典型陆地生态系统土壤碳储量计算研究进展

大气中近10%的碳由土壤产生,其微小变化就能对全球碳平衡产生重要的影响,进而影响全球气候变化。因此,土壤碳储量和释放量的准确测定已成为当前全球变化研究的关键问题之一。从典型陆地生态系统土壤碳储量的计算结果、计算方法及影响因素3个层面对当前土壤碳储量的相关研究成果进行了归纳与总结,分析了当前关于土壤碳储量计算研究中尚存在的问题及原因,并提出了应加强的研究内容,以期为今后的研究提供一些参考。

乌兰布和荒漠生态系统12种沙生灌木苗期的抗旱性

[目的]建立沙生灌木抗旱性评价指标体系,为沙区优良树种的筛选提供科学依据。[方法]以乌兰布和荒漠生态系统12种沙生灌木的2年生幼苗为材料,测定了7项水分生理指标,采用主成分分析和聚类分析对灌木抗旱性进行了研究。[结果](1)麻黄(Ephedra distachyaLinn.)、白刺(Nitraia tangutorum Bobr)及柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)的水势低于其他9种灌木;霸王(Zygophyllum xanthoxylon Maxim.)的束缚水含量和束缚水与自由水(Va/Vs)比值较高,分别为64.20%,3.3;沙木蓼(Atraphaxis bracteata A.Los.)、白刺及柽柳(Tamarix chinensis Lour.)的蒸腾速率显著低于其他9种灌木;梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge)与麻黄的恒重时间最长,均为144h;沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.ex Kom.)Cheng F.)的残留含水率最高(44.80%)。(2)水势、Va/Vs值、残留含水率、束缚水、恒重时间、蒸腾速率6个指标对植物抗旱性的影响较大,累积方差贡献率达87.59%。[结论]依照抗旱性大小将12种植物分为三类,强抗旱灌木为麻黄;中抗旱灌木为梭梭、白刺、霸王;弱抗旱灌木为花棒(Hedysannn scoparium Fisch)、杨柴(Hedysarum mongolicum Turcz.)、柽柳、柠条锦鸡儿、沙冬青、沙木蓼、沙拐枣(Calligonum mongolicum Turcz.)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)。

荒漠生态系统综合管理探索——以乌兰布和荒漠生态系统为例

生态系统管理是科学家与环境管理者之间的纽带,实施生态系统管理可实现生态系统的多产出目标及其可持续性。本文在总结生态系统综合管理相关研究成果的基础上,以乌兰布和荒漠生态系统为例,针对该区域当前存在的生态问题,对其综合管理研究进行了探索性的论述。

乌兰布和荒漠生态系统防风固沙功能价值初步评估

运用生态经济学理论与研究方法,对乌兰布和荒漠生态系统2009年防风固沙功能价值进行了初步评估。结果表明:乌兰布和荒漠生态系统2009年防风固沙物质量为2.75×108t;价值量为44.204×108元。其中,减少农田经济损失价值为8.148×108元;减少草地经济损失价值为0.407×108元;保持土壤肥力价值为31.962×108元;减少泥沙淤积灾害价值为1.65×108元;减少交通运输经济损失价值为2.037×108元。可以看出,荒漠生态系统具有巨大的生态经济价值,因此,建议在今后的开发与建设过程中应对荒漠生态系统进行保护与合理利用。评估结果可为生态环境建设政策的制定及国家宏观决策提供一定的科学依据。

乌兰布和沙漠绿洲3种杨树比叶面积和叶干物质含量研究

比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)综合反映了植物利用自然资源的能力,也体现了植物对环境的适应性。以乌兰布和沙漠绿洲防护林体系3种杨树(新疆杨、二白杨和小叶杨)为研究对象,通过测定叶面积、叶饱和鲜重及干重,计算了SLA和LDMC,探讨了3种杨树的生态适应性。结果表明:3种杨树叶面积和叶重之间均为极显著线性相关关系(p<0.000 1),可用叶面积与叶重的关系式来推算叶面积。其中,用叶面积与叶饱和鲜重的关系式推算的叶面积数据准确度更高。3种杨树的SLA、LDMC均存在极显著差异(p<0.0001),新疆杨、二白杨、小叶杨的SLA和LDMC分别为(9.955±2.574)m^2·kg^(-1)和(420.38±68.046)mg·g^(-1),(12.964±2.465)m^2·kg^(-1)和(301.017±32.647)mg·g^(-1),(16.462±6.286)m^2·kg^(-1)和(287.678±72.055)mg·g^(-1)。SLA和LDMC之间呈极显著负相关关系(p<0.0001),可用幂函数y=ax^(-b)来表述。SLA和LDMC较好地反映了3种杨树对乌兰布和沙漠贫瘠与干旱环境的适应能力,新疆杨的适应性优于二白杨和小叶杨,建议今后该区域防护林更新与重建过程中应适当加大新疆杨的数量比例。

