毛乌素沙地植被恢复主要植物种的气体交换特性研究

使用Li-6400便携式气体分析系统,观测了自然条件下毛乌素沙地主要植物种小叶锦鸡儿、沙柳、羊柴和油蒿的气体交换特征.结果表明:4种植物的气体交换特征均显示出对干旱环境良好的适应特性.其中,油蒿净光合速率(Pn)和蒸腾速率(E)日变化为双峰型曲线,其它3种植物Pn和E日变化均为单峰型.沙柳和羊柴Pn和E的日均值显著高于小叶锦鸡儿和油蒿,并依赖高光合能力维持其水分利用效率(WUE).而小叶锦鸡儿和油蒿则更加依赖降低气孔导度(Gs)减少蒸腾来提高WUE.此外,沙柳和羊柴的最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)高于小叶锦鸡儿和油蒿,反映了其较强的光能利用和适应能力.同时,依据不同物种的适应特性,并基于自然生态系统原理,兼顾经济效益,提出了4种植物在植被恢复过程中科学配置的建议.     

毛乌素沙地的形成与治理

毛乌素沙地的历史已有几十万年,它处在年降水量一般在350mm~500mm之间,是森林草原和草原为主的地区。就降水和植被条件而论,该区不是沙漠形成和分布的地区。造成目前类似沙漠景观的最重要的因素是该区砂岩风化产生的大量沙物质条件,其次是较强的风动力条件。根据毛乌素沙地形成的特殊成因分析,提出了治理毛乌素沙地的新思路,即除植树种草之外,更要注意以利用该区以南丰富的黄土物质改良沙地,这能够阻止大气降水通过砂层响深部的快速渗透,能有效增加土壤的持水性,改善土壤水分条件,有利于植物生长和植物固砂,能够加速植被的恢复。由于该区紧邻黄土高原,采取以土盖沙的物质改良方式对解决该区沙漠化问题应当是有效的。     

黑河上游森林生态系统植物水分来源

通过对黑河上游青海云杉森林生态系统优势植物青海云杉、金露梅、珠芽蓼和针茅木质部水、土壤水及降水稳定氢氧同位素组成(δD、δ¹⁸O)的测定,利用多源线性混合模型分析了不同潜在水源对上述植物的贡献.结果表明:黑河上游土壤水主要来源于降水,植物水分来源于降水补给的土壤水.青海云杉、金露梅、珠芽蓼和针茅对不同土层土壤水的吸收策略有明显的时空变化.植物在雨季吸收利用的水分主要来源于浅层土壤水,其原因是雨季降水对浅层土壤水补给增多,植物优先利用降水补给的浅层土壤水.非雨季,由于植物蒸腾作用的增加和浅层土壤水分的消耗,植物趋向于吸收更深层的土壤水.本研究揭示了黑河上游青海云杉植物的水分利用模式及适应干旱环境的策略,为气候变化背景下干旱半干旱区森林生态系统的水量平衡和生态水文过程研究提供理论依据.     

毛乌素沙地植被空间自相关分布模式及变化特征

针对SPOT-VEG NDVI数据,利用空间统计学和经典统计学方法,分析毛乌素沙地1998—2013年的植被空间自相关分布模式、功能特征、发展趋势及气象因素的影响.结果表明(1)近16a榆林市植被NDVI空间自相关显著,存在1个低值和3个高值集聚区.低值集聚在西北风沙区,核心为低-低型,低-高型依附于外;高值集聚在东南部植被较好的3个热点区,核心为高-高型,高-低型依附在外.核心区面积较大,外围缓冲区面积较小.(2)低-低型NDVI变化分退化(1998—1999)、恢复(1999—2002)、稳定(2002—2007)和反复退化(2007—2013)4个阶段.高-高型NDVI分退化(1998—1999)、恢复(1999—2003)、稳定(2003—2007)、发展(2007—2013)4个阶段.(3)16年间低-低型NDVI介于0.2—0.4,高-高型介于0.3—0.7,1999年前急速下降,随后波动上升,速率分别为0.80%/a和1.86%/a.(4)低-低型和低-高型NDVI稳定性较强,面积变化较小;高-高型和高-低型反之.(5)16年间榆林市低-低型集聚区内NDVI值介于0.2—0.3之间的像元频数与年降雨量在0.05水平上显著相关,相关性为0.50.研究结果可为揭示沙地植被空间分布与变化特征、植被修复与建设提供良好的理论和方法参考.     

