人工管理措施改善了我国西部高寒沙化草甸土壤水分和碳、氮、磷含量

Regeneration of degraded grassland ecosystems is a significant issue in restoration ecology globally. To understand the effects of artificial management measures on alpine meadows, we surveyed topsoil properties including moisture, organic carbon (SOC), nitrogen (N), and phosphorus (P) contents five years after fencing and fencing + reseeding management practices in a sandy meadow in the eastern Qinghai-Tibetan Plateau, northwestern China. Both the fencing and fencing + reseeding management practices significantly increased soil moisture storage, SOC, total N, available N, total P, and available P, as compared to the unmanaged control. Fencing plus reseeding was more effective than fencing alone for improving soil C, N, and P contents. These suggested that rehabilitation by reseeding and fencing generally had favorable effects on the soil properties in degraded sandy alpine meadows, and was an effective approach for restoration of degraded meadow ecosystems of the Qinghai-Tibetan Plateau.     

仿机翼形便携式量水槽水力特性试验与数值模拟

田间量水是实现灌区计划用水和节水农业的关键技术,末级小截面灌区的精准测流则更为关键。该研究在机翼形量水槽的基础上,提出结构更为简单的仿机翼形量水设备。水工模型试验于西北农林科技大学水工与水力学实验室进行,试验渠道为17 m×70 cm×100 cm的矩形断面有机玻璃渠道,量水槽模型均采用空心木制材料制作。试验设计1组翼长、6组收缩比、7组流量,共42种试验方案。在水工模型试验的基础上,采用FLOW-3D软件补充了多组模型进行数值模拟,验证模拟准确性后,对其水力性能进行分析：上游佛汝德数小于0.5,喉口位置产生临界流,下游重新恢复缓流状态;壅水高度均值3.25 cm,最大值6.32 cm,最小值0.46 cm;水工模型试验与数值模拟共获得84组数据,依据机翼形量水槽的测流公式推导,得到仿机翼形便携式量水槽的测流公式,其平均相对误差为6.34%。仿机翼形便携式量水槽建议选择收缩比0.606～0.709、翼长65～80 cm,该收缩比范围测流平均相对误差6.15%。研究表明简化并没有改变机翼形量水槽原有的优点,可以保证测流渠道的安全性。该研究可改进量水方法,提高用水效率,对于促进中国灌区小截面便携式量水槽的推广具有实用价值。     

DEM提取地面平均坡度误差的量化模拟

研究选取陕北黄土丘陵沟壑区、黄土梁峁丘陵区、黄土低丘区以及黄土破碎塬区 4种地貌地区作为试验样区 ,采用高精度 1∶ 1万比例尺 5 m分辨率的 DEM为基准数据 ,应用比较分析、回归分析和相关分析等方法研究黄土高原不同分辨率 DEM提取地面平均坡度精度的量化估算方法 ,所得到的精度计算数模表达式经验证具有很好的应用前景 ,也为建立全国范围的通用表达式提供了重要的方法依据     

黄土高原坝地深层土壤有机碳稳定性研究

淤地坝作为黄土高原重要的碳储库,其深层土壤有机碳稳定性在很大程度上影响坝地土壤储碳能力和碳排放。以黄土丘陵区不同利用年限的坝地为对象,从坝地剖面土壤有机碳含量及其组分入手,研究不同利用年限、不同沉积深度下,土壤有机碳含量及其稳定性的变化特征和影响因素。结果表明：（1）坝地深层土壤有机碳（SOC）含量低于该区坡耕地表层土壤有机碳含量,并未呈现明显的有机碳富集现象。随利用年限增加,坝地SOC含量呈增加趋势。（2）不同利用年限坝地的SOC、易氧化碳（EOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性碳（DOC）含量呈现出明显的表聚现象。MBC、DOC和EOC含量在土壤0—60 cm内较高。（3）相较于坝地浅层土壤而言,坝地深层土壤有机碳具有较高的稳定性,长期耕作会降低坝地深层土壤有机碳稳定性。（4）坝地浅层和深层土壤有机碳稳定性变化的主导因素不同。浅层土壤有机碳稳定性主要受土层深度、有机碳含量和黏粒含量的影响,分别能解释其变异的50.4%,19.6%和11.8%;深层土壤有机碳稳定性主要受有机碳含量、土壤含水量和利用年限的影响,分别能解释其变异的38.9%,33.9%和11.8%。     

Quantifying spatial distribution of interrill and rill erosion in a loess at different slopes using structure from motion (SfM) photogrammetry

The spatial distribution of interrill and rill erosion is essential for unravelling soil erosion principles and the application of soil and water conservation practices. To quantify interrill and rill erosion and their spatial development, four 30-min rainfalls at 90 mm h^?1 intensity were consecutively simulated on runoff plots packed with a loess at six slopes of 10°, 15°, 20°, 25°, 30° and 35°. The soil surface was measured using the structure from motion (SfM) photogrammetry upon each simulation run, and the runoff and sediment samples were collected and measured at every 10 min. Rills did not develop until the third simulation run. During the initial two runs, the lower third section was more severely eroded than the upper and middle thirds along the slope direction, yet the interrill erosion was statistically uniform from left to right. Rills tended to emerge by both sidewalls and in the lower portion in the third run. The corresponding rill erosion increased with slope from 10° to 20° and then decreased for the slopes steeper, which was consistent with the slope trend of the sediment yield directly measured. The rills expanded substantially primarily via head retreat and to a lesser extent via sideward erosion after receiving another 30-min rainfall. Rill erosion contributed 69.3% of the total erosion loss, and shifted the critical slope corresponding to the maximum loss from 20° to 25°. These findings demonstrate the significance of rill erosion not only in total soil loss but also in its relation to slope, as well as the effectiveness of SfM photogrammetry in quantifying interrill and rill erosion.     

