Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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且末河东防沙治沙生态工程小气候效应研究
No full text为了探讨沙漠绿洲过渡带不同林龄的防护林对区域内小气候的影响，揭示风速、温、湿度等气象要素的时空变化以及降尘的时空分布规律。针对且末绿洲外围大型区块状防护林生态屏障，设置了5个观测点，采用小型自动气象站对防护林区和裸露流沙区的风速、空气温、湿度进行连续同步观测，采用自记地温仪对地表土壤温度进行连续定位观测，利用干式收集法和风蚀降尘收集装置对区域降尘进行收集，研究结果表明：
（1）裸露流沙区风速大于防护林区的风速，表明研究区防护林的建立增加了地表粗糙度，可以有效降低防护区域的风速，防护林具备了一定的防风效应。并且随着林龄的增大，防护林削弱近地面空气湍流交换作用的强度在增强，表明在一定时间范围内，随着林龄的增大，防护林的防风效能也在增大。风速日变化总体表现为：白天>夜晚，裸露流沙地>防护林区。相同林龄的防护林，随着风速的增大，防风效能是有所下降的。
（2）裸露流沙区平均气温高于防护林区，表明防护林具有一定的降温效应，并且林龄越大，降温效应也越明显。但林龄较小的防护林降温效应较小，降温效果差异不明显。夜间，裸露流沙地的气温普遍高于防护林区；白天，部分防护林区会出现气温高于裸露流沙地的现象。5月、8月、11月裸露流沙地和防护林区最低气温出现的时刻几乎是同步的，但随着季节的推移，各观测点出现最低气温的时间也随之向后推移。5月、8月出现最高气温的时刻也基本是同步的，随着季节的推移，最高气温出现的时刻有所提前；但11月裸露流沙地和防护林区最高气温的出现却出现滞后现象。
（3）防护林区的空气湿度均高于裸露流沙地，表明防护林具有显著的增湿效应。并且林龄越大，增湿效应越强。夜晚空气湿度总是大于白天，防护林在夜晚的增湿效应表现的更为明显。 5月、8月、11月裸露流沙地和防护林区出现最大湿度的时刻几乎也是同步的；5月、8月各观测点出现最小湿度的时刻也是同步的，但11月防护林区出现最小湿度的时刻相比裸露流沙地有一定的滞后。
（4）防护林对土壤温度具有调节作用，在不同月份，土壤温度随深度的变化具有明显的差异性，8月份，5cm深度土壤温度高于10cm深度的温度；11月份，5cm深度的土壤温度低于10cm深度的温度，表明不同季节，地表土壤温度随深度的变化具有差异性。
（5）防护林（2a、5a、7a、17a）区域观测点的降尘量呈现出逐步增大的趋势，表明随着防护林林龄的增大，降尘量也增大，滞尘效应增强。春、夏两季的降尘量相对较大，其中，7月的降尘量达到年内最大值。秋季降尘量相对较小，其中，11月份的降尘量达到年内最小值
盐碱土无机CO2通量的分离和量化
No full text土壤CO2通量是陆地生态系统碳循环的第二大通量，其很小的变化就能严重改变大气CO2浓度的平衡，在调控区域及全球尺度的碳循环上起着十分关键的作用。干旱区盐碱土无机CO2吸收是一个崭新、独特的科学现象，打破了土壤表面CO2通量完全来自于生物源的假设，可能使干旱区成为地球上除海洋以外的又一具有特殊意义的碳汇区。然而，盐碱土无机CO2通量在土壤CO2通量和全球碳循环中的重要性还缺乏分离和量化依据，因而存在很大的不确定性。本研究在中科院新疆阜康荒漠生态站展开。针对盐碱土的无机CO2吸收现象，通过观测野外土壤CO2通量，解析盐碱土负通量产生的原因。用高压灭菌的方法，将无机CO2通量从土壤CO2通量中分离出来，量化无机CO2通量对土壤CO2通量的贡献。通过观测不同盐碱土无机CO2通量，探索盐碱土无机CO2通量的控制因子。在此基础上，根据CO2的溶解化学，建立盐碱土土壤-大气无机CO2通量模型，模拟土壤无机过程中CO2的运动转化，并用观测数据验证模型。主要结果如下：
