西辽河地区植被气候生产潜力及其对气候变化的响应

植物生长依赖于气温、降水和日照等气象要素,对全球气候变化更为敏感。定量分析西辽河地区植被气候生产潜力变化特征及其对气候变化的敏感性,可为西辽河地区农业生产,生态保护和环境改善决策提供科学依据。基于西辽河地区11个站气象站1961—2018年的年平均气温和年降水量资料,运用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、累积距平和小波分析等方法,分析了西辽河地区植被气候生产潜力的时空演变及其对气候变化的响应。结果显示:研究期间,西辽河地区温度生产潜力(W_θ)和蒸散生产潜力(W_V)整体呈上升趋势,降水生产潜力(W_R)无明显变化趋势,平均值分别为1 120.19、647.12、695.50 g·m~(-2)·a~(-1),西辽河地区热量条件好于降水,且1980s是水热配比(W_R/W_θ)最好的年代;由气温、降水量和蒸散决定的标准气候生产潜力(W)平均为643.65 g·m~(-2)·a~(-1),气候倾向率为11.05 g·m~(-2)·(10 a)~(-1);近58 a,W经历了"少-多-少-多"的周期性变化,且在1982、1998、2011年发生突变;西辽河地区W呈现一致的正变化趋势,空间上表现为双辽、科尔沁左翼中旗、科尔沁左翼后旗、翁牛特旗为气候生产潜力的高值区,而开鲁县至奈曼一带为低值区;W对降水量变化更敏感,降水量的多寡主要决定了西辽河地区植被气候生产潜力的变化,在气候变化的背景下,未来该区W增加幅度在2.49%以上。     

黑龙江省气候生产潜力时空演变特征研究

气候生产潜力的时空变化规律不仅反映各气象因子与气候生产潜力之间的配合协调程度,还能对粮食生产决策起到决定性的指导意义。基于Thornthwaite Memorial模型估算了黑龙江省1986—2015年作物生育期内的气候生产潜力,分析了气候生产潜力与平均温度和降水量之间的关系。采用Morlet小波分析方法,对黑龙江省作物生育期内的气候生产潜力进行了多时间尺度特征分析和预测,并通过GIS软件拟合分析了黑龙江省作物生育期内气候生产潜力的空间变化特征。结果表明,1986—2015年作物生育期内黑龙江省气候生产潜力呈缓慢的降低趋势,变化趋势不显著,在7 012.143~11 680.771 kg·hm~(-2)·a~(-1)之间变化,平均值为9 390.362 kg·hm~(-2)·a~(-1);1986—2015年生育期内黑龙江省气候生产潜力具有显著的多时间尺度特征,存在7 a和10 a的主周期以及16 a的变化周期;拟合可知2016—2018年的气候生产潜力逐年递减,但均高于年平均值;黑龙江省生育期内气候生产潜力空间分布差异显著,以巴彦县为中心,气候生产潜力向四周逐渐递减,体现出较为明显的经度地带性,大部分地区热量条件相对充足,降水量是影响黑龙江省作物气候生产潜力的主要限制因子。     

基于遥感估算的上海城市森林碳储量空间分布特征

城市森林在固碳释氧、应对气候变化方面发挥着重要作用,对其碳储量的估算为中国城市做好碳达峰、碳中和工作提供重要数据基础。以上海城市森林为研究对象,采用样地调查数据与Landsat OLI遥感影像,分别计算样地碳储量和遥感参数变量(波段数据、植被指数数据和纹理数据),构建基于多元逐步回归模型和普通克里格残差矫正相结合的估算模型,分析区域尺度城市森林碳储量和碳密度的空间分布特征。结果表明,(1)81个样地的碳储量范围为0.09—7.10 t,均值为2.14 t,数据有右偏分布和瘦尾特征,变异系数为0.75,样地类型多样;上海城市森林总碳储量为2.87 Mt,碳密度主要集中在13—40 t·hm~(-2)之间,均值为25.09 t·hm~(-2),整体呈现中部较低,东西部较高的态势,与土地利用强度及城市森林分布有关。(2)主城区碳储量为0.37 Mt,碳密度为1—69 t·hm~(-2),均值为21.77 t·hm~(-2);非主城区碳储量为2.50 Mt,占上海城市森林碳储量的87.11%,碳密度范围为0—89 t·hm~(-2),均值为25.66 t·hm~(-2)。(3)在选择波段反射率和遥感植被指数的同时,提取影像纹理特征并纳入模型,提高了影像的分类精度;采用多元逐步回归模型结合残差矫正的方法估算城市森林碳储量,使估算结果的均方根误差降低了10.29%,平均绝对误差降低了5.5%,提高了估算精度。     

