干旱人工固沙植被区土壤水分动态随机模拟

土壤水分是陆地水循环过程的关键环节,是联系陆地水文过程与生态过程的纽带。随着全球极端气候事件的频繁发生,土壤水分随机模拟逐渐成为当前生态水文学研究的热点。利用2008-2011年生长季土壤湿度连续监测数据及1991-2011年日降水资料,结合Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型,模拟了沙坡头人工植被区生长季土壤水分动态与土壤湿度概率密度函数特征。结果表明：人工固沙植被区生长季土壤水分年际变化与降雨分布一致。2008-2011年生长季植物根际层（0~60 cm）土壤湿度概率分布基本呈单峰状,20 cm处的土壤水分峰的阔度较其他土层相对土壤湿度峰较宽,并且分布也出现了一定程度的跳跃。而随着土层厚度的增加,在40 cm和60 cm的土壤水分概率分布峰的阔度也较小,与Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型模拟结果一致。说明Rodriguez-Iturbe模型在干旱人工植被区也具有很好的适用性,可以对荒漠人工植被恢复区的土壤水分统计特征进行很好的模拟,为以后干旱沙区随机生态水文模型的建立奠定基础。     

荒漠人工固沙植被区浅层土壤水分动态的时间稳定性特征

试验在地表由生物土壤结皮覆被的荒漠人工固沙植被区进行,通过对0.45 hm2试验样地浅层（0—15 cm,0—30 cm）土壤水分连续动态（2005年4—10月）测定,基于经典时间稳定性理论分析,来揭示荒漠人工固沙植被区浅层土壤水分动态的时间稳定性特征。结果表明,无论在干旱或湿润条件下,浅层土壤水分都具有明显的时间稳定性特征,并且在土壤剖面30 cm深度表现得比剖面深度15 cm更为显著;在干旱条件下,两种土壤剖面深度的土壤水分时间稳定性特征均比湿润条件下显著。根据研究结果,初步确定了试验样地平均土壤水分含量的代表性测点。     

古尔班通古特沙漠人工林土壤水分及其影响因素

通过2004年2～12月对古尔班通古特沙漠南缘2年生人工梭梭和沙拐枣混交林内3条典型坡面土壤水分进行了系统监测与研究。结果表明:人工林土壤水分状况受季节性降水、人工林种植密度、地形因子的影响而出现明显的时空分异。在空间上将土壤水分变化划分为三层,0～30cm为活跃层,30～60 cm为次活跃层,60～120 cm为相对稳定层。通过主成分分析,得出地形因子、种植密度对0～30 cm土层土壤水分的影响次序为坡度>坡向>种植密度>高程,30～60 cm土层为坡向>种植密度>坡度>高程,60～120 cm土层为种植密度>高程>坡度>坡向。     

干旱荒漠区土地利用方式快速转变对土壤入渗性能的影响

研究不同土地利用类型下土壤入渗及其影响因素,有助于城市土地利用管理及径流调节。以快速城市化的兰州新区6种土地利用类型为例,利用圆盘入渗仪,对土壤水分入渗过程进行了实地测量,并利用主成分分析对影响因素进行研究。结果表明：城市化过程中土地利用变化使土壤砂粒和容重增加,总孔隙度和饱和含水量降低;待建地和人工林地的土壤入渗参数值均低于其他土地利用类型。土壤入渗率与有机质含量、总孔隙度、饱和含水量、粉粒含量正相关,与容重和砂粒、黏粒含量负相关。城市化过程中土地利用类型向待建地的转变改变了土壤理化性质及土壤水分入渗能力。     

内蒙古典型草原区土壤硬度与土壤水分的空间变化分析——以锡林浩特为例

近些年来,内蒙古草原及其变化已经受到有关方面的关注,通过研究调查内蒙古草原区的几个典型植被类型,共49个样地的土壤硬度与土壤水分。土壤硬度测量深度为0~20 cm,土壤水分测量深度为0~40 cm(10 cm取一个土样),并分析了两者的空间分布规律。分析结果显示,典型草原三种植被类型的土壤硬度随其深度增加而增加,而就全部样地来说,土壤水分随其土壤深度增加没有明显的变化。土壤硬度与土壤水分的相关性不强。通过49个样地的四层硬度进行PCA分析,显示出四层硬度对测量点第一主成分的作用差不多,这样,可以求取四层硬度的平均值作为该测量点的硬度,利用Arcinfo软件形成硬度分布图,看出本研究区的土壤硬度大致可以分成3区域:北部硬度较大,中部其次,南部沙地硬度较小。     

