西北干旱区甜高粱种植水肥配比模式研究

【目的】研究适合西北干旱区甜高粱种植的高产、节水省肥和高经济效益的水肥配比模式。【方法】以河西走廊边缘荒漠绿洲区为研究区,通过农田小区随机区组试验,设置3个灌溉定额梯度6 000 m^(3)/hm^(2)(W1)、7 200 m^(3)/hm^(2)(W2)、8 400 m^(3)/hm^(2)(W3)和3个施肥梯度450 kg/hm^(2)(F1)、600 kg/hm^(2)(F2)、750 kg/hm^(2)(F3)的水肥互交处理方式,共计9种水肥组合,分析不同水肥配比模式对甜高粱生长发育、生物产量、水肥利用效率和经济效益的影响。【结果】(1)灌溉量对甜高粱株高、茎粗和生物产量的影响不显著,但施肥量对上述指标影响显著,且水肥交互作用对株高和生物产量影响显著;(2)W1F3处理下的株高333.1 cm、茎粗22.63 mm、生物产量29.35 t/hm^(2)和灌溉水生产力3.80 kg/m^(3)均最大,分别比最大灌溉施肥量处理组合(W3F3)提高12.16%、11.29%、30.82%和87.19%,且甜高粱产量收益26 418.84元/hm^(2)、纯收益15 850.73元/hm^(2)和产投比2.50%分别比W3F3处理组合提高30.84%、88.17%和45.35%;(3)株高、茎粗、节间数、叶片数、叶片干质量、茎秆干质量、穗干质量和茎秆汁液糖锤度均与生物产量正相关。除甜高粱出汁率外,其他指标对生物产量产生正向直接效应,其中茎粗、株高、叶片数和茎秆干质量对生物产量的正向直接效应高于其他指标。【结论】灌溉量为6 000 m^(3)/hm^(2),施肥量为750 kg/hm^(2),可作为西北干旱区甜高粱种植科学的水肥配比模式。

地下水依赖型生态系统生态水文研究进展

地下水依赖型生态系统(GDEs)中植被动态和土壤水盐平衡受地下水影响显著。从地下水与植被、土壤水、地表水和盐分动态关系、气候变化与人类干扰下的GDEs响应、GDEs模型与管理等方面综述了GDEs生态水文研究进展。指出在地下水环境变化后GDEs植被如何响应、GDEs功能是否发生突变、发生突变的生态阈值等是其可持续管理亟待回答的问题,其关键和难点是如何刻画地下水到地表土壤介质中的生态水文过程,加强相应的观测与模拟研究是未来的重要方向。此外,实现GDEs可持续管理还需要明确4个问题:(1)如何界定GDEs的范围,哪些物种和生境依靠地下水存在?(2)GDEs可持续发展需要何种地下水条件?(3)在社会资源有限的情况下如何管理地下水资源;(4)观测哪些生态参数来体现GDEs管理措施的有效性?

基于压力-状态-响应模型的黑河中游张掖市生态安全评价

生态系统服务的状态与生态是否安全密切相关,生态系统服务的正常发挥是实现生态安全的前提。近年来,中国西北荒漠-绿洲扩张速度加快,改变了生态系统服务的供给与传输,进而影响了区域生态安全。以典型荒漠-绿洲区域黑河中游的张掖市为例,基于压力-状态-响应模型,耦合生态系统服务理论,构建了黑河中游生态安全评价指标体系,评估了2001-2015年黑河中游生态安全演变趋势。研究结果表明黑河中游生态系统面临的资源消耗和环境污染压力越来越大,压力指数有所降低;部分地区出现植被退化、破碎化增加等现象,状态指数略有降低;在实施节水灌溉、产业转移、湿地保护等举措后,响应指数显著增加。总体来看,2001-2015年黑河中游生态安全水平呈现波动增长趋势,生态安全综合指数由0.3748增至0.5888,生态安全等级由"较不安全"达到"临界安全"状态,其中高效节水灌溉面积、生态用水量、地下水开采率等水资源相关要素是影响绿洲生态安全水平的主要因子。基于以上研究,提出了坚持生态保护优先、调整种植和产业结构、发展高效节水灌溉技术、提高公众生态保护意识等提高生态安全水平的相关对策与建议,以期为促进区域生态经济可持续发展提供支撑。

