黄土丘陵区土地利用与土壤水分的时空关系

论文根据连续两年土壤水分的定点和观测数据,对黄土丘陵区不同土地利用类型及其结构与土壤水分的时空关系进行了分析。结果表明:①在欠水年,土地利用间土壤水分的差异显著,而在丰水年,土地利用间土壤水分的差异不显著;②在丰水年,土壤水分的年内变化只有灌木地为消耗型,间作地、果园、林地、草地、撂荒地和农地等6种土地利用类型为平衡型或增长型,欠水年所有土地利用均为消耗型;③从丰水年到欠水年,土壤水分的剖面结构类型降低型向波动型转化,波动型向增长型转化;④单一土地利用结构的土壤水分从坡顶到坡脚具有增长的趋势,而土地利用结构复杂的土壤水分沿坡面分布复杂。     

固体水造林效果试验研究

本文研究了达拉特旗固体水试验区固体水对土壤含水量、造林成活率、保存率和树木生长情况的影响及效果。结果表明,在鄂尔多斯干旱半干旱地区施用固体水,可以明显地改善土壤水分状况,施用固体水的三个树种的土壤含水量均比对照有不同程度的提高。尤其放置固体水的30-40cm土层,即植物根系的主要分布层的土壤含水量明显高于对照,与对照相比提高1.4%-3.6%;固体水处理对柠条、沙柳、杨树成活和保存均有明显的作用,与对照相比,分别提高了14.6%、19.6%、10.5%和14.2%、24.3%和13.5%;固体水对沙柳、杨树的植株生长也均有明显的促进作用,尤其生物量达到了对照的3倍左右。     

黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸季节变化特征与影响因素

运用红外气体分析仪测定了黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸,分析了不同土地利用方式下土壤呼吸与土壤温度、水分和土壤养分的关系.结果表明,不同植被下土壤呼吸季节变化特征区别明显,主要受水分和温度的影响.裸地、农地、苜蓿地、柠条地、撂荒地、长芒草地、荒草地、退化苜蓿地、坡地苜蓿地、坡地撂荒地、坡地农地、梯田农地的土壤呼吸季节变化范围分别为0.32～0.82、0.41～2.83、0.74～2.81、0.76～3.07、0.67～2.79、0.51～2.12、0.56～2.05、0.59～1.66、0.42～2.09、0.31～1.86、0.32～1.93和0.41～3.17μmol.(m2.s)-1,土壤呼吸速率的季节变化幅度以农地(167%～203%)最大,依次为撂荒地(117%～154%)、柠条地(134%)、长芒草地(129%)、苜蓿地(119%～120%)、裸地(94%),最小是退化苜蓿地(92%).裸地和退化苜蓿地的土壤呼吸季节变化幅度不大,苜蓿地和柠条地月平均土壤呼吸强度显著高于其他土地利用方式,农地在7、8月土壤呼吸强度显著高于其它土地利用方式,且其温度敏感性(Q10)也最大,达1.86.不同植被下,土壤呼吸和土壤有机质及速效钾含量呈显著正相关关系,有机质和全氮主要在水热条件好的7、8月影响土壤呼吸,而在温度与水分条件不优越的条件下,土壤铵态氮的含量与土壤呼吸强度呈负相关.     

陕北采油区灌木枯落叶对油污土壤环境的改良效应

采集陕北石油污染区典型荒地土壤,分别以3种石油污染水平(轻度污染15g/kg,中度污染30g/kg,重度污染45g/kg)油土混合培养后,施入当地9种常见灌木枯落叶进行室内分解培养试验120d,检测不同灌木枯落叶对油污土壤生物化学性质的影响.结果表明:柠条、沙棘、紫穗槐、沙蒿和小叶女贞枯落叶可明显促进3种水平油污土壤微生物的生长和土壤呼吸.柽柳、柠条、花棒和踏榔枯落叶可明显促进3种水平油污土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性.柠条、沙蒿、踏榔、小叶女贞、花棒、柽柳和紫穗槐枯落叶可明显增加3种水平油污土壤有机碳和速效K含量.爬地柏、沙棘和花棒枯落叶可明显提高3种水平油污土壤Fe、Mn和Zn的有效性.综合而言,柠条和踏榔枯落叶对3种水平油污土壤均有明显改良效果,紫穗槐枯落叶对轻度油污土壤、小叶女贞枯落叶对中度油污土壤,柽柳和紫穗槐枯落叶对重度油污土壤也均有较明显的改良效果.     

