基于GEP和地理位置信息的湘鄂地区月参考作物腾发量模拟计算

参考作物腾发量(ET0)是计算植被蒸散发的关键因子,准确估算ET0对水资源管理、灌溉制度设计等具有重要意义。本研究利用湘鄂地区46个气象站点1955—2005年的逐月气象数据,包括月最高气温、最低气温、平均风速、日照时数以及相对湿度,用FAO-56 Penman-Monteith法计算各站的逐月ET0值。然后结合基因表达式编程(GEP)算法挖掘公式的能力,以各站点的地理位置信息(纬度、经度、海拔)及月序数为输入,以多年逐月平均ET0值为输出,建立基于地理位置信息的月ET0模型,并与传统ET0模型的计算结果进行比较。结果表明,所建立的模型具有足够的精度,校正、检验阶段的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.934、0.951和10.050 mm、8.628 mm;与Hargreaves和Priestley-Taylor法相比,基于地理位置信息建立的GEP模型的结果均方根误差最小,变化范围为8.628~9.967 mm。本研究所建立的月ET0模型具有明确的表达式,简单易用,在湘鄂地区仅利用地理位置信息计算逐月ET0是可行的,可以利用该模型进行月尺度的灌溉制度设计和植被蒸散发的估算。     

广西不同林龄桉树人工林叶—凋落物—土壤C、N、P生态化学计量特征

C、N、P元素的养分循环过程是影响森林生态系统结构与功能的关键因素。以广西不同林龄桉树人工林为研究对象,分析桉树幼龄林(1a)、中龄林(2a)、近熟林(3a)、成熟林(5a)、过熟林(8a)叶—凋落物—土壤的C、N、P化学计量特征及其内在联系,探讨林龄对桉树人工林生态化学计量的影响,为桉树人工林可持续经营提供参考。结果表明:1)桉树人工林叶、土壤呈现高C低N、P的元素格局,凋落物呈现高C、P低N的元素格局;叶的C、N、P含量从幼龄林到近熟林呈先增后减趋势,反映桉树人工林早期对养分需求旺盛,随年龄增大需求减小。2)不同林龄叶C、N、P差异显著(P<0.05),凋落物与土壤的N、P、C∶N、C∶P、N∶P均差异显著(P<0.05),凋落物C∶P与叶N∶P、C∶P显著正相关(P<0.05),凋落物N∶P与叶的C∶P、N∶P之间呈极显著正相关(P<0.01),说明凋落物养分源自叶,土壤与叶的C、N、P均不相关。3)与叶相比,凋落物中N、P含量偏低,C∶N、C∶P偏高;土壤C∶P、N∶P偏低,说明土壤P素分解较快,可适时施以磷肥来弥补土壤速效磷的不足;土壤C∶N偏高表明土壤有机质具有较慢的矿化作用。中龄林、近熟林和成熟林叶N∶P<14,生长过程受N限制;中龄林、近熟林和成熟林凋落物分解的主要限制性元素是N,而幼龄林凋落物分解的主要限制性元素是P。     

西南喀斯特典型树种光合特性的季节变化及主要影响因子

为了解喀斯特典型植物光合作用季节变化特征,应用LI-6400便携式光合作用测定系统,对滇南安息香(Styrax benzoinoides Craib)、女贞(Ligustrum lucidum)和岩樟(Cinnamomum saxatile)3种喀斯特典型植物在自然生境中的光合季节动态及主要影响因子进行研究。结果表明:女贞和岩樟的光合速率季节变化表现为4月、7月较高而1月、10月低,滇南安息香的光合速率季节变化则不明显;3种植物都出现了光合"午休"现象,但不同树种的变化曲线不同;不同季节影响3种植物的净光合速率(Pn)的因子不同:1月和10月,3种植物共同的主要影响因子为光强(PAR)和蒸腾速率(Tr),4月3种植物的主要影响因子各不相同,胞间CO2含量(Ci)和光强(PAR)是影响女贞的主要影响因子,光强(PAR)和蒸腾速率(Tr)是影响岩樟的主要影响因子,而各因子对滇南安息香的影响不显著。7月影响3种植物净光合速率的因子主要是气孔导度(Gs)和胞间CO2含量(Ci)。光强是不同季节影响3种植物净光合速率最为主要的因子。通过对3种植物光合作用季节变化特征分析,女贞和岩樟能较好的与西南喀斯特环境相适应,而滇南安息香对西南喀斯特环境适应性较差。     

