基于高光谱数据的北疆绿洲农田灰漠土有机质反演

为了探寻快速、准确估测土壤有机质含量的方法以推动精准农业化进程,以北疆绿洲农田灰漠土为研究对象,通过野外实地调查收集土壤样品,室内化学分析测得土壤样品有机质含量,暗室内利用SVC HR-768高光谱仪测定土壤样品光谱反射率。通过对土壤光谱反射率进行倒数、对数、一阶微分、倒数的一阶微分、对数的一阶微分变换,运用单相关分析法提取土壤光谱特征波段,采用多元逐步方法对土壤有机质含量定量反演,分析研究土壤有机质含量和室内土壤光谱的特征关系。结果表明,在波长567、1 697 nm和2 221 nm处,采用反射率对数的一阶微分建立的土壤有机质含量反演模型预测精度最高,模型决定系数达到0.82。北疆绿洲农田灰漠土土壤有机质含量高光谱反演模型的建立为土壤有机质的快速测定提供了新的途径。     

天山北坡退化山地草甸土壤的主要理化性质分析

草地过度利用造成植被退化,土壤理化性质恶化。本研究以天山北坡退化山地草甸为研究对象,分析草地退化对土壤性质的影响,为评价草地土壤退化提供理论参考。以封育草地为对照,对比放牧草地(退化草甸土壤)机械组成、含水量及有机碳含量的差异。结果表明,草甸土壤机械组成中粉粒含量较高,达到70%以上,而且草地退化对土壤机械组成影响不大,仅在15~35 cm土层粉粒含量有显著降低(P0.05)。退化草甸土壤表层(0~25 cm)有机碳、土壤含水量显著降低(P0.05)。草甸土壤粉粒、砂粒含量与土壤有机碳、含水量极显著相关(P0.01)。因子分析表明在土壤含水量较高的山地草甸,影响土壤性质稳定性的主要因素为土壤机械组成。     

新疆特有野生花卉-鸢尾蒜属分布现状及种子特性

【目的】研究鸢尾蒜属植物种子萌发特性,结合鸢尾蒜(Ixiolirion tataricum(Pallas)Herbert)和准噶尔鸢尾蒜(I.songaricum P. Yan)的地理分布进行分析,为合理保育、开发和利用该属植物提供技术参考。【方法】查阅数字标本馆标本,相关植物志分析,对比该属植物物种发表过程、地理分布,室内萌发试验观察鸢尾蒜种子特性及萌发特征。【结果】新鲜成熟的鸢尾蒜种子具有形态生理休眠,其种子萌发对光和温度及其交互作用敏感,并且种子萌发率在全黑暗条件显著高于光照条件,低温条件(15℃/5℃)高于其他变温条件,恒温14℃全黑暗条件下种子萌发率最高。【结论】新鲜成熟的鸢尾蒜种子在早春萌发,可通过低温层积来打破种子形态生理休眠。     

埋藏对10种短命植物种子萌发特性的影响

选择分布于准噶尔荒漠的10种短命植物,研究在野外埋藏条件下种子萌发特性及其与种子大小和形状的关系,探讨荒漠短命植物的种群更新对策及生态适应机制。结果表明:当年结实的短命植物种子萌发率和萌发速率较低,说明大部分种子存在休眠现象;埋藏9个月后短命植物的种子萌发情况表现出差异,可根据萌发格局将植物种分为3类:埋藏促进型(如旱麦草、庭荠、甘新念珠芥、小车前、柯尔车前、鳞果海罂粟)、埋藏抑制型(如弯果胡卢巴)和埋藏不变型(如角果毛茛、鸟头荠、播娘蒿);当年结实种子和沙埋种子的萌发率、萌发速率与种子大小无显著相关关系,而当年结实种子和沙埋种子萌发速率与种子形状呈正相关关系。总之,埋藏后短命植物种子萌发特性及休眠释放差异显著,是该物种长期适应沙漠环境形成异质的种群更新对策及生态适应机制。     

