基于PSR模型的民勤县绿洲-荒漠交错带生态系统健康评价

生态系统健康评价是目前生态系统管理和宏观生态学研究的热点问题之一,是区域生态系统能否可持续发展的关键。以民勤县绿洲—荒漠交错带为例,构建生态系统健康评价体系,运用熵值法、极差标准化法及多因素综合评价法来评价民勤县绿洲—荒漠交错带生态系统健康程度。研究结果表明:利用PSR模型的评价结果与研究区的生态系统实际情况相符,民勤县绿洲—荒漠交错带生态系统健康综合指数处于较健康状态,健康状况不断上升。民勤县绿洲—荒漠交错带生态环境整体良好,同时为其他绿洲—荒漠交错带生态系统健康评价提供了参考依据。     

绿洲——荒漠交错带活化沙丘的植物群落特征分析

以民勤绿洲-荒漠交错带活化沙丘上的植物群落为对象,研究了活化沙丘不同部位的沙地植物群落物种组成、结构和多样性的变化。研究结果表明:从活化沙丘的下部、中部、丘顶,到背风坡的中部、下部,再到丘间低地,每一个生境对应着不同的群落类型。各部位不仅植物种类和数量存在差异,而且群落结构差异明显,其中丘顶为一年生草本植被构成,而丘间低地处只有灌木。群落物种多样性与相似性指数表明,从沙丘下部到丘顶再到丘间地,生态因子的差异对物种的分布格局产生了影响,从而导致了群落结构和功能发生了变化。活化沙丘植被简单,退化严重,需加强保护,防止继续退化。     

绿洲-荒漠交错带不同沙丘土壤水分时空动态变化规律

绿洲-漠交错带是植被恢复的一个重要区域，而植被恢复的关键又是了解沙丘土壤水分的变化规律。从2003年10月到2004年10月，对甘肃省张掖绿洲-荒漠交错带沙丘土壤水分进行了连续观测，并研究了生态垫在沙漠治理中的应用。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨、植被以及地表覆盖等因素的影响，沙丘土壤水分月变化滞后于降水变化。沙丘剖面土壤水分变异系数随土层深度的增加而减小，铺设生态垫减小了沙丘土壤水分的空间变异（CV=4．43％），流动沙丘0～40cm的含水量（0．19％～1.27％）低于固定沙丘（1.61％～1．75％），而其它各层的含水量（1．52％～1．73％）都高于固定沙丘（1．11％～1．38％）；流动沙丘含水量（1．27％～1．73％）从上部到下部依次升高，而固定沙丘（1．75％～1．11％）则与此相反；利用标准差和变异系数对沙丘土壤水分垂直变化进行分层，得出了土壤水分剖面分别为速变层、活跃层和次活跃层，并运用相关分析方法分析了生态垫覆盖下沙丘各层间土壤含水量及其与沙丘剖面平均含水量的关系。研究初步认为，生态垫能有效地保持沙丘土壤水分，将为沙漠治理提供一种新型的治沙模式。     

民勤绿洲荒漠交错带不同土地覆被下土壤养分分布特征

以西北干旱区民勤绿洲荒漠交错带为例,选取民勤沙生植物园、东坝镇、苏武山等8个样带221个样点开展不同土地覆被类型下的土壤养分含量及土壤肥力综合评价研究.结果表明:(1)土壤有机质含量表现为绿洲区＞绿洲荒漠过渡带＞荒漠区的梯度变化;受人类活动影响和荒漠景观特征的影响,不同样带内土壤养分含量离散程度较大,变异系数为16.67％～410.68％,且土壤养分样带内变异程度基本呈现出沿荒漠—绿洲荒漠交错带—绿洲逐渐增加的趋势.(2)荒草地、灌木林地、乔木林地和裸地的土壤N,P,K含量主要受土壤质地和植被类型的影响而呈现出差异.(3)不同土地覆被下土壤肥力质量指数大小为草地(0.552)＞灌木地(0.057)＞乔木地(-0.642)＞裸地(-0.677),草本和灌木具有良好的土壤培肥作用.     

