基于实测高光谱和Landsat 8 OLI影像的土壤盐化和碱化程度反演研究

针对宁夏银北地区土壤盐碱化定量监测的需要,利用实测土壤高光谱和Landsat 8 OLI多光谱影像数据采用多项式、多元线性回归等方法进行土壤含盐量和pH值反演研究,并对影像光谱反演模型进行校正,以提高遥感定量反演精度。结果表明:(1)基于实测光谱的土壤含盐量反演精度均高于基于OLI影像反演精度;基于实测光谱敏感波段反射率反演精度高于实测盐分指数反演精度,其中实测光谱经平滑后敏感波段建立的模型效果最佳(R~2=0.695)。(2)基于实测光谱平滑后敏感波段建立的pH值反演模型精度最高且最稳定(R~2=0.545),基于OLI影像光谱反演精度低于实测光谱,但也通过了显著性检验和精度验证。(3)经实测光谱模型校正后的Landsat 8 OLI影像光谱的土壤含盐量反演模型R~2从0.347提高到0.623。研究结果可以为准确、快速地定量监测当地土壤盐分含量、pH值的变化提供科学依据和技术手段。     

宁夏生态移民新聚落空间格局及其影响因素分析

以宁夏298个生态移民新村为研究对象,利用ArcGIS空间分析工具探析宁夏生态移民新聚落的空间格局特征及其影响因素。研究表明:宁夏生态移民新聚落呈现"大分散,小聚集"的特征;从县域尺度来看,各县区的分布不均衡,主要集中在红寺堡区、沙坡头区、同心县;在空间方向特征上大致呈"南—北"走向分布,符合宁夏"以川济山,山川共济"的人口迁移重大决策;从时间尺度来看,不同时段的新聚落点依赖于不同的移民工程,在分布格局上呈现明显的差异性。海拔、坡度、人口密度、人口承载力是影响生态移民新聚落分布的重要因素,相对较低的海拔和较小的坡度、人口密度较低和人口承载力较强的区域是政府生态移民工程实施中生态移民新聚落选址和发展主要立地。生态移民空间格局演变过程中的主要动力因素是生态胁迫与经济胁迫,在此基础上政府的政策规划推动这一演变的落实和发展,构建了宁夏生态移民新聚落空间格局演变的驱动机制。     

10个不同种(品种)牧草在宁夏中部地区引种适应性研究

本试验采用随机区组的设计,在宁夏中部地区对10种不同牧草(7种豆科牧草和3种禾本科牧草)进行引种试验,测定了幼苗期、盛花期/拔节期、成熟期的植株株高、茎基粗度、叶面积、叶色、叶绿素含量、脯氨酸含量、细胞膜透性及抗氧化保护酶[超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)]活性等指标。结果表明,7种豆科牧草中,博拉图和宁苜1号两个苜蓿品种具有较高的株高和茎基粗度及较好的叶色等级,沙打旺具有较高的叶绿素含量,三者均具有较高的叶面积指数、脯氨酸含量和SOD、POD活性及较低的细胞膜透性;3种禾本科牧草中,披碱草具有较高的株高、茎基粗度、叶色等级和脯氨酸含量及较低的细胞膜透性,扁穗冰草具有较高的SOD和POD活性;利用隶属函数对10种牧草的生态适应性进行综合评价得知,豆科牧草沙打旺和苜蓿(博拉图、宁苜1号)及禾本科牧草披碱草生态适应性较强,适合在宁夏中部干旱带引种栽培。     

3个油用牡丹品种抗旱性研究

[目的]研究3个油用牡丹品种的抗旱性。[方法]以油用牡丹品种凤丹、琉璃冠珠、冰山雪莲为试材,采用田间鉴定法,对3个品种油用牡丹进行逐渐干旱处理,研究逐渐干旱过程中叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量及叶绿素含量等生理生化指标的动态变化。[结果]在干旱胁迫过程中,3个品种油用牡丹的叶片相对含水量和叶绿素含量均逐渐降低;相对电导率、MDA含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量均呈逐渐升高的趋势。在处理MDA含量数据时发现,冰山雪莲在干旱胁迫10 d时与对照(1 d)比较,差异不显著;琉璃冠珠干旱胁迫20 d与10 d比较,差异显著;其他指标的差异性均达显著水平。[结论]3个品种油用牡丹的抗旱性由强到弱依次为凤丹、冰山雪莲、琉璃冠珠。该研究为干旱区引种油用牡丹品种选择提供了科学依据。     

