神东矿区堆积弃土坡地入渗规律试验研究

选择了神东矿区内土壤类型一致、土壤初始含水率、坡度相似而弃土时间分别为2002～2003年、1996～1997年、1990～1991年的小区和原状土,以及弃土时间为1990～1991年、植被覆盖度相似的不同坡度及坡度、植被覆盖度相似而坡长不同的10个试验小区进行强度为2.0 mm/min人工降雨模拟试验。通过对各场降雨进行入渗率计算,获得10场入渗率变化曲线。结果表明,不同时间堆积弃土具有不同的稳定入渗率,新堆积坡地入渗率要明显高于原状土,达到稳定入渗时间要比原状土长。随着堆积时间的延长,稳定入渗率逐渐下降到原状土水平。坡度、坡长的变化影响弃土坡地入渗过程。坡度越大,产流越快、入渗过程越不稳定;坡长越长,产流越慢、入渗率变化越大。但在其它条件相似的情况下,坡度、坡长的改变对稳定入渗率的影响较小。     

不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

次降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征

采用室内人工模拟降雨试验,设计试验坡度为10°、15°、20°、25°,降雨强度为90和120 mm/h,坡长为5和7m,研究不同降雨条件下降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征。结果表明:1)侵蚀泥沙分形维数与黏粒、粉粒体积分数呈极显著正相关,与砂粒体积分数呈极显著负相关;2)侵蚀泥沙分形维数随降雨强度增强有减小趋势,受坡度、坡长影响变化规律不明显,在5 m坡长条件下,侵蚀泥沙分形维数随着降雨历时的延长有先降低后升高趋势,7 m坡长条件下,10°、15°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数随降雨历时变化规律不明显,而在20°、25°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数有随降雨历时增大趋势;3)坡度为10°的条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显小于细沟出现前,在坡度为15°、20°、25°条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显高于细沟出现前。     

3种浮床植物对关中地区2种污染源涝池水体净化效率研究

基于对植物修复空间特异性的理解,针对联通关中水系的涝池近年来出现的水体富营养化和黑臭现象,选取常见浮床植物美人蕉、水菖蒲和西伯利亚鸢尾,通过室外水培试验,探究其对涝池污染原水的净化效果,试验共持续35天。结果表明:(1)试验结束时,3种植物在株高、根长生物量均有显著增加,增长率表现为美人蕉水菖蒲西伯利亚鸢尾。(2)美人蕉、水菖蒲和西伯利亚鸢尾对水体中TN的平均去除率分别为56.18%,52.17%,60.76%,均显著高于对照组(P0.05);美人蕉和水菖蒲对水体中TP平均去除率分别为55.42%和58.32%,均显著高于对照组(P0.05),而西伯利亚鸢尾组与对照组无显著差异(P0.05),此外美人蕉和水菖蒲还能起到调节水体pH和DO的作用。(3)3种植物对水体中NH_3—N的平均去除率分别为76.98%,65.71%,78.94%,其中美人蕉组和水菖蒲组NH_3—N的主要去除途径为植物吸收和硝化反应,西伯利亚鸢尾组NH_3—N的主要去除途径主要是氨的挥发和硝化反应等,而对照组NH_3—N去除率高达60.55%的主要原因是氨的挥发;植物组及对照组中NO_3~-—N浓度随时间均呈现增加趋势,主要与各试验组中水体硝化反应及植物吸收效率的差异性有关。(4)3种植物中,水菖蒲适用于点源和面源2种污染源涝池水体的净化,美人蕉只适合用于面源污染涝池水体的净化,而西伯利亚鸢尾净化能力较差,生长适应性差,不适宜作为水生浮床植物推广。研究结果为涝池污染水体修复的浮床植物选择提供参考。     

