宁夏盐池县生态系统水分利用效率时空特征及其影响因素

水分利用效率(WUE)是衡量植物光合固碳和水分消耗之间权衡关系的重要指标。研究区域植被WUE的时空变化特征对区域生态恢复、水资源的合理利用与开发等方面至关重要。本研究基于MODIS的GPP和ET数据评估2000—2019年盐池县植被WUE的时空变化特征及其主要的影响因子。结果表明：(1)2000—2019年盐池县的ET和GPP分别以7.61 mm·a^-1和7.23 g C·m^-2·a^-1的速率显著增加,空间上呈西北高东南低的分布特征,具有较强的空间异质性。(2)近20 a,盐池县植被WUE变化范围在0.80～1.11 g C·kg^-1·H₂O之间,多年均值为0.91 g C·kg^-1·H₂O,年际变化不显著;从空间上来看,全县WUE存在较强的异质性,高值主要分布在东北部,低值位于西南部。(3)近20 a,宁夏盐池县WUE在空间上有54.70%的区域呈上升趋势,主要分布在东北部;45.30%的区域以下降趋势为主。未来,盐池县61.48%...     

马铃薯间作栽培对土壤微生物群落结构与功能的影响

为揭示作物种间作用对土壤微生物的影响机制,本研究通过田间定位试验,采用磷脂脂肪酸(PLFA)等方法,研究马铃薯与蚕豆、马铃薯与荞麦间作下土壤微生物群落结构及功能的变化规律。结果表明,与单作马铃薯相比,马铃薯/蚕豆、马铃薯/荞麦间作后土壤细菌、放线菌生物量均有所提高,革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌比值升高。培养120 h时,马铃薯/荞麦间作较马铃薯/蚕豆间作土壤平均颜色变化率(AWCD)高,土壤微生物对主要碳源化合物的利用能力增强;与马铃薯单作相比,马铃薯/蚕豆间作土壤微生物群落的丰富度、均匀度指数分别降低了35.6%、47.0%,但优势度指数增加了2.07倍;马铃薯/荞麦间作土壤微生物群落的丰富度指数降低了13.7%,但均匀度和优势度指数分别增加了8.8%和3.4%。多元分析(RDA)结果表明,间作栽培条件下土壤微生物群落组成及功能多样性与土壤全氮、速效磷、速效钾有相关关系。综上,马铃薯与不同作物间作栽培能够改变土壤微生态环境,影响土壤微生物群落结构及功能多样性。本研究为宁夏南部山区马铃薯合理间作作物选择提供了科学依据。     

干旱风沙区立地条件、季节变化对柠条灌丛“虫岛”效应的影响

为了深入了解沙区柠条灌丛对土壤动物时空分布的影响规律,在宁夏盐池沙地依据土壤立地条件选择柠条(Caragana korshinskii)灌丛林地为研究对象,于春、夏和秋季,采用相对相互作用强度指数(RⅡ)比较分析了不同立地条件下3个季节沙地灌丛"虫岛"效应分布特征,旨在为沙地生境人工林建设与管理、沙漠化防治和退化生态系统恢复提供依据。结果表明:(1)两种土壤立地条件柠条林地的地面节肢动物群落相似性指数随着季节更替而逐渐增加,达到中等相似水平。并且3个季节2种立地条件生境中,只有11个节肢动物类群表现出了"虫岛"特征。随着立地条件和季节变化,不同节肢动物类群表现出了相似或相反的灌丛"虫岛"分布特征;(2)只在夏季,步甲科类群表现为无沙覆盖柠条林地RⅡ值显著高于有沙覆盖柠条林地(p0.05)。随着立地条件和季节变化,拟步甲科和蚁科类群RⅡ值分布呈现出作用方向的差异性;(3)只有夏季且只有节肢动物个体数的RⅡ值表现为无沙覆盖柠条林地显著高于有沙覆盖林地(p0.05),并且节肢动物个体数RⅡ值春季和秋季间表现为正负相反作用方向。不同立地条件节肢动物丰富度RⅡ值作用方向受到季节变化的调控,而Shannon指数和优势度指数的RⅡ值作用方向不受立地条件和季节变化的影响。研究表明,立地条件对基于节肢动物个体数的灌丛"虫岛"效应分布影响较大,并受季节变化的调控。基于节肢动物丰富度的灌丛"虫岛"效应分布主要受到季节变化影响,而受立地条件的影响较小。柠条灌丛对地面节肢动物多样性分布呈现正向性作用,受季节变化和立地条件的影响较小。     

