The use of remote sensing to detect the consequences of erosion in gypsiferous soils

Tillage practices on sloping ground often result in unsustainable soil losses impairing soil functions such as crop productivity, water and nutrients storage, and soil organic carbon (SOC) sequestration. A sloping olive grove (10%) was planted in shallow gypsiferous soils in 2004. It was managed by minimum tillage; the most frequent management practice in central Spain. The consequences of erosion were studied in soil samples (at 0–10, 10–20, and 20–30 cm depths) by analyzing SOC, available water and gypsum content, and by detecting spectral signatures using an ASD FieldSpecPro® VIS/NIR-spectroradiometer. The Brightness index (BI), Shape index (FI), and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) were derived from the ASD spectral signatures and from remote sensing (Sentinel-2 image) data. The development of these young olive trees was estimated from the measured diameter of the trunks (17 ± 18 cm diameter). In 20–30 cm of the soil, the carbon stock (38 ± 18 Mg ha⁻¹) as well as the available water content (12 ± 6%) was scarce, affecting the productivity of the olive grove. The above-mentioned indices obtained from the laboratory samples and the pixels of the Sentinel-2 image were significantly (p < 0.01) correlated, with a correlation coefficient of around 0.4. The BI was related to the gypsum content and the slope of the plot. The FI was related to the carbon and water contents. The NDVI derived from the satellite image identified the influence of soil degradation on the trees and the carbon content. The spatial-temporal changes of the indices might help in tracking soil changes over time.     

甘肃民乐栽培当归的品质与土壤相关性分析

本研究通过对民乐县种植的当归药材和种植土壤分别进行采样测定,结果表明民乐县人工种植当归的质量稳定,受重金属污染的风险低,符合药典标准规定。相关性分析结果表明:浸出物与土壤pH值呈极显著正相关,与有机质呈极显著负相关;阿魏酸与土壤pH值呈极显著正相关,与全磷呈显著负相关。挥发油与测定的土壤因子之间无显著相关性。灰色关联度分析结果表明:土壤pH是影响当归浸出物、挥发油的重要因子,土壤有机质是影响当归阿魏酸含量的重要因子;且磷、全氮和有机质对浸出物、挥发油、阿魏酸的影响程度不同。综上所述,本研究结果揭示了土壤因子对民乐县种植当归品质的影响规律,可为民乐县规范化种植当归药材提供理论依据。     

局地尺度高寒草原土壤真菌多样性对地上植物多样性与生产力关系的调控作用

为研究局地尺度高寒草原土壤真菌多样性对地上植物多样性与生产力关系的调控作用，本研究以青海省湟源县局地尺度高寒草原为研究对象，对不同植物多样性梯度的地上生产力、土壤理化性状和土壤真菌多样性等指标进行调查、采样和分析。通过偏回归分析（partial least squares regression，PLSR）、方差分解分析（variance partitioning analysis，VPA）、构建结构方程模型（structural equation model，SEM）等分析手段，分析了土壤真菌多样性对地上植物多样性与生产力关系的调控作用。结果表明，高寒草原植物多样性与地上生产力存在显著线性正相关关系；土壤真菌多样性分别与植物多样性和地上生产力呈显著正相关关系；通过PLSR，VPA，SEM等方法控制土壤非生物因子效应后，真菌多样性与二者的显著正相关关系仍存在。综上所述，局地尺度下青海省湟源县高寒草原土壤真菌多样性是调控地上植物多样性与生产力正向关系的关键生物因子。     

黄土高原人工灌草系统不同立地条件土壤种子库特征

本研究通过野外调查取样与室内试验相结合，连续两年对黄土高原人工灌草系统不同坡向、坡位进行取样，以期对该区土壤种子库的物种组成、密度特征及其物种多样性进行初步了解。研究结果表明：该人工灌草生态系统土壤种子库共有9科，15种，其组成因坡位、坡向以及年份而异；坡向、坡位均显著影响土壤种子库物种多样性指数、丰富度指数与土壤种子库密度（P<0.05），土壤种子库密度为3 218～5 492粒·m^-2，总体呈现为阴坡显著高于阳坡（P<0.05），下坡位显著高于上坡位（P<0.05）；坡位和坡向均对物种均匀性系数无显著影响；年份对土壤种子库无显著影响。上述研究可为黄土高原人工灌草系统的可持续利用与恢复提供参考依据。     

不同发育阶段日本落叶松人工林枯落物层微生物群落特征

为探寻日本落叶松人工林在中龄林或近熟林阶段地力衰退的机制，以分子生物学实验手段与常规实验分析方法结合，分别对不同发育阶段林分枯落物未分解层、半分解层以及全分解层微生物的数量、群落结构以及理化性质进行分析，并采用冗余分析法探索枯落物层微生物群落结构与理化性质的相关性。结果表明：枯落物储量及养分储量随林分发育呈倒“V”字型变化趋势，在近熟林阶段最大，微生物数量、均匀度指数在中龄林或近熟林最低。不同发育阶段林分优势细菌种类基本相同，但相对含量不同；优势真菌的种类明显不同，尤其是在近熟林半分解层。中龄林与近熟林未、半分解层受环境因素影响较大，主要受pH、有效磷、碱解氮、速效钾、全钾、C/N以及林下植被生物量影响。因此，日本落叶松纯林在中龄林与近熟林阶段需强化植被管理，适时开展修枝间伐等经营措施，促进林下植被发育、改善枯落物性质，加速养分循环，缓解地力衰退。     