乌兰布和沙漠东北缘典型固沙林土壤养分特征研究

在乌兰布和沙漠采用野外典型抽样调查和室内分析的方法,研究不同的固沙林土壤养分特征,并对土壤肥力进行综合评价。结果表明,有机质含量为(4.74±3.31)g·kg^(-1),全N、全K、全P分别为(0.28±0.16)g·kg^(-1)、(17.58±7.32)g·kg^(-1)、(0.37±0.12)g·kg^(-1),碱解N、速效K、速效P分别为(19.20±7.46)mg·kg^(-1)、(162.00±177.28)mg·kg^(-1)、(4.13±2.69)mg·kg^(-1),pH值为(8.63±0.38)。土壤有机质表现为二白杨林>沙棘林>新疆杨林>裸沙地。二白杨林全N含量最高,沙棘林的碱解N含量最高。全P含量、速效P含量表现为新疆杨林>二白杨林>沙棘林>裸沙地。新疆杨林土壤全K含量最高,二白杨林速效K含量最高。土壤有机质、土壤全N、碱解N、全P、速效P、全K、速效K随着土层深度的增加呈下降趋势。土壤各养分因子之间存在着不同程度的相关关系。3个典型林地pH值与其他各养分因子之间呈负相关关系,而其他各养分因子之间相互呈正相关关系。土壤肥力综合评价的排序为二白杨林(0.365)>新疆杨林(0.328)>沙棘林(0.295)>裸沙地(0.146)。

乌兰布和沙漠东北缘近地层风速和降尘量特征

选择乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带和绿洲为定位监测点,基于磴口生态站近地层（0~50 m）风沙监测塔2013年全年的风速和降尘数据,分析了沙漠东北缘近地层风沙时空变化规律。研究结果如下：1）过渡带和绿洲内近地层的风速均随着高度增加而增大,风速廓线特征可用幂函数表示;过渡带风速显著高于绿洲内风速。2）过渡带和绿洲内近地层沙尘水平通量和降尘量均随着高度增加而减少,其分布特征遵循幂函数关系;过渡带沙尘水平通量显著高于绿洲内,说明绿洲防护体系对沙尘具有明显的削弱作用;过渡带沙尘水平通量与降尘量之间为线性关系,而绿洲内二者之间为指数函数关系。3）在春、夏、秋、冬季,过渡带和绿洲内近地层沙尘水平通量和降尘量均随着高度增加而减小;春季是沙尘水平通量和降尘量集中的季节,其次为夏季,秋季和冬季相对较低;一年四季中,过渡带沙尘水平通量和降尘量均高于绿洲内。

乌兰布和沙漠东北缘5种土地利用类型土壤粒度特征

研究荒漠化发生区域的土壤粒度特征,可为区域荒漠化防治及生态建设提供一定理论依据。通过野外调查、采样及室内分析,对乌兰布和沙漠东北缘5种不同土地利用类型(流动沙丘、草方格沙障固沙区、人工梭梭林、白刺群落和油蒿群落)的土壤粒度特征及分形维数进行了研究。结果表明:(1)5个样地土壤颗粒组成均以细沙为主,含量为66.49%~81.54%;粉沙含量最少,仅为0.58%~1.72%;不同粒级土壤颗粒百分含量由高到低为:细沙>中沙>极细沙>粗沙>粉沙。(2)5个样地土壤颗粒分形维数的差异极显著(p<0.01),油蒿群落(1.72)>白刺群落(1.56)>人工梭梭林(1.44)>流动沙丘(1.40)>草方格沙障>(1.37);土壤颗粒分形维数与粉沙、极细沙百分含量呈极显著正相关(p<0.01),与细沙百分含量呈显著负相关(p<0.05),与中沙和粗沙百分含量关系不显著(p>0.05)。(3)天然植被生长区域,植被盖度较好,风沙土颗粒较细。因此,应加大对区域内天然植被的保护,防止土壤风蚀的发生与发展。

