多种两步模式的三维制图方式在丘陵区林地土壤有机碳预测中的对比

[目的]为了探讨多种两步模式三维制图方法的准确度影响因素及其规律。[方法]以华南典型丘陵区1个面积约5 km^(2)的林场内土壤有机碳为研究对象,分别使用样条函数、指数函数和幂函数作为深度函数,普通克里格和随机森林作为水平制图方法,以及两步模式的2种不同制图形式(称为形式A和B),进行土壤有机碳含量的三维预测制图,并探究不同的深度函数、水平制图方法或制图形式对两步模式三维制图结果的影响规律。[结果](1)深度函数在很大程度上决定制图结果在垂直和水平方向上的变异,表现在制图结果的变异在3个深度函数之间差异较大,其中指数函数上的变异最大,幂函数上最弱,而水平制图方法(普通克里格与随机森林)对制图结果的垂直变异影响不大,但对表层的空间变异影响较大;(2)样条函数由于模拟的深度曲线与实测点吻合得最好,因而准确度最好,表现在基于样条函数的三维制图一致性相关系数(CCC)为0.72~0.75,均高于同种制图形式下的其他函数(CCC为0.64~0.74),而水平制图方法中普通克里格的制图效果好于随机森林,表现在前者的CCC为0.67~0.75,后者的CCC为0.64~0.72;(3)两步模式的2种制图形式对准确度的影响较小,仅在底层的准确度上表现出形式A(即水平预测制图深度函数模拟值)好于形式B(即水平预测制图深度函数参数);(4)所有制图方式中,普通克里格与样条函数相结合的制图形式A的准确度最高,决定系数(R 2)达0.76,一致性相关系数(CCC)为0.75,均方根误差(RMSE)为3.50 g/kg。[结论]在两步模式的三维土壤制图中,首先应考虑样条函数作为深度函数,其次依据研究区的景观条件和样本量,考虑水平制图方法,最后,尽量采用两步模式的第一种制图形式。

基于最小数据集的油茶林土壤质量评价

为给油茶(Camellia)林土壤质量提升和改善提供理论支撑,测定土壤pH值及有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷、速效钾、代换性钙、代换性镁、有效铜、有效锌、有效硼、有效铁和有效锰含量,采用主成分分析法和聚类分析法建立最小数据集,基于土壤质量指数(SQI)对油茶林土壤质量进行评价。结果表明,油茶林养分属于中等水平,土壤pH值为4.77,酸化现象明显。基于主成分分析法建立最小数据集的评价指标包括全氮、有效磷、代换性镁、有效铜和有效锰含量。基于主成分分析法建立最小数据集计算的油茶林SQI为0.249~0.684,均值为0.459,土壤质量等级以Ⅱ~Ⅴ级为主,无Ⅰ级土壤。与聚类分析法相比,基于主成分分析法建立最小数据集能提取大部分数据信息,可有效评价油茶林土壤质量。

多代连栽桉树人工林林下植被和土壤物理性状的变化

【目的】林下植被抚育是桉树人工林的重要经营措施之一,研究多代连栽桉树人工林林下植被与土壤渗透性能等物理性状的变化为科学管理林下植被提供依据。【方法】通过调查不同连栽代次桉树人工林林下植被多样性和生物量、枯枝落叶现存量、土壤容重、渗透性能等指标,分析了林下植被和土壤物理性状的变化。【结果】1)随着连栽代次的增加,桉树林下植被Margalef丰富度指数呈现先增加后降低的变化趋势,在种植前期对林下植被丰富度有促进作用,而Pielou均匀度指数表现出下降趋势,说明连栽导致林下植被种间的个体差异变大;2)随着连栽代次的增加,桉树林地土壤孔隙度、持水量、渗透性能和土壤蓄水量大致呈现先增加后降低的变化趋势,而土壤容重变化趋势则相反,表明种植前期土壤物理性能不断得到改善,第4代是生产经营者需注重改善土壤物理状况的关键阶段;3)通过相关分析发现林下植被Margalef丰富度指数与毛管持水量和田间持水量呈显著正相关;林下植被生物量与容重呈显著负相关,与最大持水量和部分孔隙度指标呈现显著正相关;枯枝落叶现存量与总孔隙度、渗透性能指标呈显著或极显著正相关;土壤孔隙状况和持水性能受林下植被的影响更大,土壤渗透性能则主要受枯枝落叶现存量的影响;4)第3代桉树人工林林下植被生物量和枯枝落叶现存量分别达到4.98和8.84 t/hm^(2),最有利于土壤结构、孔隙度和渗透性能的改善。【结论】保留恢复林下植被与保留枯枝落叶是提高桉树人工林地力恢复能力、提高林地生产力的有效措施之一。

