循环冻融过程对6种温带森林土壤酶活性的影响

为了解冻融过程对森林土壤酶活性的影响,本文以长白山地区硬阔叶林、红松阔叶林、次生白桦林、长白松林、蒙古栎林和冷杉林6种温带典型林型下的0～10 cm层(上层)和10～20 cm层(下层)土壤为试验材料,采用室内模拟培养方法探究了在不同冻融循环次数作用下(-15～5℃)6种森林土壤脲酶(Urease,URE)、转化酶(Invertase,INV)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性的变化。结果表明:6种林型不同层次土壤的脲酶和转化酶活性随冻融频次而变化、且因林型而不同;随冻融次数增加,各林型0～10 cm土层土壤脲酶活性表现为先升高再下降、最后趋于稳定的变化趋势,转化酶活性呈上升趋势变化、8次冻融循环后明显高于冻融处理前对照土样(恒温5℃培养4 d后的土样),而土壤过氧化氢酶活性变化对循环冻融的响应不明显。各林型不同深度土层比较,0～10 cm土层土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性分别显著高于同林型10～20 cm土层土壤。循环冻融过程中6种林型土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性综合表现为:冷杉林最强,长白松林最弱,硬阔叶林、红松阔叶林、次生白桦林和蒙古栎林均介于冷杉林和长白松林二者之间。     

神农架不同坡位3种林型土壤碳氮比分布特征

以神农架林区落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林为研究对象,以人工林和草丛为对照组,探讨不同林型和坡位条件下土壤碳、氮及土壤C/N的分布特征。结果表明:(1)林型和坡位对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)均有显著(P0.05)影响,SOC和TN含量以及贮量均呈现出在同一森林类型上坡位中坡位下坡位,在同一坡位针叶林落叶阔叶林针阔混交林的趋势。(2)土壤C/N在针阔混交林、落叶阔叶林和对照组草丛均呈现出:下坡位高于上坡位,中坡位在二者间徘徊,在针叶林表现出中坡位上坡位下坡位的趋势;落叶阔叶林条件下坡位的土壤C/N为18.03,是上坡位(13.36)的1.35倍,是中坡位(12.72)的1.41倍。(3)上坡位和中坡位条件下,土壤C/N均是针叶林最高,落叶阔叶林和针阔混交林次之,草丛最低;下坡位则是落叶阔叶林针阔混交林=针叶林草丛人工林。(4)同一林型或坡位条件下,土壤C/N均呈现表层大于深层的趋势,A层和B层的土壤C/N分别是C层土壤C/N的1.07~2.12倍和1.02~1.81倍。     

长白山不同林型土壤水源涵养功能特征

为了研究长白山森林水源涵养功能,连续3年在长白山研究了3种主要森林类型(针叶林、针阔混交林、阔叶林)土壤特性和水源涵养功能。结果表明:(1)不同林型土壤密度随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,相同土层土壤密度大小基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。不同林型土壤总孔隙度和毛管孔隙度均随土层深度的增加呈逐渐降低趋势,相同土层土壤总孔隙度和毛管孔隙度基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林;然而相同土层毛管孔隙度大小基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(2)土壤总孔隙度和土层深度以指数函数方程拟合最好,而土壤总孔隙度土层深度以对数函数方程拟合最好,其中针阔混交林相关系数最高。(3)土壤剖面各层次的自然含水量、土壤通气性、饱和蓄水量、最大持水量、有效持水量、毛管蓄水量和非毛管蓄水量均随着土层深度的递增而逐渐降低,相同土层自然含水量、土壤通气性、饱和蓄水量、最大持水量、有效持水量、毛管蓄水量和非毛管蓄水量基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(4)不同林型土壤稳渗速度、渗透系数(K_1,K_(10))随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,相同土层基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(5)相关性分析表明土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均为极显著正相关关系(p0.01),与毛管孔隙度呈极显著负相关关系(p0.01),其中,非毛管孔隙状况对土壤渗透性的影响更为显著。层次分析法显示,不同林型综合能力范围为0.714～0.956,大小排序为针阔混交林针叶林阔叶林。     

