黄河三角洲柽柳灌丛对周边土壤呼吸的影响研究

土壤呼吸是区域碳收支及全球变化的热点问题之一,植物作为碳循环重要的生物库对土壤呼吸有着深远的影响。本文以黄河三角洲柽柳灌丛周边土壤的CO₂通量变化的时空特征为研究目的,采用LI-8100A开路式土壤碳通量监测系统,分析了不同生境条件下柽柳对周边的土壤呼吸的影响,结果表明：(1)研究区生境可分为低盐-高养与高盐-低养。低盐生境中的柽柳灌丛,其周边土壤的土壤呼吸速率明显高于高盐生境,夏秋两季的日动态没有明显的“单峰曲线”特征,春季峰值具有明显的“滞后”现象。(2)柽柳灌丛的南(S)、北(N)方向上,S方向更容易获得光照与热量,表现为春秋两季S方向的土壤呼吸速率高于N方向,但夏季这种现象却恰好相反。土壤呼吸速率昼夜差异较大,但夜间土壤呼吸速率却不容忽视,接近总量的40%,春季土壤呼吸速率昼夜差异最大。(3)以柽柳灌丛中心为起点由近及远,呈现出随着距离的增加土壤呼吸速率逐渐降低的趋势,这种趋势在低盐生境的灌丛周边尤为明显。高盐生境中,S方向的土壤呼吸速率为远距柽柳处的较高,这种“逆反”现象与温度、湿度交替的较大变异有一定关系。     

地下水矿化度对黄河三角洲柽柳光合及耗水特征的影响

为了解黄河三角洲地下水浅埋区柽柳（Tamarix chinensis Lour.）对地下水矿化度的适应特征,运用叶片气体交换和树干液流技术,测定了地下水埋深为0.9 m时淡水、微咸水（3 g·L^-1）、咸水（8 g·L^-1）和盐水（20 g·L^-1）四种矿化度下柽柳的光合作用和水分利用等参数。结果表明：随地下水矿化度升高：（1）土壤水、盐含量和土壤溶液绝对浓度均逐渐升高。（2）叶片最大净光合速率和光饱和点在咸水下最高;表观量子效率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、树干液流速率等在微咸水下最高;以上指标均在盐水矿化度下最低。水分利用效率和气孔限制值在微咸水下最低,盐水下最高。在地下水埋深0.9 m时,咸水矿化度下柽柳光合效率高,光照生态幅宽,水分利用效率高,适于柽柳幼苗的生长。     

塔克拉玛干沙漠和青藏高原地区沙尘气溶胶光学特性及其加热率的时空分布特征

沙尘不同的垂直分布对大气的加热作用不同,通过卫星观测结合数值模拟,可以更清楚地了解沙尘辐射加热作用,有利于理解沙尘对该地区大气热结构的影响机制.因此,本研究利用CALIPSO气溶胶产品和SBDART模式,分析了2007—2020年塔克拉玛干沙漠和青藏高原沙尘气溶胶及其短波加热率的时空分布特征.结果表明,塔克拉玛干沙漠和青藏高原的年平均沙尘气溶胶光学厚度（DAOD,532 nm）分别为0.300～0.350和0.086～0.108,平均值分别为0.328和0.097.塔克拉玛干沙漠季节平均DAOD的最大、最小值分别出现在春季和冬季,而青藏高原的最大、最小值分别出现在夏季和秋季.塔克拉玛干沙漠和青藏高原的沙尘消光系数（σD）最大值分别出现在春季和夏季.2007—2020年,两地的σD在春季均呈增加趋势,而在秋季则呈减小趋势.春季和夏季的短波沙尘加热率（SW DHR）均大于其它两个季节,其中春季最大,塔克拉玛干沙漠上空冬季最弱,青藏高原上空秋季最弱.春夏季,青藏高原北坡存在较强沙尘加热层,其顶部高于5 km,其强度及高值区从春季到冬季逐渐减小.从年变化来看,春季短波加热率呈加强趋势,秋季呈减...     