基于RWEQ模型的内蒙古高原土壤风蚀研究

土壤风蚀是评价气候变化与人类活动对生态系统服务功能影响的重要指标。应用RWEQ模型定量反演了20世纪90年代以来内蒙古高原土壤风蚀模数,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)自20世纪90年代以来,土壤风蚀模数呈先升后降趋势,2000年以后下降趋势显著,下降速率为0.87 t?hm~(-2)?a~(-1);(2)2000年以来,研究区87.85%的区域土壤风蚀模数呈下降态势,中度以上土壤风蚀发生面积减少4.73×104 km~2,西部区域土壤风蚀得到有效抑制,土壤风蚀模数从86.92 t?hm~(-2)?a~(-1)下降至59.46 t?hm~(-2)?a~(-1),中部土壤风蚀量明显减少,土壤风蚀模数降低了14.68 t?hm~(-2)?a~(-1),东部空间变化不明显;(3)极端天气沙尘暴发生次数减少和年平均风速降低与土壤风蚀下降显著相关(P0.001),退耕还林灌草等土地利用、覆盖变化(LUCC)对降低土壤风蚀模数,提高区域防风固沙功能具有关键作用。研究成果对促进地区荒漠化防治和区域可持续发展具有一定的科学意义。     

北京松山4种典型林分枯落物持水特征研究

为研究北京松山国家自然保护区不同林分枯落物持水效能差异,采用典型样地调查和室内浸泡法,对松山国家级自然保护区内4种典型林分类型,即蒙古栎(Quercus mongolica)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林、山杨(Populus davidiana)纯林和毛白杨(Populus tomentosa)-油松针阔混交林的枯落物水文效应进行分析。结果表明,(1)4种典型林分类型枯落物层蓄积量为8.05—23.78 t·hm~(-2),大小排序为蒙古栎纯林(23.78 t·hm~(-2))山杨纯林(21.26 t·hm~(-2))油松纯林(15.85 t·hm~(-2))针阔混交林(8.05 t·hm~(-2))。(2)山杨纯林枯落物最大持水量最大(7.19 t·hm~(-2)),蒙古栎纯林最小(4.37 t·hm~(-2));比较4种典型林分类型枯落物平均持水率发现,针阔混交林最大(230.9%),蒙古栎纯林最小(106.85%)。(3)4种林分枯落物层持水量与其浸水时间呈对数相关(R~20.75,P0.01);其持水速率与浸泡时间符合幂函数关系(R~20.89,P0.01)。山杨纯林有效拦蓄量(13.67 t·hm~(-2))与有效拦蓄率(114.3%)均较高,而油松纯林有效拦蓄量(4.46 t·hm~(-2))及其有效拦蓄率(58.11%)均显著低于其他林分类型。根据水文指标评价上述4种典型林分枯落物持水能力,松山自然保护区内山杨纯林枯落物持水能力最佳,其水源涵养综合能力优于其他3种类型林分枯落物。研究结果可为区域植被恢复和水土流失防治提供理论基础。     

