毛乌素沙地沙柳蒸腾特征研究

蒸腾耗水是水循环中重要的水分存在形式之一,为了揭示毛乌素沙地沙柳的蒸腾特性,采用LI-6400XT便携式光合测量系统测量沙柳的蒸腾速率,同时测定其影响因子,分析沙柳叶片蒸腾的日变化规律,计算其水分利用效率,并对沙柳蒸腾速率与生理生态因子做了相关分析和回归分析。研究发现:由于沙柳7~8月份生命活动旺盛,所吸收的水分较5~6月份能够得到更好的利用,蒸腾耗水相对5~6月份较小;受到光照的影响,沙柳不同生长季、不同部位蒸腾速率的峰型和峰值点出现的时间均不同;沙柳上、中层叶片受太阳辐射影响较大;生理生态因子中,与沙柳蒸腾速率呈正相关的有叶温、气温、光合有效辐射、气孔导度,呈负相关的包括叶面饱和蒸汽压亏缺、大气CO2浓度、气孔限制值。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮对凝结水形成和蒸发的影响

在水分极度匮乏的荒漠生态系统,凝结水是除降雨之外最重要的水分来源之一,它对荒漠生态系统结构、功能和过程的维持产生重要的影响。为探明半干旱沙区生物结皮表面的凝结水形成和蒸发特征,采用自制的微型蒸渗计(直径7 cm、高5 cm的PVC管)实验观测了不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和苔藓结皮)对凝结水形成和蒸发的影响。结果表明:(1)观测期间共有20次凝结水形成记录,除降雨天气外,几乎每天都能观测到水分凝结现象;(2)不同类型地表凝结水总量依次为(1.998±0.075),(2.326±0.083),(2.790±0.058)和(3.416±0.068) mm,生物结皮表面的凝结水总量显著大于裸沙(P < 0.05);随生物结皮的发育,不同类型生物结皮表面的凝结水总量呈增加的趋势,凝结水总量之间差异显著(P < 0.05);观测期间不同类型地表日平均凝结水量依次为(0.100±0.003),(0.116±0.004),(0.140±0.002)和(0.171± 0.003) mm,不同类型地表日平均凝结水量之间差异极显著(P < 0.01);(3)凝结水形成过程的观测结果显示,凝结水19:00开始形成,23:00-凌晨1:00形成不明显,1:00-7:00继续形成,除浅灰色藻类结皮外,太阳升出后在黑褐色藻类结皮和苔藓结皮表面继续形成少量的凝结水;凝结水7:30开始蒸发,10:30到11:00之间结束蒸发,凝结水在裸沙和浅灰色藻类结皮中的保持时间显著大于黑褐色藻类结皮和苔藓结皮中的保持时间(P < 0.05);(4)凝结水的形成受大气温度、地表温度、空气相对湿度和大气地表温度差等气象因素的影响,但其形成过程不与某一个气象因素呈简单的线性关系。     

毛乌素沙地2种蒿属植物光合作用特征

用LI-6400光合仪和PAM-2100荧光仪测定了油蒿(Artemisia ordosica)和籽蒿(A.sphaerocephala)的气体交换及叶绿素荧光参数日变化规律,探讨了2种蒿属植物光合作用对沙地强光环境的适应机制。结果表明:2种蒿属植物净光合速率(P_n)均出现"午休"现象,根据Pn、气孔导度(G_s)、胞间CO_2摩尔分数(C_i)、气孔限制值(L_s)的变化方向,推测油蒿叶片午间光合下调主要是由非气孔因素引起的,籽蒿则主要是由气孔因素引起的;2种蒿属植物午间最大光化学效率(F_v/F_m)均显著降低,说明2种蒿属植物可能受到光抑制;随着午间实际光化学效率(Φ_Ⅱ)的下降,2种蒿属植物调节性能量耗散量子产量(Φ_(N,P,Q)和Φ_(N,O))均上升,暗示调节性热耗散可能是其光保护途径之一。从而说明蒿属植物光合作用对午间环境的适应机制存在种间差异。     

宁夏毛乌素沙地油蒿群落结构特征

在流动、半固定、固定沙地上选取典型样地,对毛乌素沙地油蒿群落的种类组成及其生态类型结构进行调查。结果表明,油蒿群落分为灌木层和草本层。灌木层以油蒿为主,伴有花棒、羊柴等,油蒿高度在0．51～0．62m,并且呈明显的集群分布;草本层种类稀少,共有11种,隶属9科10属,以菊科、禾本科为主;样地有3个植被分布区型,其中蒙古一华北区型种类最多（45．5％）,其次为蒙古-东北-兴安-华北区型（36．4％）,蒙古-东北-华北分布区型种类最少（18．2％）;3个水分生态类型中,旱生植物最多（54．5％）,中旱生的和中生的分别占36．4％和9．1％;在4个生活型中,地面芽植物最多,占36．4％。     

