黄土丘陵区典型植被生态系统功能的权衡关系

为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation, RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样性4种生态系统功能差异及其权衡关系。结果表明：各植被类型间生态系统功能差异显著;各植被类型最高权衡均出现在生物量与其他生态系统功能间,RMSD在0.27～0.53间变化;乔木群落生态系统功能严重失衡,需要降低生物量促进各功能协调发展;灌木群落和自然草地群落生态系统功能中度失衡,是较为适合该区域的植被恢复的类型,两种群落分别需要改善土壤养分含量和土壤含水量;撂荒草地失衡程度最轻但生态系统功能低下,需要提升物种多样性及生物量。研究结果为黄土高原植被恢复调控与可持续发展提供依据。     

苜蓿叶片及根系对水分亏缺的生理生化响应

利用PEG-6000模拟研究水分胁迫(ψ_s=-0.2 MPa)48 h,后复水48 h,阿尔冈金和陇东苜蓿(Medicago sativa L.)品种幼苗根系与叶片的渗透调节作用及抗氧化酶活性的变化。结果表明:叶片的渗透调节能力及抗氧化酶活性均强于根系;受到水分胁迫后,叶片与根系水势、渗透势及饱和渗透势明显下降并随着时间的延长而逐渐降低;但抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性显著增强并随着胁迫的延续而保持高活性;细胞膜相对透性在胁迫中后期逐渐增大,MDA开始累积;叶片脯氨酸、可溶性糖、K⁺和可溶性蛋白含量随着胁迫时间的延长亦逐渐累积,根系可溶性糖含量逐渐显著升高,脯氨酸含量没有明显变化,而可溶性蛋白和K⁺含量呈现下降趋势;复水后产生一定的恢复补偿效应,但叶片生理代谢未能恢复到正常水平;陇东与阿尔冈金苜蓿抗氧化酶活性间存在差异,且二者对水分胁迫的适应能力亦略有差别。     

钠盐含量变化对海涂粉砂土工程边坡土力学性质的影响

为探索钠盐含量变化对海涂粉砂土工程边坡稳定性的影响,以界限含水率试验和抗剪强度测定试验为基础,分析Na~+含量对粉砂土界限含水率和抗剪强度等土力学参数的响应规律,并结合无限边坡安全系数计算,明确不同饱和度条件下土壤Na~+含量变化对边坡稳定性的影响。结果表明:随着Na~+含量增加,土样塑限呈缓慢增大趋势,而液限呈减小的变化规律。平均黏聚力和平均内摩擦角均随Na~+含量增加而减小。对相同质地土壤,当饱和度不变时,边坡安全系数FS随Na~+含量增加而减小;当Na~+含量不变时,土壤饱和度越大,安全系数FS越小,当饱和度为1时,FS达到最小值。土壤饱和度越高,FS随Na~+含量增加而减小的幅度越大。     

PAM对土壤物理性状以及水分分布的影响

为了研究聚丙烯酰胺（PAM）在黄土高原自然条件下对土壤物理性状和水分分布的影响,采用表面撒施的方法研究了12个不同处理小区的土壤体积质量、饱和导水率以及水分分布的变化。结果表明,在0～2 g/m2范围内添加PAM可以减小土壤体积质量增加土壤饱和导水率,但用量超过2 g/m2土壤体积质量开始增加。饱和导水率开始降低。在0～ 3 g/m2均可用二次曲线进行描述,相关系数达到95%以上。表层土壤含水量随着PAM添加量的增加而升高,20～60 cm土层土壤含水率随着PAM用量的增加出现交叉现象,60～100 cm土层随着PAM用量的增加而增加,在2 g/m2用量时达到最高,再增加PAM用量土壤含水率反而有降低趋势。100 cm以下土层变化不明显。该研究为探明PAM在黄土高原地区的适应性和大规模应用提供依据。     