地下渗灌对枣树生长、产量和水分利用效率的影响

为研究不同灌溉定额下地下渗灌对干旱地区枣树生长、产量和水分利用效率的影响,以5 a生枣树为研究对象,设不同灌溉定额(828、1 248、1 668 m~3/hm~2)和不同灌溉方式(地下渗灌、地面滴灌、管灌)2因素3水平的田间试验。结果表明:灌溉定额相同时,与地面滴灌和管灌相比,地下渗灌能够促进枣树新梢直径、枣吊长度和座果率的增长,同时枣树产量提高2.84%～25.70%,水分利用效率提高8.02%～18.96%。地下渗灌条件下,灌溉定额从1 248 m~3/hm~2提高为1 668 m~3/hm~2时枣树产量和水分利用效率反而分别降低2.47%,8.84%。因此,地下渗灌在灌溉定额为1 248 m~3/hm~2时更适宜枣树生长,该处理产量最高(9 418.85 kg/hm~2),水分利用效率最高(3.84 kg/m~3),研究成果可为地下渗灌技术在干旱区推广提供理论依据。     

暗沟对宁夏引黄灌区盐碱地改良及垂柳生长的影响

为评估不同间距暗沟处理对宁夏引黄灌区盐碱地改良效果的影响,设置不同间距暗沟处理措施(3、6、9、15 m和对照组CK),分别测定宁夏引黄灌区盐碱地土壤pH值、EC及垂柳生长状况。结果表明:①与对照相比,3、6、9和15 m间距暗沟处理的土壤pH值分别降低4.58%、4.90%、2.66%和2.08%,6 m间距暗沟处理对土壤p H值的降低效果最佳;②与对照相比,3、6、9和15 m间距暗沟处理的EC分别降低93.05%、93.77%、95.34%和94.51%,9 m间距暗沟处理对EC的降低效果最佳;③9 m间距暗沟处理垂柳胸径、株高和冠幅均与对照组CK存在极显著差异(P0.01),分别比对照提高了80.52%、58.11%和50.00%。综合考虑暗沟对土壤理化性质及垂柳生长发育的影响,9 m为最佳暗沟处理间距。     

硅对Cd、Pb、Cu、Zn正交胁迫下水稻丙二醛含量的影响

采用土壤重金属正交L9(34)胁迫方法 ,通过盆栽试验,研究喷施有机硅和无机硅溶液对水稻叶片丙二醛(MDA)含量和变化趋势的影响。结果表明,土壤受重金属污染,水稻叶片MDA含量显著升高,随着重金属胁迫浓度升高,MDA含量逐渐增加;随着生长时期的延长,MDA含量呈现先升高后下降的趋势。不同种类重金属对水稻叶片MDA含量影响由大到小依次是Cd、Pb、Cu、Zn。经有机硅处理的水稻叶片MDA含量(504.63μmol/g FW)最低,无机硅处理(565.85μmol/g FW)次之,无硅处理(611.73μmol/g FW)最高,不同处理间叶片MDA含量差异水平极显著(P0.01)。可见,硅处理有利于维持水稻膜脂过氧化系统平衡,诱导其抵御重金属胁迫的毒害机制。     

