棉秆炭减缓土壤中镉对水稻生长的胁迫效应

为探讨棉花秸秆生物质炭减缓镉对水稻（Oryza sativa L.）生长的胁迫影响，采用室外盆栽试验，以水稻品种‘特丰优2号’为试验材料，在镉浓度为0、1、4、8 mg·kg-1的稻田土壤中分别添加炭土质量比为0%（C0）、1%（C1）、2.5%（C2.5）和5%（C5）的棉花秸秆生物质炭，分析水稻拔节期、孕穗期、灌浆期和完熟期施用生物质炭对水稻株高、叶片SPAD值、光合特性、叶片水分利用率等生理及产量指标的影响。结果表明:①C0处理条件下，镉胁迫处理均使水稻株高、叶片SPAD值、光合能力、叶片水分利用率和产量降低，并随着镉浓度的增加，降低幅度增大。C1和C2.5处理显著提升了水稻叶片光合能力，C2.5处理的水稻叶片SPAD值较C1更高（P<0.05）。②镉胁迫处理下，与C0相比，C1处理可以显著提高水稻株高、叶片水分利用率，并使水稻增产（P<0.05）。在0、1、4、8 mg·kg-1四个镉浓度梯度下，与C0相比，C1处理的水稻产量分别增加45.45%、30.63%、22.20%和12.98%。综上，重金属镉对水稻生长具有胁迫效应，降低水稻光合能力及产量，施用1%生物质炭后可以有效减弱镉对水稻造成的胁迫，提高水稻产量。     

基于MCE-CA-Markov和InVEST模型的伊犁谷地碳储量时空演变及预测

陆地生态系统碳源与碳汇的变化与土地利用/覆被变化（LUCC）的演变密切相关,为探讨土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响机制,基于1980—2020年LUCC数据集,通过多评价准则（Multi-criteria evaluation,MCE）的元胞自动机（Cell automata,CA）和马尔科夫链（Markov chain）模型,模拟伊犁谷地2030年的LUCC时空动态,耦合InVEST模型探讨土地利用变化下伊犁谷地1980—2030年陆地生态系统碳储量的时空演变格局。结果表明,MCE-CA-Markov模型预测LUCC数据集与2000、2010年和2020年实际LUCC精度检验的Kappa系数分别为0.929 1、0.875 5和0.929 7,模型模拟普适性较高,可对后续碳储量时空演变格局进行精准评估。利用InVEST模型估算的伊犁谷地1980年总碳储量约为1 114.95 Tg,预计至2030年总碳储量呈逐期下降趋势,累计净减少65.94 Tg,其中林草地面积的退缩是致使碳储量下降的主导因素。伊犁谷地碳储量空间分布总体上表现为高值区域环绕低值区域,呈嵌套分布。碳密度的高值区域分布在南部和北部山区林草地,而低值区域仅集中在中部河谷平原附近。研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响可为研究区碳库管理提供数据支持,为制定碳固存和环境保护政策提供理论参考。     

草原毒害草醉马草果实的传播特性

植物的扩散能力主要与扩散单元数量和形态特征、扩散方式和扩散距离等有关.本文以草原毒草醉马草(Achnather uminebrians (Hance) Keng)为研究材料,对其果序扩散体(果实)形态特征进行了观察,对扩散体的扩散特性进行了研究.实验结果表明:醉马草的果实(种子)属小型种子、果序结子数量多、结实率高;果实是该物种的扩散单元,风和水是其主要扩散媒介,风媒扩散属于近距离扩散,水媒扩散属于远距离扩散,稃片及芒对果实扩散无显著影响.以上特性是该物种在山区草原种大面积扩散,成为在分布区优势种的重要因素.     

绿洲农田盐碱斑土壤盐分特征分析

为研究绿洲农田盐碱斑的盐分特征,以新疆玛纳斯县农田盐碱斑为研究对象,通过对43个盐碱斑的野外调查采样和室内分析,探讨了农田盐碱斑内外土壤剖面盐分特征及斑块效应。结果表明:1)盐碱斑的形成与盐分相关的占所调查总样点数的51.2%,按照斑心土壤表层盐分含量将盐碱斑划分为轻度、中度、重度以及盐土4种盐渍化类型;2)盐碱斑从斑心向外盐分含量差异显著(P0.01),即斑心(15.46g/kg)边缘(10.12g/kg)外部(6.53g/kg);3)在土壤剖面上,重度盐渍化和盐土类型的盐碱斑盐分表聚特征最明显(0~10cm),而中度盐渍化盐碱斑土壤盐分积累区下降至10~20cm,轻度盐渍化盐碱斑盐分在剖面上分布相对均一;4)盐碱斑的斑块效应从斑内向斑外总体上趋于减弱特征,而同一采样部位的盐碱斑的斑块效应差异不显著。     

