干旱区降雨梯度对沙冬青根-茎-叶生态化学计量特征的影响

[目的]水分是限制干旱区植物生长与生存的重要因素,为探明降水变化对荒漠植物化学计量特征的影响,以及C、N、P和K元素在植物各器官中的分配规律。[方法]以国家二级重点保护的珍稀濒危植物且是荒漠区唯一常绿阔叶灌木沙冬青为研究对象,分析沿自然降雨梯度下,沙冬青根-茎-叶的元素含量及其化学计量比的变化特征,了解其生长的适应机制和生存策略。[结果]沙冬青各器官C含量表现为叶>茎>根,而N、P、K营养元素含量均表现为叶>根>茎,N、P、K三大营养元素在叶片中的富集,可以提高沙冬青光合速率,为植物的生长与繁殖提供充分的物质保障,反映了资源分配模式和植物生长策略。沿自然降雨梯度,沙冬青的根、茎、叶之间主要表现为协同关系且存在着同时投资的生态策略,N和P含量在各器官中均随着降雨量的增加呈上升趋势,而K均呈下降趋势,沙冬青通过提高各器官K含量和降低N、P含量来应对干旱胁迫的环境。器官间的养分协同性远高于器官内部,各器官中的N:P在不同降雨梯度间相对比较稳定,说明沙冬青以保守的养分利用方式抵消元素含量随环境的变化,且N:P比值均大于16则生长主要受P限制。[结论]各器官N、P、K化学计量特征沿降雨梯度具有相同趋势,但在不同器官间呈现显著差异,而化学计量的灵活性是实现植物自我调节的重要方式,有助于植物在不同环境条件影响下维持自身正常的生命活动。

降雨梯度对林地土壤呼吸温度敏感性影响研究进展

在全球气候变化背景下,降雨格局改变导致生态系统碳循环发生变化,土壤呼吸温度敏感性(Q 10)是土壤呼吸机理研究和碳排放模型构建与预测的重要内容,探究降雨梯度下林地土壤呼吸温度敏感性的影响因素具有重要意义。以我国生态气候区作为降雨梯度表征,基于公开发表的文献资料,重点总结以我国干旱、半干旱和半湿润3个气候区确定的降雨梯度下,林地土壤呼吸温度敏感性影响的研究进展和作用机理。结果表明,降雨梯度下降雨格局改变会对土壤水热状况、土壤底物、土壤微生物群落及其酶活性等产生影响,土壤水分、土壤温度、土壤有机质、土壤微生物及酶活性和林地植被类型都会影响土壤呼吸强度,导致土壤呼吸温度敏感性发生变化;降雨梯度下,各因素对土壤呼吸温度敏感性影响程度不同,且各因素相互作用,导致林地土壤呼吸温度敏感性存在不确定性。针对目前林地土壤呼吸温度敏感性研究所存在的问题,建议今后应进一步统一土壤呼吸测定标准,通过长期野外实验结合室内模型推演增加试验结果的准确性,扩大研究范围,准确估算未来气候变化条件下林地的土壤呼吸温度敏感性。

黄土高原降雨梯度对刺槐不同器官内源激素分布格局及生长的影响

环境梯度如何影响树木不同器官内源激素分布格局,以及该内源激素格局变化如何影响树木不同器官的异速生长,目前尚不是十分清楚。选择黄土高原地区不同降雨量梯度神木(440.8 mm/a)、绥德(475.4 mm/a)、安塞(505.3 mm/a)和淳化(606.1 mm/a)地区的刺槐林为材料,比较其叶、枝和不同径级根(最细根(0~1 mm)、细根(1~2 mm)、粗根(2~5 mm))内源激素含量及其对器官生长的影响。结果表明:(1)随着降雨量增加,3种器官中玉米素核苷(ZR)、赤霉素(GA 3)含量增加,脱落酸(ABA)含量整体下降;不同径级根系中w(ZR+GA 3+IAA)/w(ABA),w(GA 3)/w(ABA),w(ZR)/w(ABA),w(IAA)/w(ABA)比值增加,但不同器官增幅不一致。淳化地区刺槐叶,枝,最细根,细根和粗根中GA 3含量比神木地区分别高55%,21%,274%,376%和279%。(2)降雨量相对较高的安塞和淳化地区刺槐各器官年均累积量均显著高于降雨量相对较低的绥德和神木地区(p<0.05)。(3)根系促生长类激素(ZR,GA 3和IAA)含量主要受降雨量和土壤全氮(TN)影响。(4)根系生物量与ZR和w(ZR)/w(ABA)呈显著正相关,w(GA 3)/w(ABA)和w(ZR)/w(ABA)比值与枝生物量显著负相关。沿着降雨梯度,降雨量和土壤TN通过增加不同径级根系中ZR,GA 3和IAA含量从而促进刺槐根系的异速生长。

不同自然降雨等级下不同郁闭度马尾松林的水土流失特征

为揭示南方红壤侵蚀区不同郁闭度马尾松林水土流失的规律,以长汀红壤侵蚀区不同郁闭度(0.2,0.4,0.6,0.8)马尾松林为研究对象,采用标准径流小区观测的方法,利用在2015年观测的37场自然降雨事件构成一个降雨梯度,分析不同郁闭度马尾松林水土流失随降雨等级的变化规律,以及产流产沙量与降雨因子之间的相关性。结果表明:(1)不同郁闭度马尾松林产流产沙量均随降雨等级的增加呈逐渐增大的趋势,且暴雨下增加更为明显;(2)在中雨、大雨和暴雨3种降雨等级下,郁闭度0.2和0.8马尾松林产流产沙量均高于郁闭度0.4和0.6,且郁闭度0.4和0.6马尾松林产流产沙量随降雨等级增加变化较小;(3)在自然降雨梯度下,不同郁闭度马尾松林产流产沙与降雨量和降雨侵蚀力显著相关(P<0.05);(4)逐步回归分析发现,不同郁闭度马尾松林产流回归方程的主要变量是降雨量和最大30 min雨强,而产沙回归方程的主要变量是降雨量和降雨侵蚀力。综上,马尾松林郁闭度过高或过低不利于水土保持,长汀红壤侵蚀区郁闭度0.6马尾松林防治水土流失效果最佳。

