2000-2015年黄土高原生态系统水源涵养、土壤保持和NPP服务的时空分布与权衡/协同关系

生态系统服务评估决定区域可持续发展,对人类福祉至关重要。以黄土高原为研究区域,基于CASA、InVEST和RUSLE模型,结合土地利用类型、归一化植被指数、气象等数据,分析了2000年、2005年、2010年和2015年的NPP、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务的时空分布特征,识别了3种生态系统服务的热点区,并基于相关系数法分析了黄土高原地区和不同气候区(干旱气候区、半干旱气候区、高原气候区、半湿润气候区)不同生态系统服务间的权衡/协同关系。结果表明:(1)2000—2015年,黄土高原地区的土地利用类型变化剧烈,其中林地(2.8%)和建设用地(43.1%)显著增加,耕地(-2.7%)明显减少;(2)2000—2015年,净初级生产力(NPP)、产水量和土壤保持均呈现增长趋势,分别增加14.1%,5.3%和101.3%;(3)黄土高原的4类热点区(非热点区、一类热点区、二类热点区、三类热点区)所占面积变化不显著,分布具有明显的地带性,从西北到东南依次为非热点区、一类热点区、二类热点区和三类热点区;(4)在整个黄土高原地区,土壤保持与NPP、水源涵养之间为协同关系,NPP与水源涵养为权衡关系;在4个气候区,NPP与土壤保持之间的权衡/协同关系与黄土高原地区一致,但土壤保持和水源涵养在半干旱气候区和半湿润气候区呈权衡关系,NPP与水源涵养在高原气候区和半湿润气候区为协同关系。为促进区域生态系统可持续管理,应在土地规划过程中考虑生态系统服务之间的相互关系,尽可能减少权衡,增加协同。     

几种高分子有机肥原料对土壤生物学性质的影响

通过室内模拟培养的方式,研究不同用量(折合有机质含量0.05,0.10 g/kg)的甲壳素、腐殖酸钠和造纸黑液对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响.结果表明:与不施加有机肥原料的处理相比,甲壳素能促进土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性,且高量较低量处理分别增加了13.32％,4.20％,9.63％,21.88％;腐殖酸钠能抑制土壤脲酶活性,促进另外3种酶的活性,且高量处理较低量处理分别增加了6.57％,21.04％,9.82％;黑液处理能显著抑制土壤脲酶和中性磷酸酶活性,而对土壤蔗糖酶活性影响不大,对于过氧化氢酶活性只有高量黑液处理出现显著抑制作用.各有机肥添加剂均能显著增加土壤微生物量碳、氮含量,效果以腐殖酸钠最佳,其次为甲壳素,造纸黑液最小;甲壳素和腐殖酸钠均能显著提高土壤放线菌数量,抑制土壤真菌数量,且作用效果强度均为腐殖酸钠高量＞甲壳素高量＞腐殖酸钠低量＞甲壳素低量,造纸黑液对土壤放线菌和真菌的作用刚好与其相反;甲壳素对土壤细菌数量无明显作用,腐殖酸钠出现显著促进作用,而造纸黑液处理在培养初期(5～25 d)出现显著抑制作用.     

西北地区食物结构及其安全现状评估

食物是国民经济基础之基础,食物安全问题是世界各国共同面临的重大问题。及时把握和正确判断一个国家或者地区的食物安全状况,对其经济和社会可持续发展具有非常重要的现实意义。在对2000—2014年西北地区7个省(区)的食物结构及生产量、人均食物占有量和主要食物的平均人日热量拥有量进行分析的基础上,对西北地区的食物安全现状进行了评估和判断。结果表明:2000—2014年西北地区7个省(区)粮食、蔬菜、水果、肉蛋奶、棉花、油料等食物产量整体上在波动中呈增长趋势,食物种类趋向多样化和丰富化;近5年西北地区粮食和水果人均占有量均超过全国人均水平,2000—2014年人均奶类、棉花和油料占有量大于全国人均占有量,但人均蔬菜、禽蛋和肉类占有量低于全国人均水平;除青海地区外,其他6个省(区)2014年人均每日热量拥有量都达到营养学要求;2000年以来,西北地区食物安全程度不断提高,但2014年,西北地区食物安全仍处于一个较低安全水平;当前西北地区仍面临着水资源缺乏、耕地面积和质量有限、农业技术设备落后等挑战,使该地区食物安全受到威胁,针对这些问题,文章提出了调整农业结构,保护生态环境,确保食物安全可持续发展等对策。     

植被恢复的土壤固碳效应：动态与驱动机制

植被恢复是影响土壤有机碳库动态变化的关键过程之一,阐明植被恢复过程中土壤有机碳的固持动态及其驱动机制,是全球变化下碳循环研究的热点和前沿问题。本文综述了近年来国内外关于植被恢复过程中土壤有机碳固定动态及其驱动机制方面的研究,剖析植被恢复中土壤有机碳固持动态及其影响因素,探讨植物碳输入对土壤有机碳动态变化的影响机制,揭示植被恢复中土壤有机碳固定的物理、化学和微生物驱动机制,并对目前研究中存在的问题进行总结,进而提出关于植被恢复的土壤固碳效应研究,亟需在土壤有机碳组分的动态、微生物结构和功能,以及植物—土壤—微生物对土壤有机碳固持的协同作用机制等方面进一步加强。本综述可为植被恢复与土壤固碳稳定机制研究指明未来的方向,进而为促进我国植被恢复的土壤碳循环研究,科学评价生态系统土壤固碳潜力和有效实施生态系统碳汇管理提供科学参考。     

水土保持生态自然修复与生态文明建设

水土资源是人类发展与文明的根基,如何整治日趋恶化的生态环境、防止水土流失、恢复和重建受损的生态系统成为生态文明建设的关键.水土保持生态自然修复是一个费省效宏的水土流失综合防治办法,水土保持生态修复是实现资源节约型、环境友好型社会的重要途径,也是建设生态文明与美丽中国目标实现的重要载体.在分析水土保持生态自然修复与生态文明建设相互关系的基础上,概括我国水土保持生态自然修复的成效与经验,明确水土保持生态自然修复工作需要亟待加强的几个领域,提出未来实施水土保持生态自然修复工作的若干发展策略.     

