采煤沉陷区不同裂缝处小叶杨根系损伤特性

[目的]探究矿区采煤沉陷对小叶杨(Populus simonii)根系的损伤程度,为后期小叶杨人工林治理恢复提供理论依据。[方法]观测记录李家塔采煤沉陷区不同坡位处不同裂缝间小叶杨根系的损伤状况,运用数理统计软件分析根系损伤率、损伤类型与坡位、裂缝类型、错位差、裂缝宽和根距裂缝水平距离间的关系等反映小叶杨根系损伤特性。[结果](1)小叶杨水平根主要分布在0—60 cm土层内,0—10 cm土层内根数最多,占40.1%～43.2%,50—60 cm内根数最少,占0.63%～3.71%。根系数量随土层深度增加而逐渐减少。(2)塌陷型和滑动型裂缝处伤根类型有扯断、扭曲、皮裂和拉出,其数量表现为：扯断>皮裂>扭曲>拉出,而拉伸型裂缝处无拉出损伤根系,表现为：皮裂>扭曲>扯断,塌陷型裂缝处根系损伤最严重。(3)根系损伤数量随着根系径级增粗呈现逐渐递减的趋势。根径<2 mm近乎全部扯断,<5 mm损伤以扯断为主,>5 mm以皮裂为主,扯断次之。根越粗扯断越少,皮裂越多。当根径>11 mm时皮裂根数急促地增多。(4)根据相关性由大到小,造成根系损...     

鄂尔多斯沙地土壤生物结皮的理化性质

本文通过野外取样和室内分析相结合, 对鄂尔多斯沙地不同植物群落下的土壤生物结皮的理化性质进行了初步的研究。研究表明沙地固定的时间越久,其下的生物结皮越多,厚度也越大,结皮的厚度在0.3 ~ 1.5cm之间;在流动沙丘表面形成生物结皮后,结皮中的颗粒组成发生明显的变化,其中0.25 ~ 0.05mm级别的粗砂粒明显减少,而且随着结皮形成的厚度增加,其减少的幅度越大,最大减少的幅度可达30%;随着结皮厚度的增加,结皮的容重也明显增大,室内测定的毛管持水量明显增加,表现出强烈非孔隙吸水现象。但较厚的生物结皮也具有明显的阻水作用,也是导致老固定沙丘植物群落衰退的原因之一。结皮厚度越大,其有机质、全N、全P、速效N、速效P、速效K含量也越高,且以沙地柏下的各种养分含量最高,结皮中的最高有机质含量是流沙的13.5倍(未除去生物残体时),说明生物结皮具有显著的养分富积作用。随着有机含量的增加,其C/N和C/P比呈增加趋势,而pH有轻微的下降趋势。总之,通过对鄂尔多斯沙地生物结皮的初步分析,可以明显看出沙地生物结皮对土壤理化性质有明显的影响,对沙地的生态系统的影响需要进一步研究。     

毛乌素沙地油蒿群落生物结皮的分布特征

为研究毛乌素沙地油蒿群落中生物结皮分布状况,根据放牧强度选取沙利(禁牧)、陶利(轻度放牧)和乌审召(正常放牧)3个试验点,分别调查了油蒿群落中固定沙地和半固定沙地植被盖度、油蒿盖度、生物结皮盖度、凋落物盖度、生物结皮破碎度、生物结皮厚度等指标。结果表明,毛乌素沙地油蒿群落中固定沙地生物结皮平均盖度为83.74%,半固定沙地生物结皮平均盖度为23.54%;油蒿群落中半固定沙地生物结皮绝大部分是处于初期发育阶段的藻结皮,而固定沙地苔藓和地衣结皮所占比例接近总盖度的1/2;半固定沙地大多数处于初期发育阶段的生物结皮受上层植被的影响更大;轻度放牧干扰对油蒿群落固定沙地生物结皮盖度和厚度的影响均不显著,而正常的放牧干扰会导致生物结皮盖度显著下降;半固定沙地生物结皮对放牧干扰的影响更为敏感,即使是轻微的放牧干扰,也会产生与正常放牧干扰相当的效果。     

