降雨对干旱半干旱区湿地和农田土壤CO_2短期释放的影响

本研究以巴音布鲁克湿地和农田灰漠土原状土为研究对象,进行原位模拟降雨试验,利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统测定土壤的CO_2排放,研究了不同降雨量对土壤CO_2排放的影响。结果表明:降雨导致湿地土壤CO_2释放速率显著增加(P0.01),而农田土壤无显著差异。在其含水量无明显差异下,湿地不同降雨处理组的CO_2排放量均大于农田组,湿地土壤CO_2日累积排放量降水10 mm组降水20 mm组对照组,土壤有机碳高的湿地土壤随降雨量增加,土壤短期碳损失高,而对低有机碳土壤(西北干旱区贫瘠土壤)短期碳损失影响不显著。降雨后农田土壤降水10 mm组CO_2排放与地表温度和5 cm地温相关性极显著(P0.01),其他各处理均未呈现显著相关。说明在干旱半干旱区降雨量对土壤CO_2排放速率有着重要的影响。     

西北旱作农田不同耕作模式对土壤性状及小麦产量的影响

【目的】在雨养农业区,旱作区因连年翻耕而引起严重的土壤质量退化,使作物生产力下降,需定期改变其耕作方式。免耕深松隔年轮耕可以降低土壤容重,增加耕层土壤团聚体和有机碳氮的含量,增强土壤蓄水保墒能力,对改善土壤性状和提高作物产量具有重要意义。【方法】本研究于2007～2010年在宁夏南部半旱区进行了两年免耕一年深松 (NT/ST/NT)、两年深松一年免耕 (ST/NT/ST)、连年翻耕 (CT) 3种耕作模式试验,研究了其对耕层土壤容重、团聚体、土壤有机碳氮含量、土壤水分及作物产量的影响。【结果】3年耕作处理后,与连年翻耕相比,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理0—20 cm层土壤容重分别降低了4.4%和7.3%,20—40 cm土层分别降低2.1%和5.7%,40—60 cm土层分别降低4.1%和5.5%;土壤孔隙度0—20 cm土层分别提高了4.1%和6.8%,20—40 cm土层提高了2.1%和4.3%,40—60 cm土层提高了5.5%和5.7%。0—20 cm土层,NT/ST/NT处理0.25～2 mm机械稳定性团聚体含量平均较CT处理提高了12.4%,ST/NT/ST处理 > 2 mm机械稳定性团聚体含量较CT处理平均提高了42.0%;20—40 cm土层,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理 > 2 mm团聚体含量较CT处理平均分别提高了44.3%和50.4%。两种轮耕模式使0—40 cm土层土壤团聚体平均重量直径分别显著高于CT处理21.8%和22.5%,几何平均直径分别高于CT处理9.6%和9.5%。三个处理耕层土壤有机碳氮含量均比试验前有不同程度的增加,轮耕处理0—30 cm土层0.25～2 mm粒级有机碳含量和 < 0.25 mm粒级全氮含量显著高于CT,以ST/NT/ST处理效果最佳。NT/ST/NT和ST/NT/ST处理0—10 cm土层0.25～2 mm团聚体有机碳含量较CT处理分别显著提高7.9%和10.2%,10—20 cm土层分别提高19.0%和15.7%,20—30 cm土层分别提高10.6%和13.3%;0—10 cm土层 < 0.25 mm粒级全氮含量显著提高9.4%和10.9%,10—20 cm土层分别提高6.8%和10.2%,20—30 cm土层分别提高7.4%和9.3%。研究期间,NT/ST/NT和ST/NT/ST处理较CT处理可显著提高0—200 cm土壤贮水量,其中以ST/NT/ST处理保蓄土壤水分效果最佳。在小麦生长前期,轮耕处理土壤贮水量均高于连年翻耕,生长后期ST/NT/ST处理土壤水分含量最高,NT/ST/NT处理次之。轮耕处理的小麦生物量和籽粒产量显著高于连年翻耕,其中小麦籽粒产量分别增加9.6%和10.7%。【结论】免耕/深松轮耕可显著改善土壤的物理性状和水分环境,显著增加耕层土壤有机碳氮含量,提高作物的生产力,在宁南旱区有重要的应用前景。     

