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毛乌素沙地油蒿灌丛生态系统的土壤呼吸特征 被引量：9
1
作者 刘鹏 贾昕 +3 位作者 杨强 查天山 王奔 马景永 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期10-17,共8页
【目的】探究毛乌素沙地半干旱区典型油蒿灌丛生态系统土壤呼吸速率特征,揭示土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,以期为预估半干旱区土壤碳排放提供科学依据。【方法】在宁夏盐池选取典型油蒿群落,采用切根法剖分土壤呼吸组分,于2014年4... 【目的】探究毛乌素沙地半干旱区典型油蒿灌丛生态系统土壤呼吸速率特征,揭示土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,以期为预估半干旱区土壤碳排放提供科学依据。【方法】在宁夏盐池选取典型油蒿群落,采用切根法剖分土壤呼吸组分,于2014年4—10月利用自动气室法对切根处理与对照样地的土壤呼吸速率进行连续观测,采用指数方程拟合土壤呼吸组分对土壤温度的响应,并运用线性回归分析温度响应函数残差(观测值/预测值)与土壤含水率间的关系。【结果】在日尺度、自养呼吸速率最大值出现时间(11:00)早于土壤温度最大值出现时间(15:00),而异养呼吸速率最大值出现时间基本与土壤温度最大值出现时间一致;在生长季中期(6—8月),土壤总呼吸速率,自养呼吸速率和异养呼吸速率的温度敏感性(Q10)分别为1.51,1.40和1.88;自养呼吸速率对温度的响应受水分的影响,当土壤含水率小于8%时,土壤温度仅能解释自养呼吸速率季节变异的36%(Q10=1.10),自养呼吸速率的温度响应函数残差随土壤含水率升高而增加(R2=0.59,P<0.05);当土壤含水率大于8%时,自养呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加(R2=0.75,Q10=1.88),自养呼吸速率的温度响应函数残差与土壤含水率无显著关系;与自养呼吸速率不同,异养呼吸速率对温度的响应受水分的影响较小,在不同土壤水分条件下均随土壤温度升高呈指数增加(R2>0.65);自养呼吸贡献率(自养呼吸速率/土壤总呼吸速率)在日尺度上存在中午降低的现象;在季节尺度,RA/RT呈现出明显的季节性波动,在5—8月平均为54%,9—10月平均为69%。【结论】在日尺度,自养呼吸速率受土壤温度的影响较小,而异养呼吸速率主要受土壤温度调节;在季节尺度,异养呼吸速率主要受土壤温度调节,其Q10高于自养呼吸速率;而自养呼吸速率对温度的响应受水分的调节,其Q10随土壤含水率升高而增大;自养呼吸贡献率在日尺度与季节尺度的动态变化很可能来源于呼吸组分对环境因子的差异响应。 展开更多
关键词 土壤温度 土壤水分 Q10 土壤自养呼吸 土壤异养呼吸 毛乌素沙地 油篙
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毛乌素沙地南缘多年气象干旱向土壤干旱垂向传播过程解析
2
作者 贺军奇 龙婷 +3 位作者 陈云飞 刘祖钰 石长春 刘秀花 《农业工程学报》 北大核心 2025年第9期113-124,共12页
为探究黄河流域毛乌素沙地南缘气象干旱向包气带土壤干旱的垂向传播过程,该研究基于草地和裸地原位监测数据和长期气象数据,利用Hydrus-1D模型模拟1980—2020年的0~150 cm土壤水分动态;通过标准化降水蒸散指数(standardized precipitati... 为探究黄河流域毛乌素沙地南缘气象干旱向包气带土壤干旱的垂向传播过程,该研究基于草地和裸地原位监测数据和长期气象数据,利用Hydrus-1D模型模拟1980—2020年的0~150 cm土壤水分动态;通过标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)划分出40多年来大气干湿交替期(S1)、干旱期(S2)和湿润期(S3),结合土壤水分亏缺指数(soil moisture deficit index,SMDI),采用最大相关系数法、小波相干分析与干旱传播指数等方法,探究不同气候模式下草地和裸地的干旱传播过程。结果表明:气象干旱向土壤干旱传播时间随土层深度而延长。传播强度整体随深度减弱,但受根系分布影响使得草地根区相对其他深度干旱传播强度更弱。不同覆被条件下,同期草地土壤旱情相较于裸地更严重,即干旱历时长、烈度大且影响的土层深。草地对气象干湿状态的响应更敏感,各深度的干旱传播时间比裸地快1~2个月,且干旱传播强度超过裸地。干旱传播过程受不同气候模式影响。S3期间因降水量大且温度高干旱传播时间最快。但受不同时期蒸散过程差异的影响,干旱传播强度在S1期最强,S3期次之,S2期较弱。不同深度土壤的垂向传播过程受水文连通性、根系分布和蒸散发强度共同影响。草地的传播强度大于裸地,建议在防沙治沙与植被恢复工程中控制密度,减少土壤水分过度消耗以缓解干旱。研究结果揭示了气象干旱向土壤干旱的垂向传播过程,阐明了植被覆盖与气候模式对干旱传播过程的协同影响,可为毛乌素沙地防沙治沙工作提供理论参考与实践依据。 展开更多
关键词 干旱传播 垂向传播 毛乌素沙地 草地生态系统 干旱传播指数
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毛乌素沙地植被恢复过程中物种多样性与功能多样性的关系
3
作者 宋春阳 佘维维 +4 位作者 郭焱培 袁新月 秦树高 冯薇 张宇清 《生态学报》 北大核心 2025年第13期6331-6348,共18页
