Soil carbon increases with long-term cattle stocking in northern temperate grasslands

Grassland management aimed at enhancing carbon (C) in soil is an important tool in mitigation of rising atmospheric CO₂, yet little is known of how grassland soil C changes with livestock stocking rate (SR). We relate soil organic and inorganic C mass (t ha⁻¹ to 60 cm depth) with cattle stocking over periods of 7–27 year for 32 paddocks distributed across nine community pastures in the mixed-grass prairie of Saskatchewan, Canada. Initial analysis comparing Akaike information criterion models showed that cattle SR explained a greater proportion of variance in soil C, particularly soil organic C, than rainfall. Soil organic C mass increased with cattle SR (R² = .293; p = .001), even when the latter was normalized to account for differences in vegetation composition and growing conditions among pastures. Normalized SR varied from 0.49 to 2.30 times recommended levels, over which SOC increased from 24.7 to 57.4 t ha⁻¹. Increases in soil organic C under greater stocking coincided with increased abundance of introduced vegetation, particularly the rhizomatous grass Poa pratensis. Inorganic soil C accounted for 34.6% of total soil C, being particularly large below 30 cm soil depth, but did not vary with stocking rate. These findings indicate that both organic and inorganic C are important pools of C in northern temperate grassland soils, with soil organic C positively associated with long-term cattle SR. Further studies are recommended to understand more fully the mechanisms regulating grazing impacts on soil C mass in northern temperate grasslands.     

气候变化对宝鸡地区植被覆盖时空演变的影响

植被覆盖变化及其对气候因子的响应研究是一个长期、复杂的动态过程，本研究基于MODIS NDVI数据和宝鸡气象局11个气象站点的气候因子（气温、降水量）数据，运用趋势和相关分析法等探讨宝鸡地区近13年植被覆盖的时空变化规律及与年均温和年降水量之间的相互关系，为区域农业发展和生态文明建设工作提供了理论支撑。结果表明：（1）宝鸡地区近13a年均NDVI以0.025/10 a的速度上升，较快于三北防护林工程区1982—2006年植被覆盖的增速(0.007/10 a)，且出现2001—2002年、2003—2004年两次高恢复期；（2）多年NDVI高值区集中于太白河和湑水河之间的太白县南部地区。千河沿岸及渭河流域宝鸡段的宝鸡市、宝鸡县、凤翔、岐山南北沿岸的“带状”地区，植被覆盖最低；（3）全区植被覆盖与气温较显著正相关像元占15.016% (P<0.05)，与降水量较显著正相关像元占16.872% (P<0.05)，相关性均较好。     

利用正交实验设计研究磺胺甲恶唑在渔业水体中的消解动态规律

为了探究磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)在渔业水体中的自然降解规律,本试验选取了养殖水环境中常见的因素(温度、pH和敞蔽条件),通过正交实验探究这三个因素对SMZ在自然养殖水体中消解动态的影响。试验初期各处理SMZ浓度保持一致,实验周期内定期取水样检测水体中SMZ的浓度变化,符合一级反应动力学方程,计算各处理中SMZ药物的半衰期和消除率。结果表明,18个处理组SMZ的半衰期及其消除率变化范围为4.88-12.89d,28%-77%。方差分析得出：在实验水平范围内,温度、pH因素对SMZ的消解结果有显著影响,但敞蔽的影响较小,因此提高养殖水体高温度、调节酸碱性pH等条件均有利于促进SMZ的降解。     

黄土高原陡坡土坎植被根-土复合体抗剪强度研究

以黄土高原陡坡土坎6种典型植物群落类型为研究对象，在分析植被根系密度指标的基础上，通过直剪试验，探讨不同植物群落的根-土复合体抗剪强度以及根系对提高抗剪强度的作用。结果表明:1）6种群落的根系密度指标值均具有显著性差异，白刺花-铁杆蒿群落的根重密度、根长密度和根表面积密度在所有群落类型中均为最高，分别为2 757.07 g/m³、17 886.22 m/m³和16.96 m²/m³；2）6种群落之间的根-土复合体的抗剪强度均显著高于素土抗剪强度，其中白刺花-铁杆蒿群落相对于素土的抗剪强度增加值最大，为32.98 kPa，且抗剪强度增加值随土层深度增加而降低；3）根-土复合体抗剪强度相对于素土抗剪强度的增加值与根系密度指标值呈对数函数关系，随根系含量增加而升高。     

