新疆荒漠草地地上和地下生物量分配格局

草地生态系统中生物量的分配格局对研究生态系统碳储量和碳循环有着重要意义,为了探究新疆荒漠草地地上和地下生物量分配格局,分析了新疆荒漠草地分配特征,对荒漠草地地上、地下生物量进行评估。结果表明:(1)荒漠草地地上和地下生物量分别为15.16~164.67和1109.50~3284.00 g·m^(−2),根冠比介于16.09~98.42,地下生物量均大于地上生物量。(2)荒漠草地地上生物量与地下生物量呈幂函数关系y=535.35x^(0.2916)(R^(2)=0.51,P<0.01),对数方程拟合斜率为0.45,与1存在显著性差异(P<0.05),说明地上和地下生物量呈异速生长关系。(3)土壤深度为0-50 cm时,荒漠草地地下生物量占总地下生物量的76.05%,说明绝大部分根系集中在0-50 cm土层,荒漠草地地下生物量分布曲线符合幂函数。研究荒漠草地生物量分配格局对准确评估荒漠草地碳储量、深刻理解干旱区草地碳循环有重要意义。

近20 a新疆北疆天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系

【目的】研究新疆北疆1998~2018年天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系,为退化草地的生态修复提供技术支持。【方法】基于多年连续的MODIS–NDVI产品数据和气象数据,利用像元二分模型对近20 a新疆北疆天然草地覆盖度进行反演,分析该区域草地植被覆盖度的时空变化及与温度、降水相关性,研究北疆天然草地植被覆盖度与气象因子的关系。【结果】(1)近20 a来,北疆天然草地植被覆盖度总体上呈现为中部和东部较低,北部、西部和南部较高的空间分布趋势。(2)天然草地变化率呈增加趋势的占比为57.51%,天然草地变化率呈降低趋势的占比为42.49%。(3)近20 a来,北疆天然草地植被覆盖度与年均降水量呈正相关的比例为81.27%,呈负相关的比例为18.73%;北疆天然草地植被覆盖度与年均气温呈负相关性所占比例为39.48%,呈正相关的比例为60.52%。【结论】新疆北疆天然草地植被覆盖度与年均降水量的相关性高于年均气温。

1998—2018年北疆天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系

为分析北疆天然草地植被覆盖度在生长季不同月份的时空变化及其与气象因子的关系,采用像元二分模型、变化率分析和相关分析探讨了北疆1998—2018年6—9月天然草地植被覆盖度的时空变化及其与气象因子的关系。结果表明,北疆天然草地植被覆盖度空间上呈现降水较少、气温较高的中部和东部较低,海拔较高、降水较多且相对湿度较高的北部、西部和南部较高,由中部和东部向北部、西部和南部三面波动增加。北疆天然草地植被覆盖度在6、7、8和9月呈降低趋势,月平均值表现为6月>7月>9月>8月。北疆天然草地归一化植被指数7月为增加趋势,6、8和9月为减少趋势,整体上波动较小。6、7和8月北疆月平均天然草地植被覆盖度与降水和相对湿度呈正相关关系,9月与气温和日照时数呈正相关关系。

新疆不同草地类型生物量与根冠比特征

为明确新疆不同草地类型的根系特征及地上/地下生物量分配关系。2019-2023年,于每年7月采集了新疆9种主要草地类型的生物量数据,通过对比各个草地类型的地上/地下生物量差异,对根冠比进行定量分析,从而揭示生物量分配的规律和特点。结果表明,新疆低平地草甸地上生物量均值高,达到169.22 g/m^(2),山地草甸次之(163.43 g/m^(2)),高寒草原、温性草原化荒漠、温性荒漠和温性荒漠草原的地上生物量均值较低,均低于60 g/m^(2)。各草地类型地下生物量值在0~5 cm土层最高,随土层深度的增加逐渐减少;进一步分析发现,草地根系主要集中在0~50 cm土层,占比均在77%以上。各草地类型的根冠比均值范围为10.55至40.40。

新疆荒漠草地生物量估算及影响因素研究

为探究新疆荒漠草地生物量反演模型及其影响因子,基于Terra/MODIS,NOAA CDR NDVI,SPOT/VGT等遥感产品数据及草地地上生物量实测数据,构建研究区荒漠草地地上生物量植被指数反演模型,分析新疆荒漠草地地上生物量时空分布规律,运用趋势分析法和相关性等方法,揭示了生物量演变趋势与气温、降水的关系。结果表明:建立的不同遥感数据源生物量模型中,指数函数反演模型精度最高,决定系数和估算精度分别为0.66和70.93%;基于2000—2019年归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)变化趋势发现,新疆荒漠草地以稳定和改善为主;研究区2000—2019年间荒漠草地地上生物量空间分布格局整体表现为北高南低的趋势,20年间荒漠草地平均地上生物量为38.92 g·m-2;2000—2019年气温与降水均上升,年平均升温率和降水率达到了0.32℃·(10 a)-1和2.18 mm·(10 a)-1,50%以上的地区荒漠草地与气温、降水呈正相关关系,生物量与降水的相关性优于气温。研究结果可为新疆草地保护和改善、生态环境建设提供科学依据和技术支持。