绿洲春季不同来源灌溉水土壤盐分离子分布特征

【目的】摸清乌兰布和沙漠绿洲不同来源灌溉水土壤盐离子分布特征。【方法】对乌兰布和沙漠绿洲进行实地取样分析,研究不同来源灌溉水土壤盐分离子分布特征。【结果】不同来源灌溉水均是阳离子主要以K+、Na+、Ca2+为主,阴离子主要以HCO-3、SO2-4、Cl-为主。不同来源灌溉水土壤全盐量分布趋势基本一致,均是表层含量最高,存在表聚现象。不同的灌溉水pH值变化趋势一致,呈先增加后减小的趋势,pH值均值都是在8. 5以上。不同来源灌溉水各盐分离子均随着土层深度的增加呈先减小后增加趋势,表层含量最高,具有明显的表聚现象。Ca2+、Mg2+、K++Na+、CO2-3、Cl-、SO2-4、全盐量相互之间呈极显著正相关(P﹤0. 01); pH值与CO2-3、Cl-、SO2-4、全盐量呈极显著正相关(P﹤0. 01),与Mg2+呈显著正相关(P﹤0. 05); HCO-3与其它各离子、全盐量及p H值均呈负相关关系,其中与CO2-3呈极显著负相关(P﹤0. 01),与SO2-4、全盐量呈显著负相关(P﹤0. 05)。【结论】不同来源灌溉水土壤全盐量、pH值及各盐分离子变化趋势一致,土壤盐分运移表现为盐分表聚特性。

沙棘液流动态变化及影响因素分析

利用TDP茎流测量系统和自动气象站对乌兰布和沙漠的沙棘（Hippophae rhamnoides）液流动态变化及环境因子进行了监测。结果表明,1）沙棘茎干液流速率呈多峰曲线;液流启动时间为07：50,09：10左右达到峰值,峰值大小为292.07-340.27 g·h-1;夜间有明显的液流活动。2）沙棘茎干液流与其基径相关,基径10.5、8.3和7.5cm的沙棘日累计液流量分别为16 593.26、14 907.08和14 101.83 g。3）沙棘白天液流动态变化规律与环境因子变化规律相似。相关分析与逐步回归表明,对沙棘植株茎干液流速率起决定作用的环境因子为太阳总辐射、空气相对湿度、气温、风速和10 cm处土温。

干旱胁迫对欧李叶绿素荧光特性的影响

为了探讨干旱胁迫对欧李叶绿素荧光特性的影响,以欧李为试验材料,通过干旱胁迫处理,测定了其初始荧光Fo、可变荧光Fv、最大PSⅡ量子产率Fv/Fm、稳态下PSⅡ反应中心光化学淬灭系数qP、非光化学淬灭系数qN等的响应。结果表明,干旱胁迫条件下,欧李叶绿素荧光特性受到显著影响。随着水分含量的降低,欧李叶片的初始荧光Fo呈逐渐增加趋势,T1处理受到的影响最小。Fv、Fv/Fm、qP均随水分的减少而降低(α=0.05),qN随水分的减少而升高(α=0.05),但是T1处理与对照相比差异不显著,说明水分供应在60%以上时不影响欧李叶片PSⅡ反应中心的开放程度,进而不影响叶片捕获的光能转化为生物化学能,在此过程中反应中心较为稳定。

