气候变化对内蒙古荒漠化草原优势植物物候的影响

近年来,植物物候已成为全球变化敏感而准确的综合指示器。深入研究区域气候变化对草原优势牧草生长发育的影响和监测草原生态环境变化,对指导当地农牧业生产、作物品种的生态学分类、自然区划或农业气候区划的指标,提供有力的基础理论支持。文章基于内蒙古西部荒漠化草原乌审召和锡林高勒两个牧业气象试验站1983—2009年优势牧草的物候期数据和同期气象数据,在分析年平均气温、年降水量和牧草物候期各指标线性趋势的基础上,研究了气候变化对内蒙古荒漠化草原优势牧草返青、开花与黄枯日期早晚的影响,结果表明:(1)1983—2007年内蒙古荒漠化草原区年平均气温升高明显,气候倾向率在0.34～0.57℃/10a之间,年降水量无显著变化,气候朝着暖干化方向发展。(2)受春季气温和降水的影响,27年间内蒙古荒漠化草原区供试草种中,除乌审召的碱茅返青呈现明显的延后趋势,平均每年延后0.6 d外,大部分牧草发育期呈提早趋势,幅度为0.1～0.6 d/a;研究期间,优势牧草的开花期总体呈提早趋势,其中锡林高勒的霸王和猫头刺开花提早最为显著,二者始花日期平均每年提前0.5 d和1.1 d;在夏末初秋气温和降水的综合影响下,内蒙古荒漠化草原区不同站点优势牧草的黄枯期变化差异明显,其中乌审召的优势牧草黄枯均表现为显著或极显著的延后趋势,幅度为0.6 d～0.8 d/a;而锡林高勒优势牧草的黄枯期则大部分表现为不显著的提前态势,究其原因,是由于锡林高勒站点在牧草黄枯前1～2个月气温升高和降水量减少所致。(3)虽然荒漠化草原区各草种物候期均有所变化,但整体上在气候变暖的背景下,所有供试植物生长季均不同程度的延长。     

内蒙古典型草原羊粪和牛粪的分解特征

为了解畜粪的分解特征及对半干旱典型草原养分循环的影响,于2008年6月~2009年10月采用人为控制的野外实验,研究了羊粪和牛粪对内蒙古典型草原草地的输入量,分解过程中的重量损失、有机物和氮(N)、磷(P)浓度变化.结果表明,羊粪和牛粪的年输入量分别约为(17.8±13.8)kg hm-2和(365.6±495.9)kg hm-2.分解450 d后,残留粪样中有机物浓度较鲜粪减少约14.46%(羊粪)和48.78%(牛粪),即羊粪的分解速率较牛粪显著缓慢,2种粪的残留粪块在草地中堆置时间至少可达2个生长季以上.两种粪中,N素以有机态为主,矿化和释放速度均较慢;P素以无机态为主,释放速度较快;春季冻融变化可以显著促进两种粪中N和P的矿化速率;实验结束时,残留粪样中的全N浓度较鲜粪分别降低了25.89%(羊粪)和16.07%(牛粪),全P分别降低了30.73%和27.21%.埋入地下处理,可以消除风蚀对羊粪块失重的影响,使残留粪样保持较高湿度,促进有机质分解,并改变淋溶作用对粪块中养分含量的影响;但对牛粪分解无明显影响.从研究结果可以看出,家畜粪在半干旱草地环境中分解较慢,堆积过程中对草地的养分循环有重要影响.     

黄河源区气候变化及其对草原荒漠化的影响

根据黄河源区１９５９－１９９９年的气象资料分析发现：①黄河源区自进入８０年代中后期后,年平均气温上升趋势非常明显,特别是１９９８年的年平均气温竟达到－２．１℃,是４０年来年平均气温最高的一年,进入９０年代,春季和夏季温度急剧回升,特别是１９９８年３－５月期间的平均温度达到了－２．０℃,１９９８年是黄河源区夏季异常高温年,与最低年（１９７６年）相比偏高幅度达到４．０℃②黄河源区春季降水呈明显增多趋势     

