乌拉特荒漠草原红砂(Reaumuria soongorica)灌丛林地地面节肢动物群落季节分布特征

以乌拉特荒漠草原红砂(Reaumuria soongorica)灌丛林地作为研究样地,分别于2018年春季、夏季和秋季,利用国际通用的陷阱诱捕法,调查了地面节肢动物群落季节动态分布特征及其与环境因子间的关系。结果显示:(1)3个季节内共捕获地面节肢动物560只,隶属于10目23科。其中,春季优势类群为拟步甲科,夏季为拟步甲科和蚁科,秋季为拟步甲科,其个体数分别占总个体数的51.54%、59.11%和64.88%;常见类群春季和夏季均有8类,秋季有10类,其个体数分别占总个体数的43.08%,37.33%和32.68%;稀有类群春季有7类,夏季有6类,秋季有3类,其个体数分别占总个体数的5.38%、3.56%和2.44%。(2)3个季节内生物量占比超过10%的地面节肢动物类群仅有拟步甲科,春季、夏季和秋季其分别占群落总生物量的88.59%、72.56%和80.90%;1%—10%的地面节肢动物类群生物量,春季、夏季和秋季其分别占群落总生物量的9.76%、25.51%和17.78%;小于1%的地面节肢动物类群生物量,春季、夏季和秋季其分别占群落总生物量的1.62%、1.94%和1.32%。(3)随季节变化,地面节肢动物的密度、类群数、Shannon⁃Wiener指数和Simpson指数均存在显著差异性(P<0.05),表现为夏季显著高于春季或秋季。(4)RDA和Spearman相关分析结果表明,降雨量、气温、土壤含水量、土壤pH和电导率及土壤粒径组成是地面节肢动物季节分布的重要影响因素。研究表明,随着季节更替乌拉特荒漠草原红砂灌丛林地地面节肢动物群落组成季节分布差异性较大,夏季地面节肢动物多样性较高,而且不同类型环境因子对于地面节肢动物的个体数分布影响不同。

内蒙古乌拉特梭梭林国家级自然保护区植被组成及空间分布特征

内蒙古乌拉特梭梭林国家级自然保护区处于由荒漠向草原化荒漠的过渡地带,研究保护区植被组成及其空间分布对维护荒漠草原生态系统平衡具有重要意义。通过对保护区内61个样点的植被组成进行调查和分析,结果表明:(1)保护区内有植物15科、47属、52种,其中核心区、缓冲区和实验区分别有38种、30种和37种,3个区共有物种为22种。藜科植物最多(12种),其次分别为菊科(9种)、禾本科(7种)和蒺藜科(6种);(2)保护区植被平均盖度为15.67%,梭梭的平均密度为420株·hm^(-2);(3)保护区的植被空间分布表现出其盖度西高东低的特征,梭梭主要分布在保护区的东南部和西北部,高于1 m的梭梭主要分布在核心区的东北角和西北角、缓冲区的中部以及实验区的东部。本研究为保护区长期监测和管理提供科学依据。

黄土高原土壤水分-有机碳-微生物耦合作用研究进展

黄土高原植被恢复后土壤水分、有机碳和微生物群落发生了非同步性演变。土壤微生物是各种生命活动的载体,在土壤水-碳耦合过程中参与了一系列的氧化与还原反应,因此,土壤微生物在水-碳耦合关键过程中起着重要的调节作用,三者存在着密切的耦合关系。尽管关于植被恢复后土壤水分和有机碳变化的研究已开展较多,但是由于土壤微生物活动和群落结构复杂性和易变性,这给土壤微生物介导的水-碳耦合研究带来了相当大的困难。迄今为止,黄土高原植被恢复后土壤水、碳、微生物三者之间的耦合关系缺乏总体性的融合,大多数研究只能假设各个生物化学过程是相对独立的,对土壤水、碳、微生物耦合的认知仍存在局限性。由此,首先对黄土高原植被恢复进程、土壤水分过程和有机碳变化分别进行了综述,结合已有的理论和证据进一步概括了黄土高原土壤有机碳、微生物群落对降水格局的响应。最后整合植被、土壤和微生物界面等关键生态过程,总结了黄土高原土壤水-碳-微生物耦合界面过程,采用HYDRUS-2D模型(水文过程模型)和ORCHIDEE模型(生态系统碳模型),并融入土壤微生物种群生长动态,基于稳定碳、水同位素技术和DNA探针技术,初步构建了黄土高原土壤水-碳-微生物耦合模型框架,有利于实现土壤水、碳、微生物各界面调控过程的准确模拟与精确刻画,为黄土高原植被恢复过程中生态环境的可持续发展及其对气候变化的应对模式提供科学理论支撑。

