干旱区退化湿地恢复过程中的土壤呼吸特征研究

精河入湖口湿地是典型干旱区湖泊湿地艾比湖湿地的重要组成部分。本研究采用空间序列代替时间序列的方法分析了艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中土壤呼吸的变化特征。结果表明:(1)随着恢复期的延长,土壤CO2通量的日变化有由单峰型向双峰型转变的趋势;(2)恢复期较短的湿地(1 a),季节变化具有单峰型特点,峰值在秋季,恢复期较长的湿地(3~5 a),季节变化呈现双峰型,且春季高于秋季;(3)退化湿地在植被恢复过程中土壤呼吸速率逐渐增强;(4)在退化湿地的不同恢复阶段,近地面10 cm土壤温度与土壤CO2通量的关系最密切。因此,只要水源充足,精河入湖口退化湿地在恢复过程中土壤呼吸速率随恢复时间延长而逐渐提高,经4~5 a即可恢复到未退化状态。     

基于高通量测序的南泥湾湿地土壤细菌多样性分析

为研究南泥湾湿地细菌群落类群结构,本研究利用Illumina高通量测序技术,对土壤样品中细菌的16S rRNA基因进行测序分析。各样地共检测到细菌类群27门、106纲、163目、306科、534属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria),主要的优势菌纲为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)。不同退化湿地土壤细菌的数量和种类各不相同。随着退化程度加深,土壤细菌群落多样性降低,南泥湾湿地土壤细菌菌种多样性在不同退化阶段的差异较大。通过典型对应分析发现,土壤p H值、有机质和全钾对南泥湾湿地土壤细菌分布影响较大。人为开垦活动会降低土壤微生物多样性,退耕还湿措施对湿地微生物群落结构有影响。     

若尔盖高寒退化草地土壤水解酶活性和微生物群落数量特征分析

以若尔盖花湖湿地国家级自然保护区高寒草甸-高寒草原逆向演替为研究对象,结合草地利用现状及微地形分布,遴选5个高寒退化草地区域进行植被概况、害鼠密度、土壤理化性状和三种水解酶活性、微生物群落数量调查并进行相关性分析。结果表明:土壤表层(0~10 cm)土壤脲酶、土壤转化酶及土壤磷酸酶活性的变化范围分别是0.89~1.60mg·g~(-1)·d~(-1)、89.86~134.31mg·g~(-1)·d~(-1)、3.43~4.63mg·g~(-1)·d~(-1),且平地区显著大于坡地区(P<0.01);土壤微生物群落中细菌数量占绝对优势,显著高于放线菌和真菌数量(P<0.01),样地间表现为样地Ⅱ(阴坡)>样地Ⅰ(山顶)>样地Ⅴ(临近湿地)>样地Ⅳ(平地)>样地Ⅲ(阳坡)的趋势,且土壤酶活性和微生物数量均随土壤剖面加深而递减,且各土层间差异明显(P<0.05)。若尔盖花湖退化草地土壤脲酶、转化酶、酸性磷酸酶均保持较高的活性;土壤酶活性、微生物及理化性质在平地区与坡地区差异明显,随土层剖面变化显著;土壤养分与土壤放线菌、土壤酶活性关系密切,鼠类洞穴密度、土壤含水量和磷酸酶活性与土壤微生物关系密切。研究结果将为本地区草地营养循环、退化草地修复及草原旅游承载力提供理论依据。     

中国干旱半干旱地区湿地研究进展

西北干旱半干旱地区湿地在我国湿地中占有较大比重,它在调节气候、涵养水分、碳氮循环以及生物多样性保护等方面均有不可替代的作用,深入探其研究现状对该地区生态保护和环境管理意义重大。从湿地形成演变、类型和分布,植物群落,景观格局变化的生态效应及驱动力研究,碳氮循环以及退化与恢复5个方面评述了西北干旱半干旱地区湿地研究进展,指出了现有研究的不足。在此基础上,对西北干旱半干旱地区湿地未来研究方向进行了分析,提出了加强植物群落的动态研究;定量研究湿地景观格局动态变化,加强湿地动态过程对驱动力的响应机制研究;加强碳氮循环研究;加强湿地退化与修复的理论与技术体系研究4方面的建议。     

基于InVEST模型的土地利用变化对生境的影响——以陕西省黄河湿地自然保护区为例

以陕西省黄河湿地自然保护区为例,采用InVEST评估软件中的生物多样性模型,对保护区生境质量进行评估,并根据生境质量指数将生境划分为低、较低、中、较高和高5个等级,进而研究土地利用变化对保护区生物多样性维持的影响.结果表明:2000-2010年林地、草地和建设用地的面积分别增加了390 hm2、3 380 hm2和1 390hm2,而耕地、湿地和裸地的面积分别减少了4 070 hm2、500 hm2和740 hm2.中等级及以上生境所占比例由2000年的86.19％降低到2010年的14.57％,较低和低等级的生境所占比例由2000年的13.81％增加到2010年的85.43％.建设用地面积的增加和湿地的波动减少是导致生境质量退化的主要原因.2000-2010年是生境质量严重退化的时段,保护区的生物多样性维持功能有所下降.     

