不同林草复合配置对长柄扁桃林地土壤养分和酶活性的影响

[目的]揭示不同草本植物对长柄扁桃林地土壤养分和酶活性的影响规律,为煤矿塌陷区的植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]以6种林草复合配置模式(沙打旺+长柄扁桃(SC)、草木樨+长柄扁桃(CC)、苜蓿+长柄扁桃(MC)、红豆草+长柄扁桃(HC)、小冠花+长柄扁桃(XC)),长柄扁桃纯林(CK))林地土壤为研究对象,采用田间小区试验方法,测定0—60 cm土壤养分和酶活性指标。[结果]①不同复合模式有机质含量比对照均显著增加,表现为:MCCCSCXCHCCK,全氮、碱解氮、速效磷、速效钾与有机质变化趋势相似,MC,CC和SC模式增加较为明显,XC和HC模式增加较少;②除脲酶外,土壤酶活性在不同复合配置模式间差异显著,SC,CC和MC 3种模式明显优于HC和XC;③土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶与有机质、全氮、碱解氮、速效磷呈显著正相关,脲酶与速效磷显著正相关,土壤酶活性与养分间关系紧密,可用来表征土壤改良效果。[结论]研究区选用沙打旺+长柄扁桃、草木樨+长柄扁桃、苜蓿+长柄扁桃3种林草配置模式对土壤养分积累和酶活性促进具有明显改善作用,因此选用以上3种配置模式更有利于榆林煤矿塌陷地植被恢复。     

拦截坝生态系统服务研究进展

拦截坝是一种修建于沟道、河道之上用于拦水拦沙的简易工程。设计与建造合理的拦截坝可改变流域地形、降低河道沟道坡度、减缓产流产沙速率并拦蓄水沙,从而有效防治水旱灾害,提高水资源利用效率。拦截坝材料易于获取且建造简易,广泛分布于全球不同区域并发挥多方面的生态系统服务功能。通过系统的总结文献,研究发现,在干旱、半干旱地区,拦截坝主要用于水土保持,提供土壤保持、径流调控、固碳、产品提供等生态服务,有效促进了生态脆弱区的生态恢复与经济效益提升;在湿润、半湿润地区,拦截坝主要用于水文调节,提供了急流调控、地下水补给、水质净化等生态服务。研究也同时发现随气候变化与社会、经济变迁,大量拦截坝遭弃置,或因缺少维护而面临衰败或损毁风险,对区域生态系统造成负面影响。研究认为,系统分析拦截坝的生态系统服务功能及其面临问题,将人类管理活动视作自然动力系统的内部因子,对于认识人-水耦合系统相互作用的动力学特征、权衡不同生态系统服务功能与社会需求间的关系具有重要意义。     

干旱胁迫对黄土高原不同质地土壤长柄扁桃和沙柳幼苗生理生态特征的影响

通过盆栽控水试验,研究了干旱胁迫对黄土高原不同质地土壤(砂土、壤土)长柄扁桃和沙柳幼苗光合特性(净光合速率P_n、气孔导度G_s、胞间CO_2浓度C_i、内禀水分利用效率WUE)、蒸腾速率T_r及叶片水势Ψ_w的影响。结果表明:干旱胁迫下不同质地土壤长柄扁桃和沙柳P_n、G_s、WUE及T_r均呈现先上升后下降的趋势,而C_i和Ψ_w分别表现为上升和下降趋势。土壤质地显著影响长柄扁桃和沙柳对水分亏缺的敏感性,在相同干旱程度下,壤土中长柄扁桃P_n和G_s均显著高于砂土,而沙柳P_n和G_s表现为砂土显著高于壤土(p0.05)(重度干旱除外)。当土壤含水量降至中度和重度干旱时,长柄扁桃和沙柳WUE在不同质地土壤间具有显著差异(p0.05)。壤土中长柄扁桃生长优于砂土,而沙柳则相反。因此,黄土高原植被恢复与生态建设过程中不仅应根据土壤水分状况选择造林树种,还应考虑植物在不同质地土壤上对干旱胁迫的不同响应。     