毛乌素沙地南缘风沙滩区生态调查与研究

每年春秋两季的沙尘暴天气已经严重影响了人们的生活,越来越多的人开始关注沙漠化的治理问题。毛乌素沙地是我国严重沙漠化的地区之一,由于其所处地理位置的特殊性,使其成为一个农、林、牧交错出现的生态脆弱带。本作品利用大量毛乌素沙地南缘风沙滩区的数据资料,以GIS为平台处理了各方面近50年来的数据,运用ISM（解释结构模型）建模,SPSS相关性分析,驱动力研究等方法分析影响当地沙漠化的重要因素;     

毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表水分特征曲线测定与分析

为探明不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮)的持水性能,采用砂性漏斗法对毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表表层[(0~5)cm]土壤水分特征曲线进行了测定;并用v-G模型进行拟合。结果表明:1不同类型地表持水性能有差异,持水性能由弱到强依次是裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,不同类型生物结皮样地持水性能分别是裸沙的1.3、1.7和2倍,不同类型生物结皮的持水性随结皮的发育呈增加的趋势;2不同类型地表土壤水分特征曲线呈"S"型分布,不同类型地表吸湿过程较脱湿过程具有显著的滞后性;3用v-G模型对测定结果进行拟合,拟合系数均小于0.009,拟合度高,表明该模型适用于此地区土壤,可用于模拟水分特征曲线;研究结果有助于全面了解生物结皮的水文效应,为受损系统的生态修复过程具有现实意义。     

夏季高寒沙地乌柳林的水分来源

【目的】共和盆地位于青藏高原的半干旱区,属于典型的高寒沙地,是青海省土地荒漠化最严重的区域之一。乌柳是当地退化草地恢复的主要树种,乌柳林的稳定性是其可持续管理的关键。研究夏季乌柳林的水分来源以分析它们在半干旱区能否维持稳定性。【方法】利用稳定氢、氧同位素技术研究了夏季4个林龄乌柳林的水分来源,比较乌柳林的木质部水分与各潜在水源的稳定氢、氧同位素值,确定7月乌柳林主要利用的水源。【结果】不同林龄乌柳林可利用不同深度的土壤水或地下水。其中,2年生乌柳林主要利用地表下25 cm的土壤水,占总水源的75.5%; 10年生乌柳林主要利用地表下25～75 cm的土壤水和地下水,占总水源的73.9%; 20年生乌柳林主要利用地表下50～75 cm的土壤水和地下水,占总水源的67.7%; 30 年生乌柳林主要利用地表下25 cm的土壤水和地下水,占总水源的69.6%。随着林龄的增加(从10 a到30 a),乌柳林对地下水的依赖性逐渐增强。【结论】乌柳林通过调整水分利用策略来适应共和盆地的半干旱气候。利用稳定的深层土壤水和地下水有助于长期维持乌柳林稳定性,建议将乌柳作为高寒沙地和其他半干旱地区退化植被恢复的主要树种推广。     

毛乌素沙地牧草防护林小气候效应的研究

采用自动气象观测系统于2004年4—8月对内蒙古毛乌素沙地新疆杨牧草防护林内风速(V)、净辐射(Rn)、空气温度(Ta)及相对湿度(RH)等小气候要素进行多点连续观测和分析,以期为毛乌素沙地牧草防护林的构建提供一些理论依据.研究结果表明,随着测点与林带距离的增加,防护林内风速和空气温度呈现"倒抛物线"型变化趋势,净辐射和空气相对湿度呈现"抛物线"型变化趋势.与旷野相比,防护林内平均风速降低了12.19%,且越是大风天气,林带的防风效应越明显,净辐射减少了28.25%,空气温度增加了4%,空气湿度增加了7.81%.     

毛乌素沙地、腾格里沙漠南缘带土地利用与气候变化关系研究——以宁夏中部为例

利用1978年MSS及1987,1996和2007年Landsat TM/ETM遥感影像,借助GIS技术,对腾格里沙漠与毛乌素沙地南缘地带土地利用与气候变化的响应关系进行了研究.结果表明,研究区年均温升高,降水量减少,气候趋于暖干化,土地利用开发程度差异显著,表现出30 a来,毛乌素沙地南缘土地利用开发强度整体较大,高于腾格里沙漠南缘地带,在变化速度上,毛乌素沙地高于腾格里沙漠南缘地区.     