固沙植被在防止土壤风蚀、提高生物多样性和改善生态系统功能等方面发挥着非常重要的作用,然而,其对生物多样性和生态系统影响的机制研究仍较为有限,固沙植被演替过程中物种多样性与功能多样性的动态关系尚不明晰,制约着对生态系统恢复... 固沙植被在防止土壤风蚀、提高生物多样性和改善生态系统功能等方面发挥着非常重要的作用,然而,其对生物多样性和生态系统影响的机制研究仍较为有限,固沙植被演替过程中物种多样性与功能多样性的动态关系尚不明晰,制约着对生态系统恢复成效的评估。以毛乌素沙地不同恢复阶段的植物群落为研究对象,分析了植被演替过程中土壤理化性质、植物功能性状、群落物种组成等方面的变化,旨在揭示植被恢复过程中物种和功能多样性的变化及其关系。结果显示:(1)随着植被恢复,土壤黏粒、粉粒占比增加,水分、养分条件明显改善;(2)植物功能性状偏向资源获取型,株高、叶碳含量、叶氮含量和比根长等均显著提高;(3)物种丰富度显著增加,均匀度显著降低,Shannon-Wiener指数无明显变化;(4)功能多样性指数(功能离散度、功能分异度、功能均匀度、功能丰富度和功能离散度二次熵指数)显著降低。结果表明,固沙植被演替过程中,环境过滤发挥着主要作用,并推动着群落适应性策略的转变,固沙植被物种多样性虽有所提高,但各物种呈现趋同适应,功能多样性降低,植物对资源的利用率并未增加。因此,尽管目前的固沙植被经过二十余年的恢复,盖度显著提高,土壤质量有所改善,但尚未恢复至功能多样、结构稳定的阶段,未来仍需采取严格的封禁等保护措施,为生态系统持续演替创造条件。 展开更多
关键词 植物功能性状 物种多样性 功能多样性 植被恢复 毛乌素沙地
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毛乌素沙地不同林龄樟子松人工林土壤真菌组成与群落构建过程
4
作者 鲁莹 李启研 +3 位作者 王梓翔 高广磊 丁国栋 张英 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第5期83-91,共9页
【目的】为探究毛乌素沙地不同林龄樟子松人工林土壤真菌群落组成与构建过程,揭示林龄对土壤真菌组成与功能的影响。【方法】以陕西榆林26 a、32 a、43 a樟子松人工林为研究对象,采用野外调查、Illumina Miseq高通量测序、零模型推断和F... 【目的】为探究毛乌素沙地不同林龄樟子松人工林土壤真菌群落组成与构建过程,揭示林龄对土壤真菌组成与功能的影响。【方法】以陕西榆林26 a、32 a、43 a樟子松人工林为研究对象,采用野外调查、Illumina Miseq高通量测序、零模型推断和FUNGuild功能预测相结合的研究方法,系统分析土壤真菌群落多样性、组成、群落构建过程和功能特征,阐明土壤真菌群落与土壤理化性质的相关性。【结果】(1)不同林龄樟子松人工林的土壤真菌群落α多样性和β多样性均无显著差异(P>0.05)。毛乌素沙地樟子松人工林共检测出土壤真菌5门23纲62目133科285属,其中丝盖伞属为各林龄组的优势属(相对丰度最高)。随着林龄增加,假基块菌属、贵州垫盘菌属和Sphaerosporella相对丰度明显上升。(2)在土壤真菌中,除其他营养型外,共生营养型占主导地位,其次为腐生营养型。随林龄增加,共生营养型真菌中外生菌根真菌相对丰度显著上升(P<0.05),腐生营养型真菌相对丰度显著下降(P<0.05)。土壤理化性质与土壤真菌功能无显著相关性(P>0.05)。基于系统发育零模型的分析显示,扩散限制是该地区樟子松人工林土壤真菌群落构建的主要过程。【结论】毛乌素沙地樟子松人工林中,随着林龄的增加,樟子松人工林土壤真菌群落结构相似且稳定,土壤真菌功能向更有利于植被生长的方向演替,群落构建过程主要受真菌的出生、死亡、迁移、迁出等影响。 展开更多
关键词 樟子松 土壤真菌 群落组成 群落构建 功能特征
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2000—2020年蒙古高原生态系统服务及其对气候因子的响应 被引量：4
5
作者 超宝 赵媛媛 +2 位作者 武海岩 李媛 苏宁 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2024年第9期1577-1586,共10页
客观理解蒙古高原生态系统服务及其对气候因子的响应对于气候变化背景下制定科学的生态系统保护和利用策略具有重要意义。基于土地利用/覆盖和气象观测等数据,综合运用模型模拟、空间分析和统计分析等方法,探究蒙古高原主要生态系统服... 客观理解蒙古高原生态系统服务及其对气候因子的响应对于气候变化背景下制定科学的生态系统保护和利用策略具有重要意义。基于土地利用/覆盖和气象观测等数据,综合运用模型模拟、空间分析和统计分析等方法,探究蒙古高原主要生态系统服务的时空格局及其与气候因子的关系。结果表明:(1)蒙古高原生态系统生境质量、产水量、碳储量、绿地休闲服务均呈现出东高西低、北高南低的分布格局,空气净化服务呈现西高东低、中部高四周低的空间分布格局。(2)2000—2020年,除空气净化服务总体呈降低趋势外,生境质量、产水量、碳储量、绿地休闲服务表现出不同程度的增加趋势,增长率分别为9.76%、36.02%、7.96%、7.37%,各类生态系统服务的变化幅度具有明显的空间异质性。(3)年均降水量、温度和风速等气候因子与不同生态系统服务均呈现出显著相关性,总体上来看,降水量对生境质量、产水量、碳储量、绿地休闲等服务变化的影响贡献最大,风速对空气净化服务变化产生的贡献最大;不同亚区内,各类因子的贡献也存在一定差异。研究从生态系统服务的角度较全面地评估了蒙古高原生态系统状况,结果能够为中蒙合作开展适应气候变化的生态系统管理提供科学参考。 展开更多
