甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站
授予年度 成果名称 成果介绍 操作
2022 石羊河流域下游干涸湖底风蚀特征及盐尘运动规律研究 本项目实施掌握了青土湖干涸湖底植被、土壤、风蚀特征及盐尘运动律,确定了湖底主要盐尘起尘区,分析了湖底与荒漠区0-50米沙尘(盐尘)运动规律的差异性,研究结果可为后期湖底风沙危治理过程中造林树种、密度及防治工程措施、设置规格的选择提供科学依据
2022 不同类型高寒沙化土地治理技术集成与示范 针对高寒沙化土地治理技术不成熟、沙化过程不够清楚等问题,本专题开展了玛曲高寒草地沙化过程、时空变化、植被和土壤过程、土壤种子库特征及其动态变化研究,并对高寒区人工藻结皮培殖和固沙进行了试验研究;基于高寒区沙化土地治理技术模式现状调查分析与试验研究,集成提出了高寒地区流动沙丘(地)、沙化草地和河岸沙化土地综合治理模式3项;研制出了适合不同类型沙化土地种草的便携式、小型化条播机和穴播机;探明了高寒草地一旦沙化植被自然恢复极为困难的障碍机制,通过牛羊粪等有机肥的覆盖应用,有效解决了高寒区沙化土地植被恢复困难的技术瓶颈。研究成果已被正在实施的国家重大工程项目《甘肃甘南黄河上游水源涵养区山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目》实施方案采纳应用。
2022 石羊河下游土壤干层发育及荒漠植被响应研究 本项目明确了研究区基本都存在干层的现象,且以中度干层为主,其次为严重干层的土壤墒情情况,以及梭梭生长主要依靠天然降水、固定沙丘、黏土滩地影响梭梭生长、梭梭间距大于3.2米有利于梭梭林稳定的认识,从梭梭根区液流、土壤水分来源方面阐明了研究区土壤干层分布的机理;指出了研究区固定沙丘梭梭林地70cm-230cm层次为重度干层,半固定沙丘梭梭林地底部210cm-310cm层次为重度干层,沙丘或沙丘底部梭梭林地存在黏土夹层时多为轻度干层现象,黏土滩梭梭林地黏土部分基本全为重度干层,下部风沙土部分为轻度干层的特征。
2022 网膜沙障铺设机专利转化实施项目 项目的实施进一步提升了铺设机的智能化、易操作性和作业质量,并加工生产出4套;改进和研发出了便于机械化作业的2种网膜沙障的固沙效果和稳定性;初步建立了机械化铺设半隐蔽式带状沙障+低覆盖度行带式灌木造林的治沙技术并示范150亩、推广600亩。
2022 绿洲种植业-养殖业一体化生态产业技术研发与示范 课题(1)研发了瘠薄沙地和盐碱地甜高粱节水栽培技术,形成了甜高粱青贮制备和混合饲料配置方法,并进行了舍饲养牛示范;(2)优化舍饲肉牛养殖模式,成功示范了肉牛养殖牛粪资源化技术;(3)引进红枣、中华钙果和葡萄新品种,集成了日光温室有机栽培技术与模式;(4)构建了甜高粱种植-肉牛养殖的“以养带种”一体化模式和温室种植-养羊的“以种带养”一体化模式。形成龙头企业带头,农户与合作社参与的“以点带面”的技术体系与示范模式。
2022 民勤干旱沙区枣树生态经济林高效节水技术研究与示范 项目筛选出民勤地区矮化密植枣树适生品种;提出民勤干旱沙区枣树高效节水栽培技术优化模式,在民勤治沙站新果园建立枣树生态经济林高效节水技术试验示范区,面积28亩。
2022 石羊河下游民勤绿洲退耕地植被斑块特征及其对生态系统健康的诊断研究 研究结果表明:1)随着退耕年限的增加,植被斑块的数量、密度、最大斑块面积占比和斑块面积均呈降低趋势,这说明植被处于不断退化的状态,裸地斑块的面积逐渐增大,生态系统逐渐向不健康的方向发展;2)从植物群落的层面来看,退耕早期以农田杂草中亚滨藜为优势种的植物群落,最终被退耕后期的盐碱地优势种群——盐爪爪群落所替代。在此过程中,土壤有机碳、全氮、速效磷均呈降低的趋势,而土壤全盐量、电导率却呈升高的趋势,土壤不断向盐渍化方向发展。通过相关统计分析发现土壤有机碳、全盐量和饱和含水率是影响植物群落演替的主要因子;3)植被斑块的面积、数量和密度均与土壤有机碳、全盐量和饱和含水率的相关性不显著,同时,在土壤退化过程中,斑块大小-数量逐步偏离幂律函数的现象也并不明显。本项目可为干旱半干旱区退耕地管理和沙漠化监测提供科学依据。
2022 沙地水分与风沙运动监测系统与装置研发 项目综合运用氢氧稳定同位素、风洞模拟及三维激光扫描仪等技术方法,研发的自动化多功能集沙仪可同步测量沙尘通量和风速风向数据,提高了沙尘观测数据的时效性和精确性。氢氧稳定同位素技术表明,人工梭梭随季节变化选择性利用不同深度土壤水分,为低覆盖度人工固沙植被建设与管理提供了理论依据。蚀积量计算分析表明纤维网沙障材料阻沙效果优于土工编制袋。风洞模拟试验表明,40株/亩随机分布、80株/亩两行一带、110株一行一带人工梭梭林对风沙活动的防护效益最高。大气凝结水的收集与观测研究成果为干旱荒漠区生态恢复开辟了新的水源