不同结构土壤固化剂集流面的力学与集流性能研究

【目的】研究不同结构对土壤固化剂集流面的抗压强度、吸水性和集流效率的影响,为土壤固化剂在雨水集蓄工程中的推广应用提供指导。【方法】在雨水集蓄工程示范的基础上,针对土壤固化剂集流面的不同施工工艺,采用抗压强度、吸水率和集流效率试验,对不同结构土壤固化剂集流面的力学与集流性能进行研究。【结果】结构3(10cm 6%固化土基层+5cm土壤固化剂混凝土)集流面的吸水率和集流效率与结构8(15cm水泥混凝土)集流面的相近,但其抗压强度最高;结构1(15cm 12%干性固化土+固化剂浆液罩面)与结构2(15cm 18%塑性纤维固化土+固化剂浆液罩面)集流面的表面处理一样,故其集流效率也相近,但是前者的抗压强度高于后者,吸水率低于后者;结构6(15cm 12%干性水泥土+固化剂浆液罩面)集流面表面由于采用固化剂浆液进行收光处理,所以表面抗压强度和集流效率均高于结构7(15cm 12%干性水泥土)集流面;结构5(表层掺粒径4～8mm碎石+15cm 12%干性固化土)集流面的抗压强度比仅由单纯的固化土构成的集流面高,但是集流效率却有所降低;结构4(40cm×40cm×5cm 12%砌块固化土)集流面抗压强度较高,但是由于砌块之间有施工缝隙,集流效率最低。【结论】干性固化土的抗压强度高于塑性固化土;土壤固化剂集流面表面采用固化剂浆液进行收光处理,或在固化土基础上铺设一定厚度的土壤固化剂混凝土面层,不仅可增强抗压强度,提高集流效率,而且能够延长集流面的使用寿命。     

泰国北部山区土壤侵蚀调查报告

[目的]在泰国北部山区开展实地调查,研究该区土壤侵蚀特征,旨在为泛第三极暖湿区的土壤侵蚀预报和水土流失治理提供依据。[方法]以位于北部山区的清莱府为泰国土壤侵蚀典型区域的代表区域,选取18个调查单元(小流域/矩形区),于2018年11月22—29日调查了该区土壤侵蚀的类型与特征、土地利用类型及其空间分布、植被类型及盖度、耕地状况和作物类型、水土保持措施等。[结果]土壤侵蚀主要发生在道路、田地边坡、坡耕地(尤其是新耕种的坡地)和建设用地边坡,部分林下也可见侵蚀沟发育。未经硬化的土路大多存在不同程度的侵蚀,部分道路形成严重的侵蚀沟。坡耕地的侵蚀在新耕种的田块及其边坡处尤为严重,田块内部主要表现为细沟和浅沟侵蚀,以新近种植的菠萝地最为严重。林下土壤侵蚀主要出现在林下裸露的橡胶纯林内,甚至有浅沟和切沟出现。18个调查单元的平均土壤侵蚀模数介于480.9～3 565.3t/(km~2·a)之间,总体平均为1 767.9t/(km~2·a)。该区域土壤侵蚀模数及其空间变异的主控因素是地形因子。[结论]泰国北部山区虽有大面积的森林覆盖,但采用的水土保持措施相对简单,对开垦坡地的不合理利用引起了严重的人为加速侵蚀,加之该区地形复杂,导致土壤侵蚀严重威胁生态安全和粮食安全。同时,该区的土壤侵蚀基础观测资料缺乏,迫切需要加强土壤侵蚀的基础研究和基础数据的采集,提升对该区域土壤侵蚀过程与机理的认识,注重水土保持措施的综合运用,同时加强土壤培肥、污染防治和土壤保育等措施,保障泰国农业的可持续健康发展。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下土壤微生物的分布特征

【目的】分析黄土丘陵区不同类型生物结皮的发育特征及土壤微生物的分布特征,以明确生物结皮形成过程对土壤微生物的影响。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,调查黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮5类生物结皮的发育特征,并测定生物结皮层及结皮下0~2cm土层的土壤微生物数量和化学性质,最后分析了不同生物结皮发育特征和土壤化学性质与土壤微生物数量之间的相关性。【结果】研究区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮的结皮厚度分别为1.13,3.26,6.31,8.91,12.61mm,藻盖度分别为100%,98.67%,71.61%,27.33%,7.80%,藓盖度分别为0%,0.80%,24.90%,65.87%,81.30%。不同类型生物结皮土壤细菌数量占微生物总数的比例为53.12%~72.09%,放线菌所占比例为27.49%~46.80%,真菌所占比例为0.08%~0.92%。在生物结皮层,土壤微生物总数和细菌数量从浅色藻结皮到藓结皮总体呈增加趋势,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮;在结皮下0~2cm土层,土壤微生物总数和放线菌数量表现为藓结皮浅色藻结皮深色藻结皮藓+少量藻结皮藻+少量藓结皮,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮。在生物结皮层,藓结皮土壤细菌比例较藻结皮有所增加,放线菌比例相应减少,藓结皮真菌比例最高;藓结皮下0~2cm土层真菌比例显著大于其他生物结皮。垂直分布上,生物结皮层土壤细菌数量和比例、真菌数量和比例均大于结皮下0~2cm土层,但放线菌数量和比例小于结皮下0~2cm土层。在生物结皮层和结皮下0~2cm土层,不同类型生物结皮土壤化学性质存在明显差异。生物结皮层微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量与藓盖度和结皮厚度呈显著或极显著正相关关系,放线菌比例与藓盖度和结皮厚度呈显著负相关关系。土壤微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤碳氮含量、碳氮比、电导率呈显著或极显著正相关关系,细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤pH值呈显著或极显著负相关关系。【结论】生物结皮对半干旱地区土壤微生物具有重要影响,藓结皮较其他生物结皮可显著提高土壤微生物数量。     