放牧强度对干旱区高寒草地土壤线虫群落结构的影响

为了解不同放牧强度对巴音布鲁克高寒草地土壤线虫群落结构的影响,以巴音布鲁克高寒草地不同放牧强度(以羊数量计)下的土壤为研究对象,研究了轻度放牧(0.65只·hm-2)、中度放牧(2.09只·hm-2)和重度放牧(4.15只·hm-2)对土壤线虫群落结构的影响.结果 表明:三种放牧强度样地共获得土壤线虫1698条,分属于32科38属,中度放牧强度下土壤线虫数量最多,达22属1427条,重度放牧强度下土壤线虫的种类最多,达到26属191条.轻度放牧和中度放牧的共同优势属为绕线属(Plectus)和前矛线属(Prodorylamus),重度放牧强度下土壤线虫的优势属为丽突属(Acrobeles)和微矛线属(Microdorylaimus).土壤线虫数量主要分布在0～5 cm土层,并随土层深度的增加而逐渐减少;中度放牧强度下食细菌类(Bacterivores)、食真菌类(Fungivores)、植物寄生类(Plant-parasites)和捕食/杂食类(Predators/Omnivores)线虫的数量显著高于轻度放牧和重度放牧.不同放牧强度下,土壤含水量、养分和pH影响土壤线虫数量、群落多样性和功能结构.研究表明,中度放牧强度下土壤线虫个体密度最高,土壤生态系统食物网相对稳定,有利于高寒草地生态系统的维持.     

氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤无机磷形态的影响

为探究在全球气候变化敏感区的干旱区高寒湿地上,氮添加对土壤无机磷形态的影响。在保护良好的巴音布鲁克高寒湿地沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)布设野外原位试验,依据巴音布鲁克草原氮沉降量,设置0(CK),8(N1),16(N2) kg·N/(hm²·a)的施氮量,研究短期氮添加对高寒湿地土壤无机磷形态的影响。结果表明:(1)高寒湿地土壤全磷含量平均为1.09 g/kg,总无机磷平均为492.71 mg/kg,而总无机磷平均占全磷的45.67%。(2)3种湿地类型土壤无机磷主要以Ca—P形态存在,在Ca—P中以Ca₁₀—P为主,占无机磷含量的50.27%~64.69%。S区土壤Al—P、Fe—P含量显著高于SM和M区,SM区Ca₂—P、Ca₈—P、O—P含量显著高于S和M区,M区土壤Ca₁₀—P含量显著高于S和SM区。(3)氮添加显著影响高寒湿地土壤各形态无机磷的含量,氮添加下,S和SM区土壤Al—P含量较CK显著增加了9.92%~17.35%,而Ca₈—P含量显著降低3.18%~9.36%。[JP]S和M区土壤Fe—P含量显著降低了3.18%~9.36%,S区土壤Ca₂—P含量显著降低了10.31%。氮添加下3种湿地类型土壤O—P含量均显著增加,较CK显著增加21.83%~25.94%。(4)土壤pH、有机碳、碱解氮和速效钾均是影响无机磷形态的重要因子。不同湿地类型土壤无机磷形态含量存在显著差异,氮添加显著改变了土壤各无机磷形态含量,主要是通过增加土壤中难利用无机磷(O—P)含量,使高寒湿地土壤的供磷潜力降低。研究结果有助于预测未来氮沉降持续增加背景下全球高寒湿地土壤无机磷形态的变化趋势。     

新疆主要草地土壤容重与有机碳含量关系模型构建

土壤容重是反映土壤质量和土壤生产力水平的重要参数。由于测定土壤容重的方法（环刀法）费时、费力及需要现场采样,导致土壤容重样本数量有限,影响了土壤碳氮等物质储量的估算精度和精准调控。本研究利用新疆主要草地437个野外采样点获得的土壤容重和有机碳样本,分析了容重值和有机碳值的统计特征,构建了全疆及6个分区的土壤容重值与有机碳值的关系模型。结果显示:（1）新疆主要草地土壤的容重和有机碳的变化范围、均值及变异系数分别为0.24 ~ 1.99 g cm?3和0.01% ~ 24.51%、1.24 g cm?3和1.86%、23.15%和129.96%;（2）全疆尺度土壤容重值与有机碳值的最优关系模型为SBD = 1.3861e?0.0704 SOC（R2 = 0.35,P < 0.0001）;（3）相比于全疆尺度,阿尔泰山、塔城盆地和伊犁河谷等分区的最优关系模型精度有所提高。本文结果可以为准确评估新疆草地土壤碳储量等研究提供重要参数。     

