1985-2014年新疆玛纳斯灌区土壤盐渍化时空变化及成因

[目的]分析玛纳斯灌区进行盐碱地空间分布格局,清楚认识当地盐碱地类型和时空变化规律,找出因地制宜的盐碱地改良措施。[方法]以1985年玛纳斯灌区土壤普查数据,1998年 Landsat TM ,2006和2014年 CBERS（China‐Brazil earth resource satellite）影像为数据源,运用 RS 和 GIS 技术提取研究区4个时期土壤盐渍化信息,利用土地转移矩阵和盐渍化动态度模型分析30 a 来玛纳斯灌区土壤盐渍化时空动态变化,并探讨灌区盐渍化的驱动因素。[结果]（1）1985—2014年,盐渍化土地总面积增加,从1985年的4．27×104 hm2增加到2014年的7．90×104 hm2。（2）灌区土壤盐渍化主要分布在灌区内部,呈块状分布。[结论]自然因素是土壤盐渍化形成与变化的内因,人为影响则是促进土壤盐渍化尤其是绿洲次生盐渍化发展的驱动因素之一。     

基于五水转化装置的玉米光合特性分析

利用中国科学院地理科学与资源研究所“五水转化动力过程实验装置”,开展温室条件下玉米净光合速率及其关键影响因子的实验观测研究,探索玉米各生育阶段、植株各叶位叶片净光合速率的分布特征及其与叶片生理生态参数的关联性。结果表明：玉米全生育期内叶片净光合速率、叶绿素含量、气孔导度和氮含量均呈单峰曲线型变化趋势,但净光合速率峰值出现时间在乳熟期,比前人观测的大田峰值出现时间（抽雄吐丝期）晚一个生育期,且数值较低;净光合速率与叶绿素含量、气孔导度随叶位的变化大体呈现中间叶位高、基部与顶端叶位低的分布特征。各生育阶段玉米净光合速率与叶绿素含量间的相关系数最高（R=0.94,P＜0.05）,其次为净光合速率与叶片N含量的相关性及其与气孔导度的相关性（R=0.77,P＜0.05）;各叶位净光合速率与气孔导度的变化特征一致。该装置更适合进行气候变化、水分变化、养分变化等控制实验研究。     

人为干扰对桂西北喀斯特山地植被多样性及土壤养分分布的影响

为促进桂西北喀斯特山地草地生态系统的恢复与重建,在连续3年全面调查的基础上,采用Pearson相关系数法和主成分法研究了人为干扰对喀斯特山地草地植被多样性和土壤养分的影响。结果表明:人为干扰对喀斯特山地草地植被多样性具有明显的影响,其中人为干扰显著降低了植被盖度、地上生物量、丰富度指数和多样性指数(p0.05),对喀斯特山地草地植被均匀度指数和优势度指数没有显著影响(p0.05),说明人为干扰并没有改变物种在生境中的均匀分布和物种发生根本性变化。人为干扰显著增加了土壤容重和pH值(p0.05),降低了土壤含水量和土壤电导率,但4种营养元素(碳、氮、磷、钾)的变化幅度不尽一致,具体表现为人为干扰降低了土壤碳、氮和钾含量,但对土壤磷素并没有显著的影响(p0.05),从降低幅度来看,土壤有效养分降低幅度高于土壤全量养分,由此表明土壤有效养分较土壤全量养分更为敏感。Pearson相关性分析表明,对于人为干扰区和对照区,影响其植被多样性的土壤环境因子不尽一致,其中土壤养分和有效养分在一定程度上起着主导性的影响作用,通过人为干扰区和对照区的相关性系数可知,人为干扰区域和对照区域土壤养分之间均呈极显著正相关,说明土壤系统内部因子处于动态变化和平衡中,在人为干扰下,它们作为相互作用和影响的有机整体表现出统一性和同步性,并没有改变土壤养分因子之间的互作效应,并且土壤全量养分均与其对应的有效养分呈极显著正相关(p0.01),说明其有效养分主要依靠于土壤全量养分。冗余分析的结果显示,对于人为干扰区和对照区,植被与土壤的排序基本没有变化,而人为干扰对土壤养分含量产生了一定的影响,造成二者的RDA排序图不相一致,排序轴可反映喀斯特地区土壤因子的梯度变化特征,表明利用土壤养分作为表征喀斯特山地草地土壤—植被关系的敏感性土壤指示因子是可行的。     