大兴安岭南段华北落叶松人工林碳储量及分配特征研究

以大兴安岭南段内蒙古赛罕乌拉森林生态系统国家定位观测研究站为研究区,以华北落叶松(Larix prinicipis)人工林为研究对象,采用野外样地实测调查与室内分析相结合的方法对华北落叶松人工林碳储量及分配特征进行了研究。结果表明:不同林龄华北落叶松人工林生态系统碳储量表现为32 a(205.83 t·hm~(-2))28 a(186.38 t·hm~(-2))16 a(155.84 t·hm~(-2));华北落叶松人工林植被层碳储量为9.11~26.73 t·hm~(-2),占总碳储量的5.85%~14.0%,随着林龄的增加而先增加后减少;枯落物层碳储量为0.29~0.40 t·hm~(-2),占总碳储量的0.19%,随着林龄的增加其所占比例趋于稳定;土壤层碳储量表现为为32 a(178.70t·hm~(-2))28 a(159.92 t·hm~(-2))16 a(146.44 t·hm~(-2)),占总碳储量的比例为86.82%~93.96%,随着林龄的增加其所占比例呈递减趋势;不同林龄阶段碳储量均表现为土壤层植被层枯落物层,地下地上;植被层碳储量以乔木层最大(6.85~26.46t·hm~(-2)),占比为75.21%~98.99%,而乔木层碳储量主要分布在树干(2.53~14.98 t·hm~(-2)),占乔木层碳储量的比例为36.93%~56.61%,且随林龄的增加而增加;土壤层碳储量主要集中在0~30 cm土层,占土壤层总碳储量的70.78%~78.82%。研究结果可为华北落叶松人工林经营管理和高效培育提供理论依据。     

八达岭林场不同密度油松人工林枯落物水文效应

研究不同林分密度对枯落物水文效应的影响,可为增强水源涵养、提升水文生态功能和优化生态系统服务提供理论依据。以北京八达岭林场4种密度(900、1 260、1 460和1 660 plant·hm~(-2))的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,采用样地调查和室内浸泡法,分析不同密度下未分解层和半分解层枯落物蓄积量、枯落物持水特征、枯落物持水量和吸水速率及其与浸水时间的关系。结果表明,(1)4种密度油松人工林枯落物蓄积量为14.94-25.74 t·hm~(-2),厚度为20.63-33.37 mm,不同密度林分枯落物蓄积量和厚度表现为1 260 plant·hm~(-2)1 660 plant·hm~(-2)1 460 plant·hm~(-2)900 plant·hm~(-2)。(2)枯落物最大持水量为33.03-51.88 t·hm~(-2),最大拦蓄量为29.98-47.04 t·hm~(-2),有效拦蓄量为25.03-39.25 t·hm~(-2),其中以1 260 plant·hm~(-2)林分最大。(3)枯落物及其各分解层的持水量均随浸水时间呈对数增加,其半分解层枯落物持水量均高于未分解层。(4)枯落物持水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系,半分解层相对未分解层具有更强的持水能力。综合比较八达岭林场4种密度油松人工林枯落物的持水性能,认为1 260 plant·hm~(-2)的持水能力较好,可较好地涵养水源。     

近45年山西省气候生产潜力时空变化特征分析

利用山西省108个气象台站1961-2005年逐年年平均气温、年降水量资料,应用Thornthwaite Memoriai模型估算了山西省气候生产潜力(TSPV),探讨气候生产潜力与实际产量的关系,分析气候生产潜力的时空变化特征以及对气候变化的响应.分析结果表明:该模型能够较好地反映区域农业生产实际;生产潜力空间分布特征表现出较为明显的纬向递减特征,南高北低、东高西低;近45 a变化趋势并不显著,北部和晋东南中部增加趋势,晋中以及晋南为递减趋势;境内各地热量条件充足,降水是作物产量的主要限制因素,降水增减1 mm,气候生产潜力增减0.473 8～1.138之间,变率空间差异明显,表现出以东西-西南方向为斜轴向两侧递减的趋势,为全省受降水限制最显著区域.     

