植被退化对典型草原地表径流的影响

通过野外径流测定、野外径流模拟实验与实验室径流模拟实验,对内蒙古锡林郭勒盟典型草原地表水分生态过程及其影响因子进行了系统分析,初步得出以下结论:(1)植被退化对典型草原地表径流有重要影响,地表径流与退化强度呈正相关,植被退化显著增加了地表径流系数和地表径流量。(2)植被层的植株高度、密度是影响地表径流的重要因子。地表径流均随着植被高度、密度的增加而降低。但在一定条件下,植被高度作用大于密度作用。(3)枯落物对径流的影响也非常明显,主要表现在直接截留作用和间接阻挡作用,在一定条件下,枯落物作用大于植被作用。

内蒙古马铃薯干旱风险区划

利用1979—2013年内蒙古73个旗县气象站资料、历史干旱资料、马铃薯产量数据和社会属性数据等,通过内蒙古中西部和东部地区全生育期的降水负距平百分率与相对气象产量二者建立的回归方程,结合农业干旱等级和降水距平百分率气象干旱等级国家标准,得到了马铃薯轻旱、中旱和重旱的等级指标,确定了干旱致灾因子的危险性,结合承灾体的脆弱性、孕灾环境的暴露性和地区的防灾减灾能力的评价指标体系,利用地理信息系统(G1S)的空间分析功能,对内蒙古马铃薯干旱风险进行评估与区划。研究结果表明:高风险区主要分布在鄂尔多斯市东北部、呼和浩特市南部和北部、乌兰察布市大部和锡林郭勒盟南部地区,所占面积比例为19.1%;中风险区主要分布在呼和浩特市部分地区、赤峰市中部和南部、通辽市西北部、兴安盟东北部、呼伦贝尔市北部地区,所占面积比例为20.1%;干旱较低风险区主要分布在赤峰市西部和北部、通辽市东南部、兴安盟西南部、呼伦贝尔市东南部地区,分布区域面积最大,所占比例为41.0%;低风险区主要分布在灌溉区域,包括河套灌区和辽河流域,所占面积比例为19.8%。

内蒙古河套灌区春玉米作物系数试验研究

作物系数曲线是估算作物生长季耗水量变化的重要参数。基于2013年4 9月内蒙古巴彦淖尔市临河区田间水分试验和1994—2013年气象站观测资料,利用水量平衡法反求春玉米作物系数,分析生长季内的变化规律,建立动态模拟方程,并与联合国粮农组织(FAO)分段直线法结果进行比较,提出胁迫条件下作物系数的叶面积修正方法。结果表明:玉米作物系数随发育进程可用三项式曲线描述,变化趋势与产量水平无关,但随产量增高而变幅增大;以出苗后相对积温为时间变量建立模拟方程效果较好,决定系数(R^2)均在0.92以上;模拟计算出各站点最大(1.30~1.48)和平均(0.831~0.919)作物系数,与FAO分段直线法计算的典型值和区间值基本一致,生长中期平均相对误差为3.4%~7.2%;提出利用相对叶面积指数修正作物系数的计算方法;通过2014年实例检验,土壤水分模拟值与实测值的平均相对误差为6.3%,相对误差小于15%的占95.8%。

基于Jensen模型的内蒙古河套灌区春玉米水分生产函数研究

为了系统分析玉米整个生育期不同时期水分亏缺对产量的影响,适时开展灌溉影响评估,基于Jensen模型和水量平衡方程,利用水分试验数据和历史观测资料研究了河套灌区玉米水分敏感指数、玉米需水量和最高产量,建立了需水量和水分敏感指数时间变化方程,包括三项式和Logisitic两种形式,在旬尺度上二者的模拟结果十分接近;通过回代和实例检验,估算产量与实测产量有较好的一致性,回代结果的相关系数在0.92以上,相对误差小于15%的样本占到80%;实例检验的相关系数在0.63~0.69之间,相对误差低于20%的样本占到80%~100%,模拟效果基本符合实际。

