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青海云杉(Picea crassifolia)种群格局的分形特征及其影响因素

生态学报 2008年第4期28卷 1383-1389页

作者：张立杰赵文智何志斌中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站寒旱区流域水文及应用生态实验室兰州730000

应用计盒维数、信息维数和关联维数对祁连山主要森林类型青海云杉（Picea crassifolia）种群空间格局进行的研究表明：青海云杉种群格局计盒维数在0.992～1.938之间,平均值为1.716,信息维数在0.996～1.860之间,平均值为1.632,关联维数在... 详细信息

应用计盒维数、信息维数和关联维数对祁连山主要森林类型青海云杉（Picea crassifolia）种群空间格局进行的研究表明：青海云杉种群格局计盒维数在0.992～1.938之间,平均值为1.716,信息维数在0.996～1.860之间,平均值为1.632,关联维数在1.418～1.759之间,平均值为1.568。计盒维数与样地海拔和土壤水分含量呈显著的负相关,与样地坡向呈显著的正相关,信息维数与样地海拔呈显著负相关而与坡向呈显著的正相关,关联维数与样地坡度呈显著的负相关,主成分分析表明,海拔和土壤含水量是影响青海云杉种群格局分形维数第一主成分,坡向是第二主成分,坡度是第三主成分,这3个主成分累计解释率为87.6%。

关键词：青海云杉(Picea crassifolia) 种群格局分形特征计盒维数信息维数关联维数环境因子

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荒漠绿洲过渡带泡泡刺灌丛沙堆形态特征及其空间异质性

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应用生态学报 2007年第12期18卷 2814-2820页

作者：刘冰赵文智中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站寒旱区流域水文及应用生态实验室兰州73000

以甘肃省金塔和临泽的荒漠绿洲过渡带为研究区,定量分析了戈壁和沙漠生境中泡泡刺灌丛沙堆的形态特征、形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性.结果表明:泡泡刺灌丛沙堆呈凸起的独立型沙包,在金塔有严重的风蚀现象.沙漠生境的沙堆... 详细信息

以甘肃省金塔和临泽的荒漠绿洲过渡带为研究区,定量分析了戈壁和沙漠生境中泡泡刺灌丛沙堆的形态特征、形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性.结果表明:泡泡刺灌丛沙堆呈凸起的独立型沙包,在金塔有严重的风蚀现象.沙漠生境的沙堆高度、体积和植被冠幅的平均值均大于戈壁,其中金塔沙漠最大,其平均值为1.43 m、65.19 m3和94.06 m2.临泽沙漠植被高度和盖度的平均值均大于戈壁,且其最大平均值为0.48 m和0.55,金塔却相反.沙堆长短轴间、沙堆体积和植被冠幅间呈显著线性关系;沙堆高度和面积、植被高度和盖度间具线性关系.沙堆沿丘间低地呈带状分布和斑块状格局.在金塔和临泽的戈壁中泡泡刺灌丛沙堆空间相关性较强,而金塔沙漠属于中等程度,临泽沙漠存在由随机的原因形成变异为主的可能性.此外,沙堆空间异质性由结构原因形成的变异为主,以临泽戈壁最高,临泽沙漠最小,金塔的戈壁和沙漠位于二者之间.

关键词：荒漠绿洲过渡带灌丛沙堆空间异质性泡泡刺

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荒漠区固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)耗水特征

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生态学报 2007年第5期27卷 1826-1837页

作者：常学向赵文智张智慧中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区流域水文及应用生态实验室临泽内陆河流域研究站兰州730000

利用SF-300热脉冲树干液流仪,连续观测了生长季节荒漠区固沙植物梭梭树干液流速率,研究了荒漠区固沙植物梭梭林木的耗水量及其与气象因子的关系。结果表明:在生长季节,梭梭树干液流速率昼夜变化小;不同的生长日,梭梭树干液流速率介于(5.... 详细信息