（1）盐碱土土壤负CO2通量形成的原因有两方面：一方面是夜间大气CO2浓度的剧烈升高及土壤有机呼吸的减小。另一方面是土壤的无机化学过程。
（2）盐碱土的无机CO2通量是土壤CO2通量的重要组分，土壤CO2通量的大部分（60%-90%）波动都来源于无机CO2通量，无机CO2通量的强度是有机呼吸强度的1.3-1.6倍。忽略土壤无机CO2通量，将低估土壤有机呼吸的强度。
（3）在土壤类型一定时，土壤无机CO2通量主要受温度控制；低温利于CO2吸收，高温有利于CO2释放。土壤pH可作为指示盐碱土潜在无机溶解碳库大小的指标；在低温和高温阶段，pH对无机CO2通量的作用效果不同。土壤pH相同时，盐分含量越高，潜在无机溶解碳库越大；但较大的盐分变化，才能造成土壤无机CO2通量的差异。
（4）通过土壤-大气无机CO2通量模型的验证，确定了土壤中无机化学过程是CO2的溶解化学过程。土壤溶液中，CO2以溶解碳酸盐的各种不同形式存在，并相互转化。
（5）夜间大气CO2浓度的作用超过温度，主导土壤CO2通量。忽略大气CO2浓度的作用，将高估温度对土壤CO2通量的作用和通量温度敏感性，运用到预测全球变化的气候模型中，将会造成较大的误差。
综上所述，土壤无机CO2通量是土壤CO2通量的重要组成部分，是生态系统碳循环不可忽略的潜在贡献；对土壤无机CO2通量的研究，将完善对土壤CO2通量和全球碳循环的认知。大气CO2浓度，应该包含在温度以外，共同刻画土壤CO2通量的日过程。在全球变化模型中加入土壤CO2通量对大气CO2浓度的响应模块，将显著提高对未来生态系统碳循环的预测能力
风成沉积物中不同粒径石英颗粒表面微结构特征的研究
No full text石英颗粒表面微结构特征被用于判断沉积物的来源、搬运过程和早期的成岩历史。风成石英颗粒表面微结构的特征还没有统一标准，因粒级对表面微结构的发育情况具有重要影响，故本文以典型的风成沉积物为例，包括地表风成粗砂、沙漠砂、黄土、降尘等，由细到粗逐级对其进行表面结构分析，试图全面揭示风成石英颗粒表面微结构的特征。共统计了5-1000m内的817颗风成石英颗粒，统计表面结构的类型，测量其数量和大小，计算表面结构的面积，并作记录，随后按搬运方式，将颗粒分为5级，依次是长距离悬浮搬运为主的石英颗粒（5-20m）、短距离悬浮搬运为主的石英颗粒（20-70m）、远距离跃移搬运为主的石英颗粒（70-100m）、近距离跃移搬运为主的石英颗粒（100-500m）、滚动搬运为主的石英颗粒（500-1000m）。逐级对比后发现不同粒级的风成石英颗粒的表面结构特征不同，总结如下：
(1)风成石英颗粒表面发育典型的贝壳状断口、蝶形坑、新月形坑、V形坑、不规则坑、V形沟等结构，其中以70-500μm的风成石英颗粒表面发育的结构类型最丰富，多为大而深的结构，500-1000μm的颗粒表面结构的数量最多，以不规则坑为主，伴随新月形坑和贝壳状断口，多为浅而小的结构，5-70μm的颗粒表面结构类型单一、数量少，并存在继承性大结构；
