科尔沁沙丘-草甸过渡带人工杨树林蒸腾耗水特征

采用热扩散茎流计和自动气象站对科尔沁沙丘-草甸过渡带人工杨树林的树干液流和环境因子进行长期连续监测。结果表明：不同天气条件下茎流速率差异明显,晴天各因子昼夜波动特征明显,雨天波动幅度小,阴天介于二者之间;不同天气类型影响茎流速率的主要气象因子不同,晴天茎流速率与净辐射相关性最高（偏相关系数为0.72）,阴天与气温相关性最高（偏相关系数为0.69）;整个生长季典型晴天日平均茎流速率近似服从二次曲线,夏季大于春季和秋季,不同月份茎流速率日内变化差异显著,表现在峰值大小、液流启动时间和峰值出现时间不同;林地供水充足,持续干旱和雨后茎流速率没有显著差异,杨树蒸腾所需水分主要来自地下水,地下水位在09：00-17：00下降明显,且茎流速率越大下降幅度越大;不同胸径杨树茎流速率对各气象因子的时滞时间相同,而不同月份茎流速率对各气象因子的时滞时间不同。     

科尔沁沙地玉米耗水规律初探

运用蒸渗仪对沙地玉米的耗水量做了测定研究。结果表明,玉米在本地区的耗水量为464.6mm,其中播种-拔节期为67.7mm,拔节-抽穗期为164.4mm,抽穗-灌浆期为102.2mm,灌浆-成熟期130.3mm;水分生产率为10.84kg·hm^-2·mm^-1;沙地玉米田的日蒸散曲线在苗期和拔节期呈现抛物线型,但在抽穗和灌浆期则为一个双峰曲线;本地区的降水不能满足玉米的生长需要,需灌溉予以补充。     

科尔沁沙地农田玉米耗水规律研究

首先采用波文比-能量平衡法分析了科尔沁沙地农田玉米(Zeamays L.)不同发育阶段晴天的能量分配特征,在此基础上估算了玉米的蒸散量,并对估算结果和蒸渗仪测定结果进行比较,最后运用作物蒸散量和参考作物蒸散量计算了玉米的作物系数。结果表明:①在玉米的整个生长过程中,能量交换以水分蒸散耗热为主;②根据试验年份的降雨分布情况,该地区的自然降水不能满足玉米对水分需求,玉米各生育阶段水分亏缺比较严重;③科尔沁地区玉米4个生长阶段(苗期、营养期、生殖期、成熟期)的作物系数分别为0.52、0.90、1.13和0.64;④波文比能量平衡法可以较准确的估算玉米农田晴天时的蒸散量。     

古尔班通古特沙漠南缘非灌溉条件下梭梭[（Haloxylon ammodendron）]蒸腾耗水特征

利用热平衡包裹式茎流计连续测定了古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭2010年5月6日～10月12日的茎干液流及气象因子数据,探究了非灌溉条件下不同直径梭梭在其蒸腾耗水特性及与气象因子相关性之间的差异。结果表明：（1）茎干液流昼夜变化规律明显,蒸腾日变化呈双峰或多峰趋势,夜间保持较小液流;午休现象多出现于14∶00～16∶00。相同环境因子影响下,直径越大,茎干液流速率越大,午休现象也越明显;（2）在生长季,不同直径梭梭液流的启动和停止时间存在差异,6～8月,直径越大,液流启动时间越早,停止时间越晚。同一植株液流在不同月份的启动和停止时间差异较大,生长初期,液流启动早,停止迟;生长季末期,液流启动迟,停止早;（3）5～8月,液流日累积过程呈明显的“S”型趋势;9～10月,呈斜率一致的一条直线。直径越大,日累积量和累积速率越大,第一拐点到达时刻越早,第二拐点到达时刻越晚;（4）液流速率与太阳辐射的相关性最好,其次为气温和相对湿度,风速最小;相关性在7月份最大,6月和8月次之,10月最小。相同环境条件下,直径越大,其液流速率对气象因子的响应越明显;（5）观测时段内,7月耗水最多,6月、8月、9月次之,5月和10月最少。直径越大耗水量越多,直径9.9、13.4、22.9 cm日均耗水量为0.570、0.595、0.694 mm,总耗水量为92.904、96.923、113.052 mm,液流通量为0.263、0.284、0.346 L·cm^-2·d^-1。与干旱区不同生境的梭梭相比,古尔班通古特沙漠原生梭梭的液流通量相对较小。不同地点和生境的梭梭在耗水数量、耗水日过程特性等方面差异明显,这为天然荒漠植被防护林的管理及沙漠区人工灌溉植物的水资源合理配置提供了一定的决策支持。     