利用SF-300热脉冲树干液流仪,连续观测了生长季节荒漠区固沙植物梭梭树干液流速率,研究了荒漠区固沙植物梭梭林木的耗水量及其与气象因子的关系。结果表明:在生长季节,梭梭树干液流速率昼夜变化小;不同的生长日,梭梭树干液流速率介于(5.9±0.7)～(14.5±3.6)gcm-2h-1;观测期间,梭梭平均日耗水量为(0.3±0.2)mm,生长季节单株木耗水量达49·4mm。树干液流速率对气象因子均有一定程度的响应,且在不同时间的影响程度不同。日耗水量与林冠投影面积、基径、基径的平方乘以树高的积、边材厚度和边材面积呈线性关系。

关键词：树干液流耗水量气象因子土壤湿度梭梭荒漠区

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黑河中游荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间变异

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生态学报 2007年第5期27卷 1731-1739页

作者：王蕙赵文智常学向中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域综合研究站流域水文及应用生态实验室

荒漠绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定具有重要作用。过渡带土壤湿度和植被之间的相互关系是了解荒漠绿洲过渡带的重要科学问题,从而开始受到重视。研究是在黑河中游荒漠绿洲过渡带,选择一条1700m×200m的样... 详细信息

荒漠绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定具有重要作用。过渡带土壤湿度和植被之间的相互关系是了解荒漠绿洲过渡带的重要科学问题,从而开始受到重视。研究是在黑河中游荒漠绿洲过渡带,选择一条1700m×200m的样带(包括3条平行样线),在对土壤湿度、植被高度、盖度等调查的基础上,应用统计分析和地统计的方法,研究了荒漠绿洲过渡带土壤水分和植被的空间变异性特征。结果表明:在荒漠绿洲过渡带上,0～200cm土层中土壤平均湿度介于1.45%～3·85%,变异系数在27.7%～83.2%;植被盖度介于9%～80%,变异系数为80%。植被盖度、冠幅与0～20、20～40cm两层土壤湿度显著负相关(p<0.05),与120～140、140～160cm两层土壤湿度显著正相关(p<0.01)。土壤水分和植被空间分布在样带上存在明显的空间异质性,表现在小于100m的尺度上随机分布,而在100～3110m的尺度上呈聚集分布格局。

关键词：土壤湿度植被异质性荒漠绿洲过渡带黑河中游

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河床水力传导度及其各向异性的测定

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水科学进展 2007年第3期18卷 351-355页

作者：何志斌赵文智中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国生态系统研究网络临泽内陆河流域综合研究站寒区旱区流域水文及应用生态实验室甘肃兰州730000

采用直接测定法观测了黑河中游段河床水力传导度及其各向异性,结果表明:河床水力传导度不仅存在较强的各向异性,而且存在空间尺度上的变异性。河床中心位置在垂直、水平和θ=30°方向的平均水力传导度分别为0.45、22.49和1.71 m/d,... 详细信息

采用直接测定法观测了黑河中游段河床水力传导度及其各向异性,结果表明:河床水力传导度不仅存在较强的各向异性,而且存在空间尺度上的变异性。河床中心位置在垂直、水平和θ=30°方向的平均水力传导度分别为0.45、22.49和1.71 m/d,河床边分别为5.95、29.69、16.80 m/d。在同一测点,水力传导度随着与水平方向的夹角增大呈幂函数曲线下降。试验结果表明河床边是河水的主要渗漏区,并且以侧渗为主。

关键词：河床水力传导度各向异性

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基于FAO-56双作物系数法估算农田作物蒸腾和土壤蒸发研究——以西北干旱区黑河流域中游绿洲农田为例

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中国农业科学 2010年第19期43卷 4016-4026页

作者：赵丽雯吉喜斌中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站中国科学院寒旱区流域水文及应用生态实验室

【目的】确定中国西北干旱区黑河流域中游绿洲农田蒸散量并区分作物蒸腾和土壤蒸发,为制定合理的作物灌溉制度和提高区域水资源利用效率提供依据。【方法】本文利用中科院临泽内陆河流域研究站绿洲内部大田玉米地2009年的小气候和土壤... 详细信息