2022 民勤绿洲退耕区次生草地演变过程中土壤微生态机理研究 本项目首次从"土壤-植被-微生物"的角度,应用现代分子生物学技术,对民勤绿洲退耕区次生草地土壤微生物多样性进行对比研究,并结合植被、土壤理化特性、土壤酶等相关指标,系统研究土壤微生物与植被、土壤环境因子间的相关性,揭示退耕区次生草地演变过程中土壤微生物变化规律及其主要驱动因素。
2022 河西走廊大型风电场局地气候效应及其对荒漠植物的影响 本项目基于遥感数据反演,提取近二十年来地表温度信息,结合实地定位观测,从时间尺度上对比分析风电场运行前后电场内部、外部及相邻绿洲的地表温度变化过程、温度差异、增温幅度及局地气候;从空间尺度上研究其“热岛效应”与局地气候效应影响的空间范围;从单株、种群和群落三个层次分析其气候效应对不同抗旱类型策略类型荒漠植物的影响,评估其对河西走廊荒漠生态系统及生态功能的影响,为风电场科学运行,应对全球气候变化和维护国家生态安全决策提供科学依据。
2022 荒漠植物沙冬青对不饱和水汽的吸收利用机制和生理生态适应性研究 本研究以典型荒漠常绿阔叶灌木沙冬青为研究对象,通过野外和室内加湿控制实验的共同对比、验证和完善,形成了对沙冬青大气水汽利用机制及适应机理较为系统的认识和深入理解。室内加湿控制实验分析得到沙冬青叶片水汽吸收发生的边界条件是:土壤湿度≤田间持水量的58%(即轻度干旱),空气相对湿度≥80%(轻度干旱)或≥70%(中度干旱)或≥60%(重度干旱)或≥50%(极度干旱)。水汽从叶片逆向传导到一级茎的时间尺度是6~8h。采用同位素多源线性方法估算了不同程度干旱胁迫的叶片水汽吸收量,发现只有极度干旱胁迫时加湿水汽才成为沙冬青的主要水分来源。通过同步观测液流、水势、光合、荧光等多项指标和分析多项理化指标,从形态生理、光合生理、水分生理和代谢生理角度上揭示了水汽吸收的生理促进作用。野外加湿控制实验发现干旱胁迫较小的月份叶片吸收的不饱和水汽仅仅是对沙冬青缺水状态的水分补充,植物更多利用的是中、深层的土壤水。在遭受严重干旱胁迫的月份叶片吸收的不饱和水汽才成为沙冬青的主要利用水源。
2022 河西走廊黑果枸杞种群生殖配置对生境变化和人为干扰的响应及其调控机制 生殖配置是指植物在生长过程中用于繁殖结构的资源比例,它不仅与环境有关,还受到个体大小、种群密度等许多因素的影响。本项目以河西走廊黑果枸杞种群为研究对象,通过实地调查和人工控制试验相结合的方法,开展了黑果枸杞种群密度、个体大小等对黑果枸杞种群生殖配置研究。揭示了黑果枸杞种群个体大小与生殖配置之间的关系,明确了土壤水盐等生境条件对黑果枸杞种群生殖配置的影响特征。研究表明黑果枸杞种群对盐渍化环境有着很强的适应性,在重度盐碱地上,土壤水分较高的条件下仍能获得较高的生殖配置。在盐渍化严重,土壤含水率低的条件下,土壤渗透压较高,黑果枸杞根系不易获取土壤水分,生殖配置参数较低。在干旱荒漠区,土壤水分是影响黑果枸杞种群生殖配置的关键因子,在重度盐渍化土地上通过补水可以有效增加黑果枸杞种群结实量,提高生殖配置。
2022 雨养人工梭梭种群动态对关键环境因子脉动的响应机制 干旱区降水、风沙活动等环境因子具有极不稳定的脉动特征,影响着植物个体、种群以及生态系统的动态变化,是干旱区植物种群动态的核心驱动力。人工重建植被群落能否稳定存续的关键是人工种群动态的良性循环。其不仅受到重建系统的微环境影响,且与干旱区极不稳定的降水、风沙环境及极端气温密切相关。人工重建种群的繁殖更新过程对干旱区环境因子的脉动响应敏感。植被恢复区不同的季节降水、有效降水(降水量级)、极端降水事件是影响雨养人工梭梭种群动态的关键因子。冬季降水对天然更新苗的数量有较大影响。生长季大于 5mm 的降水事件对梭梭更新苗的死亡率有较大影响。
2022 民勤荒漠区人工草地建植技术研究与示范 项目通过大田试验,筛选出3 个适宜在民勤地区种植的优良紫花苜蓿品种:赛特、甘农3 号、阿迪娜;总结出饲、药兼用蒲公英人工建植技术规范;提出冬灌后紫花苜蓿培土复壮、滴管灌溉技术。建立紫花苜蓿人工草地340 亩,蒲公英、甘草等牧草试验示范区30 亩。研究成果在民勤县被广泛应用,取得了较好的社会经济效益。
2020 基于高光谱遥感的荒漠稀疏植被精细识别研究 采用地面光谱与无人机遥感监测相结合的方法,对干旱荒漠区典型稀疏植被进行了光谱分析和植被信息提取研究,探索了无人机遥感数据在荒漠植被信息提取中的应用技术和前景。
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