干旱区枸杞蒸腾耗水变化特征及其影响因子响应分析北大核心CSCD

以宁夏干旱区滴灌枸杞为研究对象,利用包裹式茎流计及自动气象站获取枸杞2015年4~11月树干液流数据及试验区气象参数系列,分析不同时间尺度枸杞蒸腾耗水变化特征及其与气象要素、枸杞生理生长指标间的相关关系与响应特征,为明晰枸杞耗水规律及其需水诊断提供支撑。结果表明:枸杞树干液流量随基径增大而增加,呈线性正比关系;盛花期平均液流速率最大(42.72~133.79 m L·h^(-1)),其次是盛果期和营养生长期,也是枸杞的关键需水期;6~8月累计树干液流较大,分别占全生育期总耗水量20.25%,19.23%和18.64%,4月份及11月份最小。枸杞日液流量(S)与太阳辐射(R_s)、日均气温(T_a)呈线性相关,与水汽压差(VPD)呈二次多项式相关,且符合回归方程S=0.005R_s+0.066T_a+0.318VPD-0.533(R^2=0.695)。树干液流与基径(r)满足方程S=1.137 7r-2.105 2(R^2=0.821 067)与冠幅(A)满足S=0.905 3A+0.541 6(R^2=0.680 4);并与光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Er)呈显著正相关关系,通过P=0.05的显著性检验。     

整地对栗钙土物理性质和杨树人工林苗木生长的影响

采用定位观测的方法,系统研究了不同整地规格对栗钙土的物理性质和杨树人工林苗木生长的影响.试验结果表明经整地后土壤物理性质总体上得到改善.但不同规格的整地对栗钙土土壤物理性质的改善程度和对杨树人工林苗木生长的促进作用是不同的.在当前的经济发展水平下,综合考虑整地后土壤物理性质的变化和苗木生长的实际效果,在栗钙土上应采用B规格的整地.     

科尔沁沙地沙丘固定过程中植物生物量及土壤特性

为了解沙丘固定不同阶段植物群落的生物量特点及土壤理化特性的变化规律,研究比较了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙质草地4种生境的地上、地下生物量,并分4层土壤深度分析了土壤理化特性的演变特征及相关关系.结果表明:(1)植物地上生物量与地下生物量显著正相关,0~10 cm土层地下生物量最大,随着沙丘的固定,地下10～20、20～40、40～60 cm深度土层的生物量显著增加,植物地上生物量依次增大,分别为2.20、98.10、131.41、190.38 g·m^-2,地下地上生物量比依次为10.44、1.67、0.81、1.18;(2)随着沙丘的固定,表层土壤容重由1.62 g·cm³下降到1.33 g·cm³,各土层的粉沙和极细沙的占比依次增加,中沙比例依次减小,土壤碳氮含量、碳氮比、pH值、电导率均逐渐增加;(3)地上、地下生物量均与表层土壤碳氮含量、pH值、电导率显著正相关,土壤碳、氮含量均与pH值、电导率、土壤水分含量显著正相关,与土壤容重显著负相关(p<0.05).综上所述,沙丘恢复过程中植物生物量的增加与表层土壤颗粒细化、营养物质增多、水分增加密切相关,土壤-植被系统构成了有机的综合体.     

科尔沁沙地植被恢复过程中群落组成及多样性演变特征

流动沙丘、固定沙丘和沙质草地均是科尔沁沙地土地沙化的产物,植被恢复重建则是该区域流沙治理的主要措施,理解植被恢复过程中群落组成及植物多样性演变特征有利于沙地植被恢复和生态重建.本研究基于连续15年对科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘和沙质草地长期植物群落结构调查数据,分析了 3种沙地类型植物群落年际变化特征及不同生活型植物年...     

