水蚀风蚀交错带土壤-植被系统氮素空间变异特征

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析了黄土高原水蚀风蚀交错带本氏针茅草坡地土壤—植物系统氮素沿坡面的分布,并从不同空间尺度研究了土壤—植物系统氮素的空间结构特征,以揭示水蚀风蚀交错带草坡地土壤—植物系统氮素分布特征。研究结果表明,随坡位的降低,草坡地植物生物量、植物氮含量和储量均逐渐增加;土壤有机质和全氮含量在坡上部和坡中部相近,但均低于坡底部;土壤硝态氮和铵态氮含量沿坡面呈先降低而后在坡底部迅速增加的变化趋势。这些变量的变异系数除硝态氮和铵态氮以坡中部最小外,均以坡底部最小,表明坡底部土壤—植物系统氮素分布最为均匀。各变量的最佳拟合模型在3个分析尺度上均保持一致,且随分析尺度的增加,块金常数、块金效应逐渐增大,样点间的空间依赖性逐渐减弱,空间相关性减弱。表明水蚀风蚀交错带草坡地土壤—植物系统氮素在不同尺度上空间结构比较稳定,属中等或强空间相关性,其空间变异主要来源于结构性因素。     

黄土高原本氏针茅光合特性及生产力的研究

对黄土高原本氏针茅叶片光合特性及生产力状况研究结果表明,本氏针茅前期生长较慢,5月初至7月初为快速生长期,最高株高可达92.2cm,最高日增长量达1.67cm。本氏针茅生物量季节动态呈单峰曲线,8月份达最大值(822.5g/m2),其中非光合器官占比重较大。其叶片光合、蒸腾特性受环境因子的影响而呈规律性变化,光合速率、蒸腾速率及气孔导度日进程均表现为双峰曲线,且光合午休同时受气孔和非气孔因素的限制。     

皇甫川流域单株本氏针茅的蒸腾模型

采用快速离体称重法,测定皇甫川流域本氏针茅每日6:00-19:00蒸腾强度的日动态;用自动气象站同步连续监测太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、风速、10 cm处土壤温度等环境因子;用LI-6400便携式光合系统同步测定本氏针茅每日6:00-19:00的叶蒸腾速率、气孔导度等因子,并用Excel 2003,Visual C++6.0和SPSS 13.0处理所测定数据.通过分析本氏针茅每1 h单株蒸腾量与环境因子以及植物特性因子之间的关系,建立了皇甫川流域单株本氏针茅瞬时蒸腾量数学模型.通过对模型评价指标进行计算及分析,认为该模型拟合优度较好,可以获得满意的数值模拟结果.在此基础上,建立了单株本氏针茅的日蒸腾量数学模型.     

北方农牧交错带缓坡耕地土壤风蚀特征

研究采用野外观测手段对不同坡向和坡位的土壤风蚀特征进行测定和分析。结果表明:①缓坡耕地不同地形部位,风速随地形升高而增大,主要由于微地形作用,使南坡风速略高于北坡。②土壤风蚀量随风速变化呈现出指数函数变化趋势,风速增大则风蚀量也增大。③以坡顶为对称轴,北坡和南坡的风蚀量基本呈对称分布,北坡风蚀量占南坡风蚀量的88.6%;5个地形部位的风蚀量相比,最大值并非出现在坡顶部位。④坡中和坡底在0～6cm高度范围内,坡顶在0～8cm高度范围内,随高度和风速增加,风蚀量呈线性增大;在8～60cm高度范围内,风蚀量随高度增加呈现出负指数函数递减的规律,6cm<高度<20cm递减率较大,高度>20cm递减率较小。     

农牧交错带缓坡丘陵土壤水分空间分布特征--以内蒙古后山为例

通过对内蒙古农牧交错带缓坡丘陵区不同部位和深度处土壤水分的观测和分析 ,发现 :农牧交错带缓坡丘陵的土壤水分分布受坡度、坡向、坡位、植被类型等因素的影响 ,表现出一定的空间变异特性。在坡度为 3°～4°的缓坡丘陵上 ,土壤水分以阳坡 (南坡 )为最高 ,阴坡 (北坡 )次之 ,顶部最低。不同部位因贮水量不同造成植物生物量存在差异 ,顶部的生物量小于南北坡的生物量。同时发现 ,不同部位土壤中有干土层出现 ,不同季节干层深浅不同。     