秸秆覆盖对岩溶区坡耕地产流产沙的影响

通过室内模拟降雨试验,研究秸秆覆盖对西南岩溶区坡耕地产流产沙的影响。试验处理按照2个雨强(63,100mm/h)和5个秸秆覆盖度水平(0,20%,50%,80%和100%)进行。结果表明:在中雨强(63mm/h)条件下,秸秆覆盖减少了地表径流的径流系数和径流强度,增加了壤中流径流系数和径流强度,在较大秸秆覆盖度下(50%,80%和100%),秸秆覆盖能有效减少土壤流失量;但在大雨强(100mm/h)条件下,秸秆覆盖导致地表径流增加并同时显著减少了壤中流,地表径流的增加同时导致土壤流失量的增加。     

东北坡耕地春季融雪侵蚀观测研究

为研究东北地区坡耕地的春季融雪侵蚀特征及其影响因素,选取吉林省吉兴小流域内坡耕地进行原位观测,通过分析融雪过程中径流量和含沙量的变化,以及融雪径流、土壤解冻深度等指标对融雪侵蚀的影响,探讨坡耕地融雪侵蚀过程及变化规律。结果表明,在日平均温度0~3.8℃的气象条件下,春季融雪侵蚀较为集中,径流与含沙量变化均先增加后减少。融雪径流与表层土壤解冻深度是影响融雪侵蚀的重要因素,初期融雪产流,土壤未解冻,径流急剧增加,径流量占融雪期总径流量的59.15%;中期积雪融化趋于稳定,土壤表层开始解冻,径流减少含沙量增加,侵蚀量达到最大且占融雪期总侵蚀量的41.74%;末期融雪产流停止,土壤解冻深度增加,含沙量达到最大(8.00kg/m~3)。坡耕地融雪侵蚀受垄作区域与集水洼地地形变化的影响,产流产沙具有较强规律性,二者峰值出现频次一致时,径流—泥沙呈"8"字循环滞后关系,反之呈复式循环滞后关系。     

中国南方农业生态系统可持续发展面临的问题及对策

南方农业生态系统在我国整个农业生态系统中占有重要地位和作用,具有结构的复杂性、功能的多样性、生产的高效性、价值的珍贵性和开发利用潜力的巨大性等特征。当前,南方农业生态系统存在着耕地撂荒、地力下降、土壤污染、灾害频繁、效益低下和后劲不足等方面的问题,严重制约着生态系统的可持续发展。为实现南方农业生态系统的可持续发展,应采取以下对策和措施:(1)实行集约用地;(2)开展环境整治;(3)推行轮作休耕;(4)实施用养结合;(5)优化系统结构;(6)深化农村改革。     

元谋干热河谷林地生态系统服务价值变化

[目的]以元谋县为研究区,基于生态学、RS和GIS理论和方法,研究干热河谷林地利用及生态系统服务价值的变化特征,以期丰富干热河谷林地生态研究,为区域生态环境调控提供理论依据。[方法]以2008年Landsat 7ETM及2016年Landsat 8 OLI 2期遥感影像、国家基础地理信息系统及ASTER GDEM数字高程模型为数据源,利用ENVI和ArcGIS软件对2期遥感影像进行解译,获取林地土地利用数据,分析林地的时空特征;调整林地生态系统服务当量因子系数,计算单位面积农田食物生产功能价值及单位面积林地生态系统服务价值系数,分析林地生态系统静态价值特征及其变化;以支付能力指数、支付意愿指数和环境能力指数为参数构建林地生态系统服务动态价值调整系数,分析林地生态系统服务动态价值特征及其变化。[结果]林地主要分布在研究区南部和东部的中高山,在西部、西南部和北部及东部边缘的中高山有少许分布,在河谷坝区有零星分布;2008—2016年林地面积增长了64.24 hm~2,变化幅度达到11.42%;有90.53 km~2的林地转为非林地,有154.77 km~2非林地转为林地。林地向草地转移了73.61 km~2,草地向林地转移123.11 km~2;2016年研究区林地生态系统服务静态价值为14.97亿元,较2008年的13.44亿元提高了1.53亿元。2016年林地在研究区生态系统总静态价值的比例为56.41%,较2008年的51.73%提高了4.68%;2008年和2016年林地生态系统服务动态价值分别为4.758亿元和9.027亿元,仅为同期林地生态系统服务静态价值的35.40%和60.30%。[结论]研究区林地面积迅速增长,林地与非林地相互转换频繁,林地净增长明显;林地面积的增长提升了生态系统服务的静态价值。林地的单项生态系统服务价值中,土壤形成与保护、气体调节和生物多样性保护的价值最大,食物生产的价值最小;林地生态系统服务动态价值虽然远低于静态价值,但其变化幅度明显高于静态价值。高生态系统服务价值的林地对社会和环境调节能力的增长更为敏感。     