太行山不同林型枯落物持水性及生态水文效应研究

研究了太行山不同林型枯落物物持水性及生态水文效应,结果表明:（1）灌丛和混交林未分解层占总厚度的一半以上,阔叶林和针叶林半分解层占总厚度的一半以上;枯落物总蓄积量大小排序为针叶林>混交林>阔叶林>灌丛,不同林型半分解层蓄积量均占总蓄积量一半以上,表明了高海拔枯落物分解速度比低海拔枯落物分解速度快。（2）不同林型枯落物半分解层和未分解层最大持水量、最大持水率、有效拦蓄率、有效拦蓄量和自然含水率随海拔的增加而增加,基本表现为针叶林>阔叶林>混交林>灌丛,并且未分解层高于半分解层;针叶林枯落物有效拦蓄能力最强,灌丛最弱,即高海拔拦蓄能力较强,低海拔较弱。（3）土壤容重随着海拔的增加而降低,依次表现为灌丛>混交林>阔叶林>针叶林;土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度随海拔的增加而降低,其中毛管孔隙度在不同林型差异均不显著（p > 0.05）;土壤饱和含水量、有效调蓄空间、最大持水率、最大持水量和有效持水量随海拔的增加而增加,依次表现为针叶林>阔叶林>混交林>灌丛。（4）不同林型初渗速率与稳渗速率存在较好的幂函数关系,相关性分析结果显示土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均为极显著正相关关系（p < 0.01）,其中,非毛管孔隙状况对土壤渗透性的影响更为显著。综合分析表明:太行山森林水源涵养能力随海拔的增加而增加。     

植烟黄壤氮素矿化动态模拟研究

研究不同温度和水分条件下植烟土壤有机氮的矿化动态,为田间土壤氮素矿化的预测提供依据。采用好气间歇淋洗方法,探求不同温度培养模式[恒温20℃,恒温35℃,变温(5、10、15、20、25、30、35、30、25、20℃)],不同温度(5~40℃)与不同土壤含水量(风干土~53%)交互作用下的土壤有机氮矿化动态,并建立回归方程。运用田间土壤氮素矿化数据,进行模型验证。结果显示,变温培养下土壤氮素矿化动态与恒温培养显著不同,变温下土壤矿化氮的累积动态以积温模型的拟合效果最好;指数模型能够较好描述土壤有机氮矿化对土壤水分含量的反应。在土壤氮素矿化积温模型和水分函数的基础上,建立了变化温度与水分条件下的土壤氮素矿化模型。田间实测矿化数据验证了此模型的可行性。因此,可以利用有效积温和土壤含水量来估测田间土壤氮素矿化量。     

黄土丘陵区不同林分类型枯落物层及其林下土壤持水能力研究

研究了青海省黄土丘陵区13种林分类型的枯落物层持水能力,并以荒山荒坡作为对照样地研究其表层土壤物理性质与持水能力.结果表明:不同植被类型,枯落物层平均蓄积量为混交林>针叶林>阔叶林,而平均最大持水量为混交林>阔叶林>针叶林,枯落物层平均厚度和平均有效持水量呈现相同规律,为阔叶林>混交林>针叶林;其土壤表层的总孔隙度、非毛管孔隙度均与枯落物层平均蓄积量呈现相同规律,且有林地土壤有效持水量是对照样地荒山荒坡的2.47～4.07倍.     

凋落物及氮添加对针阔叶林土壤氮和水解氨基酸的影响

为探究凋落物对森林土壤氮的影响及氮沉降的调节，本研究以亚热带天然阔叶林(罗浮栲林)和人工针叶林(杉木林)2种林型土壤和凋落物为对象，分别设置土壤(对照)、土壤+凋落物(3倍添加)、土壤+氮(120 mg/kg)、土壤+凋落物(3倍添加)+氮(120 mg/kg) 4种处理，每种处理设置3个重复，进行为期一年的室内模拟淋溶试验，分析土壤可溶性氮和物理分级后各粒径土壤水解氨基酸变化。结果表明：与对照比较，阔叶林土壤添加凋落物处理增加土壤铵态氮和游离氨基酸，而降低硝态氮含量；氮添加降低针叶林土壤氨态氮，增加硝态氮含量，但是增加阔叶林土壤铵态氮和游离氨基酸；凋落物添加的情况下，氮添加显著增加阔叶林土壤硝态氮含量。土壤的各粒径组分分布比例差异显著，氮添加倾向于降低针叶林土壤大粒径、增加小粒径分配比例，而阔叶林相反。针叶林土壤添加凋落物显著增加土壤粒径组分2 000 ~ 250 μm、20 ~ 2 μm、<2 μm水解氨基酸含量；氮添加增加针叶林全土、2 000 ~ 250 μm和20 ~ 2 μm粒径水解氨基酸含量；在凋落物添加或氮添加情况下，氮添加或凋落物显著降低全土、250 ~ 53 μm、53 ~ 20 μm粒径水解氨基酸含量。而凋落物和氮添加对阔叶林土壤水解氨基酸含量的影响基本上相反。可见，不同土壤粒径组分水解氨基酸(作为可矿化氮)响应凋落物和氮添加处理的差异，有望作为揭示针阔叶林可溶性氮变化的指标。     