陕北采油区灌木枯落叶对油污土壤环境的改良效应

采集陕北石油污染区典型荒地土壤,分别以3种石油污染水平(轻度污染15g/kg,中度污染30g/kg,重度污染45g/kg)油土混合培养后,施入当地9种常见灌木枯落叶进行室内分解培养试验120d,检测不同灌木枯落叶对油污土壤生物化学性质的影响.结果表明:柠条、沙棘、紫穗槐、沙蒿和小叶女贞枯落叶可明显促进3种水平油污土壤微生物的生长和土壤呼吸.柽柳、柠条、花棒和踏榔枯落叶可明显促进3种水平油污土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性.柠条、沙蒿、踏榔、小叶女贞、花棒、柽柳和紫穗槐枯落叶可明显增加3种水平油污土壤有机碳和速效K含量.爬地柏、沙棘和花棒枯落叶可明显提高3种水平油污土壤Fe、Mn和Zn的有效性.综合而言,柠条和踏榔枯落叶对3种水平油污土壤均有明显改良效果,紫穗槐枯落叶对轻度油污土壤、小叶女贞枯落叶对中度油污土壤,柽柳和紫穗槐枯落叶对重度油污土壤也均有较明显的改良效果.     

固沙植被黄柳、小叶锦鸡儿蒸腾耗水尺度提升研究

论文以科尔沁沙地主要固沙植被黄柳、小叶锦鸡儿为研究对象,基于生长季典型枝条茎流的逐日动态观测数据,以黄柳茎干截面积和小叶锦鸡儿叶面积实测数据为扩展纯量,实现了由枝条茎流向灌丛群落蒸腾耗水的尺度提升。结果表明：生长季黄柳和小叶锦鸡儿群落的蒸腾耗水量分别为287.26 mm和197.23 mm,黄柳的耐旱性相对较低。采用FAO Penman-Monteith公式计算出同时期两种植被群落的蒸散量分别为328.70 mm和233.15 mm。日蒸腾耗水量与日蒸散量变化趋势基本一致,两种植被的决定系数分别为0.717 3和0.678 7。论文所建立的尺度提升方法在荒漠化灌木植被蒸腾耗水估算方面行之有效,可为科学选育和管理固沙植被、确定合理造林密度等提供参考依据。     

黄土高原东部山区两种灌木群落的土壤碳通量研究

用动态气室法对2个灌木群落(样地1:黄刺玫+荆条Rosa xanthina+Vitex negundo;样地2:沙棘Periploca sepium)的土壤碳通量进行了连续4年(2005～2008年)的定位测定,研究灌木群落土壤碳通量的年内、年际变化与土壤温度和水分的关系.结果表明:土壤碳通量具有明显的季节变化特点,受土壤温度和水分的影响,土壤碳通量的最大值出现在土壤温度和水分均较高的月份,最低值出现在3、12月以及其它较为干旱的月份;2个灌木群落4年土壤碳通量的平均值分别为(5.20±4.02)、(3.21±2.38)、(3.48±2.48)、(2.73±1.46)μmol.m-.2s-1和(6.10±4.31)、(3.90±2.54)、(3.89±3.07)、(3.92±2.71)μmol.m-.2s-1(以CO2计),4年的总平均值为(4.02±3.08)μmol.m-.2s-1.2个灌木群落4年土壤碳通量的总平均值分别为1002和1169 g.m-.2a-1(以C计),样地间差异不显著(p=0.35).剔除土壤水分胁迫时测定的数据后,指数函数可以很好地拟合土壤碳通量与土壤温度的关系,方程的决定系数分别在0.47～0.85和0.78～0.85之间;样地1和样地2的土壤碳通量温度敏感性指数(Q10值)分别在1.88～2.73和3.61～4.28之间.土壤水分对土壤碳通量的影响在样地1较为明显.但是,对4年测定所有数据的分段分析表明,生长季土壤水分对土壤碳通量影响显著(p0.05),非生长季土壤温度对土壤碳通量影响显著(p0.05).用包含土壤水分和土壤温度的4个双变量关系方程可提高模型的预测能力,R2值在0.52～0.89之间.研究结果可为黄土高原东部山区灌丛土壤碳通量乃至生态系统碳平衡研究提供参考.     