(2)随粒径增大，风成石英颗粒的形状从矛形、水滴形逐渐转变纺锤形、椭圆形，到最后成为标准的圆形，磨圆度越来越好，麻面、风蚀结构均随粒径增大更加显著，表面结构的完整性随粒径增大而变好。5-70μm的风成石英颗粒的表面发育不规则坑-V形坑组合，7-500μm的风成石英颗粒表面结构的特征组合为不规则坑-蝶形坑-V形坑-新月形坑，500-1000μm的风成石英颗粒表面形成了不规则坑-新月形坑-贝壳状断口的结构组合。表面结构的分布面积随粒径发生变化，70-500μm的颗粒表面结构的分布面积最大，其次是500-1000μm的颗粒，最小的是5-70μm的颗粒；
(3)各类表面结构之间的相对大小基本稳定，贝壳状断口是比新月形坑大的弧形结构，最小的撞击坑是V形坑，蝶形坑、不规则坑是较大的撞击坑，片状剥落和V形沟始终是大表面结构。
(4)不同粒级的风成石英颗粒经不同的搬运方式后形成不同的表面结构特征，撞击频率、颗粒大小、搬运速度共同影响表面结构的发育。高撞击频率、大粒径才能形成并承载更多的表面结构，大动能、多样化的撞击方式则是形成多种类且大尺寸的表面结构的必要条件。分析沉积环境时须根据沉积物的粒度大小选取相应粒级的石英颗粒表面结构特征进行对比研究，做出判断
水、盐胁迫下长穗柽柳和梭梭光合响应及同位素组成变化特征
No full text在干旱和半干旱地区，水分是植物生长和繁殖的首要限制因素。全球变化背景下，未来降水模式会发生改变，干旱事件的频次和强度呈增加趋势。干旱和半干旱区水分亏缺和盐渍化通常同时存在，降水模式的改变必然影响土壤盐分的运移，高温、干旱和/或高盐度可能改变不同光合类型植物在植被组成中的比例，进而影响干旱区荒漠生态系统的结构和功能。了解干旱和盐胁迫下不同光合类型荒漠植物的响应特征、水分适应策略和抗性机制，对预测干旱区气候变化下荒漠生态系统的植被组成和功能具有重要的理论意义。本研究选择新疆荒漠优势种C3植物长穗柽柳（Tamarix elongata Ledeb）和C4植物梭梭[Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge]一年生幼苗为实验材料，研究了不同水和NaCl处理下长穗柽柳和梭梭叶片气体交换、水势、离子浓度和碳、氮同位素组成等变化特征。主要研究结果如下：
（1）盐度增加显著降低了梭梭和长穗柽柳叶水势。水分减少也明显降低两者水势。所有处理下梭梭平均水势小于长穗柽柳平均叶水势。然而，梭梭平均同化枝含水量却大于长穗柽柳平均叶片含水量。梭梭同化枝含水量在盐处理下显著增加，而长穗柽柳叶片含水量随盐度增加而减小；（2）高盐度下，梭梭和长穗柽柳光合作用速率（A）、气孔导度（gs）、蒸腾速率（T）均明显下降，干旱处理也有相似趋势。高盐度下，梭梭和长穗柽柳叶绿素含量显著减少。干旱胁迫下，梭梭叶绿素含量减小但是长穗柽柳的变化不显著；（3）梭梭和长穗柽柳叶片碳同位素组成（δ13C）与盐度呈正相关；干旱处理下长穗柽柳δ13C值随水分减少显著增大，而梭梭变化不显著。两种植物叶片氮同位素组成（δ15N）与盐度呈负相关关系；干旱胁迫下，叶片δ15N值均显著减小。此外，梭梭δ13C值随着处理时间的延长而减小，而长穗柽柳δ13C值随着处理时间的延长却增大；随着处理时间的延长，梭梭15N含量增加而长穗柽柳15N含量则减少。可能由于处理时间延长，梭梭表现出一定的适应性，而长穗柽柳则没有；（4）高盐处理下，梭梭和长穗柽柳叶片C含量和N含量均显著减小；梭梭C:N随盐度增加而增加，长穗柽柳则相反。随着盐度增加，两种植物叶片Na＋离子浓度增加而K＋离子浓度减小，可能Na＋离子主要参与了渗透调节作用；（5）梭梭和长穗柽柳δ13C值与水势、叶绿素含量、gs、T和C:N显著相关，因此δ13C值可以作为两者胁迫条件下的良好指标。
