分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-05-20 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 为明晰荒漠草原优势植物的植物生物量与土壤养分关系，研究选取祁连山北麓肃北区域荒漠草原骆驼蓬（Peganum harmala）、狗尾草（Setaria viridis）、中华羊茅（Festuca sinensis）、碱茅（Puccinellia distans）和冰草（Agropyron cristatum）5种优势植物，测定该其生物量和根际土壤养分，探究其植物生物量分配及其与土壤养分间的关系。结果表明：（1）5种优势植物间总生物量和根冠比差异显著（P冰草>中华羊茅>骆驼蓬>狗尾草。（2）5种植物根际土壤有机碳、碱解氮、速效钾、全氮、全磷、全钾及其化学计量特征均存在显著差异（P狗尾草>冰草>骆驼蓬>中华羊茅。（3）不同植物生物量、根冠比及土壤养分变异性不一致，骆驼蓬、狗尾草和中华羊茅的根际土壤全钾与碱茅和冰草的根际土壤含水量等均为弱变异，而土壤养分及其化学计量特征为中等变异。5 种优势植物的生物量与根际土壤碱解氮和全钾呈正相关性（P<0.05）。可见荒漠草原生态系统中植物生物量分配和根际土壤养分在生活史和物种间的差异较大，今后应根据不同优势植物养分需求，合理施肥来修复退化的荒漠生态系统。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 构建数学模型是估算灌木生物量的重要方法之一。本研究以中昆仑山北坡山前荒漠带常见的两种荒漠灌木红砂(Reaumuria soongarica)和合头草(Sympegma regelii)为研究对象。采用全株收获法采集植株，分别以株高(H)、冠幅面积(S)、植株体积(V)为自变量，植株地上生物量(W1)、地下生物量(W2)、全株生物量(W3)为因变量，建立函数模型，选取决定系数(R2)、估计标准差(SEE)、回归检验显著水平(P值)为评价指标，以P< 0.001为前提，选取R2尽量大、SEE尽量小的模型为红砂和合头草生物量最优预测模型。结果显示：红砂和合头草的生物量最优预测模型均为二次函数模型，合头草全株最优预测模型为一次函数模型除外。红砂植株体积(V)与生物量的相关性最高，生物量最优预测模型R2为0.820~0.920。合头草冠幅面积(S)与生物量相关性最高，生物量最优预测模型R2为0.935~0.973。红砂和合头草生物量最优预测模型均通过(P< 0.001)显著性检验，拟合率在84.1%~95.6%之间，可用于生物量估算，本研究为预测荒漠生态系统碳储量和评价碳汇潜力提供科学依据。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 森林作为陆地最大碳库，对人类的生活与发展至关重要，精准掌握森林资源动态变化并对其进行现代化可持续发展已成为当下研究热点。本文以天山山脉的天然云杉林为研究对象，利用地面实测数据、直升机机载激光雷达点云数据以及全球生态系统动态调查激光雷达（Global Ecosystem Dynamics Investigation，GEDI）数据，构建多源融合数据框架，通过使用AutoKeras框架下的深度学习算法，实现GEDI数据的多个相对高度百分位数（RelativeHeight Percentile，RH）与其光斑内地上生物量的回归模型预测，验证GEDI数据在较大范围的地上生物量反演方面的可行性，主要结论如下：（1）GEDI数据用于森林地上生物量估测研究具有较高可行性，通过自动化深度学习算法，训练集、验证集、整体数据的决定系数（Coefficient of Determination，R2）分别为0.69、0.63和0.67，平均绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）分为3.73 mg·hm-2、4.22 mg·hm-2和3.89 mg·hm-2，具有较高的预测精度。（2）直升机激光雷达作为GEDI数据估算地上生物量的中间技术，整个研究区内的单木识别准确率高于0.75。