甘南尕海湿地泥炭地不同退化状态下氮素的特征

[目的]分析甘南尕海湿地泥炭地不同退化状态下土壤氮素的变化特征,为尕海泥炭地的生态恢复建设以及保护和利用提供科学依据。[方法]采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究泥炭地退化过程中表层(0—40cm)土壤氮素的变化特征。[结果]除未退化土壤外,其他3种退化类型的土壤全氮含量均为9月显著高于7月,而土壤C/N比与土壤全氮变化恰好相反;土壤各相应层铵态氮含量7和9月基本呈相同的变化趋势;0—20cm层土壤速效氮9月显著高于7月,20—40cm层(除中度退化)恰好相反。从剖面分部上看,土壤全氮在20—40cm层富集;土壤C/N比和速效氮含量基本在20—40cm层富集;除中度退化外,土壤铵态氮在0—20cm层富集。[结论]4种退化阶段的泥炭地土壤全氮含量具有明显的时间变化,说明植被对尕海泥炭地的恢复具有十分重要的作用。     

基于APSIM的黄土丘陵区旱地小麦气候适宜性评价

为提高旱地小麦气候适宜程度动态分析的能力,利用黄土丘陵典型区域定西1971-2005年逐日气象资料及大田资料,建立小麦日气候适宜度模型,计算各生长阶段(营养生长阶段、营养与生殖生长并进阶段、生殖生长阶段)及全生育期综合气候适宜度,确定气候适宜性综合评价标准。通过本土化APSIM(Agricultural Production System Simulator)平台,模拟小麦逐日生物量,采用动态逼近误差平方和方法,确定气候适宜性诊断分析标准。通过等级百分比比较的方法,检验诊断分析标准,并定量、动态分析2002-2005年旱地小麦各生长阶段及全生育期气候适宜程度。结果表明,基于APSIM的诊断分析标准评价结果与基于综合评价标准的结果相比,气候适宜性等级相同和级差为1的占86%~90%;2002-2005年旱地小麦各生长阶段及全生育期诊断分析结果均为较适宜,与研究区实际情况基本相符。该优化方法为旱地小麦气候适宜性分析的动态跟踪提供了一定技术支持。     

基于APSIM的甘肃春小麦干旱致灾风险评价

为提高干旱环境下甘肃春小麦生产应对旱情的能力,利用APSIM (agricultural production system simulator)平台,模拟1971-2012年甘肃省4大春小麦主产区(河西内陆河灌溉春小麦种植区、陇中黄土高原春小麦种植区、洮岷高寒冬春小麦混种区、陇西黄土高原冬春小麦兼种区)的小麦生长过程,构建基于水分胁迫的小麦干旱致灾强度指数模型,对甘肃省春小麦干旱致灾强度和风险时空分布进行了定量评价和分析。结果表明:甘肃春小麦干旱致灾强度指数总体呈现北高南低的趋势,由于河西春小麦生产具备灌溉条件,陇中、陇西黄土高原春麦种植地区为干旱致灾强度较高且实际影响最大的地区,受干旱影响最小的是洮岷高寒春麦区。在小麦生长不同阶段,各主产区对旱情的敏感程度不同,轻度致灾强度(≥0.20)情况下,洮岷高寒春麦区的开花期和灌浆期、陇西冬春麦兼种区的灌浆期以及陇中干旱春麦区的开花期致灾概率较大,均大于0.6;中度致灾强度(≥0.40)情况下,陇西冬春麦兼种区致灾概率最大出现在开花期,为0.46。     

尕海湿地植被退化过程中土壤蔗糖酶和淀粉酶活性的动态特征

以尕海湿地不同植被退化程度样地（未退化CK、轻度退化SD、中度退化MD及重度退化HD）为研究对象,采用野外采样与室内试验结合的方法,研究尕海湿地植被退化过程中土壤蔗糖酶和淀粉酶活性分布特征及动态变化。结果表明：尕海湿地4种植被退化阶段0~100 cm土层中2种酶活性均值表现为CK > SD > MD > HD。随土层深度增加,同一退化程度蔗糖酶活性显著降低（P<0.05）,淀粉酶活性呈波动性降低趋势;表层（0~20 cm）土壤中2种酶的活性值占各自总值的60%以上。不同月份蔗糖酶活性均值6月最高（47.07 mg·g^-1）,8月最低（22.69 mg·g^-1）;淀粉酶活性均值7月最高（85.18 mg·g^-1）,其它月份值较低。相关性分析表明,土壤有机碳与2种酶之间相关性极显著（P<0.01）;土壤含水量仅与蔗糖酶间有极显著相关关系（P<0.01）。说明尕海湿地植被退化显著影响2种酶的活性,降低了酶促反应的效率,导致湿地土壤环境恶化。     

基于能值生态足迹模型的北方农牧交错带定西市生态安全评价

为分析北方农牧交错带的生态安全问题,以北方农牧交错带典型代表区域定西市作为研究对象,运用能值生态足迹模型对该区域的生态安全状况进行了长时间序列研究。研究发现：1995—2019年间定西市人均能值生态承载力从0.61 hm²·人^-1增加到0.75 hm²·人^-1,人均能值生态足迹从1.22 hm²·人^-1增加到1.60 hm²·人^-1。从人均能值生态足迹的构成组分来看,耕地人均能值生态足迹对定西市人均能值生态足迹的贡献最大,其次是草地人均能值生态足迹。25年间,定西市始终处于生态赤字状态,万元GDP生态足迹从11.92 hm²·万元^-1下降到1.09 hm²·万元^-1,生态足迹多样性指数由0.92变化到1.44,生态协调系数从1.34变化到1.33,生态压力指数由2.01上升到2.15,发展能力指数由1.12变化到2.32,生态安全等级在危险和不安全之间变化,生态安全问题亟待解决。     