自然降雨过程对典型草原土壤水分的影响研究——以锡林浩特为例

利用内蒙古锡林浩特气象站2013—2015年生长季自动土壤水分逐时观测数据及逐日降水量数据,分析北方典型草原降雨过程前后各层土壤水分的变化特征。结果表明,随着雨量的增加,各层土壤水分变化规律不同。0—10 cm、10—20 cm土层土壤水分增量与降雨量之间存在二项式回归关系,要使这两层土壤水分稳定增加,至少分别需要约10.0 mm、17.0 mm的降雨量;>25.5 mm的降雨过程才能引起20—30 cm土层土壤水分的稳定增加;29.0 mm以上的降雨过程能使30—40 cm土层的土壤水分稳定增加;极端降水过程(70.2 mm)能引起40 cm以下土层土壤水分的稳定增加。对5.0 mm以上降水过程的统计分析表明,随着土层的加深,各层平均土壤水分增量呈减少趋势,60 cm以下土层土壤水分受天然降水的影响较小。

温度变化对河套灌区玉米生长发育及产量结构的影响

为了研究在其他环境条件基本一致的前提下,温度对玉米生长发育的作用,笔者通过连续3年在河套灌区进行的玉米分期播种试验,分析了温度变化对玉米生长发育、产量构成的影响。结果表明:(1)出苗至各发育期的累积积温对玉米单株干物质总重起决定性作用,积温越高,单株地上干物质重越大;(2)出苗至各发育期的累积积温和叶面积指数LAI、植株高度之间存在良好的二项式回归关系,随着积温的升高,叶面积指数、植株高度先增加,待植株停止生长直至收获,叶面积指数和植株高度慢慢下降;(3)拔节期的积温与百粒重呈极显著正相关;秃尖长与各发育期的积温均呈负相关,七叶期、抽雄期及成熟期积温与秃尖长呈负相关显著;乳熟期积温与棒重呈显著负相关;(4)播种—拔节—抽雄期的积温与百粒重呈显著正相关;(5)播种—七叶、播种—拔节期的积温越高,越有利于玉米的雌雄穗发育,秃尖长越短。

内蒙古马铃薯苗期干旱灾害风险区划

利用内蒙古73个旗县站点1979—2013年的气象站点资料、历史干旱灾害资料、马铃薯产量数据和社会属性数据等,通过建立的内蒙古中西部和东部地区苗期的降水距平干旱指标,确定了干旱致灾因子的危险性分布,结合承灾体的脆弱性、孕灾环境的暴露性和防灾减灾能力的评价指标体系,利用GIS的空间分析功能,对内蒙古马铃薯苗期干旱灾害的风险性进行评估与区划。结果表明:高风险区主要分布在鄂尔多斯市东北部、包头北部、呼和浩特市南部、乌兰察布市大部和锡林郭勒盟南部地区,所占面积比例为16.0%;中风险区主要分布在在鄂尔多斯市准格尔旗、呼和浩特市北部、赤峰市西部、通辽市西北部、兴安盟西部部分地区和呼伦贝尔市北部地区,所占面积比例为17.9%;干旱较低风险区主要分布在内蒙古自治区东部农业种植的大部地区,分布区域面积最大,所占比例为46.3%;低风险区主要分布在灌溉区域,包括河套灌区、辽河流域和鄂尔多斯市部分井灌区,所占面积比例为19.8%。