内陆河湿地芦苇叶功能性状特征及其对土壤环境因子的响应

植物功能性状是连接植物与外界环境的重要桥梁,其在不同环境梯度下的变化表现出了对异质环境的适应机制。本文以敦煌西湖国家级自然保护区克隆植物芦苇(Phragmites australis)为研究对象,设置了未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个梯度样地,研究环境异质条件下芦苇叶功能性状特征及其对土壤环境因子的响应。结果表明:①各环境梯度下,芦苇叶功能性状特征变化显著(P <0. 05),叶长、叶宽、叶面积、叶干重随环境梯度退化呈下降趋势,比叶面积随梯度退化呈上升趋势;②芦苇各叶功能性状间呈协同变化的特征,叶长、叶宽、叶面积、叶干重之间呈极显著正相关(P <0. 01),比叶面积与叶长、叶干重呈显著负相关(P <0. 05);③叶长、叶宽、叶面积、叶干重与土壤表层(0~30 cm)、中层(30~60 cm)水分呈显著正相关(P <0. 05),而与土壤表层、中层含盐量呈显著负相关(P <0. 05),说明土壤表层与中层的水分与盐分是芦苇叶功能性状最主要的驱动力。研究结果对干旱区内陆河湿地的保护、生态恢复及管理具有重要的指导意义。     

荒漠草原土壤健康评价

文中以西鄂尔多斯自然保护区东部的荒漠草原棕钙土为研究对象,通过野外调查与室内分析,从与土壤健康有关的物理、化学、生物学指标中筛选出具有代表性和敏感性的评价指标,建立了土壤健康评价体系,并采用模糊综合评价法对不同退化程度荒漠草原土壤的健康状况进行了分析,主要研究结果如下:1)根据植被数据的分析结果把研究区划分为未退化、轻度、中度、重度四个退化等级;2)通过主成分分析法筛选出对放牧较敏感的8个荒漠草原土壤健康评价的指标;3)用模糊数学方法对荒漠草原土壤健康状况进行综合评价,未退化区土壤差异性健康综合系数为1,轻度退化区为0.9079,中度退化区为0.6789,重度退化区为0.5949。健康土壤评价系数为(l-0.90),亚健康土壤评价系数为(0.89-0.65)和不健康土壤评价系数为(0.64-0)。未退化区、轻度退化区土壤为健康土壤,中度退化区土壤为亚健康土壤,而重度退化区土壤为不健康土壤。     

尕海4种湿地类型土壤水分特性研究

对尕海草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和洪泛湿地的土壤含水量、容重、孔隙度、持水量及贮水量等物理性质进行了研究。研究结果表明：① 草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和洪泛湿地土壤含水量分别为225.13%、159.46%、179.47%、111.78%;② 4种湿地类型土壤的容重随土层深度的增加而增加,在0～80 cm土层,草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和洪泛湿地的土壤容重平均值分别为0.89 g/cm³、1.17 g/cm³、1.11 g/cm³、1.18 g/cm³;③ 4种湿地类型土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和贮水能力随土层深度增加而逐渐减小;④ 在草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和洪泛湿地中,土壤的毛管持水量分别是土壤自身重量的2.50、1.51、1.00、1.78倍,饱和持水量分别是土壤自身重量的2.83、1.81、1.25、2.08倍;⑤ 4种不同湿地类型中,草本泥炭地的土壤较疏松、孔隙度大、通气性好、持水和蓄水能力强。     

三江源区土地利用方式对土壤氮素特征的影响

以三江源区曲麻莱县高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的土壤全氮、有效氮、铵态氮、硝态氮、无机氮总量及比例,结果表明:4种利用方式土壤的氮素含量均处于较低水平,在0~10 cm土层,土壤全氮与有效氮含量表现出相似的规律性,人工草地最高,退化高寒草甸草原最低。与高寒草甸草原相比,退化高寒草甸草原0~10 cm土层全氮和有效氮含量分别降低了52.4%和76.2%,而10~40 cm土层的全氮和有效氮含量却明显增加。对土壤铵态氮和硝态氮含量的研究结果进一步表明,研究区域土壤中无机氮以硝态氮为主,退化导致0~10 cm土层的铵态氮和硝态氮含量降低,退化和人工种植均导致0~10 cm土层硝态氮含量明显降低,而10~20 cm和20~40 cm土层的硝态氮含量明显升高,且这两个土层之间差异不显著,40~60 cm土层又明显降低。因此,退化和人工种植均导致土壤硝态氮沿土壤剖面淋溶下移,并且淋溶主要发生在0~40 cm深度的土壤中。土壤无机氮总量与硝态氮表现出相似的规律性,对土壤无机氮总量和比例的研究也表明退化加剧了土壤氮素的矿化过程。     

