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。     

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.     

1957-2017年京津冀主要作物水分利用效率及节水潜力分析

水资源短缺以及农业用水效率不高制约着京津冀一体化国家战略的实施。【目的】提高主要作物水分利用效率,缓解京津冀地区农业水资源矛盾。【方法】基于FAO推荐的Penman-Monteith公式及有效降水计算公式估算了1957-2017年京津冀地区冬小麦、夏玉米的耗水量及水分利用效率以及冬小麦、夏玉米的节水潜力。【结果】冬小麦、夏玉米水分利用效率呈逐年线性增长趋势。冬小麦、夏玉米水分利用效率仍有20%~30%的提升空间,在产量不变的前提下,京津冀地区可节约水量43.6亿~60.4亿m^3。冬小麦节水潜力高于夏玉米。【结论】可通过改善土壤条件,优化灌溉管理以及秸秆覆盖等措施提高冬小麦及夏玉米的水分利用效率。     

不同播期对黄秋葵长势、抗病性和产量的影响

为在河北省推广种植黄秋葵,在安国、保定、邯郸、衡水和石家庄5个试验点进行黄秋葵分期播种试验,研究了不同播期对石秋葵1号、红玉和五福3个品种生长势、抗病性和产量的影响。结果表明:播期对石秋葵1号、红玉和五福生长势、抗病性和产量具有较大的影响,随着播期的推迟,3个品种的茎粗大致呈逐渐增高的趋势,株高呈先降后升的趋势(除2018年的红玉外),单株结果数则先增加后减少,单果质量(除五福外)逐渐增大;以4月20日、25日和30日为播期,得到的黄秋葵单株产量和折合667 m~2产量较高。综合得出,河北省黄秋葵种植以4月20日、25日、30日为播期最为适宜。     

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。     

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。     

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。     

生态文明视域下草原治理体系构建研究

草原是我国面积最大的陆地生态系统，既是我国重要的生态安全屏障，也是广大农牧民赖以生存的家园。为深入贯彻习近平生态文明思想，落实山水林田湖草沙系统治理的理念，推进草原保护修复和高效利用，本研究结合"十四五"林业和草原保护发展规划纲要，提出了构建草原监测评价体系、草原保护体系、草原生态修复体系、草原执法监管体系、现代草业体系、支撑保障体系等草原治理体系，旨在为推进草原治理体系和治理能力现代化提供参考。     

基于CLIMEX和ArcGIS的灰茶尺蠖在中国的潜在适生区预测

基于中国820个气象站点数据、灰茶尺蠖已知地理分布资料和生物学数据,结合CLIMEX模型与ArcGIS软件模拟预测灰茶尺蠖在中国目前及未来的潜在分布范围,评估灰茶尺蠖的潜在分布范围及气候变暖对其分布的潜在影响。结果表明,灰茶尺蠖在中国目前的适生区主要分布在3°51′N~40°6′N,适生区面积占全国总面积的34.27%。中国大部分省份的气候条件均适合灰茶尺蠖种群生长。随着气候的变化,灰茶尺蠖在中国的潜在适生区面积总体增幅不大,但其组成变化较大。至2050年,预测灰茶尺蠖高度适生区面积占比达最大（22.23%）。相比各种能源之间的平衡情景（A1B）,较高能源需求情景（A2）下灰茶尺蠖在陕甘宁地区向内陆扩张更快。灰茶尺蠖在中国适生区分布广泛,应加强灰茶尺蠖预测预报,趁早采取防控措施,以保障茶叶优质安全生产。     

围垦对滨海稻田土壤N2O还原潜力的影响

稻田湿地生态系统的N₂O还原消耗潜力对缓解大气温室气体效应具有重要意义，而滨海自然湿地围垦改造成稻田后耕层土壤的N₂O还原速率及其微生物机制却鲜有报道。选取崇明岛光滩湿地为对照（WK0），比较研究不同围垦年限（19、27、51、86 a）的围垦区稻田耕作层土壤N₂O还原速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明，土壤总有机碳含量（TOC）随围垦年限增长而显著增加，而土壤pH值、SO₄^2-浓度和EC值则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。土壤N₂O还原速率随围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a稻田土壤达到25.5 μg N₂O·g^-1·d^-1，与光滩湿地相比增加了58.4%。定量PCR结果发现，功能基因nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ拷贝数也随着围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a的稻田土壤功能基因分别为1.72×10⁸ copies·g^-1和4.36×10⁸ copies· g^-1，比光滩湿地稻田高出一个数量级。相关性分析发现土壤N₂O还原速率与功能基因nosZ Ⅰ拷贝数呈显著正相关，而功能基因nosZ Ⅱ拷贝数随围垦年限的增加率远高于功能基因nosZ Ⅰ；N₂O还原速率、功能基因nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ拷贝数与3个土壤理化指标（pH、EC、SO₄^2-）均呈负相关。因此，围垦造田促进了滨海湿地土壤N₂O还原过程，而功能基因nosZ Ⅰ数量的大幅增加是N₂O还原速率增加的重要原因。