张掖市龙首山红砂种群结构和分布格局研究

对张掖市龙首山天然红砂分布区的红砂种群结构和空间分布格局进行了研究。根据年龄大小结构图和存活曲线以及静态生命表分析了红砂种群动态,用扩散系数C,负二项分布中的K值,平均拥挤度m^*,丛生指数I,Cassie指标CA和聚块性指标(m^*/m)6个分布指数对格局类型进行了判断,并根据双向轨迹方差法分析了种群格局规模。结果表明,红砂种群的自然更新状况良好,各龄级苗木均有分布。种群的年龄结构接近于增长型,表现为中龄级(10cm<d≤30cm)丰富;种群存活曲线趋向于DeeveyⅠ型,种群目前处于较为稳定的状态;种群的聚集强度为0.831 8,分布格局类型为聚集分布;种群有两种空间格局规模,分别为4m×4m和8m×8m。     

不同灌溉方式下氢、氧同位素分布与小麦水分利用特征

[目的]探明不同灌溉方式对小麦水分利用的贡献率及小麦根系吸水规律,可为合理应用灌溉用水提供科学依据。[方法]利用稳定氢氧同位素示踪法,研究了防雨棚条件下常规灌溉(X)与滴灌(D)不同灌水量条件下(X₁,D₁:15 mm; X₂,D₂:30 mm; X₃,D₃:45 mm)冬小麦生长期间土壤水稳定同位素变化特征,以及土壤耗水强度、光合生理特征及水分利用特征。[结果]随小麦生育期的推进,根系吸水逐渐加深。在拔节期小麦主要利用0—20 cm深度的土壤水; 在抽穗期X₂,D₁和D₂处理主要利用了0—20 cm土层的水分,但X₁处理主要利用了60—80 cm土层的水分,占53.9%,X₃处理主要利用了40—60 cm土层的水分,占77.0%。而D₃处理主要利用了0—60 cm土层的水分,占80.0%; 到灌浆期,X₁和X₂处理主要利用了0—60 cm土层的水分,分别占86.2%和90.6%,而X₃处理主要利用了40—60 cm土层的水分,占73.9%。而D₁和D₂处理不同土层的水分利用比例较均匀,分别介于7.1%～27.8%和13.0%～38.2%之间。D₃处理主要利用了20—40 cm土层的水分,占51.0%。除抽穗—灌浆期中水处理(D₂)及灌浆—收获期高水处理(D₃)外,滴灌均有效降低了小麦的日耗水量。与常规灌溉相比,滴灌D₂和D₃处理更利于提高小麦的光合速率和叶片水分利用效率。此外,滴灌处理在小麦抽穗期和收获期均有效提高了小麦的生物量。最终,滴灌较常规耕作小麦产量提高了21.6%～28.0%和水分利用效率提高了24.4%～36.7%,均以D₂处理最高。相关分析表明:小麦生长过程中,抽穗期0—20 cm土层水分贡献率和灌浆期80—100 cm土层的水分贡献率的提高对于其产量与水分利用效率的提高更为有利。[结论]滴灌更利于提供均匀的水分供给作物,同时减少水分无效蒸发,提高作物产量和水分利用率。     

接种AMF对海绵结构重构土层的玉米根系分布及水分利用特征的影响

[目的] 露天煤矿区生态脆弱,水资源短缺,利用微生物复垦已成为矿区生态重建的研究热点。探究露天矿排土场重构土层海绵生态结构条件下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)对玉米根系生长及水分利用特征的影响,为矿区生态农业建设提供科学依据。[方法] 在室内布设土柱模拟试验,设置裸土柱(CK)、玉米不接菌(NM)和玉米接菌(AM)3个处理,采用氢氧稳定同位素示踪技术研究玉米根系水分利用特征。[结果] ①接种AMF处理促进了玉米根系的生长,改变了玉米根系分布。AM处理玉米的总根长、总根表面积、总根体积和根尖数分别比NM处理高19.3 %,14.8 %,9.1 %和34.0 %,AM处理小于0.3 mm的细根及大于0.7 mm的粗根比例分别比NM处理高3.2 %和3.5 %。②AMF改变了玉米的水分利用特征,AM处理玉米利用的水分来源于0-20 cm土层的比例较NM处理提升5.5 %。③AM处理土柱0-20 cm土层含水率显著低于NM处理,饱和黏土层含水率:CK处理>NM处理>AM处理。AMF提升了玉米根系吸收水分的能力,影响黏土层中水分的释出。[结论] 在矿区排土场海绵结构重构土层上接种AMF能促进玉米根系发育,改善水分利用策略,使其充分利用海绵结构中涵水层保蓄的水分。     