新疆土地退化及其防治对策

分析了新疆土地沙化，土壤盐渍化、植被退化，湿地消亡、土壤污染与肥力下降的现状、形成原因及危害，提出了防治对策和建议。     

农田土壤水分动态估算模式的研究

利用气温、降水等常规气象资料 ,建立了以旬为时间单位的农田土壤水分动态估算模式。并通过对昌图、庄河及朝阳三地作物生长季农田土壤水分估算的实例分析 ,验证了该模型的准确性。该模型的建立对干旱发生的预测、预警和合理安排农事活动具有实际意义。     

长武塬区不同土地利用条件下土壤水分深剖面分布特征比较

通过调查取样的方法对长武塬面不同土地利用条件下(作物地,果园,苜蓿地)土壤水分状况在0～600 cm范围深度内进行对比,结果显示:长武塬区小麦收获期,不同土地利用条件下土壤水分含量总体存在较大差异,其中春玉米地由于上年小麦收获后直到春玉米播种前土地休闲,土壤含水量显著高于其它土地利用方式.其它土地利用条件下土壤平均含水量相对较低,在0～300 cm的范围内含水量分布表现为果园>苜蓿地>小麦地.300 cm以下含水量表现为小麦地>果园>苜蓿地;同时,不同利用条件下土壤水分剖面低湿层的位置深度也不相同,小麦地土壤水分低湿层深度较果园地和多年苜蓿地浅,土壤水分剖面形态与分布特征受利用模式影响显著.     

滴灌棉田土壤水分测点最优布设研究

为寻求滴灌棉田土壤剖面水分测点的最优布设方案,2009年在棉花生育期内采用取土烘干法对膜下滴灌棉田不同位置、不同深度土壤质量含水率进行连续监测。利用监测数据分析了膜下滴灌棉田土壤剖面内不同观测点垂直方向上各层次土壤含水率之间的相关关系,并利用R型谱系聚类法对剖面内各观测点8个土壤层次的土壤含水率变量进行分类,筛选出适合膜下滴灌棉田墒情观测的土壤水分测点布设方案。最后利用2007年试验数据对提出的水分测点布设方案进行验证,结果表明,水平方向上距滴灌带0 cm、32.5 cm和50 cm处3个观测点,各观测点垂直方向上0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm和60~80 cm深处4个层次12个测点的土壤含水率能较好地反映整个剖面的土壤水分信息,可作为膜下滴灌棉田土壤水分探头的布设点。     

黑河流域土壤含水量遥感反演及不同地类土壤水分效应分析

利用NASA提供的MOD IS数据产品和黑河流域的野外实测数据,在充分考虑研究区的下垫面特征、数据的时间特性和遥感反演土壤含水量的模型与算法的基础上,采用了热惯量法,计算了表观热惯量,并与实测数据进行回归分析建模,反演了整个黑河流域的土壤含水量。随后构建了三个区域土壤水分效应评价指标:土壤水分单元权重指数、区域土壤水分单元权重指数和土壤水分效应贡献度,结合黑河流域的土地利用状况,定量评价了不同土地利用类型的土壤水分效应。研究表明:利用MOD IS数据产品,反演参量获取简单,可降低反演土壤含水量的复杂性,有利于大、中尺度的实际应用;利用当地积累的季节标准日变化曲线将温差修正到最大值,使反演的表观热惯量更接近真实,可提高模型精度;用多个地面采样点的土壤含水量均值与一个像元对应建模,能改善因MOD IS数据空间分辨率低而存在大量混合像元致使反演精度降低的问题;在黑河流域,中覆盖度草地、有林地、高覆盖度草地、水田等用地类型的土壤水分效应最为明显,贡献最大。     

