中国北方温带草原区土壤容重分层数据重建与空间格局分析

中国北方温带草原区因其地域跨度较大,地理条件复杂,土壤容重空间格局和分层数据情况仍不清楚。基于此,本研究利用中国北方温带草原区土壤容重调查实测数据,对北方温带草原地区表层土壤容重构建土壤传递函数,进行土壤垂直剖面分层容重数据重建与水平空间的土壤容重数据估算。结果表明:中国北方温带草原区土壤容重在空间上呈现中部和西北部高,东部和山区低的现象,草地平均土壤容重为1. 50 g·cm~(-3)。按地理区域划分,土壤容重最高为南疆盆地,平均为1. 99 g·cm~(-3),阿勒泰山区土壤容重最低,平均为1. 03 g·cm~(-3)。按照草地类型统计,高寒草甸类土壤容重最低,平均为0. 76 g·cm~(-3);温性荒漠类土壤容重最高,平均为1. 80 g·cm~(-3)。北方温带草原区草地表层(0～10 cm)土壤容重的平均预测误差、均方根误差、相对误差和复相关系数分别为0. 018、0. 223、16. 2%和0. 5386。     

新疆伊犁地区草地土壤容重空间格局分析

以新疆伊犁地区146个草地样地表层土壤容重调查测定数据为基础,结合遥感及气象数据,进行草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI间的相关及回归分析,构建土壤容重综合评价模型,借助ArcGIS平台加权叠加计算出伊犁地区草地土壤容重的空间分布格局。结果表明,伊犁地区草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI间显著相关(P<0.01);综合评价结果与实测值之间的复相关系数R²=0.6025,均方根误差(RMSE)为0.1479 g/cm³,总体偏差为14.39%,平均预测精度达85.61%。空间格局上,土壤容重在河谷地带较高,随着海拔递增呈现出逐渐减小的趋势;伊犁河谷两侧的温带荒漠类草地土壤容重最大,约为1.3340 g/cm³,南部天山北坡的高寒草甸类草地最小,约为0.7310 g/cm³。综合评价结果较好地反映了新疆伊犁地区的土壤容重空间分布情况,与土壤类型和草地类型的分布基本吻合,可以为草地退化安全评估提供参考。     

新疆北疆荒漠草地土壤容重空间分布格局及其影响因素

针对我国荒漠草地土壤容重清查数据库严重缺失问题,以新疆北疆426个荒漠草地野外实测数据为对象,结合气象数据及"3S"技术,探讨土壤容重空间变异特征及其主要影响因素.结果表明:0～100cm各土层土壤容重变化范围为0.66～2.17g/cm3,平均值为1.45g/cm3,砾砂质、盐土、沙质、土质、砾石质荒漠亚类土壤容重均...     

内蒙古地区草地表层土壤容重空间格局分析

本文以内蒙古地区草地表层土壤容重调查测定数据为基础,结合遥感和气候多重数据,进行草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃积温、湿润度和NDVI等6个生态要素之间的回归分析。根据回归拟合方程,借助ArcGIS平台进行单因素插值,并通过插值预测结果与实测数据的拟合程度进行各因素对土壤容重影响的权重分析,加权叠加并综合插值出内蒙古草地土壤容重1 km×1 km栅格的空间分布图。结果表明：内蒙古地区草地土壤容重平均值为1.45 g·cm^-3,其中温性荒漠类草地的土壤容重最大,为1.58 g·cm^-3,温性草甸草原类土壤容重最小,为1.27 g·cm^-3;空间格局上,草地表层土壤容重自东向西方向呈现由低到高逐渐递增的趋势。综合插值得到的内蒙古草地表层土壤容重空间格局图,通过预测值与实测值之间的复相关性检验,其复相关系数R²=0.6739,均方根误差（RMSE）为0.1424 g·cm^-3,总体偏差为9.77%,平均预测精度达90.23%。综合空间插值结果较好地反映了内蒙古地区土壤容重空间分布情况,与土壤类型和草地类型的分布基本吻合。     

我国北方温带草原碳循环研究进展

首先分析了我国北方温带草原在我国草地生态系统碳循环研究中的地位和重要性,进而从碳的固定、碳的贮存和碳的释放3个方面阐述了我国北方温带草原碳循环的特征和研究现状,探讨了影响碳循环3个环节的主要因素,重点对北方温带草原初级生产力、土壤有机碳、土壤呼吸及其对环境因子和人类活动的响应进行综述,为我国北方温带草原碳循环的研究提供参考。     

基于Meta分析的中国北方草地土壤pH对放牧的响应研究

基于Meta分析,通过对中国北方草地已开展的24个有关不同放牧强度对土壤pH影响的试验结果进行整合分析.结果 表明:放牧轻度增加我国北方草地土壤pH值,平均效应值为0.009±0.006,增幅0.91％.放牧极显著增加温性草甸草原土壤pH值(P＜0.01),但降低高寒草甸土壤pH值.不同放牧强度对pH平均效应值的影响无显著性差异,从高到低为轻度放牧＞重度放牧＞中度放牧.土壤全磷对放牧草地平均效应值具有显著负效应(P＜0.05),可以解释14.56％的效应值变异.土壤速效氮、速效磷、有机质、全钾和容重也是解释效应值变异的主要因素.放牧利用对北方草地土壤pH不会产生较大影响,中度放牧利用为最适宜的草地利用方式.     