内蒙古高原紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标和推荐施氮量

为了给内蒙古高原紫花苜蓿（Medicago sativa L.）测土施氮奠定科学基础，本研究采用“零散实验数据整合法”和“养分平衡-地力差减法”新应用公式，开展了该自然区域紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标和推荐施氮量研究。结果表明：内蒙古高原生长第1年紫花苜蓿土壤碱解氮第1~6级丰缺指标为≥48，20~48，8~20，4~8，2~4和<2 mg·kg^-1，土壤全氮第1~5级丰缺指标为≥1.4，0.8~1.4，0.4~0.8，0.2~0.4和<0.2 g·kg^-1，土壤有机质第1~6级丰缺指标为≥17，10~17，6~10，3~6，2~3和<2 g·kg^-1。当紫花苜蓿目标产量9~18 t·hm^-2、氮肥利用率40%时，内蒙古高原紫花苜蓿第1~6级土壤推荐施氮量分别为0，68~135，135~270，203~405，270~540和338~675 kg·hm^-2。     

黄河源区"黑土滩"退化草地群落类型多样性及其群落结构研究

调查了黄河源区高寒草甸极度退化产物“黑土滩”植被群落类型多样性及其群落结构特征。结果表明,分布在黄河源区高寒草甸上的“黑土滩”草地植被可分为7个类型,分别为:黄帚橐吾 铁棒棰群落、白苞筋骨草群落、铁棒棰群落、西伯利亚蓼 鹅绒委陵菜群落、摩苓草群落、甘青微孔草群落和甘肃马先蒿群落。从群落结构和已有的研究结果看,黄河源区所有类型的“黑土滩”草地都完全失去了牧用价值,短期内自然恢复的物质基础也已丧失,该类草地的恢复治理必须通过人工植被的重建来实现。     

复杂盐碱条件对星星草种子萌发的影响

将2种中性盐NaCl、Na2SO4及2种碱性盐Na2CO3、NaHCO3按不同比例混合。模拟出24种盐度和碱度各不相同的复杂盐碱条件,并用以处理星星草种子,测定其发芽率、发芽势。结果表明,不同碱度的盐分组成对星星草种子萌发的影响基本一致,即均随着盐浓度的增高发芽延迟,发芽率降低,而且均在盐浓度超过300 mmol/L时发芽率降至零。对各胁迫因素与发芽率之间进行统计学分析,结果表明,盐浓度是影响星星草种子萌发的决定性因素,其他因素的作用很小。本实验结果表明,吸水是决定星星草种子萌动与否的关键,由于盐浓度决定水势进而决定种子吸水,所以盐浓度表现为影响种子萌发的关键因素。由于pH值、缓冲量等代表碱度的指标与水势没有直接关系,所以对星星草种子萌动阶段没有决定性影响。     

苜蓿地撂荒过程中土壤-微生物-胞外酶及化学计量的变化

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为优良修复草种在黄土高原广泛种植,然而随着农村人口迁移及土地利用变化,苜蓿人工草地大量弃置的问题已引起广泛关注。为研究苜蓿弃置草地土壤质量变化规律,本研究分析了不同弃置年限(0年、5年和10年)苜蓿草地土壤养分、微生物量、参与土壤碳氮磷(C,N,P)循环的胞外酶活性及其化学计量变化。结果表明：总体上,土壤和微生物C,N含量随弃置年限呈增加趋势,而C,N相关胞外酶活性和化学计量变化幅度较小;土壤和微生物P含量随弃置年限增加而显著降低,但P相关胞外酶活性及化学计量均有不同程度的增加。进一步分析发现：相较于其他土层,表层(0～20 cm)土壤C,N,P含量及其酶活性较高,其变化趋势与总体结果相似;亚表层土壤(20～40 cm)和(80～100 cm)深层土壤C,N,P含量及其酶活性呈先增后减趋势,且各指标较于表层土壤均降低40%～80%。相关分析表明弃置草地土壤由于P匮乏而逐步退化,可通过补施磷肥改善。     

青海省冬虫夏草采挖区与非采挖区土壤生态化学计量特征

为研究冬虫夏草采挖区与非采挖区的土壤生态化学计量学特征,本研究以青海省7个地区冬虫夏草生长地土壤样本为试验材料,分别采用重铬酸钾-外加热法、凯氏定氮法、碱熔法、碳酸氢钠浸提-比色法、酸溶法、1 mol·L^-1乙酸铵浸提-火焰光度计法、碱解-扩散法、邻菲啰啉比色法、火焰原子吸收分光光度法对土壤样本的养分与理化指标进行了测定,并对其化学计量特征进行了分析。结果表明,除XH(青海省海南藏族自治州兴海县)地区采挖区与非采挖区在全氮含量上存在显著性差异(P<0.05),其他各地区采挖区与非采挖区在土壤各指标含量上均无显著性差异,不同地区采挖区与非采挖区C∶N的范围是18.24~32.79,C∶P是155.53~562.78,N∶P是4.85~24.00,C∶K是4.51~11.52,K∶N是2.55~7.17,K∶P是31.44~81.86;采挖区与非采挖区的C∶P与N∶P之间均具有极显著相关性(P<0.01)。因此,本研究发现采挖冬虫夏草对其生长环境的土壤化学性质无显著性影响,为冬虫夏草采挖对生态环境的影响评估提供数据支撑。