一年生盐生植物耐盐碱机理研究进展

一年生盐生植物是盐生植物区系的重要组成部分,具有重要的生态价值和生态功能,已经成为许多植物生态环境关键问题研究的理想材料.本文回顾了国内外有关盐碱胁迫对一年生盐生植物影响的相关科学研究,种子萌发对盐碱胁迫的响应,生理和外形特征对盐碱胁迫的响应,以及相应的耐盐碱机理.目前对一年生盐生植物的盐碱适应性研究虽然开展的较多,但缺乏系统性的工作,仍然有很多值得关注和着重探索的方向.本文也对未来一年生盐生植物的研究,从盐碱地植物功能性状、细胞及亚细胞水平上的相关研究及在作物改良中的运用等方面提出了展望.

祁连山地区林下地被物持水量与采样方法的关系研究

林下地被物持水量的准确计算对生态环境脆弱的寒区水文功能的模拟和预测尤为关键。本研究以青藏高原北麓的祁连山典型流域为研究区,对原状和散状两种采样方法下,青海云杉林下苔枯层(苔藓与枯落物形成的层状结构)持水特征参数的差异进行分析,探讨不同采样方法在林下苔枯层水文特征研究时的影响。本研究中原状样本采用PVC管取样,散状样本采用尼龙网袋取样,获得2 596个实验数据。研究发现平均厚度为14.3cm的原状苔藓与苔枯样本最大持水量分别为2.29kg·m^(-2)与5.42kg·m^(-2),最大持水率分别为2 071%与890%,散状苔藓最大持水率为610%。苔枯层与苔藓层的最大持水量差异显著,苔枯层相比苔藓层具有更好的保水功能,林下地被物水文特征量化时应区别对待;相比于原状样本,散状采样方法下苔藓层的最大持水率被低估近70.5%,即在散状采样方法下,林下苔藓层的最大持水率会被严重低估;地被物脱湿曲线为幂函数,蒸发时长为4.8~5.6h,关键参数的估算对于地被物水分蒸发过程的模拟和预测具有重要参考价值。不同采样方法对地被物持水量的估算差异显著,实践中应根据实验目的和研究对象,选择合适的采样方法。

黑河流域植被水分利用效率时空分异及其对降水和气温的响应

植被水分利用效率(WUE)是衡量植被生态系统碳水耦合关系的重要指标,研究其时空分异特征对区域水资源合理利用及配置有重要意义。基于改进的光能利用率模型CASA,模拟估算了黑河流域2000-2013年植被净初级生产力(NPP),结合ETWatch模型估算的黑河流域2000-2013年蒸散数据ET,进一步估算了黑河流域植被水分利用效率WUE。分析了黑河流域NPP、ET和WUE空间格局和时间变化特征,探讨了WUE变化对降水和气温的相关性。结果表明:1)黑河流域空间上植被NPP在2000-2013年多年平均值为81.05 gC m-2 a-1,ET平均值为133.38 mm,植被WUE平均值为0.448 gC mm-1 m-2。植被NPP、ET与WUE的空间格局基本上类似,均呈现出自上游至下游逐渐减少的分布格局。2)黑河流域2000-2013年间植被平均NPP与平均WUE均呈现显著上升趋势(P<0.05),而ET平均值变化不显著。WUE年际变化斜率与其平均值在空间分布上存在一定的对应关系,空间上植被WUE的高值区同时是其呈增长趋势的主要区域,植被WUE平均值较低的区域其年际变化也趋于稳定。3)不同植被类型的WUE差异较为显著,植被自身受环境影响形成的生理生态参数是其WUE差异的主要原因,不同植被类型WUE平均值关系为:灌丛>草地>森林>农田>沼泽>荒漠。中游绿洲区栽培植被平均WUE仅为0.90 gC mm-1 m-2,因此应当重视提高其对水资源的利用效率。4)整体上黑河流域植被WUE年际变化主要受降水的影响,植被WUE与降水呈负相关的区域主要分布在中游绿洲灌溉区,表明人为活动干扰会削弱气候因素对植被WUE的影响。