毛乌素沙地沙柳人工林最优平茬周期的确定

摘要 针对毛乌素沙地沙柳人工林衰退问题,从防风固沙角度探讨沙柳林最佳平茬周期,为今后平茬作业提供理论依据。以毛乌素沙地丘间低地沙柳人工林为研究对象,测定平茬后不同林龄沙柳林林内粗糙度和风速廓线与林后沙丘迎风坡粗糙度,分析确定出兼顾沙柳特殊平茬生态学特性和防风固沙效益的最佳平茬周期。试验结果表明：沙柳在平茬后第4a,林内粗糙度呈现最大值,地表比较稳定,之后开始出现下降趋势;沙柳林林后沙丘迎风坡的粗糙度在平茬后初期,地表粗糙度低于起沙时粗糙度,易发生风蚀现象,之后随着沙柳的生长,平茬后第3a开始,林后7H（H为沙柳平均高度）内地表粗糙度均大于起沙时粗糙度,沙柳林对林后迎风坡防护效果较好,而4a后,沙柳林防风能力下降,地表粗糙度下降,地表抗风蚀能力减弱。研究得出沙柳林最优的平茬周期为4年。     

毛乌素沙地地貌发育规律及对人类生存环境的影响

根据毛乌素沙地东南部若干第四纪剖面,分析了沙地生成、发育的过程,认为沙地地貌的发育经历了湖泊——风成砂——湖沼(黑垆土)——风成砂的旋回过程,并与整个自然环境的变化相对应,使人类生存环境形成了脆弱、多灾、易灾的特点。     

毛乌素沙地东南缘樟子松人工林土壤养分研究

以毛乌素沙地东南缘沙漠-黄土交错带樟子松林为研究对象,通过采集神木市、榆阳区和横山区樟子松林下7个土层深度(0～200 cm)的土壤,分别对其养分及颗粒组成进行分析.结果表明:毛乌素沙地东南缘樟子松林土壤养分整体水平低,土壤有机质、有机碳、全氮、有效氮、速效磷、速效钾和盐分的平均含量分别为3.03、1.76 g/kg及59.98、19.28、0.97、36.15、0.25 mg/kg,土壤pH呈碱性.由于影响土壤养分分布的因素及其变化的复杂性,土壤养分含量在区域上和剖面上均存在不同程度的差异.土壤养分含量与土壤粒度之间均存在着较好的相关性,大多数养分因子含量与细沙物质呈显著正相关关系,与粗沙物质呈显著负相关关系.总体上,毛乌素沙地东南缘樟子松林土壤肥力质量自东北向西南逐渐增加且土壤养分具有明显的表聚性.     

毛乌素沙地上空沙尘暴的前向轨迹及其影响范围

基于气象数据、MODIS遥感影像数据和NCEP再分析资料, 利用HYSPLIT模型模拟2000—2019年毛乌素沙地上空不同海拔高度(500, 1000和1500 m)各季节沙尘暴的前向轨迹, 并与遥感影像识别出的沙尘信息进行比较, 识别毛乌素沙地沙尘暴的影响范围。结果显示: 1) 在过去的20年中, 共有143个沙尘暴月和387个沙尘暴日, 并且 2004 年以来, 毛乌素沙地发生沙尘暴的频率逐渐降低; 2) 季节性气候条件对毛乌素沙地沙尘暴的移动路径有很大的影响, 春季沙尘暴发生频率较高, 秋季发生频率最低; 3) 受毛乌素沙地沙尘暴影响的国内地区主要包括陕西省北部、山西省北部、河北省北部和中部、山东省北部和中部、北京市、天津市、内蒙古自治区东部以及东北三省, 国外受影响的地区有朝鲜、日本北部以及俄罗斯与我国交界处, 受影响的海域有渤海、黄海北部和日本海西北部。遥感影像与HYSPLIT模型的比较提供了一种对沙尘运输、扩散和沉积过程进行验证和加深了解的有效工具, 研究结果可以为防灾减灾决策及沙源地治理提供科学的参考依据。     

1965-2015年毛乌素沙地人类活动强度时空变化研究

利用多源遥感数据,提取毛乌素沙地1965-2015年8期土地覆被动态变化信息,构建人类活动强度模型,探讨区域人类活动强度时空演变特征.结果表明, 50 a来毛乌素沙地人类活动强度呈逐年增加的趋势,其中1995年以前毛乌素沙地人类活动强度处于中等强度, 1995年以后人类活动强度变为较高强度; 50 a来毛乌素人类活动强度变化可划分为4个阶段:1965-1990年为缓慢增加阶段,1990-1995年为显著增加阶段, 1995-2000年为缓慢增加阶段, 2000-2015年为迅速增加阶段;毛乌素沙地人类活动强度呈自西向东逐渐增强的趋势;通过人类活动重心模型计算, 50 a来研究区内人类活动强度迁移速度越来越快,主要与人类改造地表能力的增强以及生态保护政策密切相关.     