西安地区人工林土壤干层与水分恢复研究

为查明西安地区土壤干层和丰水年之后的土壤水分的恢复,利用烘干法研究了人工林地土壤含水量。结果表明,西安地区丰水年极端降水前杨树林,法国梧桐林、中国梧桐林和苹果林地大约1.5～4m深度范围内土壤含水量分别为9.3%、9.0%、9.7%和9.1%,普遍存在土壤干层,干层厚度约2.5m。丰水年之后土壤水分得到了很好的恢复,干层全部消失。经过1a左右的入渗,水分恢复深度可达6m左右。根据丰水年之后土壤含水量的不断消耗确定,西安地区丰水年之后一般经过3～4a左右的时间,人工林地的干层将会再次出现。发育弱的土壤干层并未影响到人工林的正常生长,表明在西安或与西安类似降雨量的黄土高原其他发展人工乔木林是可行的。     

2000-2013年塔里木河流域生长季NDVI时空变化特征及其影响因素分析

受塔里木河流域综合治理工程实施和近期气候变化的影响,流域植被覆被时空分布产生一定的变化,厘清植被覆被与流域气候变化及人类活动的关系可以为塔里木河流域生态维护与治理提供科学参考依据。为此,论文以NDVI为指示因子,运用趋势分析、R/S分析、偏相关分析以及残差分析等方法,分析了2000-2013年综合治理工程期间NDVI的时空变化特征,并探讨及区分降水、气温气候因子以及人类活动对植被覆被变化的影响范围和程度,结果表明：1）2000-2013年,塔里木河流域植被生长季NDVI总体呈现增加趋势,增加速率为0.8%/10 a,平原区增速明显高于山区;且开都河-孔雀河流域山区、塔里木河干流的上、中游部分地区呈现比较明显的退化趋势。与此同时,塔里木河干流下游生长季NDVI持续改善。2）山区植被覆被变化主要受气候变化的影响,其中温度是高山区植被生长的主要限制因子,温度的增加促进植被的生长;中低山区以及出山口平原地区植被生长季NDVI变化是降水和温度共同作用的结果,且主要受降水的影响。降水与植被生长季NDVI变化呈正相关,温度与植被生长季NDVI变化呈负相关。3）平原绿洲区植被生长季NDVI增加主要是绿洲灌区面积不断增加以及塔里木河流域生态治理工程对植被恢复的结果,人类活动是该区域植被生长的主要驱动力。4）塔里木河干流生态闸工程在恢复下游植被的同时,也在一定程度上影响了上、中游地区的用水,尤其是导致中游植被出现退化趋势,退化速率约为0.1%/10 a。相关部门应进一步加强水资源的合理配置,充分发挥生态闸工程的水资源调度调控作用。     

黄土高原区不同植物凋落物可溶性有机碳的含量及生物降解特性

以黄土高原区刺槐、小叶杨、沙棘、沙柳、苜蓿和长芒草等6种植物凋落物为研究对象,利用2种浸提剂(水和0.01 mol·L^-1CaCl₂)浸提了不同大小(2 mm粉碎样和1 cm长)植物凋落物,测定了其中可溶性有机碳(SOC)的含量,并利用室内培养试验(25℃)评价了可溶性有机碳的生物降解特性.结果表明,不同植物凋落物可溶性有机碳含量在4.21～76.25 g·kg^-1之间,占其全碳的比例在0.99%～19.84%之间.平均来看,乔木凋落物可溶性有机物含量及其占全碳的比例大于灌木,而灌木又高于草本.经过7 d的培养,不同凋落物可溶性有机碳的生物降解率在34.7%～75.1%之间,平均56.3%,不同种类凋落物的生物降解率相比为乔木＞灌木＞草本.紫外及荧光光谱法测定法表明,培养结束后SOC溶液中结构较为复杂的可溶性有机物的比例呈显著上升,这与其中易降解组分的降解有关.     

皇甫川流域不同水土治理方式下土壤钾含量的变化

本文采用NaOH熔融法,原子吸收分光光度法和NH4OAc浸提,原子吸收分光光度法,分别测定了皇甫川流域五分地沟试验区不同植被治理措施下土壤的全K和速效K含量,对测定结果的分析表明：①不同治理措施下,土壤中全K含量的大小次序是：人工草地〉农田〉人工灌木〉退化草地〉次生草地〉人工林地〉百里香草原,土壤中速效K含量的大小次序是：人工林地〉百里香草原〉人工灌木〉退化草地〉农田〉次生草地〉人工草地。②不同治理方式对土壤钾含量提高的差异明显,灌草类植被对土壤钾的提高效果较好,杨树林对土壤钾的恢复效果稍差。     

