西北干旱区荒漠植物叶片和细根碳、氮、磷化学计量特征

植物的叶片和细根是植物地上部分和地下部分最重要的营养器官,其碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征反映了植物的养分限制状况及叶片与细根间的协同作用,开展叶片与细根化学计量关系的研究,对认识植物养分利用策略及元素间平衡关系有重要意义。对西北干旱区21种荒漠植物叶片与细根C、N、P含量进行了测定,分析了C、N、P含量及其计量比在不同生活型及不同器官间的关系。结果表明:1)西北干旱区荒漠植物叶片与细根C含量相对稳定,叶N、P含量高于细根,说明在干旱生境中,植物对养分的分配侧重于地上部分,以完成其正常的生命活动;叶片与细根的N∶P无显著差异,有明显的保守性,表明植物地上与地下部分养分吸收策略与分配规律具有一致性;2)不同生活型植物叶片和细根的C、N、P含量及C∶N、C∶P存在显著差异,灌木与禾草具有较高的C∶N和C∶P,杂类草具有较高的N、P含量,说明灌木与禾草倾向于保守型养分适应策略,杂类草倾向于快速生长的资源竞争策略;3)21种荒漠植物叶片与细根N、P含量间均存在显著的正相关关系,表明西北干旱区荒漠植物体内N、P元素间存在相互作用;4)植物叶片与细根间C、N、P含量及C∶N、C∶P存在等速生长关系,表明植物光合产物和养分在地上与地下部分间的分配具有平行的比例关系,但这种关系受生活型影响。上述结果表明西北干旱区不同生活型植物在恶劣生境中存在不同的养分适应策略,且地上与地下部分的养分利用策略及分配规律存在协同作用,这为进一步认识西北干旱区荒漠植物的养分利用策略提供了试验基础。

春季黄河附近乌海市露天煤矿大气不同粒径粉尘质量浓度分布规律

为探究西北干旱荒漠地区露天煤矿春季各起尘区域内不同粒径粉尘(PM1.0、PM2.5、PM10.0和TSP)质量浓度分布规律及其影响因素,选择内蒙古乌海市典型露天煤矿,在春季(4—5月)对不同区域的粉尘质量浓度进行监测。结果表明:1)有作业时,矿内4种粒径粉尘质量浓度整体均呈现“两峰两谷”变化特征,无作业时仅在清晨和傍晚较高;矿外粉尘质量浓度呈清晨较高,之后持续降低的趋势。2)风速增大、温度和湿度降低会导致矿内粉尘质量浓度增大,其中风速影响最大;矿外粉尘质量浓度与湿度呈显著正相关。3)矿内和矿外大气中所含颗粒物主要为粗颗粒物,其各区域ρ(PM10.0)/ρ(TSP)值分别为0.59~0.69和0.50~0.62,各粒径粉尘在矿内各区域无明显分布差异,但粗颗粒物在矿外各区域间分布差异明显(P<0.01)。4)矿内各区域间粉尘质量浓度相关性较大,且矿区道路与储煤场间的相关性最大;矿外各区域间相关性随颗粒物粒径的增大而增大。在构建矿区粉尘质量浓度预警及防控技术体系时,建议重点考虑道路、矿坑、储煤场等主要作业区所产生的粗颗粒物,同时考虑风速和湿度对矿内外区域的不同影响。

西北干旱荒漠区矿区废弃地近自然地形重塑指标体系构建

地形重塑是矿区废弃地生态重建的基础工程,影响着整个生态重建的效果。近自然地形重塑技术以邻近未扰动的自然地貌为参照进行地形构建,近年来成为矿区土地复垦和生态重建所关注的热点。但在近自然地形重塑时,究竟需要参照自然地形哪些方面的特征、需要用到哪些必要的参数指标、依据哪些指标对地形设计结果进行评价?这些问题尚缺乏系统的讨论。本文以西北干旱荒漠区为目标区域,运用“扎根理论”对这些问题进行了系统的探讨。我们基于大量文献调研和12位专家的半结构式访谈资料,依据“扎根理论”方法进行三层编码,最终构建了矿区废弃地近自然地形重塑的三级指标体系。该指标体系包含3个主类别、8个次类别和26项参数。所制定的参数指标可支撑近自然地形设计流程中的各个环节,并可涵盖矿区地形重塑中多个方面的指标需求。该工作可为进一步深入研究近自然地形重塑方法、完善其技术体系提供有力支撑。