最终本次研究通过多模态数据融合，定量化描述研究区单木基础结构参数的同时，验证GEDI数据在获取森林地上生物量方面的潜力，也为相近区域大面积的森林碳源汇、生物量、蓄积量估算、森林管理与经营、生物多样性保护等多个项目研究提供理论基础，具有一定的指导意义和基础数据支撑作用。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 植物生物量分配特征及其向土壤中的物质输入是退化沙质草地生态系统恢复，尤其是土壤碳含量增加的关键环节。本研究以科尔沁沙地不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地为研究对象，调查分析草本植被生物量分配特征、根系性状和土壤理化性质特征，厘清生物量分配特征和根系性状与土壤碳的相互关系。结果发现：随着沙化草地逐步恢复，植被地上生物量、根系生物量、地表凋落物以及地下残体均呈显著的增加趋势（P<0.01），相对于沙化严重的流动沙丘，半固定沙丘、固定沙丘和封育草地的植物总干物质（生物量+凋落物）分别增加了11.0%、116.3%和151.2%。与生物量变化趋势相同，土壤碳含量随沙化草地的逐步恢复显著增加（P<0.05），其中0~10 cm层的增加速率高于10~20 cm层。结构方程模型（SEM）分析显示，0~10 cm层土壤碳含量受地表凋落物、地下残体和根表面积3个因素的影响，10~20 cm层土壤碳含量仅受地下残体和根表面积两个因素的影响，同时，两层土壤碳含量均与地上生物量无显著的关系。研究结果表明，在退化沙质草地恢复过程中，土壤碳含量主要受凋落物输入以及根系性状的影响，而与地上生物量无直接关系。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2022-04-14 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 以库姆塔格沙漠南部阿尔金山北麓山前戈壁区为研究区，借助无人机影像数据准确提取植被覆盖区；采用高空间分辨率WorldView-3数据的估算结果对中空间分辨率Landsat-OLI数据的估算结果进行修正；选取红光反射率波段（RED）、近红外反射率波段（NIR）、比值植被指数（RVI）、归 一化植被指数（NDVI）和修正土壤调节植被指数（MSAVI）反射率波段作为遥感特征参数，采用逐步线性回归（SLR）、套索回归（LASSO）和岭回归（RR）模型分别对稀疏荒漠植被地上生物量进行估算。结果表明：（1）WorldView-3数据可准确刻画极干旱区稀疏荒漠植被的时空分布特征，其估算精度高于Landsat-OLI数据。（2）采用非线性的多元回归模型SLR、LASSO和RR构建遥感特征参数与地面样方数据之间的回归模型可以有效提高模型的稳定性。RR模型的回归效果优于SLR模型和LASSO模型。（3）提取稀疏荒漠植被信息时，采用WorldView-3数据的植被生物量估算结果对 Landsat-OLI数据的植被地上生物量估算结果进行修正，可以有效提高Landsat-OLI数据的提取精度。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2021-04-23 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 雪岭云杉林是新疆天山北坡山地森林中广泛分布的优势种，探讨林分密度对天山雪岭云杉林器官生物量分配格局和树高-胸径异速生长的影响，对于阐明雪岭云杉林生物量在不同环境中的适应具有重要意义。通过分析在不同林分密度（≤300株·hm-2、300～450株·hm-2、450～600株·hm-2、＞600株·hm-2）下雪岭云杉林（Picea schren⁃kiana）的生长特性，研究林分密度对雪岭云杉林器官生物量分配格局及树高-胸径异速生长的影响。结果表明，随着林分密度增加，雪岭云杉林各器官平均生物量均降低；树干和树根生物量占比增加，树枝生物量占比减少，树叶和树皮生物量占比变化不显著；雪岭云杉林树高和胸径均随林分密度的增加而降低。此外，雪岭云杉林树高（H）和胸径（D）间具有显著的异速生长关系，其中树高-胸径（H-D）的最优异速生长方程为：y = 2.312 × x0.900（R2=0.761，P<0.01）；随着林分密度增加，雪岭云杉林lgH-lgD 呈现出复杂非线性异速生长关系，该关系的显著性受林分密度变化呈现逐渐降低的趋势，这表明林分密度通过雪岭云杉林对生长资源的竞争影响各器官的生长发育。