关键词 生态系统服务 时空格局 气候变化 InVEST模型 蒙古高原
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毛乌素沙地包气带气态水同位素特征及其运移规律 被引量：3
6
作者 刘秀花 田书林 +3 位作者 马延东 贺屹 石长春 郑策 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期112-120,共9页
为揭示包气带气态水在大气、土壤和地下水之间交换对内部水与能量传递的响应,该研究应用原位监测、同位素示踪与数值分析相结合的方法,对毛乌素沙地包气带气态水时空变化特征与运移规律进行分析。结果表明,受大气水汽来源和局地循环影响... 为揭示包气带气态水在大气、土壤和地下水之间交换对内部水与能量传递的响应,该研究应用原位监测、同位素示踪与数值分析相结合的方法,对毛乌素沙地包气带气态水时空变化特征与运移规律进行分析。结果表明,受大气水汽来源和局地循环影响,降水δD_(L)和δ^(18)OL值均表现出春夏富集、秋冬贫化。各深度土壤气态水δ^(18)O_(a)与液态水δ^(18)OL值呈显著正相关(P<0.01),但在季节上,春夏季为极显著线性正相关(P<0.01),而秋冬季则无显著相关性(P=0.12)。表层水汽通量的增大伴随δ^(18)O_(a)富集,而水汽密度夏季的增大和冬季的减小均表现出表层δ^(18)O_(a)富集,夏季蒸发比冬季冻结更能引起表层土壤δ^(18)O_(a)富集。受包气带温度梯度驱动影响,夏季土壤深部气态水接受浅层水汽补给,冬季浅层接受中深层水汽的补给,而春、秋季剖面分别存在温度聚合和发散零通量面,使得补给关系复杂。该研究明确了土壤δ^(18)O_(a)的变化受水汽迁移模式、大气蒸发能力和土壤冻融的共同控制,表层δ^(18)O_(a)的富集在冬季受蒸发与向上的水汽传输共同影响,而夏季主要受土壤水的昼夜蒸发与凝结循环作用所致,该结果为厘清土壤水汽迁移机制以及进一步阐明包气带水循环过程提供科学依据。 展开更多
关键词 气态水 同位素 水汽迁移 包气带 毛乌素沙地
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毛乌素沙地土壤解磷菌的分离筛选及其解磷机制 被引量：6
7
作者 周晓倩 冯薇 +2 位作者 贺斌 秦树高 张宇清 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期109-118,共10页
为探究毛乌素沙地土壤中可培养解磷细菌的种类、解磷能力和作用机制,该研究利用磷酸三钙为磷源的培养基,从黑沙蒿(Artemisia ordosica)林地土壤中分离出61株解磷细菌,其中变形菌门(Pseudomonadota)假单胞菌属(Pseudomonas)为优势类群。... 为探究毛乌素沙地土壤中可培养解磷细菌的种类、解磷能力和作用机制,该研究利用磷酸三钙为磷源的培养基,从黑沙蒿(Artemisia ordosica)林地土壤中分离出61株解磷细菌,其中变形菌门(Pseudomonadota)假单胞菌属(Pseudomonas)为优势类群。最终筛选出4株高效解磷菌(命名为R1、R4、NR1和NR3),磷增量分别为501.24、67.78、55.48和800.28 mg/L。基于形态特征、生理生化特性和系统发育分析,鉴定R4和NR1为假单胞菌属,R1和NR3分别为拟无枝酸菌属(Amycolatopsis)和泛菌属(Pantoea)。这些菌株的解磷能力与其分泌的草酸、乙酸、酒石酸量及pH值显著相关。结果表明,具有较强耐盐碱性的4株高效解磷菌,通过分泌有机酸和调节pH值显著提升了有效磷含量,显示出其作为微生物菌剂在干旱地区土壤改良和植被恢复中的潜在应用价值。 展开更多
关键词 解磷细菌 溶磷能力 无机磷 有机酸 毛乌素沙地
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典型沙生灌木生态系统凝结水量估算 被引量：13
8
作者 郭晓楠 查天山 +3 位作者 贾昕 杨强 穆家伟 刘鹏 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期80-87,共8页
当前对干旱半干旱过渡带生态系统凝结水量的估算及其年际变化的认识仍十分有限。本研究以宁夏盐池沙生灌木生态系统为对象,运用微型蒸渗仪、涡度相关(eddy covariance,EC)法和Penman-Monteith公式对凝结水进行测定和估算,以求探索涡度... 当前对干旱半干旱过渡带生态系统凝结水量的估算及其年际变化的认识仍十分有限。本研究以宁夏盐池沙生灌木生态系统为对象,运用微型蒸渗仪、涡度相关(eddy covariance,EC)法和Penman-Monteith公式对凝结水进行测定和估算,以求探索涡度相关法和Penman-Monteith公式估算凝结水的准确性,并且分析凝结水季节和年际变化、其对生态系统水量平衡的贡献及降雨对凝结水的影响。结果表明:1)以微型蒸渗仪观测结果为对照标准,涡度相关法因在夜间存在严重的能量不闭合会造成凝结水严重低估,而Penman-Monteith公式可以较准确地估算凝结水量(R2=0.94,P<0.05);2)采用Penman-Monteith公式估算2012—2014年凝结水,日平均凝结水量为0.14±0.08mm,年平均凝结水发生天数为259 d/a,估算2012—2014年凝结水年总量分别为46、33和29 mm。凝结水多发生在夏秋季。2012—2014年降雨年平均量为301 mm。凝结水年均总量是平均降雨总量的12%。3)降雨时与降雨后一天凝结水成显著正相关关系(R2=0.81,P<0.05)。2012—2014年≥20 mm的降雨次数占全年总降雨次数百分比分别为10%、5%和3%,≥20 mm的降雨能够为空气提供较多水分,增加凝结水量。因此≥20 mm降雨次数占全年总降雨次数的百分比将显著影响当年凝结水总量。结果证实,虽然凝结水总量年际差异较大且占降雨的百分比较小,凝结水是维持荒漠生态系统功能的重要稳定水源。 展开更多