库布齐沙漠土地荒漠化动态变化分析

 荒漠化的动态变化分析是荒漠化防治工作的前提和基础,利用RS及GIS手段对对库布齐沙漠地区不同时期的遥感数据进行分析处理,提取各类土地荒漠化类型的时空分布特征信息,从荒漠化面积变化,等级转移、空间变化等方面进行动态变化分析。结果表明,1989年以来荒漠化总面积减少的趋势很明显,荒漠化面积占地比例最低为77.89%(2002年),最高为91.18%(1989年),2002年比1989年荒漠化的总面积减少了13.29%。黄河沿岸大部分地区,荒漠化得到了治理,而研究区人口较为稠密的东南部、海子周边以及南部沙漠地腹荒漠化的治理出现再次恶化,荒漠化面积上升到83.72%(2007年)。为了治理荒漠化、巩固治理成果,除了一般的工程、生物措施外,还需要消除不合理人类活动产生的根源,维持生态系统与人文环境的动态平衡,从根本上治理库布齐沙漠地区的荒漠化问题。     

联合国全球千年生态系统评估——荒漠化状况评估概要

 在联合国全球千年生态系统评价中,干旱生态系统和土地退化、荒漠化是其主要内容。在千年生态系统评价基础上,分别介绍如何正确理解荒漠化、荒漠化成因、荒漠化影响范围、荒漠化对生态系统及其人类社会影响、荒漠化与全球气候变化及生物多样性损失的关系、未来不同发展途径对荒漠化影响以及如何防治荒漠化等问题。     

库布齐沙漠荒漠化信息解译与动态变化分析

荒漠化的动态变化分析是荒漠化防治工作的前提和基础,在对选取的库布齐沙漠多个时相的遥感影像数据处理后,根据确立的研究区荒漠化解译标志,借助RS和GIS工具得到研究区不同时间的荒漠化状况,从荒漠化面积变化、等级的空间变化等方面分析了研究区荒漠化的动态变化。分析结果表明,从1989年以来荒漠化总面积减少的趋势明显,尤其在黄河沿岸荒漠化得到有效治理;但在东南部、沙漠腹地和海子周边荒漠化出现了增长。为了从根本上治理库布奇沙漠地区的荒漠化,除了一般的工程、生物措施外,可以借助旅游产业开发,消除不合理人类活动产生的影响,维持生态系统与人文环境的动态平衡。     

应用PPP模式解决我国荒漠化问题探讨

我国的荒漠化问题严重,并且呈现出不断恶化的趋势,然而现有的荒漠化治理和投入资金的管理等都存在不少弊端,并不能从根本上解决我国特有的荒漠化问题。在荒漠化治理中引入国外的PPP模式,使政府部门与私人部门进行合作、优势互补,将政府部门对荒漠生态系统进行恢复的紧迫感和社会责任感与企业高效的资金运作和管理运营模式相结合,能够取得环境效益与经济效益的双赢,从而有效地遏制我国荒漠化不断漫延的趋势。     

毛乌素沙地不同地下水位埋深下土壤水补给特征及影响因素

土壤水分是毛乌素沙地植被恢复与生态重建的关键因子,揭示不同地下水位（Groundwater Level,GWL）埋深下土壤水的补给与转化特征对于提高水资源利用效率和植被可持续建设具有重要意义。试验通过定期测定毛乌素沙地东南缘圪丑沟流域沙柳（GWL范围253～260 cm）、樟子松（GWL范围87～93 cm）和长柄扁桃林地（GWL范围172～176 cm）降水、土壤水及地下水δ2H和δ18O,分析了不同GWL埋深下3种林地土壤水补给特征及其影响因素。结果表明：沙柳、樟子松及长柄扁桃林地土壤水δ2H和δ18O均位于当地大气水线的下方,且3种林地土壤水线斜率（5.69～7.13）均小于当地大气水线斜率（7.79）,表明各林地土壤水均在不同程度上受当地降水的补给。监测期间沙柳林地0～20 cm土壤水、樟子松和长柄扁桃林地0～40 cm土壤水均表现出重组分同位素贫化轻组分同位素富集的现象,且与降水同位素呈显著正相关关系（P < 0.05）,表明不同林地浅层土壤水（< 40 cm）更易受降水补给的影响。不同林地深层土壤水（沙柳林地180 cm以下,樟子松林地60 cm以下,长柄扁桃林地120 cm以下）δ2H和δ18O的均值与地下水接近,且随深度增加土壤水重组分同位素逐渐贫化并趋于稳定（变异系数 < 10%）。根据不同深度土壤水δ18O和地下水δ18O之间的相关关系,得出监测期间3种林地（沙柳、樟子松和长柄扁桃林地）地下水向上补给土壤水的深度范围分别为73～80、27～33和52～56 cm。因此,毛乌素沙地浅层地下水对深层土壤水的补给可在一定程度上缓解旱季土壤水分亏缺,为保障该区人工固沙植被生长提供潜在的水分来源。     