贵州喀斯特暖性草丛土壤物理因子空间异质性分析

土壤空间异质性是土壤的重要属性之一。采用地统计学中的半方差分析和分形分析研究了贵州喀斯特暖性草丛草地土壤物理因子的空间异质性。结果表明,土壤含水量、容重和孔隙度具有明显的空间异质性。在0~5 cm土层,空间异质性尺度为4~15 m;15~20 cm土层,空间异质性尺度为12~30 m;空间异质性程度随尺度变化,上层的土壤空间异质性小于下层。上层土壤孔隙度的空间异质性以空间自相关部分为主,占空间异质性的68.0%,而土壤含水量和容重随机部分的空间异质性相对较大;下层土壤物理性质的空间异质性全部是由空间自相关引起的。土壤含水量、容重和孔隙度的分维数都较大(大于或接近1.8),说明更小的尺度上生态学过程在各个变量要素空间格局的形成中起控制作用。     

甘肃省草原产草量动态监测模型

利用MODIS数据和地面实测资料,研究了甘肃省不同草原区的最适草原生物量遥感估算模型,并反演了甘肃省2005-2009年的草原产草量,分析了其空间分布特征.结果表明,不同草原区适合的植被指数和反演模型类型存异,其中河西走廊高平原荒漠草原区适合的植被指数是RVI、模型类型为对数模型,甘南高原草甸草原区适合的植被指数是EVI、模型类型为指数模型,而黄土高原温性草原区适合的植被指数是NDVI、模型类型为二次多项式模型.甘肃省2009年草原总产鲜草3 718.30万t,整体呈现东北低、西南高的空间变化过程,形成3个高产中心,分别是甘南高原、祁连山北麓中东段和陇南南部.与1985年相比,2005年草原明显减产(相对变化率V=19.34％),但2005-2009年间甘肃省草原产草量有总体上升的趋势.     

1982—2015年中国温带地区夏季植被长势对生长季结束日期的影响

基于1982—2015年GIMMS NDVI3g数据,利用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法识别中国温带生长季结束日期(End of Growing Season,EOS),并在空间上及不同植被类型上分析了夏季植被长势对生长季结束日期的影响.结果表明:研究期间,中国温带地区的夏季平均NDVI值主要分布在0.0...     

黄土高原不同植被类型土壤活性有机碳组分分布特征

为探讨黄土高原植被恢复对土壤碳循环和有机碳库组分的影响,选取延河流域不同植被类型0～10,10～20 cm土层土壤为研究对象,通过对其活性有机碳组分的研究,为土壤碳循环及植被恢复对有机碳库组分及其稳定性的影响提供理论依据.结果表明:土壤微生物量碳森林区 >草原区 >森林草原区,其0～10 cm土层含量比10～20 cm分别高61.43%,43.00%和34.65%;轻组有机碳森林区 >草原区和森林草原区;可溶性有机碳、易氧化有机碳均为森林区 >草原区 >森林草原区,其上层含量较下层分别增加51.21,56.63,20.65 mg·kg^-1;2.34,-0.08,0.99 g·kg^-1.土壤活性有机碳表现为森林区最高,相对于森林草原区,草原区草本植被能显著提高活性有机碳含量,活性有机碳随土层深度增加其有效性降低.     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

宁夏典型天然草地土壤有机碳及其活性组分变化特征

为探寻宁夏典型温性天然草地土壤有机碳及活性组分变异及储量特征,以宁夏4种典型的天然草地(温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原)为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对宁夏全区49个固定监测点,土壤有机碳及其活性有机碳组分(易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳)进行采样和室内分析.结果表明...     