长期施肥对黑土呼吸过程的影响

土壤呼吸是土壤有机C矿化分解,释放无机养分的重要生物化学过程。对公主岭地区长期有机肥(不施有机肥、施中量和高量有机肥处理)与化肥(不施化肥、施用N、NP、NPK化肥)配合施用的12个处理的黑土进行室内好气培养(196天),采用一级动力学方程模拟土壤的呼吸过程,结果表明,有机肥和化肥的施用能显著增加土壤呼吸释放的CO2 -C的累积量,提高土壤中潜在矿化的有机碳含量及其占土壤有机质的比例,促进土壤有机质中无机养分的释放,有利于提高土壤养分的有效性,改善黑土的供肥状况。有机肥与NPK化肥配合施用效果更为明显。     

秸秆还田对西藏中部退化农田土壤微生物的影响

农作物的秸秆既含有相当数量的作物必需的碳、氮、磷、钾等营养元素,又具有改善土壤的理化性状和生物学性状、提高土壤肥力等作用[1]。土壤微生物是土壤的重要成分,通过它们的代谢活动,转化土壤中各种物质的形态,是构成土壤肥力的重要因素。土壤微生物控制着土壤生态系统的许多过程,行使的功能包括:有机物料的分解,土壤化学循环,土壤结构的形成,污染物的脱毒等。土壤微生物群体的改变可以作为预示土壤变化的指标[2]。近年来,在各种自然、人为因素的影响下,西藏中部地区农田土壤退化严重,农业可持续发展面临严重挑战。本实验研究了西藏中部春…     

土壤—植物系统中重金属污染的治理途径及其研究展望

由于工业“三废”的排放,使农田遭受不同程度重金属的污染,重金属通过在作物体内富集进入食物链,对人畜健康构成了威胁。文章对土壤重金属的污染现状、治理途径及其原理、优缺点、可行性作了简要的回顾,对土壤重金属污染植物修复技术类型、原理、特点以及基因工程等现代生物技术在重金属污染植物修复技术中的应用前景作了进一步的展望,为实现对重金属污染土壤进行有效的生态整治与安全高效益的利用提供了新的技术途径。     

灌水模式对夏玉米耗水特性和干物质积累及分配的影响

为明确夏玉米的耗水特性,于2009年度在人工遮雨棚内进行盆栽试验,研究了土壤含水量对玉米生长发育的影响。在2010年玉米生长季降水量为446.2 mm的条件下,采用不同灌水量处理（试验共设3个处理,雨养：W0,全生育期不灌水;调亏灌溉：W1,保持田间土壤相对含水量为80%;大水漫灌：W2）,研究了夏玉米的田间耗水特性和干物质积累与分配规律。结果表明,2009年盆栽条件下,80%的土壤含水量有利于干物质的积累和籽粒产量的形成,可获得170.76 g/株的籽粒产量。2010年田间试验表明,W0、W1、W2处理干物质积累量分别为：310.83、321.5、325.59 g/株,产量分别为：9255.85、9747.29、9635.72 kg/hm2。与W0相比,灌水处理显著提高了夏玉米的干物质积累量和籽粒产量。2灌水处理间比较发现,W1处理获得了高的籽粒产量,水分利用效率显著亦高于W2处理,其水分利用效率分别为21.47、19.39 kg/(hm2?mm)。随灌水量的增加,夏玉米的干物质积累量显著提高,但是灌水量过多显著减少光合产物向籽粒的分配,使产量降低。夏玉米全生育期耗水量显著随灌水量增加增大,耗水强度提高。在自然降雨量为446.2 mm条件下,雨养处理耗水量最低,水分利用效率高于灌水处理,但其穗粒数和千粒重较低,最终获得籽粒产量低于2灌水处理。综合考虑夏玉米的籽粒产量和水分利用效率,在本试验条件下,以保持田间含水量为80%的灌溉量为最优。     

傅里叶变换红外光谱法在橄榄油掺假鉴别中的应用

采用傅里叶变换红外光谱仪对橄榄油、葵花籽油、花生油、玉米油、大豆油、菜籽油、棕榈油7种食用植物油的红外光谱信息进行分析。结果表明,橄榄油的红外吸收光谱在吸收峰的位置及吸光度上均与其他种类的植物油有区别,以3005~3009 cm^-1、1117~1121 cm^-1处的吸收峰作为种类区分。模拟掺假过程,向橄榄油中掺入其他6种不同比例的低价值植物油后,发现1097、3005 cm^-1处吸收峰的峰面积与掺假百分比呈线性关系。此外,对7种食用植物油180℃加热2 h后的红外光谱图进行分析,发现968、1097 cm^-1处的吸收峰变化趋势有差异,橄榄油呈上升趋势而其他种类的植物油则呈现下降趋势。掺假橄榄油加热后谱图分析发现3005 cm^-1处的峰面积有所降低,但与掺假百分比仍呈线性关系,掺入5%低价油,3400~3650 cm^-1区域呈明显增加趋势,据此可以鉴别掺假量低至5%的橄榄油,这为橄榄油的掺假鉴别提供了一种快速高效的方法。