荒漠-绿洲边缘区研究

用景观生态学原理和方法研究荒漠—绿洲边缘区是一种新的探索。从景观生态学角度分析了绿洲—荒漠边缘区的概念与特点 ,讨论了绿洲—荒漠边缘区的特性和特征 ,并对其进行了初步分类。最后指出了荒漠—绿洲边缘区的最新研究趋势。     

沙漠-绿洲交错带小麦地土壤养分变化特征对耕种时间的响应

利用相关分析及土壤退化指数,对比研究了古尔班通古特沙漠与奇台县绿洲交错带荒地、盐碱地、小麦地土壤的养分含量、指数的特征、变化规律和退化程度。结果表明:（1）土壤有机质与表层全氮呈相关性较高的正相关,与碱解氮相关性差。（2）土壤表层速效养分含量下降快于下层。（3）随耕种时间的延长,小麦地土壤养分的全氮、全磷、全钾含量变化较小,而速效成分均大幅度的下降。其中,速效钾下降速度最快,达-38.18 mg/（kg·a）,碱解氮其次,为-14.875 mg/（kg·a）;速效磷仅为-4.486 mg/（kg·a）。（4）未耕地的土壤养分退化指数（SNDI）为-11.30%,明显低于耕种的小麦地。（5）小麦地的年均土壤养分退化指数在最初的3年里为4.317%,随后的2年（5年）是6.485%,而后5年（10年仅为0.788%,即早期退化速度快,随着耕作年限的增加（> 5年）,土壤退化速度迅速减缓。     

荒漠绿洲过渡带飘尘垂直分布特征及其主要气象影响因素

利用激光尘埃粒子计数器,结合气象梯度自动观测系统,于2014年7月植物生长季获取新疆艾比湖湿地国家级自然保护区东大桥管护站附近7个高度（2,3,6,12,15,21,27 m）上6个粒径段（0.3 μm≤x < 0.5 μm,0.5 μm≤x < 1.0 μm,1.0 μm≤x < 3.0 μm,3.0 μm≤x < 5.0 μm,5.0 μm≤x < 10.0 μm,10.0 μm≤x）飘尘浓度和气象数据,探究了该区域内空气飘尘垂直分布特征与主要气象影响因素。结果表明:研究区飘尘各粒径组分中,0.3 μm≤x < 3.0 μm所占比例最高,累计贡献率高达97.6%。飘尘总浓度（0.3 μm≤x）在7个高度上的分异规律为C_3m > C_6m > C_2m > C_21m > C_27m > C_12m > C_15m,表现出中间低两头高的“哑铃效应”。气象—飘尘回归方程反演的飘尘数据与实测数据呈现显著正相关（p < 0.05）,且与实测日变化趋势基本一致。风速对飘尘浓度有极显著（p < 0.01）的双重作用,风速小于临界值有利于飘尘积累,反之促进飘尘稀释,且正反效应的临界值随高度的增加而降低;相对湿度的增加极显著（p < 0.01）地降低飘尘浓度。     

荒漠-绿洲过渡区灌丛沙包的蒸散特征及模拟

 利用长期的观测与试验数据,采用波文比-能量平衡法对甘肃民勤荒漠—绿洲过渡区柽柳、白刺灌丛沙包和裸露流动沙丘的蒸散特征与变化规律进行分析,探讨蒸散量与气象因子的关系,在此基础上,应用土壤-植被-大气连续体（SPAC）的耦合数值模式,对不同植被灌丛的蒸散过程进行模拟。结果表明:在蒸散日进程中,有植被覆盖的柽柳沙包和白刺沙包的蒸散率峰值出现时间比流动沙丘早12h,且日最大蒸散速率大小顺序为,柽柳沙包（0.24mm/h）>白刺沙包（0.20mm/h）>流动沙丘（0.18mm/h）;柽柳沙包和白刺沙包在7—9月的蒸散量最高,分别占各自生长期耗水量的69.3%和65.4%;影响荒漠—绿洲过渡区灌丛植被蒸散的主要气象因子为日照百分率、气温、空气饱和差以及风速等,它们与日蒸散量的斜率关联度分别为0.717、0.643、0.649和0.705;SPAC耦合数值模式能够模拟不同植被覆盖度下灌丛植被蒸散的变化趋势,模拟值与实测值基本一致,具有很好的稳定性和可靠性。     

荒漠-绿洲边缘区生态过渡带的土壤颗粒分形特征

通过实地采样和实验室分析,测定了黑河中游荒漠绿洲边缘区生态过渡带的土壤粒级分布、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)的含量,并采用1993年杨培岭等提出的用粒径的重量分布代替数量分布的土壤分形模型,计算了土壤颗粒分形维数;最后利用统计分析法,研究了颗粒分形维数与土壤粒级分布及各养分指标的关系.结果表明:从荒漠边缘向绿洲延伸的过渡带,土壤中砂粒含量占绝对优势,粉粒居中,黏粒最少,采样区土壤质地较粗;土壤颗粒分形维数在2.105～2.609之间变动,处于极低水平,与土壤各养分指标具有相似的变化趋势,除靠近绿洲区存在一个"生态裂谷"外,整体呈上升趋势;利用相关分析法得出,土壤颗粒分形维数与砂粒含量呈显著负相关,与黏粉粒及各养分指标均呈显著的正相关;利用回归分析法进行定量分析,砂粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D降低0.0019个单位;粉粒和黏粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D分别增加0.002和0,023个单位,对土壤颗粒分形维数变化幅度的影响依次为黏粒>粉粒>砂粒,分形维数对黏粒含量的变化最为敏感.因此,可以将土壤颗粒分形维数作为衡量荒漠-绿洲边缘区土壤养分变化状况的指标之一,用于反映荒漠绿洲区土壤的退化状况.     