不同轮牧方式对荒漠草原土壤理化性质及草地健康的影响

研究轮牧方式对草地土壤理化性质的影响,对草地科学利用和草地生态保护具有重要意义。以宁夏面积最大的荒漠草原为研究对象,通过放牧试验,研究围封禁牧、连续放牧、二区、四区和六区轮牧对0—40cm土壤理化性质的影响,并运用模糊评判法对草地健康状况进行评价。结果表明:(1)六区和四区轮牧土壤粉粒含量和含水率较高;轮牧方式对土壤容重和孔隙度影响较小;四区和六区轮牧有利于土壤物理结皮、地衣—藻类结皮维持。(2)连续放牧的土壤有机质含量最低,全氮含量以禁牧最低;速效氮含量在四区轮牧最高,六区轮牧下速效磷钾含量最高。(3)土壤性状间存在一定的相关性,但草地植物生物量与多数土壤性状相关性不明显。(4)六区轮牧的健康指数最高,连续放牧的健康指数最低。研究认为,研究区草原以六区轮牧为宜。     

退化人工柠条林灌下沙埋干预的土壤水文效应

灌丛沙堆是旱区灌丛植被水文过程的快通道,也是调节土壤水分平衡的关键点。以荒漠草原退化人工柠条林为研究对象,通过人工沙埋的方式改变灌丛沙堆大小与形态,在连续监测分析基础上(2012—2016年),探讨了人工沙埋干预下灌丛沙堆土壤水文过程与水文效应的动态响应。结果表明:与对照相比,(1)沙埋干预并未显著改变表层0—10cm主要的水文物理指标,但是显著提高了5—10cm土壤水分入渗速率,同时0—5cm初渗率显著降低;(2)沙埋干预明显提高了降水后表层0—5cm土壤的即时持水性,同时降水后表层土壤水分含量衰减过程呈现出很强的季节性变化;(3)2012—2016年生长季末沙埋处理的0—100cm土壤相对储水率分别为11.3%,-6.5%,4.5%,4.3%,15.7%,这种效应集中在0—60cm,对照处理下层土壤(60—100cm)水分含量的波动性更强。总体而言,沙埋干预对表层土壤水文物理特性无显著影响,但是显著提高了5—10cm土层水分入渗性能并降低了0—5cm初渗率;但是这种局部入渗性能的加强并未提高水分补给深度,上下层间水文联系反而弱化。沙埋干预的长期水文效应及其作为旱化成龄人工林适应性管理措施的适宜性还有待进一步的跟踪监测与分析。     

不同基因型玉米杂交种大喇叭口期的耐盐性

以25个不同基因型玉米品种为试验材料,在宁夏银北盐碱地(土壤含盐量为2.337~6.935 g·kg~(-1)),通过测定不同品种大喇叭口期的表型性状和生理生化指标进行耐盐性鉴定,并利用主成分分析和模糊隶属函数法对不同基因型玉米品种的耐盐性强弱进行综合评价。结果表明:随着盐胁迫程度的增加,不同玉米品种的株高、茎粗、相对叶绿素含量(SPAD值)均明显降低;轻度胁迫(土壤含盐量为2.337 g·kg~(-1))时,株高、茎粗、SPAD三者之间均呈极显著正相关;严重胁迫(土壤含盐量为6.935 g·kg~(-1))时,茎粗、SPAD值、冠层温度三者之间均呈显著正相关,冠层温度与超氧化物歧化酶(SOD)呈显著负相关,膜透性与SOD呈极显著正相关,其它各农艺性状与生理指标间均没有达到显著相关。不同基因型玉米品种的耐盐碱能力根据综合评价值(D值)大小来评价,将耐盐碱性分为四级:宁3-2/1528、A3高/1519为A类的玉米材料,其D值0.8,代表强耐盐性的品种;B类的玉米材料有6份,其0.6D值0.8,代表较耐盐性的品种;C类的玉米材料有12份,其由0.4D值0.6,代表弱耐盐性的品种;D类的玉米材料有5份,分别为H242/1522、北21/1522、A18/1506、A49/1528、TY1,其D值0.4,代表盐敏感性品种。     