氮磷添加对高寒草甸植物群落根系特征的影响

全球变化背景下,持续的氮沉降加速了陆地生态系统的磷循环,进而引发了生态系统中潜在的磷限制,因此研究氮磷耦合对于植物应对环境变化导致的养分限制至关重要。以川西北高寒草甸为研究对象,通过微根管原位监测与室内分析相结合的方法探讨了青藏高原高寒草甸植物根系动态变化特征对不同梯度氮磷添加的响应机制及其与土壤理化特性间的相互关系。结果显示：氮磷（NP）添加增加了表层（0~10 cm）土壤全磷、速效磷以及速效氮含量,整体上降低了土壤pH和C∶P,但对土壤全氮和有机碳含量影响微弱;氮磷添加不仅延长了根系寿命,还使得表层根系现存量提高了8.79（NP₂₀）和13.21 mm·cm^-3（NP₃₀）,生产量、死亡量分别提高了3.17（NP₃₀）和2.92 mm·cm^-3（NP₃₀）,但深层（10~20 cm）根系现存量降低了8.85（NP₁₀）和5.37 mm·cm^-3（NP₃₀）,生产量降低了1.63（NP₁₀）和1.43 mm·cm^-3（NP₂₀）,死亡量降低了2.14（NP₁₀）和1.78 mm·cm^-3（NP₃₀）;另外,根系生产量、死亡量及现存量与土壤速效养分的相关性总体上达到了极显著水平（P<0.01）。综上可知,氮磷添加通过改变土壤可利用性氮磷含量,不仅使得植物根系分布浅层化,而且以延长根系寿命的方式减缓了根系周转,进而减少了根系对碳的消耗,增强了其碳汇功能,从而改变了高寒草甸生态系统的碳分配格局。     

基于机器学习的阿勒泰地区草地地下生物量估测与数字制图

为精准估算草地地下生物量,分析其水平及垂直空间格局,实现草地地下生物量(BGB)的数字制图。调查了2015年阿勒泰地区草地生长季节(6-8月)的生态要素和地下生物量。以地理位置、地形、气候、土壤和植被中的代表性信息为基础,基于机器学习算法估测研究区0～30 cm的草地地下生物量,并根据估测结果利用空间插值法得到地下生物量的空间分布格局,最终实现草地地下生物量的数字制图。结果表明:1)相比偏最小二乘回归(PLS)和随机森林模型(RF),支持向量机模型(SVM)在0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层地下生物量的估测中表现出最高的精度,验证集数据的精度(R²)依次为0.77、0.67和0.69,相应的RMSE为245.56、98.81和63.58 g·m^-2。从空间插值的效果看,反距离权重插值(IDW)优于径向基函数插值(RBF)和张力样条插值(SPL)。2)进一步比较了不同估测模型与空间插值方法间的组合能力,结果显示,在阿勒泰地区的草地地下生物量研究中,SVM+IDW是可靠的估测模型和空间化方法的组合。在0～10 cm、10～2...     

Temporal and spatial variation in grassland ground surface soil heat flux on the Qinghai-Tibetan Plateau from 2003 to 2018北大核心CSCD

Based on measured data from 7 stations on the Qinghai-Tibetan Plateau,the ground surface soil heat flux （G0） was calculated,and the diurnal and seasonal variations were analyzed. Combining this data with a MODIS,1 km resolution all-weather surface temperature data set for Western China and a China regional surface meteorological element driven data set,the Ma model was used to retrieve the ground surface soil heat flux of Qinghai-Tibetan Plateau from 2003 to 2018,and the differences in surface soil heat fluxes of different grassland types were analyzed. It was found that：1） The soil heat flux G0 in the surface layer was greater than that in the subsurface layers. The diurnal curve of G0 showed an inverted“U”shape,and the flux was relatively gentle at night compared with that during the day. 2） The seasonal amplitude of soil heat flux,G0 in the surface layer ranked summer>spring> autumn>winter. The average value of G0 in spring and summer was typically positive,while the average value of G0 in autumn and winter was basically negative. The ground surface soil heat flux in the northwest of the plateau in summer is higher than that in the southeast,while the opposite occurs in winter. 3） The soil heat flux of plateau grassland ranged between 40 and 80 W·m−2. The highest average value of G0 among all categories of grassland in the 16 years surveyed was 76. 557 W·m−2 for the‘desertification’category of temperate grassland,and the lowest was 46. 118 W·m−2 for the alpine meadow category. 4） The G0 of plateau grassland increased and then decreased through any one calendar year and seasonally was ranked summer>spring>autumn>winter. The lowest G0 in spring and summer occurred in alpine meadow,while the highest in spring was in‘desertification’temperate grassland and the highest in summer was in the temperate grassland category; The highest G0 in autumn and winter was in the warm shrub grassland,while the lowest was in the alpine deserts steppe. The above results can provide reference data for the study of surface energy balance of plateau grassland. © 2022 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