基于降水距平的内蒙古地区马铃薯干旱指标研究

为建立内蒙古地区马铃薯干旱灾害的监测与评估指标,以中西部和东部地区全生育期、苗期和花期的降水负距平百分率与相对气象产量二者建立回归方程,结合农业干旱等级和降水距平百分率气象干旱等级国家标准,得出了三个时段轻旱、中旱和重旱的等级指标。即全生育期中西部和东部降水距平等级指标分别为-5%^-25%、-25%^-40%、<-40%和-10%^-30%、-30%^-45%、<-45%;苗期中西部和东部等级指标为-10%^-35%、-35%^-50%、<-50%和-20%^-45%、-45%^-60%、<-60%;花期中西部和东部地区指标相同,即-5%^-30%、-30%^-50%、<-50%。利用2014和2015年马铃薯主要种植区发生重旱的灾情进行指标验证,计算结果与实际发生基本吻合。

内蒙古马铃薯花期干旱灾害风险区划

利用内蒙古73个旗县气象站点1979—2013年的观测资料、历史干旱灾害资料、马铃薯产量数据和社会属性数据等,通过内蒙古马铃薯花期的降水距平干旱指标,确定了干旱致灾因子的危险性分布,结合承灾体的脆弱性、孕灾环境的暴露性和防灾减灾能力的评价指标体系,利用GIS的空间分析功能,对内蒙古马铃薯花期干旱灾害的风险性进行评估与区划。结果表明:干旱高风险区主要分布在鄂尔多斯市东北部、呼和浩特市部分地区、乌兰察布市大部、锡林郭勒盟南部和赤峰市部分地区,所占面积比例为15.0%;干旱中风险区主要分布在呼和浩特市南部和北部、赤峰市大部、通辽市西部和兴安盟大部地区,所占面积比例为33.4%;干旱较低风险区主要分布在通辽市东部和呼伦贝尔市东南部,所占比例为31.8%;干旱低风险区主要分布在具有灌溉能力的河套灌区和辽河流域,所占面积比例为19.8%。

土壤理化性质对绵刺(Potaninia Mongolica)、四合木(Tetraena mongolica)和半日花(Helianthemum soongoricum)分布区边界形成的影响

绵刺、四合木、半日花是分布在内蒙古西鄂尔多斯地区的狭域特有种。本研究对几种植物着生生境的土壤进行了理化性质测定,得出几种植物的自然着生地是它们能够存活的极端生境。从土壤颗粒组成的结果看来,四合木与绵刺的适生生境中砂质含量较高,半日花的适生生境中石块和砾石的粗颗粒所占比重较大,更粗糙或更细腻的土壤颗粒组成不利于这些植物的生长。它们可以适应较高pH值和硫酸盐含量的土壤,这对它们维持在群落中的地位有重要意义。

内蒙古典型草原区植被格局变化及退化导因探讨

本文以锡林浩特市和阿巴嘎旗境内30年来的植被变化为例,利用3S技术结合景观生态学的方法分析了该区70年代、80年代和90年代植被群落变化的特点。结果表明:在70年代末到80年代末研究区中群落类型和面积变化较大,新增加了两个类型,退化类型的面积增加较多。80年代末到本世纪初植被类型基本未变,但面积发生了较大的变化,特别是轻度退化类型的面积减少较明显,重度退化类型面积在不断的增加。选取4个景观指数的分析结果表明:景观多样性、景观破碎化和景观均匀度指数增加显著,植被格局变化强烈。分析其退化的原因可知:在草原植被一直以退化的方向发展的同时,决定草原群落结构的降雨量却呈现出明显的年代际变化,可见并不是影响草原退化的主导因素,而通过分析研究区近30年来牲畜的头数变化,却是直线上升的趋势,因此可以看出放牧对草原植被的变化起着决定性的因素。