陕北小流域生物结皮空间分布影响因子的通径分析

选择黄土高原典型坡面,通过全面调查,采用通径分析方法,研究了生物结皮盖度和厚度的空间特征及其与环境因子之间的关系。结果表明:（1）研究区内,生物结皮在沙土区呈连续分布,平均盖度在30%以上,在黄土区则呈离散的零星分布,盖度大多在20%以下;而其厚度和抗剪强度在沙土区和黄土区的差异不显著（p > 0.05）。（2）通径分析表明,土壤质地是影响结皮盖度的直接因子（直接通径系数P_sand=0.720）,沙蒿盖度是其间接因子（间接通径系数P_sh,sand=0.422）,两者均对结皮盖度有促进作用,土壤含水率的直接正作用和间接负作用相当,因而总体贡献并不明显,海拔的直接和间接作用均为负;沙蒿盖度是影响结皮厚度的直接因子（P_sh=0.329）,而海拔（P_ele,other=-0.206）及坡向（P_asp,other=-0.311）对结皮厚度的间接负作用最大。（3）土壤含水率、土壤质地、海拔及沙蒿盖度是影响生物结皮盖度的主要决策变量,且土壤质地的直接作用,以及沙蒿盖度通过土壤质地的间接作用是其主要的作用路径;沙蒿盖度、坡向及海拔是影响生物结皮厚度的主要决策变量,且沙蒿盖度的直接作用,以及坡向通过沙蒿盖度及海拔通过硬质早熟禾盖度的间接作用是其主要的作用路径。     

油蒿、羊柴和花棒下生物结皮阻水特性分析——以宁夏盐池县为例

生物结皮作为沙丘固定的明显标志,影响着沙土水分的变化特征,生物结皮的研究对我国荒漠化地区植被的合理配置、稳定性有着重要的意义。实验于2010年7月中旬进行,以宁夏盐池县沙泉湾生态实验站为实验地,采用随机取样的方法,布设16块样地,在样地内进行植被调查,测量植被和生物结皮盖度、生物结皮厚度以及植被高度和冠幅,运用人工降雨的方法,对油蒿、羊柴和花棒下方生物结皮阻水特性进行比较。结果表明：不同植被覆盖下生物结皮厚度表现为：花棒〉羊柴〉油蒿。在有植被条件下和在裸地条件下,以及在油蒿、羊柴和花棒下方生物结皮阻水特性表现为：花棒〉羊柴〉裸地〉油蒿。通过对不同植被覆盖下生物结皮阻水特性的研究,总结出生物结皮阻水特性的规律,对当地植被的恢复、营造,以及合理放牧都有重要影响。     

毛乌素沙地梁地上小叶杨根系分布特征

为了解释小叶杨根系的适应性,采用根钻取样法对毛乌素沙地东北部梁地上不同坡位小叶杨人工林根系分布特征进行研究。结果表明：小叶杨根系大部分分布在0—40cm土层中,在0—20cm土层中达到峰值。细根（根径小于3mm）在不同坡位和距树干不同距离处垂直分布特征相似,粗根（根径大于3mm）的垂直分布特征差异比较明显,而且在距树干1．0和1．5m处的土层中,坡顶部位根系密度大于坡底部位。坡底部位细根和粗根的密度均随距树干距离的增加而减小,而坡顶部位细根与前者相似,粗根在1．0m处达到最大值。在坡底和坡顶坡位距树干任何距离上细根在深层土壤中所占比例大于粗根,但在距树干1．0m以外,粗根在坡顶部位的深层土壤中所占比例大于坡底部位,说明小叶杨根系对坡顶和坡底部位有很好的适应性。     