模型模拟再生水灌溉对土壤水盐运动的影响

随着水资源供需矛盾日益尖锐,污水再生利用成为了缓解北京水资源紧缺的重要举措.为推动北京再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟缺水城市北京再生水灌溉土壤水盐运动规律,并对土壤盐分累积进行预测,探讨了不同灌溉措施对土壤水盐运动规律和盐分累积的影响.结果表明,高水量、常规、低水量灌溉,平衡时土壤含盐量（ECe）年均值分别增加了29.5%、97.2%、197.8%;灌溉频率对土壤水盐运动规律影响不大,但低频灌溉下土壤中盐分的累积有减少的趋势;灌溉水含盐量（ECw）为0.6、1.2、2.4 dS.m-1灌溉条件下,平衡时ECe的年均值分别增加了23.7%、97.2%、208.5%,自来水灌溉下土壤盐分虽有增加,但土壤未出现盐渍化.总的来说,目前北京常规再生水灌溉,平衡时土壤盐分累积不会影响早熟禾的生长,但土壤会出现轻度盐渍化.     

疏勒河中下游绿洲胡杨林土壤水盐的空间变化特征与成因

胡杨林对保护疏勒河中下游绿洲脆弱的生态平衡具有决定性作用。认识疏勒河中下游绿洲胡杨林土壤水盐的空间变化特征与成因有利于胡杨林保护和更新复壮,促进研究区绿洲可持续发展。研究基于河西走廊疏勒河中下游绿洲天然胡杨林下8个采样点720个土壤样品,应用地统计学和数理统计学方法研究了胡杨林土壤水盐的空间变化特征及其原因。结果表明:研究区土壤含水量随深度而增加,土壤全盐量变化与之相反,两者在80 cm土层之上变化剧烈,之下变化平缓;且明显存在着自中游向下游土壤含水量逐渐减小,土壤全盐量逐渐增大的空间差异。土壤水盐含量变异明显,但均属于中强度变异。自然和人为因素共同作用造成研究区土壤水盐空间分布差异显著。     

黄河三角洲柽柳光合作用及树干液流对潜水埋深的响应

为揭示黄河三角洲柽柳（Tamarix chinensis）叶片光合作用及耗水特征对潜水埋深的响应规律,明确维持柽柳较高光合效率及适宜生长的潜水埋深,以三年生柽柳苗木为试验材料,模拟设置淡水条件下0 m、0.3 m、0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m、1.8 m共7个潜水埋深,测定分析柽柳叶片气体交换参数的光响应过程和树干液流日动态。结果表明：不同潜水埋深可显著改变土壤水分条件,从而影响柽柳的光合作用和耗水性能,柽柳叶片净光合速率、光合光响应参数、水分利用效率以及树干液流速率具有明显的水位响应性。在浅水位（≤0.3 m）导致渍水胁迫和深水位（1.8 m）导致干旱胁迫时,柽柳幼苗光合作用受到较大抑制。柽柳呈现出耐干旱不耐水湿的光合水分适应性,深水位（≥0.6 m）柽柳的光合能力显著高于浅水位（≤0.3 m）,在潜水埋深0.9~1.5 m之间柽柳光合能力较强,1.2 m是柽柳生长最适宜的潜水埋深。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶质量浓度的观测研究

对塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区进行了长达6a的试验观测研究,获得了该地区沙尘气溶胶的基本特征:塔中地区浮尘、扬沙出现日数呈上升趋势,而沙尘暴日数呈下降趋势,沙尘天气出现的频率和强度是影响沙漠地区沙尘气溶胶浓度的主要因素.可吸入颗粒物(PM10)月平均质量浓度峰值区分布在春夏两个季节,3~5月是主峰值区域,7~8月是次峰值区,春季PM10平均浓度在1000mg/m3左右变化,夏季在400~900mg/m3之间,秋冬两季浓度较低基本上在200~400mg/m3之间变化.每年的3~9月是总悬浮颗粒物(TSP)质量浓度较高的月份,4~5月是主峰值区,7~8月为次峰值区;2005年TSP质量浓度最低,年平均值为1105.0mg/m3,2009年略高于2008年,年平均浓度为1878.0 mg/m3,2008年5月TSP平均质量浓度是全年最高值,浓度值达到7415.0mg/m3.沙尘天气过程中大气颗粒物浓度变化具有以下规律:晴天<浮尘天气<浮尘、扬沙天气<沙尘暴天气．风速大小直接影响大气中颗粒物浓度,风速越大颗粒物浓度越高.气温、相对湿度和气压是影响沙尘暴强度的重要因素,也间接影响大气中颗粒物浓度的变化.     

基于高分一号卫星影像的柽柳地上生物量遥感估算研究——以昌邑柽柳国家海洋特别保护区为例

柽柳是滨海湿地植被中的典型物种,多生长在潮间带和潮上带,在保护海岸、改良滩涂等方面发挥着巨大的作用。国民经济与社会发展"十三五"规划明确提出实施"南红北柳"湿地修复工程,凸显了柽柳在滨海湿地保护中的核心作用,应用遥感技术估算大范围柽柳的生物量对柽柳保护具有重要意义。本文以昌邑柽柳国家海洋特别保护区为例,应用国产GF-1卫星遥感数据和地面生物量实测数据,构建了柽柳地上生物量估算模型,选取了最优模型并开展了应用试验。结果表明:(1)5个植被指数中,比值植被指数RVI与柽柳地上生物量(AGB)相关性最高,为0.686;(2)RVI对应的三次多项式生物量估算模型决定系数最高,为0.81,且平均相对误差MRE和均方根误差RMSE最小,分别为4.7%和0.05 kg/m2;(3)应用2014年9月4日获取的昌邑柽柳国家海洋特别保护区GF-1卫星遥感影像,利用RVI三次多项式估算模型进行生物量遥感估算,得到研究区柽柳林地上平均生物量为0.75 kg/m2,总生物量为15020 t。     

盐沉积方式对TC11钛合金热盐腐蚀行为的影响

目的 对比研究人工涂盐方法和盐雾试验方法沉积盐膜对TC11钛合金热腐蚀行为的影响规律。方法 对人工涂盐和盐雾试验沉积盐膜的TC11钛合金试样500℃高温热盐腐蚀形貌、腐蚀动力学和腐蚀机理进行对比分析。结果 2种不同盐膜沉积方式的TC11钛合金试样表面盐分的分布形态存在明显的区别,盐雾腐蚀试样表面的盐分存在局部聚集现象,人工涂盐试样盐分分布较为均匀。2种方式沉积盐分试样热盐腐蚀试验后,从腐蚀较严重面积S大小角度对比,人工涂盐试样>盐雾试验试样;从局部腐蚀最大深度D看,盐雾试验试样盐分集中区域>人工涂盐试样>盐雾试验试样盐分较少区域。腐蚀动力学均遵从抛物线规律,盐雾试验试样和人工涂盐试样的热盐腐蚀抛物线速率常数分别比未沉积盐试样氧化抛物线速率常数提高了26倍和63倍。2类盐沉积试样的热盐腐蚀机理相同,失效模式相近。结论 人工涂盐方法可以代替盐雾试验进行钛合金热盐腐蚀实验室加速试验,但需要注意腐蚀形态特征上存在一定的差异性。     

