贺兰山东麓农田土壤有机碳空间分布特征及其对盐碱化的影响

为了揭示土壤有机碳(SOC)与土壤盐分和pH在空间和数量上的变化规律,本研究于2019—2020年选择宁夏贺兰山东麓玉米农田生态系统为试验区,通过棋盘式布点法确定样点位置,采用普通克里金插值法和经典统计学方法,分析贺兰山东麓农田SOC与土壤盐碱化空间分布特征及响应规律。研究表明:试验区SOC在空间分布上呈现出中东部高四周低的特点;土壤全盐和Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-等盐分离子的空间分布规律存在一定的相似性,即沿试验区中心呈南北对称分布,高值区大致分布在南北对角线两侧;土壤pH呈条带状分布,具有中间高四周低的分布特点。试验区土壤pH范围在8.47～9.44之间,总体呈碱性,CO₃^2-和HCO₃^-是该区域土壤发生碱化的主导因子。随着SOC含量的增加,土壤全盐、土壤pH和Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺     

固原市原州区2000-2018年“三生”用地及生态系统服务变化

[目的] 对宁夏回族自治区原州区退耕还林以来“三生”用地变化及生态系统服务损益进行分析,为该区的国土空间开发与主体功能优化提供科学参考。[方法] 基于主导功能原则构建“三生”用地分类体系,在识别原州区2000—2018年“三生”用地类型、分析用地结构与空间格局的基础上,采用当量因子法定量评估“三生”用地变化对生态系统服务价值（ESV）的影响。[结果] ①2000—2018年,原州区生产用地减少4 243.68 hm²,占地比例由42.88%降为41.88%,但水浇地和园地面积明显增加;生态用地减少5 673.08 hm²,比例由54.66%降为52.52%,但以林地比例提升为主的内部结构优化特征显著;生活用地扩张迅速,增加10 272.63 hm²,从2.46%提升为6.19%,以城镇面积增加为主要特征。②“三生”用地中生活用地面积动态度最高为-3.31%,二级地类中水浇地、园地、城镇用地、林地和草地分别为“生产—生活—生态”用地中动态度最高地类;并且研究前期“三生”用地动态度明显大于研究后期。③空间上,以清水河谷为代表的河谷地区主要表现为水浇地和园地的增加;城区和三营镇、头营镇等城镇建设用地扩张迅速;六盘山地和黄土丘陵沟壑区的林地生态用地大幅增加。④研究时段内原州区的ESV增加了10.06亿元,供给、调节、支持、文化功能均大幅提升。导致ESV减少的转移流向主要有旱地转为居民点,旱地转为工矿水利用地,草地转为旱地,草地转为工矿水利用地,草地转为居民点,林地转为旱地,林地转草地,其余转移方式均对ESV的增长有益。[结论] 研究时段内原州区“三生”用地演化节奏逐渐放慢,ESV逐年提高;“三生”格局变化上呈现出生活用地向中心集聚并向外扩张,生产用地围绕城镇分布,生态用地则向边缘扩张。     

