京津风沙源区生态保护与建设工程对防风固沙服务功能的影响

[目的] 评价京津风沙源生态保护与建设工程自2000年启动实施近20 a以来的防风固沙效应,以指导工程二期的实施。[方法] 选取植被覆盖度、风蚀量和防风固沙服务功能保有率等指标进行分析。[结果] 京津风沙源区以草地为主,其次为林地和农田;工程实施以来,多年平均土壤风蚀量为7.87×10⁸ t,以微度和轻度侵蚀为主;一期工程实施期间的土壤风蚀量总体呈逐年减小趋势,二期工程实施以来,风沙源区遭受风蚀危害又逐渐加重,尤其是沙化草原亚区,该区风蚀模数变化趋势达到了8.96 t/（hm²·a）;就防风固沙服务功能保有率而言,整个风沙源区均值达到了0.82,低值区主要分布于沙化草原亚区（0.743）和晋北山地丘陵亚区（0.752）;二期工程实施以来,大部分区域保有率均显著提升,这与二期工程实施期间全年及冬春季的植被覆盖度变化情况一致。[结论] 京津风沙源的风蚀防治区重点在保有率下降区域和以草地和沙地为主的沙化草原亚区、浑善达克沙地亚区和科尔沁沙地亚区。     

含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测

土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。     

尿素氮形态转化对腐殖酸的响应

通过模拟试验研究了不同用量腐殖酸对土壤中尿素氮形态转化的影响。结果表明,腐殖酸对尿素态氮形态转化的影响受其施用量的制约。与对照相比,低浓度腐殖酸(<15gkg-1)对尿素水解及以后的氮转化过程抑制作用较小,有时甚至促进了尿素水解;高浓度腐殖酸(15gkg-1和20gkg-1)则能明显的抑制尿素水解,延长尿素态氮在土壤中的停留时间,增加铵态氮含量,减少硝态氮的生成及氮素损失量,大大提高尿素利用效率。由此可见,腐殖酸不仅是一种脲酶抑制剂,还是一种硝化抑制剂。     

四种入渗模型对斥水土壤入渗规律的适用性

土壤斥水性影响入渗,进而影响作物产量。国外学者进行了一定的研究,但在中国研究的还很少。该文基于实测资料探讨几种常规的入渗模型在斥水土壤中的适用性。采用室内土柱进行积水入渗试验,对比了不同积水高度和斥水度条件下的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了土壤入渗率变化特征。结果表明,累积入渗量随入渗历时的变化可用幂函数描述,不斥水土壤累积入渗量明显大于斥水土壤;累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系;利用Green-Ampt模型、Philip模型、Kostiakov公式和指数公式对入渗率与入渗历时间的关系进行拟合,其中Kostiakov公式更接近于实测值,其他模型拟合效果因斥水程度等因素的不同而异。     

Xylan-rich hemicelluloses-graft-acrylic acid ionic hydrogels with rapid responses to pH, salt, and organic solvents

Exploitation of biomaterials derived from renewable resources is an important approach to address environmental and resource problems in the world today. In this paper, novel ionic hydrogels based on xylan-rich hemicelluloses were prepared by free radical graft copolymerization of acrylic acid (AA) and xylan-rich hemicelluloses (XH) by using N,N-methylene-bis(acrylamide) (MBA) as cross-linker and ammonium persulfate/N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (APS/TMEDA) as redox initiator system. The network characteristics of the ionic hydrogels were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by determination of mechanical properties, swelling, and stimuli responses to pH, salts, and organic solvents. The results showed that an increase in the MBA/XH or AA/XH ratio resulted in higher cross-linking density of the network and thus decreased the swelling ratio. Expansion of the network hydrogels took place at high pH, whereas shrinkage occurred at low pH or in salt solutions as well as in organic solvents. The ionic hydrogels had high water adsorption capacity and showed rapid and multiple responses to pH, ions, and organic solvents, which may allow their use in several areas such as adsorption, separation, and drug release systems.     

负水头供水裸燕麦需水特性及其对不同土壤湿度的生理响应

为进一步明确裸燕麦耗水量及其在不同土壤水分状况下的生理反应,论文在盆栽试验条件下,以负水头持续供水系统为供水装置,比较了裸燕麦、玉米、高粱、大麦和小麦旱地禾本科作物的水分耗散;设置40、60和80cm3个负水头控压高度,测定了"高-中-低"3种土壤湿度下裸燕麦孕穗期叶片光响应曲线及叶片保护酶活力。结果显示:裸燕麦蒸腾系数为455.37,显著(P<0.05)高于其他作物,较高叶片蒸腾速率和较低净光合速率是主要生理原因;降低土壤含水量将降低裸燕麦叶片相对叶绿素含量,但适度降低土壤含水量并未显著(P>0.05)降低叶片光合能力,而适度提高气孔受限程度,有利于提高叶片水分利用效率;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等叶片保护酶活性对不同土壤水分状况响应不一致,中等土壤湿度时SOD活性较高,高土壤湿度时POD活性较高,低土壤湿度时CAT活性响应程度较高。     

