黄土丘陵区退耕地生物结皮对土壤理化性状的影响

以黄土丘陵区易形成生物结皮的阴坡自然撂荒地为研究对象,运用时空互代法,通过野外调查结合室内分析,研究了不同年限(1～13a)撂荒地上生物结皮的形成对0～20cm剖面土壤含水量、容重、地表粘结力、水分渗透性、有机质含量以及土壤全量和速效养分含量等基本理化性状的影响。结果表明,生物结皮的形成可显著影响0～20cm土层土壤的理化性状,表现为:①退耕后,由于生物结皮的形成,退耕地较农地土壤渗透性显著降低,0～20cm土层土壤含水量随退耕年限的延长经历了一个先增后减的变化过程,导致了10a以上退耕地土壤含水量的降低;②生物结皮可显著提高退耕地土壤表面粘结力,10a以上退耕地保留结皮土壤的粘结力是初始退耕地和/或除掉结皮层土壤粘结力的6倍以上,退耕地表面粘结力的增强与退耕后土壤自然沉实以及容重增加关系不大;③生物结皮的形成导致了退耕地土壤渗透性的降低,保留结皮的土壤,其稳定渗透系数(K10)随退耕年限延长而降低,除掉结皮,K 10随退耕年限延长而增加;④生物结皮的形成,使土壤有机质、全氮含量剖面分布呈表聚现象,随退耕年限的延长,表聚现象更趋明显,土壤全磷亦有弱表聚现象。生物结皮层的形成,还可提高结皮层土壤速效养分含量。     

黄土高原植被类型变化和空间分布对气象因子变化的响应

利用基于GIS的黄土高原植被类型分布图,结合黄土高原地区标准气象站的气象因子资料,对黄土高原植被类型变化和空间分布对气象因子变化的响应关系进行了分析。结果显示:从东南到西北,年降水量、月平均最高气温、月平均最低气温逐渐减少,年平均气温、全年日照时数、全年最大蒸散量、平均风速逐渐增加,植被类型由东南湿润半湿润森林、半干旱森林草原往西北转变成轻干旱、重半干旱的温性草原、干旱的荒漠半荒漠植被。     

若尔盖高原湿地资源变化过程与机制分析

以整个若尔盖高原为研究区域,综合利用遥感、GIS技术、DEM和野外调查成果,系统分析了湿地资源变化的一般过程和机制。结果表明:①若尔盖高原湿地主要分布在高原内部海拔3380～3550m的丘陵区域,并且呈现出与草地相间分布的空间格局;②自20世纪60年代以来,由于湿地排水和泥炭开采活动,湿地面积萎缩了62%,典型区域达到88%左右;③典型区域植物群落调查表明,该区湿地生态系统发生了严重退化;④过度放牧加速了生态系统退化的程度,导致啮齿类动物的数量不断增大;⑤湿地资源数量减少和质量下降对区域生态平衡造成严重威胁,是区域环境变化的根源。     

青海湖流域表层土壤环境背景值及其影响因素

为了评价青海湖流域土壤的环境背景值,2008~2009 年分别采集流域表层土壤样品共 273 个,采用X 荧光光谱仪分析了29 种元素（Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe、P、Ti、V、Cr、 Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Pb、La、Ce、Nd 和 Th）的含量, 根据ArcGis 地统计工具ESDA 模块,确定了表层土壤背景值及其范围。结果表明：总体上青海 湖流域表层土壤各元素含量偏低,但Ca 元素含量明显偏高,Zn 元素含量明显偏低;流域风化程 度是初等风化脱Ca、Na 阶段向中等风化脱K 阶段转变,风化环境处于冷干向暖湿转变,风化的 主控因素是母岩和温度;大多数元素含量的变化都与沉积物中粘土（<4 μm）含量的变化呈一致 性,而与砂（>63 μm）的含量变化呈反相关关系,这些元素多赋存在细颗粒物中,少部分元素容 易赋存于粗颗粒中;常量元素的活动性的顺序为：K₂O ＞ CaO ＞ SiO₂ ＞ MgO ＞ Na₂O ＞ Al₂O₃ ＞ TiO₂ ＞ P₂O₅ ＞ Fe₂O₃ ＞ MnO;微量元素的活动性的顺序为：Ni ＞ V ＞ Pb ＞ Ba ＞ Sr ＞ Zr ＞ Ce ＞ Rb ＞ Co ＞ Zn ＞ La ＞ Y ＞ Nd ＞ Cu ＞ Th ＞ Nb。     

青藏高原东部生态系统土壤碳排放

在青藏高原探讨不同生态系统碳平衡规律及其影响因子并揭示其对全球含碳温室气体变化的影响与响应,有重要的现实意义和理论价值。分别在海北高寒草甸生态站、贡嘎山森林生态站和拉萨农业生态站用静态箱法进行了土壤CO₂排放的试验研究。土壤CO₂排放速率日平均值为草甸215.87～329.68mgCO₂m^-2h^-1,森林713.72～2102.56mgCO₂m^-2h^-1,农田913.05～1135.83mgCO₂m^-2h^-1。土壤碳排放速率日变化,在农田和高寒草甸区表现为单峰型,均以地方时8∶00～16∶00最高,0∶00～8∶00最低。草甸、农田土壤碳排放随着牧草、作物生长发育的加速而逐渐增加,越接近成熟(或枯黄期)其值越低,林区以6～9月的生长旺季为最高。土壤碳排放与温度之间有较好的相关性,温度是影响土壤碳排放的重要因子,全球变暖有可能引起高原土壤碳排放的增加。     