沙地土壤水分时空动态研究进展

水分在沙地生态系统中起着重要作用,是土壤、植物和大气中物质与能量循环不可缺少的介质,因此研究沙地土壤水分变化规律及其影响因子对揭示沙地生态系统的稳定性及阐明沙地水文变化过程具有重要的意义。从沙地土壤水分时间和空间变化、水分入渗特征以及水量平衡研究方面阐述了沙地土壤水分研究现状和动态特征,分析了土壤水分的时空变化特征及其影响因子,揭示了不同层次土壤水分时空变化规律、不同降雨条件下土壤水分变化特征以及不同人工植被区在不同降雨条件下土壤水分入渗量的响应,总结了沙地土壤水分模型的研究进展,探讨了沙地土壤水分模型的研究与环境因素的关系。通过对沙地土壤水分研究进展的综述,展望了今后应加强如下研究:(1)对沙区不同造林模式混交林开展植物功能型与土壤水量关系研究,找出人工植被在不同时期对土壤水分利用的阈值;(2)建立从点到面尺度转化的模型关系,更好地定量大尺度下区域水分承载力;(3)对土壤—植被—大气系统水量平衡和水分传输过程及转化规律等进行系统研究并建立耦合模型;(4)探索在有限的水资源环境下通过提高沙地土壤肥力,进而提高植被生产力。

黄土高原植被恢复过程中土壤碳储量及影响因素研究进展

黄土高原是我国西部地区的天然生态屏障,其土层深厚,蕴藏着大量的有机碳,在陆地生态系统土壤碳汇效应中发挥着重要作用;在“黄河流域生态保护和高质量发展”以及“双碳”目标重大国家战略背景下,黄土高原植被恢复导致土壤固碳量大幅增加,新时代黄土高原土壤碳汇效应将持续增加。鉴于此,本文首先概括了黄土高原1982—2020年土地利用变化与植被覆盖度变化趋势,在回顾植被恢复进程的基础上,建立了黄土高原植被恢复过程中主要碳循环过程示意图;然后综述了黄土高原土壤碳储量与固碳效应的研究现状、进展与不确定性,并总结了土壤碳储量的驱动因素;最后对黄土高原植被恢复过程中土壤碳汇效应可能出现的问题与挑战进行了展望,为黄土高原土壤碳汇功能和生态效益提升提供重要参考。

极端干旱对荒漠草原群落物种多样性和地上生物量碳氮的影响

极端干旱及其对植物群落物种多样性的影响是气候变化及其影响评估的重要内容之一,而有关干旱荒漠草原区气候变化与植物群落多样性及其功能关系的研究鲜见报道。为明晰极端干旱对荒漠草原物种多样性和地上生物量的影响,利用野外极端干旱处理试验平台,研究了荒漠草原沙生针茅群落物种多样性和地上生物量及其碳、氮密度对极端干旱的响应特征。结果表明,极端干旱改变了荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落的物种组成,进而使物种多样性发生变化。在8月份,生长季5-8月截雨66%和6-7月干旱60 d两种极端干旱处理都降低了群落的Shannon-Wiener指数和物种丰富度指数。两种极端干旱处理使地上现存生物量较对照降低了50%以上(P<0.05)。生长季5-8月截雨66%干旱处理使凋落物生物量较对照降低了61%(P<0.05),同时使凋落物生物量的碳氮密度显著低于对照。两种极端干旱处理使地上现存生物量的碳氮密度显著低于对照。因此,极端干旱不仅改变了荒漠草原群落的物种组成,而且改变了地上生物量,影响了植被碳氮密度,从而减弱荒漠草原植物群落地上部分的碳氮汇功能。