宁夏东北部典型荒漠草原植物群落与土壤养分特征

以宁夏东北部荒漠草原为研究区,采用野外样方调查、采样和室内植物鉴定、土壤样品测定等方法,探析研究区内植物群落物种组成与土壤养分特征,以及植物多样性指数与土壤养分的相关关系,以期为中国荒漠治理、生物资源保护与可持续性利用提供依据。结果显示:(1)研究区植物共86种,隶属61属21科,其中禾本科(18种)、豆科(16种)、菊科(13种)和藜科(11种)植物占总物种数的67.44%;(2)研究区土壤总体上呈碱性,pH值平均为8.81,全氮、全磷、有机质的质量分数(0-10 cm土层)分别为0.07-0.54、0.16-0.51、0.51-6.24 g·kg^-1;(3)研究区植物多样性指数中的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数与土壤pH值呈显著负相关,与其他土壤养分的相关关系未达到显著水平,其他植物多样性指数与土壤养分的关系均未达到显著水平。研究表明,宁夏东北部荒漠草原植物种类少,禾本科、豆科植物优势明显,土壤养分条件差,土壤全氮、全磷、有机质对植物多样性指数的影响不大。     

荒漠草原典型植物群落枯落物生态水文功能

在退化荒漠草原生态系统恢复过程中,枯落物是联系植被和土壤物质循环与能量流动的重要中间环节,且发挥着重要的生态水文功能。通过调查荒漠草原5种典型植物群落（蒙古冰草群落、甘草群落、赖草群落、杂类草群落和沙蒿群落）枯落物蓄积量、持水性能、对降雨的截留和对土壤水分蒸发的抑制作用,分析了荒漠草原不同植被类型枯落物的生态水文功能。结果表明：枯落物蓄积量和最大持水量均为蒙古冰草群落〉甘草群落〉赖草群落〉杂类草群落〉沙蒿群落;5种群落枯落物层对降雨的截留量在3.36～5.27 mm,截留率在3.40%～6.82%,枯落物对降雨的截留量与降雨量呈正相关,而降雨量与截留率呈负相关,且枯落物对降雨的截留具有显著的季节变化规律。在不同枯落物覆盖下,枯落物对土壤的抑制效应也存在显著差异,0.5~2 cm覆盖厚度比不盖枯落物土壤水分蒸发减少了19.25%～76.82%,枯落物层减少土壤水分蒸发效应随枯落物层厚度增大而增加。枯落物的蓄积与覆盖对土壤水分的运移和蓄存产生明显的生物学作用,已经成为荒漠草原最重要的生态过程之一。     

围封对内蒙古中东部草原植物群落和土壤线虫群落的影响

2007年8月在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的退化样地（对照）、围封5 a样地和围封24 a样地,调查地上部植物群落、土壤性质和地下部土壤线虫群落。结果表明,围封处理能显著提高土壤水分质量分数,土壤深度和围封处理对土壤pH的交互作用显著。随着围封年限的增加,地上植物的多度、生物量和单株生物量都显著增加,而3个样地的多样性和均匀度均为围封24 a样地〉退化样地〉围封5 a年样地;随着围封年限的增加,大针茅（Stipa grandis）、苔草（Carex duriuscula）、羊草（Leymus chinensis）、锦鸡儿（Cleistogenes squarrosa）、双齿葱（Allium bidentatum）的生物量都呈现递增的趋势;围封5 a样地上冰草（Agropyron cristatum）和野韭（Allium ramosum）的生物量最大,围封24 a样地上苔草、羊草、双齿葱的生物量最大。调查样地线虫的密度平均为9.79 g-1（以干土计）,分别隶属于线虫动物门的90个属。植物寄生类线虫和食细菌类线虫分别占到总数的35%和40%,优势类群是丽突属（Acrobeles）和矮化属（Tylenchorhynchus）,二者共占总捕获个体数量的31.4%。围封24 a样地的结构指数显著高于退化样地,其它指标差异不显著。由此可知,围封有助于改善土壤理化性质;从围封角度来看,植物群落比线虫群落的反应明显得多,二者并未出现同步反应。     