长江源区降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

基于长江源区冬克玛底流域2014年5～10月连续采集的73个降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了降水中δD、δ~(18)O及氘盈余(d-excess)变化特征,讨论了δ~(18)O与气温、降水量的关系,利用HYSPLIT模型追踪流域降水的水汽来源并估算不同水汽来源对降水量的贡献比例.结果表明:研究区降水中δ~(18)O和δD变化范围分别为-26.5‰～1.9‰和-195.2‰～34.0‰,且δ~(18)O和δD值随时间变化波动较大,与不同来源水汽输送有直接的关系;区域降水线的斜率和截距均大于全球大气降水线,与青藏高原北侧地区的降水线相近;不同降水类型中的δ~(18)O和δD的关系差异显著,主要与水汽来源和形成降水时的气象条件有关;由于受局地蒸发水汽及水汽输送过程影响,流域大气降水d-excess值整体上相对偏大;研究区的降水同位素存在显著的降水量效应,但不存在温度效应,表明降水量对大气降水中稳定同位素含量的控制作用更强;水汽来源轨迹表明,研究区大气降水水汽来源主要有西南季风携带的海洋性水汽、局地蒸发水汽及西风输送水汽,对降水量的贡献比例分别为43%、36%和21%.该研究结果有助于进一步了解长江源头区冬克玛底流域的大气环流特征及水循环过程.     

Agricultural sustainability in a sensitive environment--a case analysis of Loess Plateau in China

Loess Plateau,an arid and semi-arid region in Northwest China,is well-known for its most serious soil erosion in terms of sediment yield each year.Soil erosion,which is intensified by agricultural activities,is the major factor influencing sustainable agriculture development in this region.It reduces productivity by removing nutrients and especially reducing water availability that is essential for crop production in the area.It also brings about off-site costs by demanding more efforts for maintenance of banks and dame along Yellow River through raising the riverbed with sediment.Climate is capricious and extreme weather conditions occur frequently,which impairs normal agricultural production with erosion and also decrease of water availability.Extensive way of farming still dominates on the Loess Plateau,which canot produce satisfying economic results and needs to be improved or altered.Conventional agricultural production pattern needs to be reconsidered for husbandry has not been granted its due position.Agriculture is the backbone of economy.Poor agricultural production impedes economic development and vice versa,backward economy also influences the advancement of agriculture.Besides a large population,education status of farmers is another threshold that requires being resolved for a sustainable agriculture.Although conventional agriculture has been practiced there for more than 5000years,now it cannot meet the demand for food and fiber by the increasing population and some of its farming practices are contributing to environmental degradation directly or indirectly and can sustain no longer.Agriculture on Loess Plateau needs to find its own way of sustainability.To work toward a sustainable agriculture,chances and challenges both indwell on Loess Plateau.     

施氮对黄土旱塬区春玉米土壤呼吸和温度敏感性的影响

了解施氮对土壤呼吸和温度敏感性的影响,是研究农田土壤呼吸变化的重要环节,对预测农田土壤呼吸变化具有重要意义.基于中国科学院长武黄土高原农业生态试验站的氮肥管理试验,于2013年4月至2014年9月利用LI-8100系统(LICOR,Lincoln,NE,USA)监测施氮和不施氮条件下旱地春玉米生长季土壤呼吸、温度、水分以及根系生物量的变化,研究施氮条件下生物与非生物因素对土壤呼吸速率和温度敏感性(Q10)的影响.施氮显著提高了生长季土壤的累积呼吸量(P0.05),与不施氮相比,施氮处理累积呼吸量2013年提高了35%,2014年提高了54%.但施氮显著降低了土壤呼吸温度敏感性(P0.05),施氮处理的Q10较对照2013年降低了27%,2014年降低了17%.施氮显著提高了春玉米产量、地上部生物量和根系生物量(P0.05).施氮处理根系生物量较不施氮处理2013年提高了0.32倍,2014年提高了1.23倍.施氮对土壤温度和水分无显著影响,根系生物量是施氮条件下导致土壤呼吸差异的重要生物因素.     

Disturbance of light-absorbing aerosols on the albedo in a winter snowpack of Central Tibet

A field observation on the albedo of the snowpack in Central Tibet was conducted in the Nam Co region in the winter of 2011. Snow properties, including grain size and density, were measured in the field, and surface-layer snow samples (down to 5 cm) were collected. The average concentrations of black carbon and dust were 72 ppbm (close to that in the glaciers of Mt. Nyainqentanglha) and 120 ppmm, respectively. Inverse trends were found to exist between the albedo of the snowpack and light-absorbing aerosols (LAAs) as well as grain size growth. Modeling showed that black carbon, dust, and grain growth in the winter snowpack can reduce the broadband albedo by 11%, 28%, and 61%, respectively.     

GIS支持下的黄土高原土壤景观生态信息系统研究

地理信息系统具有对空间数据的存贮和管理能力,还提供强大的空间分析手段,满足了土壤景观生态研究往往要分析大量的庞杂的空间信息的要求。本文利用地理信息系统技术在黄土高原土壤景观生态学研究中开展了土壤景观生态信息系统方面的应用研究,并建立了《黄土高原土壤景观生态信息系统》,分析了黄土高原土壤景观生态信息系统的技术特征,并对建立黄土高原土壤景观生态信息系统的一些问题进行了探讨,为黄土高原土壤景观生态学研究提供科学依据。