长寿湖水库沉积物有机碳的垂直变化特征

为揭示长寿湖水库沉积物有机碳的垂直变化特征,采用重力采样器采集水库沉积泥沙,测定了沉积物样品的容重、颗粒组成、总有机碳(TOC)等。结果表明:自1956年水库建成后,长寿湖水库采样点沉积物的厚度为92cm,年均沉积深度为1.59cm。沉积物颗粒粒径随深度减小呈现出先变细,再变粗,表层变细的变化趋势。沉积物中TOC平均含量为14.14g/kg,从建库开始,采样点沉积物中TOC的含量变化趋势是先减小;随着人类活动的加剧导致土地利用发生较大变化,如退耕还林、城市化进程加快等,特别是水面上肥水网箱养鱼等活动,使沉积物中TOC含量逐渐增加;在2004年长寿湖水库全面禁止肥水养鱼后,TOC含量逐渐减小。研究长寿湖水库沉积物有机碳的垂直变化,对认识水库沉积物物理性质、沉积历史及沉积物与人类活动的关系有重要的意义。     

连续降雨条件下黄土丘陵区两典型林分降雨分配特征研究

植被的降雨分配是重要的水文过程和生态功能。基于连续降雨条件下,采用雨量筒收集法,实地观测了黄土丘陵区两典型森林群落——辽东栎次生林和刺槐人工林的树干流和穿透雨。结果表明:连续降雨条件下,两典型森林群落穿透雨与降雨量之间存在极显著的相关关系,辽东栎林分穿透雨占降雨量的86%,刺槐林分穿透雨占降雨量的89%;辽东栎单株树干流与胸径之间呈显著正相关线性关系;辽东栎林分树干流和刺槐林分树干流与降雨量之间均存在极显著线性相关,两林分树干流分别占降雨量的14%和6%,辽东栎林树干流和穿透雨之和与降雨量相等,表明该林分在连续降雨条件下,该林分树冠截流等于0;刺槐树干流和穿透雨之和与降雨量相比,相差5%,这可能与该林分灌木层的二次分配有关。     

自动基流分割法在北洛河流域的适宜性对比

基流是枯水季节河川径流的重要补给来源,河川基流量及其变化对流域生态健康和水资源合理利用具有重要作用。确定适宜流域生态环境特点的基流分割法,在基流研究中是十分关键的工作。以北洛河流域上游典型黄土丘陵沟壑区刘家河站的多年实测径流资料为基础,分析BFI,HYSEP、数字滤波等三类共9种基流分割法的适宜性,结果表明:BFI法和HYSEP法分割结果比较接近,所得基流指数在0.399 4~0.428 1。尤其修正BFI法估算的基流量及过程线,能够客观反映研究流域流量过程线退水段的物理规律。综合考虑变异性、稳定性、过程线吻合程度等方面,认为修正BFI法是黄土区水文研究中进行基流分割的适宜方法。     

西宁市土地利用效益与新型城镇化耦合协调度研究

基于城市土地利用效率和新型城镇化内涵的分析,建立西宁市土地利用效率和新型城镇化耦合协调指标体系,用熵权法计算了各指标权重,结合耦合度、协调度模型计算了西宁市耦合度和协调度。结果表明:2000—2013年西宁市土地利用效益和新型城镇化综合指数不断升高,土地利用效益相对发展趋势为"超前—滞后"型;土地利用效益和新型城镇化耦合演变过程处于颉颃阶段,由低强度向高强度耦合发展;土地利用效益与新型城镇化协调度总体呈上升趋势,具有逐步优化的趋势。西宁市作为土地资源稀缺的河谷型城市,随着新型城镇化的发展,土地资源紧缺的矛盾将长期存在。今后的发展中应更加注重提高土地资源利用率,合理布局城市结构,从而促进新型城镇化的可持续发展。     