青藏高原东缘某隧道建设区典型植物水分利用策略

[目的] 揭示青藏高原东缘隧道建设区植物的水分利用特征及其对环境变化的响应,为自然和人为影响下的生态脆弱区水土保持工作提供科学参考。[方法] 通过测定海拔3 230 m的某隧道建设区2020—2021年不同月份典型植物木质部水和各潜在水源的δ²H和δ¹⁸O值,利用MixSIAR模型计算植物吸收各潜在水源的比例,并计算每两种植物间的相似性比例指数(PS指数)以比较不同物种的水分竞争关系。[结果] 紫羊茅(Festuca rubra)、川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana)和刺叶高山栎(Quercus spinosa)以浅层土壤水(0—40 cm)作为主要水源;川杨(Populus szechuanica)主要吸收中深层(40—200 cm)土壤水;2021年8月和10月植物对浅层土壤水的利用比例较2020年同时期明显降低;川西云杉对0—40 cm和40—80 cm层土壤水的利用比例与相应层土壤含水量分别存在显著正相关和显著负相关关系(p＜0.05);在时间尺度上,川杨在2020年10月与其他3种植物的水分竞争关系较弱,PS指数范围为0.19～0.54。[结论] 土壤含水量及外界温度的改变是青藏高原东缘植被水分利用策略变化的主要因素,且这两个因子的重要性因物种而异;隧道建设会引起土壤和土壤水的流失,从而导致隧道建设后土壤含水量的降低;隧道建设后植物对浅层土壤水的依赖比隧道建设前低,因此需关注生态脆弱区隧道建设对土壤水分及植被适应机制的影响。     

塔里木河流域不同林龄胡杨与柽柳的水分利用策略研究

基于稳定同位素方法研究了塔里木河流域胡杨和柽柳的水分来源及分布特征,探讨了塔里木河流域胡杨和柽柳的水分利用策略。结果表明:(1)胡杨和柽柳的植物水与土壤水的降水偏离程度与地下水存在显著差异(P0.05),表明土壤中存在不完全混合的水源库,与植物耗水和地下水补给存在动态联系;(2)不同林龄胡杨和柽柳土壤水δ~(18)O值随土壤深度增加均呈下降趋势,受蒸发作用影响,表层土壤水δ~(18)O值波动明显;(3)不同林龄胡杨和柽柳水分利用来源存在差异,胡杨和柽柳对土壤水的吸收利用随林龄增加层位下移。无论在幼苗阶段或成熟阶段,柽柳利用土壤水的深度均低于胡杨,表明其适应干旱环境的能力更强。     

基于同位素分析研究山东禹城夏玉米水分来源

以2016年山东省禹城市夏玉米为研究对象,通过测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水、地表水的稳定氢氧同位素值,并利用直接对比法和多元线性混合模型,分析不同水源对夏玉米不同生长期贡献率,进而研究其水分来源。结果表明:禹城市大气降水线方程为δD=7.80δ18 O+8.61,其斜率和截距均小于全球大气降水线方程,表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。夏玉米不同生长期水分来源存在差异,出苗期由于土壤含水量较低,植物主要利用浅层地下水且利用率为89.6%;拔节期降雨量丰富,夏玉米主要利用0—10cm表层土壤水,利用率为85.8%;抽穗期夏玉米主要利用10—60cm土壤水,利用率达62.9%;生长到灌浆期,根系分布在较深土层且20—100cm土壤含水量稳定,夏玉米主要利用20—100cm土壤水,利用率为69.7%;成熟期植物主要利用大于60cm的深层土壤水,利用率达96.1%,此时期土壤含水量较低且根系分布可达深层土壤。     