本研究表明，在干旱和盐胁迫环境下，C4植物梭梭比C3植物长穗柽柳具有更强的适应性。梭梭和长穗柽柳这两种不同光合作用类型植物的耐盐和耐旱机理不同，梭梭主要通过离子渗透作用维持体内正常水分平衡，而长穗柽柳则通过叶表面盐腺把多余的盐排出体外。叶片δ13C值与植物多种生理指标相关，对植物受环境胁迫程度有较好的指示作用
新疆天山高山秃鹫(Gyps himalayensis)巢址选择研究
No full text于2014年9 ~ 12月，2015年1 ~ 12月，分别采用文献搜集法、样线调查法、直接计数法、焦点观测法、瞬时扫描取样法、自动相机拍摄法和访问调查法，对新疆天山高山兀鹫（Gyps himalayensis）的种群分布、数量动态、巢址选择、繁殖生态、生存现状等开展调查研究，并介绍了世界及国内鹫类相关信息。主要结果如下：
(1) 高山兀鹫分布与种群动态
鹫类在全球有23种，分为旧大陆鹫和新大陆鹫（美洲鹫），分别占16种和7种。鹫类研究近年发展快，特别是从上世纪90年代以后开始。其中又以美国、西班牙、意大利等国家居多。中国鹫类虽然占了8种，但研究处于相对滞后地步。目前，世界鹫类种群数量，总体上处于下降的地步，不容乐观。
高山兀鹫分布于中亚至喜马拉雅山地区。在国内主要分布于西部地区，中东部有零星记录。在新疆，各大山系都有分布。数量变化方面，主要集中在5 ~ 10月，总体数量不多。
(2) 高山兀鹫巢址选择
高山兀鹫的巢多分布于悬崖峭壁凹陷处，坡度多在70°以上，海拔在2000 m以上。巢以细草为主进行铺垫，较少量树枝条。巢内径35 ~ 60 cm，外径100 ~ 320 cm，窝中央凹深7 ~ 15 cm。
高山兀鹫有集群营巢的习性和相对固定的繁殖定居点。7个地点13个巢区中，每个地点有巢60 ~ 110个不等，平均每个巢区繁殖对在5 ~ 16窝之间。多数喜欢在向阳的南坡营巢，统计112个巢穴计有88个朝南，约占78.6%。营巢位置倾向于选择远离人类干扰，接近水源地的地方。
(3) 繁殖生态研究
高山兀鹫繁殖周期漫长，繁殖期可从12月至翌年10月份，是国内育雏期最长的鸟类，繁殖期跨度9 ~ 11个月。产卵1枚，卵壳白色。亲鸟护幼强度随着幼雏成长逐渐减弱，喂食次数也在逐渐减少。
对高山兀鹫繁殖期行为谱进行划分，共7类16种，分别为交配、筑巢、休息、警戒、保养、运动、其他。对7大类行为进行百分比统计，休息行为最高（19.5%），其次是筑巢、警戒、保养等行为。
对高山兀鹫交配行为进行划分，划分为三个阶段：交配前（邀配）、交配中（踩背、射精）、交配后。交配过程持续了8 ~ 15 s。共记录到135次（张）交配行为，在13:00 ~ 14:00时达到高峰。交配期的气温变化与交配次数同期达到高峰。
共记录到403次（张）筑巢行为，雌雄双方共同参与。筑巢行为在一天存在三个高峰期，分别为11:00 ~ 12:00时、13:00 ~ 14:00时和15:00 ~ 16:00时三个时间段，13:00 ~ 14:00时达到一天的最高峰。
(4) 生存现状和保护对策
当前，高山兀鹫种群状况不容乐观。受到来自多方因素的威胁：栖息地破坏、食物短缺、药物中毒、电网威胁、重金属污染、偷猎与贩卖、标本制作等。对此，因积极采取一些防范措施，包括开展鹫类资源普查；建立鹫类研究保护监测网络；完善鹫类保护法规与级别；打击各种捕杀、贩卖鹫类行为；加强宣传，增加民众保护意识；加强国际交流，共同实施国际保护行动
盐生植物生长发育与土壤盐分的关系及其对盐渍土的改良研究
