Land Use and Soil Organic Carbon in China’s Village Landscapes

Village landscapes, which integrate small-scale agriculture with housing, forestry, and a host of other land use practices, cover more than 2 million square kilometers across China. Village lands tend to be managed at very fine spatial scales (≤ 30 m), with managers both adapting their practices to existing variation in soils and terrain (e.g., fertile plains vs. infertile slopes) and also altering soil fertility and even terrain by terracing, irrigation, fertilizing, and other land use practices. Relationships between fine-scale land management patterns and soil organic carbon (SOC) in the top 30 cm of village soils were studied by sampling soils within fine-scale landscape features using a regionally weighted landscape sampling design across five environmentally distinct sites in China. SOC stocks across China’s village regions (5 Pg C in the top 30 cm of 2 × 10 6 km 2 ) represent roughly 4% of the total SOC stocks in global croplands. Although macroclimate varied from temperate to tropical in this study, SOC density did not vary significantly with climate, though it was negatively correlated with regional mean elevation. The highest SOC densities within landscapes were found in agricultural lands, especially paddy, the lowest SOC densities were found in nonproductive lands, and forest lands tended toward moderate SOC densities. Due to the high SOC densities of agricultural lands and their predominance in village landscapes, most village SOC was found in agricultural land, except in the tropical hilly region, where forestry accounted for about 45% of the SOC stocks. A surprisingly large portion of village SOC was associated with built structures and with the disturbed lands surrounding these structures, ranging from 18% in the North China Plain to about 9% in the tropical hilly region. These results confirmed that local land use practices, combined with local and regional variation in terrain, were associated with most of the SOC variation within and across China’s village landscapes and may be an important cause of regional variation in SOC.     

黄河三角洲东亚飞蝗夏蝗发生的气象预测模型

利用黄河三角洲地区5个重点沿海蝗区1983-2008年东亚飞蝗夏蝗的调查资料和相应的气象资料,分别对飞蝗发生期、发生量与主要气象因子进行相关分析并组建回归预测模型。结果表明,夏蝗出土始期和出土盛期均与上年9月和当年2月的降水量呈显著的负相关关系,但方程系数不同;在发生量预测中,夏蝗发生密度与4月平均气温和2月降水量呈显著负相关,发生面积与3月和上年8月的平均气温呈显著正相关、与上年9月降水量呈显著负相关。利用历史资料对预测模型进行回代检验,模拟值的平均相对准确率达90.2%,可以满足实际需求。     

不同栽培密度对棉花植株养分特征及产量的影响

田间小区试验研究了不同栽培密度对棉花植株养分特征及产量的影响。结果表明:密度为18.0×104株/hm2(A3处理)皮棉产量最高,为3247.4 kg/hm2;吐絮期铃中氮、磷、钾含量以18.0×104株/hm2(A3)、22.5×104株/hm2(A4)处理积累量较高,与产量一致;不同密度处理单株氮、磷、钾含量随密度的增大而减小;群体变化趋势则不同,虽然最高值仍都出现在8月15日,但在盛铃~吐絮期却以A3处理各元素的含量最高。说明后期养分积累对产量的形成具有重要的作用,尤其是植株群体和生殖器官的养分积累量。     

不同种植密度下的棉田小气候特点

为研究种植密度对田间小气候的影响,2008年在南疆阿克苏试验点,通过大田试验对不同种植密度下(9.0、13.5、18、22.5、27.0万株/hm2)棉田群体冠层不同层次的温度、空气相对湿度、土壤水分等要素进行了测定。结果表明:在所设置的密度范围内,棉花的株高在55～75cm,并且随密度增加株高降低;而茎粗、株宽、叶宽、果枝数等也有类似趋势。花期和吐絮期,棉花宽窄行的冠层空气温度均较高,最高均超过了31℃,并随当日时间先升后降,窄行温度高于宽行,冠层40cm处高于20cm处。相对湿度符合开口向上抛物线模型,花期较高且变化较小,中午时段最低只有40%,比见絮期高10个百分点以上;各处理以中间密度的相对湿度最为稳定,变化最小。土壤水分方面,密度小的处理地表蒸发严重,密度大的叶片蒸腾较多,因此,密度适中的处理土壤水分保持较好,变化范围较小。土壤15cm处地温,前期密度大的处理地温较高,中期受叶片遮荫影响而下降,但后期高密度处理温度又会升高,不过处理间差异不大,最高相差不过1℃。     

间伐对华北土石山区油松林生长及其林下植被发育的影响

间伐是森林经营的主要措施之一,研究间伐对森林生态系统的影响对其可持续发展具有深远意义。对河北省木兰围场国有林场管理局北沟林场4块油松人工林样地分别进行46.6%,56.2%,67.1%的3个强度间伐以及对照处理,通过植被群落调查,研究不同间伐强度后油松林生长及其林下植被发育。结果表明:油松林分经不同强度抚育间伐后单木胸径、树高、冠幅和生物量均显著高于对照,且随间伐强度增大而增加,但单位面积蓄积量随间伐强度增大而减小;弱度、中度间伐能够增加林下植物种类,提高林下植物丰富度、多样性和均匀度指数,但是强度间伐后林下植物种类并不会增多,此现象符合"中度干扰假说";林分经不同强度间伐后,林下植被优势种各异;随着间伐强度的增大,林下植被生物量增加。综上,合理的间伐能够促进林分生长及其林下植被发育,研究区选择56.2%左右的间伐强度最优。     