云南断陷盆地典型种植模式资源利用效率分析

近年来随着云南特色产业的快速发展,断陷盆地喀斯特地区出现了万寿菊、柑橘、桃、梨、苹果、石榴等大规模种植园,为探明其生态适应性及经济实用性,在蒙自市、泸西县及建水县设置研究样地,分析比较各模式的养分特征及资源利用效率。结果表明,相对于传统的玉米种植模式,其他模式的土壤养分含量更高,但也需要进行适当的养分调整,例如各模式均受到较明显的N限制(N:P14),柑橘和苹果模式土壤速效钾含量偏低。同时,虽然仅石榴和万寿菊模式对光、热、水的利用效率优于玉米模式,但各模式的土地生产率相对于传统玉米模式均有17%以上的提升。可见,石榴、苹果等模式适宜在云南断陷盆地地区发展,可通过优化肥力投入结构、添加林下作物等进一步提升各模式的生态、经济效益。     

喀斯特地区洼地剖面土壤含水率的动态变化规律

本文基于连续2年土壤水分的定位监测数据,分析探讨了喀斯特地区不同地质背景(纯灰岩与白云质灰岩)洼地剖面(0～90 cm)土壤含水率的动态变化规律。结果表明:洼地剖面土壤含水率总体较高,且从表层到深层表现为增长型;2009年和2010年土壤含水率的变化均具有明显的分层现象,从上到下依次为活跃层、次活跃层、相对稳定层,但均无速变层,不同地质背景的具体分层略有差异;活跃层和次活跃层集中分布在浅层土壤层,相对稳定层较厚,对应着较差的水文调蓄功能,洼地土壤的水分调蓄功能可能会因其相对较深厚(80～100 cm)的土层而被高估。受降雨、蒸发及植物蒸腾等因素的影响,土壤储水量具有明显的动态变化特征,一年中可分为相对稳定期、消耗期和补给期3个阶段,而土壤水分亏缺的补偿和恢复,主要依靠强度适中、历时较长且雨量较大的降雨,微雨和暴雨的作用较小。     

抛荒土地不同处理及利用方式对喀斯特地区土壤微生物的影响

土壤微生物特性是土壤养分的储存库,土壤养分也影响土壤微生物活性,了解两者的相互作用机制对土地利用与管理提供理论依据,而喀斯特地区不同土地利用方式相关研究较少。基于喀斯特峰丛洼地火烧、刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植桂牧1号杂交象草6种坡面典型的土地利用方式的动态监测样地建设与调查,该文分析了不同土地利用方式下土壤微生物特性,揭示其与土壤养分相互作用机制。结果表明,不同土地利用方式对土壤养分的影响不同,土壤有机质（soil organic matter,SOM）、全氮（total nitrogen,TN）、全磷（total phosphorus,TP）、碱解氮（available nitrogen,AN）等沿封育、火烧、刈割、刈割除根、种植桂牧1号、种植玉米等土地利用方式的转变而减少;不同土地利用方式土壤微生物生物量各不同,土壤微生物量碳（microbial biomass carbon, MBC）：244.98～1 246.89 mg/kg、土壤微生物量氮（microbial biomass nitrogen,MBN）：35.44～274.69 mg/kg、土壤微生物量磷（microbial biomass phosphorus,MBP）：30.88～64.72 mg/kg,其中,种植玉米土壤微生物生物量均最低,其土壤质量退化现象严重;不同土地利用方式土壤微生物种群数量及组成影响不同,种植玉米和桂牧1号杂交象草细菌占绝对优势,而火烧、刈割、刈割除根及封育均以放线菌占绝对优势,真菌的比例很少;不同土地利用方式土壤微生物特性与土壤养分之间相互作用关系不同：火烧的土壤TP和MBP、全钾（total potassium,TK）与MBC、TN与放线菌作用最强且均呈正相关,刈割的土壤TN与MBC呈正相关,刈割除根的速效磷（available phosphorus,AP）与MBN正相关,封育的pH值与MBC、真菌负相关,种植玉米的TN、TK与MBP负相关,种植桂牧1号杂交象草的pH值与真菌负相关、与放线菌正相关;聚类分析可以将喀斯特峰丛洼地6种土地利用方式划分为4类,其中封育和火烧最好。     