大气盐雾分布影响因素与监(检)测及评价方法

阐述了大气盐雾的主要来源、影响盐雾含量和分布的主要因素、当前盐雾的主要监测技术以及与盐雾含量相对应的环境等级,有助于对沿海地区金属设备防腐蚀设计提供参数依据。其中大气盐雾的来源主要为海洋环境,而影响盐雾含量和分布的因素主要为离海岸距离、风速、风向等,当前盐雾含量的主要监测技术包括大气盐雾收集和盐雾含量检测两个步骤,盐雾的收集方式是大气盐雾含量精准度的重要指标,根据其结果表征方式(盐雾浓度和盐雾沉降率)主要分为采气收集和沉降收集。再利用检测手段分析盐雾含量,根据对设备腐蚀情况进行分等分级,但是现有方法具有一定的缺陷,如人为误差大,且无法实时监测环境中的盐雾变化情况,因此,在线检测技术是未来盐雾含量监测的主要研究方向。精准地检测环境中的盐雾含量,可为后期的腐蚀防护提出高效且经济的建议。     

土壤水分对土壤中硝态氮水平运移的影响

对硝态氮示踪的风沙土和黄潮土中水分及其扩散率进行了研究.结果表明,硝态氮水平运移速率受土壤含水量的影响较大,并随土壤含水量增加而增加.硝态氮水平运移速率随土壤水分扩散率的变化呈指数曲线变化趋势.硝态氮水平运移浓度随土壤含水量的增加而减少,并呈幂函数曲线变化,硝态氮水平运移浓度与含水量的相关系数达到极显著水平.硝态氮水平运移浓度还受到土壤水分扩散率的影响,随土壤水扩散率的升高而下降,并在湿润锋(土壤干湿交界)面上达到最大值.     

天津中东部平原区土壤盐分空间分布特征

土壤盐渍化是滨海地区生态保护修复的重要影响因素。为了解天津平原地区土壤盐渍化程度,沿永定新河、海河干流和独流减河3条入海河流海陆方向开展堤外土壤盐分采样调查,结合地统计学和GIS技术,分析海陆方向土壤盐分的空间梯度和变异特征,以期为天津生态保护修复和陆海统筹提供科学依据。结果表明:土壤水溶性盐含量和碱化度整体呈自东南向西北递减的趋势;重度及以上盐渍化土主要分布在海岸线向陆地纵深15 km的滨海新区,其中盐土、重度碱化土主要分布在大港距海10 km内、塘沽与汉沽距海5 km内;中度盐渍化土主要分布在独流减河沿线距海15~60 km内;轻度盐渍化土主要分布在海河干流沿线距海10~60 km内。土壤阳离子以Na+为主;从海岸线向陆域方向,土壤阴离子从以Cl-、 SO 4 2 - 为主逐步过渡到以 SO 4 2 - 、 CO 3 2 - + HCO 3 - 为主。独流减河一线盐渍土类型以硫酸盐-氯化物和氯化物-硫酸盐为主;海河干流中部平原区盐渍土类型以硫酸盐-苏打为主;永定新河一线盐渍土类型以硫酸盐-氯化物和苏打-硫酸盐为主。     

水盐梯度对闽江河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响

为了揭示水盐梯度对河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响,对闽江河口不同淹水环境和盐度下短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地土壤水稳性团聚体进行了测定与分析.结果表明:①闽江河口半咸水湿地和淡水湿地0～30 cm土壤粉+黏团聚体、微团聚体和大团聚体的含量分别为63.12%～77.49%、6.82%～31.64%、4.38%～22.63%.除20～30 cm土层外,高潮滩0～20 cm土壤粉+黏团聚体和大团聚体含量均随盐度的增加而增加,增幅分别为8.74%～9.85%和105.54%～144.40%;0～20 cm土壤微团聚体含量均随盐度的增加而降低,高潮滩降幅为59.56%～65.20%,低潮滩降幅为55.65%～60.92%.②高潮滩土壤团聚体稳定性随盐度的增加而增加,盐度对微团聚体、大团聚体含量(DR_(0.25))和平均重量直径(MWD)的作用力在不同土层均影响显著,盐度和淹水的交互作用对各级土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响均不显著.③土壤团聚体稳定性与土壤TC含量呈倒"U"型关系.综上,淹水环境变化对土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响较小,盐度和有机碳含量是影响闽江河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的重要限制性参数.     