紫色丘陵区典型旱地土壤有机碳矿化对突发性变温的响应

以紫色土为供试土壤,采用室内培养的方法,设置恒温20℃(HW)、突发性降温(20℃→10℃)(BW1)和突发性升温(20℃→30℃)(BW2)3个温度处理,研究了突发性变温下紫色丘陵区典型旱地土壤(紫色土)的有机碳矿化特征。其中温度突变的具体设置为:待20℃恒温培养至土壤有机碳矿化(Soil organic carbon,SOC)速率基本平稳且维持在较低水平时(第29天),将培养温度分别突降至10℃和突升至30℃,继续培养47d。结果表明,突发性变温对紫色土SOC矿化有显著影响(P0.05),在变温当天(第30天),突发性升温(BW2)处理对紫色土SOC矿化有明显促进作用,而突发性降温(BW1)处理则会明显削弱紫色土SOC矿化,二者的SOC矿化速率分别较恒温(HW)处理提高了225.1%,降低了38.5%;变温后的培养初期(第30~44天),各温度处理间的SOC累积矿化量存在显著差异(P0.05),与HW处理相比,BW2和BW1处理中紫色土SOC累积矿化量的变幅分别为+140.5%(升高)和-55.3%(降低);随培养时间的延续,各处理间的SOC累积矿化量未发现明显差异。表明突发性变温对紫色土SOC矿化的影响具有一定的时限性,其影响时长在2周左右。结合矿化动力学分析可知,同恒温相比,突发性变温主要通过改变土壤易分解有机碳库(C0)大小进而影响紫色土SOC矿化。     

岷江源头区乔灌交错带地被物和土壤持水能力

通过野外调查和室内试验,定量评价了岷江源头区交错带云杉针叶林、云杉针叶林—山生柳灌丛交错区(乔灌)和窄叶鲜卑花灌丛3个林型的地被物(枯落物和苔藓)和土壤持水特征。结果表明:3个林型地被物储量差异显著,其大小顺序为乔灌(72.67t/hm~2)针叶林(43.87t/hm~2)灌丛(11.00t/hm~2);针叶林和乔灌的苔藓层的储量分别为27.00,44.71t/hm~2,占地被物总储量的61.5%以上。地被物层最大持水总量表现为乔灌(21.23mm)针叶林(11.33mm)灌丛(2.45mm);针叶林和乔灌枯落物层的最大持水量分别为7.45,12.12mm,均大于苔藓层的最大持水量;针叶林和乔灌枯落物层和苔藓层最大持水量分别是其储量的4.3~4.4,1.4~2.0倍。土壤容重随土层深度增加而增大,持水能力则随土层深度增加而降低;0—20cm最大持水量大小顺序为乔灌(153.70mm)灌丛(132.28mm)针叶林(128.25mm)。综合地被物持水和土壤持水,交错带生态系统的持水能力在不同林型间差异显著,其最大持水量表现为乔灌(174.93mm)针叶林(139.58mm)灌丛(134.73mm),其中,土壤层是生态系统持水能力的主导层,占综合持水量的87.9%以上。研究结果有利于全面认识岷江源头区生态水文效应。     

大连市丘陵区不同植被类型下土壤水分与养分状况

研究了大连市石门山丘陵区灌木丛、针叶林和阔叶林三种不同植被类型条件下的浅层土壤水分和养分状况。结果表明:土壤含水率变化在10%～20%之间,阔叶林样地土壤含水率全年波动较大,灌木丛样地次之,针叶林最为稳定。土壤养分含量的变化除速效磷表现为灌木丛阔叶林针叶林外,有机质、速效钾、硝态氮和铵态氮都表现为阔叶林灌木丛针叶林。从空间角度来看,各样地山顶、山腰和山底土壤水分和养分变化不尽相同,但各自差别并不明显。不同植被类型对土壤养分含量存在显著影响,其变化基本符合随植被演替阶段提高而升高的规律。总的来看,植被恢复对土壤质量有着明显的改善作用。     

