天山北坡中段雪岭云杉人工林碳汇随林龄的动态变化

人工林是森林固碳增汇的重要组成部分,其碳汇动态随林龄的增长存在较大差异.以天山林区广泛分布的单一人工林雪岭云杉(Picea schrenkiana)为研究对象,选取未抚育的各龄级人工林样地并以无林地为对照,通过样地调查与取样,计算植被地上、植被地下、枯落物和土壤碳密度,采用空间代替时间的方法量化了人工林碳汇量和造林后固碳量特征随林龄的变化规律.结果表明:1)不同龄组雪岭云杉人工林植被地上碳密度为1.82~119.34 t·hm^(-2),植被地下碳密度为1.26~27.77 t·hm^(-2),树干累积了植被46.4%~62.0%的碳,随林龄增加,碳密度(造林固碳量)呈现明显的异速增长,碳汇量则表现为先升高后降低的趋势.2)凋落物碳密度介于0.42~1.74 t·hm^(-2)之间,碳汇量在各龄组间差异不大,发挥了0.23~0.42 t·hm^(-2)·10 a的碳汇功能,造林后固碳量随林龄成线性增长趋势.3)造林前期,土壤深层碳密度显著增大;造林后期,表层土壤碳在凋落物分解输入作用下逐渐累积,显著大于10~60 cm;造林能够有效提高土壤碳汇,平均碳汇量达51.66 t·hm^(-2)·10 a;造林后土壤固碳量与无林地相比提升较明显,21~30 a林龄时达最大值101.83t·hm^(-2),固碳量随林龄表现为先增后降的二项式分布.4)雪岭云杉人工林总碳汇呈非匀速增长趋势,其中60 a人工林碳汇潜力较高,总碳汇累积量可达488.60 t·hm^(-2);雪岭云杉人工林植被地上部和地下部碳汇在生态系统总碳汇的占比不断增加,由10~20 a林龄的4.6%增加至51~60 a林龄的67.7%,同时土壤碳汇在生态系统总碳汇的占比不断降低.

天山森林不同功能型植物功能性状沿海拔梯度的变化规律

植物功能性状是联系植物个体特性、生态系统功能以及群落结构的桥梁。为探讨不同海拔梯度下天山森林不同功能型植物功能性状的一系列改变,本文分析了43个固定样地内的草本层以及木本层(包含灌木和乔木)的植物功能性状特征。结果表明:不同功能型物种叶片碳含量、植株高度、叶干物质含量、细根碳含量均表现为乔木最大、灌木次之、草本最小,叶片氮含量、叶片氮磷比、叶绿素含量、细根氮含量均表现为草本>灌木>乔木。灌木和乔木叶片碳氮比、细根干物质含量2个性状差别较小,但均明显高于草本。叶片磷含量和比根长在各功能型物种间无明显差异。在海拔梯度上,由于土壤、气候及种间交互等因素的筛选过滤,不同功能型物种随着海拔变化呈现出的变化模式存在很大差异,且大多呈直线和多项式分布。本研究结果可为天山森林的经营管理提供参考。

基于矿区植被特征的矿山生态修复措施——以新疆阿尔泰山为例

针对新疆阿尔泰山矿山修复的难点,从地貌修复、土壤与植被修复等几方面探索生态修复技术,为攻克修复关键技术难关和保障新疆阿勒泰生态安全、提高环境质量提供新方法和新思路。

河水漫溢对塔里木河下游荒漠河岸林地表植被与土壤种子库的影响

采用种子萌发法,研究了河水漫溢对塔里木河下游荒漠河岸林地表植被与土壤种子库的影响.结果表明:塔里木河下游漫溢区地表植被分属8科13属14种,非漫溢区为10科21属26种植物;与非漫溢区相比,漫溢区地表植被中出现了一些浅根系和喜湿的草本植物;漫溢区单位面积物种数、植被盖度、植株密度、物种多样性指数和丰富度指数均比非漫溢区有明显增加.漫溢区土壤种子库中有物种19种,比非漫溢区增加了5种;漫溢区土壤种子库总密度比非漫溢区增加了3.94倍;与非漫溢区相比,漫溢区1年生草本植物种子的比例增加了23.07%,而灌木植物种子比例减少了20.99%;多年生草本的变化则不明显;河水漫溢提高了土壤种子库的生物多样性.漫溢区和非漫溢区土壤种子库与地表植被的共有物种分别为18和9种,土壤种子库与地表植被的相似性系数分别为0.842和0.667.

