高（P<0.01）,其中1月和3月升温最为显著（P<0.01）;（2）休眠期降水量较少,且年际间变异较大,各月降水变化趋势亦不显著;（3）休眠期内不同阶段温度变化对草地生产力具有不同影响,但整体呈现抑制效应,降水变化对生产力影响不显著;（4）休眠期温度升高抑制草地生产力发展,其作用机制可能与温度升高引起的地表积雪减少、冻融交替频繁及土壤微环境变化有关。休眠期降雨较少,降雨与草地生产力并不存在显著作用关系。降雪作为降水的固态形式,其对生产力的影响特点及作用机制尚待深入探究。