土壤侵蚀下黑龙江省人地系统适应性研究

为缓解人地关系,以对黑龙江省威胁最大的土壤侵蚀为切入点,从"三生"视角分析区域人地系统适应性,并提出基于不同修复优先级的人地系统修复方案。首先,在总结、梳理适应性内涵,整合适应性理论与方法基础上,从"三生"视角提出了基于风险扰动的适应性分析框架,将系统适应性分解为扰动、影响、响应、能力4方面,并从土壤侵蚀风险扰动出发,构建了系统适应性评价指标体系与评价模型;其次,采用极差标准化法、克里格插值法、蔡崇法法和DEA-CCR模型处理数据,利用土壤侵蚀方程测算土壤侵蚀风险,利用适应性评价模型测算适应性指数,分析土壤侵蚀风险和人地系统适应性分布情况;最后,提出基于不同修复优先级组合模式的人地系统修复方案。结果表明:黑龙江省土壤侵蚀风险区面积为1 366.61万hm2,占区域耕地面积的85.74%,高、中、低级别风险规模分别为324.02、596.33、446.26万hm2。高、较高级别人地系统适宜程度区分布在三江平原东北部和松嫩平原东南部地区,中级别分布在大兴安岭和松嫩平原南部地区,低、较低级别分布在东南部山地和松嫩平原北部地区。形成了基于不同修复优先级组合模式的人地系统修复方案,其中53个地区仅存在1种人地系统修复方案,其余27个地区在不同优先级组合模式下形成了不同的人地系统修复方案,为区域人地系统修复提供了多种选择方案。     

不同保水处理下苏丹草光合特性研究

为了研究矿区生态修复过程中植物对不同保水措施的生理响应,以常用修复植物苏丹草为研究对象,利用CIRAS-2型(PP-Systems)光合仪测定苏丹草的光合指标,探讨高温下苏丹草对不同保水措施的生理响应,以期为矿区生态修复中的保水措施提供理论依据。结果表明：不同保水处理下苏丹草的光合速率Pn和瞬间水分利用效率WUE日变化均呈“W”型曲线,蒸腾速率Tr日变化呈“M”型曲线。苏丹草的Pn有“午休”现象存在,主要受非气孔因素的影响。影响苏丹草Pn、Tr的主要环境因子为大气CO₂浓度Ca、大气温度Tc、大气相对湿度RH。在土壤上覆盖火烧石和添加粉煤灰均显著增大了苏丹草的Pn和WUE,增强了苏丹草适应高温环境的能力。从Pn的指标来看,土壤表面覆盖火烧石处理比土壤中添加粉煤灰处理的效果好,但两者同时作用效果略低于单独用火烧石处理,原因有待进一步研究。     

四川新津白鹤滩国家湿地公园核心区植物景观配置研究

四川新津白鹤滩国家湿地公园位于成都市新津县境内,是典型的河流漫滩和沙洲地貌。受亚热带湿润气候影响,湿地公园核心区拥有种类丰富的湿地动植物资源,但近几年人们在场地周边的开发活动,对基地原有植物生态环境造成破坏_^[1]。现在核心区仅存那些对水质要求低和抗逆性强的植物,同时也因为植物种类过于单一,随之而来的就是湿地季节性功能失调现象,如对水质净化的能力差,水体富营养化严重。为缓解和改善湿地核心区现存问题,一个具有生态修复功能的植物景观配置就显得尤为重要,本论文主要以生态恢复学、植被演替理论等为理论支撑,借鉴LID技术在湿地生态修复的应用,结合对基地本身植物资源调查的基础,通过对不同植物的配置选择,构建起了多样的新旧植物景观模式,用以探索科学合理的湿地公园植物景观配置模式,以期恢复新津湿地公园植被生态多样性,提升视觉景观效果。     

Contrasting development of soil microbial community structure under no-tilled perennial and tilled cropping during early pedogenesis of a Mollisol