荒漠化地区地衣结皮厚度分布特征研究

生物结皮是干旱、半干旱荒漠化地区生态环境变化的急先锋,能够很好地反映当地的生态环境改善情况。本研究于2010、2011年在宁夏盐池县沙泉湾国家生态定位站和内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县境内的中国林业科学研究院沙漠林业实验中心第一实验场设置试验地,通过野外调查,测量不同植被覆盖条件下的地衣结皮厚度分布特征,以期找出生物结皮厚度变化规律,为当地防护林建设提供数据支持。研究结果表明:在宁夏盐池县沙泉湾,不同植被覆盖下地衣结皮厚度大小表现为花棒羊柴油蒿,而在内蒙古磴口县,不同植被覆盖下地衣结皮厚度大小表现为柽柳油蒿;比较两个地区油蒿覆盖下地衣结皮厚度大小表现为盐池沙泉湾磴口沙林中心;以油蒿植被为例,离植株根部越近,地衣结皮厚度越大。     

锡林河流域土壤有机碳空间变异分析

为了探索锡林河流域土壤有机碳的空间变异规律,基于半方差函数理论和普通克里格插值研究了0-10 cm,20-30 cm,40-50 cm土壤有机碳变异特征及分布格局。结果表明,（1）0-10 cm,20-30 cm,40-50 cm层土壤有机碳的最优拟合模型依次是高斯模型、高斯模型、指数模型。（2）随着土层深度的增加,土壤有机碳空间分布相关性增强,0-10 cm层土壤有机碳存在中等空间分布相关性,20-30 cm与40-50 cm层土壤有机碳具有强烈的空间分布相关性,自相关距离分别为25.81 km,20.26 km,45.00 km。（3）各向异性分析表明:各方向土壤有机碳变异程度随着土层深度增加而减弱,同层不同方向半方差变化明显,各向异性显著,不同层西南-东北45°方向以及东南-西北135°方向半方差变化最为明显,而各层45°方向变异程度却表现出相似性。（4）各层土壤有机碳分布具有一致性,流域南部边缘到东部以及东北部为土壤有机碳含量较高区域,北部、西北部以及上游的中南部是全流域土壤有机碳含量最低的区域,西部以及西南部土壤有机碳含量处于相对中等水平,流域地形与植被分布特征决定了土壤有机碳这种分布特点。     

藻类与微生物添加对高陡边坡生物结皮人工恢复的影响

[目的]研究微生物与藻类对生物结皮野外恢复的影响,优化黄土高陡边坡生物结皮防护技术,为区域生态修复提供新的思路和方法。[方法]利用完全试验,研究藻类(小球藻+硅藻复合藻液)、功能性微生物(胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌)两因素对人工恢复生物结皮发育状况的影响。[结果]①不同处理间发育差异明显,藻+巨大芽孢杆菌处理的生物结皮盖度中位数最大,均值为61.41%;,仅胶质芽孢杆菌处理的生物结皮厚度中位数最大,均值为2.58 mm;仅添加3 g藻处理的苔藓株高度中位数最大,均值为2.67 mm;②藻处理能够在不同添加水平下(1和3 g/m~2)显著解释(p0.05)样方间生物结皮的盖度、厚度与株密度发育差异,其添加量以2～3 g/m~2为宜;③功能性微生物对生物结皮盖度、厚度及苔藓株高度影响不明显(p=0.91/0.93/0.49),且与藻类无明显交互作用。[结论] 45°黄土边坡人工恢复生物结皮是可行的。在环境适宜的坡面喷洒藻液、接种苔藓茎段碎片,开展生物结皮恢复,能够有效构建具有一定覆盖度与厚度、发育良好的生物结皮防护层。     