西北干旱荒漠区风蚀气候侵蚀力时空变化特征

土壤风蚀是制约西北干旱荒漠地区社会活动与经济发展的重要因素。为揭示西北干旱荒漠区土壤风蚀气候侵蚀力分布,通过中国区域地面长时间序列气象要素驱动数据,并结合Arc GIS软件分析,评估了该区风蚀气候侵蚀力时空变化与转移特征。研究结果显示:(1)西北干旱荒漠区在降水量、风速以及多年平均温度等气象因素均表现为随年代际递增的背景下,风蚀气候侵蚀力呈现出整体降低,大部分区域C值介于0-100,但在腹地及少数部分区域为增长趋势,C值高于150;(2)月际C值变化差异明显,春夏季最大、其次为冬季,最小为秋季;突变性检验发现风蚀气候侵蚀力在春季变异最强,有4个突变点,且长期处于波动式下降;(3)区域土壤风蚀程度由腹地向四周逐渐减小,且高侵蚀影响面积逐年递增;(4)风蚀气候侵蚀力时空转移变化特征表现为整体为小幅度衰减,但部分地区却表现为增加甚至明显增加趋势。研究成果可为西北干旱荒漠区风沙灾害防治提供相应的理论依据和科技支撑。

西北干旱荒漠区东部人工绿地层状土壤盐渍化特征及其影响因子分析

本本研究以西北干旱荒漠区东部的内蒙古乌海市和宁夏灵武市为研究区,在人工绿地上选取6类土壤剖面以研究其盐渍化特征,即均质砂土(A)、均质壤土(B)、上砂下壤(C)、上壤下砂(D)、夹层型(E)(壤-砂-壤(E1)、壤-粉-壤(E2)、砂-壤-砂-壤(E3))和上壤下石(石块)(F)。此外,采用冗余分析(RDA)的方法分析灌溉因子、土壤物理因子和土层深度对土壤盐渍化的影响。结果表明:(1)各层土壤的全盐量(TS)介于115.5-4945.5mgkg^(-1),A、B、C、D、E和F类剖面分别有6.7%、26.7%、6.7%、20.0%、33.3%和40.0%的土层达到轻度盐化,D、E和F类剖面分别有13.3%、20.0%和20.0%的土层达到中度盐化,F类剖面有40.0%土层达到重度盐化。A、B、D和F类剖面以表聚型为主,C类剖面为底聚型,E类剖面中的剖面E1和E2为底聚型,E3为表聚型;(2)土壤pH介于7.49-9.31,钠吸附比(SAR)介于0.67-15.28;(3)RDA分析结果显示,前两个排序轴反映了74.0%以上的土壤盐渍化特征,能清楚地表明土壤盐渍化指标与影响因子之间的关系。粉粒含量、灌溉频率、黏粒含量、灌溉定额、灌溉频率和土层深度分别是剖面A、B、C、D、E和F土壤盐渍化的最大影响因子,土壤含水率与土壤盐分具有极显著的共空间特性(P<0.01)。

西北干旱区荒漠植被生态需水量估算

基于AVHRR-GIMMS和SPOT-VEGETATION两种NDVI数据计算西北干旱区生长季植被覆盖度指数（fc）,根据该指数划分阈值范围确定荒漠植被面积,并在塔里木盆地进行适用性验证。通过荒漠植被面积和参考作物蒸散量（ET0）,采用潜水蒸发模型,计算西北干旱区1982—2010年荒漠植被生态需水量,以期为今后西北干旱区水资源利用和管理提供科学依据。结果表明：根据fc确定荒漠植被面积,在西北干旱区阈值范围设为0.1~0.35较为合理;1982—2010年西北干旱区荒漠植被面积总体上变化不大,呈现增-减-增的波动趋势。高、低覆盖度荒漠植被面积多年平均值分别为234.3和448.2万hm2;西北干旱区ET0空间分布总体为南疆大于北疆、东部大于西部,其中南疆、北疆及河西地区ET0多年平均值分别为1066.9、975.6和1171.6 mm。根据ET0数据拟合分析计算西北干旱区荒漠植被潜水蒸发量,其中南疆、北疆和河西地区低覆盖度荒漠植被潜水蒸发量多年平均值分别为75、64和82 mm,高覆盖度荒漠植被分别为275、233和299 mm;1982—2010年西北干旱区荒漠植被生态需水量呈减少趋势,以0.1063亿m3·a-1的速率减少,多年平均生态需水量为134.13亿m3。其中高覆盖度荒漠植被需水量多年平均为91.64亿m3,以0.3034亿m3·a-1的速率减少;低覆盖度荒漠植被需水量多年平均为42.49亿m3,以0.1972亿m3·a-1的速率增加。

开垦对西北干旱区荒漠土壤养分含量及主要性质的影响--以甘肃省临泽县为例

本文选择开垦年限约为10年的耕地及自然状态下的荒地作为研究对象,对比分析了开垦对荒漠土壤养分含量以及pH、阳离子交换量的影响。结果表明:荒地开垦为农田后,土壤剖面有机碳、氮、磷、钾含量、CEC、C/N均有不同程度的升高,pH值有所下降;表层土壤受耕作的影响程度大于下层土壤。开垦后土壤0-15cm有机碳增加了359%;全氮增加了367%、全磷增加了47.5%;速效养分也有一定程度的增加,且增加的幅度大于全量。总体来说,耕作活动增加了荒漠土壤养分,在一定程度上改善了土壤质量。