干旱、半干旱区地下水可持续性研究评述

地下水是全球水文循环的重要组成部分,可持续利用地下水关系到区域生态安全与粮食安全,在干旱、半干旱区尤其如此。梳理了近30年来国内外关于干旱、半干旱环境地下水可持续性研究的重要成果,从地下水可持续性的概念、评价指标、影响因素、可持续管理和研究前沿等方面系统总结了干旱、半干旱区地下水可持续性研究进展,指出全球范围内干旱、半干旱区地下水在水量和水质方面都已表现出不同程度的不可持续特征,但已有的研究多关注地下水的数量特征而忽视了地下水质量,因此可能低估了地下水可持续性下降的严重性。未来研究中除了要进一步完善地下水可持续性理论框架、关注地下水资源在自然和社会间的平衡关系、明确人类干扰与气候变化对地下水可持续性的影响规律、加强地下水可持续性尤其是在跨界流域中的管理外,还要重视地下水可持续性分析模型开发、评估方法体系建设、地下水系统实时监测以及法律层面的可持续性管理研究。

微咸水膜下滴灌对盐碱化农田土壤斥水特征的影响

在内蒙古河套灌区布置了2年大田试验,研究了不同覆膜方式下微咸水滴灌对盐碱化农田土壤水、盐分布及其土壤斥水性的影响。采用滴水穿透时间(Water drop penetration time,WDPT)法测定土壤斥水性,得到了不同土壤斥水性随含水率变化的规律。结果表明,膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水性在表层土壤与电导率呈正相关,与土壤pH值无显著相关性。弱碱性微咸水滴灌条件下,单次滴灌降低了滴头附近土壤的WDPT,但增加了远离滴头土体的WDPT;高频滴灌(灌溉频率为3 d)可显著降低土壤剖面整体的WDPT。膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水特征曲线均可用Gaussian和Lorentzian模型进行描述。滴灌对土壤斥水性最大时对应的土壤含水率(θm)影响不大(P>0.05),而对斥水性消失时对应的土壤含水率(θc)影响显著(P<0.05)。Lorentzian模型对盐碱化农田土壤的斥水特征曲线的拟合效果更优,通过该曲线可准确得到特定土壤的θm和θc。本研究可为微咸水滴灌及斥水性土壤的合理利用提供理论依据。

荒漠区植物雾冰藜光合特性对混合盐碱胁迫的响应

通过将两种中性盐(NaCl、Na_2SO_4)和两种碱性盐(Na_2CO_3、Na HCO_3)按不同比例混和,分别模拟出不同程度的盐、碱胁迫条件,研究了荒漠区植物雾冰藜光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数对混合盐碱胁迫的响应。研究结果表明,在所模拟的均匀覆盖了总盐度50—250 mmol/L,pH 7.10—10.19范围内的30种盐碱胁迫条件下,雾冰藜的叶绿素a含量(Chla)、叶绿素b含量(Chlb)、类胡萝卜素含量(Caro)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2摩尔分数(C_i)、蒸腾速率(T_r)、PSⅡ的潜在活性(F_v/F_0)、PSⅡ原初反应的最大量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ电子传递量子效率(ΦPSⅡ)、表观光合电子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(q P)等指标均在对照组(CK)下最高,且均随处理溶液盐浓度及p H的升高而下降,各处理组与对照组间存在显著差异(P<0.05);稳态荧光(F_s)随处理溶液盐浓度及pH的升高先降低,后呈"M"型变化趋势,即先升高后降低,再升高再降低;水分利用效率(WUE)和非光化学猝灭系数(NPQ)随处理溶液盐浓度及p H的改变未呈现规律性变化趋势。盐分组成离子与上述各光合特征指标的相关系数表明,盐分组成对雾冰藜光合色素和气体交换参数的抑制作用表现为:Na_2CO_3>Na HCO_3>NaCl>Na_2SO_4,而对叶绿素荧光参数的影响较为复杂。研究表明,盐碱生境对雾冰藜光合系统造成了一定的伤害,但其可以通过相应的生理反应降低损伤的程度。