本氏针茅与柳枝稷光合生理生态特征比较研究

采用美国LI-COR公司生产的Li-6400便携式光合测定系统,选择在干旱季节里,在田间自然条件下,测定并比较研究了引种牧草柳枝稷和天然牧草本氏针茅两种禾本科植物的光合生理生态特征的日变化.结果表明,柳枝稷属于高光合、低蒸腾和高水分利用效率的植物,具有较强的气孔调节能力.柳枝稷之所以具有较高的光合速率,主要是因为它具有较强的叶肉细胞羧化能力,较低的气孔导度降低了蒸腾速率,从而提高了水分利用效率;本氏针茅属于较低光合,较高蒸腾和低水分利用效率的植物,但二者均能在黄土高原保持良好的生长.     

基于空间统计学和GIS的农牧交错带土壤养分空间特征分析--以内蒙古翁牛特旗为例

土壤养分是土壤肥力的重要标志，是土地评价和管理的重要指标之一。通过空间统计分析和GIS分析了农牧交错带土壤养分的空间分布特征。结果表明，土壤有机质的Moran I系数对尺度响应敏感，随着尺度的增大，空间自相关性减少，而全氮、速效磷和速效钾的Moran I系数对空间的尺度响应不明显；土壤的有机质、全氮和速效磷在50km的范围内表现出空间的正相关，而在60km以外表现出空间的负相关；土壤表层速效钾变程最大（33000m），全氮次之（11000m），速效磷最小（3000m）；土壤表层养分的变程与分维数呈明显的负相关关系，土壤表层有机质和速效钾的最佳拟合模型为指数模型，而全氮和速效磷的最佳拟合模型为球状模型。     

农牧交错带土壤营养元素分布及其改善途径——以内蒙古自治区多伦县为例

对农牧交错带内蒙古自治区多伦县61个表层土样测定分析表明,有32.0％的土样有机质含量<1g/kg,40％的土样有机质分量为1～3g/kg,属中等水平,仅有28％的土样有机质含量为3g/kg。大量元素中32.7％的土壤缺N,58.9％缺P,19.5％的土壤缺K;微量元素中100.0％的土壤缺Mo,88.7％的土壤缺Zn,52.7％的土壤缺B,24.3％的土壤缺Mn等。并进行综合评价,指出不同地型各类土壤合理施肥、退耕增产及其沙化治理、改善生态环境的对策。     

施水对本氏针茅光合作用和叶绿素荧光特征的影响

 通过利用短期施水代替降雨的方法,研究长期干旱条件下突然施水对本氏针茅光合特性的影响。结果表明:施水后,本氏针茅的叶水势得到恢复,RuBP羧化酶活性提高,表观量子效率、羧化速率和最大光合能力明显增加,限制光合作用的气孔因素和非气孔因素得到缓解。同时,本氏针茅的光化学活性在施水后部分恢复,光量子产量和热耗散能力明显提高。不同水分条件下,本氏针茅叶片的叶绿素荧光光诱导过程存在较大的差异,施水条件下,叶片的光合速率、气孔导度、实际光化学效率和非光化学淬灭上升速率较快,而持续干旱条件下叶片的光诱导速率较慢。     

北方农牧交错带(武川县)土壤微生物数量分布及层化比率研究

采用田间采样及室内培养方法，对内蒙古武川县耕地、退耕还灌地和放牧草原3种类型土地土壤微生物各类群的数量分布和层化比率进行了研究。结果表明：在土壤耕作层（0～30cm）土壤微生物数量呈逐层下降趋势，3种类型土地的土壤微生物总数相差不大，3种类型土地土壤微生物层化比率存在明显差异。同时提出了土壤微生物层化比率的概念，并认为土壤微生物层化比率可能是一个比较好的指示动态土壤质量（土壤演替方向）的指标，当一个区域土壤微生物层化比率大于2时，土地一般不会发生退化现象。在研究的3块实验区域中，耕地存在较高的退化风险．退耕还灌地正处于逐步恢复的阶段，放牧草原依然存在逐步退化的趋势。     