韶关市小坑林场山杜英幼林植被层生物量和碳储量的分配格局

森林碳储量是森林生态系统碳库的重要组成成分,在全球碳循环中发挥着重要的作用。以韶关小坑林场山杜英(Elaeocarpus sylvestris)林为研究对象,研究其植被层和凋落物层的生物量、碳储量分配格局,为山杜英人工林的固碳能力和碳汇功能研究提供参考。在林地内建立3个20 m×20 m的样地,采用径阶标准木法,选取10株标准木,按照枝、叶、干和根分别进行取样。每个样地分别设置5个灌木样方(2 m×2 m)、草本样方(1 m×1 m)和凋落物样方(1 m×1 m)样方,收获样方内全部的灌木和草本及凋落物,并各取300 g样品,带回实验室分析。结果表明,山杜英林生物量为34.89 t·hm~(-2),平均碳质量分数为463.79 g·kg~(-1),碳储量为16.65 t·hm~(-2);山杜英林垂直结构的各组分中,乔木层的生物量(26.76 t·hm~(-2))和碳储量(12.85 t·hm~(-2))最大,占比分别为76.70%和77.18%;乔木层各组分中,树干的生物量(13.60 t·hm~(-2))和碳储量(6.62t·hm~(-2))最大,占比分别为50.82%和51.52%。山杜英林树干碳储量是乔木层碳储量的主体,因此应充分利用其生长特性,最大限度地增加树干碳储量,从而增加林分植被层碳储量。该林分具有较大的碳汇潜力,可通过提高林分密度以提高林分的碳储量。     

雾灵山典型林分枯落物和土壤水文效应

通过标准地调查、枯落物持水能力测定、土壤物理性质及持水能力测定和入渗实验对雾灵山5种林分类型枯落物和土壤水文效应做了初步研究,结果表明:1)华北落叶松林(Larix principic-rupprechtii)枯落物储量最大,为45.73 t·hm~(-2);核桃楸林(Juglans mandshurica)最大持水量最高,为118.73 t·hm~(-2),相当于11.87 mm的水深;华北落叶松林有效持水量最大,为112.68t·hm~(-2),相当于11.27 mm的水深.2)5种不同林分类型土壤层持水能力相差很大,山杨林(Populus davidiana)的有效持水量最大,为122.80t·hm~(-2),相当于12.28 mm的水深,利用幂函数对土壤入渗速率与入渗时间进行拟合,结果显示相关系数都在0.94以上.     

中国南部样带植被NPP与气候的关系

以全球变暖为背景,以中国南部区域18.00°～7.50°N,108.50°～112.50°E样带为研究对象,以纬度为梯度,应用CRU(Climate Research Unit)全球观测数据集和CO2体积分数倍增后的2050年模拟气候状况作为平衡态陆地生物圈模型BIOME4的气候驱动,对中国南部样带历史100 a和未来50 a间的潜在植被净初级生产力(net primary production,NPP)和叶面积指数(leaf area index,LAI)变化进行模拟和统计分析.结果显示样带内影响NPP的主要因素为年最低温度和年均降雨量,影响LAI的主要因素为年均温度和年均降雨量.植被类型变化与气候变化所造成的NPP、LAI变化略有不同.样带较高纬度地区,植被类型变化与气候变化造成的NPP均值差异较小而LAI则差异较大.未来气候状况下NPP、LAI都有大幅度的增加,但不同纬度增幅不同.     