近50年青海省气候变化特征及其与ENSO的关系

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)常引起大气环流的改变并导致气候的异常变动。研究区域气候变化与ENSO之间的相互关系,有助于了解区域水文等各要素的变化。文章基于1960—2010年青海省29个气象站点的降水、气温数据与表征ENSO的热带太平洋海表温度距平(SSTA)和南方涛动指数(SOI)资料,通过气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、相关性检验和小波分析等方法,研究了1960—2010年青海省降水和气温的变化特征及其与ENSO的关系。结果表明,1960—2010年青海省气候趋向暖湿,且这种趋势在90年代后愈加显著。在整个时间段内,气候变化尤其是降水变化与ENSO有显著的关系。在ENSO的冷暖事件时间段内,青海省的降水与气温都与海表温度、南方涛动指数有显著的相关性。由小波分析得出,降水和气温可能都受海表温度的影响较大;ENSO事件对青海省气温变化的影响大于对青海降水的影响。     

气候变化背景下福建主要农业气象灾害演变特征和趋势

利用1978-2007年福建省常规气象资料和主要农业气象灾害数据,采用气候倾向率、突变分析、最大熵谱分析等方法研究近30 a来福建省气候变化背景下主要农业气象灾害的演变特征和变化趋势.结果表明:福建省气候存在明显变暖的趋势,气候倾向率为0.381℃·10a-1;在这种气候变化背景下,4种主要农业气象灾害表现出不同的变化趋势,其中旱灾呈减少趋势,洪涝、低温冻害和风雹灾害的灾情呈增加趋势,尤其是风雹灾害,进入20世纪90年代后期(突变点在1998年),灾情明显加重.总体上说,农业气象灾害对福建农业生产的影响呈增加趋势,特别是从20世纪80年代中期开始(突变点在1986年),灾情持续扩大,这种变化势必造成农业生产的风险加大.     

温带落叶林的植物物候特征及其对气候变化的响应

植被物候是气候变化对生物圈产生长期或短期影响的重要指示因子。气候变化已经明显改变了许多物种的营养生长和繁殖物候,尤其是在温带地区。研究温带森林物候变化及其对全球变暖的响应,对认识森林物种共存,协同进化以及森林保护和经营等有重要意义。通过概述温带森林下物候研究的进展发现,光照和积温是影响木本植物展叶及繁殖物候的关键因素,林下层树木通过更早展叶,以尽量减少生长季林冠层遮阴对下层树木生长的影响,更早时期开花的树木具有从顶部向四周次第开花的时空格局,林冠层树种开花具有较好的同步性。而草本植物的物候通常受融雪时间和冠层动态的影响更大,并且,温带森林下不同生活史对策的草本植物的物候特征对气候变化的响应也不尽相同,存在明显的季节动态。繁殖物候、光照的季节变化、光合特征、授粉成功之间的联系决定了林下不同繁殖特性的草本植物的繁殖成功率。量化的、多指标、多对象的定位监测是精准物候研究的基础,物候变化的机理和建立可预测的物候模型将是未来研究的重点。     

典型草原不同围封年限植被-土壤系统碳氮贮量的变化

以内蒙古太仆寺旗典型草原为研究对象,研究不同围封年限下的天然草地植物和土壤有机碳、全氮贮量的变化。结果表明：与自由放牧草地相比,重度退化草地采取生长季围封恢复措施后,群落植物和土壤环境在围封8、11、14、21、25年后均得到了明显的改善,地上植物和地下根系生物量及其碳氮贮量、土壤碳氮贮量明显增加,土壤容重降低。自由放牧地和围封8、11、14、21年植物-土壤系统碳贮量分别为7 357.93、7 988.27、8 413.18、12 878.82、8 934.66 g.m-2,氮贮量分别为427.78、494.28、575.49、707.35、615.09 g.m-2。草地围封至14年植物和土壤各项理化性质达到最大值,使得植物-土壤系统的碳氮贮量分别是自由放牧地的1.75和1.65倍,说明植被与土壤间达到了良性循环的状态,退化草地正向演替。随着围封年限的继续增加,其各项指标出现下降趋势。由此可知,季节性围封措施在一定时间内可使退化草地的土壤-植物系统的碳氮贮量增加,草地在一定程度上得到恢复,但适宜的恢复时间和合理利用问题有待进一步讨论。     