牧场上土地管理与降雨对碳螯合作用影响的研究

将碳元素储存在生物量和土壤有机质中可缓解大气中CO2含量的不断增加。美国科学家J．D．Demer等就牧场土地管理措施对C螯合作用的影响进行了研究。结果表明。严重干旱和过度放牧导致牧场上正常或超常生产年存储的有机碳大量流失。通过增加N可提高牧场的生产力和水份利用效率、有机碳的存储能力增加。在牧场上耕作将大大降低有机碳。不采取任何修复措施而要使耕地上土壤C恢复到耕作前的水平大约需要230a。有机碳随着降雨量的增加而增加。不同放牧率下，0～30cm土层中C螫合与年平均降雨量之间的关系成反比。管理与环境之间相互作用的研究，应加强对整个温室气体累积的重视。

黄土高原南北样带尺度人工刺槐林对气候响应的敏感性分析

根据黄土高原南北样带尺度的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)的年轮宽度资料,分析了该地区刺槐树木生长趋势,以及刺槐年表对气候响应随降雨梯度变化规律。研究结果表明延安以北的刺槐样点(绥德、神木)年轮指数近期趋于下降,树木有生长衰退现象;而延安以南刺槐样点(延安、富县、宜君、永寿)年轮指数近期趋于上升,树木无生长衰退现象。气候响应结果表明,刺槐年表对气候响应均以延安样点最为敏感,表现年表与温度的负相关关系,以及年表与降雨和干旱指数的正相关关系,而延安以北和以南刺槐样点对气候响应敏感性均较低。黄土高原中部延安地区地处森林草原过渡带,刺槐生长对外界环境变化最为敏感,年表中气候信号也较强;延安以南地区地处森林植被带,气候条件较为适宜刺槐林生长,因而年表中气候信号较弱;延安以北地区地处草原植被带,气候条件比较恶劣,刺槐生长对干旱气候已有一定适应性特征,因而年表中气候信号也较弱。

延河流域人工与自然植被土壤水分空间差异性研究

[目的]研究延河流域自然植被与人工植被土壤含水量及其空间变化，为黄土高原土壤水分的利用和人工植被建设提供理论依据。[方法]针对延河流域人工植被建造存在植被退化问题，根据降雨温度变化，将延河流域划分为17个环境梯度单元，对自然植被与人工植被进行了野外调查，研究了降雨梯度、坡位及坡向对植被0～500 cm土层土壤含水量的影响。[结果]流域内土壤水分具有很强的空间变异性。自然植被0～500 cm土壤含水量为8．15％，变异系数为33．12％；人工植被土壤含水量较低，仅6．74％。地形因子能够显著影响自然植被与人工植被的土壤含水量，自然植被不同坡位和坡向的0～500 cm土壤含水量大于人工植被。[结论]综合考虑土壤水分生态环境的可持续性，阴坡下与平地相对适合人工植被的营造，在植被配置时，需要考虑植被类型及耗水特点。

沙冬青种子形态和比叶面积沿降水梯度的变化特征

种子形态学性状对种子植物繁衍具有重要的调控作用,比叶面积反映植物截获光能的能力,这二大功能性状反映了植物对环境的适应策略及自身调控机制。以天然沙冬青种群为研究对象,沿270-50mm年降水梯度,测量分析了6个分布区内的标准株的种子和叶片。结果表明:6个自然分布区的沙冬青种子长度、宽度、体积、表面积及千粒重均有显著性差异(P<0.05),而种子长宽比差异不显著(P>0.05)。其中种子体积变异程度最大,且种子多项形态指标的协同作用显著,说明种子通过调节大小和性状间的最优组合来适应环境的变化。不同区域的环境因子中仅年平均降雨量对沙冬青比叶面积的影响显著,且随着雨量的增加,比叶面积呈增大趋势,表现出显著的正相关性(P<0.05)。沙冬青种子各性状与比叶面积之间存在负相关关系,但仅种子长度与比叶面积的相关性显著,说明植物的资源营养生长和种子繁殖生长的时期本身不完全同步,两者间的权衡关系体现了沙冬青对外界环境变化的适应策略。

降雨格局对高寒沙地中间锦鸡儿幼苗生长的影响

以青海共和盆地高寒沙区典型固沙植物中间锦鸡儿(Caragana intermedia)为研究对象,采用人工模拟降雨的方法分析不同降雨频次和降雨梯度对中间锦鸡儿幼苗形态特征、生物量及根系特征的影响。结果表明:1次降雨频次下80%M(M为2009-2018年生长季平均月降雨量)降雨梯度幼苗的大部分参数、M和60%M降雨梯度幼苗的部分参数显著高于2、3次降雨频次;3次降雨频次下40%M降雨梯度幼苗的大部分参数显著高于1、2次降雨频次。月降雨频次为1次时,80%M降雨梯度下幼苗各参数整体水平最好,其次是120%M降雨梯度;月降雨频次为3次时,120%M和40%M降雨梯度下幼苗各参数整体水平较好。降雨格局与幼苗各参数的RDA分析表明,幼苗的大部分参数与降雨梯度正相关,与降雨频次负相关。