茶叶微生物固态发酵中咖啡碱降解途径初探

为探究微生物作用下咖啡碱的降解产物与途径,将普洱茶发酵中筛选鉴定的Aspergillus sydowii NRRL250（聚多曲霉）、Aspergillus pallidofulvus NRRL4789、Aspergillus sesamicola CBS137324和Penicillium mangini CBS253.31等优势菌株分别接种至晒青毛茶进行单菌种固态发酵,并采用高效液相色谱（HPLC）测定咖啡碱、可可碱、茶碱的含量,探究微生物对咖啡碱代谢的影响;另外,基于UHPLC-QTOF-MS代谢组学技术,以灭菌处理组（ST组）和原料组（RM组）为对照,对聚多曲霉接种发酵样进行代谢组学分析。结果表明,A. pallidofulvus NRRL4789、A. sesamicola CBS137324和Penicillium mangini CBS253.31等优势菌株对咖啡碱等嘌呤类碱代谢均无显著影响,而在聚多曲霉接种发酵中,咖啡碱含量显著下降（P<0.05）,降幅达83.89%;茶碱含量显著增加（P<0.05）,发酵末期含量为(25.03±1.17) mg·g^-1;而可可碱保持基本稳定。由此可知,聚多曲霉对咖啡碱降解代谢有显著影响。采用UHPLC-QTOF-MS方法检出茶碱、3-甲基黄嘌呤、1,7-二甲基黄嘌呤等9种与咖啡碱降解相关的代谢物。在聚多曲霉作用下,茶碱、3-甲基黄嘌呤、1,7-二甲基黄嘌呤、7-甲基黄嘌呤含量显著提高（P<0.05）。茶碱、3-甲基黄嘌呤、1,7-二甲基黄嘌呤和1-甲基黄嘌呤与咖啡碱及其相关代谢物的N-脱甲基化途径相关。1,7-二甲基尿酸、1-甲基尿酸与咖啡碱相关代谢物的氧化途径相关。由此可知,聚多曲霉为降解普洱茶咖啡碱的优势菌株,且具有将咖啡碱转化为茶碱的潜在能力;在咖啡碱降解代谢过程中,存在聚多曲霉作用下的N-脱甲基化和氧化,并以N-脱甲基化为主。     

荒漠草原不同时间尺度下垫面水分消耗与气象植被因子的关系

利用大型称重式蒸渗仪2012—2018年连续观测数据，系统解析了希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）不同时间尺度蒸散发（ET)与气象植被因子之间的关系。研究表明：（1）小时、日和月尺度上，始终与ET保持高度相关的气象植被因子包括风速（P<0.01）、空气温度（P<0.01）和降水量（P<0.01）；（2）结合不同时间尺度主控因子，利用多元回归定量表征了小时、日、月尺度的下垫面ET变化特征，经验方程决定系数分别为0.94（P<0.01）、0.42（P<0.01）、0.82（P<0.01），小时和月尺度上的经验方程可较好地反映希拉穆仁荒漠草原下垫面耗水特征；（3）ET与降水差值显示，2012—2018年希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）水汽交换以下垫面水分消耗为主，8月份发生干旱事件的概率最大。     

基于无人机遥感的棉花主要生育时期地上生物量估算及验证

利用棉花主要生育时期的无人机近红外影像数据，提取4种不同的植被指数，通过与棉花地上生物量的实测值建立拟合关系，分析了不同植被指数在棉花各生育时期的估算效果并对其进行了验证。结果表明，随棉花生长，归一化植被指数（NDVI）、宽动态植被指数（WDRVI）、比值植被指数（RVI）和差值植被指数（DVI）均从苗期开始显著增加，其后则表现为基本稳定的“饱和”现象，但棉花实测生物量在不同生育期均有显著差异。植被指数与棉花实测生物量的拟合结果显示：NDVI和DVI的二元线性拟合模型对苗期生物量拟合效果最佳（R²=0.84，RMSE=0.13 kg·m^-2）；WDRVI和DVI的二元线性拟合模型对花蕾期生物量拟合效果最佳（R²=0.87，RMSE=0.52 kg·m^-2）；RVI的非线性拟合模型对花铃期生物量拟合效果最佳（R²=0.79，RMSE=0.95 kg·m^-2）；WDRVI和RVI的二元线性拟合模型对盛铃期生物量的拟合效果最佳（R²=0.86，RMSE=0.96 kg·m^-2）。     