甘肃中西部地区红砂种群结构及空间格局特征

为了揭示甘肃中西部生态脆弱区红砂种群的分布特点,结合冠幅结构、静态生命表和存活曲线,对甘肃中西部地区3种典型生境条件下红砂种群年龄结构和动态进行了研究,并应用理论分布模型和聚集强度指数进行了种群分布格局分析。结果显示:在不同生境条件下红砂种群结构差异明显,山前戈壁红砂种群Ⅰ(0cmd≤10cm),Ⅱ(10cmd≤20cm),Ⅲ(20cmd≤30cm)龄级储量丰富,其个体数占所有龄级个体总数的87.01%,大于Ⅴ(40cmd≤50cm)龄级个体缺失,种群处于增长阶段;荒漠绿洲过渡带和黄土丘陵沟壑区红砂种群Ⅱ—Ⅵ(10cmd≤60cm)龄级个体数分别占所有龄级个体总数的75.34%和85.09%,且存在一定数量的老龄级个体,种群处于稳定阶段;但不同生境条件下红砂种群幼苗个体少,Ⅰ龄级个体数目均明显少于Ⅱ,Ⅲ龄级的个体数目,种群更新可能存在问题。格局分析表明,各生境条件下红砂种群均呈聚集分布。时间序列分析表明,在未来第2,4,6,8龄级的个体会呈现老龄个体增加的趋势,幼龄株数则有所降低,各生境条件下红砂种群稳定性长期维持困难。加大以种子开始的幼苗人工辅助更新以及人工封育保护是实现甘肃中西部生态脆弱区红砂种群更新和种群恢复的关键。     

庐山不同海拔植物季节水分利用策略

为探讨在气候变化下不同海拔植物对水分的响应及植物适应性变化,选择庐山不同海拔自然演替中典型树种山鸡椒(Litsea cubeba)、蜡瓣花(Corylopsis sinensis)、山茶(Camellia japonica)和老鼠矢(Sym-plocos stellaris)为研究对象,采用氢氧同位素技术,基于Iso-...     

甜槠林乔木层主要植物种群的空间分布格局

通过4 800m2标准地调查,应用扩散系数、聚集度指标等研究甜槠林9个主要植物种群的空间分布格局。结果表明,甜槠林主要植物种群的空间分布均呈聚集分布。     

陕北沙地不同树龄小叶杨的水分利用策略

在黄土高原树木生长经常遭受水分不足的制约,导致形成大面积＂小老树＂。选取＂小老树＂形成面积最大的小叶杨为研究对象,利用热扩散探针技术研究不同树龄（31~34年生和49~54年生）小叶杨生长季内树干液流的动态变化及与环境因子（太阳辐射、空气温度、相对湿度和降雨量）和土壤含水量的关系,揭示不同树龄小叶杨水分利用策略的差异,为黄土高原＂小老树＂形成机制的阐明及其改造提供理论基础。结果表明：1）31~34年生小叶杨一日中液流出现峰值的时间较早,而49~54年生小叶杨维持液流峰值的时间较长。2）旱季31~34年生小叶杨液流密度低于49~54年生小叶杨,且超过最大值后液流密度出现下降现象,随着雨季土壤含水量的增加液流密度会显著增加;49~54年生小叶杨雨季的液流密度低于31~34年生小叶杨,其液流密度随环境条件达到饱和后就不再发生变化,其液流对土壤含水量变化反应不敏感。3）2个树龄小叶杨整株耗水量差异不大,但31~34年生小叶杨单位面积的耗水量显著大于49~54年生小叶杨。表明低龄小叶杨液流对环境变化的敏感性较大,而高龄小叶杨的水分利用趋于保守化,对干旱表现出更强的适应性。     