养分添加与干扰对荒漠草原群落组成及构建的影响

运用混合线性模型、主成分分析和零模型方法,以乌拉特荒漠草原草本群落为研究对象,研究了短期养分添加(NPKμ,各10 g·m^(-2))和干扰对植物群落物种多样性、功能性状、土壤理化性质和群落构建过程的影响。结果表明:(1)干扰和交互处理显著降低物种丰富度和β多样性,短期养分添加显著降低土壤pH,增加土壤电导率。(2)干扰和养分添加处理下,优势物种沙生针茅(Stipa glareosa)、骆驼蓬(Peganum harmala)、猪毛菜(Salsola collina)和蒙古虫实(Corispermum mongolicum)的6个性状以及群落功能性状加权均值(Community-weighted mean, CWM)发生显著变化,揭示了干扰和养分添加促使群落优势种从保守型策略向获取型策略转变。(3)两种零模型结果表明,对照下的草本群落构建趋向于随机性过程,干扰和交互处理下的群落构建趋向于确定性过程,养分添加处理下的群落构建趋向于较弱的确定性过程。荒漠草原草本植物群落通过优势物种和关键功能性状的改变来响应和适应养分添加与干扰。

中国荒漠植物-土壤系统生态化学计量学研究进展

荒漠生态系统是中国陆地生态系统的重要组成部分,具有独特的结构和功能。生态化学计量学重点关注C、N、P元素比例及权衡关系,已成为揭示生态系统养分循环及其限制等生态过程的有力工具。植物自身体现出对养分元素的调控能力和对环境变化的响应及适应性,土壤C∶N∶P可表征土壤养分供应能力和储量变化,植物-土壤系统中N、P的养分循环关系密切。从植物营养器官元素化学计量,区域尺度荒漠植物与土壤化学计量特征及其影响因子,化学计量平衡(C∶N∶P)在个体发育、种群动态和群落结构形成过程中的作用,以及植物-土壤系统生态化学计量学的相互关系等角度,论述近10年来中国荒漠生态系统生态化学计量学研究进展,并就今后研究内容进行展望。

基于SHAP值方法的乌拉特梭梭(Haloxylon ammodendron)林保护区土壤表层碳氮储量及其影响因素研究

土壤碳氮储量对陆地生态系统碳氮循环及全球变化研究具有重要意义。为了阐明乌拉特梭梭(Haloxylon ammodendron)林国家级自然保护区土壤碳氮储量分布与变化规律,利用相关性分析、随机森林与SHAP解释方法确定影响土壤碳氮储量的关键因子。本研究采用可通行路线网格布点法,在保护区内布设61个调查点,采集表层土壤(0~20 cm),测定土壤碳氮储量,分析其主要影响因素。结果表明:乌拉特梭梭林保护区内土壤全碳和全氮储量在空间上均呈现西高东低、北高南低的特点,其中核心区的全碳储量(1429.91 g·m^(-2))显著高于缓冲区(1194.09 g·m^(-2))和试验区(986.36 g·m^(-2));不同区域的全氮储量差异不显著(P>0.05),核心区、缓冲区、试验区分别为76.79、62.39、51.28 g·m^(-2);pH、电导率、梭梭树高度、物种丰富度、植被盖度和草本生物量在3个区域差异显著(P<0.05)。影响梭梭林保护区表层土壤全碳储量的关键因子为土壤全碳、土壤全氮、土壤含水率、电导率、容重、梭梭树高度、植物密度和pH,SHAP分析表明土壤容重、pH与土壤全碳储量呈负相关,其余因子与土壤全碳储量均呈显著性正相关;影响土壤全氮储量的关键因子为土壤全氮、土壤全碳、电导率、容重、土壤含水率、梭梭树高度、植被盖度、碳氮比和植物密度,SHAP分析表明土壤容重、碳氮比与土壤全氮储量呈负相关,其余因子与土壤全氮储量均呈显著性正相关;基于SHAP值计算的平均因子贡献率表明,保护区内较低的植物密度是限制土壤碳氮储量的关键因素。本研究同时发现,当梭梭树的平均高度高于2 m时对土壤碳氮储量的贡献有显著提升,因此加强对保护区内梭梭林的管理对提升土壤质量具有积极作用。

