盐渍化灌区节水改造后土壤盐分时空变化规律研究

为探明沈乌灌域节水改造后因地下水水位变化造成的土壤盐分重分布规律,采用区域土壤信息定点监测,并结合经典统计学、空间插值、缓冲区分析和空间自相关分析方法,研究节水改造前后沈乌灌域土壤盐分空间变异、时空分布规律及不同改造年限区域土壤盐分变化差异。结果表明:节水改造后,秋浇前土壤整体含盐量平均降幅7. 30%,秋浇水量减少,秋浇后土壤盐分淋洗效果减弱9. 26%;空间上,土壤盐分高值区(大于6 g/kg)多位于地下水埋深较浅的东北和南部区域,低值区(小于2 g/kg)位于西南和东部沙区。节水改造后,秋浇前土壤盐分全局Moran’s I指数平均增幅为5%,空间相关性增强;秋浇水量减少,全局Moran’s I指数变化不显著,秋浇作用对土壤盐分空间自相关影响度减弱。由LISA集聚分析可知,改造后、秋浇前南部高-高显著区向不显著和高-低区转变,秋浇后南部集聚特征仍十分显著,存在盐渍化风险,改造后仍是盐渍化防治重点区域。针对中度耐盐作物,沈乌灌域耕层作物生长安全区和深层非盐渍土面积比例分别为49. 66%和71. 57%;改造后,秋浇前耕层作物生长安全区和深层非盐渍土分别增加4. 82、1. 85个百分点,秋浇后,耕层作物生长安全区面积增幅下降5. 02个百分点,深层变化不显著。不同距离缓冲区对平均土壤含盐量的解释能力较强,长期改造区和短期改造区受渠道影响半径分别为1. 5 km和0. 7 km,长期改造区缓冲区内平均土壤含盐量下降速率高于短期改造区,均一化程度较高。综上所述,节水改造工程实施后,土壤盐渍化程度减轻,作物生长安全区面积增加,表聚作用弱化,秋浇水量减少,土壤盐分淋洗效果减弱,土壤环境有所改善。     

基于GIS和迈阿密模型的全球灌溉需水量计算

通过计算光温生产潜力、气候生产潜力、光温潜力需水量、灌溉需水量以及衍生的可持续垦殖率指标，以解决农业生产潜力、农田熟制、灌溉定额、宜农荒地垦殖适宜性评价等农业发展问题。以迈阿密模型为理论基础，利用GIS空间分析的研究方法，计算出了上述指标的高精度全球分布场，得出全球光温生产潜力为2 260×10⁸ t干物质，气候生产潜力为1 253×10⁸ t干物质，灌溉需水量总计为12 441 km³。主要结论有：热带雨林区除外，全球气候生产潜力高值区同当前农业区高度吻合，表明农田气候潜力已经被人类充分利用；在温带地区，可持续覆膜雨养垦殖率＞2/3的地区适宜开垦宜农荒地，发展雨养农业。根据迈阿密模型计算得出的灌溉需水量可作为制定农田喷灌定额的重要依据；覆膜滴灌节水效果最佳，可持续覆膜滴灌垦殖率为各种垦殖率中最大值，可作为指导宜农荒地资源开发和多熟制农业发展的主要指标。     