伊犁绢蒿养分含量与双带天幕毛虫取食的初步研究

双带天幕毛虫可见于蒿类荒漠草地,在牧草返青期爆发,喜食伊犁绢蒿嫩芽幼叶。为探究双带天幕毛虫的分布与伊犁绢蒿叶片碳、氮含量、C/N之间的关系,通过对比绢蒿嫩枝在毛虫发生草地土壤与无毛虫草地土壤的碳、氮、磷、钾养分含量,研究天幕毛虫的取食与土壤养分环境、绢蒿养分含量之间的关系。结果表明:绢蒿荒漠草地土壤养分含量中等偏低,仅毛虫发生地的土壤速效钾含量极显著高于无毛虫草地。双带天幕毛虫明显喜食N/P低、K/N高的绢蒿嫩枝,趋向于采食含氮量相对较低,碳、磷、钾相对较高的嫩枝。     

盐柴类荒漠碳交换特征及其组分研究

[目的]研究盐柴类荒漠碳交换特征及其各组分的变化规律.[方法]采用Li-840CO2/H2O红外分析仪测定生态系统呼吸(Re)和生态系统净交换(Nee),同时利用Re减去LI-8100自动土壤CO2流量系统测定的土壤呼吸(Rs)作为植物自养呼吸(Ra),并用Ra减去刈割处理下测定的CO2通量值计算植物叶片呼吸.[结果]Re在6到9月期间,6、7月表现为微弱的碳源,8月表现为碳汇,9月表现为碳源;Nee由于受到高温抑制的影响,仅8月表现为“U”型曲线,Re、Ra和植物叶片呼吸表现为单峰曲线;Nee与温度不相关,Re、Ra与温度有较好的相关性;4个月中Ra占Re比例夜间分别为33.0;、40.0;、75.7;、36.1;,白天分别为81.3;、78.1;、81.1;、75.7;;4个月中白天植物叶片呼吸占Ra比例分别为59.4;、54.7;、68.5;、56.3;,其中8月最高.[结论]由于荒漠夏季的高温,生态系统表现为碳源以及生态系统净交换(Nee)与温度不相关.植物自养呼吸(Ra)和生态系统呼吸(Re)与温度相关性较好,故温度是影响荒漠呼吸的主要因子.     

棉秆炭减缓土壤中镉对水稻生长的胁迫效应

为探讨棉花秸秆生物质炭减缓镉对水稻（Oryza sativa L.）生长的胁迫影响，采用室外盆栽试验，以水稻品种‘特丰优2号’为试验材料，在镉浓度为0、1、4、8 mg·kg-1的稻田土壤中分别添加炭土质量比为0%（C0）、1%（C1）、2.5%（C2.5）和5%（C5）的棉花秸秆生物质炭，分析水稻拔节期、孕穗期、灌浆期和完熟期施用生物质炭对水稻株高、叶片SPAD值、光合特性、叶片水分利用率等生理及产量指标的影响。结果表明:①C0处理条件下，镉胁迫处理均使水稻株高、叶片SPAD值、光合能力、叶片水分利用率和产量降低，并随着镉浓度的增加，降低幅度增大。C1和C2.5处理显著提升了水稻叶片光合能力，C2.5处理的水稻叶片SPAD值较C1更高（P<0.05）。②镉胁迫处理下，与C0相比，C1处理可以显著提高水稻株高、叶片水分利用率，并使水稻增产（P<0.05）。在0、1、4、8 mg·kg-1四个镉浓度梯度下，与C0相比，C1处理的水稻产量分别增加45.45%、30.63%、22.20%和12.98%。综上，重金属镉对水稻生长具有胁迫效应，降低水稻光合能力及产量，施用1%生物质炭后可以有效减弱镉对水稻造成的胁迫，提高水稻产量。     