研究结果可为雪岭云杉林的可持续经营与管理提供理论依据和数据支撑。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2020-01-06 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 青土湖区域属于绿洲—荒漠过渡带，生态系统脆弱，极易发展为荒漠。梭梭、白刺和芦苇为青土湖区域的植被优势种，对其生态系统稳定与健康发展起着关键作用。以青土湖区域梭梭、白刺和芦苇为研究对象，利用空间分辨率为0.5 m的高分辨率遥感影像Worldview-2，采用辅以纹理特征的面向对象分类方法，提取梭梭和白刺的冠幅面积以及芦苇的分布面积；根据野外试验数据，建立梭梭和白刺地上生物量与冠幅面积、芦苇地上生物量与分布面积关系模型。利用关系模型、冠幅面积以及分布面积对青土湖区域植被优势种地上生物量进行了估算，实现了植被优势种地上生物量估算由“点”到“面”的转换。结果表明：（1） 采取辅以纹理特征的面向对象分类方法取得了较高的分类精度，总体Kappa系数为87.9%，总体精度达到91.3%。（2） 研究区植被优势种地上生物量总量为3.17×103 t，其中梭梭地上生物量为0.54×103 t，白刺地上生物量为0.90×103 t，芦苇地上生物量为1.73×103 t，地上生物量芦苇>白刺>梭梭。该研究可以为深入研究青土湖区域生态恢复与碳储量提供参考。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2020-01-02 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 通过对青海省治沙试验站3 a、5 a、10 a、16 a和30 a生的中间锦鸡儿（Caragana intermedia Kuang et H. C. Fu）人工林细根生物量的测定分析，了解其细根生物量的垂直分布和动态变化特征以及周转速率。结果表明：中间锦鸡儿人工林约41％的活细根和39％的死细根分布在0～20 cm 的土层，38％的活细根和死细根分布在20～40 cm 的土层，21％的活细根和23％的死细根分布在40～60 cm 的土层。细根生物量表现出明显的季节动态性，活细根生物量峰值出现在6月和8月或者6月和9月，8月或9月达到最大值；死细根生物量峰值出现8月和9月，也是8月或9月达到最大值。不同林龄人工林细根周转速率分别为：0.53、0.66、0.56、0.73、0.78次﹒a-1。细根生物量和周转率均随林龄增大而增加，随土层加深而减小。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2019-11-15 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 为了探讨天山雪岭云杉林生物量在个体组织中的分配情况及其变化规律，在研究区进行了大量的野外测量，利用已有的雪岭云杉林估算方程，分析了天山雪岭云杉林生物量在各器官（干、枝、叶、皮、根）中的分配及其变化规律。结果表明：（1） 研究区雪岭云杉林的平均生物量为388.74 t·hm-2，树木各器官中，干、枝、根、叶和皮分别占生物量的43.65%、28.60%、13.49%、11.08%和3.18%。（2）各径级生物量所占百分比为：33.53%（40~50 cm）、20.13%（20~30 cm）、19.59%（30~40 cm）、18.19%（50~60 cm）和2.05%（10~20 cm）；树木生物量在不同树高中的分配表现为：48.78%（20~30 m）＞35.27%（10~20 m）＞14.70%（30~40 m）＞1.25%（0~10 m）；地上和地下生物量的分配比例为：87.54%和12.46%，分别为340.30 t·hm-2和48.44 t·hm-2。（3） 随海拔升高，天山雪岭云杉林生物量呈“单峰”变化，在海拔2 100~2 400 m处达到最大值611.58 t·hm-2；干、皮生物量所占比例随海拔升高而减小，枝生物量逐渐增加，叶、根生物量呈先减小后增加的趋势；径级20~30 cm、30~40 cm和50~60 cm的生物量随海拔升高均呈“单峰型”变化趋势，都在海拔2 100~2 400 m处达到最大；雪岭云杉林不同树高生物量随海拔的升高呈现的趋势不同。天山雪岭云杉林生物量和年均降水量随经纬度的升高均呈降低变化，研究区林分生物量自西向东总体呈现逐渐降低的趋势；林分密度、海拔和降水共同决定了森林生物量的大小及其变化规律，海拔2 100~2 400 m是本研究区雪岭云杉林生长的最适宜场所。结果可为雪岭云杉林生态系统的恢复和重建提供基础资料，对研究区进行综合管理与生态健康分析具有重要意义。