不同立地条件柠条灌丛内外地面节肢动物群落结构分布特征

以宁夏盐池沙地柠条(Caragana korshinskii)灌丛林地为研究对象,于2012年春、夏、秋季,利用陷阱诱捕法调查了有无流沙覆盖两种立地条件下灌丛内外微生境中地面节肢动物群落组成与多样性分布特征。结果表明:(1)灌丛内外地面节肢动物优势类群有鳃金龟科、拟步甲科和蚁科类群的个体数分布,在不同季节不同立地条件生境中均差异较大。(2)春季和秋季,相同立地条件中灌丛内外地面节肢动物个体数分布呈现出相似性,而不同立地条件间灌丛内外的分布则存在显著差异性(P0.05)。但是在夏季,两种立地条件间灌丛内外地面节肢动物个体数呈现出相反的分布规律。(3)地面节肢动物类群数和Shannon指数分布在夏季和秋季两种立地条件均表现为灌丛内外无显著差异性(P0.05),而在春季不同立地条件灌丛内外类群数分布呈现出较大变化。不同季节两种立地条件对灌丛内外地面节肢动物优势度指数分布格局均影响较大。(4)随季节变化,灌丛内外地面节肢动物群落相似性指数在有流沙覆盖和无流沙覆盖的柠条林地呈现出相反变化趋势。(5)立地条件、灌丛微生境和季节变化不仅对地面节肢动物类群个体数产生深刻影响,而且影响到了地面节肢动物群落总个体数和优势度的时空分布。灌丛微生境对地面节肢动物多样性具有聚集作用,同时受到立地条件和季节的调控。     

荒漠草原不同沙化草地柠条灌丛表层土壤固碳研究

为系统认识荒漠草原柠条灌丛灌草植被长期影响下土壤有机碳演变规律,以天然草地(T1)、灰钙土草地(T2)、结皮草地(T3)、固定沙丘草地(T4)、半固定沙丘草地(T5)、流动沙丘草地(T6)6个不同沙化梯度草地为研究对象,分析大中小3个冠幅尺度灌丛内外土壤的固碳效应。结果表明:(1)各沙化梯度草地柠条(灌丛内外)比较:土壤总有机碳(TOC)含量在流动沙丘草地最低(P0.01),在天然草地最高(P0.01)。灌丛内活性有机碳(AOC)含量在结皮草地最高(P0.01),灌丛内结皮的存在对AOC的固定起到了重要作用。(2)各沙化梯度草地大中小柠条灌丛比较:灌丛内部,总体上中等冠幅灌丛TOC、AOC、惰性有机碳(NOC)含量最高(P0.01),柠条灌丛发育中期是柠条草地土壤有机碳积累的一个拐点,也是灌丛内部"肥岛效应"最集中的体现;灌丛外部、结皮草地和流动沙丘草地的小灌丛TOC、NOC含量极显著高于大灌丛,活性有机碳的变化规律与之相反。研究认为:随着柠条灌丛的发育,土壤固碳先增加后降低,在中等冠幅尺度下固碳效益最显著。柠条灌丛土壤固碳效应可能是灌木和地表结皮的综合作用。     

赖草种群有性生殖期构件生物量动态变化研究

以银川平原常见禾草赖草(Leymus secalinus)为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了赖草种群有性生殖期构件生物量配置格局变化、动态变化及根冠比。结果表明:(1)在构件生物量配置格局动态方面,茎秆构件生物量、有性生殖构件生物量的配置比例呈现倒"V"型变化规律;根茎构件生物量即地下生物量所占比例大且呈现"V"型变化,叶构件生物量的配置比例变化幅度不大。(2)在构件生物量动态变化方面,叶构件生物量呈现波动下降趋势,茎杆构件生物量为单峰曲线变化,有性生殖构件生物量表现为倒"V"型,根茎构件生物量则呈现缓慢下降趋势,总生物量变化也呈现下降趋势,6~9月依次116.02、105.66、98.22、73.23 g/m~2;根冠比(R/S)从6~9月依次为1.1882、1.0461、0.7933、1.0742,季节波动较大,6月地下生物量最大时,根冠比(R/S)也最大,8月地上生物量最大时,根冠比(R/S)则最小。(3)构件生物量之间存在极显著相关或显著相关,体现出整体性的生存策略。     

平茬时期与留茬高度对宁夏荒漠草原柠条营养成分和再生的影响

以宁夏荒漠草原的人工柠条林带为对象,研究不同月份平茬和留茬高度为0、5、10和15cm对柠条营养成分及再生性能的影响。结果表明,各个生育期内,柠条蛋白质、粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗灰分质量分数呈现波动变化,其中粗蛋白质量分数变幅为11.19%~15.38%,6月最高。留茬高度对柠条当年再生速度、分枝数、地上生物量无显著影响;留茬0cm植株地径的日增量和冠幅最高,留茬15cm最低;返青率随着留茬高度的增加而降低。5、6月平茬柠条的再生速度、冠幅增量、地径增量和萌枝长增量显著好于其他月份平茬,返青率以5-7月平茬柠条较高。研究认为,从饲用营养成分和柠条再生考虑,宁夏荒漠草原柠条最佳平茬时期为6月,高度为齐地平茬。