塔里木河下游不同退化区地表植被和土壤种子库特征

对塔里木河下游不同退化程度的4个典型断面进行了植被和土壤种子库的取样调查,采用种子萌发试验研究了不同退化区植被和土壤种子库的特征,结果表明:(1)塔里木河下游地表植被表现为严重的逆行演替,具体体现为胡杨林都为过熟林,几乎没有胸径在10 cm以下的幼林;植被盖度、密度和多样性指数均维持在一个较低的水平上;随退化程度不断加重,地表植被中草本植物的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐降低,而灌木和乔木的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐增加;(2)研究区土壤种子库的基本特征是:土壤种子库种类贫乏、密度低、多样性指数和相似性系数不高;(3)随退化程度的加重,土壤种子库物种数不断减少、密度明显下降、优势种组成趋于单一、表层种子库比例升高、1年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和灌木植物转变及土壤种子库物种组成与地上植被物种组成上差异显著。

伊犁河流域水资源承载力的综合评价

水资源承载力是关系到一个地区经济可持续发展和群众生活的主要物质基础之一,其平衡与否关系到地区总体规划能否完成。能否合理的利用水资源承载力,使水资源持续利用,是达到地区社会、经济和生态环境不断优化的关键。本文运用模糊综合评价的水资源承载力评价方法,选取了人均水资源可利用量、人均实际供水量、水资源利用率、耕地灌溉率、供水模数、需水模数、生活用水定额、生态用水率等8个主要因素作为评价因素,综合评价了伊犁河流域现状和不同水平年的水资源承载力。结果表明:目前伊犁河流域水资源已达一定规模,但其开发的潜力还比较大。但是随着社会经济的发展,水资源供需矛盾突出,其水资源承载力不断下降,最后提出了提高水资源承载力的途径。

模拟氮沉降对天山云杉细根分解及其养分释放的影响

采用野外模拟试验,设计4种氮处理——对照(不施氮,CK)、低氮(施氮5kg·hm-2·a-1,LN)、中氮(施氮10kg·hm-2·a-1,MN)、高氮(施氮15kg·hm-2·a-1,HN),研究氮沉降对天山云杉细根分解及养分释放的影响。结果表明:(1)不同氮处理分解2年后天山云杉细根残留率依次为74.044%(HN)、71.967%(MN)、68.156%(CK)、61.933%(LN),且差异显著。(2)天山云杉的细根月分解速率在试验前期不同氮处理下规律不明显;而在试验后期呈现为对照>中氮>低氮>高氮。(3)4种氮处理下天山云杉细根分解50%需要的时间依次为3.31年(LN)、3.67年(CK)、4.28年(MN)、4.64年(HN),分解95%需要的时间依次为14.39年(LN)、15.93年(CK)、18.58年(MN)和20.17年(HN)。(4)天山云杉细根C元素迁移模式总体表现为直接释放,N元氮为富集-释放模式,残留率呈现波动式下降趋势。(5)不同氮处理下天山云杉细根分解率与C元素浓度间均呈线性负相关关系;对照和低氮处理下,天山云杉细根分解率与N元素浓度间均为线性负相关关系,中氮和高氮处理下,细根分解率随N元素浓度的增加呈先增加后降低的趋势。

新疆山地森林生态系统服务功能价值评估

依据LY/1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》,采用第8次新疆森林资源连续清查数据、新疆天山和新疆阿尔泰山森林生态系统国家定位观测研究站长期定位观测数据以及社会公共数据,对新疆山地森林生态系统14种主要林分类型、2种林地类型和5种乔木龄组的服务功能价值进行评估。结果表明:新疆山地森林生态服务功能价值为862.46×108元/a;各功能价值量的排序依次为:涵养水源>固碳释氧>生物多样性保育>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质;乔木林和灌木林生态服务价值量分别占总价值量的69.27%和30.72%;天山和阿尔泰山森林生态系统服务功能价值量分别占总价值量的57.34%和42.46%;各龄林的生态服务功能总价值依次为成熟林>过熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。单位面积生态服务功能价值量为3.59×104元/(hm^2·a);乔木和灌木单位面积价值量分别为5.09×104元/(hm^2·a)和2.01×104元/(hm^2·a);天山和阿尔泰山森林生态系统分别为3.30×104元/(hm^2·a)和3.77×104元/(hm^2·a);单位面积价值量为过熟林>中龄林>成熟林>幼龄林>近熟林。

