黄土丘陵区草地根系生物量对踩踏干扰生物结皮的响应

为明确干扰生物结皮对高等维管束植物的影响,本研究以黄土丘陵区退耕封禁20年左右的草地为对象,通过野外调查与室内分析相结合,研究了踩踏干扰对退耕地生物结皮及植物根系生物量的影响。结果表明：干扰降低了生物结皮盖度,增加了植物盖度;干扰显著增加植物根系总生物量,37%干扰度组较不干扰组增加104.55%,其中0~10 cm土层较不干扰组增加204.59%;干扰增加了0~10 cm土壤含水量,48%干扰度组较不干扰组增加22.37%;干扰生物结皮降低了夏季午后土壤温度,37%干扰度组较不干扰组降低5.85℃;干扰增加了生物结皮下层土壤全氮含量,影响了土壤养分循环以及水文、温度的重新分配,促进了与之镶嵌分布的植物根系的生长,并促使草地根系浅层化。     

糖蜜对人工培养银叶真藓生长发育的影响

为促进藓结皮人工扩繁,以世界广布种银叶真藓(Bryum argenteum)为对象,通过室内试验研究了不同浓度(3、6、10、20g·L^-1和30g·L^-1)糖蜜溶液对银叶真藓生长发育的影响。结果表明,添加糖蜜溶液会降低银叶真藓萌发数量,其中添加10g·L^-1和20g·L^-1糖蜜溶液时银叶真藓萌发数量与对照组差异显著,分别为对照组的38%和29%。添加糖蜜溶液会影响银叶真藓生长速率,其中添加3g·L^-1糖蜜溶液可显著增加银叶真藓生长速率,盖度每周可增加11.56%,密度每周可增加6.67株·cm^-2,而添加30g·L^-1糖蜜溶液时银叶真藓生长速率显著低于对照组。添加10、20g·L^-1和30g·L^-1糖蜜溶液能在培养末期维持银叶真藓的盖度和密度,而添加3g·L^-1和6g·L^-1糖蜜溶液在培养末期时密度会下降,降幅分别为最大密度的19%和15%。培养初期使用3g·L^-1糖蜜溶液而培养末期增大浓度到10g·L^-1,可显著增加银叶真藓的盖度、密度,在培养末期可维持72.83%的盖度和41.25株·cm^-2的密度。糖蜜溶液作为葡萄糖的替代物能促进银叶真藓的生长发育,在大面积培养人工藓结皮时可推广使用。     

生物结皮坡面不同降雨历时的产流特征

黄土高原退耕还林(草)工程实施后,生物结皮广泛发育,显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响,但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象,通过人工模拟降雨试验,研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明:生物结皮坡面较翻耕后的裸土坡面显著降低了初始产流时间,裸土坡面初始产流时间是生物结皮坡面的1.59～3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系;降雨15min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转,90 mm/h的雨强下,当降雨历时为15 min时,生物结皮坡面较裸土坡面增加75.42%的径流;当降雨历时为60min时,生物结皮坡面径流量较裸土坡面降低52.42%;生物结皮影响了土壤水分入渗速率,导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异,裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%,高盖度生物结皮坡面降低了6.38%;生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系,降雨历时不同,很可能得到截然相反的结论,考虑生物结皮因素的野外降雨试验,降雨历时应不少于45min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据,进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下土壤微生物的分布特征