内蒙古大青山4种典型植被类型生态系统服务权衡与协同

分析生物多样性、土壤肥力、水源涵养、固碳能力等4种生态系统服务间的权衡与协同关系,从而为大青山植被合理经营提供理论依据。以内蒙古大青山白桦(Betula platyphylla)天然次生林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林、虎榛子(Ostryopsis davidiana)天然灌丛和天然草地等4种植被类型为研究对象,利用均方根偏差(RMSD)对区域生态系统服务的权衡与协同关系进行了研究,并对各生态系统服务的贡献进行了分析。结果表明,4种植被类型生物多样性为:白桦天然次生林(2.81)虎榛子天然灌丛(1.84)华北落叶松人工林(1.80)天然草地(1.78);土壤肥力为:白桦天然次生林(71.14 g·kg~(-1))华北落叶松人工林(57.01 g·kg~(-1))虎榛子天然灌丛(52.50 g·kg~(-1))天然草地(35.58 g·kg~(-1));水源涵养为:白桦天然次生林(618.42 t·hm~(-2))华北落叶松人工林(603.30 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(573.85 t·hm~(-2))天然草地(561.02 t·hm~(-2));固碳能力为:华北落叶松人工林(468.92 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(415.31 t·hm~(-2))白桦天然次生林(291.97 t·hm~(-2))天然草地(129.37 t·hm~(-2))。4种植被类型生态系统服务之间均属于权衡关系,其中白桦天然次生林的生物多样性分别与水源涵养、土壤肥力和固碳能力呈中等程度的权衡(ERMSD=0.149、0.159、0.145),表现为水源涵养具有较高的收益。华北落叶松人工林的固碳能力与生物多样性、水源涵养和土壤肥力呈较高程度的权衡(ERMSD=0.214、0.183、0.184),表现为固碳能力具有较高的收益。各植被类型的4种生态系统服务存在一定差异,白桦天然次生林的水源涵养能力强于其他生态系统服务,华北落叶松人工林的固碳能力占重要地位。由此可知,适当调整经营措施,提高人工林的生物多样性,同时注重改善天然林的固碳能力,可维持内蒙古大青山森林生态系统服务的平衡发展。     

基于氮磷农田利用的黄淮海地区畜禽粪尿土地承载力研究

为评估黄淮海地区畜禽粪尿土地承载力,以《畜禽养殖业源产排污系数手册》为基础,采用2018年国家及地方统计年鉴数据,测算了黄淮海地区畜禽粪尿总量、耕地畜禽粪尿氮磷负荷和畜禽养殖环境风险指数,并基于氮磷农田利用估算了该地区畜禽粪尿土地承载力及发展潜力。结果表明:(1)2017年黄淮海地区畜禽养殖的粪尿、氮和磷产生量分别为31 434.18万、172.90万和31.10万t,单位面积耕地的畜禽粪尿、氮和磷负荷分别为12.00 t·hm~(-2)、66.05 kg·hm~(-2)和11.88 kg·hm~(-2);(2)畜禽污染物耕地负荷总体上处于较低水平,81.82%的城市畜禽粪尿耕地负荷低于15 t·hm~(-2),70.91%的城市畜禽氮负荷低于75 kg·hm~(-2),78.18%的城市畜禽磷负荷低于15 kg·hm~(-2);(3)从畜禽养殖环境风险看,北京属削减养殖区,天津、秦皇岛、烟台属严格控制区,威海、日照、德州、滨州、洛阳、许昌、漯河属适当控制区,邢台、安阳、商丘、枣庄、亳州、淮北、徐州、连云港、盐城、淮安属重点发展区,其余地区属一般发展区;(4)黄淮海地区基于氮磷农田利用的土地承载力为42 262.70万头猪当量,畜禽养殖潜力值为26 469.82万头猪当量,其中北京需削减66.34万头猪当量,天津、安徽、江苏、河北、河南和山东畜禽发展潜力分别为104.56万、3 569.14万、3 691.77万、4 189.90万、8 371.26万和6 609.53万头猪当量。     

竹炭与有机肥混施对火龙果产量和品质影响及其改土作用

以元谋红心火龙果地为研究对象,设置3个水平有机肥施肥量,分别为低(22.5 t·hm~(-2),L)、中(45 t·hm~(-2),M)、高(90 t·hm~(-2),H),有机肥中竹炭添加量分别为0%(Y0)、3%(Y3)、6%(Y6),采用完全随机组合设计,分析竹炭与有机肥混施对红心火龙果地土壤性质及其产量和品质的影响,以期为生物炭和有机肥的混施在元谋地区农业生产和红心火龙果高效生产中的应用提供参考依据。结果表明,竹炭与有机肥混施后0—20 cm土壤中养分含量比单施有机肥显著提高;竹炭与有机肥混施提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,降低了脲酶活性;土壤性质与酶活性之间存在显著或极显著正相关关系。单施高量有机肥量比低量有机肥量红心火龙果增产24.98%;竹炭与有机肥混施显著增加了红心火龙果总产量,与Y6H处理相比,Y6M、Y6L处理分别增产9.94%、29.82%,且混施增加了红心火龙果中维生素C和花青素含量,而对可溶性蛋白含量影响不显著。在本试验条件下,22.5 t·hm~(-2)或45 t·hm~(-2)的有机肥用量下添加3%或6%的竹炭,0—20 cm土壤养分含量最高,增产效果最好,且火龙果品质更佳。因此,需要继续探究施用有机肥用量为22.5—45 t·hm~(-2)与添加3%—6%竹炭的最佳配比,达到既能改良土壤,降低施肥成本,又能提高产量和品质的目的。     