不同沙化阶段高寒草甸植物群落与表土环境因子的关系

沙漠化是玛曲高寒草甸最为严重的生态问题之一,明晰区域内不同沙化阶段植物群落与表土环境因子的关系,有助于为玛曲高寒草甸沙漠化的监测与防治提供科学参考。鉴于此,研究应用方差分析与典范对应分析,厘清了潜在、轻度、中度、重度和极重度沙化阶段植物的组成格局与变化规律,并对其与表土环境因子的关系进行了分析。结果表明:(1)伴随沙漠化的发展,表土水分与电导率呈逐步降低的趋势,下降幅度显著(P<0.05);温度呈先降低后增加的变化规律,其中轻度沙化阶段最低,为24.32℃,极重度阶段最高,达30.79℃;(2)伴随沙漠化的发展,植物的盖度、多度依次降低,下降幅度显著(P<0.05);物种丰富度、Shannon⁃Wiener指数、Simpson指数与Pielou指数的变化趋势相近,呈潜在至轻度阶段上升,之后逐步下降的规律;(3)典范对应分析(CCA)表明,表土水分和电导率对群落组成的影响程度达到极显著水平(P<0.01)。潜在与轻度沙化阶段,CCA前两轴的方差解释率分别是71.91%和55.25%,表土环境因子能够较好的描述植物群落特征与多样性水平的变化规律;中度、重度和极重度沙化阶段,CCA前两轴的方差解释率不足40%,表土环境因子难以有效表征植物群落特征,预示放牧等人类活动在这些演替阶段的影响更为突出。

草原生态系统土壤多功能性及影响机制研究进展

草原是陆地生态系统的关键组成部分,为维持区域生态安全发挥着极为重要的作用。土壤多功能性(soil multifunctionality,SMF)是衡量土壤系统提供多种功能的综合指标,对评估草原生态系统功能和区域可持续发展具有重要指导意义。然而,目前SMF研究仍处于初步阶段,研究对象多为农田生态系统,对于草原等自然生态系统的研究较少。此外,对草原生态系统SMF与植物和土壤微生物的关系以及全球变化对草原生态系统SMF影响机制的认识十分有限。因此,本文从SMF的概念和内涵、量化指标及方法、植物和土壤微生物与SMF的关系、全球变化对SMF的影响以及SMF的空间变异性5个方面论述SMF的研究进展,梳理了草原生态系统SMF的变化特征及影响机制。根据当前研究中存在的问题提出了今后研究应重点关注的内容:(1)统一规整SMF量化体系;(2)SMF在不同空间尺度上的转换机制;(3)不同类型草原生态系统SMF驱动机制;(4)土地利用变化、降水增加、气候变暖和氮沉降等全球变化交互作用对SMF的影响;(5)地上植物功能与SMF的联系和互馈机制;(6)根系功能性状对SMF的影响和植物在不同组织水平对SMF的贡献;(7)微生物稀有种群以及植物-土壤动物-土壤微生物多营养级联动对SMF的影响。