冻融交替对不同生物结皮土壤饱和导水率的影响

  目的  生物土壤结皮在干旱、半干旱地区分布广泛,能显著影响土壤饱和导水率的大小,为探明冻融交替对不同类型生物结皮土壤饱和导水率的变化。  方法  以神木六道沟流域混合结皮（藻结皮 + 苔藓结皮）和苔藓结皮土壤为研究对象,采用室内模拟冻融实验的方法,测定不同冻融交替次数和初始含水率共同作用下生物结皮土壤饱和导水率（Ks）的变化。  结果  （1）冻融条件下,苔藓结皮和混合结皮的存在相比裸土均降低了土壤Ks。（2）同一冻融次数下,苔藓结皮和混合结皮土壤Ks随初始含水率增加总体呈现先增大后减小的趋势;同一初始含水率下,两种结皮土壤Ks随冻融次数增加呈现逐渐增大的趋势。（3）冻融后苔藓结皮土壤Ks显著大于混合结皮土壤,在同一冻融条件下,初始含水率为8%时,冻融3次和7次后两种结皮土壤Ks相差最大,表现为苔藓结皮土壤Ks分别是混合结皮土壤的2.1和2.3倍。（4）冻融通过影响结皮层容重和结皮厚度及结皮下层土壤有机质和 > 0.25 mm团聚体含量进而影响Ks,冻融次数对结皮厚度及有机质含量有极显著影响（P < 0.01）,对结皮容重有显著影响（P < 0.05）,初始含水率对 > 0.25 mm团聚体含量有极显著影响（P < 0.01）。（5）冻融环境下苔藓结皮和混合结皮土壤的Ks均与冻融次数呈极显著正相关（P < 0.01）,与结皮容重呈极显著负相关（P < 0.01）。并对两种结皮Ks与其他因子进行偏最小二乘回归分析,结果表明苔藓结皮土壤Ks的主要影响因子依次为结皮容重 > 冻融次数 > 结皮厚度,而混合结皮土壤Ks的主要影响因子为冻融次数 > 结皮容重。  结论  冻融交替对生物结皮土壤饱和导水率有较显著影响,且冻融作用主要是通过影响结皮厚度、结皮容重及结皮下层土壤大团聚体颗粒及有机质含量来影响生物结皮土壤饱和导水率。     

芜湖燃煤电厂周边土壤中砷汞的分布特征研究

探讨了芜湖燃煤电厂周边随距电厂水平方向、垂直剖面土壤中砷汞总量及形态分布特征,并分析了土壤中砷汞与理化性质之间的相关性。结果表明:土壤中As、Hg的变幅分别为3.821～19.264mg/kg,0.025～1.696mg/kg,平均含量分别为6.671mg/kg和0.212mg/kg。As、Hg含量总体分布特征为:距电厂1km处最大,距电厂1km距离内次之,距电厂1km以外,随距离增大而减小,其中汞随距离衰减明显。土壤汞含量在东南-西北(SE-NW)主导风向上明显大于东北-西南(NE-SW)非主导风向,而As含量在不同风向上基本无差异;土壤汞含量随剖面深度的增加明显减少,而砷在剖面上的分布规律不明显。土壤中砷主要以硫化物态和残渣态存在,而汞以残渣态和腐殖酸结合态为主。表层土中As、Hg与理化性质之间存在不同程度的相关性。     

西北防护林防风效应研究

风沙灾害是中国西北地区普遍存在自然灾害之一.为探查西北防护林的防风效能.,选取甘肃民勤和宁夏盐池2个典型的风沙灾害区,采用样地调查、统计分析、回归模型等方法,对农田片状林不同距地高度和不同疏透度在有效距离内的防风效能进行观测与分析,并对防风固沙林对地表粗糙度的影响进行了研究.结果表明,在防护林树冠以下有效防风距离内,随距地高度的增加防风效能逐渐增加;防护林的疏透度与其防风效能晕极显著负相关,相关系数达-0.941;防风固沙林随其郁闭度的增加,地面粗糙度逐渐增大,并给出防护林郁闭度和地面粗糙度之间的函数关系式.并且对产生这些结果的因为进行了初步的讨论.     