氮添加对不同坡度退化高寒草甸土壤细菌多样性的影响

选取三江源区果洛州不同坡度退化程度相近的高寒草甸,进行氮添加试验,运用Miseq PE250测序技术对土壤细菌16s rDNA进行序列测定和分析,探讨3个氮添加水平低等量氮添加（LN, 2 g N·m^-2）、中等量氮添加（MN, 5 g N·m^-2）、高等量氮添加（HN, 10 g N·m^-2）对不同坡度退化草地土壤细菌多样性的影响。结果表明：放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）是研究区草地土壤中最主要的两大类群。缓坡地与陡坡地土壤细菌个别丰度极低的门以及61.4%以上（包括未鉴定的细菌属）细菌属存在显著差异（P<0.05）。不同施氮水平对退化高寒草地各细菌门以及大部分细菌属影响不显著,对一些丰度较低的属的影响显著（P<0.05）,且在不同坡度所响应的细菌属不同。无论是缓坡地还是陡坡地,氮添加对退化高寒草甸土壤细菌群落结构存在显著差异（P<0.05）,土壤微生物丰富度和多样性整体上呈现出随着施氮量增加先减少后增加的趋势,中等量氮添加显著降低了土壤细菌丰富度和多样性,高水平氮添加显著抑制了土壤细菌的丰富度和多样性的下降（P<0.05）,说明氮添加对细菌多样性的影响具有阈值限制性。     

不同恢复措施对退化荒漠草原土壤碳氮及其组分特征的影响

以宁夏盐池县退化荒漠草原为对象,实施深翻耕+补播（SR）、浅翻耕+补播（QR）和禁牧封育（F）恢复措施,同时以传统放牧为对照（CK）,研究不同恢复措施草地 0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤总有机碳（SOC）、全氮（TN）及颗粒有机碳（POC）、易氧化有机碳（ROC）、微生物量碳（MBC）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）和微生物量氮（MBN）的变化特征,以探讨不同恢复措施对荒漠草原土壤碳氮及其组分的影响。结果表明：与其他处理相比,QR处理草地的土壤SOC含量（5.50~9.93 g·kg^-1）、土壤TN含量（0.17~0.23 g·kg^-1）、土壤ROC含量（0.53~0.99 g·kg^-1）及土壤MBN含量（62.82~73.20 mg·kg^-1）总体较高;土壤MBC含量（386.00~481.80 mg·kg^-1）及碳、氮各组分占SOC和TN的比例总体以F处理的草地较高;不同恢复措施草地各土层土壤POC、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量较CK均有所下降。相关分析表明：SOC含量分别与TN、ROC含量呈极显著正相关（P<0.01）,与MBC含量呈显著负相关（P<0.05）。基于土壤碳、氮固存,在所有的处理中,浅翻耕+补播是退化荒漠草原恢复较为有效的措施。     

不同草地类型WOFOST模型参数敏感性分析

以C为驱动的WOFOST作物生长模型是基于作物生理生态过程,综合考虑了CO₂、土壤、气候等因素对产量的胁迫作用,因此,对WOFOST模型参数进行本地化和优化便可实现时间连续且高精度的草地生物量监测。为探讨WOFOST参数敏感性分析结果在不同草地类型覆盖区表现出的不确定性问题,在天祝藏族自治县不同草地覆盖区选择了4个站点,利用气象数据、草地实测数据及土壤数据,基于扩展傅里叶幅度敏感性检验法（EFAST）研究潜在水平（指保证营养元素和水分为最佳供应,草地地上生物量仅由辐射、温度和作物特性决定）和水分限制水平（假设营养元素的供给仍然是最佳的, 但需考虑土壤有效水分对蒸发和草地生物量的影响）下WOFOST模型在不同草地类型覆盖区的全局敏感性参数和优化模型模拟精度。结果表明潜在生产水平下草地地上生物量（AGB）的敏感参数有比叶面积（SLATB）、单叶片CO₂的初始光能利用率（EFFTB）、最大光合速率（AMAXTB）、根相对维持呼吸速率（RMR）、总干物质占根和叶的比例（FRTB和FLTB）,水分限制条件下的敏感参数有SLATB、AMAXTB、RMR和FLTB。不同生产水平下叶面积指数（LAI）的敏感参数一致,从出苗到出苗后60 d主要受到SLATB、FLTB和FRTB的影响,出苗后60~200 d的敏感性参数为FLTB、FRTB、SLATB和漫射可见光的消光系数（KDIFTB）,LAI开始下降后受到KDIFTB的敏感性增强。其中,山地草甸AGB的模拟值与观测值模拟精度最高,R²=0.94、RMSE=11.71 g·m^-2,高寒草甸模拟精度最低,R²=0.83、RMSE=32.68 g·m^-2。温性荒漠草原LAI的模拟值与观测值模拟精度最高,R²=0.96、RMSE=0.02,温性草原模拟精度最低,R²=0.66、RMSE=0.38。敏感性分析方法在WOFOST模型中的应用减少了人为主观因素的影响,极大地缩短了调参时间,对获取时间连续的草地生长监测方法选择提供参考。