黄土高原丘陵区退耕还林地土壤碳氮库的动态变化(英文)

为了揭示坡耕地退化土壤植被恢复后土壤中碳(C)、氮(N)运移规律,采用植被次生演替空间序列代替时间序列的方法,研究了黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域不同植被恢复模式下的C、N库及其相互关系在土壤剖面的时空变化。结果表明退化农地的造林显著地促进了CO2的固存,恢复了土壤N的可获得性,进而降低了N不足对可持续的CO2固存的限制。植被恢复显著地促进了0~60 cm土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和总氮(total nitrogen,TN)的积累,而只有在高于一定的恢复时间阈值(如26 a)下,促进了SOC库和TN库间的线性相关性。在土壤剖面上,SOC和TN库、SOC/TN库比以及SOC-TN间的线性相关性均随着土壤深度的增加而降低。与自然恢复相比,人工林在短期内具有CO2固存的优势,但由于随着恢复时间的增加,SOC增幅越来越大于TN增幅的事实,表明造林对碳固存的可持续性需在一个较长的时段下来评估,尤其需要关注20 cm以下层土壤。研究结果为黄土高原的生态修复和减缓温室效应提供了理论依据。     

稻草及其制备的生物质炭对土壤团聚体有机碳的影响

向土壤中添加生物质炭已被认为是改善土壤质量,增加碳吸存的有效措施。通过模拟实验,利用同位素δ13C标记技术,研究稻草及其制备的生物质炭添加对土壤团聚体有机碳的影响。结果表明：稻草和生物质炭对土壤团聚体中新形成碳和原有机碳的影响截然不同。培养112 d,来自稻草或生物质炭的新碳主要进入到中团聚体（50 ~ 250 μm）中,比例为70.3% ~ 75.3%。与对照土壤相比,稻草添加显著促进了大团聚体（250 ~ 2 000 μm）原有机碳的分解（p <0.05）,但对中团聚体和微团聚体（<50 μm）原有机碳的影响并不明显,而生物质炭添加（SB250和SB350）则对大团聚体和中团聚体原有机碳没有显著影响,但SB250处理（土壤中加入250℃热解制备的生物质炭）显著抑制了微团聚体原有机碳的分解（p <0.05）,而SB350处理（土壤中加入350℃热解制备的生物质炭）的则无影响。对于同一粒级团聚体,稻草与生物质炭处理的区别,主要体现在新碳分配上,而对原有机碳的影响并不显著。     

高氮和NO2-对中亚热带森林土壤N2O和NO产生的影响

利用15N同位素标记方法,研究在两种水分条件即60％和90％ WHC下,添加硝酸盐(NH4NO3,N 300 mg kg-1)和亚硝酸盐(NaNO2,N 1 mg kg-1)对中亚热带天然森林土壤N2O和NO产生过程及途径的影响.结果表明,在含水量为60％ WHC的情况下,高氮输入显著抑制了N2O和NO的产生(p＜0.01);但当含水量增为90％ WHC后,实验9h内抑制N2O产生,之后转为促进.所有未灭菌处理在添加NO2-后高氮抑制均立即解除并大量产生N2O和NO,与对照成显著差异(p＜0.01),在60％ WHC条件下,这种情况维持时间较短(21 h),但如果含水量高(90％ WHC)这种情况会持续很长时间(2周以上),说明水分有效性的提高和外源NO2-在高氮抑制解除中起到重要作用.本实验中N2O主要来源于土壤反硝化过程,而且加入未标记NO2-后导致杂合的N2O(14N15NO)分子在实验21 h内迅速增加,表明这种森林土壤的反硝化过程可能主要是通过真菌的“共脱氮”来实现,其贡献率可多达80％以上.Spearman秩相关分析表明未灭菌土壤NO的产生速率与N2O产生速率成显著正相关性(p＜0.05),土壤含水量越低二者相关性越高.灭菌土壤添加NO2-能较未灭菌土壤产生更多的NO,但却几乎不产生N2O,表明酸性土壤的化学反硝化对NO的贡献要大于N2O.     

自动观测与人工观测土壤温度差异及分析

利用我国基本(准)站在人工观测与自动观测双轨运行期间的平行观测资料,分析了不同观测方式下各层土壤温度的差异.结果表明,全国平均自动与人工观测各层土壤温度的日对比差值均在0.11℃以下,且日对比差值随着深度的增加而减小.从5 cm到320 cm,无论冬季还是夏季,全国绝大部分地区平均对比差值在±0.2℃之间.由浅至深各层土壤温度日对比差值的标准差从0.78℃减小至0.47℃,其不确定度在5～ 20 cm时均超过了1.0℃,但在深层(40 cm及以下),不确定度已经低于1.0℃.除极个别站外,各层自动与人工观测日平均值无显著性差异.自动与人工观测土壤温度的差异主要是由于土壤中水平温度场分布非均匀和土壤垂直温度梯度很大及对比观测时间不同步造成的.