石油污染对土壤水分特性的影响

陕北是石油工业的发祥地,在石油大规模开采运输过程中,不可避免会造成石油的泄露倾洒,从而对土壤和地下水造成一定程度的污染。为了探讨陕北地区石油污染对土壤水分特性的影响,以3种不同土质土壤(塿土、黄绵土和风沙土)为研究对象,开展了3种土壤在4个不同污染梯度(0.5%、1%、2%和4%)下的土壤润湿性试验和饱和导水率实验,同时以清洁土壤作为对照。结果表明:当土壤受石油污染时,会引起其润湿性发生变化,产生一定程度的斥水性,该变化在风沙土上表现尤为明显;石油污染使3种土壤的饱和导水率均随着污染浓度的增大而呈现下降趋势,饱和导水率虽有降低,但是对于同一土质的土壤来说,均在一个数量级内。     

Bacterial diversity and distribution in the southeast edge of the Tengger Desert and their correlation with soil enzyme activities

The nature of microbial communities and their relation to enzyme activities in desert soils is a neglected area of investigation. To address this, the bacterial diversity and distribution and soil physico-chemical factors were investigated in the soil crust, the soil beneath the crust and rhizosphere soil at the southeast edge of the Tengger Desert, using the denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA genes amplified by the polymerase chain reaction. Phylogenetic analysis of the sequenced DGGE bands revealed a great diversity of bacteria. The Proteobacteria, consisting of the α, β, and γ subdivisions, were clearly the dominant group at all depths and in rhizosphere soil. Analysis of the enzyme activities indicated that the rhizosphere soil of Caragana korshinskii exhibited the highest protease and polyphenol oxidase activities, and in the soil crust there were increased activities of catalase, urease, dehydrogenase and sucrase. The bacterial community abundance closely correlated with soil enzyme activities in different soils. The presence of Cyanobacteria correlated with significant increases in protease, catalase and sucrase in the soil crust, and increased urease in the rhizosphere soil of Artemisia ordosica. The occurrence of Acidobacteria was associated with significant increases in urease, dehydrogenase, and sucrase in the rhizosphere soil of C. korshinski. The presence of γ-Proteobacteria correlated with a significant increase in polyphenol oxidase in the rhizosphere soil of A. ordosica. The study indicated a close relationship between the soil bacterial community and soil enzymes, suggesting the necessity of further investigations into bacterial function in this desert ecosystem.     

土壤水分对稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性影响

采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量（WHC）条件下,系统地分析了稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性变化规律.结果表明：砷污染稻田土壤后有效砷含量随砷污染浓度增加而增大,随培养时间延长逐渐降低,15d后趋于稳定;淹水降低了土壤有效砷含量及碱性磷酸酶活性;采用U=A/（1+B×C）模型较好拟合了不同水分下土壤碱性磷酸酶活性（U）与砷浓度（C）关系,表明碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征不同水分下稻田土壤砷污染程度;计算得到稻田土壤砷轻度污染临界浓度（ED₁₀）为总砷67mg/kg和有效砷11mg/kg.研究表明适当调控土壤水分含量是控制稻田土壤砷毒性的有效方法之一.     