药用植物宁夏枸杞 (Lycium barbarum L.) 土壤细菌群落演替特征

【目的】研究土层、季节和树龄对宁夏枸杞土壤细菌群落结构的影响,对揭示枸杞种植区域土壤质量变化规律具有重要意义。【方法】以宁夏枸杞之乡—宁夏回族自治区中宁县为研究区,采用高通量测序分析了不同土层、季节和树龄条件下枸杞土壤细菌生物量及细菌群落结构和丰度的变化趋势。【结果】随着枸杞树龄增加,与幼龄 (种植当年,< 1 年) 枸杞土壤相比,春季和夏季 0—20 cm 中龄 (6 年) 和老龄 (12 年) 土壤总有机碳 (total organic carbon,TOC) 及 0—40 cm 土壤总有机氮 (total organic nitrogen,TON) 含量先增加后减少;春季不同树龄 0—20 cm 土壤微生物生物量碳 (microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)一直增加,但春季和秋季 20—40 cm 则呈相反趋势。夏季中龄植株表层土壤 MBC 最高,但 MBN 却最低。随着树龄增加,枸杞表层土壤细菌多样性普遍呈先增加后减小的趋势。枸杞土壤变形菌门 Proteobacteria、放线菌门 Actinobacteria、拟杆菌门 Bacteroidete 在细菌群落中占绝对优势。相同季节老龄土壤 Proteobacteria 相对丰度普遍高于幼龄和中龄,幼龄土壤 Planctomycetes 和绿弯菌门 Chloroflexi 丰度高于中龄和老龄。变形杆菌中黄色单胞菌 Xanthomonadales、红杆菌 Rhodobacterales 和根瘤菌 Rhizobiales 占主导地位,尤其是在秋季中龄和 3 个季节的老龄枸杞土壤。土层、季节和树龄对土壤微生物数量影响不同。【结论】随着树龄增加,宁夏枸杞表层土壤微生物生物量和细菌多样性呈先增加后降低的趋势。老龄植株土壤 Xanthomonadales 数量相对最多。土层对枸杞土壤碳分布有极显著影响,树龄主要显著影响土壤氮源和细菌群落多样性,季节对枸杞土壤碳源、微生物量碳氮均有极显著影响。     

灌丛树干茎流与根区优先流对灌丛沙堆"土壤沃岛 效应"的影响研究

"土壤沃岛效应"的形成增强了植物对干旱贫瘠环境的适应能力和生态系统的稳定性,在植被重建方面具有重要的生态水文学意义。灌丛树干茎流和根区优先流的水分和养分富集作用对灌丛沙堆"土壤沃岛效应"的形成、发育和演化具有极其重要的作用。弄清灌丛沙堆演化过程中灌木对土壤水分变化的时空响应和其多样性的维持机制、植被对水分的生态适应对策,是进一步研究灌丛沙堆形成和演替机制的关键。本文综述了灌丛沙堆的形成机理,对灌丛沙堆演化过程中土壤水文过程与植被响应机理以及灌丛树干茎流与根区优先流对"土壤沃岛效应"的影响进行了阐述,并对灌丛树干茎流与根区优先流研究方法进行了评述。在未来研究中,应加强对灌木地下根系分布及水分和养分沿灌木根系形成的优先通道运移和再分配的研究,以便更好地评价干旱贫瘠环境中树干茎流对灌木群落稳定性和生态系统发育所起的作用。     

降水量及N添加对宁夏荒漠草原土壤C:N:P生态化学计量特征和植被群落组成的影响

为了解降水格局改变和大气氮(N)沉降增加背景下土壤碳(C)∶N∶磷(P)平衡关系的改变是否会影响到荒漠草原植被群落组成, 基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(降水量减少50%、降水量减少30%、自然降水量、降水量增加30%和降水量增加50%)、N添加(0和5 g·m^-2·yr^-1)及其交互作用的野外试验, 初步分析了土壤C∶N∶P生态化学计量特征和植物群落组成的变化趋势以及二者的关系。结果表明, 增加降水量降低了土壤有机C、全N和N∶P。N添加及其与降水量的交互作用对土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小; 适量增加降水量刺激了多数植物生长, 提高了群落多样性。过量增加降水量导致猪毛蒿种群生物量急增, 且N添加对降水量效应有促进作用, 从而降低了群落多样性; 土壤含水量、全N、有机C和N∶P与种群生物量关系较为密切, 土壤含水量、有机C、C∶P和C∶N与多样性指数存在较强的相关关系。以上结果意味着降水量会通过调控土壤水分有效性, 改变土壤与植物之间N和P的满足程度, 从而对植物生长策略和群落多样性产生影响; 短期N添加对土壤养分有效性影响较小。因此, 还需通过长期的原位试验, 对N添加及其与降水量交互作用下土壤C∶N∶P计量平衡与植物群落组成的关系进行深入探讨。