【目的】分析黄土丘陵区不同类型生物结皮的发育特征及土壤微生物的分布特征,以明确生物结皮形成过程对土壤微生物的影响。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,调查黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮5类生物结皮的发育特征,并测定生物结皮层及结皮下0~2cm土层的土壤微生物数量和化学性质,最后分析了不同生物结皮发育特征和土壤化学性质与土壤微生物数量之间的相关性。【结果】研究区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮的结皮厚度分别为1.13,3.26,6.31,8.91,12.61mm,藻盖度分别为100%,98.67%,71.61%,27.33%,7.80%,藓盖度分别为0%,0.80%,24.90%,65.87%,81.30%。不同类型生物结皮土壤细菌数量占微生物总数的比例为53.12%~72.09%,放线菌所占比例为27.49%~46.80%,真菌所占比例为0.08%~0.92%。在生物结皮层,土壤微生物总数和细菌数量从浅色藻结皮到藓结皮总体呈增加趋势,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮;在结皮下0~2cm土层,土壤微生物总数和放线菌数量表现为藓结皮浅色藻结皮深色藻结皮藓+少量藻结皮藻+少量藓结皮,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮。在生物结皮层,藓结皮土壤细菌比例较藻结皮有所增加,放线菌比例相应减少,藓结皮真菌比例最高;藓结皮下0~2cm土层真菌比例显著大于其他生物结皮。垂直分布上,生物结皮层土壤细菌数量和比例、真菌数量和比例均大于结皮下0~2cm土层,但放线菌数量和比例小于结皮下0~2cm土层。在生物结皮层和结皮下0~2cm土层,不同类型生物结皮土壤化学性质存在明显差异。生物结皮层微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量与藓盖度和结皮厚度呈显著或极显著正相关关系,放线菌比例与藓盖度和结皮厚度呈显著负相关关系。土壤微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤碳氮含量、碳氮比、电导率呈显著或极显著正相关关系,细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤pH值呈显著或极显著负相关关系。【结论】生物结皮对半干旱地区土壤微生物具有重要影响,藓结皮较其他生物结皮可显著提高土壤微生物数量。     

线源入流入渗法在生物结皮渗透性研究中的应用

土壤水分入渗的观测方法很多,但在测定坡地生物结皮土壤水分入渗时均存在一定的缺陷。线源入流入渗法是可用于无结皮的坡地土壤水分入渗较为简便快捷的观测方法。以裸土为对照,采用线源入流入渗法和模拟降雨法测定了黄土丘陵区多藻少藓、半藻半藓、多藓少藻等不同类型生物结皮土壤水分入渗过程。结果表明:(1)线源入流入渗法可在不干扰生物结皮的情况下,快速、完整地反映土壤水分入渗过程,获取初始入渗速率、平均入渗速率及稳定入渗速率等重要参数;(2)线源入流入渗法所得研究区不同类型生物结皮的初始入渗速率范围为3~12 mm/min,平均入渗速率范围为0.5~4.5 mm/min,稳定入渗速率范围为0.3~1.8 mm/min,随着藓盖度的增加,其初始、平均、稳定入渗速率均呈现出显著差异;(3)线源入流入渗法测定的生物结皮土壤稳定入渗速率(y,mm/min)与人工模拟降雨试验所得入渗速率(x,mm/min)呈显著的线性相关关系(y=1.73x-1.24,R^2=0.376 8,ρ=0.539~*)。研究结果为坡地生物结皮土壤水分入渗速率的测定提供一种简单易操作的测定方法。     

黄土丘陵区不同盖度生物结皮对坡面产流及SCS-CN模型CN值的影响

以黄土丘陵区典型退耕地不同盖度的生物结皮坡面为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,研究不同盖度生物结皮对坡面产流的影响,解析了生物结皮盖度与SCS-CN径流模型参数CN值的关系。结果表明:(1)在90 mm/h雨强条件下,初始产流时间随生物结皮盖度增加而降低,低盖度(0~20%)生物结皮坡面初始产流时间分别为中盖度(40%~60%)和高盖度(80%~100%)的1.64,2.46倍;(2)降雨前15 min,高盖度生物结皮较中、低盖度生物结皮促进产流,15 min后,高盖度生物结皮较中、低盖度生物结皮抑制产流,降雨45 min后各处理小区径流系数趋于稳定;(3)径流深随生物结皮盖度增加呈对数函数降低(y=-13.87ln x+73.515,R^2=0.7614);(4)生物结皮盖度(CBSC,%)与CN值呈极显著负相关关系,CN=-0.2672×CBSC+79.0166,R^2=0.6800,通过调整CN值可使SCS-CN模型适于生物结皮坡面的径流估算。研究结果揭示了生物结皮对SCS-CN径流模型参数CN值的影响,对建立考虑生物结皮的水文模型奠定了基础。     