关键词 凝结水 涡度相关法 PENMAN-MONTEITH公式 能量闭合 降雨
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毛乌素沙地植被净初级生产力时空变化及其驱动因素 被引量：5
9
作者 王志鹏 石长春 +5 位作者 马雅莉 张艳 玉苏普喀迪尔·孜米尼 张格语 温仲明 刘洋洋 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2962-2972,共11页
净初级生产力(Net primary productivity,NPP)及其对全球气候变化的响应是全球变化研究的热点之一。本研究基于MODIS遥感数据、DEM数据和气象数据等,采用Sen趋势分析、MK显著性检验、CV稳定性分析、偏相关与多元回归分析等方法,分析毛... 净初级生产力(Net primary productivity,NPP)及其对全球气候变化的响应是全球变化研究的热点之一。本研究基于MODIS遥感数据、DEM数据和气象数据等,采用Sen趋势分析、MK显著性检验、CV稳定性分析、偏相关与多元回归分析等方法,分析毛乌素沙地植被NPP的时空变化规律,并定量分析气候变化对植被NPP的影响机制。结果表明:2001—2022年毛乌素沙地植被NPP年均值变化范围介于102.75~210.62 g·m^(-2)之间。整体上,植被NPP呈现波动上升趋势,但是存在明显差异。空间上,毛乌素沙地植被NPP年平均值为164.43 g·m^(-2),植被NPP呈增加趋势的区域分布在北部,呈减少的区域位于南部。在毛乌素沙地东部对植被NPP的影响中,辐射是主导因素之一;在西部与中部,温度和降水是主导因素之一。研究表明气候因素对毛乌素沙地植被NPP的变化有显著作用,其结果也为研究区的生态绿色建设与资源的开发提供科学依据。 展开更多
关键词 NPP 气候变化 毛乌素沙地 驱动因素
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我国荒漠生态系统动物物种多样性保护价值估算 被引量：5
10
作者 刘博 张宇清 +3 位作者 吴斌 吴秀芹 秦树高 张举涛 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2015年第2期92-98,共7页
生物多样性保护作为生态系统的支持性基础功能,其价值评估受到普遍关注,但评价方法一直是困扰学界的主要问题。基于能值理论对我国荒漠生态系统动物物种多样性保护价值进行核算,并参考世界自然保护联盟(IUCN)物种濒危等级分级标准,计算... 生物多样性保护作为生态系统的支持性基础功能,其价值评估受到普遍关注,但评价方法一直是困扰学界的主要问题。基于能值理论对我国荒漠生态系统动物物种多样性保护价值进行核算,并参考世界自然保护联盟(IUCN)物种濒危等级分级标准,计算引入濒危指数对动物物种由于其稀缺性得到的价值增值。结果显示,我国荒漠生态系统动物物种多样性保护总价值为35万1 000亿元,其中稀缺性价值为3万6 400亿元,哺乳动物保护价值占总价值的52.41%,鸟类保护价值占42.04%。结果表明,我国荒漠生态系统具有巨大的动物物种多样性保护价值,其价值分布趋势由东向西、由南向北递增。从研究范围内各省区的情况来看,新疆的动物物种多样性保护价值最高,为21万1 000亿元,青海、西藏、内蒙古、甘肃价值数接近,陕西、山西、河北、吉林、黑龙江、辽宁价值较低。 展开更多
关键词 荒漠生态系统 动物物种 多样性保护价值 能值理论 濒危指数 稀缺性价值
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毛乌素沙地黑沙蒿与赖草凋落物混合分解对增温的短期响应 被引量：1
11
作者 罗凯 高圣杰 +3 位作者 郝少荣 梁琨 查天山 贾昕 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第16期7301-7312,共12页
植物凋落物分解过程受环境和生物因素共同调控,而气候变暖如何改变凋落物分解的物种混合效应仍存较大不确定性。采用开顶式增温箱和分解袋相结合的方法,研究增温对毛乌素沙地黑沙蒿、赖草以及两者的混合凋落物分解前150d质量损失和养分... 植物凋落物分解过程受环境和生物因素共同调控,而气候变暖如何改变凋落物分解的物种混合效应仍存较大不确定性。采用开顶式增温箱和分解袋相结合的方法,研究增温对毛乌素沙地黑沙蒿、赖草以及两者的混合凋落物分解前150d质量损失和养分释放的影响。结果表明:增温导致赖草凋落物质量、C、N、P、纤维素和木质素残留率分别下降7%,7.6%、12%、8.8%、20%和10%,黑沙蒿凋落物质量、P和木质素残留率分别上升2.2%、2.2%和0.8%,C、N和纤维素残留率分别下降1.1%、2%和2.5%。与单独分解相比,混合凋落物质量、C、P、纤维素和木质素残留率分别上升7.7%、8.2%、4.1%、3.9%和5.9%,N元素残留率下降4.1%,增温导致混合凋落物质量、C、N、P、纤维素和木质素残留率分别上升16.9%、18.8%、11.4%、18.5%、21.5%和21.1%。黑沙蒿和赖草凋落物混合在前期分解过程中产生了拮抗效应,即相比于单种凋落物分解具有更低的质量损失;此外,增温处理下拮抗效应更强。本研究表明,在气候变化和植被恢复背景下,预测毛乌素沙地灌丛生态系统的生物地球化学循环时,应该考虑气候变暖和物种混合的交互因子对凋落物分解的影响。 展开更多