黄土高原生态系统服务功能的重要性与恢复对策探讨

黄土高原在环境脆弱与经济发展低下的双重胁迫下，如何探索既适合环境保护又适应当地经济发展需求的战略对策至关重要。以黄土高原生态系统服务价值分析为基础，提出了该地区以农户单元、流域单元和区域尺度的生态系统服务恢复与重建对策。研究表明，尽管长期以来被人们所忽视，在生态环境脆弱区的生态系统服务价值依然是客观存在的，但是这些服务功能远不足以维持系统的自我循环，导致生态环境恶化趋势日趋严重。为此，必须科学分析该地区生态系统服务的现状与不足，并采取科学合理可行的生态系统恢复对策，为生态一经济系统的协调可持续发展提供生态保障。     

中国荒漠化评价的现状、问题及其解决途径

 荒漠化是一个全球性的环境问题,对其现状和趋势进行准确的评价,将有助于采取更为有效的措施加以防治。作为受荒漠化影响最为严重的国家之一,中国荒漠化局部好转总体扩展的趋势尚未得到遏制。在气候变化和人口增长的双重压力下,西部大开发战略将使中国脆弱的旱地生态系统面临前所未有的挑战,荒漠化评价将为这一战略的顺利实施提供科学的依据。从国家和地区尺度上,回顾了中国荒漠化评价的现状,指出目前中国荒漠化评价存在的主要问题是评价基准的不确定性、评价指标体系的难操作性和遥感数据源选用的随机性,进而对上述问题的解决途径进行了讨论。     

Influence of irrigation on the distribution and control of the nematode Meloidogyne javanica by the biocontrol bacterium Pasteuria penetrans in the field

Pasteuria penetrans, a bacterial parasite of plant-parasitic nematodes, is used to control root-knot nematode Meloidogyne spp. populations in vegetable crops. But its efficiency is variable, mostly because of the patchy distribution of the bacteria in arable fields. As the infective P. penetrans are non-motile bacteria in soil, abiotic soil factors can affect the bacteria–nematode relationships. An epidemiological study, conducted in a vegetable field, showed that abiotic factors such as irrigation, soil water holding capacity and texture, affected the efficiency of P. penetrans. A correspondence analysis between these abiotic factors and the density of P. penetrans spores in the soil, and the proportion of Meloidogyne javanica juveniles infected by the bacteria, revealed that irrigation affected directly the distribution of the spores in soil pores related to their passive transport by water flow. Laboratory experiments conducted on the passive transport of spores confirmed that intensive irrigation leached the spores down the soil profile and decreased the percentage of infected Meloidogyne juveniles.     