黄土塬区降水变化对冬小麦叶片形态和生物量的影响

明确降水变化对冬小麦叶片形态和生物量的影响,有助于了解冬小麦在水分环境变化条件下形态和产量上的响应。试验采用人工遮雨棚和自流滴灌系统来实时人工干预降水,研究了黄土塬区三种降水条件:正常降水(CK)、降水减少1/3(R-1/3)和降水增加1/3(R+1/3)下冬小麦不同生育期的叶片形态、生物量及株高变化。结果表明:降水增加,叶长相对变化较大,叶面积增加;降水减少,叶宽相对变化较大,叶面积减少。但叶形系数((叶长×叶最大宽)/叶面积)不受降水变化的影响,仅和冬小麦的生育期有关。降水增加,冬小麦的叶片、生物量以及株高均保持稳定的生长优势;降水减少,冬小麦叶片、生物量以及株高的生长呈现"先促后抑"的现象。不同降水处理的冬小麦生物量和叶面积均呈明显的线性正相关,减少降水处理的冬小麦生物量对叶面积变化最敏感。总之,在黄土塬区冬小麦通过叶片形态、叶面积和生长速率的改变来影响光合产物积累和产量形成,以适应不同的水分环境。     

重庆市森林植被生物量和碳储量的空间分布特征研究

重庆市森林植被是我国西南林区的主体,为探究其生物量和碳储量的空间分布特征,发挥其在西南地区的碳汇功能中的重要作用。以2011年生长季Landsat TM遥感影像为主要数据源,以大量样地实测数据为基础,借助RS和GIS技术,基于遥感统计模型法,利用生物量—遥感地学数据回归模型估算重庆市森林植被生物量,定量分析生物量的不同地形特征空间分异规律,探寻影响生物量分布的地理因素,揭示区域碳储量地理空间分布格局特征。结果表明:生物量遥感反演模型与理论值存在较好的相关关系(R~2=0.641);重庆市地上生物量总量为2.83亿t,森林生态系统生物量总量为1.39亿t;生物量主要分布于渝东北和渝东南区域,整体呈现出是东高西低的分布格局,中高海拔和坡度较陡的区域,是重庆市森林植被主要分布区和生物量集中分布地带,其空间分布格局体现了重庆市的山地森林特征;森林生态系统碳储量总量为6.29×10~7t,平均单位面积碳储量为22.01t/hm~2,且各区县森林碳汇分布格局在地域分布呈现出一定的不平衡性,总体呈相对极端的趋势。     

水稻密码子优化基因Mat#增强草铵膦抗性

来自细菌Nocardia sp.AB2253的蛋氨酸砜N-乙酰基转移酶基因(methionine sulfone Nacetyltransferase gene,Mat)编码产物具有N-乙酰基转移酶活性,能解除灭生性除草剂草铵膦的毒性,但在植物中表达效率较低.本研究用水稻(Oryza sativa)偏爱密码子优化的Mat#基因转化籼稻品系9K(Oryza sativa ssp.indica),经过PCR和Southern杂交验证,证明该基因已经整合至水稻基因组中.除草剂抗性检测结果显示,该转化体的芽期草铵膦耐受浓度至少为600 mg/L、秧苗期草铵膦耐受浓度至少为1 000 mg/L,对草铵膦的抗性水平不低于转双丙氨酰膦抗性基因(bialaphos resistance gene,Bar)水稻9KA2.酶活性测定结果显示,该转化体叶片中的N-乙酰基转移酶活性约为非转基因对照中的6.6倍.说明优化后的Mat#基因增强了草铵膦抗性,可作为转化筛选标记和抗除草剂目的基因应用于转基因作物育种.