东北黑土区土壤剖面地温和水分变化规律

东北黑土区土壤侵蚀的结果使土壤在坡面上发生再分配,土壤腐殖质层厚度的空间变异增大。腐殖质层厚度的变化又引起地温和土壤水分等土壤物理性质的变化,地温和水分是影响和反映冻融侵蚀作用的重要因子,也是影响地表和土壤剖面物质运移的重要因素。本文通过实测不同厚度腐殖质层剖面的地温和土壤水分,分析了地温和水分随时间和土壤剖面深度的变化规律。结果显示腐殖质层厚度对土壤温度和含水量有显著影响,腐殖质层较厚的剖面解冻速度比薄层黑土区要慢,不同深度土层温度到达0℃的日期也不相同,腐殖质层较厚的剖面冻结时间要滞后1周左右。同时,腐殖质层较厚的黑土区土壤含水量明显大于薄层黑土区,土壤水分运移的深度范围也大。     

黄土高原半干旱区天然锦鸡儿灌丛对土壤水分的影响

本文选择黄土高原半干旱区定西地区的一种地带性植被,天然甘蒙锦鸡儿灌丛,将其0～99m深的土壤水分含量与人工柠条锦鸡儿灌丛、人工杏树林、天然草地、放牧荒坡和农地的土壤水分含量进行了比较。结果发现,天然锦鸡儿灌丛在1m以下土壤各层的水分含量均高于人工柠条灌丛和人工杏树林,而与放牧荒坡和农地的土壤湿度接近,略低于农地。天然锦鸡儿灌丛4m以上土层的土壤湿度还明显高于天然草地;天然锦鸡儿灌丛形成的难效—无效水层深度在2m土层以上,而人工柠条灌丛形成的难效无效水层则深达56m,人工杏树林42m,天然草地、放牧荒坡分别为36m和33m,农地1m。     

基于方法-目的链的沙漠型旅游区体验特征分析：以库木塔格沙漠旅游区为例

旅游体验是丰富的、多层次的,游客获得的体验随旅游类型差异而不同,现有研究缺乏对沙漠旅游体验的深入探讨。为探索沙漠旅游体验的复杂性和层次性特征,以库木塔格沙漠旅游区为例,运用方法-目的链（means-end chain,MEC）理论及软式阶梯访谈法,辅以网络文本分析,构建属性-结果-价值关联矩阵,绘制沙漠旅游区体验的层级价值图。研究识别出6条方法-目的链,最重要的是MEC1（自然风光-开拓视野/新奇体验-满足感/美好回忆）,充分体现了沙漠旅游区因其浩瀚无垠的独特景观,让游客开阔眼界、满足好奇心,使其留下美好回忆、获得满足感。研究结果不仅从方法论视角丰富旅游体验研究,而且能为沙漠旅游的健康持续发展提供启示。     

荒漠人工植被区典型生物土壤结皮的固碳模型研究

生物土壤结皮（BSC）是荒漠生态系统组成和地表景观的重要特征,在荒漠系统碳的源-汇功能中发挥着重要的作用。本文以沙坡头人工植被区两种典型的BSC（苔藓结皮和藻类结皮）为研究对象,通过对土壤水分的连续测定,确定BSC光合和呼吸作用的有效湿润时间及其与土壤水分、温度和太阳辐射的关系,建立了土壤水分驱动下的固碳模型。以2012年5月19—25日为例,计算了苔藓结皮和藻类结皮在试验期间的日固碳量,并估算了两类结皮的年际固碳量。结果表明:苔藓结皮和藻类结皮由于自身水文物理性质的差别显著影响到其下层土壤水分和温度的变化;降雨是BSC固碳活性的重要来源,并且苔藓结皮更容易受到非降雨水（如雾水、凝结水等）的影响而使其固碳潜力大于藻类结皮。初步估算苔藓结皮和藻类结皮的年固碳量分别可以达到33.33 g·m-2·a-1和14.01 g·m-2·a-1,其中由非降雨水所引起的固碳量达到了6.58 g·m-2·a-1和2.65 g·m-2·a-1,分别占到了全年固碳量的19.7%和18.9%。充分肯定了BSC在荒漠人工植被区碳汇的功能。     