荒漠草原带盐碱地优势植物生态位与种间联结

盐碱地是荒漠草原带常见的生境类型之一。本文采用生态位测度、方差比率法、基于2×2列联表的χ~2检验和Ochiai指数的方法,研究了位于荒漠草原带的陕西定边花马池盐湖附近植物群落中26个优势物种、325个种对间水、盐梯度下生态位和种间关联性,探讨了生态位重叠与种间关联性的关系。结果表明:(1)在土壤水、盐梯度上,细枝盐爪爪(Kalidium gracile)、黄毛头(Kalidium cuspidatum)和碱蓬(Suaeda glauca)生态位宽度值均较大,为荒漠草原带盐碱地的主要建群种。(2)生态位较窄的物种之间生态位重叠值较高,共同竞争有限的资源;生态位较宽的物种之间生态位重叠值相对较高,存在竞争关系;而盐角草(Salicornia europaea)和盐地碱蓬(Suaeda salsa)生态位均较宽,但与其他物种重叠程度较低,竞争较弱。(3)优势物种总体联结性为极显著的正联结,但Ochiai指数大于0.6的种对数只占总种对数的17.85%,表明该群落处于相对稳定的演替阶段,但种间关联程度不紧密。(4)土壤水、盐梯度上的生态位重叠值均与Ochiai指数呈极显著的正相关关系,且盐分梯度上相关程度高于水分梯度,但仅通过生态位重叠与联结指数的回归关系难以完全揭示种间联结的内在机制。

干旱区包气带土壤水分运移及其对地下水补给研究进展

包气带是指地表到地下水之间垂直剖面中土壤孔隙没有被水充满、水分处于非饱和状态的区域,是地表水进入地下水的通道。包气带土壤水分运移过程不仅影响到地下水补给,而且与相邻景观之间存在水力联系。评述了干旱区包气带土壤水分运移模拟、地球化学示踪技术、地球物理技术在包气带土壤水分运移研究中的应用、影响包气带土壤水分运移及对地下水补给的因素、包气带水分运移对景观间水分交换的影响等方面的研究进展,提出在未来的研究中,应加强包气带土壤水分运移参数的试验观测及数据库建立、加强包气带土壤水分运移及其对地下水补给的研究,应借鉴地球关键带研究的思路,开展包气带土壤水分运移、溶质运移、地下水补给耦合研究。

荒漠绿洲湿地土壤优先流与水分入渗特征

地表水分、溶质和污染物以土壤优先流的形式下渗到深层土壤或地下水中,将导致土壤养分流失与地下水污染等问题。因此,土壤优先流研究将为干旱区荒漠绿洲湿地水分运移与盐分积累过程提供理论依据。以荒漠绿洲湿地为研究区,选取柽柳灌丛、盐碱草地和杨树林,以道路为对照,采用室外染色示踪法对湿地土壤优先流特征与水分入渗进行研究。结果表明:不同植被类型土壤优先流入渗深度存在显著差异,其柽柳灌丛和盐碱草地几乎是杨树林和道的2倍;染色面积比随深度的增加而波动下降,0—20 cm土层染色面积比占总染色面积的54.42%—89.27%;染色路径宽度以20—250 mm和>250 mm为主;优先流类型以高相互作用混合流和非均质指流为主。在荒漠绿洲湿地,砾石促进土壤优先流发生,增加了侧向流;同时,粗根的减少抑制了优先流的发生;此外,土壤盐分通过影响土壤大孔隙分布而影响水分入渗过程。因此,荒漠绿洲湿地土壤优先流与水分入渗差异是土壤质地、根系分布与盐分离子共同作用的结果。