化肥对黑土不同粒级碳水化合物的影响

本文采集公主岭市长期定位监测基地不施肥和施用不同化肥的黑土,通过超声波分散-离心分离得到细黏粒(<0.2μm)、粗黏粒(0.2～2μm)、粉粒(2～53μm)、细砂粒(53～250μm)、粗砂粒(250～2000μm)5个颗粒级别,分析全土及不同粒级中土壤碳水化合物并进行含量与分布的比较。结果表明,黑土中不同粒级碳水化合物库的性质差异显著,碳水化合物多集中在粉+黏粒中;长期施用化肥后,黑土全土及各粒级碳水化合物库大小和浓度基本上没有变化;粗砂粒级(Gal+Man)(:Ara+Xyl)下降,表明该粒级中植物来源碳水化合物所占比重有所增加,暗示出粗砂粒级对施肥措施更为敏感。     

广西不同林龄马尾松碳储量及分配格局

在生物量调查的基础上,对广西5 a、15 a、21 a、32 a和60 a马尾松(Pinus massoniana)人工林生态系统碳储量及其分配特征进行了研究。结果表明:马尾松人工林生态系统碳储量为60 a(277.04 t/hm~2)32 a(250.05 t/hm~2)21 a(208.05 t/hm~2)5 a(130.35 t/hm~2)15 a(128.02 t/hm~2);马尾松人工林植被层碳储量为31.18-159.52 t/hm~2,占总碳储量的23.92%-57.58%,随着林龄的增加而增加;凋落物层为1.42-3.59 t/hm~2,占0.51%-2.80%,随林龄的增加呈"M"型变化趋势。土壤层碳储量为32 a(136.52 t/hm~2)60 a(116.09 t/hm~2)21 a(115.28 t/hm~2)5 a(96.66 t/hm~2)15 a(78.58 t/hm~2),随林龄的增加呈倒"N"型变化趋势。马尾松人工林5 a、15 a、21 a、32 a林龄阶段碳储量均表现为土壤植物地被物,地下地上,60 a阶段碳储量则表现为植物土壤地被物,地上地下。植被层碳储量以乔木层最大(28.30-157.79 t/hm~2),占90.76%-98.92%,其中乔木层碳储量主要分布在树干(20.51-120.32 t/hm~2),占乔木层总碳储量的71.52%-76.25%,随林龄的增加而增加。桂东南马尾松平均年净固碳量为7.91 t/(hm~2·a),其中32 a(10.37 t/(hm~2·a))最大,固碳能力强,是一种优良的碳汇林树种。     

无机氮素加入量对玉米秸秆分解过程中棕壤氨基糖含量的影响

作物秸秆还田作为一种调控土壤养分循环、减少氮肥损失、维持和提高土壤有机质水平的有力措施,越来越受到人们的重视[1-2]。还田的秸秆是微生物的碳源和能源,常导致土壤微生物量迅速增加,相应的微生物死亡率和微生物残体积累量也提高[3-4]。根据Appuhn等[5]对微生物细胞壁组分的     

广西环江喀斯特常绿落叶阔叶林土壤微生物类群的空间格局

运用地理统计学和Illumina 16S rRNA基因测序等手段,研究广西环江木论国家自然保护区25 hm~2喀斯特常绿落叶阔叶林土壤主要门级微生物类群的空间分布。结果表明:广西环江木论国家自然保护区喀斯特森林土壤中优势菌门为变形菌门(Protebacteria,34.5%)、放线菌门(Actinobacteria,30.7%)和酸杆菌门(Acidobacteria,12.2%);土壤细菌类群显示空间相关性的自相关范围为44.4～841.4m,其中大部分细菌类群的变程在研究区域范围(500 m)内;在研究区内,变形菌门的相对丰度从北到南逐渐升高,而放线菌门和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度则从北到南逐渐降低,绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门、奇古菌门(Thaumarchaeota)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度呈斑片状分布,硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的相对丰度呈单峰型分布,WS3(Latescibacteria)的相对丰度则呈间歇性的低值条带和高值条带状分布。可见,喀斯特土壤主要微生物类群相对丰度呈现不同的空间分布格局。