关键词 凋落物分解 混合 拮抗 增温 养分释放
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基于层次分析法的毛乌素榆林沙区防护林健康评价体系研究 被引量：1
12
作者 乔一娜 曹双成 +5 位作者 石孟迪 党宏忠 秦于倩 赵晓彬 高荣 石长春 《林草资源研究》 北大核心 2024年第2期109-115,共7页
研究和建立防护林健康质量标准和评价体系,掌握毛乌素榆林沙区防护林健康状况,合理评价防护林健康状态对科学保护防护林资源和制定防护林可持续经营管理措施具有指导意义。以毛乌素榆林沙区防护林不同立地类型为研究对象,采用层次分析法... 研究和建立防护林健康质量标准和评价体系,掌握毛乌素榆林沙区防护林健康状况,合理评价防护林健康状态对科学保护防护林资源和制定防护林可持续经营管理措施具有指导意义。以毛乌素榆林沙区防护林不同立地类型为研究对象,采用层次分析法,构建毛乌素榆林沙区防护林健康状况评价体系。结果表明:1)毛乌素榆林沙区防护林健康等级划分为5个,分别为健康(0.70~1.00)、微度退化(0.60~<0.70)、轻度退化(0.50~<0.60)、中度退化(0.40~<0.50)、重度退化(0~<0.40);2)毛乌素榆林沙区防护林健康状态总体偏低,属于轻度退化到中度退化,与实际调查结果基本相符。应加强毛乌素榆林沙区防护林的人为管护,减少人畜对防护林的破坏,以实现毛乌素榆林沙区防护林可持续发展与利用。 展开更多
关键词 毛乌素榆林沙区 防护林 层次分析法 健康评价 指标体系
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毛乌素沙地黑沙蒿群落多尺度呼吸的季节动态和影响因素
13
作者 王天娇 刘鹏 +4 位作者 翟树琛 李鑫豪 高圣杰 贾昕 查天山 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期68-76,共9页
【目的】比较不同观测尺度呼吸对环境因素的响应,特别是对温度和水分的响应,理解多尺度呼吸作用的影响机制,以期提升跨观测尺度呼吸模型模拟精度。【方法】在宁夏盐池选取典型黑沙蒿群落,于2022年5—10月,在固定样地原位连续监测黑沙蒿... 【目的】比较不同观测尺度呼吸对环境因素的响应,特别是对温度和水分的响应,理解多尺度呼吸作用的影响机制,以期提升跨观测尺度呼吸模型模拟精度。【方法】在宁夏盐池选取典型黑沙蒿群落,于2022年5—10月,在固定样地原位连续监测黑沙蒿叶片、土壤与生态系统呼吸速率(即Rl、Rs与Re),拟合呼吸与温度、水分之间的关系,了解多尺度呼吸的季节动态特征及其环境影响因素。【结果】(1)观测期内,Rl主要受温度调控(R^(2)为63.5%),温度敏感性(Q10)为1.48,Rl日均值最大为5.96μmol/(m^(2)·s),出现在7月;Rs和Re季节变化均受水分调控(R2分别为44.4%和50.9%),Q10分别为1.23和1.08,Rs和Re最大日均值均出现在8月,分别为2.94μmol/(m^(2)·s)和4.07μmol/(m^(2)·s)。(2)温度–水分双变量经验模型对Rl、Rs和Re的解释能力相较于单变量模型提升程度有限,平均R2分别增加了0.09、0.05和0.02。(3)水分条件是不同观测尺度呼吸温度敏感性是否趋于一致的关键因素。当土壤水分条件较差时(相对土壤含水量WRE<0.4时),Rl、Rs和Re对温度的响应有显著差异,Q10分别为1.34、0.63和0.84;当土壤水分条件较好时(WRE≥0.4),Rl、Rs和Re对温度的响应趋于一致,Q10约1.8。【结论】不同观测尺度呼吸季节变化的调控因素存在差异,而双变量模型对提升不同观测尺度呼吸模拟的精确性作用有限,充分考虑不同观测尺度以及同尺度水分条件的差异是未来准确模拟干旱或半干旱地区呼吸作用的关键。 展开更多
关键词 黑沙蒿 生态系统 叶片呼吸 毛乌素沙地 温度敏感性 土壤呼吸
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湟水流域生态系统服务供需匹配关系 被引量：23
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作者 占湉 于洋 吴秀芹 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第18期7260-7272,共13页
生态系统服务供需可以反映出区域生态经济发展协调水平,在空间上量化生态系统服务的供给和需求,识别生态系统服务的供需匹配关系,对区域生态系统可持续管理具有重要意义。湟水流域是西北生态屏障建设的重要组成部分,其生态系统服务供需... 生态系统服务供需可以反映出区域生态经济发展协调水平,在空间上量化生态系统服务的供给和需求,识别生态系统服务的供需匹配关系,对区域生态系统可持续管理具有重要意义。湟水流域是西北生态屏障建设的重要组成部分,其生态系统服务供需平衡直接关系到青海东部地区的生态安全,为了识别流域生态系统服务供需匹配状况,综合集成多源数据,运用多种生物物理模型定量评估湟水流域食物生产、产水、土壤保持和碳固定服务,刻画流域内生态系统服务供需格局的空间特征,揭示各项生态系统服务供需的空间聚集模式,生成具有高度连通性的区域,为生态优先保护区划分提供参考。研究表明:(1)湟水流域生态系统服务供给和需求在空间分布上具有高度异质性,除去产水服务,其他三项生态系统服务整体上能够满足流域内部需求,但局部区域仍然呈现明显的赤字特征;(2)不同生态系统服务的供需比差异明显,由高到低依次为是碳固存(0.188)、食物生产(0.114)、土壤保持(0.026)和产水服务(-0.021),各项服务的供需比都具有显著的空间差异;(3)流域内生态系统服务供需的空间错配现象突出,除产水服务外,各项生态系统服务都有“高供给低需求”地区和“低供给高需求”地区,“高供给低需求”区主要分布在流域上游生态基底条件好的区域,“低供给高需求”区集中在流域中下游的河湟谷地;(4)土地利用类型影响生态系统服务供需平衡,流域实现供需平衡需要适度增加林草地比例,控制耕地和城市用地的扩张。研究系统分析了湟水流域生态系统服务供需盈亏状况,可为流域生态系统可持续管理与土地资源配置决策提供科学支撑。 展开更多