新疆县域土壤黏粒历史数据的不确定性

我国至今进行了两次全国性土壤调查,新疆地域辽阔,土壤调查范围有限,历史土壤数据可能存在较大的不确定性。本文选取新疆乌苏县和精河县为研究区,以38个土壤剖面的黏粒数据为例,利用Arc GIS空间分析,通过以点带面法得到两县1∶50000新疆土壤数据库(XSD)。以该图为基础,对1∶1000000面向陆面模拟的中国土壤数据集(LSM)和1∶1000000世界土壤数据库(HWSD)进行空间叠加运算,得出土壤黏粒绝对误差、相对误差的空间图,探讨了三种土壤数据库之间的差异。结果表明:LSM与XSD在0~30 cm平均绝对误差为72.6 g kg~(-1),高于HWSD的66.5 g kg~(-1)。LSM与XSD在30~100 cm的平均绝对误差为82.1 g kg~(-1),低于HWSD的92.7 g kg~(-1)。0~30 cm、30~100 cm HWSD土壤黏粒高于300 g kg~(-1)的图斑最大,面积分别为3567.75 km~2和5423.58 km~2。通过三种数据库之间的差异比较,证明了土壤黏粒历史数据具有较大的不确定性,LSM数据在县域尺度比HWSD数据更为可信。     

生物炭对干旱区绿洲农田土壤呼吸的影响

为探究不同粒径秸秆生物炭添加对绿洲农田土壤CO2排放及Q10的影响,以新疆典型绿洲农田土壤灰漠土为供试材料,采用室内土柱培养的方法,研究添加＞5、1～5、0.25～1和＜0.25mm共4种粒径棉花秸秆生物炭和葡萄藤生物炭对农田土壤CO2释放的影响。结果表明：（1）试验周期内（0～85d）,添加生物炭处理土壤呼吸速率呈先增加后降低的趋势,前10d土壤呼吸增速较高;添加生物炭的土壤呼吸速率（1.27μmol·m-2·s-1）高于不添加生物炭的对照处理（1.01μmol·m-2·s-1）,棉花秸秆生物炭处理土壤呼吸速率（1.43μmol·m-2·s-1）高于添加葡萄藤生物炭处理（1.08μmol·m-2·s-1）。培养期内土壤CO2累积过程符合一级反应动力学方程,生物炭添加改变了土壤CO2潜在排放量、周转速率和半周转期。（2）添加棉花秸秆和葡萄藤两种生物炭处理与土壤CO2累积排放量（y）分别符合y=7.51x+88.53和y=2.68x+75.85的线性关系（x为生物炭粒径）。（3）添加生物炭处理土壤呼吸速率与空气温度和土壤温度显著相关,棉花秸秆生物炭处理土壤呼吸速率与温度的相关性高于葡萄藤生物炭处理,土壤温度敏感系数随粒径的减小而增加。综合土壤呼吸速率和温度敏感系数考虑,建议绿洲农田施用1～5mm中等粒径生物炭。     

海拔和坡向对伊犁河谷草地土壤理化性质的影响

[目的]研究海拔和坡向对伊犁河谷草地土壤性质的影响。[方法]以新疆伊犁昭苏和察布查尔县海拔1 400~2 800 m不同剖面草地土壤为研究对象,探讨海拔和坡向对草地土壤性质的影响。[结果]南坡不同海拔全氮(0.33~3.24 g/kg)在1 400~2 000 m随海拔升高而增加,其后在2 200~2 800 m显著降低(P0.05),硝态氮(1.43~76.33 mg/kg)、铵态氮(22.84~110.17 mg/kg)在1 400~2 800 m随海拔升高而显著降低(P0.05),与海拔呈显著负相关(P0.05)。北坡不同海拔全氮(0.08~1.13 g/kg)在1 400~2 800 m随海拔升高而降低。铵态氮(27.96~132.73 mg/kg)在1 400~1 800 m随海拔升高而显著增加(P0.05),其后在2 000~2 800 m显著降低(P0.05)。硝态氮(0.73~13.8 mg/kg)在1 400~2 800 m随海拔升高而增加。除北坡相同海拔相同土层铵态氮大于南坡外,全氮、硝态氮及其他理化性质均呈南坡大于北坡。南坡海拔与含水量、全氮呈正相关,北坡海拔与含水量、容重、硝态氮呈正相关。[结论]该研究对伊犁草原生态保护、土壤氮循环和退化生态系统恢复重建具有一定的理论意义和实践指导价值。