滇中高原5种森林类型凋落物及营养元素储量研究

森林凋落物在维持森林生态系统正常的物质循环和养分平衡方面起着重要作用,凋落物分解为森林生态系统提供可持续利用的养分。研究滇中高原森林凋落物现存量及分解过程,掌握其凋落物营养元素的含量和储量特征,可为森林生态系统的可持续经营提供依据。以云南玉溪磨盘山华山松(Pinus armandii)林、云南松(Pinus yunnanensis)林、高山栎(Quercus semecarpifolia)林、滇油杉(Keteleeria evelyniana)林、常绿阔叶林5种森林类型为研究对象,通过野外调查、室内实验相结合的方法,对滇中高原5类森林凋落物现存量及分解强度、凋落物营养元素含量及储量进行研究。结果表明,(1)磨盘山5类森林凋落物现存量表现为:滇油杉林(30.28 t·hm~(-2))云南松林(29.81 t·hm~(-2))华山松林(25.15 t·hm~(-2))高山栎林(11.92t·hm~(-2))常绿阔叶林(11.91 t·hm~(-2)),其中分解层凋落物量最丰富,占总现存量的40%以上;云南松林和华山松林的新鲜凋落物分解强度高,分解一段时间后分解强度减弱,而常绿阔叶林则与之相反;高山栎和滇油杉凋落物分解强度在不同阶段无显著差异。(2)随凋落物分解程度的加剧,5类森林凋落物中P、N、Zn含量总体呈增大趋势,S、Fe、Na含量逐层增大,Ca、Mg含量逐层减少,K、Mn含量分布无明显规律性。(3)5种森林类型凋落物营养元素总储量表现为:滇油杉林(988.63kg·hm~(-2))华山松林(719.79kg·hm~(-2))云南松林(624.27kg·hm~(-2))高山栎林(308.82kg·hm~(-2))常绿阔叶林(290.41kg·hm~(-2)),凋落物营养元素储量在凋落物下层有明显的积累,其中N、P、K、Al、Fe、Na、Zn在分解层积累,而Ca、Mg、Mn则在半分解层就发生积累。     

不同耕作模式对双季稻田生态系统净碳汇效应及收益的影响

耕作措施是影响稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的关键因素。为探明南方双季稻区不同耕作模式下稻田耕层土壤(0—20 cm)固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的变化特征,开展紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻大田定位试验,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种耕作处理,系统分析了不同耕作方式对稻田耕层土壤固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究结果表明,各处理稻田耕层土壤的固碳速率变化范围为2.98—3.43 t·hm~(-2)·a~(-1),耕层土壤碳密度为29.77—34.33 t·hm~(-2),其大小顺序均表现为CTRTNTRTO。不同耕作处理稻田生态系统作物的净碳固定变化范围为5.27—7.43 t·hm~(-2)·a~(-1),其大小顺序表现为CTRTNTRTO;CT和RT处理土壤的净碳汇量分别比NT处理增加40.26%和3.90%。不同处理稻田生态系统物质投入的碳成本为0.03—0.85 t·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益为7.11—8.81×10~3 CNY·hm~(-2)·a~(-1),稻田生态系统经济效益大小顺序表现为CTRTNTRTO。总之,翻耕、旋耕结合秸秆还田处理均有利于提高双季稻田耕层土壤的固碳速率、碳汇效应和经济收益,是增加耕层土壤有机碳库贮量的有效措施。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