乌兰布和沙漠人工梭梭夏季茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

为了揭示乌兰布和沙漠人工梭梭水分利用规律,探究人工梭梭的生态适应能力,利用PS-TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭的液流变化及其周围的环境因子进行观测,采用逐步回归及相关分析法对茎干液流变化规律及其与太阳总辐射、空气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量的相关关系进行研究。结果表明:梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”,雨天茎干液流日变化呈“双峰型”;夏季晴天梭梭茎干液流在7:00左右启动,9:30左右出现峰值,液流在10:20以后开始迅速下降,至21:30基本下降到极低值,夜间仍有液流。直径12.5和8.95 cm的梭梭液流日累积量分别为14.23和2.60 L。晴天,茎干液流速率变化幅度较大,白天的液流速率高于夜间。雨天的液流峰值显著低于晴天,且夜间液流小于晴天。相关性分析表明,晴天,影响梭梭液流速率的环境因子依次为太阳总辐射、土壤含水量、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速;雨天,影响梭梭液流速率的主要环境因子依次为太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速、土壤含水量。研究结果可为人工梭梭林的经营管理提供理论支撑,对沙漠地区人工梭梭的管理和保护有重要的理论和实际意义。

西部沙区肉苁蓉人工种植技术

肉苁蓉是我国西部沙区特有的名贵药用植物。近年来,在经济利益的驱使下,人们无节制地采挖肉苁蓉致使其野生资源日趋枯竭。因此,人工种植已成为发展肉苁蓉生产和保护沙区生态的当务之急。参阅了大量相关研究成果,并结合多年从事沙产业开发的实践经验,对肉苁蓉人工种植技术进行了系统的、全面的总结,以期为今后肉苁蓉的产业化、规模化生产提供系统的、更有力的理论支持与技术保障。

干旱胁迫对欧李幼苗表型可塑性的影响

该研究以欧李为材料,探讨了干旱胁迫对欧李表型可塑性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,欧李根生物量、枝叶生物量、植株总生物量积累、根冠比和根冠比胁迫指数均呈现先升高后降低的趋势,在T1处理下达到最大值,并显著高于其他处理(α=0.05)。(2)随土壤含水量的降低,欧李根的生物量分配指数呈现先增加后降低的趋势,叶生物量与之相反,在T1处理下根的生物量分配指数最大,枝叶的最小(α=0.05)。(3)在水分供应为60%~80%时,欧李的株高、冠幅、基径、二级分枝数、主根长、主根直径及侧根数量均达到最大值(α=0.05),对一级分枝数的生长没有显著影响。(4)随着水分胁迫的加剧,叶片长从T2处理开始下降,叶片宽、单片叶面积及比叶面积均呈现先增加后减少的趋势(α=0.05)。综上可得,欧李通过调整形态特性和各器官生物量积累及其分配对不同干旱胁迫条件产生了较强的可塑性。

乌兰布和沙漠东北部12种杨树品种幼苗期生长状况对比

以北抗、0 8 等系列的1 2 种引进速生杨品种为研究对象，调查幼苗期成活率、保存率、胸径、新梢长，运用隶属函数法对1 2 种速生杨幼苗在乌兰布和沙漠东北部的适应性进行综合评价。结果表明：速生杨各品种成活率在84. 1 2 % ~ 1 0 0 % 之间，其中成活率较高的为0 8 - 0 1 ，08 - 0 7 和北抗1 6 - 2 7 ; 保存率在68.42% ~ 100%之间，较高的为08 - 07、北抗16 - 2 7 和08 - 0 1 ; 胸径生长量在0. 13 ~ 1. 35cm 范围内，较高的为08 - 09,08 -03, 08 - 0 1 ; 新梢生长量在19.39~103. 88cm 范围内，较高的为北抗1 6 - 2 7 、北抗1 6 - 8 和08 - 0 3。通过隶属函数值进行排序， 08 - 0 1、北抗16 - 2 7 和08 - 0 9 等3 种速生杨品种幼苗期在乌兰布和沙漠东北部的生长适应性较好，可以作为该区防护林造林优良品种。

绿洲农田防护林带根生物量调查方法

森林固碳可减缓气候变暖环境恶化,故碳汇一直是国内外研究热点。我国人工林已成为林业主体,西北地区将成为未来人工造林的主要区域,但西北碳汇和生物量的研究较少,为探明西北地区人工林碳汇功能,且不破坏原有基础设施,特开展本项研究。以绿洲田渠林路式新疆杨农田防护林带为调查对象,采用空间代时间的方法,按照胸径、树高由小到大,由胸径、树高与相对应的根生物量建立生长模型,以此模拟林带生物量增长过程。对根生物量调查,采取6个步骤和相应计算公式,设计了一种田渠路林式农田防护林带根生物量调查计算方法,最终建立了由胸径、树高与根生物量的增长模型,其中胸径与主根、侧根、根生物量模型分别为W=0.0268D_(1.3)^(2.1717),W=0.0191D_(1.3)^(2.1346),W=0.0465D_(1.3)^(2.1557)。模型经检验,回归关系极显著,与以往模型相比更可靠实用。