No full text土壤盐渍化是制约农业生产的主要障碍因素之一。新疆盐渍化耕地占到耕地面积的32%左右，土壤次生盐渍化也日趋严重。新疆土壤盐渍化类型多样，主要由NaCl、Na2SO4和NaHCO3复合盐组成。NaCl和Na2SO4等中性盐对植物造成的危害主要有渗透胁迫和离子毒害。NaHCO3和Na2CO3等碱性盐对植物造成的碱胁迫危害程度高于盐胁迫。研究盐生植物在混合盐碱胁迫下的生长发育状况对其在新疆盐碱地的改良利用具有重大意义。利用盐生植物改良重盐碱地需要一个相对长期的过程，在这个过程中土壤盐分含量逐渐下降，盐生植物的生长发育和植株含盐量会受到影响，盐生植物的移盐能力可能会受到影响。本文的研究内容分为两个部分，第一部分以盐角草和盐地碱蓬两种典型的盐生植物作为研究对象，采用土培盆栽试验，将中性盐NaCl和Na2SO4和碱性盐NaHCO3和Na2CO3按照不同比例混合，模拟不同盐度和类型的盐渍土，研究了这两种盐生植物在不同土壤盐分下的生长发育与积盐状况；第二部分以大田种植的盐地碱蓬作为研究材料，采用大田试验，研究了盐地碱蓬种植对重盐碱地的改良情况及种植年限对盐地碱蓬移盐能力的影响。主要结果如下：
（1）盐地碱蓬和盐角草为真盐生植物有较高的耐盐能力。在中低碱胁迫下，盐地碱蓬和盐角草在绝大部分盐度处理下都能存活，最高盐度可达5.5%，表明盐地碱蓬和盐角草具有一定的耐碱和耐盐性。
（2）低盐度处理处理促进盐地碱蓬和盐角草的生长发育，主要表现在低盐度处理下盐地碱蓬和盐角草地上部干物质量、株高、分枝数显著增加；高盐度处理抑制盐地碱蓬和盐角草的生长发育，盐地碱蓬和盐角草地上部干物质量、株高、分枝数均随盐度的增加而下降；盐地碱蓬和盐角草地上部灰分盐含量随盐度的增加而增加；在不同类型盐分处理下，2种盐生植物的灰分盐积累量均随着盐度的增加呈现出先升高后下降的趋势，在低盐度下盐地碱蓬的灰分盐积累量表现为Cl-型处理＞SO42-—Cl-型处理＞Cl-—SO42-型处理＞SO42-型处理，在中高盐度下，盐地碱蓬灰分盐积累量表现为SO42-—Cl-型处理＞Cl-—SO42-型处理＞SO42-＞Cl-型处理，在低盐度下盐角草灰分盐积累量表现为Cl-—SO42-型处理＞SO42-型处理＞Cl-型处理＞SO42-—Cl-型处理，在中高盐度下盐角草灰分盐积累量与盐地碱蓬类似。在双因素方差分析的结果表明，土壤盐度、处理组（碱性盐比例）及二者的交互效应对两种植物的地上部干生物量、株高、分枝数、叶绿素含量、地上部灰分盐含量和灰分盐积累量都有极显著的影响，土壤盐度是两种盐生植物生长发育与盐分积累的主导性因素。
（3）不同种植年限盐地碱蓬的株高、茎粗、单位面积鲜重、单位面积干重和肉质化程度差异显著，盐地碱蓬的株高、茎粗、单位面积鲜重和单位面积干重大体上有随种植年限增加而增加的趋势，肉质化程度的变化趋势则正好相反。盐地碱蓬不同生育期（幼苗期、成年期和开花结实期）地上部盐分含量和主要离子含量表现为种植1年＞种植2年＞种植3年，而且不同种植年限盐地碱蓬幼苗期的盐分含量和主要离子含量显著高于成年期和开花结实期。盐地碱蓬移盐能力由开花结实期的地上部生物量和盐分含量共同决定，不同种植年限盐地碱蓬移盐能力没有明显差异，盐地碱蓬在人工种植条件下应用于改良重盐碱地时有相对稳定的移盐能力。