氮素对小麦幼苗叶片气体交换和能量转化特性的调控

利用LI-6400光合仪和Mini-PAM型便携式荧光仪检测不同氮素水平对旱地(定西35号,耐旱)和水地(宁青4号,不耐旱)小麦幼苗光合与荧光及瞬时水分利用效率(IWUE)的影响。结果表明,耐旱品种对氮素处理比较敏感。耐旱和不耐旱小麦幼苗叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、电子传递速率(ETR)、胞间CO2浓度(Ci)和光化学猝灭系数(qP)、气孔限制值(Ls)对3个氮素水平的响应基本一致:2个品种N15(15mmol.L-1)处理的Pn、Gs、ETR显著高于N5(5mmol.L-1)和N30(30mmol.L-1)处理;N5处理的Ci和qP高于N15和N30处理,且3个氮素处理间差异极显著;N30处理的Ls高于N5和N15处理,各处理间差异极显著。2个品种的PSⅡ总光化学量子产量(Yield)和IWUE对3个氮素的响应不同:水地品种N15处理的Yield和N30处理的IWUE最高,而旱地品种N5处理的Yield和N15处理的IWUE最高。     

柴达木盆地沙丘移动的空间分异及对形态参数的响应

研究沙丘移动规律与空间分异特征有助于准确了解风沙活动的危害程度,为区域城镇规划和青藏高原国家生态安全屏障保护与建设提供参考。该研究基于GoogleEarth软件测量横向沙丘的形态参数与移动速度,分析了移动速度与方向的空间分异特征,以及移动速度对形态参数的响应。结果表明,1)柴达木盆地内沙丘移动速度介于0～23.53 m/a之间,平均4.66 m/a,以中速(1～5 m/a)为主(53.73%),中部移动最快(5.22±4.27 m/a),东南部最慢(3.27±3.08 m/a),移动方向与主风向一致;2)沙丘移动速度与宽度的相关性最好(R~2=0.988),以后的研究中需多关注沙丘宽度这一参数;3)从柴达木盆地整体看,降水量越大、风速越低,沙丘移动越慢;从局部看,植被覆盖度越大,沙丘移动越慢;4)密集的河流可阻挡沙丘移动,保护格尔木市区,但不能消除沙丘移动的威胁。     

Stability of soil organic carbon and potential carbon sequestration at eroding and deposition sites

Purpose

This study aims to explore the dynamics of the factors influencing soil organic carbon (SOC) sequestration and stability at erosion and deposition sites.

Materials and methods

Thermal properties and dissolved aromatic carbon concentration along with Al, Fe concentration and soil specific surface area (SSA) were studied to 1 meter depth at two contrasting sites.

Results and discussion

Fe, Al concentrations and SSA size increased with depth and were negatively correlated with SOC concentration at the erosion site (P?<?0.05), while at the deposition site, these values decreased with increasing depth and were positively correlated with SOC concentration (P?<?0.05). TG mass loss showed that SOC components in the two contrasting sites were similar, but the soils in deposition site contained a larger proportion of labile organic carbon and smaller quantities of stable organic carbon compared to the erosion site. SOC stability increased with soil depth at the erosion site. However, it was slightly variable in the depositional zone. Changes in SUVA₂₅₄ spectroscopy values indicated that aromatic moieties of DOC at the erosion site were more concentrated in the superficial soil layer (0–20 cm), but at the deposition site they changed little with depth and the SUVA₂₅₄ values less than those at the erosion site.

Conclusions

Though large amounts of SOC accumulated in the deposition site, SOC may be vulnerable to severe losses if environmental conditions become more favorable for mineralization in the future due to accretion of more labile carbon. Deep soil layers at the erosion site (>30 cm deep) had a large carbon sink potential.

     

The stable carbon isotope composition of soil organic carbon and pedogenic carbonates along a bioclimatic gradient in the Palouse region,Washington State,USA

Isotopic signatures of soil components are commonly used to infer past ecologic and climatic shifts in the soil record. The theory behind the fractionation of isotopes that occurs during ecosystem processes is well understood; however, few isotopic studies have explored ecosystem relationships in modern soils. We discuss relationships of stable carbon isotopic signatures in plant tissue, soil organic carbon (SOC), laboratory-respired CO₂, and modern carbonates at 10 sites (seven containing pedogenic carbonates) along a C₃-dominated climatic gradient (mean annual precipitation (MAP) ranging from 200 to 1000 mm) in the Palouse region of eastern Washington state.A horizon soil organic carbon (SOC) δ¹³C values varied from −24.3‰ to −25.9‰ PDB. Values in the arid portion of the gradient (200 to approximately 500 mm MAP) generally decreased and linear regression of SOM ¹³C vs. MAP was significant (r²=0.71, p=0.02). Trends in plant-¹³C of two grass species (Agropyron spicatum and Festuca idahoensis) found throughout this portion of the gradient were similar to that of SOC. Mean pedogenic carbonate δ¹³C values varied from −4.1‰ to −10.8‰ PDB. Linear regression was significant for carbonate ¹³C vs. MAP (r²=0.79, p=0.007), estimated above-ground productivity (r²=0.88, p=0.002) and soil carbon content (r²=0.83, p=0.004). Carbonate δ¹³C values at the most arid site exhibited higher variability than other sites (presumably due to greater spatial variation in plant respiration vs. atmospheric diffusion). Our data suggest that carbon isotopic relationships among ecosystem components may prove useful in determining ecosystem level properties in modern systems, and potentially in ancient systems as well.     