土壤水热条件对祁连山荒漠草原土壤CO2通量的影响

采用美国Li-COR公司生产的LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,在2004年生长季节对祁连山荒漠草原土壤CO2通量与温度和土壤水分的关系进行了连续观测研究。结果显示,基于室内试验数据,土壤CO2通量与土壤温度及土壤含水量的关系都可以用曲线方程很好地模拟。通过野外对祁连山荒漠草原土壤CO2通量、土壤温度、土壤含水量和降水等因子的观测发现,生长季节土壤CO2通量的日平均值介于1.94～9.32μmol.m-2.s-1。土壤CO2通量7～8月份达到最大值,5月与9月份次之,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式。在5～11月份7个月的时间里,祁连山荒漠草原CO2释放量大约为1.01×108μmol.m-2。此外,加水试验也表明在干旱季节土壤水分对土壤CO2通量整体变化的重要性。     

荒漠区食细菌线虫对生物土壤结皮下土壤微生物量的影响

为探明荒漠区土壤食细菌线虫与生物土壤结皮下土壤微生物量的关系,以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,采集藻-地衣结皮和藓类结皮下0—10 cm土样,并以每克土壤15、30、45、60、90、120、150条的食细菌线虫密度接种,以未接种线虫的土样为对照,经一段时间的培养后测定接种和未接种食细菌线虫土壤的微生物量碳和氮。结果表明：无论藻-地衣结皮还是藓类结皮下的土壤,每克土壤90条以内的土壤食细菌线虫均可显著提高土壤微生物量碳和氮（P<0.05）,但随着土壤食细菌线虫的繁殖或过量接种,其与土壤微生物量之间呈现出由正相关性向负相关性的转变;此外,结皮类型也显著影响土壤微生物量碳和氮的含量（P<0.05）,发育晚期的藓类结皮下土壤微生物量碳和氮均高于发育早期的藻-地衣结皮。因此,在腾格里沙漠人工植被固沙区藻-地衣结皮和藓类结皮下,一定密度的土壤食细菌线虫能显著提高土壤微生物量,指示适当密度的土壤食细菌线虫可促进荒漠区土壤修复和改良。     

轻度沙埋对典型荒漠植物的影响北大核心CSCD

中国西北干旱区以荒漠生态系统为主体,是中国典型脆弱生态系统。沙埋对该区域植物生存和生长、植被分布和组成以及荒漠生态系统功能和结构有重要影响。以典型荒漠植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、柽柳(Tamarix chinensis)、白刺(Nitraria tangutorum)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)为研究对象,对比研究了轻度沙埋和非沙埋植物在生理和生长方面的差异,并从土壤盐分、土壤水分、土壤温度等方面探究了造成这种差异的原因。结果表明:轻度沙埋环境下,梭梭、柽柳、白刺、沙拐枣的光合速率普遍高于非沙埋植株,蒸腾速率显著低于非沙埋植株,水分利用效率也均高于非沙埋植株。轻度沙埋梭梭、柽柳、沙拐枣、白刺株高明显低于非沙埋植株,但地径、冠幅、叶面积指数普遍高于非沙埋植株。主要原因是轻度沙埋植物下方土壤黏粒含量、土壤湿度高于非沙埋植物下方,轻度沙埋植物下方土壤温度、含盐量低于非沙埋环境。     