不同土壤和植被生境下生物结皮对土壤性质的影响

生物结皮作为干旱和半干旱地区重要的生物组分,对该区域生态过程中的生物地球化学循环产生重要的影响。以陕北水蚀风蚀交错区的生物结皮为研究对象,调查该区域2种土壤(黄绵土和风沙土)和3种植被(长芒草、油蒿和小叶杨群落,以农田为对照)生境下生物结皮对土壤性质的影响。结果表明:(1)结皮层与结皮下层0-10 cm各土壤性质指标的变化存在显著差异(p0.05);(2)3种植物群落生境下结皮层各土壤性质指标的变化差异不显著,表明结皮层内生物结皮生态功能作用是结皮层土壤性质的主导影响因素;(3)3种植物群落生境0-10 cm土层的土壤性质如C、N、C/N、Mg、Mn、δ~(13)C和δ~(15)N等指标变化存在显著差异(p0.05),但风沙土油蒿和小叶杨群落生境下所有调查的土壤性质指标间均无显著差异,这表明样地间0-10 cm土层土壤性质差异的主要是受到土壤类型自身特性的影响;(4)不同植被和土壤生境下的结皮层和0-10 cm样品间的空间排序分异明显,表明土壤性质间的差异依赖于生境下多因素的综合作用,生物结皮、土壤类型和植被是预测该区域表层土壤空间异质性的重要因素。     

降尘、凋落物和生物接种对沙地土壤结皮形成的影响

土壤生物结皮广泛存在于干旱、半干旱地区,特别是沙漠地区。为了了解沙漠地区生物结皮的形成机制,2007年在科尔沁沙地对流沙进行了田间模拟降尘、添加凋落物和结皮生物接种的试验,研究了几种外界物质输入对沙漠结皮特性的影响。得到如下结果:降尘可以明显促进沙地土壤结皮的形成,但结皮盖度和厚度的增加与降尘量的多少并不存在线性关系,而是非线性关系。少量凋落物(100 g m-2)的存在可以增强降尘对结皮发育的促进作用,但输入较多的凋落物(250 g m-2)反而会抑制降尘的作用。结皮接种可以明显增强降尘对结皮形成的促进作用,其中干旱环境中接种地衣结皮的效果较好,在湿润环境中接种苔癣结皮的效果较好。结皮盖度对外来物质的输入较为敏感,结皮厚度随外来物质种类和数量的增加而变化较小。与光照、干旱环境相比,遮荫、湿润环境更有利于沙地结皮的形成和提高降尘等外来物质输入的效果。     

污染水稻土中有效态重金属的空间分布及影响因子

利用地统计学方法,选择江西省贵溪铜冶炼厂污染区,研究了表层水稻土中有效态重金属的空间变异特征和影响因素.分析表明,土壤有效态Cu、Cd、Pb为中等空间相关性,有效态Zn为弱空间相关性.有效态Cu、Cd分别与有效态Zn和有效态Pb呈显著相关,表现出复合污染的特征.土壤有效态重金属的空间分布有明显的各向异性.土壤有效态重金属的长轴方位角(西北-东南和东北-西南)与污染物的扩散方向(渠道和偏东风向)相近.随污染源距离的增加,土壤有效态Cu含量降低,而有效态Cd和Pb含量增加,有效态Zn含量在西北和东南两个方向上增加.相关分析表明,影响污染区水稻土中重金属有效态含量空间分布的主要因子是离污染源的距离和地形,其次是土壤的吸附能力(土壤SO42-含量)以及土壤pH,土壤有机质和土壤孔隙性的影响较小.     

基于地统计学的河南省封丘县土壤养分空间变异研究

以河南省封丘县为研究区,利用ArcGIS 9.2的地统计分析模块研究了该区土壤养分的空间变异性。结果表明,河南省封丘县0—20cm耕层土壤中有机质、速效钾、铵态氮含量(经对数转换后)均服从正态分布,有机质的变异系数最高(0.665 6),铵态氮的居中(0.411 6),速效钾系数最小(0.321 3),均属于中等强度变异。空间结构性分析表明,铵态氮较好地符合指数模型分布,速效钾符合球状模型,有机质符合高斯模型。普通Kriging插值的结果可知,有机质、铵态氮空间分布表现为条带状格局,速效钾表现为斑块状的格局。有机质空间分布为沿东北—西南的中间带分布较高;速效钾为中部偏北地区分布较高,东南方向地区分布较低;铵态氮呈现出西北高,东南低的趋势。     