关键词 生态系统服务 湟水流域 热点与冷点 供需平衡
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人类活动对资源型城市生态系统服务价值的影响——以鄂尔多斯为例 被引量：16
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作者 苏宁 丁国栋 +3 位作者 杜林芳 杨光 雷燕慧 赵媛媛 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第16期6543-6553,共11页
资源型城市通过资源开采驱动城市快速发展,同时通过生态恢复维持生态系统稳定。探究典型人类活动对资源型城市生态系统服务的消极和积极影响对于可持续城市建设具有重要意义。以鄂尔多斯市为例,基于1990—2018年土地利用/覆盖、NDVI等数... 资源型城市通过资源开采驱动城市快速发展,同时通过生态恢复维持生态系统稳定。探究典型人类活动对资源型城市生态系统服务的消极和积极影响对于可持续城市建设具有重要意义。以鄂尔多斯市为例,基于1990—2018年土地利用/覆盖、NDVI等数据,修订了生态系统服务价值计算方法,量化了区域生态系统服务价值的时空格局,进而评估了人类活动过程对生态系统服务的影响。研究结果表明,研究时段内鄂尔多斯市城镇建设用地、林地和草地面积总体增加,耕地及未利用土地面积减少。区域生态系统服务总价值总体呈上升趋势,从1990年的2312.24亿元上升至2018年的2421.38亿元,增加了4.72%。2000年以后鄂尔多斯市退耕还林、未利用地植被恢复等措施使得生态系统服务价值增加了113.53亿元,同期城镇建设用地扩展占用生态生产用地导致生态系统服务价值减少了91.36亿元,生态建设的积极影响大于城镇建设用地扩展的消极影响。 展开更多
关键词 土地利用/覆盖变化 生态系统服务价值 城镇化 生态建设 鄂尔多斯市
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京津风沙源治理工程区土地利用/覆盖变化对生态系统水源涵养服务的影响 被引量：6
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作者 武海岩 赵媛媛 +3 位作者 杜林芳 迟文峰 丁国栋 高广磊 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期88-100,共13页
【目的】水源涵养服务是与人类关系最为密切的生态系统服务之一,也是评估区域生态环境效益的重要指标。本研究以水源涵养量为指标,探究京津风沙源治理工程实施的生态效益。【方法】采用区域土地利用/覆盖和气象数据,量化了2000−2018年... 【目的】水源涵养服务是与人类关系最为密切的生态系统服务之一,也是评估区域生态环境效益的重要指标。本研究以水源涵养量为指标,探究京津风沙源治理工程实施的生态效益。【方法】采用区域土地利用/覆盖和气象数据,量化了2000−2018年土地利用/覆盖变化和同期水源涵养量动态,进而评估了土地利用/覆盖变化对水源涵养服务的影响。【结果】(1)京津风沙源治理工程区自西北向东南依次以草地、耕地、林地覆盖为主,水源涵养量自西北向东南递增;(2)2000−2018年,林地总体增加了14.22%,区域水源涵养量总体也呈现增加趋势,晋北山地丘陵区、燕山丘陵山地水源保护区、科尔沁沙地、鄂尔多斯高原和大兴安岭南部区等增幅相对较大;(3)区域生态系统水源涵养服务随不同时期、亚区分布和地类转换而存在差异,林地水源涵养服务量最高,且在各亚区均占主导地位;(4)2000−2010年,全区内草地向林地转移对水源涵养量增加的贡献最大,达49.32×10^(8) m^(3),大面积草地转为林地使大兴安岭南部区水源涵养量增加最为显著,达16.11×10^(8) m^(3);(5)2010−2018年,全区内仍是草地向林地转移对水源涵养量增加的贡献最大,达3.87×10^(8) m^(3),荒地开垦、造林、种草对涵养水源的贡献集中作用于鄂尔多斯高原南部区,增加了1.31×10^(8) m^(3),退耕还林和草地向林地转移对燕山丘陵山地水源保护区贡献最大,达1.84×10^(8) m^(3)。【结论】京津风沙源治理工程实施以来,退耕还林、荒地造林、草地治理等措施使研究区水源涵养服务有效提高,引起水源涵养量增加的土地利用/覆盖转移类型主要为未利用土地向林、草地转移和草、耕地向林地转移,地类转移对水源涵养量增加贡献最大的区域主要为大兴安岭南部区、燕山丘陵山地水源保护区和晋北山地丘陵区等东南部区域。区域土地利用/覆盖格局有待进一步优化,下一阶段的工程实施应当根据各区生态特点分区施策,因地制宜,对耕地水源涵养服务能力较弱区域实施退耕还林还草工程,对有必要保留的耕地改进水土保持耕作栽培措施,未利用土地面积较大区域根据水资源承载能力科学实施封沙育林育草或进行人工造林,并加强管护,使研究区高生态效益区持续稳步发展,低生态效益区重点治理,高效发展。 展开更多
