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模拟的增温增雨对内蒙古温带草原土壤氨氧化微生物的影响

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环境科学 2017年第8期38卷 3463-3472页

作者：张翠景沈菊培孙翼飞王军涛杨中领韩红艳张丽梅万师强贺纪正中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 河南大学生命科学学院全球变化生态学实验室开封475004

土壤氨氧化微生物是草地生态系统氮循环过程特别是氨氧化过程的主要驱动者,对全球变化具有响应、适应和反馈机制.通过采集在内蒙古温带草原设置的长期增温增雨野外控制实验的土壤样品,应用定量PCR、限制性末端片段长度多态性(terminal r... 详细信息

土壤氨氧化微生物是草地生态系统氮循环过程特别是氨氧化过程的主要驱动者,对全球变化具有响应、适应和反馈机制.通过采集在内蒙古温带草原设置的长期增温增雨野外控制实验的土壤样品,应用定量PCR、限制性末端片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和克隆文库等方法研究氨氧化古菌和细菌的丰度、多样性和群落结构对增温增雨的响应.结果表明,增雨显著升高了土壤pH,而增温显著降低了土壤呼吸.氨氧化微生物丰度在各处理之间没有显著差异.T-RFLP结果表明,增雨显著影响土壤氨氧化细菌的群落结构,增温和增雨对土壤氨氧化微生物群落结构的交互作用并不显著.结构方程模型的结果显示植物多样性与氨氧化古菌和细菌的群落结构有显著的相关关系,表明气候变化-微生物-植物三者之间存在着一定的关系.研究结果预示土壤微生物对长期气候变化有一定的适应能力,这对预测未来生态系统的变化具有重要的参考价值.

关键词：增温增雨交互作用氨氧化细菌氨氧化古菌植物多样性

增雨对巴丹吉林沙漠东南缘白刺水分利用的影响

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应用生态学报 2013年第1期24卷 41-48页

作者：朱雅娟卢琦吴波李永华姚斌张金鑫中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

研究了增雨条件下巴丹吉林沙漠东南缘的白刺灌丛的水分利用阈值.2009年5月初到9月末,根据当地的年均降水量(115mm),每月进行1次增雨,设置了0、50%和100%3个比例的增雨处理.在5、7和9月的增雨试验开始之前1天和增雨之后的第1、3和7天采样... 详细信息

研究了增雨条件下巴丹吉林沙漠东南缘的白刺灌丛的水分利用阈值.2009年5月初到9月末,根据当地的年均降水量(115mm),每月进行1次增雨,设置了0、50%和100%3个比例的增雨处理.在5、7和9月的增雨试验开始之前1天和增雨之后的第1、3和7天采样,测定白刺枝条木质部水分、10和30cm土层水分、灌溉井水和自然降雨的稳定氢同位素比率,以及土壤含水量的变化.结果表明:自然条件下,白刺在5和9月主要利用地下水,7月主要利用土壤浅层10和30cm水分.增雨后,白刺对地下水的利用比例下降,对浅层土壤水分的利用比例增加.100%增雨对白刺枝条木质部水分的δD值影响显著,5、7和9月白刺的水分利用比例增加.而50%增雨在5和7月仅改善了土壤水分条件,白刺的水分利用比例没有明显增加.只有增雨量达到当地年均降水量时,白刺对水分的利用比例才能明显增加.

关键词：增雨土壤水分稳定氢同位素比率白刺

适应高原天气与地形的人工增雨无人机研制及试验

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农业工程学报 2017年第15期33卷 105-111页

作者：马学谦孙安平张小军韩辉邦青海省人工影响天气办公室西宁810001 青海省气象局西宁810001

人工增雨作业是开发空中云水资源的有效手段,常规作业方式因安全性和空域因素受到一定的限制,研制一种适合高原天气、复杂地形和气候特征的长航程、大载荷等功能于一体的无人增雨飞机势在必行。该文以LY-Z200原型机为雏形,通过改变起降... 详细信息