甘南尕海湿地不同退化程度植物碳、氮、磷的化学计量特征及动态变化北大核心CSCD

以甘南尕海沼泽化草甸湿地为研究对象,测定3种退化程度(未退化、轻度退化、中度退化)植物根系和植物地上部分的化学计量特征。结果表明,植物根系与地上部分P含量呈显著的负相关性,而植物根系与地上部分N含量呈现极显著的正相关性。3种不同退化程度下植物根系C、N含量在整个生长季内的变化较为平缓,而根系P含量在整个生长季内呈下降的趋势;植物根系C:N随着月份的推移基本持平,而根系C:P和N:P呈逐渐上升的变化趋势。湿地植物C含量与N含量之间存在极显著的正相关关系,与P含量呈现负相关关系;而N与P含量之间呈现出负相关性;同时发现P元素已经成为尕海湿地沼泽化草甸植物生长发育过程中的主要限制性因子。因此,在对尕海沼泽化草甸湿地种群进行保护和开发中适量增施P肥,将会促进湿地植被的恢复。     

兰州北山人工侧柏林地土壤渗透性研究

侧柏(Platycladus orientalis)人工林是兰州南北两山的主要人工林类型,具有良好的水土保持和水源涵养功能。本文对北山不同灌溉方式、不同栽植年限人工侧柏林地和荒坡地土壤渗透特征进行了研究。结果表明:不同灌溉方式林地的土壤渗透性能存在显著差异,土壤入渗过程符合对数曲线;林地土壤渗透性能随着栽植年限延长呈增大趋势,其土壤入渗过程符合Horton方程,相关系数达到显著水平。与荒坡地相比,人工侧柏林地的入渗速率显著高于荒坡地。     

基于APSIM的旱地小麦籽粒蛋白质含量模型精度检验及应用

:籽粒蛋白质积累过程的准确模拟对黄土丘陵区旱地小麦优质生产的有效调控有重要意义。利用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2017年大田试验数据及定西市安定区1971—2017年气象资料,建立基于APSIM(agricultural production systems simulator)的旱地小麦籽粒蛋白质含量模型,采用相关性分析方法检验,并定量分析了耕作方式(传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖、免耕及免耕+秸秆覆盖)和播期(正常播期、早播、晚播)对小麦籽粒蛋白质含量的影响。结果表明:3个播期处理和4种耕作方式下,产量和籽粒蛋白质含量模拟值和观测值之间的均方根误差(RMSE)分别为66.4～121.9 kg·hm-2和0.2%～1.1%;归一化均方根误差(NRMSE)分别为1.23%～9.66%和1.31%～9.94%,模型模拟精度较高。播期对旱地小麦籽粒蛋白质含量的影响显著,正常播期的蛋白质含量最高,晚播明显降低了蛋白质含量。4种耕作方式的小麦产量与籽粒蛋白质含量均呈开口向下的二次曲线关系,随着蛋白质含量的升高,产量呈先增加后减少的态势,经过秸秆覆盖的耕作方式(传统耕作+秸秆覆盖和免耕+秸秆覆盖)比不覆盖的耕作方式(传统耕作和免耕)更利于小麦籽粒蛋白质含量的提高。     

温度变化对尕海湿地不同退化梯度土壤氮矿化的影响

氮矿化是土壤中氮素循环的重要过程，研究温度变化对不同退化梯度高寒湿地土壤净氮矿化速率的影响，对于理解全球气候变暖背景下土壤氮循环过程具有重要意义。以甘肃省甘南尕海湿地为研究对象，采用室内培养和间歇淋洗的方法，研究不同温度（15、25、35 ℃）培养下，4种退化梯度湿地（未退化、轻度退化、中度退化及重度退化）的土壤在0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的氮矿化特征。结果表明：1）同一湿地退化梯度，土壤净氮矿化速率和硝化速率随温度的升高逐渐增大，氨化速率随温度的升高先增大后减小。一级动力学方程的拟合值显示，35 ℃培养条件下土壤的氮矿化势（N₀）最大。在同一温度下，不同退化梯度的土壤氮矿化势值变化显著，因而反映了土壤氮矿化潜力。2）在不同的培养时间下，随着温度的升高，土壤氮矿化速率和硝化速率均呈现上升的趋势；在整个培养期，不同退化梯度湿地的土壤在同一土层中的净氮矿化速率均随着培养时长的延长而呈现下降的趋势，在培养初期（12~24 d），土壤氮矿化速率显著升高，在培养后期，氮矿化速率逐渐减缓。3）湿地不同退化梯度对土壤氮矿化影响差异显著，4种退化程度下土壤净氮矿化量在不同温度下排序为35 ℃>25 ℃>15 ℃。温度对土壤氮矿化过程具有一定影响，高温有利于土壤氮矿化过程的进行。