科尔沁沙地白草、赖草无性系生长及适应对策的初步研究

通过对科尔沁沙地白草、赖草在各自典型生境下的观察与测定,分析比较了二者无性系生长及有关适应对策。研究结果表明:白草无性系能够以分株小而密度大为特点扩展地上空间,同时依赖于生物量在地下的大量分配以及根茎与不定芽在0~20cm土层内的高度发育占据土壤上层,起到缝合农田弃荒地风蚀破口的作用;赖草无性系采取的是稳长深扎的适应对策,其总生物量在地上和地下部分的分配较为均衡,而根茎不定芽趋向于在土壤下层(20~40cm)得到更好的发育。     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳含量变化特征及影响因素北大核心CSCD

科尔沁沙地是中国半干旱地区沙漠化发展的典型地区和沙漠化防治的重点区域。本研究以科尔沁沙地为研究区域,以沙漠化逆转不同阶段的沙地为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用空间代替时间的方法,在区域尺度上探讨了土壤有机碳对沙漠化过程的响应规律,并结合气候、植被和地形因子阐释了该区域土壤有机碳空间变异的主导因素。结果表明:(1)土壤有机碳含量随沙漠化程度的加剧表现出疏林草地(未沙漠化)>固定沙地(轻度沙漠化)>半固定沙地(中度沙漠化)>半流动沙地(重度沙漠化)>流动沙地(极重度沙漠化)。(2)固定沙地、半固定沙地、半流动沙地和流动沙地土壤有机碳密度分别比疏林草地降低了29.1%、49.3%、62.9%和84.1%。(3)随着沙漠化的发展,土壤质地发生粗化现象,即中、细砂粒含量明显增加,而土壤细颗粒(极细砂和黏粉粒)含量明显下降。(4)科尔沁沙地沙漠化过程中,土壤黏粉粒的损失是土壤粗化、有机碳含量下降的主要原因,而pH的变化受沙漠化影响较小。(5)气候因子是导致SOC含量受经纬度影响的主要因素,而地形因子的影响次之。     

科尔沁沙地沙漠化正逆过程的地面判别方法

在实地调查和多年定位研究的基础上, 根据目前沙漠化过程研究的需要,介绍了沙地、沙丘、沙漠化土地等相关概念及其主要区别,阐述了沙地、沙丘、沙漠化土地类型的划分标准以及类型互换使用中应该注意的问题;通过分析影响沙漠化发展方向和过程的关键因素,建立了沙漠化正\,逆发展过程的地面判别指标体系,并讨论了不同类型沙丘的主要来源、发展方向及转换过程的判别方法。所建立的沙漠化正\,逆过程的地面判别方法,具有较强的实用性、可操作性和准确性, 可用于科尔沁沙地以及类似环境条件同类型沙地的野外调查和定位研究。     

科尔沁沙地采用人工植被对流沙治理的技术

在科尔沁沙地的流动沙丘上采用不同的人工措施,即铺设秸秆栅栏沙障、草方格和栽植差不嘎蒿,对沙丘的固定作用进行了研究。结果表明三种措施都有利于增加沙丘植物的多样性和生物量,但栽植差不嘎蒿和草方格好于秸秆栅栏沙障;沙丘固定过程中,植物的演替顺序有沙蓬-差不嘎蒿-狗尾草-黄蒿的趋势;植物生物量的形成与土壤湿度关系密切,应用试验数据建立了生物量(Y)与土壤湿度(X)的回归关系方程。Y=-13.7x²+72.5x-11.42 R²=0.824。     

近5 a来科尔沁沙地典型区域地下水埋深变化分析

 从2002至2006年奈曼旗地下水埋深监测数据中,选取典型区域的18个监测点,分为三个样带,对其地下水埋深的时空变化及其与降雨量的关系进行分析。结果表明,近5 a典型区域地下水埋深均呈下降趋势,教来河沿岸变化最为明显,年际最大水位差达2.11 m,变化幅度13.6% ~51.4%;空间分布上以教来河沿岸地下水埋深最大,近5 a平均为6.15 m;典型区域年内最高地下水位出现在3—4月,最低水位在8—9月;近5 a来降雨量和多年降雨量分别与同期地下水埋深变化的分析表明,降雨量对研究区地下水埋深影响较小。     