天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应

为揭示降水对天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸的影响,本实验以天山北坡荒漠草原为研究对象,通过测定3种模拟降水处理(CK,5 mm,18 mm,28 mm)下荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的变化特征。结果表明:不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率有明显的日变化趋势;3种降水处理下(28 mm,18 mm,5 mm)土壤呼吸速率较CK显著增加了22.93%,23.20%,12.07%,生态系统呼吸速率较CK显著增加了216.81%,153.27%,39.35%;不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率与土壤温度均表现为显著正相关关系;荒漠草原土壤呼吸速率与土壤含水量呈二次函数关系,生态系统呼吸速率与土壤含水量呈线性关系。因此,降水是影响天山北坡荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的主要因素。

模拟降雨对新疆天山北坡山地草地碳水通量的影响

为探究降雨对山地草地生态系统碳水通量的影响,以新疆天山北坡山地草地为研究对象,通过模拟0(对照)、5、18和38mm 4个降雨梯度,利用CO_(2)/H_(2)O非色散红外气体分析仪(LI-840A,LI-COR,USA)对模拟降雨后的净生态系统碳交换(Net ecosystem exchange,NEE)、生态系统呼吸(Ecosystem respiration,ER)和蒸散量(Evapotranspiration,ET)进行观测,研究不同降雨量及环境因子对山地草地碳水通量的影响,结果表明,NEE和ER在18mm降雨量处理下均显著高于对照(P<0.05);NEE在38mm降雨量处理下显著高于对照(P<0.05);5mm降雨量处理下NEE、ER和ET与对照均无显著差异。相关分析结果表明,碳水通量在昼夜均与大气温度、大气湿度和土壤温度存在极显著相关性(P<0.01);在昼间时段,土壤湿度对碳水通量有显著的影响(P<0.05);土壤湿度在夜间时段与碳水通量无显著的相关关系,温度是影响山地草地生态系统碳水通量的主要环境因子。以上结果加深了不同降雨量对山地草地生态系统影响的认识,为气候变化预测研究提供了数据支撑。

新疆天山北坡荒漠草原碳通量特征及其对环境因子的响应

荒漠草原是天山北坡广泛分布的草地类型,对天山北坡草地生态系统碳收支具有重要的调节作用。为阐明天山北坡荒漠草原生态系统碳通量变化特征及环境因子对碳通量的影响,以新疆天山北坡荒漠草原为研究对象,利用微气象观测系统和LI-840 CO_(2)/H_(2)O红外分析仪获得连续观测数据,定量分析了荒漠草原碳通量的变化特征及其影响因子。结果表明:天山北坡荒漠草原植被净生态系统碳交换速率在日尺度上呈倒“U”型曲线;在季节尺度上,6、7、8月表现为碳汇,9、10月表现为碳源;6-10月荒漠草原总固碳量为15.50 g C·m^(-2),8月固碳量最高为23.03 g C·m^(-2);生态系统呼吸速率日变化呈“单峰”曲线;在季节尺度上,碳排放呈现先增加后降低趋势,7月碳排放量最高128.42 g C·m^(-2),10月荒漠草原生态系统碳通量日变化不明显。光合有效辐射是影响日间净生态系统碳交换速率的主导因子,二者符合直角双曲线模型,日间净生态系统碳交换速率随光合有效辐射增大而减小;生态系统呼吸速率与5 cm土壤温度关系符合Van,t Hoff模型,温度敏感性系数Q_(10)为1.69;最适土壤含水量是0.16 m^(3)·m^(-3),土壤含水量过高或过低均会对荒漠草原生态系统呼吸速率产生抑制作用。

天山北坡典型草地土壤呼吸特征及其对环境因子的响应

为揭示天山北坡不同类型草地的土壤呼吸规律,采用土壤碳通量测量系统LI-840A对天山北坡荒漠草原和灌丛草甸土壤呼吸(soil respiration,R)日变化和季节动态进行监测,并利用多元回归模型分析温度和水分对草地土壤呼吸的协同影响。结果表明,2种草地类型生长季土壤呼吸速率均表现为日间先增高后降低,夜间较平缓的日变化趋势,日最大排放速率出现在12:00—16:00,最小值出现在6:00—7:00左右;灌丛草甸生长季各个月份的土壤呼吸速率均高于荒漠草原。2种草地类型土壤呼吸速率与温度均呈指数相关;土壤含水量与灌丛草甸土壤呼吸速率的相关性高于与荒漠草原土壤呼吸速率的相关性;土壤呼吸速率受5 cm土壤温度(T)和5 cm土壤含水量(W)的影响显著,荒漠草原土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型R=130.515e^(0.031T)/W^(2.513),灌丛草甸满足最佳拟合模型R_(s)=-1.290+0.010T+28.007W+1.199TW。研究结果揭示了荒漠草原和灌丛草甸土壤呼吸的变化规律,为天山北坡草地碳循环研究提供基础数据和理论支持。