河套灌区食用向日葵光合作用的光响应曲线分析

以食用向日葵为材料,采用开放式气路测定不同发育阶段(两对真叶、13-14片叶、现蕾期、开花期、开花后20d)的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等相关指标,并运用Michaelis-Menten模型对净光合速率进行了模拟,计算了光响应曲线的特征参数。结果表明:在试验设置光强下,各个生长发育期净光合速率(Pn)随着光合光通量密度(photosynthetic photon flux density,PPFD)的增加而增加,增加幅度随着植株由营养生长到生殖生长达到最大,之后随着叶片的衰老趋于平缓;在河套灌区食用向日葵的整个生育期,表观初始量子效率α大多在0.067～0.083之间变化。最大净光合速率Pmax在14.61～64.16μmol.m-2.s-1之间变化,光补偿点和光饱和点的变化范围分别为41.17～107.83μmol.m-2.s-1和2 382.89～3 600.51μmol.m-2.s-1,表明向日葵具有高光能利用率,是耐阴性较差特别喜光的典型阳生植物。随着光照强度的增加,不同发育期向日葵的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显增加,而胞间CO2浓度降低。当光强<500μmol.m-2.s-1时,各发育期的WUE(水分利用效率)随光的增加快速上升,但当PPFD>500μmol.m-2.s-1后,两对真叶期仍以较高的速率增加未见减少,其他生长发育期WUE随光强呈现抛物线变化。

浑善达克沙地重度沙化区与干旱梯度空间相关性初探

根据浑善达克沙地及其毗邻地区16个气象台站自1965以来的气象数据,结合地面考察与实地测定,对浑善达克沙地的重度沙化区与干旱梯度的空间相关性及原因进行了研究。结果表明:气候分区-2中出现了东部的重度受损区域主要是由于这一区域的降水量与草甸草原区的降水持平,但热量条件更为优越,适合农垦,所以成为农牧交错带。但沙地基质的流动性决定了在这一区域进行农业生产的不可持续性,大面积沙地被开垦为农田后又被弃耕,出现大面积的次生裸沙地。气候分区-4中出现了浑善达克沙地中面积最大的重度受损区,这一区域气候特点属于典型草原到荒漠草原的过渡类型,沙地的原生植被以多年生草本和旱生灌木为主。由于强度放牧以及相对匮乏的降雨造就了本区内的大面积沙化。

利用枚举法分析典型草原区退化群落的空间变化

以内蒙古典型草原为研究区,通过遥感和地理信息系统等技术的支持,采用MATLAB编写一个枚举法程序,统计在不同时段内整个研究区所有斑块的变化轨迹,同时对变化归类重新赋新属性再反馈到空间上,研究不同变化轨迹的空间分布规律。通过该方法的应用初步得出以下结论:(1)从20世纪70年代末到本世纪初,研究区植被发生了根本性的变化,保持30年不变的群落斑块只占总面积的1/3,其余均发生了不同程度的变化。(2)不同区域、不同年代的植被变化不同,20世纪70年代末到20世纪80年代末主要集中在羊草和大针茅群落的轻度、中度退化类型上,并向较重的退化方向发展。20世纪80年代末到本世纪初植被的退化主要向重度退化类型变化。(3)近30年来,在受到强降雨和强蒸发的交互作用的影响下,分布在研究区低湿地周围的地带性植被向盐碱化趋势发展。

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4.22×10^7m^3,80年代末的平均总径流量是4.87×10^7m^3,到21世纪初平均径流总量猛增到7.46×10^7m^3。

净第一性生产力模型在内蒙古典型草原区的应用分析

基于内蒙古典型草原地区锡林浩特、镶黄旗、察右后旗气象站1993-2003年的温度、降水及牧草生物量监测资料，利用净第一性生产力模型预测1993-2003年典型草原区的净第一性生产力，且通过实测地上生物量对模型预测结果进行验证，分析比较了模型在同一个植被类型区域不同点的预测结果。结果表明：（1）以点代面去预测一个区域的牧草产量会导致估算结果较粗，误差较大；（2）当地的气候生产力取决于温度和降水的组合情况，影响牧草生长的主要气候限制因子是降水，温度的变化对NPP值的影响不是很大。