人工增雨作业是开发空中云水资源的有效手段,常规作业方式因安全性和空域因素受到一定的限制,研制一种适合高原天气、复杂地形和气候特征的长航程、大载荷等功能于一体的无人增雨飞机势在必行。该文以LY-Z200原型机为雏形,通过改变起降方式、调整发动机功率和位置、加装除冰器件,提高无人机的飞行高度和安全程度,并安装大气常规探测仪器、设计小型化的增雨播撒系统、增加航拍仪器等功能扩充无人机的使用范围,从而研制出适合高原的LY-ZY200型人工增雨无人机。经多架次试验结果表明:该无人机飞行高度达6 100 m,起飞质量达171 kg,有效载荷50 kg,加油量达42 L,最大油耗为7.2 L/h,巡航速度达187.2 km/h,巡航时间长达4 h,满足高原地区实施大范围人工增雨的任务载荷量和航程需求,并能携带10根催化烟条在-4℃以下低温云区实现空地信息互通、人工增雨作业和多样化的任务需求。高原人工增雨试验表明该无人机能够穿越较厚的云层和复杂的云内环境,实现平稳飞行和增雨催化剂的规划点播撒,催化后能够直观地反映出增加了地面有效降水。该无人机可以实现人工增雨中适当作业位置、适当作业时机开展适当播撒作业任务要求,为人工影响天气开辟了比较理想的作业方式和探测工具。

关键词：无人机控制试验高原增雨

AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响

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草地学报 2020年第4期28卷 1034-1042页

作者：张慧韩冰董全民吕进英史雅楠周华坤邵新庆中国农业大学草业科学与技术学院北京100193 青海省高寒草地适应性管理重点实验室青海西宁810016 山西省林业科学研究院山西太原030012 青海省寒区恢复生态学重点实验室青海西宁810008

为研究气候变化是否影响植物-真菌共生关系及植物的吸收功能,本试验以青藏草原优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和草地早熟禾(Poa pratensis)为研究对象,选取管柄囊霉属(Funneliformis)丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrizal fungi,AMF... 详细信息

为研究气候变化是否影响植物-真菌共生关系及植物的吸收功能,本试验以青藏草原优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和草地早熟禾(Poa pratensis)为研究对象,选取管柄囊霉属(Funneliformis)丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrizal fungi,AMF)进行室内控制试验。结果表明:增温促进了AMF和植物的共生,接种AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响并不一致。对垂穗披碱草而言,增温增雨对其生长的土壤pH、全氮和有效磷含量均无显著影响,增雨促进了植物磷吸收(P增温处理下接种AMF提高了植物氮磷含量(P增温增雨提高了植物氮磷含量和土壤电导率、降低了土壤全氮含量(P增温提高了土壤有效磷含量(P增雨处理下接种AMF后降低了植物氮磷含量(P<0.05)。

关键词：丛枝菌根真菌增温增雨氮磷吸收

草地生态系统生物量在不同气候及多时间尺度上对氮添加和增雨处理的响应

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植物生态学报 2018年第8期42卷 818-830页

作者：刁励玮李平刘卫星徐姗乔春连曾辉刘玲莉北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院广东深圳518055 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院大学北京100049 中国科学院华南植物园广州510650 信阳师范学院大别山生物农业资源开发与利用研究院河南信阳464000 北京大学城市与环境学院北京100084

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在... 详细信息

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。

关键词：草地生物量氮添加增雨响应比整合回归气候条件时间尺度

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一次积层混合云降水过程增雨条件分析

气象 2010年第11期36卷 59-67页

作者：翟菁黄勇胡雯蒋年冲陈晓红曾光平安徽省气象科学研究所合肥230031 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081 安徽省气象局合肥230031 福建省气象科学研究所福州350001

基于中尺度数值模式MM5,新一代天气雷达、静止气象卫星和雨量等观测资料,对安徽省秋季旱期一次降水过程的增雨条件进行了分析。首先,模式预报的云降水结构与实况在总降水量及分布、云系回波特征、移动趋势方面基本一致,模式产品具有一... 详细信息

基于中尺度数值模式MM5,新一代天气雷达、静止气象卫星和雨量等观测资料,对安徽省秋季旱期一次降水过程的增雨条件进行了分析。首先,模式预报的云降水结构与实况在总降水量及分布、云系回波特征、移动趋势方面基本一致,模式产品具有一定可信度,对云降水结构的分析表明,云中含有一定过冷云水且配合有上升气流的存在,这是有利的增雨条件。在此基础上,基于MM5模式结果计算了冰面过饱和度,散度差,K指数和850 hPa水汽含量,并由此得到综合增雨潜力指标,将指标与云结构、降水和卫星雷达资料进行对比,结果表明这些指标揭示了云系中有利于增雨作业的动力、热力、微物理条件,对云系发展和降水过程有良好指示意义,与雷达卫星的观测结果较一致。最后,卫星反演产品、雷达回波以及雷达反演产品如垂直积分液态水含量、回波顶高等特征与模式描述的云系结构特征一致,可判断作业的具体位置和时间,数值模式产品与观测资料结合为人工增雨作业提供了及时精确的指导。