A range of agricultural practices influence soil microbial communities, such as tillage and organic C inputs, however such effects are largely unknown at the initial stage of soil formation. Using an eight-year field experiment established on exposed parent material (PM) of a Mollisol, our objectives were to: (1) to determine the effects of field management and soil depth on soil microbial community structure; (2) to elucidate shifts in microbial community structure in relation to PM, compared to an arable Mollisol (MO) without organic amendment; and (3) to identify the controlling factors of such changes in microbial community structure. The treatments included two no-tilled soils supporting perennial crops, and four tilled soils under the same cropping system, with or without chemical fertilization and crop residue amendment. Principal component (PC) analysis of phospholipid fatty acid (PLFA) profiles demonstrated that microbial community structures were affected by tillage and/or organic and inorganic inputs via PC1 and by land use and/or soil depth via PC2. All the field treatments were separated by PM into two groups via PC1, the tilled and the no-tilled soils, with the tilled soils more developed towards MO. The tilled soils were separated with respect to MO via PC1 associated with the differences in mineral fertilization and the quality of organic amendments, with the soils without organic amendment being more similar to MO. The separations via PC1 were principally driven by bacteria and associated with soil pH and soil C, N and P. The separations via PC2 were driven by fungi, actinomycetes and Gram (−) bacteria, and associated with soil bulk density. The separations via both PC1 and PC2 were associated with soil aggregate stability and exchangeable K, indicating the effects of weathering and soil aggregation. The results suggest that in spite of the importance of mineral fertilization and organic amendments, tillage and land-use type play a significant role in determining the nature of the development of associated soil microbial community structures at the initial stages of soil formation.     

活化风蚀坑沙障固沙技术及植被恢复

风蚀坑活化形成的流动沙地直接危害草场,使土地逐渐丧失生产力。结合风蚀坑内风速变化特征,采取风蚀坑及边坡、风蚀坑积沙区沙障固沙技术,恢复风蚀坑植被。结果表明:风蚀坑及边坡设置黄柳沙障3 a,植被覆盖率达到27.0%,植物种为7种;PE纱网沙障植被覆盖率为31.0%,植物种为11种;PLA沙障植被覆盖率达到15.6%,植物种为4种;黄柳+PE复合沙障植被覆盖率达到75.3%,植物种为6种,而对照植被覆盖率为1.6%,植物种2种。在风蚀坑积沙区,设置沙障3 a后,PE纱网沙障植物种达到10种,黄柳+PE沙障为8种,PLA沙障为4种,黄柳沙障6种,而对照为1种;植被覆盖率分别达到50.3%、50.7%、22.7%、40.0%,而对照为4.0%。采取网格或带状PE沙障,带状黄柳+带状PE沙障对风蚀坑植被恢复具有良好效果。     

黄河口生态恢复工程对湿地土壤不同形态无机硫动态变化的影响

选择黄河口生态恢复前后的未恢复区（R₀）、2007年恢复区（R₂₀₀₇）和2002年恢复区（R₂₀₀₂）的芦苇湿地为研究对象，探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。结果表明，生态恢复工程不同程度地改变了湿地土壤中各形态无机硫含量。相对于R₀，R₂₀₀₂和R₂₀₀₇土壤中的水溶性硫（H₂O—S）含量分别降低46.7%和44.7%，吸附性硫（Adsorbed—S）和盐酸可溶性硫（HCl—Soluble—S）含量分别增加0.4%，116.0%和50.1%，29.1%，而盐酸挥发性硫（HCl—Volatile—S）含量在R₂₀₀₂下降8.0%，在R₂₀₀₇增加19.7%。不同恢复阶段湿地土壤中各形态无机硫含量在生长季呈不同的变化特征，这一方面与不同湿地植物生长节律以及地上与地下之间的硫养分供给关系密切相关；另一方面则与不同生态补水方式导致的环境因子，尤其是pH、EC和氮养分的变化有关。随着恢复年限的增加，湿地土壤的总无机硫（TIS）含量以及其占全硫（TS）含量的比例均呈降低趋势。湿地土壤的TIS储量整体随恢复年限的增加而降低，而这种降低主要取决于H₂O—S、Adsorbed—S和HCl—Soluble—S的贡献，且以H₂O—S占优（78%~80%）。研究发现，随着黄河口湿地的逐渐恢复以及每年冬季芦苇收割活动的进行，恢复湿地土壤中的无机硫养分逐渐趋于缺乏状态，长期来看将不利于维持湿地的稳定与健康。     

沙型盐碱地水产养殖生态修复效果评价

为修复西北地区沙型盐碱地的土壤环境，提升盐碱土地的利用效率，以景泰县盐碱地区为试验区域，创新采用水产养殖生态修复技术，并综合评价了该技术的修复效果。结果表明：采用水产养殖生态修复技术后盐碱地区的盐度，氯化物和硫酸盐等指标呈现逐渐下降趋势，改善了当地的土壤环境，提升了盐碱土地的利用效率。发展水产养殖业也给养殖户带来了一定的经济收益，提升了养殖户发展水产养殖业的积极性，起到了良性发展的效果。本文为盐碱土地的修复治理提供一种高效生态的修复方法，并为全国盐碱地的改良提供一定的技术参考。     