3种固沙剂固沙能力的野外试验研究

以国内种化学固沙剂为研究对象,对其不同用量下形成的结皮渗透性能、结皮厚度,抗风蚀能力、力学强度进行了野外实验观测研究.结果表明,DST、改性聚醋酸乙烯的渗透性较好,人渗深度分别可达到4.0～5.0 mm和3.2～5.0 mm,星火A渗透性差.在种固沙剂中,DST形成的结皮厚度大,可达到10～13 mm,抗压强度也最大,为1.22～2.27 MPa.改性聚醋酸乙烯和星火A形成的结皮厚度小.只有DST结皮的1/4～1/5.改性聚醋酸乙烯结皮在用量为150 g/m²时抗压强度为0.98 MPa,中小用量强度较低.星火A种用量结皮强度都弱.野外实验表明,DST无论是耐候性和抗紫外线辐射性能较好,具有较强的抗风蚀能力,改性聚醋酸乙烯的耐候性和抗紫外线辐射性能较差.相比之下,DST是一种优良的固沙剂,用量还可以降低,以降低成本.     

城市化过程中土壤肥力的时空变化分析

该文研究了郑州市城市化过程中土壤肥力质量时空变化及时空分布,结果表明:20多年来,随着土地利用集约度的不断提高,土壤有机质、全氮、速效钾含量都有所提高,仅有速效磷含量有所降低。土壤的综合肥力系数在东北西南方向较低,大面积处在差的水平,其中有少数零星分布的较高肥力。东南和西北方向的肥力较高,大部分处在良与中的水平。     

杉木单立木3-D建模与防侵蚀关键参数表征研究

单立木三维(3-D)重建与全面解析叶面积指数(LAI)的空间分布对于认识我国南方林下土壤侵蚀过程与防治具有重要意义。本研究选择江西省东部德兴市新岗山丘陵区的中国–德国–瑞士三方合作生物多样性试验基地,使用地面激光扫描仪(TLS),在野外实地通过扫描获取一棵5年生杉木的点云数据,并基于点云数据反演了该杉木LAI的空间分布,讨论了冠层结构及其异质性对林下土壤侵蚀的影响。结果表明:地面激光扫描仪是单立木3-D重建的有力工具,本研究提出的提取LAI径向分布的体元模型切分方式行之有效。样木LAI在纵向及径向上分布皆不均匀,纵向上,LAI(ΔH=0.1m)变化范围为0.02~0.18 m2/m2;径向上,树干处的LAI可达到树冠边缘处的8~25倍。东南SE、东北NE、西北NW、西南SW四个方位的LAI分布表现为下坡向(SW、NW)大于上坡向(SE、NE)。整棵杉木的LAI为2.45 m2/m2,TLS应用于林木野外扫描时受风速的影响比较大,基于体元模型计算LAI时,体元尺寸的选择非常关键。     

1956—2010年辽西地区玉米气候适宜度时空分布特征

以玉米气候适宜度模型及辽西地区4市8站近50 a(1956—2010年)逐日气象数据为基础,利用空间插值、经验正交函数分析方法(EOF)和小波变换分析方法对玉米全生育期及各主要生育时期气候适宜度的时间变化和空间分布特征进行分析,研究气候变化过程中辽西地区农业气候资源对玉米生长的适宜程度的变化特征。结果表明：1)近50 a,辽西地区玉米全生育期的降水、日照及综合气候适宜度呈逐年下降趋势,除开花期综合气候适宜度呈上升趋势外,播种、出苗、成熟期综合气候适宜度均呈下降趋势;2)在空间分布上,辽西玉米全生育期的温度适宜度、日照适宜度,播种、成熟期的综合气候适宜度分别表现出由南向北、由西向东、由西向东南和东北、由东北向西南递增,而出苗期综合气候适宜度表现为由西北向东南和东北递减;全生育期的降水适宜度、综合气候适宜度和开花期的综合气候适宜度由北向南均呈现“低－高－低－高”的带状分布特征,播种、出苗和开花期限制因素分别为降水、日照和日照;3)EOF 分析发现,辽西地区玉米全生育期综合气候适宜度距平百分率在空间上表现为西南向东北微幅递减;在时间上,小波分析发现辽西玉米综合气候适宜距平百分率第1特征向量的时间系数存在14~30 a、8~14 a、3~7 a 的3类尺度的震荡周期。