毛乌素沙地油蒿群落叶面积指数动态及模拟

目的本研究以毛乌素沙地灌木油蒿群落为研究对象,研究如何快速、准确、连续地获取油蒿群落LAI,获取长期连续的LAI数据对研究生态系统过程与环境变化间的相互关系具有重要意义。方法本文采用原位连续监测和野外试验的方法,于2013和2014年每年4—10月使用LAI-2000冠层分析仪定期测定油蒿群落LAI,同时利用太阳辐射传感器和光量子传感器测得的辐射数据计算地面观测NDVI(NDVI_ground)并获取同期遥感MODIS NDVI(NDVI_MODIS)。用LAI数据分析油蒿叶面积群落指数的季节动态,并与归一化积温、NDVI_ground和NDVI_MODIS分别建立经验模型,得到最优油蒿群落LAI模拟模型。结果油蒿群落LAI在整个生长季内的变化与物候具有一致性,整体上随时间呈现单峰型变化趋势,4—8月末油蒿持续生长,LAI稳定增大,8月份达到峰值,2013年为1.09m2/m2,2014年为1.33m2/m2。9月初至9月中旬油蒿冠层结构趋于稳定,LAI变化较小;9月下旬油蒿叶片开始枯黄掉落,LAI迅速下降。经验证,利用NDVI_ground模拟荒漠地区油蒿群落LAI效果最优(R2=0.76, P < 0.01)。结论在荒漠地区简单测量NDVI并使用本文研究模型,可以快速、无破坏地获取长期连续可靠的LAI数据,研究结果对理解和预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应具有重要意义。      

毛乌素沙地油蒿根际AM真菌空间分布研究

油蒿(Artemisia ordosica)是鄂尔多斯高原南部毛乌素沙地的重要固沙植物和荒漠草原优势植物,系统研究油蒿根际AM真菌生态分布,对于充分利用AM真菌资源,促进油蒿生长、生态环境重建和植被恢复具有重要意义。在毛乌素沙地自北向南选取2个代表性样地,从油蒿根际0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm5个土层分别采集土壤样品,研究了油蒿根际丛枝菌根真菌的种类和分布。结果表明:丛枝菌根真菌的种类和分布具有明显的空间特征,并与样地土壤因子密切相关。在分离的3属8种丛枝菌根真菌中,黑球囊霉(Glomusmelanosporum)仅出现在研究站的油蒿根际,而聚丛球囊霉(Glomus aggregatum)和瑞氏无梗囊霉(Acaulosporarehmii)仅出现在榆林的油蒿根际。丛枝菌根类型为I-型(Intermediate type),泡囊形态多样,最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-10 cm土层,并随土层加深呈下降趋势。孢子密度与碱解氮和有机质呈极显著正相关。说明在极端干旱条件下,油蒿能与丛枝菌根真菌形成良好的共生关系,而孢子密度和丛枝菌根不同结构有助于土壤环境的微观监测和评价。     

毛乌素沙地油蒿植株形态与结构特征分析

毛乌素沙地除夏季外,其他3季主导风向均为西北风。受此影响,壮龄油蒿植株形态与结构出现方向上的差异,西北方向油蒿植冠半径显著短于其他3个方向,而东南、东北和西南3个方向上植冠半径无显著差异。距植株根部相同距离处,东南方向叶面积指数显著大于西北方向,而天空可见度显著小于西北方向,西南、东北方向叶面积指数与天空可见度均无显著差异,且值介于东南、西北方向之间。主导风向不但影响油蒿植冠半径,而且影响不同方向上植株枝叶密度,造成与主导风向相对的西北方向油蒿枝条稀疏、叶片稀少。对油蒿植株形态与结构影响最大的3个因素分别是：冬季风向频率×风速、冬季风向频率、春季风向频率×风速。     

毛乌素沙地4种典型植物叶片凝结水吸收能力及其水分生理响应

[目的]明确毛乌素沙地4种典型植物沙蓬、软毛虫实、刺藜和苦豆子的叶片凝结水吸收能力,阐明植物叶片对凝结水浸润的水分生理响应.[方法]将受试植物置于用高丰度氘水配置的人工标记凝结水环境中,进行凝结水浸润处理,通过比较处理组和对照组植物叶水、根水及根际土壤水的稳定氢同位素丰度变化,确定受试植物叶片是否具有吸水能力,示踪叶片...     