【目的】确定中国西北干旱区黑河流域中游绿洲农田蒸散量并区分作物蒸腾和土壤蒸发,为制定合理的作物灌溉制度和提高区域水资源利用效率提供依据。【方法】本文利用中科院临泽内陆河流域研究站绿洲内部大田玉米地2009年的小气候和土壤蒸发等综合观测试验数据,运用FAO-56和ASCE推荐的两种时间步长的四种不同形式的Penman-Monteith模型估算了甘肃临泽绿洲玉米农田2009年参考蒸散量,并结合FAO-56双作物系数法估算了其实际蒸散量。【结果】4种P-M模型FAO-56-PM24h、ASCE-PM24h、FAO-56-PM0.5h及ASCE-PM0.5h和双作物系数法估算的实际蒸散量依次为672.1、766.2、991.2和805.6mm。【结论】利用涡动相关数据及小型蒸渗仪实测数据对其进行了检验,结果表明,使用FAO-56-PM24h模型估算参考作物蒸散量的参考作物蒸散-双作物系数法能够较好估算研究区的蒸散量并有效地区分农田作物蒸腾和土壤蒸发。2009年研究区域农田制种玉米的耗水量大约为671.2mm,日均蒸散量为4.1mm,其中作物蒸腾累积量为498.5mm,土壤蒸发累积量为172.7mm,分别占蒸散量的74.2%和25.8%。

关键词： Penman-Monteith方程双作物系数作物蒸腾土壤蒸发

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荒漠区植被对地下水埋深响应研究进展

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生态学报 2006年第8期26卷 2702-2708页

作者：赵文智刘鹄中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域综合研究站寒旱区流域水文及应用生态实验室兰州730000

荒漠区植被包括以旱生植物为主的荒漠植被和以中生植物为主的荒漠河岸林。综述了荒漠区植被对地下水埋深在个体、种群、群落以及斑块尺度上响应的研究成果,指出:荒漠区植物对地下水埋深的响应并不是简单的线性关系,而是植物适应气候、... 详细信息

荒漠区植被包括以旱生植物为主的荒漠植被和以中生植物为主的荒漠河岸林。综述了荒漠区植被对地下水埋深在个体、种群、群落以及斑块尺度上响应的研究成果,指出:荒漠区植物对地下水埋深的响应并不是简单的线性关系,而是植物适应气候、土壤、地下水等环境因素综合作用的结果,应在地下水与植被达到平衡态的基础上充分考虑生境土壤异质性、植被可塑性并采用长期定位和控制试验相结合的方法进行综合研究。强调在今后的研究中,加强同位素示踪技术和高光谱遥感技术的应用,开展植物水力提升及其机理研究;加强荒漠区植被对地下水响应机理研究特别是微观尺度(分子水平)和响应过程长期定位研究;重视植被响应地下水位波动和水质变化的研究;强化在景观尺度和生态系统尺度集成研究,以便为管理包括地下水在内的荒漠生态系统提供依据。

关键词：荒漠区植被地下水埋深尺度响应

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荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

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中国沙漠 2009年第1期29卷 101-107页

作者：刘冰赵文智中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站/寒旱区流域水文及应用生态实验室甘肃兰州730000

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺:①净光合速率与环境因子响应具"光合下调"现象,其曲线符合Gaussmodel。②净... 详细信息

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺:①净光合速率与环境因子响应具"光合下调"现象,其曲线符合Gaussmodel。②净光合速率最大值分别为20.2μmol CO2.m-2.s-1和23.8μmol CO2.m-2.s-1;光补偿点和饱和点为244.62μmol.m-2.s-1和1 180.31μmol.m-2.s-1,73.67μmol.m-2.s-1和1 467.85μmol.m-2.s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的"光合下调"现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。

关键词：荒漠绿洲过渡带荒漠植物光合作用水分代谢生态适应性

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荒漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆特征及其空间异质性

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生态学报 2008年第4期28卷 1446-1455页

作者：刘冰赵文智杨荣中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站寒旱区流域水文及应用生态实验室甘肃兰州730000

以甘肃金塔县和内蒙古额济纳旗的荒漠绿洲过渡带为研究区,研究了戈壁和沙漠两种生境中柽柳灌丛沙堆的形态特征,定量分析了不同生境中柽柳灌丛沙堆形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性。结果表明:(1)大部分沙堆为独立型,在沙漠生... 详细信息