基于LHS策略的延河流域植物功能型划分

以延河流域69个主要物种为研究对象,测定其植株高(height,H)、种子干重(seed matter,SM)和比叶面积(specific leaf area,SLA)3个功能性状,探讨leaf-height-seed(LHS)策略在延河流域的适用性、主要植物的功能型划分及各功能型植物在延河流域的分布。结果表明:1)LHS策略能很好地适用于延河流域,且通过该策略将69个物种分成了5个植物功能型。功能型Ⅰ植物属于干扰型和竞争型,适合生长于高干扰、高竞争和低压力的环境中;功能型Ⅱ植物属于杂草型,适合生长于高干扰、低竞争和低压力环境;功能型Ⅲ植物属于耐胁迫型,适合生长在高胁迫和高竞争的环境中;功能型Ⅳ植物属于竞争型,适合生长于高竞争和低压力的环境中;功能型Ⅴ植物属于竞争型和杂草型,适合生长于低胁迫和高竞争环境。2)延河流域具有较明显的环境梯度变化,各个功能型植物在流域中表现出一定的分布特点,从南向北(森林带—森林草原带—草原带)植物功能型依次分布为植物功能型Ⅳ(植物功能型Ⅰ为伴生种)→植物功能型Ⅲ和植物功能型Ⅳ(植物功能型Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ为伴生种)→植物功能型Ⅲ(植物功能型Ⅰ为伴生种)。     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分空间变异性及其影响因素

为了解不同土地利用方式和地形条件下土壤含水率的数量特征及其变异规律,以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用经典统计学方法系统分析了小流域尺度土壤含水率的空间变异性。结果表明:不同土地利用方式下土壤平均含水率之间呈极显著差异,其顺序为:农田>草地>林地>灌木地;土壤含水率在土壤剖面上呈先减小后增大的趋势。地形条件显著影响土壤含水率,其中梯田>沟底>坡地>峁顶;不同坡位土壤含水率的顺序为坡下>坡上>坡中,不同坡向间为阴坡>阳坡。上述土壤含水量的变异程度均为中等。在小流域尺度,土地利用和地形对土壤水分具有显著的交互作用。相关结果可为黄土丘陵沟壑区的土壤水分管理、土地利用结构优化、不同地形条件下的植被布局提供参考。     

坡面土地利用格局变化的水土保持效应

为探明黄土坡面土地利用格局变化的水土保持效应,通过模拟野外坡面土地利用格局,在小区内采用柠条林、坡耕地（豆地）和苜蓿地3种土地利用方式进行空间配置形成不同土地利用格局坡面小区,测定各小区表层0～6 cm土壤水分和土壤体积质量的时空分布特征,并于2007－2008年连续监测各小区产流产沙特性,分析坡面土地利用格局变化的减流减沙效应。Kriging插值结果表明,柠条林、坡耕地（豆地）和苜蓿地3种植被类型混合利用坡面（从坡顶至坡底）小区（包括柠条-豆地-苜蓿小区、苜蓿-豆地-柠条小区、柠条-苜蓿-豆地小区、豆地-苜蓿-柠条小区）土壤表层水分和土壤体积质量呈明显的斑块镶嵌格局,与土地利用结构一致,易于形成径流侵蚀的自我调控系统。相对于单一利用的坡耕地小区,各混合利用格局可以对坡面径流侵蚀有效拦截。其中柠条-豆地-苜蓿小区的年侵蚀模数最低,2年的减蚀率分别达到98%和94%。构建合理的土地利用镶嵌格局是控制水土流失的重要措施之一。