高效富集磷的周丛生物构建及其特征分析

为强化周丛生物富集磷的性能,采用斜生栅藻与周丛生物共培养,形成新型的具有高效富集磷能力的人工周丛生物,并探究其特征与富集磷的机制。结果表明:与原周丛生物相比,人工周丛生物7 d磷富集量由(2.26±0.14)mg·g~(-1)显著提高到了(6.79±0.45)mg·g~(-1)。人工周丛生物有更为复杂的表面细胞结构以及更高的三维孔隙度,从而增加了表面磷的结合位点。人工周丛生物中光合作用相关生物,特别是绿藻的相对丰度提高了177.6%,从而增加了周丛生物胞内磷的吸附;胞外聚合物(EPS)中胞外蛋白质和多糖的含量增加,提升了周丛生物胞外磷的富集。周丛生物体系代谢产物的定量分析也表明:人工周丛生物中涉及到组氨酸和维生素B6代谢途径的8种关键代谢物质表达量上调。研究表明,斜生栅藻的引入改进了周丛生物的群落组成,尤其提高了光合自养微生物的丰度,促进了EPS的产率和关键代谢物质表达量的上调,最终提高了周丛生物的磷富集能力。     

渭河流域近50年来气候舒适度对气候变化的响应

气候舒适度(CCI)是反映气候条件对人体感受影响的指数.根据渭河流域内13个站点19612010年温度、风速、相对湿度等气象要素的平均值,计算出流域内各站点气候舒适度指数各级日数持续时间及分布情况.结果表明,冷和寒冷的日数在减少,可达舒适的日数在缓慢增加,其变化规律与温度变化密切相关.除华山站外,各站点的舒适度都比较高,大部分站点可达舒适的时间为5个月以上.流域内可达舒适的平均天数占全年的46.9％,寒冷及冷的日数可占27.1％,没有出现炎热和酷热的天气.流域内西安、武功、天水和宝鸡站点的气候舒适度较高,其次为铜川、洛川、环县等地区.     

喀斯特地区土地利用与石漠化分布特征研究--以贵州省毕节市鸭池示范区为例

选择具有温凉春干夏湿岩溶高原山地生态环境的毕节市鸭池示范区作为研究对象,应用5 m分辨率的Spot 5遥感影像、1∶1万地形图、土地利用图等基础图件,对示范区进行了石漠化遥感解译,对不同土地利用类型的石漠化发生情况进行了定量研究。研究结果表明,石漠化土地中以灌木林地、其它林地、低覆盖度草地、陡坡耕地和裸岩石砾地等土地利用类型所占比例较大。土地利用类型的差异性是导致石漠化发生程度差异的因素之一,石漠化治理不仅要实现保护和改善生态环境,还要结合示范区人口社会经济情况,提高土地的生产力,采取以坡改梯为重点的工程措施、以经济林种植为主的生物措施进行综合防治。     

土壤中细菌产氨代谢对农田生态系统的意义

土壤细菌利用尿素产氨不仅可以直接影响土壤中氮源的循环利用和土壤氮素肥力,并且有助于酸化土质的改良。该文就土壤中细菌利用尿素产氨的生物学特征及分子调控机制,影响土壤尿素酶活性的土壤化学特性、环境因素、尿素来源以及微生物间相互作用进行等研究进展进行了综述分析。指出土壤中尿素酶活性是检测土壤质量和土壤肥力的重要指标之一,它与固氮作用、土壤改良和土壤中其他产氨代谢有密切关系,土壤中尿素酶的活性指标对土壤氮素肥力评价和农作物生产具有重要意义。     

黄土丘陵区影响土壤水分的非气候因子之定量标征

土壤前期含水量是影响土壤侵蚀模拟与预测的重要因素之一,许多研究关注了气候(降雨等)条件对土壤前期含水量的影响。选择黄土丘陵区桑塔小流域,通过野外定点观测,分析了非气候因子(土地利用、坡度、坡向、坡位)对土壤水分的影响,提出了各因子对土壤水分的影响系数和计算方法,建立了研究区5—10月各月土壤水分模拟方程。主要结果:(1)研究区土壤水分平均含量在5—10月期间均表现为先下降后升高的趋势,在8月份达到最低。不同土地利用类型土壤水分含量由大到小的顺序依次为:梯田>坡耕地>荒草地>果园>刺槐林>柠条林。(2)依据坡度、坡向、坡位、土地利用类型对土壤水分的影响,采用标准化处理,计算出了影响土壤水分的土地利用系数、坡向系数和相对坡位系数。(3)以土壤含水量为因变量,以坡度和经过标准化处理得到的影响土壤水分的土地利用系数、坡向系数、相对坡位系数为自变量,进行回归分析,得到5—10月各月的土壤水分模拟方程,其决定系数R2为0.54～0.64,F统计量P值均远远小于0.05显著水平,可用于同类区域的土壤水分模拟。