植物对土壤水分变化的响应与控制性分根交替灌溉

在土壤水分减少的情况下,植物可以感知并利用脱落酸(ABA)作物信号传递物质,将水分胁迫信号传至叶片,进而调节气孔导度,减少蒸腾耗水。同时,植物蒸腾耗水与气孔导度为线性关系,而光合作用与气孔导度为渐趋饱和关系,如果适当降低气孔导度,可以在显著降低蒸腾耗水的基础上,对光合没有影响或影响很小。在此理论基础上,提出了一种新的灌溉技术——控制性分根交替灌溉。其核心是通过一定的灌溉措施,形成土壤水分的不均匀分布,使作物的根系处于不同的水分状态：处于湿润部分的根系吸收水分,保证作物光合,处于干燥土壤的根系产生ARA,调节叶片气孔导度。这样,在不降低或少量降低光合作用的前提下,更多地减少作物的蒸腾耗水,提高作物的水分利用率。它是一种以内涵为主的节水灌溉技术,具有坚实的理论基础和良好的应用前景。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分分析

采用定位监测法,对地处黄土丘陵区的延安燕沟不同植被类型下土壤水分状况进行了对比分析。结果表明:农林草地土壤水分剖面(0~4 m)存在显著差异,平均土壤含水量由高到低依次为:旱农坡地>草地>柠条灌丛>果园>黄刺玫灌丛>刺槐,与旱农坡地对照分别相差2.04%、2.27%、4.75%、4.8%和5.68%;刺槐、柠条和黄刺玫的土壤水分垂直分布呈现较一致的趋势,表现为上层水分高于下层且差异显著,水分较明显的分界点在100cm左右,其100 cm以上平均土壤湿度分别为10.12%、13.58%和11.89%,100 cm以下分别为8.79%、12.16%和9.07%;同时,不同植被类型下土壤剖面低湿层不同,乔灌地低湿层深度较农地和草地深;土壤水分剖面形态与分层特征受植被利用影响作用显著。     

西安地区丰水年有林地土壤水分恢复效应研究

通过对西安南郊平水年与丰水年秋季有林地土壤含水量的测定,研究了地下0～6 m之间土壤含水量的变化与土壤水分恢复问题.研究结果表明,正常年西安地区人工林2～4 m土壤含水量为9%～10%,发育了明显的土壤干层,表明土壤干层在黄土高原分布具有普遍性;丰水年西安南郊人工林下2～4 m的土壤含水量在18%～24%之间,高出正常年份这一层位含水量的8%～14%,土壤干层已经消失;丰水年4～6 m的土壤含水量也明显升高.分析得出,在降水丰富的年份,土壤水分得到恢复,而且恢复的深度可达5 m,恢复的速度也较快.     

干旱区沙丘水分运动的实验研究

本文依据设置于干旱区沙丘的实验场数据，说明了沙丘包气带水分状况衙因子的变化规律，论证了零通量面法在该区的实用性，并用零通量面法和数量统计相结合的方法，建立了该区的蒸发模型。     

沙棘对辽宁西部杨树人工林叶片水分状况的影响研究

通过在辽宁西部将沙棘 (HippophaerhamnoidesL .)与小黑杨 (Populuscv .“Xi aohei”)和欧美杨 64号 (Populuseuramericanecv.“N30 1 6”)的人工林分别按株混和行混两种方式进行混交实验 ,研究了固氮植物沙棘对辽宁西部杨树人工林叶片水分状况的影响规律。研究结果表明 :( 1 ) 2 0 0 0年 6月 ,混交林叶片中的自然含水量和自由水含量明显降低 ,而束缚水 /自由水、自然饱和亏、临界饱和亏和需水程度明显提高 ;2 0 0 0年 9月只有小黑杨混交林叶片呈现相同的变化趋势 ;2 0 0 0年 8月 ,沙棘对杨树人工林叶片水分状况没有显著影响 ;( 2 )在不同月份 ,杨树叶片中的自然含水量与自由水含量的大小顺序为 8月 >9月 >6月 ;而束缚水 /自由水、自然饱和亏、临界饱和亏和需水程度的大小顺序则为 6月 >9月 >8月 ;( 3)沙棘对杨树叶片水分状况的影响程度随杨树品种和混交方式的变化而变化。     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分环境的研究

在测定黄土高原淳化、延安和米脂坡面刺槐林以及坡面农田不同深度土壤含水量的基础上,分析了坡面刺槐林土壤水分环境特点。结果表明:淳化、延安和米脂刺槐林地土壤水分含量较农地分别低8.5%、31.2%和34.2%;淳化土壤水分含量高于米脂坡面土壤水分含量,延安介于二者之间;坡面土壤水分含量随林分密度、林龄的增加而降低,同时阴坡土壤水分含量明显高于阳坡,在连续干旱时仅有表层0~40 cm土壤水分含量受降水影响呈现出一定的波动,而100~200 cm土壤水分呈现持续消耗,深层几乎不受季节的影响。