库布齐沙漠东缘荒漠藻人工生物结皮的光谱特性简

为了探明库布齐沙漠东缘荒漠藻人工生物结皮的光谱特性,采用HR1024地物光谱仪,测定研究区包括荒漠藻在内的主要地物光谱数据,分析内蒙古林业科学研究院达拉特旗沙漠综合科学研究站不同年份接种的荒漠藻黑色、绿色结皮及裸沙、沙打旺、油蒿、沙柳的光谱特性及其变化规律.结果表明：1）沙打旺、油蒿、沙柳3种绿色植物光谱曲线与健康植被光谱曲线相近,“红边”位置明显,但荒漠藻黑色、绿色结皮及裸沙的光谱反射率变化比较平缓.2）荒漠藻绿色结皮表现出绿色植物所具有的光谱曲线变化特点;荒漠藻黑色结皮与绿色结皮光谱反射率相比,总的变化趋势为,在350～ 710 nm波段之间,黑色结皮光谱反射率较绿色结皮高,在710～1350nm波段之间,黑色比绿色结皮的光谱反射率低.     

水蚀风蚀交错区不同类型植被对土壤碳氮影响的研究

植被类型对土壤养分及其物质循环具有重要作用。通过典型采样与室内分析相结合,系统研究了水蚀风蚀交错区不同典型植被对200 cm土层内土壤全氮、有机质和C/N比值的影响,结果表明:(1)0-40 cm内土壤全氮和有机质含量随深度增加而逐渐下降,40 cm以下基本不随深度变化而变化。不同植被类型的土壤C/N比值基本不随深度变化而变化,其中裸地农田的200 cm剖面土壤C/N均值最高,剖面平均为9.5,其他植被类型基本相似为6.7~7.7。0-20 cm油松土壤C/N比值最高,为10.3,榆树最低,为5.99;(2)0-20 cm土层内沙蒿全氮含量最高,约为油松、榆树、黑豆农田的1.5倍。20-40 cm土层内,沙打旺最高,黑豆农田与农田裸地基本相似。总体而言,沙打旺和沙蒿200 cm剖面全氮含量均高于其他植被类型,油松和榆树土壤全氮含量最低;(3)0-20 cm内有机质含量沙蒿最高,榆树最低,20-40 cm层次内,沙蒿的有机质含量显著降低,最高者为农田裸地,沙打旺和黑豆农田次高,油松略高于沙蒿,榆树仍为最低。从整个0-200 cm土壤剖面看,裸地农田有机质含量最高,沙打旺次之。榆树在各层次有机质含量均低于其他植被...     

光谱指数用于EO-1 Hyperion 数据估算中国黄河三角洲地区土壤盐分

Soil salinization is one of the most common land degradation processes. In this study, spectral measurements of saline soil samples collected from the Yellow River Delta region of China were conducted in laboratory and hyperspectral data were acquired from an EO-1 Hyperion sensor to quantitatively map soil salinity in the region. A soil salinity spectral index (SSI) was constructed from continuum-removed reflectance (CR-reflectance) at 2052 and 2203 nm, to analyze the spectral absorption features of the salt-affected soils. There existed a strong correlation (r = 0.91) between the SSI and soil salt content (SSC). Then, a model for estimation of SSC with SSI was established using univariate regression and validation of the model yielded a root mean square error (RMSE) of 0.986 and an R² of 0.873. The model was applied to a Hyperion reflectance image on a pixel-by-pixel basis and the resulting quantitative salinity map was validated successfully with RMSE = 1.921 and R² = 0.627. These suggested that the satellite hyperspectral data had the potential for predicting SSC in a large area.     