科尔沁沙地优势固沙灌木的生物量预测模型

灌木生物量预测模型对于快速估算固沙灌木林生产力具有重要作用。以科尔沁沙地3种常见的固沙灌木小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、差不嘎蒿（Artemisia halondendron）、黄柳（Salix gordejevii）为对象,基于对灌木地上、根系和整株生物量及高度、冠幅等的测定,建立3种灌木地上、根系和总生物量的估算模型,通过决定系数（R²）、估计值的标准误（SEE）和回归检验显著水平（P<0.05）筛选最优的生物量预测模型。结果表明：小叶锦鸡儿和黄柳生物量的最佳估算变量为冠幅体积,而差不嘎蒿的最佳预测变量为冠幅面积。幂函数回归模型具有最大的R²和较小的SEE,说明相对生长方程是估算小叶锦鸡儿、黄柳、差不嘎蒿灌木生物量较理想的模型。通过实测值检验,3种灌木幂函数模型预测生物量的预估精度在93%以上,具有较好的预测精度。     

科尔沁沙地自然与人为因素对沙漠化影响的累加效应分析

采用滑动平均法分析了科尔沁沙地年平均温度、年降水量(代表自然因素)和耕地指数、草场载畜量(代表人为因素)对沙漠化影响的累加效应。结果表明,年平均温度和年降水量的累加作用持续的时间较短(在4a之内),其中年平均温度对沙漠化影响的累加效应作用在2a最大,但作用不明显;年降水量对沙漠化的影响以4a最高,累加效应最明显,关联系数为0.801,而且二者之间有较显著的回归关系。年降水量和年平均温度的波动特点是决定累加作用时间和影响强度的关键。代表人为因素的耕地指数和草场载畜量对沙漠化影响的累加效应都比较明显、作用持续的时间较长(大于8a),其中耕地指数对沙漠化的影响以7a的累加效应最明显;草场载畜量对沙漠化的影响以10a的累加效应最明显,耕地指数和草场载畜量与沙漠化之间存在着较显著的回归关系。人口持续增长导致的对资源环境压力的增大是耕地指数和草场载畜量对沙漠化影响产生累加效应的根本原因。     

科尔沁沙质草地植物群落的放牧退化及其自然恢复过程

 为了了解不同放牧强度对我国北方沙质草地的影响及其封禁停牧后草地植被的自然恢复过程,我们于1992—2006年在科尔沁沙地开展了草地放牧和封育试验,分析研究了人类放牧活动对草地植被的影响,比较了不同程度退化草地恢复速度及其所受气候变化影响。研究结果表明:①在科尔沁沙地,随着放牧强度的增加,草地植被受放牧影响的程度会加重,但只有持续重牧才会导致植被的严重退化,而且持续重牧对植被盖度、高度和草地生产力的危害程度要大于对物种丰富度和多样性的危害程度;中度放牧可以导致植被盖度、高度、生物量的轻度下降,但对物种丰富度、多样性没有不良影响;对于退化草地而言,持续轻牧可促进植被的有效恢复;②封禁停牧以后,草地原受干扰程度不同,其恢复的相对速度也不同,表现为原草地退化越严重,其恢复速度相对越快,而且是植被高度、盖度、生物量的恢复速度要大于物种丰富度、多样性和频度的恢复速度;③草地植被的恢复演替明显受到气候变化的影响,暖湿气候有利于植被的恢复,暖干气候对于植被的恢复不利。     