基于试验观测的光合有效辐射特征分析

光合有效辐射是生物、生态和农业常用的重要参数,常规气象资料中没有该资料,实测结果也比较少,以往多采用经验气候学计算获得。论文基于固城站观测辐射资料,对光合有效辐射特征分析的结果表明:光合有效辐射（PAR）占总辐射（Q）的比值(η_PAR)分布呈近似钟型,有60%的比值分布在0.35～0.45之间。η_{PARPARPARPARPAR})与Q的关系为:全年Q_PAR=0.40Q,生长季Q_PAR=0.41Q,这一结果与以往国内一些实测结果相近。论文用此值重新评估华北平原光合生产潜力的结果表明,以往估算光合生产潜力常采用η_PAR     

阜新露天煤矿排土场边坡土壤质量分异特征

以阜新露天煤矿排土场边坡为对象,分析坡向、坡位和恢复年限对土壤物理、化学和生物学性状的影响,并采用土壤质量综合指数法,研究排土场边坡植被恢复过程中土壤质量变化规律.结果表明,排土场边坡土壤含水量、有机质、碱解氮和速效磷含量、pH值以及脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性从坡上到坡下均逐渐增加;恢复10a阴坡土壤含水量、水稳性团聚体含量、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性高于阳坡;随着恢复年限增加,土壤水稳性团聚体和速效磷含量及阴坡碱性磷酸酶活性提高,而土壤pH值、阳坡碱解氮含量及脲酶和过氧化氢酶活性下降.排土场边坡土壤质量表现为阴坡>阳坡、坡下>坡中>坡上的变化规律;随着恢复年限增加,阳坡坡上和坡中及阴坡土壤质量增加,而阳坡坡下下降.以上结果说明,坡位和坡向是影响排土场边坡土壤质量的重要因素,应根据具体生境特点,采取不同治理措施,才能完成生态恢复.     

雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力

在我国北方少雨地区开展雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力研究对于防治林草地土壤旱化和林草植被经营具有重要意义。2002年4月以来,在上黄生态实验站对多年生人工林林外和林内降水、地表径流、植物生长和土壤水分动态进行了定位观测,结果表明:次降雨林冠层截留量为0.2～6.47mm,为降水量的3.1%～53.3%,截留总量占降水量的16.9%;地表径流量为0.24～1.5mm,是降雨量的1.6%～6.8%;柠条林地土壤剖面水分垂直变化可分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;年内土壤水分胁迫时,植物通过改变叶的颜色,降低自身的含水率、落叶或产生大量落叶来适应干旱的土壤水环境,但不会死亡。土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,是指在较长时期内,当根层土壤水分消耗量等于或小于降雨补给量时,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。     

不同地域的阳光光谱分布特性

目的研究阳光的光谱能量分布特性。方法对高原、西北沙漠、热带海洋等3个地域200~800 nm波段的阳光进行光谱测量,分析不同地区、不同天气状况、不同扫描速度下的阳光光谱能量分布特性。结果高原地区阳光光谱中的紫外-可见波段的辐照强度明显比西北沙漠和热带海洋地区高,多云时200~800 nm波段的辐射总量与晴天相比降低1/4,200~400 nm的紫外波段的辐射总量仅为晴天时的54%。光谱测量仪的扫描速度对光谱测定结果基本无影响。结论研究获得的阳光紫外截止点、340 nm处的辐照强度、不同波段的辐照量,可为实验室光源暴露试验中的光源选择、光谱能量控制提供参考。     

鼎湖山三种森林类型土壤养分特征及其相关性分析研究

对鼎湖山三种森林类型土壤pH值和养分特征及其相关性进行调查与分析,结果表明:鼎湖山三种森林类型土壤pH值在3.72~4.31之间,属于强酸性土,而且随着土壤深度增加pH值逐渐升高;土壤有机质在6.83～78.43 g·kg-1之间,有机质较丰富.三种森林类型土壤全氮、碱解氮、全钾含量平均值分别为1.53 g·kg-1、384.15 mg·kg-1、24.86 g·kg-1,含量较高,而全磷、速效磷、速效钾含量平均值分别为0.44 g·kg-1、14.29 mg·kg-1、73.38 mg·kg-1,含量相对较低,各种形态钙、镁的含量也比较低.土壤养分含量基本上是季风常绿阔叶林>针阔叶混交林>马尾松林,而且随着深度增加而含量逐渐减少.土壤pH值与有机质、氮、磷、钾、钙、镁等养分都呈现出极显著负相关,而土壤有机质、氮、磷、钾等养分之间均表现为显著或极显著正相关.     