宁夏贺兰山东麓老龄葡萄园土壤真菌群落结构分析

【目的】对宁夏贺兰山东麓老龄葡萄园土壤真菌群落物种组成及多样性进行研究,明析老龄葡萄园葡萄根际土壤真菌群落特征,为老龄葡萄园的科学管护和可持续发展提供依据。【方法】采集宁夏贺兰山东麓种植20年葡萄园不同土层（0～20,20～40和40～60 cm）的根际土壤（分别记为CS20、CS40和CS60）与非根际土壤（分别记为NCS20、NCS40和NCS60）,采用CTAB法提取土壤基因组DNA,对内转录区间（ITS1-ITS2）扩增后进行高通量测序,测定土壤真菌群落组成和物种多样性,分析土壤真菌群落结构的变化特征。【结果】群落分布丰富度指数（Chao1和ACE）分析表明,根际土壤中的真菌群落丰富度均高于非根际土壤,且二者存在显著差异（P＜0.05）;群落分布多样性指数（Shannon）分析表明,在0～20 cm土层根际与非根际土壤间多样性存在显著性差异（P＜0.05）,其余土层二者差异不显著。葡萄根际土壤与非根际土壤真菌分属17门、47纲、109目、211科、346属,门水平上优势真菌为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉菌门（Mortierellomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,平均相对丰度分别为51.04%,5.68%和4.89%。在属分类水平上,根际土壤中新丛赤壳菌属（Neonectria）、Dactylonectria属、小球腔菌属(Leptosphaeria)、假裸球囊菌属(Pseudogymnoascus)真菌的平均相对丰度分别是非根际土壤的174.5,122.2,156.0和133.3倍,而非根际土壤中镰刀菌属（Fusarium）、青霉菌属（Penicillium）、Zopfiella属真菌是根际土壤的4.4,77.8和277.0倍。Weighted Unifrac距离指标分析表明,根际土壤各土层间（CS20、CS40和CS60）物种多样性差异较小,而非根际土壤各土层间（NCS20、NCS40和NCS60）物种多样性差异较大。【结论】宁夏贺兰山东麓老龄葡萄园葡萄根际土壤真菌群落分布丰富度较非根际土壤有所增加,真菌优势物种富集,根际土壤垂直土层间物种多样性差异减小,不利于维持根际土壤真菌群落的微生态平衡;病原菌Dactylonectria属和新丛赤壳菌属相对丰度增加,而镰刀菌属相对丰度降低,葡萄植株患病机率增大。     

山西榆次不同植被土壤水分有效性与干燥化效应

为了对山西省山区土壤干旱程度和水资源利用情况进行研究,通过称重法研究了山西榆次区不同植被(樱桃林地、耕地、枣树林地和杨树林地)及撂荒地土壤剖面水分变化特征、水分有效性及干燥化效应。结果表明:土壤平均含水量从小到大依次为杨树林地(8.10%)、枣树林地(9.94%)、撂荒地(10.70%)、樱桃林地(14.47%)和耕地(14.53%)。各植被下土层均有不同程度的干层发育,其中耕地和樱桃林地土壤为轻度干层,撂荒地主要为中度干层,而枣树林地与杨树林地则发育了中重度干层。杨树林地各土层均为无效水,枣树林地以无效水为主,撂荒地以无效水与难效水为主,耕地和樱桃林地受灌溉补给,以难效水与中效水为主。各植被中除杨树林地外,土壤水分含量均随土层深度增加先减后增。其中樱桃林地和枣树林地土壤水分都在0—3 m内呈递减趋势,3—5 m土壤水分迅速升高。耕地和撂荒地土壤含水量先减后增,均在2—2.5 m深度土层为含水量低值拐点。杨树林地土壤水分在0—3.5 m保持平稳,3.5—5 m水分呈下降趋势。     

基于光谱变换的宁夏银北地区可溶性阴离子反演

可溶性阴离子是土壤盐分的重要组成部分,对植物生长发育有重要影响。为探讨野外实测光谱对土壤可溶性阴离子的反演精度,以宁夏银北平罗县盐渍化土壤为研究对象,对野外实测光谱选用6种常规变换[平滑R、平滑倒数1/R、平滑对数lg(R)、平滑倒数的对数lg(1/R)、平滑一阶微分R′、平滑二阶微分R″]预处理,然后分别利用相关性分析和逐步回归法筛选离子敏感特征波段,最后采用主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)建立土壤各阴离子反演模型。结果表明:1)研究区土壤中Cl-和SO42-含量较高,CO32-含量最低,属于氯化物-硫酸盐盐渍土。2)原始反射率经R″变换后与土壤阴离子的相关性最强,与CO32-、HCO3-、Cl-和SO42-相关系数分别达到0.572、0.741、0.802和0.545。3)与相关性分析相比,逐步回归(SR)更好地解决了光谱间共线性的问题,反演精度更高。4)与PCR、PLSR相比,SVM所建可溶性阴离子反演模型效果最佳。土壤CO32-、Cl-、SO42-反演效果最佳的模型均为R″-SR-SVM,其中对CO32-的反演模型建模决定系数(Rc2)为0.984、验证决定系数(Rp2)为0.560、相对分析误差(RPD)为6.76;SO42-的反演模型Rc2为0.970、Rp2为0.841、RPD为5.59;Cl-的反演模型Rc2为0.925、Rp2为0.940、RPD为3.62;HCO3-效果最佳的模型为R′-SR-SVM,Rc2为0.970、Rp2为0.840、RPD为5.59。研究结果可为该区域及同类地区土壤盐渍化反演提供理论依据。     