黄土丘陵区不同降水量带生物结皮对土壤氮素的影响

黄土丘陵区生物结皮广泛发育,可通过固氮作用影响土壤氮素水平,但该区生物结皮对土壤氮素水平的影响鲜见报道.本文通过野外调查结合采样分析,研究了黄土丘陵区不同降水量带生物结皮组成、覆盖度差异及其对土壤氮素水平的影响.结果表明,1)黄土丘陵区不同降水量带生物结皮覆盖度无显著差异,但组成有差别;2)不同降水量带土壤氮素含量剖面分布具有明显的分层特征,生物结皮显著增加了结皮层土壤氮素含量,对下层土壤影响较小,结皮层下0-2 cm、2-5 cm、5-10 cm土层中氮素含量差异不显著;3)生物结皮层土壤全氮、碱解氮及微生物氮在不同降水量带差异不显著,而0-2 cm、2-5 cm、5-10 cm土壤全氮、碱解氮及土壤微生物氮含量在200～300 mm降水量带小于300～600 mm降水量带.研究结果揭示了黄土丘陵区生物结皮对土壤氮素的贡献,而不同降水量带生物结皮对土壤氮素的贡献差异不显著的原因有待于进一步研究.     

石灰性土壤烤烟含钾量及其累积分布的研究

通过不同钾水平处理的盆栽试验,采用定位叶片,分析了石灰性土壤上烤烟钾素累积,转移及分配规律,探讨了影响该在叶含钾量的主要原因及解决途径。结果表明：烤烟成熟期,根、茎中钾向烟叶中大量转移,烟叶钾的分配率远大于根、茎之和,增施钾肥可减少根、茎钾的转移率,但对各器官中钾的分配比例影响不大。钾素营养不足时,成熟期下部叶片中钾大量向上 转移,从而造成下部烟叶含钾量大幅度下降。烤烟生育后期干物质累积速率片中钾     

黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性

蓝藻是生物土壤结皮的重要组成部分,具有许多重要的生态功能。迄今为止,黄土高原地区生物结皮中藻类的种类组成及分布鲜有报道。通过野外调查、采样和室内观察、培养、鉴定,对黄土高原水蚀区、水蚀风蚀交错区、风蚀区的生物结皮中蓝藻的多样性及优势种进行了研究。结果表明,黄土高原3个侵蚀类型区生物结皮中蓝藻门植物共发现4科10属54种,其中丝状种类约占87%,占绝对优势;Shannon-Weiner 多样性指数水蚀风蚀交错区最高,水蚀区次之,风蚀区最低,依次为2.22,2.20和2.14。水蚀风蚀交错区和水蚀区蓝藻多样性指数差异不显著,但均与风蚀区差异显著。3个侵蚀类型区的生物结皮中蓝藻的种类组成及优势种均有所差异,但均以颤藻科(Oscillatoriaceae)为优势科。水蚀风蚀交错区蓝藻种类最多(39种),以阿氏鞘丝藻(Lyngbya allorgei)为第一优势种;水蚀区次之(26种),以含钙席藻(Phormidium calciola)为第一优势种;风蚀区最少(20种),以颗粒颤藻(Oscillatoria granulata)为第一优势种。黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性差异可能与土壤质地、土壤pH值、气候环境等有关。     

塿土中砷污染毒性临界值初探

土中添加不同量砷的春小麦盆栽试验表明，砷浓度＜５ｍｇ·ｋｇ￣（－１），对春小麦的生长发育有一定的刺激作用，生物量和籽粒产量均高于对照；砷浓度＞１０ｍｇ·ｋｇ￣（－１）时，春小麦生长发育受阻，生物量和籽粒产量随砷浓度的增加而急剧减少；砷浓度＞１００ｍｇ·ｋｇ￣（－１）时，春小麦生长到四叶期死亡。砷在春小麦植株内的累积量随着其浓度增加而显著增大，其分布是根＞茎叶＞＞籽粒。建议将土砷污染毒性临界值初步拟为２２ｍｇ·ｋｇ￣（－１）。