分类： 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间： 2019-09-10 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 紫花苜蓿是我国重要的豆科牧草，具有较强的抗旱能力，而水分亏缺是影响其产量的主要逆境因子之一。通过大田试验对不同水分胁迫下紫花苜蓿的光合特性及产量进行研究，结果表明：① 土壤水分胁迫对紫花苜蓿光响应参数影响显著(P＜0.05)，随着水分胁迫的加剧，最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点逐渐降低，暗呼吸速率、光补偿点逐渐升高，从而直接影响紫花苜蓿光合作用对弱光的吸收和转化效率。② 随着水分胁迫的加剧紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)呈显著的下降趋势，气孔导度(Gs)呈先下降后上升的趋势，表明轻度水分胁迫下气孔因素是Pn下降的主要因素，中度和重度水分胁迫下非气孔因素是Pn降低的主要因素。③ 当光合有效辐射(PAR)为1 200 μmol·m-2·s-1时，轻度水分胁迫的水分利用效率(WUE)显著大于充分灌溉的WUE (P<0.05)，表明适度水分胁迫可提高紫花苜蓿叶片的水分利用效率。④ 轻度水分胁迫与充分灌溉干草产量之间无显著差异，表明轻度水分胁迫能达到高产节水的目的。
分类： 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间： 2019-09-10 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 植被生物量反映了生态系统获取能量的能力，分析其分布特征对了解生态系统结构和功能具有十分重要的意义。传统的反演植被地上生物量的方法往往由于样本的缺少，以及影响因子的不确定性而导致预估精度不高。本文选用ELM对105块实测样本的遥感因子(TM影像灰度值和植被因子等10个因子)进行训练，用余下34块样地进行验证，结果表明：ELM反演植被地上生物量，可以获得较高的精度，模型预测结果与实测结果的曲线拟合决定系数R2达0.89。此外，对2010—2015年玛纳斯河流域的植被地上生物量进行反演，认为流域内上游山区生物量大部分较为稳定，中游平原区生物量呈现增加趋势，下游荒漠区生物量则呈现退化趋势。
分类： 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间： 2019-09-10 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 以新疆大叶苜蓿为试验材料，采用盆栽法揭示不同土壤水分胁迫（田间持水量的85％，65％，45％）下新疆大叶苜蓿构件生物量的变化状况。结果表明：① 轻度水分胁迫下，新疆大叶苜蓿干重生物量最高，主根最长，分枝数、叶片数最多；② 细根数量、干重生物量、构件占比和生长速率均呈现重度水分胁迫＞轻度水分胁迫＞充分供水的规律；③ 不同土壤水分胁迫使构件生物量的分配占比呈现不同规律，充分供水与轻度水分胁迫下遵循：茎构件＞叶构件＞根构件＞花构件的规律，而重度水分胁迫下遵循：根构件＞茎构件＞叶构件＞花构件的规律；④ 轻度水分胁迫下根茎比和地下与地上部分比最佳，植株适应干旱环境且生长健壮。该结果为揭示作物高效用水机制提供科学依据，为干旱、半干旱地区新疆大叶苜蓿的增产提供理论依据。
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