新疆2000-2012年主要农作物虚拟水含量计算与分析

从农作物虚拟水角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算、分析了新疆2000—2012年主要农作物的单位质量农作物虚拟水含量和农作物的虚拟水总量。结果表明:新疆主要农作物虚拟水含量从高到低为:棉花、小麦、玉米、薯类、蔬菜;从2000—2012年,各类作物的单位质量虚拟水含量呈下降趋势,但各类农作物虚拟水总量大体上均呈现上升趋势,主要农作物虚拟水含量下降与新疆各地区采取节水灌溉技术、提高单位面积产量密切相关,虚拟水总量大幅度增加主要是因为农作物的种植面积的扩大和产量大幅度的提升。从虚拟水视角对农作物政策和结构进行调整,为新疆实施水资源管理提供决策,同时对于新疆的生态保护具有重要意义。     

新疆经济林生态系统保育土壤功能及价值评估

基于实测数据并结合2014年林果统计年报相关数据,采用经济林在南、北、东疆不同气候条件下的实际生产力,计算经济林生态系统保育土壤实物量,并采用国家荒漠生态系统服务评估规范中的方法和市场经济价值法对新疆经济林保育土壤功能效益进行评估。结果表明:1)全疆经济林保育土壤年总功能量为1.62×10~7 t,总价值量为4.99×10~9元;其中年固土功能量1.54×10~7 t,价值量为2.58×10~8元;年保肥功能量8.23×10~5 t,价值量4.73×10~9元;2)南疆的保育土壤功能量及价值均高于北疆和东疆,初产期在固土能力和保肥能力上均比其他产期高;3)全疆不同经济林树种单位面积固土功能排序为:巴旦木核桃枣其他乔木梨苹果杏;保肥功能则为:枣巴旦木杏其他乔木核桃梨苹果;单位面积保育土壤价值量:梨枣杏其他乔木巴旦木苹果核桃。     

梭梭水力提升与浅根系植物优势度、丰富度和多度的关系

[目的]探究梭梭水力提升与浅根系植物优势度、丰富度和多度之间的关系,以了解干旱区荒漠林内深、浅根系植物的种间关系,对干旱荒漠区植物的利用与保护提供理论依据。[方法]利用群落调查、同位素示踪和对比分析等方法对新疆艾比湖荒漠中梭梭是否拥有水力提升、以及其与植物优势度、多样性之间的关系进行了探索。[结果](1)梭梭拥有水力提升现象;(2)相对梭梭树冠外的浅根系草本和灌木,其树冠下浅根系草本和灌木的生长优势度指数较高,长势更好;(3)一年生长过程中,梭梭树冠下灌木和草本群落的物种多度和丰富度均显著高于树冠外(p0.05)。[结论]干旱区荒漠群落的建群种梭梭拥有水力提升过程,该过程能够改善浅层土壤水分条件,从而使得其伴生的浅根系草本和灌木的长势更好,影响着干旱区荒漠群落的物种多样性维持过程。     

不同管理模式对干旱区草原土壤团聚体稳定性及其理化性质的影响

通过湿筛法,对阿勒泰地区人工草地、禁牧草场、季节草场、弃耕草地和天然草地5种管理模式土壤进行粒径分组及理化性质分析。结果表明:天然草地的有机质含量最高(16.337 g·kg~(-1)),人工草地最低(10.623 g·kg~(-1)),天然草地有机质含量显著高于其它草地(P0.05);土壤大团聚体含量顺序为禁牧草地(29.83%)天然草地(25.33%)季节草地(21.47%)弃耕草地(19.28%)人工草地(9.96%);在0~50 cm土壤深度的各土层上,不同管理模式下土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)变化规律基本一致,禁牧草地团聚体和几何平均直径(MWD和GMD)值均明显高于其它4种管理模式,人工草地MWD和GMD值最低;大团聚体含量与土壤有机碳(SOC)、MWD和GMD呈显著正相关,相关系数分别为0.402、0.931和0.945,而微团聚体含量与SOC、MWD和GMD呈极显著负相关,相关系数分别为-0.383、-784和-0.779。土壤速效磷与MWD、GMD、SOC和各粒级团聚体相关性不显著。比较几种管理模式,相对于天然草地来说,禁牧草地大团聚体含量是天然草地的1.01倍,说明禁牧的方式更利于土壤团聚体的形成与稳定,而人工草地大团聚体含量则是天然草地的0.39,说明人为干扰对土壤团聚体稳定性的破坏较为严重。     