广西桉树林下植被抚育现状调查与分析

林下植被抚育是桉树人工林经营中的关键环节。采用调查问卷的方式,在广西区直林场开展桉树林下植被抚育现状的调查,对林下草灌保留、除草方式、除草剂使用等情况进行汇总分析。结果显示,各林场通常采取人工和除草剂两种方式相结合进行桉树林下植被抚育;第一年抚育1~3次,第二年至第四年抚育0~1次,采伐前抚育1次;林下植被抚育时草灌保留高度在10~20 cm以下,部分林场林下灌木保留10%~30%;抚育成本675~1275元/hm^(2);使用的除草剂主要是草甘膦、草舒、草乙疏等,均含有草甘膦成分,施用量为7.5~18.75 kg/hm^(2)。采取多样化的桉树林下植被抚育方式,以平衡桉树生长和林下植被多样性的关系,促进桉树人工林可持续经营。

不同有机肥对桉树人工林生态和经济效益的影响

为维持桉树(Eucalyptus spp.)人工林长期生产力,设置林下间种山毛豆(Tephrosia candida)(T1)、林下间种田菁(Sesbania cannabina)(T2)、有机肥全替代(T3)和单施化肥(CK)4个模式,综合评价不同模式对桉树人工林的营养物质积累、土壤保育功能和价值及经济效益的影响。结果表明,T1和T2模式能提高人工林营养物质积累量和营养物质积累价值;T1、T2和T3模式土壤固土价值增量分别为18.31、21.80和14.08元/hm^(2),土壤保肥价值增量分别是CK的3.12、2.18和2.22倍,土壤保育功能价值增量分别比CK高出223.99%、130.23%和131.18%,均可有效提升土壤固土、保肥功能和价值。T3和T1模式的利润分别比CK高出2279.15和1425.06元,T3和T1模式经济效益显著。

不同林龄肉桂人工林土壤养分状况及肥力评价

为了解桂东地区不同林龄肉桂(Cinnamomum cassia)人工林土壤养分状况,为肉桂主产区土壤养分管理和科学施肥提供科学依据,以9个不同林龄肉桂人工林为试验对象,采用全国第二次土壤普查养分分级标准和灰色关联分析法对土壤养分状况和土壤肥力进行评价。结果表明,不同林龄肉桂人工林的土壤均呈酸性或强酸性,全磷、有效磷、交换性钙、交换性镁和有效硼含量均处于极贫乏水平,速效钾、交换性锰含量均处于贫乏水平;有机质和全氮含量均处于中等水平;全钾和有效铜含量均处于中等偏下水平;有效锌含量处于中等偏上水平;碱解氮和有效铁含量均处于富或极富水平。土壤肥力关联度为0.395~0.671,平均值为0.527,土壤肥力总体属于Ⅳ级(差)水平。3个样点土壤肥力属于Ⅲ级(一般)水平,5个样点土壤肥力属于Ⅳ级(差)水平,1个样点土壤肥力属于Ⅴ级(极差)水平。土壤有机质、全氮、有效磷、有效硼和速效钾是影响肉桂人工林土壤肥力的主要因素。

套种绿肥对尾巨桉人工林土壤细菌群落特征的影响

不合理的桉树人工林种植会对土壤质量产生负面影响。本研究通过田间试验,探讨不同豆科绿肥套种对土壤养分、酶活性以及细菌群落特征的影响,分析在桉树人工林套种绿肥的可行性,从而为改善桉树人工林土壤质量提供参考。试验设置白灰毛豆套种、田菁套种以及无套种对照3种处理。结果表明:套种白灰毛豆和套种田菁可提高土壤养分含量、微生物生物量及酶活性;两种绿肥套种措施对土壤细菌多样性无显著影响,而细菌群落结构存在较大差异;套种田菁时厚壁菌门、绿弯菌门、产醋杆菌属、瘤胃梭菌属和Candidatus Solibacter属的相对丰度较高,而套种白灰毛豆时变形菌门和铁还原菌属的相对丰度更高;细菌群落功能预测表明,套种白灰毛豆的固氮和硝酸盐还原功能显著表达,而套种田菁的芳香族化合物降解功能显著表达。相关性分析表明,土壤有效硼是微生物生物量及酶活性的主要影响因子,而水解氮是细菌门和属相对丰度的主要影响因子。综上,林下套种豆科绿肥可以改善土壤养分状况,提高土壤酶活性,调节土壤微生物群落结构,可作为改善桉树人工林土壤质量和实现桉树人工林可持续经营的有效措施。