典型喀斯特洼地植被恢复过程中土壤碳氮储量动态及其对极端内涝灾害的响应

西南喀斯特地区是我国主要的生态脆弱区之一,石漠化严重,旱涝灾害频发。植被恢复是提升脆弱生态系统土壤碳氮固持的有效方式,但该区不同植被恢复方式土壤碳氮动态监测的研究还很缺乏。本研究以典型喀斯特峰丛洼地为对象,选取人工林、牧草地、人工林+牧草地、撂荒地自然恢复4种最主要的植被恢复方式为研究对象,以耕地作为对照,对比分析退耕前(2004年)、退耕10年(2014年)和13年后(2017年)土壤碳氮储量动态变化特征。其中2004—2014年研究区未发生极端内涝灾害, 2014—2017年连续发生2次极端内涝灾害事件。研究结果表明,退耕10年后, 4种恢复方式下土壤有机碳(SOC)储量均显著增加,但退耕13年后,除撂荒地SOC持续增加外,其他3种恢复方式下SOC表现出下降趋势。植被恢复后土壤全氮(TN)储量提升相对缓慢,退耕10年仅牧草地显著增加,退耕13年后人工林+牧草和撂荒地TN增加,且撂荒地在退耕后呈持续增加趋势。相关性分析结果表明,土壤交换性Ca~(2+)与SOC、TN均呈显著正相关关系,且与2014年相比, 2017年不同植物恢复方式下土壤交换性Ca~(2+)均显著下降,这可能与研究区2015年和2016年连续内涝灾害有关。以上结果说明,不同恢复方式均能显著提升喀斯特地区土壤碳氮固持,并以自然恢复最佳,其生态系统能有效抵御极端气候灾害带来的负面影响。     

荒漠草原区家庭牧场退化草地恢复管理措施研究

为探索荒漠草原区家庭生态牧场退化草地恢复治理措施,2014—2017年开展了对3户家庭生态牧场退化草地恢复管理措施试验。结果表明:补播措施和划破加补播措施明显提高了退化草地地上生物量、植被盖度及草群高度,对物种丰富度的影响不显著,补播措施地上生物量增加51.6%~58.4%,划破加补播处理地上生物量增加48.3%~48.9%;第3年,补播处理、划破加补播处理植被盖度较第1年的对照增加50.2%~70.8%,草群高度增加52.1%~69.8%;补播措施和划破加补播措施使杂草类在总生物量中的比例降低至10%左右,莎草类降低至14%左右。综合评价后,补播、划破加补播措施为当地家庭生态牧场退化草地恢复的有效管理措施;可以为荒漠草原区家庭生态牧场退化草地恢复治理提供技术支持。     

皖北石灰岩山地不同植被恢复模式对植物群落物种组成及多样性的影响

通过研究皖北石灰岩山地生态系统的植被群落,分析不同植被恢复群落的组成、结构、多样性和生活型组成,进而阐明石灰岩山地生态系统植被恢复模式对群落结构特征以及植物物种多样性的影响。结果表明:研究区有54种植物,隶属26科54属。侧柏(Platycladus orientalis)+构树(Broussonetia papyrifera)人工混交林有植物种类16科26种,分别占总数的61.5%和48.1%。酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)+牡荆(Vitex negundo var.cannabifolia)灌丛和荩草(Arthraxon hispidus)+牡荆草灌丛植物种类分别为32和33种,分别占调查总物种数的59.3%和61.1%。不同植被恢复群落生活型也有差异。侧柏+构树人工混交林群落高位芽植物占优势,而酸枣+牡荆灌丛和荩草+牡荆草灌丛则以地面芽植物所占比例较大。分析表明,多样性指数、均匀度指数和优势度指数均表现为侧柏+构树混交林>酸枣+牡荆灌丛>荩草+牡荆草灌丛,但物种丰富度表现为荩草+牡荆草灌丛>酸枣+牡荆灌丛>侧柏+构树混交林。Sörensen较高值出现在酸枣+牡荆灌丛与侧柏+构树混交林和荩草+牡荆草灌丛之间,侧柏+构树混交林与荩草+牡荆草灌丛Sörensen多样性值较低。研究结果表明,石灰岩山地独特的地貌特征和人工植被恢复对植物群落组成、多样性及其生活型组成产生重要影响。