荒漠河岸林区3种典型植物群落下土壤碳氮含量特征

以黑河下游荒漠河岸林区3种典型植物(苦豆子(Sophora alopecuroides)、胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima))群落下的土壤为研究对象,分析了0～280 cm土层土壤碳氮含量特征,运用Pearson相关分析、通径分析方法揭示了土壤碳氮含量与其他理化性质的关系。结果表明：(1)苦豆子、胡杨、柽柳群落下的土壤平均碳含量分别为16.35、20.23、17.23 mg·g^-1,平均氮含量分别为0.47、0.69、0.61 mg·g^-1,植被类型导致的土壤碳氮含量的差异主要表现在0～10 cm表层。(2)荒漠河岸林区0～160 cm土壤碳储量柽柳(444.64 t·hm-2)>胡杨(398.60 t·hm^-2)>苦豆子(368.95 t·hm^-2),土壤氮储量柽柳(12.46 t·hm^-2)>胡杨(11.88 t·hm^-2)>苦豆子(10.60 t·hm^-2     

Evaluating effects of Dielectric Models on the surface soil moisture retrieval in the Qinghai-Tibet Plateau

Based on the measurement of L-band ground-based microwave radiometer(ELBARA-III type)in the Qinghai-Tibet Plateau and theτ-ωradiative transfer model,this research evaluated the effects of four soil dielectric models,i.e.,Wang-Schmugge,Mironov,Dobson,and Four-phase,on the L-band microwave brightness temperature simulation and soil moisture retrieval.The results show that with the same vegetation and roughness parameterization scheme,the four soil dielectric models display obvious differences in microwave brightness temperature simulation.When the soil moisture is less than 0.23 m3/m3,the simulated microwave brightness temperature in Wang-Schmugge model is significantly different from that of the other three models,with maximum differences of horizontal polarization and vertical polarization reaching 8.0 K and 4.4 K,respectively;when the soil moisture is greater than 0.23 m3/m3,the simulated microwave brightness temperature of Four-phase significantly exceeds that of the other three models;when the soil moisture is saturated,maximum differences in simulated microwave brightness temperature with horizontal polarization and vertical polarization are 6.1 K and 4.8 K respectively,and the four soil dielectric models are more variable in the microwave brightness temperature simulation with horizontal polarization than that with vertical polarization.As for the soil moisture retrieval based on the four dielectric models,the comparison study shows that,under the condition of horizontal polarization,Wang-Schmugge model can reduce the degree of retrieved soil moisture underestimating the observed soil moisture more effectively than other parameterization schemes,while under the condition of vertical polarization,the Mironov model can reduce the degree of retrieved soil moisture overestimating the observed soil moisture.Finally,based on the Wang-Schmugge model and FengYun-3C observation data,the spatial distribution of soil moisture in the study area is retrieved.     

沙漠人工植被区柠条树干液流变化及影响因子分析

于2008年5—9月利用Dynamax茎流仪测量了沙坡头地区18 a龄人工柠条的树干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析柠条液流的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明,观测期间柠条液流速率均表现为明显的单峰曲线,液流一般在00:00左右启动,08:30—11:30达到高峰,然后下降,在午夜时分达到最低。对液流速率与环境因子的相关分析表明,太阳辐射、相对湿度、空气温度、风速等因子显著影响到柠条的液流速率,其中太阳辐射和相对湿度的影响最为显著, 经过逐步回归建立了该区柠条液流速率与环境因子的多元线性方程。     

荒漠人工植被区柠条和油蒿茎干液流动态研究

 于2008年5—10月利用Dynamax茎流仪观测了沙坡头人工植被区18龄柠条和8龄油蒿的茎干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析了柠条和油蒿液流动态变化及其与环境因子和作物参考蒸散量(ET0)的关系。结果表明,观测期间柠条和油蒿液流速率均表现为明显的单峰曲线;柠条液流一般在06:00左右启动,12:00左右达到高峰,然后下降,夜间存在液流现象;油蒿液流一般在08:00左右启动,14:00—16:00达到高峰,在夜间没有观测到液流的发生;柠条和油蒿的液流速率和ET0存在显著的线性关系;环境因子对柠条液流量影响的大小顺序为太阳辐射>相对湿度>空气温度>饱和水汽压差>风速;而对油蒿液流量影响的环境因子大小顺序为太阳辐射>饱和水汽压差>相对湿度>空气温度>风速。     

The variation in soil moisture and the appropriate groundwater table for desert riparian forest along the Lower Tarim River