基于无人机和MODIS数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究

荒漠植被在减缓沙漠扩张、阻挡风沙入侵绿洲、维护绿洲稳定性方面具有重要意义。通过无人机搭载多光谱相机获取地面样地高分辨率NDVI数据以计算植被覆盖度,结合MODIS-NDVI数据,分析了MODIS-NDVI与无人机获取NDVI数据之间的一致性,进而建立MODIS-NDVI数据与样方植被覆盖度的空间反演模型,以研究巴丹吉林沙漠植被分布特征、动态变化及其对气温、降水的响应规律。结果表明:(1)基于无人机多光谱数据大样方植被覆盖度和MODIS-NDVI数据构建的植被覆盖度反演模型具有较高的模拟精度。(2)研究区总体植被覆盖度较低,空间上呈由东南向西北递减的趋势。(3)植被覆盖度总体呈现上升趋势,沙漠边缘的增速较沙漠内部更为明显,其中沙漠边缘增长率达1.53%/10a,而沙漠内部为0.84%/10a。沙漠边缘57.12%植被出现改善,而沙漠内部植被改善的面积约为21.26%。(4)植被生长主要受制于生长季降水量并呈现出明显的季节变化,此外植被对降水和气温的响应存在一定的滞后效应。

绿洲边缘夹粘沙丘持水特性

夹粘沙丘是指剖面中分布有一层红褐色粘化层的沙丘,其夹粘层埋藏深度常在120—500cm左右,厚度在40—100cm之间,粘粉粒含量达到90%以上。夹粘沙丘人工梭梭固沙植被郁闭度在0.5以上,明显高于相同水热条件下的植被生产力,这可能与夹粘层通过改变土壤持水性及水分状况,从而提高了土壤水分承载力有关。以河西走廊绿洲边缘夹粘沙丘为研究对象,在测定0—8.0m剖面土壤物理性质和土壤水分特征曲线的基础上,计算了土壤孔隙分布和持水特性,研究了剖面中土壤持水性的变化规律及其影响因素。结果表明:(1)夹粘层土壤含水量最高,上覆沙土土壤含水量最少且随深度增加而增加,下伏沙土受地下水毛管作用影响水分含量较高;(2)土壤机械组成决定了不同土层的持水特性,土壤中粘粉粒含量越高,田间持水量和饱和含水量就越大,夹粘层的土壤持水性远高于沙土层;(3)夹粘层是沙丘土壤水分暂时贮存的重要土层,可以为植被提供深层土壤水分,这对绿洲边缘人工固沙植被的生存和繁衍有重要影响,而土壤持水性和毛管作用的强弱决定了夹粘层对沙丘水分调节能力的强弱。本研究为深入理解绿洲边缘雨养固沙植被斑块状分布的机理提供了一定的理论依据。

土壤质地和灌溉水量对黑河中游地区甜高粱生长特征及水生产力的影响

甜高粱已成为干旱和盐碱等边际性土壤区农业可持续发展的重要作物之一,针对河西走廊荒漠绿洲区水资源短缺与土地贫瘠等问题,本研究以黑河中游边缘绿洲为研究区,通过5个土壤(砂壤土S1、S2,砂土S3、S4,壤砂土S5)和3个灌溉处理(28.6%节水灌溉,14.3%节水灌溉I2,常规充分灌溉I3)的田间试验,进行不同土壤条件下节水灌溉对甜高粱生长特征及灌溉水生产力的影响研究,探讨了河西走廊荒漠绿洲区甜高粱适宜种植土壤与灌溉措施。结果表明,在充分灌溉处理下,甜高粱生长特征指标、生物量和灌溉水生产力均低于节水灌溉(I1、I2)。其中,I1和I2茎秆生物量分别较充分灌溉处理增加了7.81%和3.57%,总生物量增加了6.30%和3.17%。此外,I1和I2甜高粱灌溉水生产力为3.63 kg·m^-3和2.94 kg·m^-3,分别较充分灌溉处理的2.44 kg·m^-3提高了48.8%和20.4%。因此,充分灌溉不会提高甜高粱产量,却会显著降低灌溉水生产力。同时,除茎秆汁液锤度外,甜高粱其它生长特征和灌溉水生产力表现为S1>S5>S2>S4>S3。表明甜高粱适合种植于砂壤土和壤砂土,且适当的水分胁迫有利于甜高粱糖分含量的积累与生物产量的提高。