关键词 京津风沙源 土地利用/覆盖 水源涵养 退耕还林 时空格局
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毛乌素沙地油蒿光系统Ⅱ多时间尺度的环境响应特征 被引量：5
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作者 靳川 蒋燕 +6 位作者 李鑫豪 徐铭泽 高圣杰 魏宁宁 贾昕 田赟 查天山 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期152-160,共9页
中国西北荒漠地区极端天气事件频发,探究荒漠植物适应环境波动的调节过程和机制,可帮助预测未来气候变化背景下荒漠生态系统群落的演替和发展。该研究选取宁夏盐池毛乌素沙地优势物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,进行叶绿素荧... 中国西北荒漠地区极端天气事件频发,探究荒漠植物适应环境波动的调节过程和机制,可帮助预测未来气候变化背景下荒漠生态系统群落的演替和发展。该研究选取宁夏盐池毛乌素沙地优势物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,进行叶绿素荧光的长期原位连续观测。运用小波分析方法探究油蒿光系统Ⅱ(Photosystem Ⅱ,PSⅡ)能量分配参数与光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)、空气温度、饱和水汽压差(Vapor Pressure Difference,VPD)和土壤含水率(Soil Water Content,SWC)在多时间尺度上的动态格局。结果表明:日尺度下,PSII能量分配参数滞后PAR 43 min,分别滞后空气温度、VPD和SWC 3.3、4.6和10.72 h(P<0.05),油蒿可能通过叶黄素循环等热耗散机制和改变气孔导度等途径调节PSⅡ能量分配。在季节尺度下,PSII能量分配参数分别滞后于空气温度、VPD和PAR 7.2、8.8和14.7 d,滞后于SWC长达21.6 d(P<0.05),油蒿可能通过提高PSII修复能力、增加特定蛋白数量和叶绿素浓度等方式调节PSII能量分配。油蒿PSII能量分配参数和最大光化学效率的波动符合其物候期规律,最大光化学效率和实际光化学效率在7和8月降低,调节性热耗散和非调节性热耗散增高。5和9月,非调节性热耗散增高且伴随最大光化学效率低值出现。研究认为,不同时间尺度PSⅡ能量分配调控机制存在差异,油蒿通过修复损伤最大光化学效率维持在0.78附近使PSⅡ生理状态恢复正常生理水平,对水分亏缺、极端温度和高辐射有一定适应能力。该研究可为农作物生长实时监测与保护农业生态平衡提供科学参考。 展开更多
关键词 干旱区 小波分析 荧光监测 季节变化
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毛乌素沙地沙柳光系统Ⅱ光保护机制和能量分配动态及其影响因子 被引量：6
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作者 靳川 查天山 +3 位作者 贾昕 田赟 周文君 卫腾宙 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期34-44,共11页
【目的】通过叶绿素荧光原位连续监测技术,探究毛乌素沙地半干旱区典型固沙造林物种沙柳光系统Ⅱ能量分配及其对环境因子的响应,在日和季节尺度下揭示环境因子对沙柳光系统Ⅱ能量分配的动态影响及其光合生理适应策略特征,以期为研究地... 【目的】通过叶绿素荧光原位连续监测技术,探究毛乌素沙地半干旱区典型固沙造林物种沙柳光系统Ⅱ能量分配及其对环境因子的响应,在日和季节尺度下揭示环境因子对沙柳光系统Ⅱ能量分配的动态影响及其光合生理适应策略特征,以期为研究地区的植被恢复管理和物种选择提供理论指导。【方法】在宁夏盐池毛乌素沙地,对固沙物种沙柳进行整个生长季(5—10月)的叶绿素荧光原位连续监测。采用Kramer光能分配方法计算相关荧光参数,采用分段平均方法对数据进行分组平均,利用线性回归在日和季节尺度分析荧光参数与环境因子关系。【结果】在日尺度,实际光化学效率(ΦPSⅡ)和调节性热耗散(ΦNPQ)与光合有效辐射(PAR)直接相关,受空气温度(Ta)、相对湿度(RH)和饱和水汽压差(VPD)的影响,非调节性热耗散(ΦNO)相对稳定。在季节尺度,生长季前期(5—6月)ΦPSⅡ和ΦNPQ分配相对均匀,ΦNO较高且在1天内稳定,最大光化学效率(Fv/Fm)有低值出现。在生长季中期(7—9月),8月ΦPSⅡ降低且伴随ΦNPQ升高,8—9月ΦNO在1天内波动较大。在生长季末期(10月),ΦPSⅡ最低且ΦNPQ达到最高,ΦNO较高且在1天内稳定,Fv/Fm持续降低。【结论】在日尺度,沙柳光系统Ⅱ能量分配主要由PAR和Ta决定,同时受RH和VPD调控。在季节尺度,沙柳光系统Ⅱ能量分配随物候期而变。沙柳Fv/Fm与日最大光合有效辐射(PARmax)(R2=0.13,P<0.01)、Ta变化幅度(R2=0.16,P<0.01)和土壤含水量(SWC)显著相关(R2=0.19,P<0.01),说明高辐射、极端气温和干旱是限制沙柳光系统Ⅱ光合生理状态的主要环境胁迫因子。沙柳光系统Ⅱ能量分配在日与季节尺度的差异,很可能是由于光系统Ⅱ叶黄素循环等短期光保护机制与叶绿素浓度、比值分配等长期调控机制的差异造成。 展开更多