基于土壤水分变化的砷与土壤碱性磷酸酶活性关系探讨

砷作为土壤主要污染元素之一,其毒性受到存在形态等的影响.土壤酶是土壤重要组成部分,但水分对二者关系的影响鲜见报道.本文采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量(WHC)条件下,较为系统地分析了不同水分下土壤有效砷及土壤碱性磷酸酶活性的变化规律.结果表明:外源砷浓度、老化时间是影响土壤有效砷含量的主要因素,且有效砷浓度随老化时间延长降幅减缓,Elovich方程较好表征了二者关系,揭示出水分对土壤有效砷向其他形态转变速率影响的大小顺序为:110%WHC65%WHC35%WHC;干燥(35%WHC)和淹水(110%WHC)导致土壤碱性磷酸酶活性减小;砷抑制土壤碱性磷酸酶活性,模型U=A/(1+B×C)可较好表征砷浓度(C)与土壤酶活性(U)的关系,揭示出土壤碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征土壤砷污染程度,并反映出其机理为完全抑制作用;计算得到了土壤砷轻度污染的临界浓度Ecological dose 10%(ED10)总砷99 mg·kg-1和有效砷39 mg·kg-1,从侧面表明土壤碱性磷酸酶在土壤砷浓度达到国家土壤质量标准中的二级标准前不会对土壤酶产生严重毒害;水分由于对砷的存在状态等的作用,从而对土壤碱性磷酸酶活性产生重要影响.     

水分条件对稻田土壤汞甲基化影响的模拟研究

通过培养实验,研究了70%田间持水量、干湿交替及淹水等3种水分管理方式对外源Hg在稻田土壤中甲基化的动态过程.外源添加浓度为5 mg·kg~(-1)Hg~(2+),培养时间为42 d.结果表明,70%田间持水量下,土壤甲基汞(Me Hg)含量基本保持稳定,平均为11.55μg·kg~(-1);淹水条件下,土壤Me Hg含量呈上升趋势,平均为30.70μg·kg~(-1),约为70%田间持水量的2.7倍;干湿交替条件下,土壤Me Hg呈现"涨-消"的波动趋势,平均含量为20.41μg·kg~(-1),约为70%田间持水量的1.7倍.培养结束后土壤Me Hg含量和占总Hg比例依次为:淹水(37.42μg·kg~(-1),0.76%)干湿交替(16.08μg·kg~(-1),0.33%)70%田间持水量(11.75μg·kg~(-1),0.25%),表明淹水条件有利于稻田土壤中汞的甲基化.Elovich方程可以拟合淹水条件下稻田土壤Me Hg含量变化的动力学过程,表明土壤中Me Hg含量在试验前期(7 d)快速升高,随后呈现缓慢增长的趋势.培养期间,各水分处理下稻田土壤中硫酸盐还原菌(SRB)数量均表现为上下波动式的周期性变化特征,均值分别为(533±31)cfu·g~(-1)(70%田间持水量)、(615±39)cfu·g~(-1)(淹水)和(509±43)cfu·g~(-1)(干湿交替).相关分析表明,土壤Me Hg含量与硫酸盐还原菌(SRB)数量、氧化还原电位(E_h)、土壤含水量之间的相关性达到了显著性水平(p0.05),与其他因素之间无显著相关性.可以推测,在稻田土壤淹水形成的厌氧环境中,SRB可能是生物汞甲基化的优势菌群.     

崇明东滩湿地植被类型和沉积特征对土壤碳、氮分布的影响

滨海湿地碳、氮储量的分布可能受盐沼植被和外源沉积物的综合影响.本文以长江口典型滨海湿地为研究对象,分别在崇明东滩湿地北部、中部和南部设置3条样线,根据外源沉积物的区域特征研究了3种主要盐沼植被(芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter))和土壤中的有机碳(TOC)、总氮(TN)的季节变化及空间特征.结果显示,崇明东滩湿地北、中部为淤积型滩涂,南部呈侵蚀态势.盐沼植被中芦苇和互花米草生物量TOC、TN累积量均显著高于海三棱藨草带.北、中样线的相同植被类型中的土壤TOC、TN显著高于南样线.高潮滩的芦苇带土壤TOC储量高于中潮滩的互花米草带,而互花米草带土壤TN储量略高于芦苇带,海三棱藨草带和光滩土壤TOC、TN储量最低.盐沼植被类型显著影响土壤各层次TOC和TN储量的分布,其中,0~10 cm层次储量受植被类型和表层外源沉积物空间特征的交互作用影响.