渭河流域土壤侵蚀时空特征及其地理探测

基于GIS和RS技术,利用RUSLE模型研究渭河流域2000—2015年土壤侵蚀时空分异特征,并运用地理探测器对其影响因素进行研究,结果表明:(1)2000—2015年渭河流域土壤侵蚀模数呈减小趋势,2000、2005、2010和2015年平均土壤侵蚀模数分别为50.724、42.270、39.716和35.944 t·hm~(-2)·a~(-1),侵蚀总量减少1.959亿t,大部分地区土壤侵蚀强度向低级别转化;(2)流域土壤侵蚀强度较大区域主要分布在陇东黄土高原区及陇中黄土丘陵区,较小区域主要分布在关中平原和河谷平原。(3)植被覆盖度、造林面积和降雨量是影响流域土壤侵蚀空间分布的主要因素,且不同因子的交互作用均会增强对土壤侵蚀的解释力。(4)植被覆盖度小于0.3、降雨量在481.27～547.75 mm区间、海拔处于3 282～3 874 m区间以及坡度位于20°～25°区间的地区为流域土壤侵蚀高风险区。     

碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性和生物量的影响

氮素对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响尚存争议,而外源碳对青藏高寒草甸植物群落结构和生物量的影响鲜见。该研究在西藏那曲封育草甸开展为期4年的多梯度碳(蔗糖)、氮(尿素)添加试验,探究碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性特征、生物量以及群落物种多样性指数与生物量之间的相关关系。结果表明,(1)碳×氮交互作用对高寒草甸植物群落地上生物量有显著增加的作用(P0.05),与对照4年地上部分植物生物量总和(549.1 g·m~(-2))相比,在N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)、C120 kg·hm~(-2)添加处理下,4年地上部分植物生物量总和增加到了747.5、692.6、730.4g·m~(-2)。其中N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)×N 50 kg·hm~(-2)×C 60 kg·hm~(-2)×N100 kg·hm~(-2)、C 60 kg·hm~(-2)×N 100kg·hm~(-2)和C 120kg·hm~(-2)×N 100 kg·hm~(-2)添加处理对高寒草甸植物群落地上生物量的影响不显著。(2)4年碳、氮添加研究结果显示,碳、氮分别添加以及碳氮交互作用对高寒草甸植物群落物种多样性没有显著影响。(3)地上植物群落生物量与群落物种多样性指数之间从2011到2014年均没有显著的相关关系。4年地上部分植物生物量总和与4年总体植物群落物种多样性指数之间有显著的负相关关系(P0.01),但相关性较为微弱(r~2=0.159)。     

2000—2020年北方农牧交错区植被生态功能变化及驱动因子分析

中国北方农牧交错区是种植业和草地畜牧业交错的生态过渡区,也是生态脆弱和生态敏感带,在中国生态环境保护中具有重要战略地位。为探讨2000—2020年中国北方农牧交错区植被生态功能变化趋势及其驱动因子,以北方农牧交错区的植被生态功能为研究对象,利用卫星遥感和气象观测数据,选择植被净初级生产力(NPP)、水源涵养能力和水土保持等指标来量化植被生态功能,采用空间叠加分析、趋势分析和相关分析等方法探索了植被生态功能长期变化趋势,分析气候和人为活动对植被生态功能变化的驱动作用。结果显示,2000—2020年北方农牧交错区95%以上区域的植被生态功能呈现变好趋势。其中,NPP、水土保持和水源涵养能力的提升幅度分别为57.1%、57.3%和86.7%。植被NPP由2000年的502.6 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同)增加到2020年的789.6 g·m~(-2)·a~(-1);水土保持量由2000年的473.5 t·hm~(-2)·a~(-1)增加到2020年的744.9 t·hm~(-2)·a~(-1);水源涵养能力指数由2000年的42.7增加到2020年的79.7。NPP、水土保持功能和水源涵养能力指数明显提高预示该区域生态系统向良性发展。其中,年降水量增加是驱动植被生态功能变化的关键气候因素。人类的生态保护措施使林地和草地等生态用地面积大幅度上升是促进生态功能提高的主要人为因素。