关键词：增雨中尺度模式新一代天气雷达

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模拟增雨对荒漠土壤古菌多样性的影响

中国沙漠 2020年第1期40卷 156-165页

作者：高莹徐晓天辛智鸣吴波中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心/内蒙古磴口荒漠生态国家定位观测系统北京100091 北京市林业果树科学研究院北京100093

为探讨生长季增雨对荒漠土壤中古菌群落结构的影响,根据内蒙古磴口多年平均降水量,设计了模拟增雨试验,包括对照、2个增雨时段(生长季前期与后期)、每个时段2个增雨梯度(50%与100%)共计5种处理。增雨后提取荒漠土壤总DNA,对古菌群落编码... 详细信息

为探讨生长季增雨对荒漠土壤中古菌群落结构的影响,根据内蒙古磴口多年平均降水量,设计了模拟增雨试验,包括对照、2个增雨时段(生长季前期与后期)、每个时段2个增雨梯度(50%与100%)共计5种处理。增雨后提取荒漠土壤总DNA,对古菌群落编码16S rRNA基因的V4区进行Hiseq测序,分析古菌群落丰度、多样性及结构组成等。结果表明:该地区荒漠土壤中古菌群落均以奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)为优势菌群。NMDS和3种非相似性分析(MRPP、ANOSIM和Adonis)表明,生长季前期增雨未显著改变古菌的群落结构,生长季后期增雨显著改变了古菌的群落结构,当生长季后期增雨量达到100%时,古菌丰富度和多样性显著降低。与氨氧化过程密切相关的奇古菌门(Thaumarchaeota)相对丰度在生长季后期100%增雨条件下显著增加,将促进荒漠土壤的硝化过程。Mantel检验发现荒漠土壤古菌群落结构受土壤湿度、土壤温度、土壤硝态氮含量的影响。未来全球变化背景下降水格局变化将会对荒漠土壤古菌群落结构产生影响,并可能影响氮循环过程。

关键词：增雨古菌荒漠生态系统 HiSeq测序

极端干旱区增雨对泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)群落土壤呼吸的影响

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中国沙漠 2013年第3期33卷 788-796页

作者：刘殿君吴波李永华林光辉陈世苹朱雅娟卢琦姚斌中国林业科学研究院荒漠化研究所/国家林业局林木培育重点实验室北京100091 内蒙古自治区水利科学研究院内蒙古呼和浩特010020 清华大学地球系统科学研究中心北京100084 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093

在极端干旱区(敦煌)以泡泡刺群落为研究对象,测定分析了生长季内增雨对泡泡刺灌丛和裸地土壤呼吸速率的影响。结果表明:增雨增加了灌丛和裸地的土壤呼吸速率,且增雨越多,增量越大,对土壤呼吸影响的持续时间也越长;以月为单位,每增雨16mm... 详细信息

在极端干旱区(敦煌)以泡泡刺群落为研究对象,测定分析了生长季内增雨对泡泡刺灌丛和裸地土壤呼吸速率的影响。结果表明:增雨增加了灌丛和裸地的土壤呼吸速率,且增雨越多,增量越大,对土壤呼吸影响的持续时间也越长;以月为单位,每增雨16mm和24mm分别使裸地土壤呼吸速率显著增加90%和106%(p增雨8mm、16mm和24mm则分别使灌丛土壤呼吸速率显著增加68%、157%和205%(p增雨响应的时间不同步,且灌丛土壤呼吸对增雨的响应量比裸地快118%;整个生长季土壤呼吸速率和土壤含水量有明显的正相关关系(p增雨1mm,裸地和灌丛土壤呼吸速率分别增加0.01μmol.m-2.s-1和0.04μmol.m-2.s-1。

关键词：土壤呼吸增雨泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa) 土壤含水量

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广西积云人工增雨防雹的个例数值研究

气象 2007年第12期33卷 46-52页

作者：邹光源广西壮族自治区人工影响天气办公室南宁530022

利用三维积云模式模拟2006年4月9日下午发生在广西东兰县境内的一次冰雹天气过程。结果表明,三维模式对该个例具有一定的模拟能力。个例催化数值试验表明,该积云具有一定的人工催化潜力,当在出现过冷水后,自然冰晶浓度较低前在过冷水区... 详细信息

利用三维积云模式模拟2006年4月9日下午发生在广西东兰县境内的一次冰雹天气过程。结果表明,三维模式对该个例具有一定的模拟能力。个例催化数值试验表明,该积云具有一定的人工催化潜力,当在出现过冷水后,自然冰晶浓度较低前在过冷水区的底部实施适量的催化,则可达到最佳的效果,既能一定程度增雨又能一定程度消雹;当过量催化时则既能一定程度消雨又一定程度消雹。

关键词：积云增雨防雹数值模拟