内蒙古荒漠草原土壤氨挥发对外源氮输入的响应

氨(NH3)挥发是干旱区土壤氮素损失的重要途径。内蒙古荒漠草原对气候变化十分敏感,关于土壤氨挥发如何响应氮沉降的认识仍十分有限。本研究以内蒙古荒漠草原为对象,采用通气法原位动态观测手段,研究在不同氮沉降背景下土壤氨挥发特征及其关键驱动因子,为荒漠草原区退化植被恢复和土壤氮素管理提供关键的科学支撑。结果表明:土壤氨挥发速率随着氮素输入量的增加呈现显著增加的趋势,但在氮输入后前20天氨挥发呈现指数下降的趋势,之后趋于平缓。氮输入后前20天氮素在低氮输入(0.5~3 g·m^(-2)·a^(-1))下以NH_(3)形式损失量最少,仅为33%~39%,而在中高氮输入水平(6~48 g·m^(-2)·a^(-1))损失量较高,为55%~75%。土壤氨挥发速率与土壤铵态氮含量、硝态氮含量和土壤湿度显著正相关(P<0.001),而与土壤pH值显著负相关(P<0.01)。氮输入量和土壤湿度是影响土壤氨挥发最重要的因素,且氮输入后主要通过改变土壤铵态氮含量和pH值,进而间接调控土壤氨挥发过程。内蒙古荒漠草原土壤氨挥发对氮输入的响应十分敏感,且低量的氮输入比高量的氮输入更有利于土壤氮素的保持,这为进一步深入研究氮沉降升高背景下荒漠草原氮循环过程提供了科学支撑。

乌拉特天然梭梭( Haloxylon ammodendron )林土壤微生物多样性及其与土壤性质的关系

梭梭(Haloxylon ammodendron)是优良的固沙树种,在干旱区生态建设和经济创收中起着重要的作用。本研究以内蒙古乌拉特后旗天然梭梭林为研究对象,对梭梭林下(Ha)和林外裸露沙地(BS)中土壤微生物多样性和土壤理化性质进行测定,并分析了微生物多样性与土壤性质的相关关系。结果表明:天然梭梭林土壤细菌和真菌的香浓多样性指数(Shannon)、物种丰富度指数(Chao1)和系统发育多样性指数(PD)均显著高于裸露土壤;梭梭林下土壤全碳和全氮比裸沙对照分别高1.73倍和2.12倍,土壤黏粉粒含量比裸沙土壤高2.6倍,林下土壤含水量显著低于裸沙对照。梭梭林改善了土壤养分和土壤质地,从而对土壤微生物多样性产生影响。土壤细菌和真菌多样性指数均与土壤全碳、全氮、pH值、电导率呈显著正相关,与碳氮比、含水量和细砂含量呈显著负相关。结构方程模型分析结果表明,地表植物和土壤pH值直接影响了土壤细菌多样性,土壤全碳和含水量直接影响了土壤真菌多样性,梭梭林的生长通过改变土壤全碳和含水量对土壤真菌多样性产生间接影响。

荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落物种多样性和地上生物量对降雨量的响应

利用野外降雨量增减试验平台,研究了荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落物种多样性和地上生物量对降雨量的响应特征。结果表明:降雨量增加或减少均能导致物种的改变,使物种多样性发生变化。处理中,4种物种多样性指数整体表现为8月高于6月。降雨量减少40%时,Shannon-Wiener指数、Simpson优势集中性指数和物种丰富度Patrick指数最低,减少20%时,Pielou均匀度指数最低。降雨量增减也能够导致盖度与生物量的响应。降雨量减少60%、40%、20%时,6月植被盖度高于8月;降雨量增加20%、40%、60%时,6月植被盖度低于8月。降雨量减少和增加对荒漠草原植被盖度都有累加效应,即随时间变化,增雨处理使植被盖度持续升高,反之亦然。随降雨量增加,地上现存生物量逐渐升高,且在降雨量增加60%时达最大。降雨量减少60%、40%、20%和增加20%,都会显著降低凋落物生物量(P<0.05)。随降雨量增加,地上现存生物量与凋落物生物量的比值增大。在荒漠草原沙生针茅群落中,降雨量增加,有利于地上现存生物量的积累和地上总生物量的提高。影响荒漠草原地区植物群落地上生物量和物种多样性的关键降雨量变化范围为减雨40%～20%和增雨40%～60%。超出该范围,植物群落地上生物量和物种多样性对降雨变化的响应都会减弱。增雨20%～40%对地上生物量和物种多样性的影响不显著。