不同土壤水分对向日葵光合光响应的影响

以食用向日葵为试验材料，大田试验采取人为控制土壤水分在胁迫、适宜和过湿（土壤田间持水量的40％～54．9％，55％～69．9％和70％～90％）条件下，研究了向日葵3个生育期（二对真叶-花序形成期、花序形成-开花期、开花-成熟期）的光合光响应特性。结果表明：在试验设置光强条件下，各生育期净光合速率随着光合有效辐射的增加而增加，同等的光合有效辐射下净光合速率也随着土壤水分的减少依次降低，尤其是随着光合有效辐射的增大愈加明显。土壤湿度对最大净光合速率和表观量子效率的影响并不是同步的，最大净光合速率随着土壤湿度的增加而增大，而表观量子效率在一定程度的水分胁迫情况下出现最大值。不同的土壤水分含量对光补偿点和光饱和点影响不同，光饱和点随着土壤水分的增加而增加，光补偿点却相反，表明水分胁迫使向日葵可利用光的范围缩小，而适宜水分则扩大了光的利用范围，更有利于干物质积累。暗呼吸速率随着植物的生长进程逐渐降低，不同生育期的水分胁迫均导致暗呼吸速率降低。

基于作物系数与水分生产函数的向日葵产量预测

利用河套灌区向日葵2012年田间水分、分期播种试验数据和两个站点的农业气象历史资料,研究基于向日葵作物系数和水分生产函数的产量预测方法。结果表明:向日葵标准作物系数在生育期内的变化规律是前期小、中期大、后期小,最高值为1.21,出现在开花期。标准作物系数与出苗后日数和大于0℃积温有很好的二次和三次多项式关系,拟合优度在0.93以上。在分析相对叶面积指数和作物系数关系的基础上,提出标准作物系数的相对叶面积指数订正方法,得出河套灌区向日葵作物系数的动态计算式,为水分生产函数中实际蒸散量的计算提供支撑。建立以Jensen模型为基础的向日葵水分生产函数,得到对水分亏缺的敏感顺序从高到低是开花期、花序形成期、成熟期、苗期。综合应用向日葵作物系数方程和水分生产函数模型计算分期播种产量,与实际产量分别相差4.4%和4.1%,初步证明该文提出的方法对产量预测较为理想,在该地区具有很好的适用性。

典型草原区生态水文过程与植被退化的关系

通过在典型草原区的定点径流测定,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,系统分析了研究区气候、植被与区域生态水文之间的关系,阐述了区域生态环境变化的背景下,内蒙古典型草原区区域生态水文过程的响应机制以及水文过程的改变对区域植被的反馈效应。初步得出以下结论:在一定的气候条件下,区域径流量的空间分布主要是由植被的分布格局所控制;植被退化导致了群落水文格局的变化,使放牧严重区域的低地地表径流大量汇集,也促进了低地周围的草原植被盐碱化过程;植被的退化和生态水文过程是相互影响的,是一个正反馈过程,由植被退化引发的地表径流的增加,增加了群落有效水分的散失,减少了土壤有效含水量,从而加速植被的退化,形成恶性循环。

呼和浩特市紫丁香盛花期预报模式的研究

[目的]建立呼和浩特市紫丁香盛花期的预测模型,为其花期预测提供理论依据。[方法]对呼和浩特市1965～2007年紫丁香物候观测资料及相应气象资料进行逐步回归分析,建立紫丁香盛花期预测模型。[结果]通过回归分析,筛选出影响紫丁香盛花期的4个气象因子。建立的预测模型为：Y=6.674-0.571X2-1.208X8-0.264X15＋0.419X17（Y为盛花期距4月20日天数,X2、X8为2月中旬、4月中旬平均温度,X15、X17为3月中旬、4月上旬日照时数）。用所建立的预测模型对1965～2007年紫丁香盛花期进行回测,准确率较高。[结论]影响紫丁香盛花期的主要气象因子是2月中旬4、月中旬平均温度和3月中旬、4月上旬日照时数。所建立的预测模型能准确预测呼和浩特市紫丁香的盛花期。