基于~(15)N的‘库尔勒香梨’园土壤N_2O排放特征

【目的】N_2O作为重要的温室气体,其潜在增温作用约为CO2的190～270倍,为准确掌握源自肥料的N_2O损失状况。【方法】以6年生‘库尔勒香梨’园土壤为研究对象,采用~(15)N示踪技术,密闭式静态箱-气相色谱法对梨园土壤N_2O排放通量、累积量和Ndff值(~(15)N尿素对土壤氮素气态损失的贡献率)进行监测与分析。【结果】施肥、灌溉及温度均会影响梨园土壤N_2O排放通量、累积量及Ndff值。施肥后N_2O排通量、累积量和Ndff值,在施基肥和追施肥处理的4 d后均达到峰值;土壤N_2O排放量在灌水时期明显增加,且土壤N_2O排放通量表现为下午(16:00—20:00)中午(12:00—16:00)上午(8:00—12:00)夜间(20:00—8:00),土壤N_2O累积量表现为夜间(20:00—8:00)下午(16:00—20:00)中午(12:00—16:00)上午(8:00—12:00);土壤N_2O排放与土壤温度、土壤含水量之间均呈显著正相关(p 0.001)。~(15)N尿素贡献的~(15)N_2O的Ndff值变化表现为下午(16:00—20:00)中午(12:00—16:00)上午(8:00—12:00)夜间(20:00—8:00)。源于土壤原有氮素的N_2O排放量为0.893 3 g·plant-1,占N_2O总损失量的87.43%;而源自肥料的N_2O损失量为0.1284 g·plant-1,仅占总损失量的12.57%。【结论】‘库尔勒香梨’果园N_2O排放主要源于土壤原有氮素的N_2O排放。     

放牧强度对干旱区高寒草地土壤线虫群落结构的影响

为了解不同放牧强度对巴音布鲁克高寒草地土壤线虫群落结构的影响,以巴音布鲁克高寒草地不同放牧强度(以羊数量计)下的土壤为研究对象,研究了轻度放牧(0.65只·hm-2)、中度放牧(2.09只·hm-2)和重度放牧(4.15只·hm-2)对土壤线虫群落结构的影响.结果 表明:三种放牧强度样地共获得土壤线虫1698条,分属于32科38属,中度放牧强度下土壤线虫数量最多,达22属1427条,重度放牧强度下土壤线虫的种类最多,达到26属191条.轻度放牧和中度放牧的共同优势属为绕线属(Plectus)和前矛线属(Prodorylamus),重度放牧强度下土壤线虫的优势属为丽突属(Acrobeles)和微矛线属(Microdorylaimus).土壤线虫数量主要分布在0～5 cm土层,并随土层深度的增加而逐渐减少;中度放牧强度下食细菌类(Bacterivores)、食真菌类(Fungivores)、植物寄生类(Plant-parasites)和捕食/杂食类(Predators/Omnivores)线虫的数量显著高于轻度放牧和重度放牧.不同放牧强度下,土壤含水量、养分和pH影响土壤线虫数量、群落多样性和功能结构.研究表明,中度放牧强度下土壤线虫个体密度最高,土壤生态系统食物网相对稳定,有利于高寒草地生态系统的维持.     

基于MCE-CA-Markov和InVEST模型的伊犁谷地碳储量时空演变及预测

陆地生态系统碳源与碳汇的变化与土地利用/覆被变化（LUCC）的演变密切相关,为探讨土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响机制,基于1980—2020年LUCC数据集,通过多评价准则（Multi-criteria evaluation,MCE）的元胞自动机（Cell automata,CA）和马尔科夫链（Markov chain）模型,模拟伊犁谷地2030年的LUCC时空动态,耦合InVEST模型探讨土地利用变化下伊犁谷地1980—2030年陆地生态系统碳储量的时空演变格局。结果表明,MCE-CA-Markov模型预测LUCC数据集与2000、2010年和2020年实际LUCC精度检验的Kappa系数分别为0.929 1、0.875 5和0.929 7,模型模拟普适性较高,可对后续碳储量时空演变格局进行精准评估。利用InVEST模型估算的伊犁谷地1980年总碳储量约为1 114.95 Tg,预计至2030年总碳储量呈逐期下降趋势,累计净减少65.94 Tg,其中林草地面积的退缩是致使碳储量下降的主导因素。伊犁谷地碳储量空间分布总体上表现为高值区域环绕低值区域,呈嵌套分布。碳密度的高值区域分布在南部和北部山区林草地,而低值区域仅集中在中部河谷平原附近。研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响可为研究区碳库管理提供数据支持,为制定碳固存和环境保护政策提供理论参考。