内蒙古草地NPP变化及其对气候的响应

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是衡量植物群落在自然环境条件下生产能力的重要指标,NPP的变化直接反映了生态系统对环境气候条件的响应,因此可以作为生态系统功能对气候变化响应的研究指标.本文利用卫星遥感资料和地面气象观测资料,利用光能利用率模型估算了内蒙古地区1982-2003年4-10月草地NPP,并计算了与NPP密切相关的几个气候因子,分析了1982-2003年内蒙古地区草地NPP年际性变化规律、气候因子的年际变化规律,以及草地NPP对主要气候因子的响应关系.结果表明:1982-2003年内蒙古草地生长季的NPP呈波动中增加趋势,NPP的年平均递增率为C0.0036 g·m-2·Gr-1;草地NPP的空间分布与生物温度(BT)及可能蒸散率(PER)呈显著负相关,与降雨量(RAIN)、湿润度(K)及实际蒸散(AE)呈极显著正相关.内蒙古地区,草地NPP受降雨量(RAIN)及生物温度(BT)的影响较大.但NPP的变化受RAIN的影响更为明显;内蒙古地区不同草地类型的NPP变化对气候因子的响应略有不同.     

内蒙古河套地区水体中砷的地球化学特征

采样分析典型地砷病区域——内蒙古河套地区地下水、地表水和自来水中砷含量和形态,研究河套地区水体中砷分布状况,并采集山西山阴县大营村(地下水)和山东招远地区水样(地表水、地下水),以用于污染特性比较和源解析。结果发现,内蒙古河套地区和山西省山阴县大营村作为生活饮用水的地下水中砷含量超标率较高,其中内蒙古临河区狼山镇先锋七社和山西大营村地下水砷含量平均值分别为368.9和443.5μg.L-1,分别有75%和100%的水样超过GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中农村小型集中和分散式供水砷含量限值。内蒙古五原县乃日乡的175个水样中,也有59%的地下水样砷含量高于50μg.L-1,且砷形态主要以无机砷为主。河套地区地表水水样砷含量大部分在50μg.L-1以下,部分自来水(水源为地下水)样砷含量超过生活饮用水标准。     

Characteristics of Environmental Geochemistry in the Arseniasis Area of the Inner Mongolia of China

In China, endemic arseniasis attributable to the geological-geochemistry environment is mainly found in the plain of the Great Bend of the Yellow River and the Hu-Bao plain in the Inner Mongolia Autonomous Region, in the Datong basin of Shanxi Province, the floodplain of the northern side of the Tian Mountain of Xinjiang Uygur Autonomous Region, and in the southwest coastal plain of Taiwan. These areas share many similar characteristics including widespread occurrences, a large population being affected, and the magnitude of risk involved. The population living in these areas is estimated to be around 5.5 × 10⁵, of which of 2.5 × 10⁵ are resident in Inner Mongolia. Based on our systematic research and comparison of various areas, we found the different types of arseniasis are often associated with different regions. The neural arseniasis is distributed in Xinjiang Uygur Autonomous Region and Shanxi Province, caused by inorganic arsenic in drinking water while the cycling-obstacle arseniasis is mainly found in Inner Mongolia and Taiwan, associated with organic arsenic in water. The distribution of arsenic affected villages in Inner Mongolia exhibits orientation and focus on low-lying land in the subsiding centre of the Great Bend basin, which was enriched with humus in the lake and limnetic deposits. Much CH₄ gas can be detected in the water of shallow and deep wells in these villages. Some of the wells with higher concentrations of CH₄ can even be ignited. This is a typical reductive geochemical environment. We tested the total amount of arsenic (As), As³⁺, and methyl arsenate in all types of water sources. It is found that the number of arseniasis cases is not clearly related to the total amount of arsenic (As) in the water. However, it is related to the ratio of As³⁺ plus methyl arsenic to the total amount of arsenic (As). The higher the ratio, the higher the number of people affected and the more serious the illness. The statistical results also indicate that good drinking water accounts for 60% of the drinking water source while the arsenic contaminated water makes up about 25% of the drinking water in the study area. This research reveals that the local geochemical environment is responsible for the spreading of the endemic arseniasis in the area and thus suggests a new direction of how to prevent such disease.     