（4）在重盐碱地种植盐地碱蓬后，盐分在土壤剖面的分布发生明显变化，由盐荒地的表聚型分布转变为底积型分布，表层土壤（0～40cm）盐分含量快速下降从未种植的45.57g/kg下降到3年后的20.18g/kg，中下层（40～120cm）盐分含量则由未种植的25.71g/kg上升为28.09g/kg。不同盐分离子在土壤剖面的分布差异明显，Na+和Cl-因容易被水淋洗和植物选择性吸收多，根区土壤中Na+和Cl-含量随种植年限增加有显著降低，Ca2+和SO42-不易随水移动，淋洗程度低，HCO3-和Mg2+第二年和第三年的淋洗效果明显好于第一年；经过3年种植后土壤中毒害离子Na+与Cl-和在表层盐分组成中的比例下降，Ca2+比例上升，SAR值显著降低
北山羊(Capra sibirica)食性与同性集群研究
No full text北山羊（Capra sibirica）隶属牛科（Bovidae）山羊属（Capra），是一种分布于中亚及我国新疆等高山地区的濒危野生动物。2013年10月至2015年09月，作者在新疆天格尔峰山脉乌鲁木齐河源区采用粪便显微分析法和扫描取样法研究了北山羊食性与集群行为。食性研究包括北山羊采食特征与取食相关因子分析，以及暖季与家畜的食物竞争。集群行为研究包括北山羊同性集群以及社群结构变化。在此基础之上，作者分析了北山羊食性与同性集群之间的关系，以期为北山羊的保护管理工作以及相关研究提供参考。结果如下：
1）北山羊食性及其与家畜食物竞争
研究结果表明北山羊属广食性物种，全年主要采食12科26种植物，其中暖季12科25种，冷季6科16种。北山羊主要采食莎草科（Cyperaceae）植物（38.81%），其次是禾本科（Gramineae）（27.55%）、菊科（Compositae）（9.46%）和蔷薇科（Rosaceae）（8.94%）植物，灌木在北山羊食物中比例很少（2.27%）。在物种水平上，北山羊采食最多植物为嵩草（Kobresia sp）（29.55%）。北山羊冷暖季食物组成差异不显著（Z=-0.31, P=0.76），冷季（4月-10月）食物组成中菊科、龙胆科（Gentianaceae）、豆科（Leguminosae）采食比例较暖季（11月-次年3月）下降，莎草科采食比例上升。雌雄食物中各植物所占百分比不同，且雄羊采食植物种类高于雌羊。暖季雌雄食性差异较大，食物重叠度仅为62.76%，冷季采食食物趋于相似，食物重叠度上升为77.56%。雌雄北山羊对各种植物的喜好程度亦不相同，雄羊采食植物种类符合当地植物资源分布特征，对食物选择性较低，而雌羊则偏好采食蔷薇科、豆科等营养质量高的食物。雌雄北山羊不同采食对策是造成两性食性差异的主要原因。暖季家羊主要采食15科28种植物，主要集中于莎草科（41.21%）和禾本科（23.63%），与北山羊的食物重叠度高达76.07%，二者食物竞争明显。
2）北山羊食物选择
不同季节雌雄北山羊食物选择差异明显，食物营养质量和资源丰富度是造成差异的主要原因。雌性北山羊对食物的选择性较高，主要采食营养质量较高植物。其对食物的选择性与植物含水量和粗蛋白含量呈现正相关关系，与粗纤维含量、总可溶性糖含量呈负相关。雄性北山羊则大量采食生境中资源量大但粗纤维含量高的植物种类，对食物质量的选择性相对较低，对食物资源量的要求相对较高。
3）北山羊食性与同性集群关系
北山羊集群类型以雌幼群比率最高，其次为混合群、雄性群和独羊，卡方检验表明月间四种社群类型的出现频次及群内个体数量差异均显著（χ2 = 372.9, P < 0.01；χ2 = 484.4, P < 0.01）。北山羊同性集群现象明显，暖季各月北山羊成年雌雄个体分别组群，以单性群为主，同性集群程度较高；冷季是发情交配期，受自身生理周期及外界环境影响，为完成繁殖交配，成年北山羊雌雄个体混群，同性集群程度较低。雌雄之间不同采食对策可能是造成其性别分离的主要原因之一