毛乌素沙地典型沙生灌木对土壤蒸发的影响

为了探求半干旱沙区植被恢复后沙生灌木对土壤蒸发的影响,本文利用微型蒸渗仪对盐池沙区的流动沙地、油蒿群落和沙柳群落的土壤蒸发进行了测定,并分析了2014年盐池降雨、风速、太阳辐射、相对湿度、空气温度、土壤机械组成分别与土壤蒸发的关系。结果表明:1) 植被恢复区油蒿群落和沙柳群落土壤蒸发总量比流动沙地分别高出27.91%和40.23%;2) 油蒿和沙柳样地黏粒含量比流动沙地分别高出220.59%和173.53%,油蒿样地和沙柳样地黏粒和粉粒的总含量比流动沙地分别高出63%和98%;3) 油蒿和沙柳样地土壤蒸发与风速、太阳辐射、温度等气象因子相关性不显著,流动沙地土壤蒸发与太阳辐射相关性显著。因此,在半干旱沙区植被恢复后,土壤蒸发有增大的趋势,这很可能与植被恢复后土壤中黏粒和粉粒含量的增加有关。      

基于TWINSPAN分类的毛乌素沙地油蒿群落荒漠化评价

采用群落数量分类学TWINSPAN方法将油蒿群落划分为油蒿＋沙米群落,油蒿＋虫实、沙米群落,油蒿＋以沙生植物为主的杂类草群落,油蒿＋杂类草、禾草群落,油蒿＋以中生植物为主的杂类草群落共5种类型。通过对野外调查数据的分析,将群落主要影响因子压缩为土壤性状因子、物种多样性信息因子和群落生物量盖度信息因子,尝试从评价群落特征变化的角度探讨荒漠化状态评价的方法,以期为以群落水平为基础的较小尺度荒漠化状态评价提供参考,同时为退化草场的利用和管理提供理论指导。通过统计分析和适当调整,最终得出,油蒿群落的TWINSPAN分类结果能够反应目前毛乌素沙地的退化状态,可作为荒漠化程度划分的方法。     

生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤水分的影响

为进一步探究毛乌素沙地油蒿群落内结皮对土壤水分的影响,研究了结皮(地衣结皮和苔藓结皮)未受干扰和移除处理下的土壤水分入渗、蒸发及含水量状况。结果显示:1)两种结皮均对土壤水分入渗具有抑制作用,移除两种结皮后,土壤水分初渗速率、稳渗速率以及累积入渗量均显著增大(P < 0.05);2)结皮对土壤蒸发的影响与结皮类型及蒸发阶段有关,地衣结皮对整个蒸发过程中日蒸发量及蒸发总量无显著影响(P>0.05),而苔藓结皮对土壤日蒸发量的影响在模拟蒸发前期表现为抑制(第1~5天),后期表现为促进(第6~15天),但对总蒸发量的影响不显著(P>0.05);3)总体来看,地衣结皮覆盖区0~40cm土层含水量高于地衣结皮移除区,而苔藓样地规律则相反。从不同土层来看,相比于移除结皮,地衣结皮覆盖区40cm深度以上各层土壤含水量均较高,苔藓结皮覆盖区土壤含水量在5和10cm深度较高,20和40cm较低。研究结果表明,地衣结皮提高了油蒿群落土壤水分有效性,应对其进行保护;苔藓结皮降低了油蒿种群土壤水分有效性,却提高了浅根系草本土壤水分有效性,这是驱动油蒿群落演替的重要因素之一。研究在为毛乌素沙地油蒿群落提供水分管理依据的同时,也从土壤水分方面为该群落的演替提供一定解释。      

毛乌素沙地油蒿植冠下土壤粒径特征及其影响因素分析

为探索毛乌素沙地油蒿群落土壤结构与土壤稳定性的关系,分析了油蒿植冠微环境下土壤粒径特征及其相关因素。研究表明：油蒿植冠下土壤机械组成以砂粒（90.23%）为主,其次是粉粒（8.31%）,粘粒含量（1.46%）最少,有机质平均含量2.67 g/kg,总氮平均含量0.12 g/kg,受油蒿植株形态结构特征等因素影响,油蒿植冠下不同方向、同一方向不同距离处土壤颗粒组成及养分状况存在差异;油蒿植冠下土壤颗粒分形维数在1.689~1.860之间,土壤分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关（P<0.05）,与土壤粉粒、粘粒、总氮含量呈显著正相关（P<0.05）,与土壤有机质含量呈极显著正相关（P<0.01）。土壤微团聚体作为土壤结构的颗粒单元、土壤养分的主要载体,其含量及组成与土壤肥力、抗侵蚀性密切相关,在对油蒿群落进行恢复重建过程中,要充分考虑油蒿植冠下微环境土壤粒径特征及其影响。     

毛乌素沙地油蒿光合电子传递速率生长季动态及其对环境因子的响应

[目的]探究干旱半干旱地区植被光合生理在生长季动态变化及其对各个影响因子的响应机制,对进一步了解该区植被对波动环境的适应性具有重要意义.[方法]该研究于2019年5-9月,对典型沙生植被油蒿的光合电子传递速率(ETR)进行长期原位连续监测,同步观测光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)、相对湿度(RH)和土壤含水量(...     