塔里木河下游植物繁殖体形态对土壤种子库垂直分布的影响

塔里木河下游植物繁殖体形态对土壤种子库垂直分布的影响研究结果表明,1)中度大小的种子在土壤种子库中的数量和出现的频次占很大优势。与小种子相比,土壤种子库中繁殖体重量较大的种子在表层土壤中的数量和出现的相对频次最丰富;2)繁殖体方差与种子数量和出现频次间呈"驼峰"型关系。近似圆形的种子在表层土壤中占的比例较高,在深层土壤中的比例较低,而扁平、细长的种子则表现为相反的趋势。繁殖体形状对土壤种子库中种子在各土层中出现相对频次影响不大;3)土壤种子库中种子数量和出现频次与单位体积的繁殖体重量(M/V)呈显著正相关关系。与单位体积重量偏小和偏大的种子相比,单位体积重量居中的种子在表层土壤中的数量和出现的相对频次最丰富。

不同情境下的虚拟水战略对塔里木河流域水资源和生态环境的影响

本文简要的介绍了虚拟水含量的计算方法,根据2003年塔里木河流域的资料,计算了主要农产品单位质量的农产品虚拟水含量、城乡居民消费的虚拟水含量、生产产品的虚拟水含量和在不同的情境下虚拟水战略对生态环境的影响。结果表明:与西北其它地区相比较,塔里木河流域生产单位质量的农产品虚拟水含量相对较低;从塔里木河流域虚拟水消费总量看,城镇居民与农村居民的消费相差不大,分别为37.14×108m3和32.95×108m3。而对于其中一些消费产品而言,如粮食、猪肉、家禽、鲜蛋、糕点和鱼虾等的消费在城镇居民与农村居民间仍然存在着一定的差异;全社会消费的虚拟水数量和实际生产产品中的虚拟水含量分别为70.09×108m3和219.63×108m3,可以看出在塔里木河流域实际生产产品的虚拟水含量远远大于各项消费的总虚拟水含量;在塔里木河流域实施虚拟水战略可以缓解社会经济和生态的压力,若通过虚拟水战略,将节约的水资源用于恢复天然植被,则可以局部的逆转塔里木河流域的生态环境。

降水强度变化对天山云杉地表凋落物和细根分解的影响

为了探明不同降水条件下干旱区山地森林主要优势树种凋落物分解特征,采用野外模拟试验,通过设计3种降水强度处理[ZP(去除降水)、CK(自然降水,对照)、DP(双倍降水)],研究了降水强度变化对天山云杉地表凋落物(叶和枝)和细根分解的影响。研究结果表明:分解24个月后对照凋落叶、凋落枝和细根干重损失率比去除降水损失率分别高24.79%、2.54%和23.09%,比双倍降水损失率低7.04%、0.68%和10.70%,去除降水对凋落叶和细根分解的抑制作用显著,对凋落枝抑制作用较微弱,双倍降水对分解具有促进作用,但仅对细根分解的促进作用显著。对照和双倍降水处理下凋落叶和细根月平均分解率均表现为双峰型曲线,凋落枝为单峰曲线,去除降水处理下地表凋落物和细根月平均分解率相对平缓。木质素和纤维素残留率也表现为去除降水>对照>双倍降水。不同降水处理下分解过程中N元素释放模式不同,但C释放模式基本一致。相关分析表明,凋落物月分解率与0~10 cm土层温度的相关性不显著(P>0.05),但与土壤含水量间为线性极显著正相关(P<0.05)。我们研究结果发现云杉凋落物与根系分解对降水强度变化存在明显差异,未来气候变化对土壤碳周转影响应该充分考虑这种器官间差异。

塔里木河流域2003年虚拟水计算初探

简要介绍了虚拟水含量的计算方法。根据2003年塔里木河流域的资料,计算了主要农产品单位质量的虚拟水含量、城乡居民消费的虚拟水含量和生产产品的虚拟水含量。(1)与西北其它地区相比较,塔里木河流域生产单位质量的农产品虚拟水含量相对较低。(2)从塔里木河流域虚拟水消费总量看,城镇居民与农村居民的消费相差不大,分别为3.71×109m3和3.30×109m3。而其中一些消费产品,如粮食、猪肉、家禽、鲜蛋、糕点和鱼虾等的消费在城镇居民与农村居民间仍然存在着一定的差异。(3)全社会消费的虚拟水数量和实际生产产品中的虚拟水含量分别为7.01×109m3和2.20×1010m3。可以看出在塔里木河流域实际生产产品的虚拟水含量远远大于各项消费的总虚拟水含量。