宁南脱贫地区社会-生态系统脆弱性及其影响因素

[目的]揭示宁南脱贫地区社会-生态系统脆弱性时空变化趋势,探究其主要驱动因子,进而提出降低系统脆弱性,推动实现脱贫攻坚与乡村振兴有效衔接的对策建议。[方法]基于宁南脱贫地区自然、社会经济及土地利用等数据,从暴露度、敏感性和适应力三个维度构建脆弱性评价体系,借助VSD模型开展宁南脱贫地区社会-生态系统脆弱性研究,并地理探测其影响因素。[结果]时序上,脆弱性先降后升,其中暴露度与之一致,敏感性先升后降,适应力不断上升。空间上,脆弱性南升北降且高值区不断向南集中而低值区呈南北分散分布,暴露度南升北降且高值区不断向南集中,敏感性南升北降且始终保持南高北低的态势,适应力南北升降变动较大且高值区趋于收敛。地理探测脆弱性主要受农业产值比重(0.681 7)、平均坡度(0.596 5)、城市化水平(0.591 3)、地方财政性收入(0.568 4)和水资源总量(0.523 6)的影响。[结论]宁南脱贫地区社会-生态系统脆弱性时空分异显著,自然因素和社会经济因素同时起主导作用,应注重自然条件和社会经济条件的双重改善。     

土壤养分的空间变异性研究进展

土壤养分具有变异性，其变异性特征能够反映区域生态功能和景观格局的动态变化，是土壤的重要属性之一。本文从土壤养分空间变异的研究意义出发，通过对相关文献的阅读分析，简述了国内外关于土壤养分空间变异研究的发展历程和研究现状，分析了土壤养分空间变异的来源，简述了地统计学、地理信息系统(Geographic Information System, GIS)、遥感以及人工神经网络等研究方法在土壤养分空间变异研究的应用现状，并对目前研究所存在的问题进行了剖析，在此基础上对未来的研究方向进行了展望。     

宁夏不同地区聚合草的光合日变化及适宜引种地筛选

【目的】探究聚合草在宁夏地区的生长适应性，比较其在宁夏不同地区的光合特性及生产性能差异，为聚合草在西北干旱半干旱地区的引种及高效栽培提供理论依据。【方法】采用大田引种试验方式，对宁夏南部（NN）、中部（NZ）、北部（NB）种植聚合草的叶绿素含量（SPAD）、光合有效辐射（PAR）、净光合速率（P_n）、大气温度（T_a）、叶片温度（T_leaf）、胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）、叶片气孔导度（G_s）等光合特性，以及土壤含水率、产量等指标进行测定，在相关性分析基础上，通过隶属函数法对宁夏3个引种地聚合草的生长适应性进行综合评价。【结果】3个引种地聚合草P_n值的日动态均呈“双峰型”，且与宁北引种地相比，宁中和宁南引种地植物光合“午休”现象更明显；3个引种地聚合草T_r日动态均呈“单峰型”，且宁北和宁南引种地较宁中引种地滞后2 h；3个引种地聚合草的SPAD值无显著差异，C_i为516.27~582.03 μmol/mol，其中宁南引种地C_i显著低于宁中与宁北地区（P<0.05）。3个引种地聚合草0~20，20~40 cm土壤含水率均呈现宁南>宁北>宁中，其中0~20 cm均呈现显著差异（P<0.05），20~40 cm宁北与宁中引种地差异不显著，但均与宁南引种地存在显著差异（P<0.05）；3个引种地间聚合草产量表明，宁南地区显著高于宁中和宁北引种地；相关性分析表明，3个引种地的聚合草产量与土壤含水率相关性较好。综合评价发现，3个引种地聚合草平均隶属函数值为宁南>宁北>宁中。【结论】宁夏南部引种地聚合草的光合特性及生产性能优于宁夏中部和北部，是聚合草的最佳引种地区。     