不同放牧梯度下草甸草原土壤微生物和酶活性研究

通过小区控制放牧实验,研究呼伦贝尔草甸草原不同放牧强度下草地土壤微生物和酶活性的变化。结果表明：不同处理土壤微生物数量表现为细菌〉放线菌〉真菌。不同土层土壤微生物总数不放牧处理大于放牧处理,0～30 cm土层土壤微生物生物量碳、氮含量在轻牧区较高,在中牧区较低。土壤脲酶和过氧化氢酶活性轻度放牧和中度放牧高于不放牧和重度放牧。土壤微生物数量、生物量、土壤蛋白酶和过氧化氢酶活性均随土壤深度的增加呈递减趋势。相关分析表明,土壤微生物数量、微生物生物量以及土壤酶活性相互之间密切相关,土壤微生物量N与细菌达到极显著正相关（P〈0.01）,与真菌和放线菌呈显著相关（P〈0.05）。土壤微生物量C与真菌达到极显著负相关（P〈0.01）,与放线菌呈显著负相关（P〈0.05）。土壤微生物数量、土壤微生物量N与转化酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性呈显著或极显著正相关。土壤微生物量C与转化酶、蛋白酶、过氧化氢酶呈显著负相关（P〈0.05）。     

内蒙古典型草原土壤的氟含量

对内蒙古草原区典型草原不同区域内土壤氟水平及分布规律进行了研究。结果表明，典型草原土壤氟含量从东到西呈上升趋势，典型草原土壤表层氟含量平均值为２８５．４６ｍｇ／ｋｇ，与国内外有关文献值相比属中等水平，处于内蒙古土壤表层氟背景值范围内。     

太湖流域典型地区农村生活污水中污染物在表层土壤中的削减特征与测算

原位采集太湖流域典型平原河网地区农户化粪池排污口附近的表层土壤及化粪池出水,人工模拟研究区域典型降雨（夏季30 mm·次-1,冬季5mm·次-1）、气温（夏季27℃,冬季5℃）条件以及排污负荷[TN：（2.35±0.06） g·m^-2 ·d^-1,NH4＋-N：（2.08±0.04）g·m^-2· d^-1,TP：（0.21±0.01）g·m^-2·d^-1,COD：（11.14±0.59）g·m^-2·d^-1],并进行室内模拟土柱试验,测算不同季节（夏季和冬季）、不同天气过程（雨前、雨天和雨后）排污口表层土壤对农村生活污水各类污染物的削减率并探讨其削减规律.结果表明：在季节差异上,雨前、雨天和雨后TN削减率均表现为夏季＜冬季（P＜0.05或P＜0.001）,NH4＋-N削减率则均表现为夏季＞冬季（P＜0.01）;雨前和雨后TP削减率表现为夏季＞冬季（P＜0.001）,COD削减率无显著季节性差异;雨天TP和COD削减率则均表现为夏季＜冬季（P＜0.01或P＜0.001）.在天气过程差异上,夏季土壤TN削减率表现为雨后＞雨前＞雨天（P＜0.01）,夏季TP和COD削减率表现为雨前≈雨后＞雨天（P＞0.05,P＜0.01）,而夏季NH4＋-N,冬季TN、NH4＋-N、TP和COD削减率在不同天气过程之间无显著差异（P＞0.05）.据此划分,夏季雨前、雨天和雨后及冬季TN削减率分别为38.5％、-25.0％、46.0％和50.4％,夏季和冬季NH4＋-N削减率分别为91.5％和85.5％,夏季雨天、夏季其余时间及冬季TP削减率分别为63.3％、93.1％和82.7％,夏季雨天及其余时间COD削减率分别为8.2％和66.2％.     