降水变化对天山云杉细根分解及养分释放的影响

采用野外模拟试验,通过设计3种降水变化处理[ZP(去除降水)、CK(自然降水,对照)、DP(双倍降水)],研究了降水变化对天山云杉细根分解的影响。研究结果表明,分解24个月CK处理的细根干质量残留率分别是ZP和DP处理的80%和128%倍。除在分解进行到第8个月时,3种处理细根质量残留率差异不显著外(P>0.05),其余分解时期差异均显著(P<0.05)。3种处理下细根分解系数为DP(0.30)>CK(0.22)>ZP(0.08)。与CK处理下细根分解50%和95%的时间相比,ZP处理分别增加了5.47年和23.75年,DP处理分别减少了0.44年和1.91年,说明增加降水促进了天山云杉细根分解,而去除降水抑制了分解。CK和DP处理下细根月分解率表现为双峰型曲线,ZP处理则变化相对平稳的曲线。降水处理改变了细根分解过程中纤维素和木质素分解模式及N元素的释放模式,但对C元素的释放模式没有影响。

乌鲁木齐市不同功能区大气SO_(2)及主要绿化树种叶片硫含量特征

为了解常见绿化树种叶片的含硫量,在乌鲁木齐市选择工业区、道路交通区、生活区和公园游憩区等4种功能区,观测大气SO_(2)和10种主要树种叶片的硫含量,比较不同功能区大气SO_(2)和叶片硫含量的差异。结果表明:乌鲁木齐大气SO_(2)含量平均为0.021 g·m^(-3),公园游憩区、生活区、道路交通区和工业区分别为0.009、0.013、0.030和0.036 g·m^(-3)。灌木叶片硫含量(2.91 mg·g^(-1))高于乔木(2.47 mg·g^(-1));10种树种叶片硫含量依次表现为榆树>刺槐>榆叶梅>皂荚>山桃>山楂>紫叶李>丁香>白蜡>火炬树。生活区、道路交通区及工业区与公园游憩区的相差百分比为-17.8%~29.1%、27.2%~147.9%和37.5%~222.1%,相差百分比最小的树种分别是火炬树、榆树和皂荚,最大的是山楂和紫叶李;道路交通区、工业区与生活区相差百分比为10.1%~111.1%和32.0%~149.7%,相差百分比最小的分别是山桃和皂荚,最大的是山楂;工业区与道路交通区相差百分比为5.5%~100.0%。皂荚、紫叶李、白蜡、火炬树、榆叶梅和丁香叶片硫含量与大气SO_(2)含量为显著线性关系(P<0.05)。

模拟氮沉降对天山云杉林土壤酶活性的季节性影响

2016-2017年的春、夏和秋季在天山云杉林林下进行野外模拟氮沉降试验,分析模拟氮沉降对天山云杉林土壤酶活性(脲酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和蔗糖酶)的季节性影响,为研究氮沉降对生态系统变化的影响提供依据。结果表明:氮沉降对土壤脲酶活性有微弱的促进作用,对多酚氧化酶和过氧化物酶活性具有显著的抑制作用;中氮和低氮对土壤蔗糖酶活性有促进作用,高氮具有抑制作用。对0~10cm土层而言,春季模拟氮沉降增加后,各处理间土壤酶活性差异均不显著,夏季和秋季模拟氮沉降增加后,各处理间土壤酶活性差异均显著;对10~20cm土层而言,夏季模拟氮沉降增加后,各处理间只有蔗糖酶和过氧化物酶活性差异均显著;秋季模拟氮沉降增加后,各处理间只有多酚氧化酶活性差异均显著。高水平的氮沉降可能抑制干旱区山地森林生态系统土壤酶活性。

塔里木河下游土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系

在塔里木河下游选择20个样地,进行土壤种子库萌发试验,并应用典范对应分析(CCA)方法研究了该地区土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系。结果表明,塔里木河下游土壤种子库中共有物种16种,分属于7科,并且以旱生耐盐物种为主,多数样地物种出现频次较低;种子库密度不高。CCA排序表明,地下水埋深、土壤含水量、电导、pH值和植被盖度等5个环境因子对土壤种子库分布格局有一定的影响。CCA第一排序轴与地下水位、地表植被盖度和土壤含水量关系显著,反应了水分因子的作用;CCA第二排序轴与土壤电导率关系显著,反映了盐分因子的作用。根据5个环境因子的特征,CCA排序可将土壤种子库中的16种植物分为4个组,对应于不同的环境变化梯度。