广义线性地统计模型在典型亚热带丘陵区数字土壤制图中的应用

数字土壤制图在当前的应用越来越广泛,其方法主要包括环境相关模型、空间自相关模型,以及这些模型的混合模型。理论上,混合模型相对单一模型具有明显的优势。广义线性地统计模型(GLGM)也是一种混合模型,相对于最常用的混合模型——回归克里格(RK),又具有能加入随机效应来解决土壤变异的非平稳性等优势。然而,GLGM因计算繁琐等缺点,在国内外应用较少。本文以广西南宁高峰林场内一小面积(3.03 km^(2))丘陵为研究区,以14个地形因子为预测变量,使用广义线性混合模型(GLMM)及其与普通克里格(OK)相结合的模型(即GLGM),对土壤有机碳(SOC)、pH、黏粒和阳离子交换量(CEC)的空间分布进行预测,并与常用的多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、回归森林(RF)、OK、RK和广义可加模型(GAM)进行比较。结果表明:GLMM在预测黏粒上准确度较高;GLMM和GLGM在预测CEC上准确度中等,但在预测SOC和pH上准确度较低。综合线性回归模型的调整决定系数、块金效应和全局莫兰指数,本文认为,当土壤属性与环境变量具有较低的线性回归调整决定系数(即小于5%)、土壤属性具有较弱的空间自相关性(即块金效应大于71%)和较强的局部空间变异(即全局莫兰指数小于0.09)时,GLMM和GLGM具有较高的适用性,例如本文中的黏粒。反之,GLMM和GLGM的适用性不好,例如SOC和pH。鉴于土壤空间变异的高度异质性和多尺度性,GLMM和GLGM具有较好的应用前景。但是,今后研究还需进一步探讨如何提高GLMM和GLGM的模拟效率。

抚育措施对桉树人工林林下植被多样性和养分现存量的影响

通过调查除草剂(T1)、人工带状去除(T2)和人工全去除(T3)三种措施下桉树人工林林下植被多样性、生物量和养分含量等指标,探讨林下植被多样性和养分现存量对抚育措施的响应,为桉树人工林林下植被的科学管理提供技术指导。结果表明:桉树人工林林下植被Margalef丰富度指数(M)、Simpson优势度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Pielou均匀度指数(Jsw)的变化范围分别为1.67~4.67、0.46~0.53、0.69~1.03和0.77~0.94;T2的M、D、H指数最高;林下植被生物量的变化范围为241.74~1046.02 kg·hm^(-2),以T2最大;不同抚育措施对林下植被N、Ca、Zn、Fe、Mn产生显著影响,而对其他元素无显著影响;林下植被养分现存量的变化范围为79.2~509.80 kg·hm^(-2),其变化规律与生物量相似,以T2最大;林下植被养分现存量仅与生物量呈显著正相关(0.740),林下植被生物量与多样性指数H呈显著相关(0.564),林下植被多样性主要通过影响生物量间接影响林下植被养分现存量。结合研究结果,维持桉树人工林林下植被多样性的措施以人工带状抚育为佳。

1,3-二苯胍对斑马鱼早期生命阶段的影响

1,3-二苯胍(1,3-diphenyl guanidine,DPG)是橡胶生产过程中添加的硫化促进剂,在水环境中广泛存在。然而作为水环境中的一种污染物,目前DPG对水生生物的毒性及其机制的研究极为匮乏。为了研究DPG对水生生物的生殖发育毒性及潜在机制,选择水生模式生物斑马鱼(Danio rerio)作为受试生物。将斑马鱼胚胎分别暴露于浓度为30、100和300μg·L^(-1)的DPG溶液中120 h,通过转录组测序、基因表达水平定量分析及性激素水平测定(雌二醇和睾酮)来探究其对斑马鱼早期生命阶段的生殖发育毒性及机制。转录组测序结果表明,DPG暴露可以显著影响与精卵识别及生殖细胞发育相关的生物学过程。DPG暴露使类固醇合成通路相关基因(cyp11a1、cyp17a1、cyp19a1a、hsd17b1、ar)的转录表达显著上调。激素结果表明DPG暴露导致斑马鱼仔鱼体内雌二醇水平显著升高。以上研究结果表明,在分子水平上,DPG能够影响斑马鱼胚胎及仔鱼的发育,但是在个体水平上仍然缺乏直接的证据揭示DPG暴露对斑马鱼生殖和胚胎发育的不良结局。本研究为DPG对水生生物的毒性研究奠定了一定的基础,并为轮胎磨损颗粒的毒性研究提供了新的线索。