黄土高原典型土壤有机氮矿化过程中非交换性铵态氮的变化

以黄土高原从北向南不同地区典型土壤类为对象，采用Bramner淹水培养法，研究黄土高原不同生境条件下土壤有机氮矿化过程中非交换性铵态氮的变化。结果表明：土壤非交换性NH4^＋ -N随Bremner法淹水培养时间延长，含量增加。不同土壤类型在培养20d时非交换性NH4^＋ -N的增加量存在显著差异（p=0．0229），而培养40d和60d时差异不显著（P分别为0．1379和0．1159）。培养期间非交换性NH4^＋ -N的增加量均表现为以土垫旱耕人为土最大，其次是黄土正常新成土，简育干润均腐土和干湿砂质新成土较小；添加有机物料极显著影响培养期间的非交换性NH4^＋ -N增加量（培养20d、40d和60d时P分别为0．0002，0．004和0．0003），表现为紫花苜蓿和长芒草土壤非交换性NH4^＋ -N的增加量均极显著高于不添加有机物料的对照土壤；在培养20d、40d和60d时，加（NH4）2SO4土样非交换性NH4^＋ -N的增加量显著大于不加（NH4）2SO4土样（户分别为0．0037，0．0033和0．0027），这是土壤对（NH4）2SO4中NH4^＋ -N固定的必然结果；不同植被类型土壤培养20d时的非交换性NH4^＋ -N增加量差异显著（P=0．0434），培养40d和60d时差异不显著（p分别为0．7378和0．5375）；长期秸秆和氮肥配施土壤非交换性NH4^＋ -N增加量大于不施肥对照土壤，但差异不显著土壤黏粒、全氮和有机质与培养0d、20d、40d和60d时土壤的非交换性NH4^＋ -N含量均呈极显著正相关；而非交换性NH4^＋ -N的增加量与粘粒无相关性，但与全氛和有机质呈显著正相关。     

黄土高原干旱半干旱区生物结皮覆盖土壤水汽吸附与凝结特征

生物结皮是一种广泛分布于干旱半干旱地区土壤表层的特殊复合体,为揭示其对土壤水汽吸附与凝结过程的影响,该研究通过室内定量水汽吸附试验和野外对水汽凝结的连续观测,对黄土高原典型生物结皮(藻结皮、藻藓混生结皮、藓结皮)与裸沙的水汽吸附和凝结特征进行对比研究。结果表明:生物结皮的覆盖显著提升了表层土壤的水汽吸附能力,其平均水汽吸附量比裸沙高66.7%。不同类型生物结皮水汽吸附能力差异显著,表现为藓结皮最高,混生结皮次之,而藻结皮最低。GAB(Guggenheim-Anderson-de Boer)吸附模型能较好的描述生物结皮土壤水汽吸附与解吸附过程,模拟结果决定系数R20.99、均方根误差RMSE0.001 2 g/g及平均相对偏差百分比E16.0%;此外,生物结皮加剧了土壤水汽吸附与解吸附曲线之间的滞后效应,其滞后指数平均是裸沙的2.0～2.9倍。水汽凝结结果显示,水汽凝结过程均受气温与相对湿度等气象因子制约,且生物结皮覆盖下表层土壤的水汽凝结和蒸发过程相较于裸沙更为迅速。同时,生物结皮的日均水汽凝结量是裸沙的1.6～1.8倍。综上,干旱和半干旱地区生物结皮覆盖显著提高了表层土壤的水汽吸附能力、并增加了水汽凝结量,对区域表层土壤的水分运动过程产生了重要影响。