新疆地区降水分布的空间插值方法比较

利用新疆及周边地区的154个气象站点资料,采用反距离权重法(IDW)、普通克里金法(Kriging)、协同克里格法(Cokriging)、贝叶斯法(EBK)和ANUSPLIN软件5种方法,对新疆地区1995-2004年10年间的月降水量空间插值模拟结果进行了交叉检验。结果表明,在新疆地区,5种方法的插值精度表现为ANUSPLIN>Cokriging>EBK>Kriging>IDW,并随月份有所变化,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)表现为秋冬两季误差低于春夏两季,平均相对误差(MRE)的值在春季和秋季较高。与已建立的新疆的降水量分布格局进行比较发现,ANUSPLIN兼顾了插值曲面的准确度与平滑度,它较为准确地反映了新疆地区降水空间分布的特征,EBK法在4月和7月插值结果与实际偏差较大,而1月和10月插值效果较好,Cokriging法插值结果均质性较差,并不能反映新疆实际降水的空间分布。Kriging法在10月插值效果较好外,在其他3个月的插值效果不好,IDW法的最大值或者最小值主要分布在台站周围,与实际情况相差较远。     

新疆准东荒漠区5种典型植物水分来源

水是植物的主要限制性因子之一,不同生活型植物水分来源不同。运用稳定同位素示踪技术,对准东荒漠区5种典型植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、白梭梭(H.persicum)、刺旋花(Convolvulus tragacanthoides)、琵琶柴(Reaumuria soongonica)和盐生假木贼(Anabasil salsa)的小枝木质部水及其潜在水源的氧稳定同位素(δ~(18)O)的组成进行测定,采用Iso Source模型分析这5种植物对各潜在水源的利用比例,相似性比例指数(PS指数)定量分析不同植物间水分利用关系。结果表明:5种植物主要利用土壤水,但其吸水层位不同,梭梭和白梭梭主要利用深层土壤水(140~200 cm),利用比例分别为73%~87%和43%~74%,吸水层位于140~160 cm;琵琶柴主要利用浅层土壤水(0~80 cm),利用比例为49%~85%,吸水层位于60~80 cm;盐生假木贼和刺旋花主要利用浅层土壤水(0~60 cm),利用比例分别为80%~91%和24%~79%,盐生假木贼吸水层位于20~40 cm,刺旋花吸水层位于40~60cm。梭梭和白梭梭、盐生假木贼和刺旋花两两存在水源竞争的现象。此研究为荒漠地区生态恢复与重建以及对植物在干旱环境下的适应性探索提供参考依据。     

干旱地区棉田连作对土壤氮素含量及氮转化速率的影响

为研究干旱地区棉田不同连作年限对土壤氮素含量和氮转化速率的影响，选取新疆艾比湖流域内精河县托托乡和农五师91团0、1、5、10、20 a和30 a棉田为研究对象，以棉田连作下土壤理化性质变化为基础，结合土壤氮素含量和氮转化速率，定量研究了连作棉田土壤氮转化速率变化规律及生态驱动因素。结果表明：（1）旱区连作棉田土壤硝态氮为无机氮主要组成，不同连作年限中土壤硝化作用均能将铵态氮转化为硝态氮，年限间差异不显著且硝态氮总量普遍偏低（平均为5.56±0.28 mg·kg^-1）；土壤碱解氮含量均显著低于未开垦土壤，仅为对照样地的16.37%～28.40%（P<0.05），土壤铵态氮和亚硝态氮含量随着连作年限的增加逐渐达到动态平衡。（2）连作初期会降低土壤硝化和反硝化速率，连作10 a旱区棉田土壤硝化率和反硝化率均降到最低（分别为23.62±1.45 μg·kg^-1·h^-1和5.673±4.632 μg·kg^-1·h^-1），至连作后期显著增加。（3）土壤pH值对土壤硝化速率和反硝化速率的影响最大（总效应分别为0.5310和0.6516），土壤硝化率和反硝化率分别在土壤pH值达到阈值范围（8.37和8.01）时达到最大值（91.333 μg·kg^-1·h^-1）和最小值（19.271 μg·kg^-1·h^-1）；土壤水分是影响反硝化作用的第二重要因子。     