喀斯特石漠化生态系统服务价值对生态治理的响应——以贵州花江峡谷石漠化治理示范区为例

为揭示喀斯特石漠化生态系统服务功能价值对生态治理的响应,以贵州花江峡谷为例,将提供产品、涵养水源、保持土壤、土壤肥力、固碳释氧5项功能作为服务价值评估指标,选择生态治理两个时段(前期2000—2005年、后期2005—2010年),基于实测与调查数据,采用物质量和价值量相结合的方法对生态系统服务价值进行了估算。研究区10 a的生态系统类型变化过程中,发生转变的面积14.29 hm2,占总面积的27.7%。其中林分、灌丛、其他生态系统面积有所增加,而耕地、裸岩荒地面积大幅度减少。2000—2005年研究区生态系统类型发生转变的面积11.83 hm2,占土地总面积的22.9%,主要变化区域集中在河岸两侧实施退耕还林区域。2005—2010年研究区生态系统类型发生转变的面积仅占总面积的4.8%,与上一阶段相比转变强度明显降低,变化区域较为分散。研究区生态治理后系统服务价值显著增加,2000—2010年共增加9.61×107元,其中前期增额占18.2%,后期占81.8%。前期年均增长3.49×106元,后期年均增长1.57×107元,后期生态服务价值增长更为显著。其中固定CO2、释放O2价值,产品供给价值和土壤肥力都是服务价值主要组成部分。功能价值的增加一方面源于服务价值低的生态系统向服务价值高的演变(10年间研究区耕地和裸岩荒地向经济生态系统转出868.60 hm2),另一方面归功于生态系统内部服务价值的增加,其贡献率大于80%,是驱动服务价值变化的主导因素。生态治理后生态系统类型间发生明显的空间转变,转变强度、场所与所实施生态治理工程的数量、区域密切相关。治理后生态系统类型间发生转变时间响应较快(前期转变面积占总转变面积的83.0%),但主要服务功能恢复期后才大幅度增加(后期增加功能价值占总增额的81.8%),相比较服务价值变化响应有一定滞后性。     

半干旱地区多因素保水措施对土壤水分及造林成活率的影响

以神府-东胜煤矿采煤沉陷区为试验地,通过正交试验,分析了覆盖材料、保水剂施用量、肥料配比的保水效果及对成活率的影响。结果表明,覆盖材料、保水剂施用量、肥料配比对长梗扁桃成活率、土壤含水量的影响极显著,其影响程度为:覆盖材料>保水剂施用量>肥料配比。在地膜覆盖-保水剂(60 g)-当地土:肥料(4:1)的保水措施下,土壤含水量最高达到17.11%,长柄扁桃成活率最高,为80.5%。无任何保水措施的处理土壤含水量为8.59%,成活率仅为30.13%。栽植长柄扁桃的多因素保水技术措施最佳组合为:地膜覆盖-保水剂60 g-当地土:肥料(4:1)。     

岩石裸露与水土流失关系研究现状及石漠化因子研究存在的问题

基岩裸露是喀斯特地区的常见现象,形成了类似荒漠景观的"石漠化",而石漠化的发生发展影响了区域土壤侵蚀机理和结果,故需加大石漠化因子(D)与水土流失定量关系研究,以便修正土壤流失方程。因此,在中外文献查阅的基础上,总结了岩石裸露对坡面水土流失的影响相关研究现状。结果表明,岩石裸露对坡面水土流失的影响研究结论较为离散,主要观点可分为2大类:一类观点认为,随着坡面岩石裸露率的增加,水土流失呈线性、二次函数及指数等趋势衰减,其中以指数衰减为主要方式;另一类观点认为,岩石裸露对坡面水土流失的影响具有复杂性,与坡度、土壤类型、降雨阶段及岩石裸露率区间等有关,在一定条件下,随着岩石裸露率的增加,水土流失加剧。对于我国喀斯特区D因子研究现状,主要存在2个方面的问题:一是相关定量观测试验较少,致使RUSLE等常用土壤流失方程在喀斯特地区的应用受到较大限制;二是野外定位观测作为研究土壤侵蚀各因子的重要手段,但在喀斯特地区建造天然岩溶裸露小区的难度极大。研究结果可为我国喀斯特区石漠化因子(D)的定量研究及相关土壤流失方程的修正提供参考。     