退化草原恢复中草原植物群落特征的变化

【目的】分析实施禁牧和草畜平衡后的退化草原植被群落特征,研究退化草原生态环境恢复情况,为乌鲁木齐市退化草地的恢复重建提供科学指导。【方法】选取乌鲁木齐市实施禁牧和草畜平衡的天然草地为对象,对不同恢复年限禁牧区和草畜平衡区的植被长势变化及植物群落平均高度、盖度和地上生物量等进行实地调查和分析,研究退化草地在恢复过程中植物群落特征的变化。【结果】(1)实施草原补奖政策后,恢复5 a后较恢复1 a,恢复8 a较恢复5 a草原植物长势明显变好。(2)禁牧区不同草地类型的植被盖度、高度和生物量随恢复时间的延长呈上升趋势,草畜平衡区不同草地类呈现先升高后降低的趋势,在恢复8 a时出现下降趋势,这可能与2018年乌鲁木齐市降雨量较低有关。【结论】通过实施禁牧和草畜平衡,乌鲁木齐市草地退化的现象得到了一定程度的遏制和改善,在政策实施8 a后草地植被恢复较好,但不同草地类型的变化有所差异,需继续加强草地资源监测。     

陕北黄土高原植被恢复对土壤理化性状的影响

为了解陕北黄土高原不同植被恢复类型对土壤理化性状的影响及其季节变化,采用完全随机设计,以陕北黄土高原恢复19年的杏树林、沙棘林、油松林和刺槐林为研究对象,以耕作相同年限农田为对照,分析不同植被恢复类型、土层和季节对土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、pH以及电导率的影响。结果表明,土壤有机质、速效磷和速效钾在不同人工林地间达到显著差异水平,人工林地土壤养分含量均高于玉米农地,杏树林和沙棘林相对较高,刺槐林相对较低。碱解氮、pH和电导率在不同人工林地间没有达到显著差异水平。随着土层加深,土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾显著降低,pH和电导率土层间变化规律不一致。土壤有机质、碱解氮、速效钾和电导率在夏季和春季较高,土壤速效磷和pH在冬季和秋季较高。0~20 cm土层,有机质与碱解氮和速效钾均达到显著正相关水平;20~40 cm土层,土壤有机质与电导率呈显著正相关关系,速效磷与速效钾呈显著负相关;速效钾和电导率在各土层间均达到显著正相关水平,pH与电导率在各土层间均呈显著负相关关系。植被恢复显著提高了土壤养分,杏树林和沙棘林富集土壤养分能力优于油松林和刺槐林。     

湘西不同植被类型土壤重金属分布及相关性研究

【目的】探讨湘西地区不同植被下土壤环境的状况,揭示土壤富集重金属元素的规律。【方法】以湖南湘西地区针叶林、针阔混交林、阔叶林和灌木林4种森林土壤不同层次(0~15 cm和15~30 cm)的Cd、Cu、Ni、Pb、Zn为研究对象,采用单因素分析法和主成分分析法分析重金属分布及相关性。【结果】不同植被下土壤中5种重金属含量的变异系数为0.18%~0.69%,由大到小的排列顺序为Cu>Zn>Ni>Pb>Cd。主成分分析表明Cu和Cd在PC1中有较大的荷载值,在PC2中有中等的荷载值。各因素相关性分析结果显示,灌木林土壤容重与Zn之间存在显著的负相关性,针叶林土壤容重与Cu之间存在显著的正相关性;灌木林土壤有机质与Cd之间有显著的正相关性,针叶林土壤pH值与Ni和Zn之间有显著的正相关性;针阔混交林土壤pH值与Pb、Cu和Ni之间存在显著的正相关性,灌木林土壤重金属含量之间的相关性较显著。【结论】湘西地区不同植被类型土壤重金属含量的垂直分布规律存在差异,表现为针阔混交林的上层土壤中重金属含量均低于下层土壤,常绿阔叶林的上层土壤中重金属含量均高于下层土壤,而针叶林和灌木林土壤中重金属含量无差异性变化;湘西地区土壤容重、有机质、坡度、pH值、土层厚度对Cd含量的影响较大,海拔对Pb、Ni和Cu的影响较大,坡度对Ni的影响较大;湘西地区灌木林中重金属来源相同的可能性相较于其他3种植被类型更大。