荒漠草原植物群落光合速率对水氮添加的响应

氮沉降和降水格局改变对草原生态系统的结构、功能及关键过程具有重要影响。依托内蒙古乌拉特荒漠草原研究站的全球变化实验平台,研究了氮添加和增减雨(+50%、-50%)及其交互作用对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征的影响,分析了荒漠草原植物群落光合速率与植被特征的关系。结果表明:(1)短期氮添加对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征没有显著影响(P>0.05);(2)降水格局改变显著影响荒漠植物群落光合速率(P<0.05),减雨50%显著降低了荒漠草原植物群落光合速率和优势种植物高度(P<0.05),而降水增加50%没有改变群落光合速率和植被特征,降水改变下的土壤水分能很好地解释群落光合速率;(3)氮添加和增加降水的交互效应显著提高了群落的光合速率和优势种植物高度(P<0.05),而减少降水与氮添加没有显著影响;(4)荒漠草原植物群落盖度、优势种盖度、优势种平均高度与群落的光合速率呈现出指数增加关系,解释率为40%~58%。干旱极大地抑制荒漠草原植物群落光合速率,而氮沉降则依赖于降水增加来提高群落的光合速率,荒漠草原植物群落光合速率与水肥处理下的植物生长特征具有密切的关系。

内蒙古典型草原与荒漠草原NDVI对气象因子的响应

分析了内蒙古典型草原与荒漠草原NDVI的变化,探讨了干旱对NDVI的影响,建立了NDVI与气象因子的回归模型。结果表明:2000-2016年内蒙古典型草原与荒漠草原NDVI呈现波动变化,变异较小。干旱对典型草原区的羊草(Leymus chinensis)群落与大针茅(Stipa grandis)群落NDVI影响显著(P<0.05);与正常年份相比,干旱导致羊草群落与大针茅群落NDVI降低约23%。5-8月降水量和干燥度指数影响内蒙古典型草原羊草群落与大针茅群落NDVI;荒漠草原区羊草+短花针茅(Stipa breviflora)群落与沙生针茅(Stipa plareosa)群落NDVI的主要影响因子分别为年均气温与5-8月平均气温;5-8月降水量和年均气温是影响典型草原和荒漠草原NDVI的重要因子。基于气象因子的NDVI回归模型能够较好地对区域NDVI进行估测。生长季降水是影响典型草原NDVI的关键因素,而气温显著影响荒漠草原NDVI。在未来气候变化的背景下,内蒙古典型草原NDVI对干旱的响应会更加敏感。

科尔沁沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化

为研究沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化,分别于2011年、2013年和2015年8月中旬对流动、半固定、固定沙丘和草地进行植被调查,并测定植被-土壤系统的碳氮化学计量特征。结果表明:(1)随着沙地退化植被的恢复,地上植物、凋落物和根系的C、N含量及C/N比波动变化,土壤(0~10 cm)C和N含量及C/N比显著增加(P<0.05)。(2)沙地4种生境上的地上植物、凋落物、根系、土壤的C、N含量及C/N比年际间变化显著(P<0.05)。(3)沙地退化植被恢复过程中地上植物、凋落物、土壤的C/N比与物种丰富度呈正线性关系(P<0.01)。沙地退化植被恢复过程中优势植物演替导致植被-土壤系统中C、N化学计量特征的变化,植被恢复过程中植物的氮素利用效率也在逐渐增强,而封育时间的增加能够促进沙地土壤中N的积累。