亚热带季风区樟树的水分利用特征

基于2017—2019年樟树(Cinnamomum camphora)生长季(4—10月)的茎干水、叶片水和土壤水稳定同位素及同期环境因子数据,并结合2019—2021年樟树生长季的蒸腾速率,分析了日间樟树植物水同位素与其影响因子之间的关系,探究樟树在生长季和不同环境条件下吸水深度的变化特征,旨在加深对樟树自身水分利用特征的了解。结果表明:在晴日,樟树蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O的值在日间高于夜间,茎干水δ¹⁸O的值在日间低于夜间。蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O之间的时滞在8月晴日较5月晴日大,平均时滞为2.32 h。在5月晴日,叶片水δ¹⁸O和茎干水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间均呈二次函数关系;在8月晴日,叶片水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间呈二次函数关系,但茎干水δ¹⁸O与上述影响因子之间无明显的函数关系。樟树的吸水深度存在明显的季节变化特征。在生长季初期(4—5月)樟树吸水层位单一,主要利用浅层土壤水;在生长季中期(6—8月)和后期(9—10月),樟树有2个吸水层位:在中期利用中层和深层土壤水,在后期利用浅层和深层土壤水。樟树的吸水深度和蒸腾还受到生境的影响。季节性干旱期间,随着干旱的持续,蒸腾日变化曲线的宽度逐渐变窄,蒸腾耗水量相应减小;受环境变化和自身生理特性的影响,樟树的吸水深度逐渐由浅变深再变浅。与降水前相比,降水后樟树的蒸腾作用增强,吸水深度上升,吸水土层变窄。     

土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态和功能特征的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态及功能的影响。结果表明:(1)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势,而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势,表明在胁迫条件下,红砂幼苗细根可通过根长、比根长、表面积、比表面积的增加与直径和体积的减小来适应逆境胁迫。随根序的升高红砂幼苗细根直径呈增大趋势,而根长和比根长表现出减小趋势,比表面积呈先升高后降低的趋势。(2)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根全C含量呈降低趋势,而全N含量先呈明显的降低趋势,后呈升高趋势,表明在中度胁迫下红砂幼苗细根呼吸作用明显降低。随根序的升高红砂幼苗细根全C含量呈增加趋势,而全N含量呈下降趋势,表明红砂幼苗较低级根序具有较强的呼吸作用与代谢活性。(3)红砂幼苗细根根长与全C含量之间呈极显著正相关关系;直径与全C含量之间呈显著正相关关系;比根长与C含量呈显著负相关关系。     

西鄂尔多斯地区四合木与红砂灌丛的阻沙能力对比研究

[目的] 对比分析西鄂尔多斯地区四合木与红砂灌丛的阻沙能力,为原生草原与荒漠过渡带植物的多样性保护和珍稀濒危物种保育提供理论依据与数据支持。 [方法] 以西鄂尔多斯国家级自然保护区内四合木(Tetraena mongolica)、红砂(Reaumuria soongorica)灌丛沙堆为研究对象,运用典型样方法对四合木和红砂灌丛沙堆形态与生长状况进行系统测定,探讨沙堆形态发育及阻沙能力与四合木和红砂灌丛形态的关系。 [结果] ①四合木和红砂灌丛沙堆均呈半椭球型发育,四合木灌丛沙堆形态参数显著大于红砂灌丛沙堆(p＜0.05); ②四合木、红砂灌丛与沙堆形态参数间(灌丛高度除外)具有显著相关性(p＜0.01)。四合木灌丛沙堆长轴、短轴、半径与高度之间均呈二次函数关系,表明四合木灌丛可能进入衰退阶段,而红砂灌丛沙堆长轴、短轴、半径与高度之间均呈线性关系,表明红砂灌丛沙堆仍在发育; ③当冠幅面积(S_p)≤1.44 m²时,红砂灌丛沙堆的体积大于四合木灌丛沙堆,当S_p＞1.44 m²时,四合木灌丛沙堆的体积一直大于红砂灌丛沙堆。四合木和红砂灌丛单位冠幅面积所拦截的沙物质体积分别为0.13和0.06 m³。 [结论] 可以初步判断四合木的阻沙能力大于红砂。整体来看,四合木对风沙环境的适应性较红砂强,随着冠幅面积的增长四合木灌丛拦截沙物质的能力更强。     