石灰岩瘠薄山地不同密度侧柏林保土效益

以临朐县石灰岩山地山坡上部营造的5种侧柏林造林密度为试验材料,系统研究侧柏林枯枝落叶层蓄积量、灌草植被生物量、土壤物理性状、渗透速率、土壤侵蚀量等保土功能指标。结果表明:(1)5种密度侧柏林的枯枝落叶层蓄积量造林密度最大的枯枝落叶层蓄积量最多,造林密度最小的枯枝落叶层蓄积量最少,林下灌草植被盖度和生物量随造林密度的减小而明显增加,密度为1 667株/hm2的侧柏林枯枝落叶量、灌木生物量和草本植物生物量总和最多,其次为2 500,1 111,5 000株/hm2的,最少的为833株/hm2。枯落物腐烂分解后可改善土壤物理性状,减小土壤容重,增加土壤孔隙度,特别是增加非毛管孔隙度,促进水分下渗。(2)5种密度侧柏林与对照相比减少的土壤侵蚀量以密度为1 667株/hm2的最大,为61.466t/hm2,其次是2 500株/hm2的,为61.092t/hm2,1 111株/hm2的为58.712t/hm2,最小的是5 000株/hm2和833株/hm2的,分别为56.664,55.2t/hm2。(3)通过对5种密度侧柏林的林分郁闭度、土壤总孔隙度、土壤非毛管孔隙度、枯落物蓄积量、土壤渗透速率、灌草生物量、灌草盖度、与对照相比减少的土壤侵蚀量等因子进行方差分析,均存在显著差异,按各项保土指标得分相加得出保土效益,计算结果显示,5种密度的侧柏林保土效益大小依次排序为:1 667株/hm2>2 500株/hm2>1 111株/hm2>833株/hm2>5 000株/hm2。     

陕西省土壤有机碳密度空间分布及储量估算

土壤有机碳是反映土壤质量以及土壤缓冲能力的一个重要指标,对于温室效应与全球气候变化具有重要的控制作用。研究以陕西省第二次土壤普查数据为主要资料,结合多年的相关研究数据,对陕西省土壤碳密度及储量进行估算,并分析了陕西省土壤有机碳密度的空间分布特征。结果表明:榆林、延安地区北部以及商洛等地区分布的风沙土、黄绵土、石质土等土壤有机碳密度最小,小于4 kg m-2;陕西南部地区的土壤有机碳密度主要在4~9 kg m-2之间;咸阳地区及渭南地区土壤有机碳密度也较高,主要在9~12 kg m-2之间;关中地区渭河及其两岸、秦岭部分山区土壤有机碳密度最大,最高达30 kg m-2以上;陕西省平均土壤有机碳密度为6.87 kg m-2,在全省的22个土壤类型中,有13个土壤有机碳密度低于全国平均水平,占全省土壤总面积的77.42%,全省土壤有机碳储量约为1.41×1012kg。本研究为我国土壤碳库和碳平衡的研究提供基础数据。     

华北落叶松人工林短周期间伐与林分生产力的关系

为了研究短期间伐对华北落叶松人工林林分生长和生产力的影响,设置不同保留密度(450、600、750、900株/hm2)的间伐样地以及相应的对照样地,对间伐前后林分的树高、胸径、单株材积、蓄积量、生物量和生产力进行测量与计算。结果表明:不同保留密度下,各间伐样地胸径、树高和单株材积的生长量均大于对照样地;由于保留密度的减小,各间伐样地蓄积量和生物量小于对照样地,各间伐样地生产力均小于对照样地(7 969 kg/(hm2.a));但是其生长率大于对照样地。抚育间伐改变了林分的空间结构和生长环境,明显促进了林木的生长,增加了林地的经济效益。     

不同退耕年限撂荒地植物多样性及生物量分析

退耕还林(草)作为黄土高原水土流失综合治理的主要生态建设措施,经过几十年的开展,黄土高原生态环境得到极大恢复,林草覆盖率明显增加。以安塞县纸坊沟流域为研究区,选取坡耕地(0a)为对照,研究了退耕年限(3～5,10,18,28,37a)对撂荒地植物多样性和生物量的影响。结果表明,随退耕年限的延长,物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、相同土层根长密度都表现为增大—减小—增大的趋势;植被盖度和地上生物量表现为37a>28a>18a>3～5a>10a>0a;撂荒地植被根系生物量、根长密度均随土层深度增加而减少;不同退耕年限撂荒地,相同层根系生物量表现为28a>37a>18a>3～5a>10a>0a。     

基于微根管技术的玉米根系生长监测

为了研究玉米根系生长规律,该文利用固城农业气象试验站内设置的大型根剖面系统,采用微根管观测法,对试验地上玉米主要生育期的根系生长动态进行定期直接跟踪监测,并以方形整段标本法作为参照标准,对试验数据采用MATLAB软件辅助图像处理和现代统计方法进行分析。结果表明：微根管法与方形整段标本法对得出的根长密度随深度增加呈递减型有较好的一致性,两者相关系数达到0.83以上,通过0.05的显著性检验;由观测数据建立的回归方程能较好地反映土壤中玉米根系生长规律,进一步表明微根管法是一种破坏性较小、可准确定位跟踪植物根系在土壤中生长动态变化的先进技术,对植物根系生长研究有较好的推广应用价值。