中国北方农牧交错带农村土地利用变化因子分析--以内蒙古尧勒甸子村为例

以北方农牧交错带典型生态示范村尧勒甸子村为例,应用参与式农村评估法(PRA)并结合GPS与野外测量,恢复了该村1949年后50 a来的土地利用历史过程与格局,利用GIS分析其1950-1999年的土地利用变化特点.运用因子分析和逐步回归分析方法揭示了人类活动因素对土地利用变化的作用.结果发现1985年以前耕地面积扩大,草地面积减小,沙地面积迅猛持续增加;1985年以后土地利用变化向相反的方向发展,土地利用结构趋向合理.     

内蒙古中东部大针茅群落土壤线虫多样性研究

2003年在内蒙古西乌旗大针茅草原，根据土壤深度0～10cm、1020cm、20～30cm分层采样，定量分析土壤线虫群落的多度，并对土壤线虫群落多样性和群落内线虫营养类型进一步分析．结果表明，该群落中土壤线虫包括50属和24科，其中矮化属、拟盘旋属、丽突属为优势属，特别是矮化属线虫数量异常高．土壤线虫群落的垂直分布呈现表聚型．就功能类群而言，植食性线虫在各层中的比例最高，为69．4％～81．3％，食真菌类线虫的比例最低，为0．9％～2．4％，而食细菌类线虫比例为13．9％-20．9％，食真菌类线虫和食细菌类线虫的比值为0．067～0．133．表6参29     

Effects of Selenium Supplementation on Arsenism: An Intervention Trial in Inner Mongolia

This paper reports the effects of a placebo-controlled Se-enriched yeast supplementation trial, conducted for 14 months, on arsenism in adult farmers living in a rural community in Inner Mongolia, China. The farmers had been naturally exposed to elevated concentrations of As in drinking water from tube-wells since 1983 but changed to arsenic-free drinking water when the trial began in June 1996. Blood and hair Se and As concentrations were analysed pre-intervention and at the end of the 3rd, 9th and 14th month, while skin lesions were assessed pre-intervention, as well as at the end of the 14th month, using the Arsenism Clinical Criteria established by the Ministry of Health, China. As the trial was a voluntary one, a number of farmers did not routinely have their blood and hair samples taken for analysis. Consequently, the data have been analysed in two categories. Fifty-four farmers from the Se-group and 29 from the placebo-group who were sampled on each occasion were considered as one group, which has been compared with the second group comprising up to a total of 100 farmers in the Se-group and 86 in the placebo-group. Results calculated for those farmers who were sampled on each occasion, showed that at the end of the trial, blood and hair Se concentrations of the Se-group increased from 0.130 to 0.186 µg ml^–1 and from 0.431 to 0.502 µg g^–1, respectively, while those of the placebo-groups remained constant. Blood and hair As concentrations of the Se-group decreased from 0.051 to 0.015 µg ml^–1 and from 2.57 to 0.680 µg g^–1, respectively, a greater reduction than those in the placebo-group that went from 0.064 to 0.024 µg ml^–1 and from 2.62 to 1.25 µg g^–1, respectively. When the data from all patients were examined, the analytical trends were similar. An evaluation of skin lesions in the category who were sampled for hair and blood on each occasion showed that 41.2% of hyperkeratosis, 50.0% of depigmentation and 44.7% of pigmentation in the Se-group improved one or more degrees, while those in the placebo-group improved by only 7.1, 12.0 and 6.7%, respectively. A total of 61.1% of the adults in Se-group improved in one or more type of skin lesion, but only 17.2% improved in the placebo-group. Comparable results were obtained when all the data from both categories of farmers were examined. Results from the trial showed that Se supplementation was more effective for the improvement of adults who were affected by double or triple skin lesions. In the placebo-group, most of the severely affected adults improved in only one kind of skin lesion, but in the Se-group, more adults improved in two or three kinds of skin lesions. Although the trial was limited by its relatively small size, the results have provided some evidence of the usefulness of Se supplementation for people affected by arsenism.