Based on data collected over five years of monitoring the Lower Tarim River, we analyzed the variability of soil moisture content (SMC) and the relationship between SMC, groundwater table depth (GWD) and vegetation by using the methods of coefficient of variation (Cv), Pearson correlation and regression. The results of the variability of SMC indicate that it rose with increase in depth of soil layer – SMC in the soil layer of 0–60 cm was relatively small compared to SMC in the soil layer of 100–260 cm which showed a significant increase in variability. SMC and GWD before and after ecological water diversions exhibited significant differences at the site of the Yingsu transect and its vicinity of the watercourse, especially SMC in the soil layer of 100–260 cm increased significantly with a significant rise of GWD and reached maximum values at a GWD of about 4 m. Plant coverage and species diversity significantly improved with increases in SMC in the soil layer of 100–260 cm, both of them approached the maximum values and 92.3% of major plant species were able to grow when SMC was > 10%. To restore the ecosystem of desert riparian forest along the Lower Tarim River, the GWD must be maintained at < 4 m in the vicinity of the watercourse and at about 4 m for the rest of this arid region.     

塔里木河下游土壤水分和地下水位变化对植被的影响

Based on data collected over five years of monitoring the Lower Tarim River,we analyzed the variability of soil moisture content (SMC) and the relationship between SMC,groundwater table depth (GWD) and vegetation by using the methods of coefficient of variation (Cv),Pearson correlation and regression. The results of the variability of SMC indicate that it rose with increase in depth of soil layer -SMC in the soil layer of 0-60 cm was relatively small compared to SMC in the soil layer of 100-260 cm which showed a significant increase in variability. SMC and GWD before and after ecological water diversions exhibited significant differences at the site of the Yingsu transect and its vicinity of the watercourse,especially SMC in the soil layer of 100-260 cm increased significantly with a significant rise of GWD and reached maximum values at a GWD of about 4 m. Plant coverage and species diversity significantly improved with increases in SMC in the soil layer of 100-260 cm,both of them approached the maximum values and 92.3% of major plant species were able to grow when SMC was > 10%. To restore the ecosystem of desert riparian forest along the Lower Tarim River,the GWD must be maintained at < 4 m in the vicinity of the watercourse and at about 4 m for the rest of this arid region.     

基于土壤水分的农业干旱监测研究进展

土壤水分是评估农业干旱的关键变量。然而长期以来,由于缺乏大范围、高精度、长时间的土壤水分观测数据,基于土壤水分的农业干旱监测在实际应用中受到限制。近年来,随着遥感观测技术的发展,土壤水分数据的时空覆盖度和产品精度显著提升,基于土壤水分的农业干旱监测逐渐吸引更多的关注。论文系统归纳了站点观测与微波遥感观测的土壤水分数据特性,综述了目前基于土壤水分的3种农业干旱监测指标：基于长时间土壤水分序列的干旱指标、基于土壤水分与土壤水力学参数的干旱指标和基于土壤水分等多变量综合的干旱指标。最后,论文从提高土壤水分数据空间分辨率、加强农业干旱机制研究与完善农业干旱监测体系三方面提出基于土壤水分的农业干旱监测所面临的挑战与机遇,以期为未来的相关研究提供参考。     

荒漠地区包气带氯离子与硝酸盐的空间分布特征

荒漠地区包气带中的Cl^-、NO₃^-与生态环境有密切联系,与地下水安全有直接联系。主要以荒漠地区包气带Cl^-、NO₃^-为研究对象,通过对Cl^-、NO₃^-在包气带及不同土壤类型中的分布特征进行研究,表明强烈的蒸散发作用使Cl^-、NO₃^-呈活塞式分布,同时植物对水分的吸收以及对NO₃^-的优先吸收使NO₃^-表现出不同的分布特征。土壤中的NO₃^-可能被植物优先吸收并遵循营养循环,使表层土壤中出现极大值,随后逐渐减小。靠近表层土壤出现NO₃^-峰值和较高的NO₃^-/Cl^-原子比率反映了蓝藻菌活跃的固N作用;相对较大的NO₃^-/Cl^-原子比率伴随着较低的Cl^-说明在干旱地区稀疏的植被覆盖条件限制了对NO₃^-的吸收作用。不同的土壤类型中,Cl^-、NO₃^-表现出不同的分布特征,在粘性土壤中,NO₃^-、Cl^-浓度随含水率的减小而减小。