乌兰布和沙漠东北部覆膜对杨树苗期土壤水热变化及成活率的影响

[目的]研究乌兰布和沙漠东北部防护林树种成活率的影响因素。[方法]在乌兰布和沙漠东北部采用覆膜造林措施,研究单侧覆膜、两侧覆膜和不覆膜(CK)对杨树苗期土壤含水率、土壤温度、成活率、保存率、生长指标的影响。[结果]不同覆膜方式土壤含水率均随着土层深度的增加呈上升趋势,土壤含水率从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK,浇水后15 d,在0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm层两侧覆膜土壤含水率分别比CK提高43.6%、34.6%、32.9%、25.8%、18.0%、7.1%。土壤温度从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK,两侧覆膜在5、10、15、20 cm层分别比CK提高0.9、0.8、1.1、0.8℃。杨树成活率与保存率从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK,杨树胸径生长量从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK;新稍生长量从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK。[结论]在乌兰布和沙漠东北部地区,建议造林采用覆膜的措施。

乌兰布和沙漠东北缘人工花棒林的土壤水文效应

【目的】揭示干旱区人工花棒林雨后土壤水分变化及土壤调蓄功能.【方法】以乌兰布和沙漠东北缘的人工花棒林地为研究对象,采用定位监测法,对林地雨后的土壤水分及降水调蓄能力进行分析.【结果】雨后2d,林地内外各层土壤含水量没有显著差异(P>0.05);雨后2周,林内林外50cm和75cm深处的土壤含水量差异显著(P<0.05);无雨期林地外沙土层土壤含水量在50cm深处达到最大值(4.18%),显著高于林地内(P<0.05).林内黏土层含水量均显著高于林外(P<0.05).花棒林地0～80cm土壤涵蓄降水量和有效涵蓄量较林外分别高7.60%和7.87%.花棒林地内沙土层(0～90cm)的土壤饱和、吸持和滞留贮水量分别比林外高4.75%、5.36%、0.62%.【结论】花棒林地0～80cm土壤水分受降水影响显著,与裸沙地对比,花棒林减少了表层土壤水分蒸发,增加了植物根系分布范围内土壤水分的消耗;花棒林地的土壤贮水性能和调蓄水功能均优于林外对照裸地.

杠柳在北方地区造林绿化中的利弊

杠柳是一种优良的防风、固土树种,其根皮为著名药物??北五加皮。现在参阅大量相关研究成果的基础上,详细总结了杠柳在植被恢复、园林绿化中的应用及其药用价值和经济价值,分析了乌兰布和沙区杠柳引种栽培的现状,并结合当前存在的问题,对今后北方地区造林和园林绿化中如何选择杠柳提出了3点建议。

施氮对白刺灌木幼苗生长的影响

通过4种浓度氮素处理,对唐古特白刺的形态特性及生物量分配等方面进行研究,探讨施氮对唐古特白刺表型可塑性的影响。结果表明:1)一定浓度范围内的氮素有利于白刺生长,施用氮素后白刺的株高、基径、比叶面积、新枝数及生物量等指标均有所增加,但随施氮浓度的增加,部分指标呈现出先增加后降低的趋势。2)当施氮浓度为36mmol·L^-1时,白刺叶片干重和比叶面积增加幅度最显著(P<0.05),分别达1.14g、196.17cm2·g^-1,较不施氮处理增加48.05%和49.93%;当氮添加浓度为60mmol·L^-1时,白刺根总干重已显著低于无氮添加处理(P<0.05),此时根总干重仅为不施氮处理的59.54%。3)白刺根茎叶分配比例虽施氮浓度变化有所调整,其叶片分配比例和茎分配比例增加,根系分配比例和根冠比降低,60mmol·L^-1的氮添加对根系分配比例和根冠比的抑制作用最严重。并非浓度越高的氮素对白刺生长越有利。