树种选择与配置对森林生态系统服务的影响

我国森林面积和蓄积量连续增长,但造林树种单一、林分幼龄化、径级持续偏小、单位面积蓄积量低。在气候变化挑战及全球经济一体化大背景下,如何发挥森林在木材生产、生物多样性保护、固碳、涵养水源及社会文化等方面的多重服务功能以满足经济社会发展对森林的多元化需求,是我国现代林业建设的当务之急。文中通过梳理国内外相关文献,分析不同树种与配置模式和不同森林经营选择对森林生态系统服务的影响,以及对森林生态系统服务影响的模拟预测方法与工具,进而总结当前研究与实践的总体趋势,以期为我国树种选择及其优化配置、增强森林生态系统服务功能提供决策参考。     

Woody leguminous trees: New uses for sustainable development of drylands

Woody leguminous species are valuable crops because of their nutritional, economic, and ecological characteristics. Such crops have aided in the recovery of marginal lands for agricultural development due to their ability to fix nitrogen, control erosion, and act as a refuge for other species, in addition to their capacity to improve soil mineral composition and microbial biodiversity. Nevertheless, some leguminous trees are recognized to be one of the worst invasive species that affect negatively biodiversity and the entire ecosystem balance. In this study, we review new global uses for some woody leguminous crops, highlighting new nutraceutical and pharmacological properties, their uses as bioenergy sources, and their ecological uses for bioremediation opening new possibilities of management. We aim to bring knowledge on the multiple benefits that these woody plants continue to provide to humans from economic, social, and environmental standpoints.     

荒漠生态系统土壤呼吸速率对环境因子的响应

为探明环境因子与土壤碳释放之间的关系,利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游典型断面的荒漠河岸林群落土壤呼吸的变化动态,并同步观测植被盖度、地下水位、土壤特性及温度等相关因子的变化,分析其与土壤的关系。结果表明:1)在同一温度范围条件下,虽然土壤呼吸对温度变化有所响应,但温度不再是土壤呼吸作用的主要限制因子,根系和土壤微生物的生命活动很容易受到其他因素的影响和制约;2)监测区地下水对土壤呼吸速率存在一定的影响,地下水位越高土壤呼吸速率越小,地下水位越低土壤呼吸速率越大;3)植被盖度与地下水同时作用于土壤呼吸过程;4)在地下水的影响下土壤特性对土壤呼吸过程也存在影响。     

基于生态值的戴云山保护区地块选择研究

在自然保护区规划设计中,如何以最合理地块构建自然保护区并能在最大程度上有效地保护生物多样性、维护生态安全,是缓解生态保护与经济开发矛盾所亟需解决的问题。本研究针对戴云山地区探讨地块选择方法的适用性,基于戴云山地区生态评价,结合空间特征和生态现状要求,提出戴云山自然保护区空间优化建议。结合保护区植被多样性特征,应用地块选择算法,将戴云山所属地区共18 762小班进行网格分割,根据森林资源二类调查资料,选取地类、树种组成、郁闭度、平均树高、平均胸径、龄组和立地质量7个指标,求得各网格的生态值,绘制戴云山地区生态值分布图,引入改进的nal-Briers优化模型,实现保护区范围的最优化选择。依此方法共选择88个地块(网格)组成5个构建自然保护区的备选区域,其中包含原自然保护区2处备选区域(编号2,3),新增备选区域位于原保护区东部(编号4)、北部(编号1)和东南部(编号5)各1处。考虑保护区设计原则,编号2,3和4备选区域形成的区域可有效减弱边缘效应的影响,为建设戴云山自然保护区最优区域组合。选择后的戴云山自然保护区,实现了地块数量与生态值间的最优组合,最大限度保护戴云山整体植被多样性。地块选择算法在国内森林生态系统类型自然保护区设计中可能具有适用性,为我国森林生态系统类型自然保护区设计研究提出了新思路。