降水变化对荒漠草原土壤呼吸的影响

全球气候变化使得降水格局发生显著改变.土壤呼吸作为土壤碳库向大气释放CO₂的重要途径,其对降水变化的响应可能会影响陆地生态系统碳循环进程,并对全球气候变化产生反馈作用,但目前关于土壤呼吸对降水变化的响应没有一致的结论.以黄土高原西部荒漠草原为对象,通过野外降水控制实验减水40%（-40%）、减水20%（-20%）、自然降水、增水20%（20%）和增水40%（40%）,探究降水变化对土壤呼吸动态的影响及其与土壤含水量、土壤温度、地上生物量、土壤有机碳、微生物量碳和碳氮比（有机碳总氮比）等因素的关系.结果表明,在3 a期间不同降水处理下土壤呼吸的日变化呈现较一致的单峰和双峰模式.土壤呼吸随降水量的增加均呈增加趋势,且相较对照,土壤呼吸在降水控制实验第二年（偏湿年份）和第三年（偏干年份）表现出显著差异,表明降水变化对土壤呼吸产生了遗留效应.同时,相比对照,偏湿年土壤呼吸在-40%处理下显著最低,在40%处理下显著最高,土壤呼吸对减水处理的负响应强于对增水处理的正响应;偏干年土壤呼吸在增水处理下显著高于对照,且对增水处理的正响应明显强于减水处理.此外,土壤含水量、地上生物量、土壤有机碳和碳氮比是显著影响土壤呼吸的环境因子,且随降水量的增加而增加;土壤呼吸随土壤含水量、地上生物量、土壤有机碳和碳氮比的增加而增加,随微生物量碳的增加而减少,其中土壤含水量对土壤呼吸的解释率最高,这表明土壤含水量是控制荒漠草原区土壤呼吸的主要环境因子.无论在偏湿或偏干年份,降水变化下,植物生物量输入幅度均低于土壤呼吸输出幅度,表明降水变化可能不利于土壤碳固存,尤其偏干年份降水变化对碳库输出的影响更强.因此,荒漠草原区不同干湿年份降水变化对土壤呼吸的影响可能对生态系统碳循环过程产生不同的影响,进而为区域碳预算评估提供参考.     

荒漠能源植物气化发电的环境影响评价

对荒漠生物质气化发电进行LCA评价,建立评价模型,在评价过程中选用了燃煤发电系统为参照。研究结果表明,生物质利用过程没有CO2的排放,整个发电周期中仅原料的生产、运输以及预处理过程消耗能量导致CO2排放,因此生物质气化发电方案的排放量远远小于燃煤方案,减排量达到了87％-94％。生物质发电与燃煤发电相比,对环境污染降低程度的总指数为3．68。生物质能源的开发大大削减了化石能源利用带来的环境污染问题,同时也能够缓解能源危机。     

荒漠蓝藻抗逆性及应用研究进展

蓝藻是荒漠藻类中的主要类群,它能抵御荒漠生境中高低温、干旱、高盐碱、高紫外辐射等极端环境的胁迫,蓝藻胞外多糖及胞内的伪枝藻素、MAAs等在抵抗逆境胁迫过程中起了重要的作用.主要介绍了荒漠蓝藻抗逆性及其培养条件的研究进展,并概述了荒漠蓝藻的应用研究.     

河西走廊中段荒漠绿洲土壤生态化学计量特征

为探究荒漠绿洲土壤C、 N、 P和K的含量变化及生态化学计量特征,阐明其对环境因子的生态学响应,选择河西走廊中段张掖临泽荒漠绿洲10块样地,采集表层土壤样品,测定土壤C、 N、 P和K含量,揭示不同生境中土壤养分含量变化和化学计量比的分布特征以及与其他环境因子间的相关关系.结果表明：(1)土壤C在各样点分布不均匀且具有明显的异质性(R=0.761,P=0.06).其中,ω(C)在绿洲平均值最高,为12.85 g·kg^-1,过渡带次之,为8.65 g·kg^-1,荒漠最低,为4.1 g·kg^-1;(2)土壤K含量除在盐碱地含量较低外,在荒漠、过渡带和绿洲之间均无显著变化且含量较高;(3)土壤C∶N平均值为12.92,C∶P平均值为11.69,N∶P平均值为0.9,均低于全球土壤平均水平(13.33、 72.0、 5.9)和中国土壤平均水平(12、 52.7、 3.9);(4)土壤含水量为影响荒漠绿洲土壤C、 N、 P、 K和生态化学计量特征的最大影响因子,贡献率为86.9%,其次为土壤酸碱度和土壤孔隙度,贡献率分别为9.2%...     