库布齐沙漠几种常见灌木光合生理特征与土壤含水量的关系

2006年7—9月,采用Licor-6400便携式光合作用测定系统在模拟光照条件下,对库布齐沙漠不同水分处理的3年生柽柳、小叶锦鸡儿、杨柴苗木进行观测。观测指标包括:光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、表观量子效率（AQY）、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、羧化效率（CE）等。运用SPSS数据处理软件进行分析,确定这3种灌木光合生理特征与土壤含水量之间的定量关系。结果表明:①3种灌木光合生理特征对土壤含水量变化具有明显的阈值响应。②不同土壤含水量（SWC）下,柽柳、小叶锦鸡儿、杨柴苗木Pn最大值（Pnmax）的增加幅度分别为521、648、14.31 μmol/(m2·s)。③LSP随土壤含水量（SWC）的变化并不是特别明显,值在1 000～1 400 μmol/(m2·s)之间波动。④LCP随SWC的增加呈下降趋势,变化范围为217～741 μmol/(m2·s)。⑤AQY随SWC的增加呈上升趋势,变化范围为0.01～0.04。⑥柽柳、小叶锦鸡儿和杨柴维持Pnmax的SWC分别为13.8%、13.3%和15.2%;维持最高叶片水分利用效率（WUE）的SWC分别为10.0%、11.0%和8.5%;土壤水合补偿点分别为1.1%、0.8%和0.9%。⑦柽柳、小叶锦鸡儿和杨柴最适宜的SWC范围分别为10.0%～13.8%、11.0%～13.3%和8.5%～15.2%。      

农牧交错带不同土地利用方式土壤水分利用效益的比较

根据在农牧交错带典型地段河北坝上地区田间定位实测的土壤水分、作物和降水资料 ,运用水分平衡原理 ,研究了相同降水条件下天然草地、人工草地和农田等 3种土地利用方式的耗水规律 ,分析了水分利用效率、经济效益和生态效益。结果表明 ,在当地 ,作物耗水集中于 6和 7月 ,约占生育期总耗水量的 6 5 %以上 ;人工草地耗水量为 2 13.2mm ,比天然草地少 14mm ;人工草地水分利用效率最高为 0 .78kg·m-3 ,是农田的 1.7倍 ;人工草地的济效益较好 ,达到 2 388.4元·hm-2 ,产投比是农田的 4 .6倍 ;人工草地的风蚀模数小于农田 ,生态效益优于农田。因此 ,从可持续发展的角度考虑 ,在农牧交错带现有条件下 ,人工草地是较好的土地利用方式。     

不同灌水处理下土壤水分动态及玉米水分利用效率研究

试验以"郑单958"和"浚单20"为试材,研究了田间不同灌水处理对土壤贮水量动态变化和玉米水分利用效率的影响。结果表明:表层土壤贮水量受降水影响较大,30～60 cm土壤水分含量在整个生育时期内变化最为剧烈,80～100 cm土壤整个生育时期水分含量稳定,无灌溉处理的耗水深度主要集中在60～100 cm土层。抗旱品种"郑单958"产量受灌水量的影响较小。"浚单20"灌水比不灌水处理平均增产8.02%。玉米2品种处理水分利用效率一般以不灌水处理较高,灌水处理水分利用效率均值比不灌水处理降低51.18%。因此,在水资源紧张的太行山山前平原区,选用抗旱玉米品种并灌水1次,即可减少农田耗水,又能保证较好的作物产量。     

冀西北高原聚土集水沟作的产量及水分效应研究

为给栗钙土农田的优质、高效生产和农民增收提供科学指导,以稀植经济作物小南瓜为材料,采用田间小区试验,研究了冀西北高原覆膜、聚土措施的集蓄水量、产量及作物耗水特征。结果表明:垄沟覆膜与聚土措施均可增加集蓄水量。垄膜处理耗水量最高,沟膜集水减蒸作用明显,耗水量较小。聚土处理中以聚60 cm熟土处理耗水量最大。不同覆膜方式下,小南瓜产量差异达到显著水平(P<0.05),以沟膜处理小南瓜产量均值最高,达到7 394.5 kg/hm2,平均比无膜和垄膜处理增产22.67%和10.55%。不同聚熟土深度处理间产量差异也达到显著水平(P<0.05),以聚40 cm处理产量均值最高,比聚土20 cm和60 cm处理平均增产17.17%和33.26%。小南瓜水分利用效率以沟膜+聚土40 cm处理(F2)最高,为20.69 kg/(mm.hm2)。沟内覆盖地膜并积聚40 cm熟土,可以明显集蓄降水,减弱无效蒸发,促进小南瓜根系发育,可作为本区旱作高效生产的一种主要技术措施。