河套灌区土壤水和地下水动态变化及水平衡研究

为探究田间土壤水及地下水在不同作物种植区、不同灌期等情况下的动态变化规律与水平衡特征,以春小麦、玉米、向日葵为典型作物,在河套灌区选取4块2亩的试验田,于2009年4-11月采集田间土壤及地下水样品进行研究.结果表明,不同作物地块间土壤含水率的变化差别主要集中在5-9月的作物生长期.夏灌灌水量不足,土壤含水率呈下降趋势,田间土壤水分变化属于“蒸腾蒸发消耗型”;秋浇期内水量充足,各地块各土层含水率均明显增加,田间土壤水分呈“入渗补给型”.各地块地下水埋深月均变化趋势基本一致,由于优先流的存在,地下水对灌溉降水响应快.本文定量研究了区域土壤水和地下水的变化规律,揭示了灌区水平衡要素间的相互转换关系,可为灌区科学合理的水资源管理提供理论依据.     

新型保水剂应用于土壤-小白菜系统的环境安全评价

保水剂作为一种抗旱节水材料,有广泛应用于农业生产的潜在价值.以基于植物萃取物合成的新型保水剂为对象,通过设置不同给水条件(超量、正常及缺水3个条件)和保水剂施用方法(底施和喷施2种方法),研究了保水剂使用对土壤水分、团粒结构、小白菜生长、土壤微生物生物量及微生物呼吸的影响.结果表明,与对照相比,保水剂的施用可显著提高土壤含水率,促进土壤大团聚体(>0.25 mm)的形成,有利于土壤微生物活性的提高(P<0.05).特别是在缺水条件下,保水剂对土壤环境的改善效果更为明显.此外,保水剂的使用方式是影响其节水效果的重要因素.与正常水分条件下的空白相比,在不影响小白菜产量的前提下,喷施Jaguar C(JC)可减少灌溉用水量约25%;而与缺水条件的空白相比,喷施JC处理则可提高小白菜产量2倍以上.综合以上结果表明,该类保水剂的使用对土壤生态系统有较明显的改善,是环境安全的农业节水技术.     

泗顶矿区6种土地利用类型土壤微生物群落结构特征

以广西柳州泗顶铅锌矿区的玉米地、菜地、灌木、尾矿库、森林和柑橘园6种不同利用类型土壤为研究对象,采用高通量测序技术,分析了不同土地利用类型土壤微生物群落结构特征及土壤环境因子对微生物群落结构的影响.结果表明,变形菌门（Proteobacteria）是6种土壤的优势菌门,所占比例为31.34%~53.47%,γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）为优势菌纲.冗余分析表明,在重金属含量最高的灌木区,厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的丰度与土壤中铅、锌、镉、铜的含量呈现显著正相关;在土壤钠和钾含量较高的玉米地和菜地,浮霉菌门（Planctomycetes）的丰度有所增加,而厚壁菌门和拟杆菌门的丰度则有所下降.在土壤有机质含量较高而总氮、总磷含量较低的柑橘园,酸杆菌门（Acidobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的丰度较高.芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和浮霉菌门的丰度与土壤pH值呈显著正相关.研究结果表明土地利用类型及土壤环境因子对土壤微生物群落结构多样性有显著的影响.     

西安市不同天气下可培养微生物气溶胶浓度变化特征

为探明天气状况对可培养微生物气溶胶分布特性的影响,于2014年8月-2015年7月利用Anderson六级空气微生物采样器对西安市微生物气溶胶进行采样,通过培养法检测分析了可培养细菌和真菌气溶胶在1 a的月际与季节性浓度变化特征,重点研究了不同天气状况下气溶胶的浓度与粒径分布.结果表明:西安市可培养细菌和真菌气溶胶月均浓度均在10月最高,分别为（1 004.81±546.14）和（765.54±544.36）CFU/m3.可培养细菌和真菌气溶胶的季节平均浓度均在夏季最低,分别为（361.96±56.96）和（280.33±74.43）CFU/m3;不同天气条件下气溶胶的浓度变化为晴天 < 雨天 < 阴云天 < 霾天.可培养细菌气溶胶在晴天、阴云天、雨天和霾天粒径分布的峰值分别出现在3.3~4.7、4.7~7.0、3.3~4.7、3.3~4.7 μm区间上,表现为明显的单峰分布;而可培养真菌气溶胶的粒径分布在非霾天则无显著性差异（P>0.05）.不同天气状况下可呼吸微生物气溶胶均超过总微生物气溶胶的60%.各天气状况下可培养细菌气溶胶的几何中值直径大于真菌气溶胶.