三江平原沼泽湿地4种优势植物空间格局对不同水位环境的响应

水文过程是沼泽湿地最基本的生态过程,理解物种空间格局形成机制及其种群特征随水位环境变化的规律对于科学指导沼泽湿地植被恢复具有重要意义。本研究分别选择三江平原季节性积水与常年积水沼泽,应用点格局方法中的完全空间随机模型、泊松聚块模型和嵌套双聚块模型分析了毛薹草(Carex lasiocarpa)、漂筏薹草(C.pseudocuraica)、狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)、小叶章(Deyeuxia angustifolia)4个主要优势植物种群的空间格局,并测定了不同水位环境条件下的种群密度和个体大小特征。结果表明:在沼泽湿地中,4个优势种群在0-200 cm的尺度范围内都偏离了完全随机模型,表现为集体性聚集分布特征,且聚集距离主要集中在0-50 cm之间。随着水位的升高,毛薹草种群密度、个体生物量、株高和基径都呈显著增大趋势,但其聚集强度变弱;而小叶章种群密度和个体大小则显著降低,其聚集强度增大;漂筏薹草和狭叶甜茅种群密度、个体大小和聚集强度变化并不显著。在季节性积水区,4个物种在小尺度上均偏离了泊松聚块模型,符合嵌套双聚块模型,即在大聚块中分布较高密度的小聚块。但是,在常年积水区,仅毛薹草、漂筏薹草和狭叶甜茅3个物种符合嵌套双聚块模型,而小叶章种群则符合泊松聚块模型,说明在高水位胁迫下小叶章种群空间格局的大聚块中不存在较高密度的小聚块。综上所述,水位环境胁迫主要通过影响繁殖分配、种内竞争、易化作用以及个体大小变异等生物学过程共同决定着三江平原淡水沼泽湿地植物种群的斑块化分布特征,不同零模型可以帮助解释种群空间分布格局的形成机制。

河西走廊酒泉绿洲农田防护林格局与结构

绿洲农田防护林可以有效保护绿洲免遭风沙危害,但规格过高的防护林体系不仅消耗水资源,而且有胁地和减产等负面作用,因此在景观尺度上研究农田防护林空间格局、带斑比及其结构是建立节水型绿洲的基础。酒泉绿洲位于讨赖河流域中游、河西走廊西段,是典型的干旱区绿洲。本文选择酒泉绿洲为研究对象,围绕基于遥感数据提取绿洲防护体系的数据源选择与提取方法、绿洲农田防护林体系格局及其尺度依赖性、农田防护林结构等科学问题,探讨了利用遥感数据提取农田防护林属性的方法、分析讨赖河中游农田防护林的空间格局和结构。研究表明:(1)使用哨兵-2A遥感影像,利用防护林与农作物生长的物候差异,选择合适时间的遥感数据,可以有效提取农田防护林信息,能够真实全面地反映绿洲农田防护林网的带斑比及其分布状况,计算结果与实地调查相符;(2)讨赖河中游酒泉绿洲农田防护林以新疆杨为主,农田中超过80%的林网带斑比为2.50%~7.50%,具有明显的随尺度变化特征,表现为0.1~10 km内尺度效应明显,10~20 km内随幅度增加尺度效应减弱,当幅度大于20 km时尺度效应逐渐消失;(3)农田防护林平均树高17.5 m,平均胸径25.7 cm,整体以通风结构为主,林网完整度指数普遍小于0.40,缺网断带现象明显,林网完整度较低。