低温菌株的筛选及对堆肥温度的影响

为解决北方低温季节牛粪大量堆积问题,将筛选的糖、淀粉、蛋白质和纤维素分解菌株复配,优化出组合菌剂（T1＋DF2＋D2＋D5＋XB1＋XA2）,研究低温下优化组合菌剂对低温牛粪堆肥起温的影响。结果表明,在室外-20℃低温下,牛粪接种优化组合菌剂后物料迅速升温,48h达55.8℃,第4d达64.9℃,高温期维持8～9d,发酵周期缩短至15d,而未加菌和加常温发酵剂的对照则一直未进入高温期。说明添加低温复合发酵剂能使低温下牛粪堆体迅速升温,进入高温期,完成无害化,缩短发酵周期。     

龙眼角颊木虱发育起点温度和有效积温的研究

报道了龙眼角颊木虱的各个虫态及全世代的发育起点温度和有效积温, 并与实际发生情况作了初步验证。研究结果表明, 该虫全世代的发育起点温度C为6.966±2.0142 (℃), 有效积温K 为770.224±88.2071 (日度), 龙眼角颊木虱在福州地区全年发生的理论代数为5.907 代, 与实际发生6 代相吻合     

基于三维水温模型预测有支流影响下的水库水温

以存在支流的新疆自治区某水库为例,分析其支流与主库之间的相互关系,采用三维水温模型,对有无支流影响下的水库进行了模拟计算,对比分析了水库库区的水温分布、坝前垂向水温和水库的下泄水温。结果表明,支流对水库的水温分布存在一定的影响,在有支流影响时,水库坝前底部水温较低,下泄水温也较低,并在冬季出现较大温差。通过改变主支库交汇处距坝址的距离,分析表明支流离坝址越近,对水库的水温分布影响越大。     

黑龙江省积温时空变化及积温带的重新划分

根据黑龙江省1981-2012年78个气象站点的逐日平均气温资料,运用5日滑动平均法计算≥10℃积温,并对其进行Kiring空间插值分析,研究气候变暖后黑龙江省≥10℃积温的时空变化,选取80％保证率计算黑龙江省各地区积温并对全省积温带进行重新划分.结果表明：（1）黑龙江省1981-2012年年平均气温为3.18℃,呈显著上升趋势（P＜0.05）,气候倾向率为0.21℃/10a;（2）时间分布上,20世纪80年代以来,黑龙江省≥10℃积温呈增加趋势,线性拟合增长率为83.95℃·d/10a（P ＜0.05）,1981-2012年积温均值为2645.39℃·d;（3）空间上,黑龙江省≥10℃积温年代际变化呈显著增加趋势,各积温带北移东扩现象显著;1981-2012年全省大部地区80％保证率下≥10℃积温高于2300℃·d,各积温带大致向北移、东扩了一个积温带.研究结果对黑龙江省农作物的种植区划具有指导作用.     

不同灌溉模式下土壤温度的变化及对气温的响应特征

在内蒙古河套灌区分别选取了黄灌、井灌、滴灌3种灌溉模式,用土壤温度自动记录仪监测了土壤5、15、25、40 cm处膜内、膜外玉米田土壤温度,研究了膜内表层5 cm土壤温度旬变化、膜内土壤温度日变化、灌溉前后土壤温度变化过程及对气温的响应特征。结果表明:黄灌、井灌土壤膜内5 cm土层旬温度与气温变化显著相关,而滴灌主要受灌水的影响,与气温相关性较差;土壤日温度随土壤深度的增加均出现明显的滞后效应,土壤深度每增加5 cm,黄灌和井灌土壤温度滞后2.7 h左右,滴灌土壤温度滞后2.4 h左右;气温变化显著影响0~40 cm土壤温度日变化;6月中下旬灌水前后黄灌显著提高作物根层底部(40 cm)土壤温度,井灌使得土壤温度降低,滴灌对土壤温度的影响剧烈而短暂;灌后一段时间黄灌和井灌15 cm、25 cm处土壤温度对气温的响应过程与灌前差异明显,而滴灌则是25 cm处灌前灌后差异显著。膜下滴灌较地面灌溉(黄灌、井灌)对气温变化响应迅速且在玉米苗期土壤温度高于地面灌溉,故河套灌区井灌区玉米宜选择膜下滴灌。     