花椒林在喀斯特石漠化治理中的碳汇效益

[目的]评价石漠化地区花椒林的碳汇功能,为石漠化治理工程的碳汇效益提供技术示范与参考。[方法]以贵州省花江喀斯特石漠化治理示范区生态环境综合治理模式下顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum)为研究对象,依据当地的石漠化现状,通过测定强度、中度和轻度石漠化和不同龄级的花椒林生物量、土壤深度和持土量,对花椒林碳汇量进行估算。[结果]石漠化程度越高,花椒林碳汇量越低,反之,石漠化程度越低,花椒林碳汇量越大,其中轻度石漠化花椒林碳密度为3.24t/hm2,中度石漠化为3.12t/hm~2,强度石漠化为2.81t/hm~2,轻度中度强度;随着土壤深度和持土量的增加,花椒林碳汇量也呈现增加的趋势。[结论]花椒林的平均碳密度为3.06t/hm~2,花椒林的综合最优碳汇经济效益为1.92×10~4~2.56×10~4元/hm~2。     

铺设地膜条件下梭梭土壤水分的动态变化

[目的] 揭示铺设地膜条件下梭梭土壤水分变化特征，为河西走廊沙漠化防治提供技术支撑。 [方法] 针对甘肃省民勤县沙生植物梭梭，在周围设置麦草方格，并布设4种不同厚度的高密度聚乙烯(HDPE)地膜处理和1种未覆膜的对照处理，对5种处理梭梭进行土壤含水量观测试验，分析梭梭的土壤含水量变化。 [结果] 梭梭土壤含水量与季节降雨变化保持一致，40 cm深度以上土壤含水量受降雨量影响波动较大，布设有白膜、黑膜和棚膜梭梭的土壤含水量高于未覆膜的对照区梭梭和农膜梭梭土壤的含水量；且一年生育期内，铺设白膜梭梭的土壤储水量始终处于最高值，耗水量最大。 [结论] 白膜保水性能最好，可以有效防止土壤水分蒸发损失，提高蓄水保墒能力。     

石漠化的生态治理技术与治理模式发展

[目的]石漠化是制约中国西南岩溶区经济社会发展的首要生态环境问题。总结石漠化生态治理现状和特点,旨在为制定更为合理的石漠化防治策略提供参考。[方法]通过查阅文献资料等,系统总结了中国石漠化治理历程和发展阶段,以及目前中国石漠化治理的单项生态技术和综合治理模式。[结果]中国石漠化治理技术有工程技术7类26种,生物技术4类15种,耕作技术3类14种和其他技术,包括林草植被恢复模式、生态农业模式、生态畜牧业模式、水土保持模式、生态移民模式、生态旅游模式、综合治理模式和其他治理模式等8类生态治理模式。[结论]生态技术受经济社会发展水平和治理目标影响,其适宜性因时而变。当前中国的石漠化治理应从减小人口压力,优化土地利用结构,充分发挥生态自我修复能力等方面入手。     

Ecosystem services in grassland associated with biotic and abiotic soil parameters

Biotic soil parameters have so far seldom played a role in practical soil assessment and management of grasslands. However, the ongoing reduction of external inputs in agriculture would imply an increasing reliance on ecosystem self-regulating processes. Since soil biota play an important role in these processes and in the provision of ecosystem services, biological soil parameters should be an integral part of soil assessment. The general objective of the current study is to investigate to what extent biotic soil parameters provide additional value in soil quality assessment of grassland on sandy soils. We measured abiotic and biotic soil parameters together with process parameters underlying ecosystem services in 20 permanent production grasslands. Cross-validated stepwise regression was used to identify abiotic and biotic soil parameters that explained the soil ecosystem services soil structure maintenance, water regulation, supply of nutrients, and grassland production, respectively.Process parameters underlying the ecosystem service soil structure maintenance such as bulk density and the percentage of sub-angular blocky elements were mainly influenced by SOM and its qualities. The correlations between penetration resistance at 0-10 cm and the percentage of soil crumbs with earthworms suggested a relationship to earthworm activity. Parameters underlying the service of water regulation showed no clear relationship to biotic soil parameters. Water infiltration rate in the field was explained by the penetration resistance at 10-20 cm. Process parameters underlying the service of nutrients’ supply such as the potentially mineralizable C and N were mainly determined by soil total N. The potential C and N mineralization were more related to biotic soil parameters, whereby each parameter was the other’s antithesis. The grassland production without N fertilization viz. the nitrogen supply capacity of the soil measured as N yield, was mainly explained by soil organic matter (SOM) and soil moisture, and to a lesser extent by soil total N. One gram of SOM per kg of dry soil corresponded to 3.21 kg N yield ha⁻¹, on top of a constant of 15.4 kg N ha⁻¹. The currently applied calculations in the Dutch grassland fertilization recommendation, underestimated in 85% of the production grasslands, the measured nitrogen supply capacity of the soil by on average 42 kg N ha⁻¹ (31%). This legitimizes additional research to improve the currently applied recommendations for sandy soils. The response of N yield to N fertilization ranged from 35 to 102%. This wide range emphasizes the importance of a better recommendation base to target N fertilizer. The response of N yield to N fertilization was predicted by the total number of enchytraeids, the underlying mechanism of which needs further investigation on different soil types. This knowledge can be important for the optimal use of fertilizer and its consequences for environmental quality.     