内蒙古荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)、碱韭(Allium polyrhizum)和骆驼蓬(Peganum harmala)叶形态性状对土壤水氮耦合的响应

研究降水和氮沉降对荒漠草原植物叶形态性状的影响,对于预测未来全球变化下荒漠草原植物的生态适应具有重要意义。对增减雨(±50%)和氮添加(10 g·m^(-2)·a^(-1))及其交互作用对乌拉特荒漠草原区优势植物叶形态性状的影响研究结果表明:(1)沙生针茅(Stipa glareosa)、碱韭(Allium polyrhizum)和骆驼蓬(Peganum harmala)比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)对增减雨和氮添加的响应存在差异。增雨处理下仅碱韭的SLA显著降低,减雨处理下骆驼蓬的SLA显著降低,LDMC显著增加(P<0.05);氮添加处理下仅骆驼蓬的LDMC显著降低(P<0.05)。(2)水氮交互作用仅对骆驼蓬有显著影响(P<0.05),氮添加使减雨处理对其SLA和LDMC无显著影响(P>0.05)。(3)减雨、氮添加和增雨与氮添加的交互作用处理下SLA和LDMC显著负相关(P<0.05)。沙生针茅叶性状较稳定,碱韭SLA对增雨响应较敏感,骆驼蓬叶性状对减雨敏感,而增氮可降低减雨对其叶片的胁迫,荒漠草原区不同的植物通过不同的可塑性和生态策略响应和适应区域环境变化。

科尔沁沙质草地生物量积累过程对降水变化的响应模拟

科尔沁沙地是中国北方严重的沙漠化区域之一,理解其沙质草地生物量积累对降水变化的响应有利于该区域的生态恢复和后续经营管理。在植被-土壤水分耦合模型的基础上结合植被阈值-迟滞响应模式(T-D),在点尺度上模拟科尔沁沙质草地生长季植被生物量积累过程对降水变化的响应。结果表明(1)植被生物量积累对降水量变化表现出明显的非线性响应。降水量增加,促进植被生物量积累,反之则抑制生物量积累,但在同等程度的降水量变化下生物量积累对降水增加的响应远大于对降水量减少的响应。(2)生物量积累对降水频率变化的响应与单次有效降水量变化在干旱年和湿润年都显著正相关,但与累计有效降水量相关性微弱,而与有效降水间隔变化只在干旱年显著相关,表明在不同年份间降水频率变化实际上通过改变单次有效降水量和有效降水间隔来影响生物量的积累。(3)生物量积累过程对降水频率变化存在明显的响应阈值,但该阈值在不同的降水量和降水特征下并不相同。科尔沁沙质草地植被生物量积累过程对降水变化有明显的响应,植被-土壤水分耦合模拟与T-D模型的结合能有效地在日尺度上识别这种响应,这为探究植被和降水关系提供了新工具。

不同强度平茬对柠条生长及养分归还的影响

为柠条平茬复壮提供依据,对乌拉特荒漠草原6龄株柠条进行1/3、1/2和100%(刈割)3种不同高度平茬处理,测定其生长特征指标(高度、盖度、新生枝数量、新生枝含水量与鲜重),并将其平茬下来的鲜枝叶装入网袋内,以监测其养分归还能力。结果显示:(1)植株生长方面,1/3和1/2高度的平茬未对柠条的生长状态产生负面影响,而其盖度在短期内得到显著提升,其新生枝在以不牺牲含水量为前提的情况下数量显著增加,刈割则不能使其生长获益,属于过度平茬。(2)土壤养分方面,1/3平茬对土壤氮和磷的归还力显著高于对照和另外两种处理,而刈割是增加土壤速效钾含量的最佳措施。研究结果提示,在荒漠草原退化草地恢复的实际工作中,对柠条进行1/3高度平茬最有利于其进行二次萌蘖与更新复壮,并可以最大程度的发挥其养分归还效应。