关键词 半干旱区 沙柳 叶绿素荧光 光系统Ⅱ能量分配 非光化学淬灭
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利用叶片荧光参数估算油蒿灌丛群落生态系统生产力 被引量：2
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作者 靳川 李鑫豪 +5 位作者 蒋燕 徐铭泽 贾昕 田赟 刘鹏 查天山 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2899-2909,共11页
生态系统生产力(GEP)在全球碳循环中具有重要意义,但其准确估算仍然是一个挑战。近年来,叶绿素荧光和冠层GEP的关联成为生态学的研究热点,关系尚不清楚且存在广泛争议。于2015年对宁夏盐池毛乌素沙地荒漠灌木油蒿(Artemisia ordosica)... 生态系统生产力(GEP)在全球碳循环中具有重要意义,但其准确估算仍然是一个挑战。近年来,叶绿素荧光和冠层GEP的关联成为生态学的研究热点,关系尚不清楚且存在广泛争议。于2015年对宁夏盐池毛乌素沙地荒漠灌木油蒿(Artemisia ordosica)灌丛生态系统碳交换(NEE)特征进行连续观测,使用多通道荧光监测仪对通量贡献区内油蒿叶片的实时荧光(F_(s))和光下荧光(F_(m)′)进行原位连续监测,叶面积指数(LAI)、归一化植被指数(NDVI)以及环境因子同步观测。利用光合有效辐射(PAR)、LAI和实际光化学效率(Φ_(PSII))等参数构建基于叶绿素荧光的生态系统生产力(GEP_(ChlF))模型,探究叶片和冠层尺度不同参数对环境因子波动的响应,比较分析GEP_(ChlF)和基于涡度相关法监测生态系统生产力(GEP_(EC))相关性及GEP_(ChlF)的适用性。研究发现,Φ_(PSII)和NEE日变化规律一致,Φ_(PSII)、GEP_(ChlF)和GEP_(EC)由PAR控制,受空气温度(T_(a))和饱和水汽压差(VPD)调控,土壤含水量(SWC)和Φ_(PSII)呈显著正相关(P<0.01)。PAR处于400—800μmol m^(-2 )s^(-1)时,GEP_(ChlF)与GEP_(EC)线性关系最优,斜率为0.627(R^(2)=0.67,P<0.01);弱光下GEP_(ChlF)的低估可能是由于冠层实际光能拦截率高造成;强光下GEP_(ChlF)显著高于GEP_(EC),呈非线性关系,可能是GEP_(EC)基于夜间温度敏感性所拟合的生态系统呼吸(R_(e))无法预测光呼吸部分所导致。GEP_(ChlF)具有荧光参数的特性,对环境波动更加敏感,和环境因子相关性优于GEP_(EC)。结果表明,高辐射、极端温度、高蒸腾和干旱是限制叶片和冠层尺度下油蒿光合过程的主要胁迫因素。本研究构建的荒漠生态系统光合过程模型GEP_(ChlF)能够替代GEP_(EC)作为一个良好的冠层尺度生态参数,所提出的空间尺度上推方法可为促进区域可持续发展提供数据支撑和决策参考。 展开更多
关键词 光合作用 叶绿素荧光 生态系统生产力 叶面积指数
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毛乌素沙地参考作物蒸散量变化特征与成因分析 被引量：22
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作者 钱多 查天山 +2 位作者 吴斌 贾昕 秦树高 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1966-1974,共9页
根据毛乌素沙地典型站点近60年(1955—2014年)逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算毛乌素沙地各气象站点参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)及研究区域内整体ET_0。Mann-Kendall趋势检验法和Arc GIS的协同... 根据毛乌素沙地典型站点近60年(1955—2014年)逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算毛乌素沙地各气象站点参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)及研究区域内整体ET_0。Mann-Kendall趋势检验法和Arc GIS的协同克里格插值法用于分析ET_0时空变化特征,同时,利用敏感性分析方法对ET_0的变化成因进行分析。结果表明:(1)近60年毛乌素沙地ET_0多年平均值为1048.81mm,年际变化呈现缓慢上升趋势。年内变化夏季最高,冬季最低。区域内ET_0空间分布整体呈现自西向东递减趋势。(2)ET_0年变化对风速的敏感程度最大,日照时数和气温次之,相对湿度最小。春、秋两季ET_0变化对日照时数最为敏感;夏、冬两季ET_0变化对相对湿度最为敏感。空间分布上,毛乌素沙地东南部地区为气温敏感系数高值区,西北部地区为相对湿度和日照时数敏感系数高值区,南部为风速敏感系数高值区。(3)通过计算气象因子对ET_0变化的贡献量得出,气温是影响毛乌素沙地ET_0年变化的主导因子。夏季ET_0变化的主导因子是风速;春、秋、冬三季主导因子是气温。空间分布上,毛乌素沙地西南部地区ET_0变化的主导因子为风速,东部地区主导因子为气温。 展开更多
关键词 协同克里格插值法 毛乌素沙地 敏感性分析 PENMAN-MONTEITH公式 Mann-Kendall趋势检验法
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