毛乌素沙地中国沙棘无性系生长的表型可塑性

无性系植物可通过自身的表型可塑性调节适应不同的环境资源供应水平.在环境条件相同的情况下,以典型的无性系植物中国沙棘为对象,采用跟踪挖掘和样方相结合的方法,调查分析中国沙棘无性系生长差异.结果表明:中国沙棘无性系之间的生长特征和形态特征均存在明显差异,具体表现在子株数量和子株大小、子株数量散布格局和子株大小散布格局,以及无性系子株群结构等方面.此外,子株地径与母株地径之间存在显著的正相关关系.     

毛乌素沙地湖泊群及水禽群落的回顾与展望

缘于遗鸥，我们自20世纪90年代初起，对栖居于内蒙古鄂尔多斯高原毛乌素沙地湖泊群的水禽群落开始了系统的野外调查和监测。20余年的时光，我们目睹了那片区域内湿地生境的变迁和水禽群落的兴衰，并注意到人为干预对湿地分布格局和水禽柄息牛境质量产生的或潜在的影响。     

近30年来毛乌素沙地土地利用变化驱动力的多尺度研究——以内蒙古乌审旗为例

土地利用变化的驱动力受多时空尺度影响,存在明显的尺度依赖性.本文选择地处毛乌素沙地腹地的乌审旗,基于1978、1988、2000、2008年土地利用数据、社会经济数据及农牧户调查数据,采用Logistic回归模型和参与式农村评估方法进行县域尺度的土地利用变化驱动力的多尺度研究.结果表明:在宏观尺度上土地利用变化受到地形、水文、交通、居民点等地理环境因素和人口、经济发展和政策制度等社会经济因素的驱动;在微观尺度上,农牧户个体生计策略则发挥了较为显著的作用,且不同类型农牧户特性决定了土地利用模式的选择既受到资源条件的限制,又要受到社会文化、市场环境和政府政策的影响.研究结果可为区域土地持续利用提供借鉴.     

基于稳定同位素的SPAC系统水分转化研究进展

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用原理的基础上,以垂直方向上SPAC系统水分运移的视角,阐释基于稳定同位素技术的土壤-根系界面水分运移、植物传输水分中存在的分馏和植物冠层-大气界面水分交换的研究进展,探讨了SPAC系统水分转化研究中稳定同位素技术在分馏机制、时间分辨率与空间异质性方面的局限性。认为未来基于稳定同位素的SPAC水分转化研究还需着重在以下3个方面进行：(1)借助广泛应用于其他领域的便携式同位素分析仪对各种同位素水池同位素组成进行原位观测;(2)结合多种同位素分析水体同位素组成来分析土壤-根系界面水分运移过程,进一步确定树木水分来源,提高识别和划分的准确性,并以此完善稳定同位素应用模型;(3)利用同位素标记盆栽实验精准控制叶片吸水的水源,高分辨率地解析叶片吸水的发生位置以及时间;(4)结合控制性同位素标记实验并利用离心技术提取木质部导管中的汁液水,对比分...     

西双版纳热带雨林树种斜叶榕F. tinctoria水分利用方式的季节变化

 以斜叶榕F.tinctoria为研究对象,通过测定其木质部与其各种潜在水源的氢氧同位素组成,揭示西双版纳地区斜叶榕在不同季节的水分利用变化.结果表明在干热季时的30cm土壤处水势达到最低值-30.5kPa,在雾凉季时此深度土壤处出现最大水势,为-14.5kPa,在各个季节70cm处的土壤水势几乎没有变化.雨季时的土壤含水量比雾凉季与干热季都高(P<0.001),而雾凉季与干热季的土壤含水量则没有显著差异(P=0.64).通过对雨水、雾水、浅层土壤水、深层土壤水、树干腐殖质水及植物木质部水的稳定同位素分析得出,在雨季,雨水与浅层土壤水是斜叶榕的最主要水源;雾凉季时,斜叶榕主要利用土壤水(包括浅层土壤水与深层土壤水).干热季时,浅层土壤水是斜叶榕的最主要水源.因此,斜叶榕的水分利用存在季节变化.