NaCl胁迫对2种豆科植物种子萌发及生理指标的影响

采用培养皿滤纸萌发法研究9种不同浓度NaCl胁迫对胀果甘草和疏叶骆驼刺2种豆科植物种子萌发及生理指标的影响。结果表明,随NaCl浓度升高,2种豆科植物种子的发芽率、发芽势和发芽指数均不同程度降低,相对盐害率升高;在低浓度NaCl胁迫下,2种植物种子萌发差异不明显,而在高浓度NaCl胁迫下差异较大。随着NaCl浓度增大,2种植物的超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量均表现为先上升后下降的趋势,在高浓度NaCl胁迫下,疏叶骆驼刺的SOD活性明显高于胀果甘草;过氧化物酶(POD)活性和可溶性糖含量与NaCl浓度分别呈现显著负相关和正相关的关系;与胀果甘草相比,疏叶骆驼刺POD活性相对较高,也说明其抗逆性明显高于胀果甘草;在低浓度NaCl胁迫下,胀果甘草的可溶性糖含量比疏叶骆驼刺低,在高浓度NaCl胁迫下,则呈相反的趋势。

天山北坡融雪期林地、草地、裸地积雪特性及其影响因素分析

【目的】对比分析天山北坡不同下垫面融雪期积雪特性(积雪深度、积雪密度、液态含水率、雪层温度)及其影响因素。【方法】通过对融雪期林地、草地、裸地积雪特性、气象因子(气温、太阳辐射、空气相对湿度)和土壤因子(土壤含水率、土壤温度)等数据进行实时监测,利用Pearson相关分析方法对比分析气象因子、土壤因子与3种下垫面积雪特性间的相关性。【结果】融雪期林地、草地、裸地平均积雪深度分别为8.06、18.67、16.34 cm;林地积雪层平均积雪密度、平均液态含水率均大于草地和裸地,分别为0.48g/cm3、0.66%;林地平均积雪层温度(-0.032℃)均小于草地、裸地;融雪期裸地积雪深度与太阳辐射显著负相关,相关系数为-0.960;草地积雪密度与太阳辐射显著正相关;裸地积雪密度、液态含水率、积雪层温度与气温极显著正相关;融雪期林地积雪密度与10 cm处的土壤层温度、土壤层含水率显著正相关;草地积雪深度与40、50、60 cm处的土壤层温度极显著负相关,与20、30cm处的土壤含水率显著负相关,草地积雪密度与20、30、40、50、60cm处土壤层温度极显著正相关;裸地积雪深度与10 cm处土壤层温度显著负相关,裸地雪层温度与20、30 cm处的土壤层含水率极显著正相关。【结论】融雪期草地平均积雪深度最大;林地平均积雪层温度最小;林地平均积雪密度、液态含水率均大于草地、裸地;气温、太阳辐射是影响林地、草地、裸地积雪特性的主要气象因子;土壤含水率、土壤温度与林地、草地、裸地积雪深度呈负相关,与积雪密度、液态含水率、雪层温度呈正相关。

近60年新疆吐鲁番盆地坎儿井衰败的影响因素及环境效应

近60a来,吐鲁番盆地坎儿井经历了先增加后急剧减少的变化。引起坎儿井变化的主要原因是:(1)绿洲规模不断扩大。解放初期至60年代初,坎儿井的变化和绿洲耕地面积的增加相一致,而60年代中期至今,二者变化趋势则相反。(2)坎儿井补给水源减少。60年代初,盆地开始开发利用地表水,在各流域上游和中游修建水库和防渗渠道。到1993年修建中小型水库8座,总库容达8.00×107 m3,防渗渠长达4 774km,防渗率达70%。减少了坎儿井水源的补给。(3)盲目发展机电井,掠夺式开采地下水。吐鲁番盆地机电井数量由1966年的127眼增至2009年的5 309眼,相应地年出水量由1.10×108 m3增至7.04×108 m3;机电井布局不合理,有相当数量的机电井打在坎儿井分布区或是其上游。地下水位下降,坎儿井干涸,严重影响了当地居民的生活及生态环境。具体表现在:居民生活受到严重影响,部分村庄整体搬迁;盆地坎儿井的控灌面积不断减少,同时盆地旱灾和风灾呈现不断增加趋势;由坎儿井水维持生长的天然植被面积减少了45.37%。

新疆天然林保护工程生态效益动态评价

从1998年到2018年,天保工程时间表的时针已经转过了20年。作为新疆生态建设的主体和生态文明建设的承担者,20年来,新疆天保工程受到国家,自治区党委、政府高度重视,已投入大量资金,出台相应管理办法。20年的实践充分证明,天保工程的实施给工程区带来显著的生态效益,如森林固碳能力不断增强,生物多样性得到了重建、恢复和发展,为构筑起国家生态安全屏障、支撑丝绸之路核心区建设、发展现代林业、推动科学发展作出了重要贡献。