三种不同保水剂在不同土壤质地和埋深条件下保水性能的比较

保水剂是一种高分子保土、保水和保肥的化合物,具有良好的保水性能。通过土壤学作用机制,可以显著降低土壤的密度以及改善土壤的结构机理及抗蚀性,从而在水土保持过程中能够发挥重要作用。本文通过利用回归分析和单因素方差分析对比3种保水剂在不同土壤质地、不同土层深度和埋深条件下保水性能变化规律,进一步对3种保水剂分析和验证,找出3种保水剂保水性能不同点与试用范围,以期揭示在干旱区使用保水剂在改善土壤持水性方面的作用特征和机理。结果表明:(1)黏土中施用3种饱和保水剂在不同埋深条件下随时间变化的保水性能差异显著;(2)3种保水剂在砂土中均显示了较好的保水、释水能力,其保水和释水能力的大小顺序为MP3005KCE保水剂沃特保水剂HG-60保水剂;(3)在壤土中施用3种保水剂,显著增加保水剂施用层及其下方10 cm的土壤含水量,且各保水剂在壤土中的保水性能较其在砂土中好;(4)在黏土中,3种保水剂的保水、释水性能最低,推测原因为黏土的黏性较大,吸水后易产生裂缝和结块;(5)保水剂埋深在5 cm时,各保水剂对砂土的0~5 cm和20~25 cm的土壤含水量影响率差异较大。     

不同生活型植物吸收凝结水后水分及荧光生理差异

为明确干旱区荒漠典型不同生活型植物对凝结水的吸收,以梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)和对节刺(Horaninowia ulicina)为研究对象,通过野外原位凝结水模拟试验,综合分析不同生活型植物光合器官的水分变化及荧光生理响应。结果表明,梭梭、沙拐枣和对节刺这3种植物都具有吸收凝结水的能力,逆向水势梯度正是其吸收凝结水的物质基础。对于利用深层土壤水或地下水的中深根系植物梭梭、沙拐枣与利用浅层土壤水的浅根系植物对节刺而言,吸收冠层凝结水的现象证明部分荒漠植物已经进化出了"多面下注"的水分利用策略。CK处理下,3种植物在暗适应下沙拐枣与对节刺初始的荧光(F_o)差异显著(P0.05);ZG1处理下,光适应与暗适应下3种植物的F_o′、F_m′、F_s差异性一致,且具体表现为梭梭分别与对节刺、沙拐枣差异显著(P0.05);ZG2处理下,梭梭的F_o′与沙拐枣、对节刺均有显著差异,而对于F_m′与F_s值,3种植物并无显著差异。梭梭ZG1处理下植株的F_o和F_m较CK植株降低,而ZG2植株则显著提高(P0.05),沙拐枣ZG2植株的Φ_(PSⅡ)显著低于CK植株(P0.05),对节刺在光适应下各荧光参数如F_o′、F_m′、F_s差异性变化规律一致,具体表现为CK植株与ZG1和ZG2均有显著差异(P0.05)。     

干旱区季节性积雪融雪期含水率变化及其模拟—以新疆军塘湖流域为例

积雪含水率是干旱区季节性积雪出流的重要条件。描述了融雪期干旱区季节性积雪含水率的变化,利用数理统计方法分析了影响因素,并采用多元统计模型进行模拟。结果表明:1)融雪期干旱区季节性积雪含水率变化范围在0-8%之间。积雪含水率融雪前期变化较小,在0-1%之间,融雪后期变化幅度增加,在1-8%之间;2)融雪前期、后期积雪含水率大致从下层至上层依次减少,中期反之;3)气温是积雪含水率变化的主要影响因素,其具有滞后性。