以甘肃金塔县和内蒙古额济纳旗的荒漠绿洲过渡带为研究区,研究了戈壁和沙漠两种生境中柽柳灌丛沙堆的形态特征,定量分析了不同生境中柽柳灌丛沙堆形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性。结果表明:(1)大部分沙堆为独立型,在沙漠生境通常沿风向形成沙堆链(额济纳NE 83°15′,金塔NE 53°13′)。沙堆高度、体积和植被冠幅的均值在戈壁生境均小于沙漠生境,植被高度和盖度的均值在戈壁生境均大于沙漠生境。此外,沙堆高度、体积和植被冠幅、高度、盖度的最大均值都出现在额济纳,依次为4.47 m、1133.5 m3、534.5 m2、2.27 m和0.47。(2)沙堆长短轴间、体积和冠幅间均为线性关系;沙堆高度和面积间的回归曲线为抛物线;植被冠幅和高度的回归曲线在戈壁生境是抛物线,沙漠生境中却是线性关系。(3)戈壁生境中沙堆相互分隔呈斑块状格局,沙漠生境中呈沙丘链状分布。(4)空间异质性由非随机的结构原因形成的变异为主,在额济纳的空间异质性高于金塔。空间相关性在额济纳戈壁生境中较强,沙漠生境和金塔戈壁生境中属于中等程度;在金塔空间异质性存在由随机的原因形成变异为主的可能性,其环境因素对空间异质性产生大的影响。此外,结论表明高强度的风积产生较深的沙埋对柽柳灌丛生长的促进作用及灌丛与沙堆间的反馈效应是柽柳灌丛沙堆的适应性机理。

关键词：荒漠绿洲过渡带灌丛沙堆形态特征空间异质性柽柳

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黑河中游边缘绿洲沙地农田玉米水氮用量配合试验

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作物学报 2007年第12期33卷 2007-2015页

作者：苏永中张智慧杨荣中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站/寒旱区流域水文与应用生态实验室甘肃兰州730000

研究了黑河中游边缘绿洲沙地农田不同灌溉水平（常规灌溉，12000m^3hm^-2；节水10％，10800m^3hm^-2；节水20％，9600m^3hm^-2）和施氮水平（0、150、225、300和375kgNhm^-2）下玉米产量、氮肥利用率、灌溉水生产力及硝态氮在土壤剖面... 详细信息

研究了黑河中游边缘绿洲沙地农田不同灌溉水平（常规灌溉，12000m^3hm^-2；节水10％，10800m^3hm^-2；节水20％，9600m^3hm^-2）和施氮水平（0、150、225、300和375kgNhm^-2）下玉米产量、氮肥利用率、灌溉水生产力及硝态氮在土壤剖面中的分布。结果表明，常规高量灌溉（12000m^3hm^-2）和节水10％和20％处理的玉米产量和地上生物量无显著差异；在施有机肥和磷、钾肥的基础上，施氮量150～375kgNhm^-2较不施氮处理增产74．8％～108．6％，施氮量超过225kgNhm^-2时，产量不再显著增加；平均氮肥利用率（NUE）为50．6％～83．7％，随施氮量的增加而下降，超过225kgNhm^-2时显著降低。在施用氮肥时，玉米灌溉水生产力（WP）为0．97～1．35kgm^-3，随灌溉量的增加而下降，施氮量超过225kgNhm^-2时，灌溉水生产力不再显著增加。水肥配合有显著的交互效应，高量的水氮配合可获得较高的产量，但水肥利用效率显著下降。对每次灌溉前土壤剖面水分含量的测定结果表明，3个灌溉水平下0～160cm土层土壤水分含量无显著差异，表明常规高量灌溉并不能保持较长时间的有效水分供作物吸收利用；高量灌溉下，0～200cm土壤剖面中NO3^-；-N的积累量低于节水灌溉处理，表明高量灌溉使更多的NO3^--N淋溶至更深的土层，对地下水污染风险加大。从水肥高效利用、降低氮污染风险和缓解水资源短缺综合考虑，进行合理的水肥调控、适度降低灌溉量和氮肥投入是沙地农田生态系统管理的合理选择。通过合理的水肥调控，沙地农田仍有很大的节水潜力。

关键词：灌溉量氮肥用量玉米产量水肥利用效率沙地农田

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