沙面温度对风蚀动力过程的影响

大量关于土壤可蚀性的研究证明,低温的沙面更易被风蚀。但大多研究以中低纬度低海拔地区为背景,建立的模型并不能完全适用于高海拔寒冷地区。我们使用青藏高原错那湖湖岸的地表沙,利用高低温实验箱调节沙面温度,开展了风洞模拟实验,量化了不同粒径、风速条件下风蚀率随沙面温度的变化关系,旨在分析地表温度对风蚀动力过程的影响及作用机制。结果表明:(1)沙面温度与风蚀率之间呈负线性相关,低温沙面更易被风蚀。这与空气温度影响风蚀过程的作用机理类似,即低温沙面可以增加近地表空气密度和气流拖曳力,使沙粒更容易起动,风蚀量也随之增大;另外,沙面与空气间的温差,会破坏大气稳定度,影响湍流强度,进而影响风蚀强度,这可能也是沙面温度影响风蚀过程的一种主要机制。(2)在自然情况下,寒冷沙面对水汽具有一定的冷凝效应,从而对沙粒的起动与风蚀过程起到抑制作用,而且这种冷凝效应,在低风速、粗颗粒沙面上表现得更为明显。(3)高温沙面可以在一定程度上抑制风蚀。作为影响高寒地区风力侵蚀过程的重要自然因素,沙面温度对青藏高原典型风沙区的风蚀过程起到了重要的控制作用。

河西走廊典型荒漠区土壤水分对降水脉动响应的稳定同位素分析

基于稳定同位素技术研究了河西走廊中部典型荒漠区土壤水分对降水脉动的响应。结果表明:降水分布及其δ18 O值都存在显著的季节变化特征,降水事件多发生在夏季,且有较高的δ18 O值,而冬季降水稀少,且δ18 O值偏低。降水以脉动方式输入土壤中,不同量级的降水事件会导致土壤含水量和δ18 O值不同程度的响应。降水入渗后不同深度的土壤含水量和δ18 O值的响应程度和响应时间不同,土壤深度越大,响应程度越小且响应时间越滞后。对比降水δ18 O值和降水后不同深度的土壤水δ18 O值的变化发现,表层土壤能够迅速的对降水做出响应,下层土壤的响应具有滞后性。即这种自上而下的活塞式下渗是该区主要的降水入渗方式。荒漠区土壤水分受降水的调节和控制,但是深层土壤水受小降水事件的影响较小,大降水事件虽然发生频率较小,但是能够对深层土壤水形成有效的补给,对整个荒漠生态系统的可持续发展都具有十分重要的意义。

雾冰藜(Bassia dasyphylla)种子萌发和幼苗生长对盐碱胁迫的响应

一年生植物是干旱半干旱地区植被的重要组成部分,是许多植物生态学关键问题研究的良好试验材料。为研究荒漠区一年生植物雾冰藜(Bassia dasyphylla)对盐碱生境的适应能力,采用2种中性盐NaCl、Na_2SO_4及2种碱性盐Na_2CO_3、NaHCO_3按不同比例混合成30种溶液对雾冰藜种子进行胁迫处理。结果表明:在所模拟的均匀覆盖了总盐度50~250mmol·L^(-1)、pH 7.10~10.19范围内的30种盐碱条件下,雾冰藜的各项萌发参数和生长指标在对照组(CK)下最高,且均随盐浓度及pH的升高而下降,各处理组与对照组间存在显著差异(P<0.05);盐度、pH及二者之间的交互作用对萌发和生长指标均有显著抑制作用(P<0.05);不同盐碱组分对雾冰藜种子萌发和幼苗生长的抑制作用表现为Na2CO3>NaHCO_3>NaCl>Na_2SO_4。雾冰藜种子在萌发阶段比幼苗生长阶段对盐碱胁迫更敏感,盐度是种子萌发的主要胁迫因素,pH值则是幼苗建植的主要胁迫因素。盐碱条件下盐度和pH之间交互作用对雾冰藜种子萌发阶段和幼苗建植的抑制影响比单一的盐或碱胁迫的影响大。