西藏高原地温对气温变化的响应

选取1971-2013年西藏西部、中部和东部8个气象站的浅层（5、10、20cm）地温和较深层（40、80cm）地温以及气温逐月的观测资料,采用气候倾向率法、Mann-Kendall（M-K）检验等方法,分析近43a西藏年、季平均气温,年、季平均地温,年平均地气温差的变化趋势以及地温与气温的气候突变关系,并对21世纪地温的变化趋势进行预估。结果表明：（1）各研究站点年平均浅层地温均呈显著上升趋势（P＜0.05）,其中藏西部和藏中部比藏东部增温显著;各季节几乎地温上升显著,其中冬、春季升幅显著高于夏、秋季。（2）年、季深层地温除昌都无显著变化外,其余站点几乎均呈显著上升趋势（P＜0.05）,其中狮泉河、日喀则、拉萨各季深层地温升幅显著高于同期浅层地温,而泽当和昌都各季深层地温升幅低于同期浅层地温。（3）研究地温对气温的响应发现,研究期内藏西部的狮泉河浅层年地气温差小于深层,藏中部的日喀则和拉萨浅层年地气温差20世纪90年代前大于深层,90年代后接近或小于深层;藏东部的昌都浅层年地气温差在80年代中期前小于深层,80年代中期后大于深层。各土层年平均地温与年平均气温均呈极显著正相关,不同土层年地温间也呈极显著正相关（P＜0.01）。（4）西藏21世纪地温随着气温显著升高,藏西部和藏中部增温幅度整体高于藏东部。年均地温高于气温,且其升温幅度大于气温,气温升高,地温增加,预估至21世纪末,昌都、拉萨、波密地温水平将分别达到偏南的八宿、泽当和察隅现有地温水平,相当于所有站点南移近1个纬度。     

福建枇杷低温害临界温度和综合气候指标

根据山区实际观测气温资料和枇杷相应低温受害减产情况调查结果,确定福建枇杷低温受害减产的临界温度为-1.0℃(百叶箱内),并通过对比枇杷主产区所在乡镇自动气象站与市(县)气象观测站的温度资料,进一步确定枇杷低温害的实际临界温度为3.0℃。在此基础上,根据福建省1992-2009年冬季逐日气象资料和枇杷相对气象产量,确定枇杷低温害致灾因子为极端最低气温、≤3.0℃低温害温度累积值、≤3.0℃低温日数之和以及≤3.0℃低温害最大持续日数。利用主成分分析对4个致灾因子进行综合简化,得到枇杷低温害评价的综合气候指标,结合相对气象产量确定指标分级。通过对莆田市资料进行试算,低温害综合气候指标与枇杷相对气象产量间呈显著负相关关系(P<0.05),研究结果对评价福建省枇杷低温受害程度具有实际参考价值。     

日光温室双路可调温度控制器的设计

为了实现日光温室内温度的自动化控制,采用温度传感器采集信号,经控制电路处理后开启终端执行设备以调节温室内的温度。温度采集部分采用温度电压线性正比传感器LM35,使电路简单,参数精确,并采用双路可调的设计方案,将单一温度感应升级为温度范围的感应,另外配有实时的温度显示电路,更具可操作性。     

地-气温差的模拟与地温估算研究

利用谐波分析方法模拟了河南各地月平均地－气温差的年变化。结果表明：2－10月（植物生长期）的地－气温差均大于1.0℃；大部分地区月平均地－气温差年变化为双峰，最高值出现在6月，次高值出现在8月。由于12个月周期的拟合度占总拟合度的90％以上，故用这一单波估算地－气温差和地温是非常精确的。     

生态垫覆盖对沙丘土壤温度的影响

2004年8月,对甘肃省河西走廊中部铺设生态垫与不铺设生态垫的沙丘不同层次(0 cm,5 cm,10cm,15 cm,20 cm)土壤温度进行观测和分析.结果表明,铺设生态垫后土壤温度的日平均值及各层平均值均比未铺设生态垫的流动沙丘低,铺垫后的沙丘各层日平均温度比流动沙丘分别降低5.5℃,4.0℃,2.4℃,2.1℃,1.6℃.铺设生态垫后土壤不同层次的温差均低于对照地流动沙丘,各层温差分别减小8.8℃,5.0℃,4.5℃,2.8℃,2.8℃,随着土层的加深,温差变化幅度也逐渐减小.研究初步认为,铺设生态垫能够显著降低沙丘表层15 cm以内的土壤温度,显著减缓15 cm以内的土壤温度日变幅.