科尔沁沙地30种植物叶凋落物CO2释放量及释放速率的研究

 采用可以有效控制环境因子的室内土壤培养试验，初步研究了科尔沁沙地30种植物叶凋落物的CO₂释放量及释放速率。结果表明：①在28 d培养期内，不同植物叶凋落物释放的CO₂量差异很大，其中，多年生植物叶凋落物CO₂释放量平均值大于一年生植物，但二者之间的差异不显著；禾本科植物叶凋落物CO₂释放量平均值明显小于其他植物，二者之间呈显著差异。②在28 d培养期内，不同植物叶凋落物每四天CO₂释放速率差异很大。一年生与多年生植物叶凋落物28 d内每四天释放CO₂的速率无显著差异；禾本科与其他植物叶凋落物每四天释放CO₂的速率在培养的前16 d差异呈显著，而后差异消失。③植物叶凋落物的全碳含量，氮含量，C／N，灰分/N及灰分含量不同造成CO₂释放量及释放速率的差异。叶凋落物28 d释放CO₂的量与叶凋落物初始碳含量及灰分含量均无相关关系，与叶凋落物初始氮含量呈显著正相关，与叶凋落物C／N及灰分／N呈显著负相关。叶凋落物培养期内每四天释放CO₂的速率与叶凋落物初始碳含量无相关关系；叶凋落物0\_20天释放CO₂的速率与叶凋落物初始氮含量呈显著正相关，与叶凋落物C／N呈显著负相关；叶凋落物9\_28天CO₂释放速率与灰分／N呈显著负相关；培养后期（17\_28天）的CO₂释放速率与灰分含量呈显著负相关。     

亚热带樟树树干液流通量变化规律

采用热脉冲技术于2013―2015 年连续测定了樟树的树干液流,并同步监测了环境因子,分析了樟树树干液流日变化和季节变化特征以及对不同环境条件的响应。结果表明：樟树树干液流速率晴天日变化为典型的单峰型曲线,季节变化明显,液流速率峰值夏季＞春季＞秋季＞冬季,峰宽随季节变化存在“窄→宽→窄”的逐步变化过程。樟树存在微弱的夜间液流,且生长季较其他月份活跃。液流启动时间夏季最早,冬季最晚,液流结束（进入夜间低值）时间夏季晚于冬季约1~2 h。上下午液流量比值均＜1,平均值为0.74。同月不同天气条件下,液流速率和液流量均为晴天＞阴天＞雨天。干旱环境下,樟树树干液流峰值下降了约95%,与2014 年相比,同期内液流总量减少了约47.8%,在干旱中液流量与气温、水汽压亏缺呈显著负相关,改变了常年中（没有干旱）液流量与气温和水汽压亏缺呈显著正相关的关系。干旱显著降低了樟树的树干液流量,也反映了樟树对干旱的适应过程。     

沙地影响玉米产量形成因子的量化研究(I)

采用二次回归通用旋转组合设计方法,对沙地玉米的水肥因子进行了量化试验研究。结果表明,试验条件下沙地农田当土壤相对含水量保持在67.2%,施用尿素52.5 g·m^-2和施用磷肥36.7g·m^-2时,可以获得1.32 kg·m^-2的最高产量。影响玉米产量形成的敏感因子首先是氮肥施用量,其次是土壤相对含水量,而磷肥施用量对玉米增产效果不明显。玉米的产量(Y)与土壤相对含水量因子(X₁)、氮肥施用量因子(X₂)和磷肥施用量因子(X₃)的关系为:Y=5.16+0.151x₁+0.284x₂-0.182x₃+0.199x₁x₂+0.403x₁x₃-0.215x₂x₃-0.193x₁²-0.415x₂²-0.002x₃²。     

近40a我国北方农牧交错区气候变化及其与土地沙漠化的关系——以科尔沁沙地为例

近40 a来,伴随着全球气候变化,科尔沁沙地的气候也发生了较为明显的变化。主要表现为:90年代和60年代相比,年均气温升高0.5~1.2℃,气温波动性减小43.0%~61.0%;年均降水量增加50~67mm,年降水变异系数增大20%~50%;年均蒸发量下降16.7%;气候呈现暖湿化趋势。其中升温主要发生于冬季,降水增加主要发生于春夏两季。近40 a来,该区沙漠化呈明显发展趋势,其中从50年代末到80年代末,沙漠化面积由32 925 km²增加到71 884 km²,年均发展速度高达3.94%,虽然到90年代其年均发展速度降到1.2%,但总面积却扩展了8 673 km²。降水的增加有利于天然植被的恢复和农业的发展,但也容易导致大面积垦荒的发生,进而引起沙漠化急剧发展。因此,在严禁滥垦草原的同时,要抓住时机大力发展灌溉农业,加强植被的保护和建设。