农牧交错带牧业系统波动性及影响因子分析

牧业系统波动是影响到农牧交错带农户生计和生态安全的重大问题。该研究以羊只总数为牧业系统特征变量,选取年降水量、年平均气温、有效灌溉面积、粮食播种面积、粮食总产量、当年造林面积、草地面积、植被指数、农业劳动力人数和农民人均纯收入为影响因子。用经验模态分解法获得羊只总数及其10个影响因子的波动分量和趋势量;进而运用集对分析法对羊只总数与其影响因子的相应波动分量进行对比分析。结果表明,1954—2013年盐池县羊只总数波动较大,羊只总数及其10个影响因子存在3~4、7~15、22~26、40~45 a的准周期性波动,22~26 a准周期是羊只总数波动中最重要的。对羊只总数波动影响最大的因子是粮食播种面积,其次是年降水量,二者的综合影响率占75%。年平均气温、粮食总产量和造林面积也有一定影响。羊只总数波动分量的周期越长,受农业的影响越大;越短则受气候的影响越大。经济社会对羊只总数的波动影响很小。气候因子在3、7~9和30 a准周期上影响羊只总数波动,是其主控因子;而粮食总产量、当年造林面积是羊只总数波动的反向调节因子,其他6个因子兼有主控和反向调节两方面的作用。基于以上各主要影响因子的作用机理,构建有效的农林牧复合系统将是实现盐池县牧业系统稳定发展的必然出路。     

陕北农牧交错带50年来土地沙漠化的自然和人为成因定量分析

荒漠化的发生发展受自然及人为因素的共同作用,为了对自然及人为因素的贡献进行定量化分析,以陕北农牧交错带为研究对象,选择该区1949—2000年7个自然和人为因子,运用主成分分析方法,对土地荒漠化过程中的自然与人为要素作用强度进行量化分析。结果表明:1)陕北农牧交错带自1949年以来气候呈现暖干、冷湿交替过程,而未来气候将逐渐趋于暖干,但平均风速则呈现逐渐降低的趋势;人口和牲畜数量及工业总产值持续增长,人均耕地面积则持续下降,这些对荒漠化防治均是不利因素。2)在陕北农牧交错带荒漠化的发展过程中,自然因素的贡献率为13.06%,人为因素与自然因素综合作用的贡献率为73.51%。3)尽管自然及人为因素50年来的变化促进了荒漠化的发生发展,但自20世纪50年代开始的"三北防护林建设"和"退耕还林(草)工程"对阻止荒漠化的发展起到了关键作用。     

阴山北麓农牧交错带裸露耕地土壤风蚀物垂直分布规律

为了解阴山北麓农牧交错带的土壤风蚀特性,采用SCC-6型集沙仪在野外自然风况下对风蚀物进行实地收集试验并对其粒度组成进行分析研究,得到了阴山北麓农牧交错带裸露耕地土壤在自然风况下风蚀物沿高度的变化规律,揭示了风蚀物沿高度的变化规律和不同跃移颗粒体的粒度组成沿高度的变化特征。并利用室内风洞研究了不同风速作用下,不同风力作用时间内,风蚀物含量沿高度的变化规律和风蚀量与风速的关系。结果表明：阴山北麓农牧交错带土壤风蚀是一种近地表的风沙运动,风蚀物跃移颗粒体主要集中在7.5～43.5 cm高度,风蚀物含量沿高度呈一递减函数,对幂函数、指数函数和对数函数均具有较好的相关性;风蚀物颗粒组成与风蚀强度和地表状况关系密切;风蚀物颗粒组成以某一粒径范围、某一高度为界随高度的变化而表现出明显的规律性;风蚀量沿高度的变化与风力作用时间有关,风蚀量随风速的增大呈指数增加。为研究该区域土壤风蚀规律及提出合理防风固沙措施奠定了基础。     

黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响

为明确黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响,在陕西神木六道沟流域选取退耕30 a的长芒草坡地和裸地坡面,利用图像处理和常规分析方法研究了长芒草根系和土壤养分在土壤剖面分布及其相互关系。结果表明：长芒草根系主要分布在0～50 cm土层,分布规律可用指数函数来模拟。有根系存在的土壤表层有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮含量均高于无根系存在的坡面。在有根系存在时土壤有机质、全氮和硝态氮的具有明显的表聚现象。0～ 50 cm有机质、全氮、硝态氮和铵态氮随深度的变化可用幂函数来表示,而全磷随深度呈线性相关。0～50 cm的土壤养分与根长密度的关系可以用线性函数来表示。其研究结果为坡面退耕地土壤管理提供科学依据。     

丘陵平原过渡区不同土地利用方式土壤DDTs残留及潜在风险

滴滴涕(DDTs)曾作为杀虫剂被广泛使用,对土壤造成很大的污染,已成为土壤中主要化学污染负荷的重要组成之一[1]。我国自20世纪50年代开始使用DDTs到停止生产和大规模使用DDTs的30多年间,累计使用量40多万t,占国际用量的20%[2]。目前国内外有关土壤DDTs残留污染的研究报道不计其数[3～6],对于指导无公害农产品生产发挥着巨大作用。但我国地域辽阔、土地利用类型多样,已有的土壤中OCPs残留和迁移特征的研究还不能满足我国农业清洁生产的需要。四川省乐山市五通桥区位于长江上游,是典型的丘陵平原过渡区,不仅是人口稠密区,而且具有长期的农耕历史,土地利用方式多样,农药和化肥等的施用可能对该     

Density and distribution of the endemic Seram cockatoo Cacatua moluccensis in relation to land use patterns

The endemic Seram cockatoo, Cacatua moluccensis, was placed on Appendix I of CITES in response to declining trade statistics but in the absence of population data. We conducted population surveys and collected data on habitat structure at seven sites on Seram in 1998. Cockatoo densities ranged from 0.93 to 17.25 birds/km² and averaged 7.9 birds/km² across sites. We classified habitat into three types but found that cockatoo densities did not correspond closely to habitat differences across sites. Cockatoo abundance was significantly associated with presence of potential nest trees and strangling figs. Analysis of forest cover and landuse indicates that while most of the island is still covered in lowland forest, only 14% of these forests are protected and almost half the island is classified as logging concession. Conservation recommendations include better information and enforcement of laws protecting Seram cockatoos and resolution of boundary conflicts between parks and logging concessions.     

西北农牧交错区草地类型遥感划分方法

草地是西北农牧交错区最大的生态屏障。为使各类型草地在生态环境建设中发挥最大的效应,以甘肃省为典型研究区,综合运用遥感技术,研究了西北农牧交错区草地类型的划分方法。利用草地生长期（4－9月）内11个时相的中分辨率成像光谱仪（MODIS）增强型植被指数（EVI）数据构建时间序列数据集,根据同期的野外采样点,提取各类型草地生长期内的典型时间谱特征曲线。在西北农牧交错区,要结合数字高程（DEM）信息和以黄河分界的东西两区域为主要自然因子,将研究区分成若干自然子区域。在各子区,分别根据各像素时间谱特征曲线与典型时间谱特征曲线的相似度,构建决策树完成分类。以1︰500 000草地资源类型图资料为真值样本,验证表明,分类结果精度总体一致性为71.41%,Kappa系数为0.66,各类型面积所占比例非常接近样本值。MODIS EVI时间序列影像弥补了其空间分辨率低的不足,草地类型生长季时间谱特征曲线增强了各草地类型之间的差异性,使得MODIS数据适合于草地二级类型的划分。加之MIODIS数据免费获取,且适合用于大区域遥感监测,使得低成本高精度且宏观的遥感草地类型划分成为可能。     

龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀对有机碳迁移的影响

坡耕地土壤再分布对土壤有机碳(SOC,soil organic carbon)迁移的作用机制研究已成为土壤侵蚀学研究的热点,然而目前极少有研究关注地震后生态脆弱的龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀机理及其导致的土壤有机碳再分布规律。该研究选择龙门山地震带内(都江堰市)一块陡坡耕地和一个梯田系列,采用137Cs法和野外调查,对比分析强震导致田埂垮塌和未受损情况下坡耕地土壤侵蚀空间变化特征和有机碳运移变化机理。结果表明,该区黄棕壤有效137Cs背景值为1 473 Bq/m2;坡度较小的坡式梯田内部上坡表现为侵蚀,下坡表现为沉积,同时,上部梯田的侵蚀速率高于下部梯田,但整个梯田系列净侵蚀量非常小,这表明梯田之间由于缺乏田埂的保护,水力也起着侵蚀、搬运上坡梯田土壤的作用,但是整个坡式梯田系列可以起到较好的保土作用,同时,坡式梯田内部主要以耕作侵蚀为主,是造成梯田上部坡位土壤流失严重的主要原因;陡坡耕地的地形为复合坡,由于田埂垮塌导致其土壤侵蚀速率显著高于坡式梯田系列,在整个坡面上,除了坡顶土壤侵蚀速率高之外,下坡坡度变大(曲率较大)的部位土壤侵蚀速率也非常高,同时,土壤沉积也发生在2个坡位(中下坡坡度较缓的部位和坡脚部位);在梯田系列和陡坡耕地上,SOC与土壤137Cs的空间变化规律较为一致。研究结果表明,在龙门山地震带,质量较好的石埂梯田仍然发挥着较好的土壤保持效果,同时,耕作侵蚀是该区坡耕地上一种重要的土壤侵蚀形式,在制定相应的土壤保持措施时,必须充分考虑耕作侵蚀的作用,才能有效地控制土壤侵蚀,此外,该研究结果还表明采用137Cs核素示踪技术可以比较科学地解释该区域的土壤侵蚀速率和SOC的空间变异规律。     

Comparing N-labelling techniques for enriching above- and below-ground components of the plant-soil system

Comparisons were made of three different ¹⁵N-feeding techniques, leaf, petiole and stem feeding, to identify the most efficient technique for labelling above-and below-ground plant biomass under controlled environment conditions. ¹⁵N-urea (0.5%, 10 atom % excess ¹⁵N) was applied to chickpea (Cicer aritenium var. ICCV 5003) plants twice during early growth. Leaf feeding was found to be the most efficient in terms of ¹⁵N-solution uptake (5.9 ml 48 h⁻¹) and ¹⁵N-enrichment at harvest, with 0.95, 0.41, 0.79, 0.67 and 0.22 atom % excess ¹⁵N in the leaves, stems, grain, grain straw and clean root fractions, respectively. Solution uptake was low in the second stem feeding event due to blockage of the drilled hole, resulting in low ¹⁵N-enrichment of leaves (0.29 atom % excess ¹⁵N). Although petiole feeding resulted in more even relative enrichments among plant parts our results highlight the usefulness of leaf ¹⁵N-feeding to estimate below-ground plant N and to trace the long-term fate of plant-derived N within the soil.     

基于几何方法评价长期施用化肥坡耕地作物轮作系统可持续性

为了评价长期施用化肥条件下黄土丘陵区坡耕地作物轮作系统的可持续性,本文基于三角形面积法,采样测定了长期施肥试验小区（17年）的土壤理化属性及作物产量,将所测定的18项指标划分并转化为土壤物理指数、养分指数和作物指数,并计算出可持续性指数（三角形面积）。结果表明: 1）与对照（N0P0）相比,长期施用化肥可以提高系统的可持续性,物理指数、养分指数、作物指数及可持续性指数平均增加19.3 %、19.6 %、200.6 % 和 139.6 %; 2）单施氮磷处理,可持续性指数随着施肥量的增加（N0P0N1P0\N0P1N2P0\N0P2）而增加,分别较对照（0.53）增加了17.7 %、84.7 %和76.8 %、88.9 %,但低于临界值（1.3）52.0 %、26.6 %和27.8 %、22.8 %,单施化肥处理的坡耕地作物轮作系统不可持续; 3）氮磷配施可持续性指数平均比临界值（1.3）高27.4 %,坡耕地作物轮作系统具有较好的可持续性。系统可持续顺序依次为N1P2 （1.98） N2P1（1.74） N2P2 （1.47） N1P1（1.44）。处理N1P2（施N55.2 kg/hm2,P2O5 90 kg/hm2）是该研究区坡耕地可持续作物轮作系统的最优化肥施用模式。