晋北干旱区盐碱地柽柳形态特征及其与土壤养分的关系

【目的】研究困难立地植被地上和地下部分对环境胁迫的响应,探讨植物叶、根形态对不良环境的适应策略,是逆境生理生态学研究的有效途径,可为困难立地造林及管理提供科学依据。【方法】以30年生柽柳Tamarix chinensis人工纯林为研究对象,分析其比叶面积(SLA)、细根比根面积(SRA)和比根长(SRL),并对0~60 cm不同土壤层次的全N、全P、速效K、Na、Mg、Ca、Zn、Fe、Cu等营养元素进行含量测定,研究盐碱地植物柽柳地上及地下部分形态特征及其与盐碱地土壤养分垂直分布格局的相关性。【结果】1)在晋北干旱区重度盐碱胁迫下的柽柳SLA显著高于轻度和中度胁迫(F=3.301,P=0.041);SRA在重度盐碱胁迫下高于轻度和中度胁迫,与轻度胁迫差异显著(F=0.154,P=0.015);SRL在不同盐碱胁迫等级下无显著差异(F=0.808,P=0.632),但在重度盐碱胁迫下其值明显高于轻度和中度胁迫。2)土壤全N含量表现为浅层高于深层,且重度胁迫盐碱含量明显低于轻度胁迫,全P、Cu含量在不同盐碱胁迫及不同土壤深度差异均不显著,速效K、Fe含量在不同盐碱胁迫下表现出完全不同的分布格局,Na含量在不同盐碱胁迫下差异显著,Mg、Ca、Fe含量在15~60 cm土壤表现出重度盐碱胁迫高于轻度和中度盐碱胁迫土壤,Zn含量在不同盐碱胁迫间差异不显著。3)不同的土壤营养元素对柽柳叶、根形态特征的作用机制不同,土壤速效K与柽柳SLA、SRA和SRL均呈显著正相关关系(P<0.05),Zn与柽柳SRA、SRL呈显著负相关关系(P<0.05),土壤全P和Fe含量与SRL呈显著正相关关系(P<0.05),其中以30~45 cm土壤养分含量与柽柳形态特征的关系最为密切,此土壤深度全N含量与SLA、SRA和SRL均呈显著负相关关系(P=0.038,0.019,0.006)。【结论】研究结果可为树种立地适应性评价、该区域植被恢复以及生态环境改善提供理论参考。     

不同发育阶段马尾松人工林经营效果动态分析

为揭示不同发育阶段马尾松人工林经营效果的动态变化特征规律,对青羊湖林场不同发育阶段的马尾松人工林(幼龄林、中龄林、近熟林)林分空间结构、物种多样性、土壤肥力、林木生长等指标进行动态分析,运用主成分分析法,对不同发育阶段的各经营样地的经营效果进行综合评价。结果表明:不同发育阶段的马尾松林在经营改造后,空间结构明显改善,物种多样性指数均明显提高,土壤肥力也有所改善;幼龄林、中龄林和近熟林9块样地抚育间伐补植改造效果综合评价得分依次为0.079,-0.021,-0.241,0.528,0.438,1.028,-0.145,-0.780,-0.886,得分越高说明改造经营效果越好。经营促进了不同发育阶段马尾松人工林林分空间结构的优化、树种多样性的提高、土壤肥力的改善和林木蓄积生长的提高,林分向异龄复层混交林方向发展,为马尾松人工林经营提供理论依据。     

小麦热激蛋白转录因子C家族基因的结构及其在干旱胁迫中的表达

小麦热激蛋白转录因子在热胁迫和耐热性产生的过程中发挥重要作用。为进一步了解小麦热激蛋白转录因子C亚家族,本研究采用全基因组信息保守结构域比对和进化聚类分析,共鉴定了24个小麦TaHsfC基因,并对TaHsfC亚家族成员染色体定位、基因结构、亚细胞定位、对应蛋白质的氨基酸特点、基因表达进行了分析。结果表明,24个TaHsfCs主要分布在5条染色体上,其中A基因组中有7个,B基因组中9个,D基因组中有6个,另外两个所在染色体位置不清楚。TaHsfCs含有0～2个内含子,其中 TaHsfC1亚族基因含有1～2个内含子, TaHsfC2亚族基因则含有0～1个内含子。聚类分析表明,小麦TaHsfC成员共分为 TaHsfC1和 TaHsfC2两个亚族。24个TaHsfCs成员全部定位于细胞核。在15%PEG模拟干旱条件下,干旱敏感品种矮抗58和耐旱品种晋麦47中有10个TaHsfC基因显著上调表达,其中 TaHsfC2亚族基因的表达量上调倍数均高于 TaHsfC1亚族基因(其中 TaHsfC2j和 TaHsfC2k未在晋麦47中检测到表达量)。本研究可为探索小麦热激蛋白转录因子C家族基因在小麦抗旱中的分子机制提供一定的理论支撑。     