银川平原夏半年不同等级降雨水汽输送机制

全球气候变暖加速了区域水循环，改变了水汽的传输路径，了解不同等级降雨稳定同位素特征及水汽来源为水资源的利用及旱涝灾害的防治提供依据。基于2018—2020年夏半年（5—10月）采集的银川平原降雨样品，研究不同等级降雨中氢氧稳定同位素的变化特征及其二次蒸发效应，并利用后向轨迹模型及水汽通量等方法分析降雨的水汽来源及潜在蒸发源区。结果表明：银川平原夏半年不同等级降雨稳定同位素随着降雨等级的增加而偏负，小雨氘盈余（d-excess）值偏负而中雨和大雨偏正，大气降水线斜率和截距随着雨量级的增加呈现出递减的规律。二次蒸发作用的强弱随气温升高而增大，随降雨量、相对湿度和雨滴直径增大而减弱。西风水汽为银川平原夏半年降雨的主控水汽，同时小雨、中雨、大雨还分别受到陆地蒸发水汽、大西洋水汽及太平洋水汽的影响。潜在蒸发源区对小雨影响较大，主要位于研究区周边及北部、南部和东南部地区；中雨潜在蒸发源区主要分布在研究区周边地区及其西北部和东南部；大雨主要分布在研究区周边及东南部地区。     

叶面滞尘对火电厂周边绿化树种叶片反射光谱及光合作用的影响

以宁东能源化工基地典型火电厂周边5种常见绿化树种白蜡、臭椿、火炬树、山槐、榆树的叶片为对象，并在雨后第1天和第15天分别采用洗脱法分析其滞尘能力，地物光谱仪测定滞尘对叶面反射光谱的影响，Li-6400便携式光合仪测定滞尘对光合特征参数（净光合速率、气孔导度和蒸腾速率）的影响。结果表明，5种绿化树种的滞尘能力由大到小表现为:火炬树、臭椿、榆树、山槐、白蜡。光谱反射曲线总体特征是洁净叶片反射率大于滞尘叶片反射率，主要表现在740~1 300 nm波段，而在350~680、1 500~2 500 nm波段，则无一致性规律，存在波动。叶面滞尘量与叶片光谱反射率相关性研究表明对叶面滞尘敏感的波段主要集中在可见光波(700~750 nm)和近红外波段(1 390~1 500 nm)。滞尘不改变叶面特有的反射特征，但存在增强或削弱效果，且这种增强或者削弱效果存在种间差异。滞尘对叶片反射光谱曲线一阶导数的三边位置没有明显影响，说明三边位置对滞尘的干扰不敏感；三边幅值和三边面积对滞尘有明显的响应，5种绿化树种均表现为洁净叶片大于滞尘叶片。在相同的污染环境下，滞尘会对绿化树种的光合生理特征产生抑制作用，但并非滞尘量越大、光合特征损失率越大，而损失的幅度因植物种类的不同而异，存在种间差异。综合各树种受滞尘影响的光合特征参数变化，发现榆树和山槐对当地大气降尘污染的抗性较强。