磷脂脂肪酸(PLFA)法检测蒙古沙冬青根围土壤微生物群落结构

为了评价和管理干旱和半干旱地区的植物生长,需要了解荒漠土壤资源空间分布和土壤微生物功能.本试验在乌海、磴口和阿拉善采取蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)根围土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法结合Sherlock微生物鉴定系统,研究了蒙古沙冬青根围土壤微生物群落空间分布特征.结果表明,蒙古沙冬青根围土壤微生物PLFA有较高的多样性,3样地土壤共检测到41、31和48种磷脂脂肪酸,土壤优势PLFA为16:0、16:0 10-methy1、18:1ω9c和16:1ω7c,均以16:0(表征细菌)含量最大,16:0 10-methy1、18:1ω9c和16:1ω7c在各样地含量有所差异.蒙古沙冬青根围土壤微生物群落结构有明显空间异质性:土壤微生物以革兰氏阳性细菌(G+)为主,AM真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌(G-)和真菌均表现为阿拉善乌海磴口,而放线菌PLFA总含量表现为乌海阿拉善磴口.在土壤真菌生物量中,AM真菌所占比重最大,尤其在磴口和阿拉善AM真菌占到真菌生物量91%和92%,说明AM真菌是荒漠土壤微生物系统中重要组成成分.RDA分析表明,AM真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和放线菌与土壤磷酸酶、总球囊霉素、氨氮和p H正相关.G+/G-与脲酶、有机碳和易提取球囊霉显著负相关,而真/细菌与易提取球囊霉素,脲酶和有机碳显著正相关.研究说明土壤磷酸酶、总球囊霉素、氨氮和p H是影响土壤微生物PLFA变化的重要因子.同时,土壤微生物群落变化规律可用于检测土地荒漠化和土壤退化状况.     

新街-恩格阿娄铁路工程建设的水土流失量预测

拟建的新街-恩格阿娄铁路穿过水土流失强度大的鄂尔多斯剥蚀丘陵区和毛乌素沙漠区,铁路建设的施工过程会增大沿线的水土流失量。本研究采用模式预测法对施工期内不同的施工单元和地类的水土流失量进行了估算。结果表明,工程建设区域内原地貌背景水土流失量为3.79×10^4t,在施工期间如果不采取任何防护措施,工程建设可能造成的水土流失量为7.47×10^4t,可能造成的新增水土流失量为3.69×10^4t,主体工程新增的水土流失量最大,达到2.4×10^4t,占可能新增的水土流失总量的65%左右,取土场次之,占28%左右,施工场地及营地新增的水土流失量最小,不到新增水土流失总量的1%。在水土流失防治上,重点防治区段是主体工程区、取土场和临时堆土区,本文对不同的施工单元提出了包括工程措施、植物措施和临时防护措施在内的水土流失防治对策。     

中国北方地区沙尘暴变化趋势初探

沙尘暴是一种重要的环境问题和自然灾害，是土地沙漠化程度的重要指标。本文利用１９５１～１９８０年的整编气候资料、１９８１～１９８７年中国地面气象记录月报资料和１９９３～１９９４年的两个沙尘暴个例资料，对我国北方地区沙尘暴的空间分布和时间变化及其成因作了初步探讨，并对未来的变化趋势进行了初步预测。结果表明：沙尘暴主要发生在我国西北地区，且有两个多发中心区，即塔无拉玛干沙漠的西南部和甘肃河西走廊东部。沙尘暴主要发生在春季，尤以四月份最多；沙尘暴的形成是地形、地表沙尘物质、有利的急浪位置、低层大气的不稳定和锋面过境后的大风五种基本因素相互作用的结果；就整个北方地区而言，１９５１～１９８７年沙尘暴出现日数总的趋势是波动式减少的，但不同干旱气候区略有差异；本世纪末到下世纪中叶，整个北方地区沙尘暴总的趋势将呈波动式增加（约比１９５１～１９８７年的平均值增加７％）。     

几种荒漠植物对干旱过程的生理适应性比较

在甘肃临泽实地取样进行试验,比较了胡杨、花棒和梭梭等荒漠植物离体枝条的光合、蒸腾作用对组织水势降低的响应,以探讨其对干旱过程的适应性.结果显示,梭梭在-2～-5.5MPa、胡杨在-1～-4.5MPa的枝叶水势下具有较高的光合速率和水分利用效率,花棒和二白杨则在水势低于-2 MPa时光合速率和水分利用效率均显著下降;同时,梭梭的最大蒸腾速率不足2 mmol m-2 s-1,而同样条件下胡杨和二白杨的最大蒸腾速率则在4～6 mmol m2 s-1.因此,几种荒漠植物中,梭梭最能够适应干旱荒漠环境;胡杨因蒸腾失水较多而对环境水分有较强的依赖性,适应极端干旱的能力不及梭梭;花棒虽具有蒸腾耗水少的特点,但因在环境严重缺水时光合效率低而影响了其对荒漠的适应能力.     

氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

不同提取液中源区沙尘溶解性铁价态组成特征

利用pH 4.7醋酸铵溶液和pH 2硫酸溶液对四个沙尘总悬浮颗粒物(TSP)样品进行溶解性铁提取,分别模拟沙尘含铁矿物在雨水和大气酸作用下的溶解。结果显示:在pH 4.7醋酸铵溶液中沙尘铁的溶解性介于2.30%—5.74%,平均值为4.17%;在pH 2硫酸溶液中沙尘铁的溶解性为4.72%—7.27%,平均值为6.13%。两种溶液中溶解性铁的价态组成存在明显差异,在pH 4.7醋酸铵中,溶解性铁主要以三价铁(FeⅢ)形式存在,占全部溶解性铁的76.7%—98.3%,二价铁(FeⅡ)仅占溶解性铁的1.7%—23.3%;在pH 2硫酸溶液中FeⅡ的相对比例明显增加,占全部溶解性铁的17.3%—50.0%。推测在酸作用下富含二价铁的矿物(如碳酸盐矿物)发生迅速溶解,改变了溶解性铁的组成。忽视这一机制可能不利于准确理解沙尘铁溶解性增强机理。