茂兰自然保护区森林景观格局变化分析

本文以2011年和2017的森林调查成果化数据为基础,依据不同优势树种组,采用景观格局指数法,从组成结构、斑块特征、景观异质性和空间分布4方面分析2011年和2017年茂兰自然保护区的森林景观格局及其变化。结果表明：林地面积增加了654.08 hm²；森林优势树种数量从15种增加至30种；景观面积(CA)最大的均为阔叶混交树种组,增加了1286.33hm²；斑块平均大小(MpS)最大的均为阔叶混交树种组,增加了471.80 hm²；面积加权的平均形状指数(AWMSI)和面积加权的平均分形指数(AWMPFD)最大值均为阔叶混交树种组；景观斑块边缘密度(ED)最大值均为阔叶混交树种组；阔叶混交树种组的平均最小距离(ENN)减少。从2011年2017年研究区的主要优势树种组阔叶混交树种组得以保护,这与人为干扰的减少有关。     

科尔沁沙地土地利用时空演变及空间自相关分析——以奈曼旗为例

利用奈曼旗2000、2006、2012年和2018年4期遥感数据，在ENVI5.3和ArcGIS10.2的支持下，运用土地利用动态变化空间分析模型、空间变化率指数和土地利用程度空间自相关，分析奈曼旗土地利用时空动态演变规律，为科尔沁沙地沙漠化土地治理及生态环境恢复提供参考信息。结果表明:1）各沙漠化土地整体呈逆转趋势，耕地、林草地和建筑用地呈发展趋势，研究区生态环境逐渐好转；2）人口增长、经济发展和政府政策导致耕地和林草地空间变化呈扩展型，各沙漠化土地呈衰退型；3）耕地和林草地与同期其他土地利用类型转化幅度逐年增长，空间变化率指数逐年增加，各沙化土地空间变化率指数逐年下降，仍需坚持生态环境恢复，沙漠化土地重点治理；4）土地利用程度呈高度空间自相关，在空间上的聚集区域固定，高-高值聚集在南部黄土区，面积逐年减少，低-低值聚集在中部沙区，面积减少幅度较小。     

基于空间分析的黑龙江稻瘟病重点发生区域识别

黑龙江是北方重要稻作区,稻瘟病是影响水稻产量的主要病害之一。依据稻瘟病测报调查规范,基于近5年黑龙江稻瘟病乡村监测点调查数据,利用空间分析技术的方法,分析黑龙江稻瘟病重点发生区县和核心发生区域,提取稻瘟病重点发生乡村监测点。结果表明,近5年黑龙江稻瘟病发病面积占调查面积的7.3%,发病等级以1级为主,整体发生较轻,稻瘟病重点发生区域主要分布在松花江上游地区哈尔滨市的阿城、尚志、方正、延寿、通河、依兰沿线和松花江下游三江平原地区佳木斯市的富锦、同江一带,以及嫩江流域大庆市的肇源县和齐齐哈尔市的讷河市以及呼兰河流域绥化市北林区,并提取了98个叶瘟和47个穗颈瘟重点监测点。上述结果为黑龙江稻瘟病调查监测区域和监测点的布局优化提供了重要依据,为稻瘟病测报防控工作提供重要的支撑。     

Changes in the relationship between species richness and belowground biomass among grassland types and along environmental gradients in Xinjiang,Northwest China

The association between biodiversity and belowground biomass (BGB) remains a central debate in ecology. In this study, we compared the variations in species richness (SR) and BGB as well as their interaction in the top (0-20 cm), middle (20-50 cm) and deep (50-100 cm) soil depths among 8 grassland types (lowland meadow, temperate desert, temperate desert steppe, temperate steppe desert, temperate steppe, temperate meadow steppe, mountain meadow and alpine steppe) and along environmental gradients (elevation, energy condition (annual mean temperature (AMT) and potential evapotranspiration (PET)), and mean annual precipitation (MAP)) based on a 2011-2013 survey of 379 sites in Xinjiang, Northwest China. The SR and BGB varied among the grassland types. The alpine steppe had a medium level of SR but the highest BGB in the top soil depth, whereas the lowland meadow had the lowest SR but the highest BGB in the middle and deep soil depths. The SR and BGB in the different soil depths were tightly associated with elevation, MAP and energy condition; however, the particular forms of trends in SR and BGB depended on environmental factors and soil depths. The relationship between SR and BGB was unimodal in the top soil depth, but SR was positively related with BGB in the middle soil depth. Although elevation, MAP, energy condition and SR had significant effects on BGB, the variations in BGB in the top soil depth were mostly determined by elevation, and those in the middle and deep soil depths were mainly affected by energy condition. These findings highlight the importance of environmental factors in the regulations of SR and BGB as well as their interaction in the grasslands in Xinjiang.