不同坡位对红砂生理指标的影响

[目的]探索不同坡位对红砂生理指标的影响,为干旱半干旱区红砂的恢复与重建提供理论依据。[方法]以自然条件下生长的红砂为材料,采用野外试验、室内试验及数据分析相结合的方法研究不同坡位对红砂的生理指标的影响。[结果](1)红砂叶片叶绿素(a,b,c)含量均随着坡位的升高而降低。(2)不同坡位,脯氨酸和可溶性糖随坡位的升高有增大趋势,而可溶性蛋白随坡位的升高呈现先减少后增加的趋势。(3)随着坡位的升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先增大后减小的变化趋势,而过氧化氢酶(CAT)活性则呈现的是先减小后增大的变化趋势,过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量又呈现出逐渐减小的趋势。(4)随着坡位的升高,硝酸还原酶活性逐渐增加,而游离氨基酸的含量则随着坡位的升高逐渐降低。[结论]随着坡位的变化,红砂主要通过调节叶绿素含量,SOD,CAT和POD的变化来适应环境变化。     

土壤水分胁迫对红砂幼苗生长和渗透调节物质的影响

[目的]探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,为红砂植被保护、恢复、重建提供理论依据。[方法]采用盆栽试验研究不同土壤水分条件下红砂幼苗生长及渗透调节物质差异。[结果]随土壤水分胁迫程度的加剧,红砂幼苗茎叶总生物量呈明显的减少趋势,其株高呈逐渐降低的变化趋势,而根冠比、根长和根表面积均呈逐步增大的变化趋势,根系生物量呈先增加后减少的变化趋势。随土壤水分胁迫程度的加剧,红砂幼苗茎叶、根组织中脯氨酸含量均表现出明显的增加趋势,而可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化相对不明显。[结论]土壤水分胁迫下红砂幼苗可通过调整自身生长和生物量分配来加大根冠比以及通过积累脯氨酸来适应干旱胁迫,维持植株正常生长。     

晋西黄土区单株油松树下穿透雨空间分布特征研究

为了更好地解析黄土高原森林水文过程,为基于生态过程的森林水文模型的发展与参数化提供基础,在单株尺度上探讨了晋西黄土区典型油松林穿透雨的空间分布特征。在选取的2棵油松标准木的两侧树冠下,根据离树干的不同距离布置自记雨量计各7个,研究期间共观测了15场不同降雨和穿透降雨量。利用统计学方法分析了林外降雨和冠层结构特征与穿透雨之间的关系。结果表明：(1)部分观测点出现穿透雨率大于100%的状况,最大的穿透雨率达155.8%,这主要是因为降雨在冠层的作用下发生了聚集效应;(2)穿透雨量与降雨量呈显著正相关关系(p <0.05),穿透雨率与降雨强度也呈正相关关系,但其影响未达到显著水平;(3)距树干距离对穿透雨的影响是多重因素综合作用的结果,并且在穿透雨的空间分布中起到主导作用;(4)穿透雨率与郁闭度和冠层厚度呈负相关关系。     

城市绿地中臭椿更新苗空间点格局及种间关联分析

[目的]探究城市绿地中臭椿更新苗的数量特征、存活情况及空间分布格局,为城市绿地生境下乔木的天然更新和人工干扰或促进更新提供理论依据。[方法]运用种群静态生命表,点格局分析法中的双关联函数G(r)、H(r)函数分析臭椿更新苗的生存状况,空间分布格局及各龄级间的空间关联性。[结果]更新苗种群结构存在波动性,存活曲线趋于DeeveyⅡ型,低龄级和中龄级个体数量丰富,个体死亡率和消失率在前期和后期较稳定,中期先减后增,超过第5龄级(8~10cm)后,个体死亡率和消失率出现高峰。[结论]一侧和两侧铺装样地在空间上都呈现出不同程度的聚集分布,聚集强度随尺度距离的增大呈减小趋势,一侧铺装样地在尺度接近3.7m处有转为随机分布的趋势。龄级间,小尺度内多表现为无关联,随着尺度增加呈正显著相关;两侧铺装有正关联的龄级组合比一侧铺装样地多;较大尺度上,用径级代表龄级的更新苗间相关关系越接近,正关联越强。     

巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆形态特征与空间分布

白刺灌丛沙堆是风沙塑造的荒漠景观,研究白刺灌丛沙堆形态特征和分布格局对沙源的响应,可为进一步研究其形成演化提供依据.研究通过野外调查测定,对巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆集中分布区的沙堆形态特征及其空间分布进行了研究.结果表明:雏形阶段和发育阶段的沙堆分别占沙堆总数的24.0％和42.2％.该区域相邻沙堆平均间距...