接种AM真菌对采煤沉陷区文冠果生长及土壤特性的影响

煤炭井工开采往往造成地表塌陷,导致了土壤养分贫瘠和水分缺乏,土壤沙化和水土流失,从而限制了当地矿区植被生长,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AM真菌)对植被生长有促进作用。以文冠果为宿主植物,采用野外原位监测和室内分析方法,研究了未接种和接种丛枝菌根真菌对采煤沉陷区复垦植物文冠果生长和土壤特性的影响。结果表明:与未接种AM真菌处理相比,接种AM真菌显著提高了文冠果根系菌根侵染率和土壤根外菌丝密度,7月接种AM真菌文冠果的株高、冠幅和地径提高了31.89%,23.07%,9.89%。同时,9月接种AM真菌处理的根际土壤全氮、碱解氮和有机碳含量分别比对照组增加0.29g/kg、13.0mg/kg和1.4g/kg,接种AM真菌显著提高了根际土壤的含水率、总球囊霉素和易提取球囊霉素,而速效磷和速效钾的含量显著降低。相关分析结果表明,菌根侵染率、土壤根外菌丝密度与根际土壤理化性质之间存在协同反馈效应。因此,接种AM真菌促进了采煤沉陷区复垦植被文冠果的生长和土壤的改良,这对矿区水土保持、维持生态系统稳定性和持续性具有重要意义。     

Interactions between drought stress and vesicular-arbuscular mycorrhiza on the growth of Faidherbia albida (syn. Acacia albida) and Acacia nilotica in sterile and non-sterile soils

Summary Faidherbia albida (syn. Acacia albida) (Del.) A. Chev. and Acacia nilotica (L.) Willd. were grown for 18 weeks in sterile and non-sterile soils inoculated with Glomus clarum (Nicolson and Schenck). During this period, drought stress was imposed for the last 10 (F. albida) or 12 weeks (A. nilotica) at 2-week intervals. A greater number of leaves abscissed in drought-stressed mycorrhizal plants of A. nilotica than drought-stressed non-mycorrhizal and unstressed plants. In F. albida, the number of abscissed leaves was few and similar for all treatments. At the end of the drought stress, inoculation with vesicular-arbuscular mycorrhizal (VAM) fungi in sterile soil increased the plant biomass of the two tree species compared to the control plants. In non-sterile soil, the mycorrhizal growth response of introduced G. clarum equalled the effect of indigenous VAM fungi. There were significant interactions between the mycorrhizal and drought stress treatments and between the mycorrhizal and soil treatments for plant biomass and P uptake in F. albida. The absence of these interactions except for that between the mycorrhizal and soil treatments in A. nilotica indicates that the increased plant biomass and nutrient uptake cannot be attributed directly to a mycorrhizal contribution to drought tolerance. F. albida tolerated the drought stress by producing long tap roots and similar weights of dry matter in shoots and roots. Whereas A. nilotica tolerated the drought stress by developing larger root systems able to explore a greater volume of soil, in addition to leaf abscission, for a favourable internal water status. The introduction of G. clarum increased nodulation by A. nilotica under unstressed conditions, but at the expense of a reduced P uptake in sterile soil.