Genotypic Differences in Spectral and Photosynthetic Response of Peanut to Iron Deficiency

To assess the genetic variability of peanut (Arachis hypogaea L.) in tolerance to iron (Fe) deficiency, spectral and photosynthetic parameters of 12 peanut cultivars were determined. The results showed that peanut exhibit significant variations in spectral and photosynthetic parameters within cultivars in response to Fe deficiency. The 12 peanut cultivars were separated into three groups, which include (i) a Fe-deficient tolerant cultivar (‘Zhenghong 3’), (ii) a Fe-deficient sensitive cultivar (‘Huayu 22’), and (iii) ten intermediate cultivars. Iron deficiency caused an increase in root biomass, root/shoot ratio, structure independent pigment index and intercellular carbon dioxide (CO₂) concentration, but resulted in a decrease in net photosynthetic rate (Pn), quantum yield of PS II photochemistry (F_v/F_m), effective quantum yield of PS II (ΦPS II), photochemical reflectance index, red edge point, and chlorophyll normalized difference index. Iron deficiency-induced decline in net photosynthetic rate may be resulted from the reduction of photosynthetic pigment contents and inhibition of PSII photochemistry.     

黑土土壤水分反射光谱特征定量分析与预测

选择单一土类黑土作为研究对象, 并准确调配其不同含水量,实验室测定土壤高光谱反射率,利用光谱分析与统计方法,定量描述了不同含水量黑土反射光谱特征,并建立了黑土含水量反射光谱预测模型,结果表明,随土壤含水量的增加,达到一定阈值（300 g kg-1）,反射率存在过饱和现象,但其倒数对数微分可以有效去除饱和问题;土壤反射率倒数对数微分对土壤含水量的响应表现出三个变化阶段,导致1 870 nm波段的倒数对数微分也表现为非线性变化,需要利用分段函数进行土壤含水量的光谱精确速测。     

封育对典型草原植被结构及光谱特征的影响

在2008年7月-2009年5月,以锡林郭勒典型草原为研究区,分别对封育草地和自由放牧草地的光谱反射率、草层高度、覆盖度和地上生物量进行了测定。结果表明:封育能够明显改善典型草原植被结构,增加牧草种类,提高牧草地上生物量;封育区植被光谱特征在旺盛生长期呈现出显著优势,4种植被指数较自由放牧区显著增加,其余生长季均无明显差异。     

古尔班通古特沙漠不同地貌部位生物结皮的选择性分布

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠，其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮，是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明，生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性，生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。沙垄顶部为流动或半流动沙丘，主要以微生物种类分布为主。沿沙垄顶部向两侧坡间延伸，开始出现发育较弱的藻结皮，脆而极易破损。从坡上部至坡中部出现发育充分的藻结皮，具有一定的抗机械能力，并在局部微地形凸起部位有地衣植物出现。沿坡中部至坡下缘部，逐渐开始发育有良好的地衣结皮。同时，在蛇麻黄等低矮灌木群落下已经发育有苔藓结皮。丘间低地是生物结皮最为丰富的部位，苔藓植物除分布于低矮灌丛下外，还在灌丛间形成面积不等的纯群，与发育良好的地衣结皮镶嵌分布。     

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

模拟降雨下黄土表土结皮的侵蚀响应

基于室内模拟降雨实验,对比分析有表土结皮、无表土结皮表面的溅蚀、坡面侵蚀过程,探讨表土结皮的侵蚀响应.结果表明,表土结皮对溅蚀量的影响与降雨历时有关,在短历时降雨(＜20 min)下,因有表土结皮表面存在松散细小颗粒,其溅蚀量大于无表土结皮表面;降雨历时＞20 min时,有表土结皮表面的溅蚀量表现出明显大于无表土结皮表面的趋势.有表土结皮表面的入渗率明显低于无表土结皮表面,因产流与入渗有紧密关系,表土结皮进而影响产流时间、产流量和产沙量;与无结皮表面相比,有表土结皮表面的产流时间提早,产流量快速增加,产沙量递增,易于发育细沟侵蚀.     

降雨因子对缙云山地区典型森林植被类型地表径流的影响

根据2004-2006年在缙云山地区的定位观测数据,分析降雨因子与针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌丛4种典型森林植被类型地表径流量的关系。结果表明:①地表径流与降雨量和10 min最大雨强关系极其显著,与平均雨强关系显著,与前3天降雨量和降雨历时关系不显著;②地表径流与降雨量间存在二次函数关系,与10 min最大雨强和降雨强度间分别存在一次函数关系;③不同的森林植被类型对降雨的响应不同,在较小降雨条件下,各植被类型都能很好的调节降雨,但在较大降雨条件下,各植被类型对于雨水的调节作用差别较大,常绿阔叶林拦截降雨、调蓄洪水能力最强,楠竹林的最差。④通过主成分分析,对地表径流起着制约性的影响因素有降雨强度综合因子、降雨历时与降雨量综合因子和前期降雨的综合因子,用主成分作为变量建立模型,通过检验发现拟合度较高,能准确推求和预测分析地表径流。