锡林郭勒典型草原积雪与植被相互作用效应及机制

Snow cover occasionally causes disasters, but it is an important water source for plants in Inner Mongolia steppe area, where wate is a restrict factor for plant germination, growth, and regermination. The objective of this research is to discover the impact mechanism of different levels of degrading Leymus chinensis and Stipa grandis steppe on snow cover and adaptation of plants under snow cover. The studied area is located in the typical steppe area of Inner Mongolia Xilingol League. It will include i)the of different levels of degeneration steppes on the physical properties of snow cover, the drifting and accumulation processes of snow, the freezing-thawing processes; ii) The impact of snow cover on the change of phenophase, growth and development processes, composition, and distribution pattern in the different levels of degradation steppes; iii) the correlation among snow-cover, snow drift process, water-heat effect,vegetation, and meteorological factors.This study could provide scientific basis for estimating the depth of snow cover, utilizing snow water resources, regulating snow cover, restoring vegetation, and controlling snow disasters.

季节性积雪是内蒙古草原灾害的一种表现形式，更是草原不可多得的水资源和土壤水分补给源，对促进草原植物发芽、生长发育和返青具有重要作用。本研究以内蒙古锡林郭勒地区不同退化程度的羊草和大针茅典型草原为研究对象，以封育草原作对照，研究不同退化程度草原植被对自然积雪与风吹雪过程，积雪形态与物理性质，冻融过程水文与热力效应的影响，以及积雪对植被物候期变化、生长发育过程、组成与分布格局的影响效应，分析积雪物理性质、风吹雪过程、水热效应与植被因子、环境气象因子的相关关系，揭示不同退化程度典型草原积雪与植被的相互作用效应、机制及植被在积雪状态下的生态学适应机制。该研究可为典型草原生态系统的草原积雪量的估算、雪水资源利用、积雪调控、植被恢复和风雪灾害防治提供科学依据。

结题摘要：为探明内蒙古锡林郭勒地区不同退化程度典型草原植被与积雪的相互关系，本项目选择锡林浩特市、西乌旗和乌拉盖为典型研究区，采用野外观测与室内分析相结合的方法，对研究区积雪时空分布特征、风吹雪过程与积雪再分配效应、植被对积雪形态特征的影响以及典型草原积雪对植被生长、组成与分布格局的影响进行了研究，结果表明：（1）积雪日数、累积积雪深度与降雪量呈现东多西少、南多北少的分布格局，高值区主要分布在乌拉盖、西乌旗及正镶白旗周围，其范围分别为＞120d，＞40cm和＞30mm；少雪区主要出现在西部区，其范围分别为＜60d，＜20cm和＜10mm；降雪量11月份最大（5mm），1月份最小（1.9mm），积雪深度和积雪日数最大值分别在2月份和1月份（5.5cm、24.6d），最小值都出现在10月份（2.1cm、2.6d）。（2）稳定积雪期内，依据积雪深度变化率将积雪密实化过程分为剧烈变化期（0.18cm/h）、快速变化期（0.05cm/h）和稳步发展期（0.16cm/d）三个阶段。其中剧烈变化期和快速变化期分别完成整个积雪密实化过程的52.63%和12.17%。（3）近地表100cm高度范围内的平均移雪强度与2m处风速符合显著幂函数关系，关系式为Q= 3.3786-7•V5.5390（P<0.001，R2=0.9729）。在低风能环境（2m高度平均风速小于10m/s）条件下，雪源充足、植被稀疏的稳定积雪面其移雪强度较大，平均移雪强度为2.203g/cm•min；在雪源不充足、雪面植被覆盖度较高的稳定积雪面或新雪雪面其移雪强度较低，平均移雪强度为0.545g/cm•min。风雪流搬运高度主要集中在近地表30cm范围内，以近源蠕移质与跃移质雪粒为主，约占总移雪量的89.61%。（4）植物形态影响积雪形态特征，积雪特征对植被返青时间、物种组成以及生长状况均有影响。灌丛高度对积雪高度影响最大，灌丛迎风侧宽度对积雪宽度与雪辫长度影响最大，三者共同决定积雪范围与积雪量；在灌丛积雪的形成发育过程中，较小灌丛积雪形态发育较快，大灌丛积雪形态发育相对缓慢，不论灌丛特征如何变化，所有灌丛积雪体前期发育迅速，后期发育缓慢。