百菌清和福美双在蘑菇上的残留研究

建立了杀菌剂30％菇丰（12％百菌清和18％福美双）可湿性粉剂在蘑菇中的残留分析方法，并用该方法研究了其在蘑菇中的消解动态和最终残留。样品分别经GC-ECD和HPLC-UV检测。方法的添加回收率分别为90．19％～99．11％和73．94％～86．47％；变异系数分别为0．9％～3．2％和2．6％～15．8％；最小检出量分别为1×10^-12g和6×10^-9g；最低检测浓度分别为0．01和0．3mg／kg。田间残留动态试验结果表明，百菌清和福美双在蘑菇中的半衰期分别为2．5d和4．2h。在最高推荐剂量（1800g／hm^2）和推荐剂量2倍的条件下，施药1～2次，施药后第5d，蘑菇中百菌清残留量高于我国规定的MRL值（1mg／k）；而施药后2d福美双残留量已低于MRL值（3mg／kg）。试验结果表明，百菌清不适于在蘑菇中使用，而福美双则可以使用。

广林巨尾桉人工林土壤侵蚀和养分流失研究

在2008年7月～2011年12月通过运用径流场观测方法,对广林巨尾桉人工林土壤侵蚀量和养分流失量进行了定位观测。结果表明,与荒地相比,桉树人工林土壤侵蚀量增加了18.86%～146.15%,桉树人工林地土壤侵蚀量造林后呈逐年降低的变化趋势;与荒地相比,桉树人工林养分流失量有所增加(5.75%～147.12%),但随着桉树的生长明显降低(97.89%～99.98%),桉树人工林地各养分流失量的大小排列顺序为K﹥N﹥Zn﹥P﹥Cu﹥B。

碳酸钙晶须在涂料中的应用

碳酸钙晶须加入硅溶胶、VAE(乙烯 -乙酸乙烯酯共聚物 )乳液、苯丙乳液等基体中 ,不仅可以显著提高复合体系的黏度 ,而且可以改善抗开裂性、附着力、强度等。

退化红壤马尾松恢复林地土壤微生物生物量变化及其控制因素研究

退化土壤植被恢复后土壤质量在凋落物参与下提高,但恢复土壤理化性质与土壤微生物生物量间的相互作用尚不清楚。本研究目标是调查退化红壤马尾松恢复林地凋落物清除对土壤理化性质和微生物生物量的影响,分析影响土壤微生物生物量的控制因素。研究结果表明,与侵蚀裸地相比,无论凋落物清除与否,马尾松恢复林地的土壤孔隙度、水稳性团聚体比例、土壤有机碳、全氮、土壤微生物生物量均有较大提高;其提高幅度受土层深度和坡位影响,主要表现为表层土壤大于亚表层土壤,坡顶和坡底土壤大于坡中土壤。与凋落物保留林地相比,凋落物清除林地土壤各项指标提高幅度降低。通径分析的结果表明,影响微生物生物量最重要的因素是土壤有机碳含量,其次为土壤孔隙度;凋落物则是通过孔隙度和有机碳来间接影响土壤微生物生物量。本研究说明土壤物理结构恢复对土壤生物学性质的恢复有重要意义。

广西猫儿山水青冈林土壤剖面有机碳垂直分布特征及影响因素

通过分层采集水青冈林0～100 cm土壤剖面样品,测定不同土层有机碳含量,分析其垂直分布特征,并通过相关分析探讨土壤容重、总孔隙度、机械组成等物理性质及土壤pH值、速效养分等化学性质对土壤有机碳的影响。结果表明:水青冈林地不同土层土壤有机碳含量和有机碳密度变化范围分别为28.66～76.75 g/kg和5.52～10.77 kg/m2,且均表现出随土层深度的增加大致呈逐渐降低的变化趋势,其中0～20 cm土层有机碳总含量和有机碳密度最大,分别占据整个土壤剖面的33.82%和27.94%,具有明显的表聚性;水青冈林地土壤容重和总孔隙度的变化范围分别为0.71～1.05 g/cm3和54.58%～73.16%,0～20 cm土层其值与其他土层差异显著;水青冈林地各级粒径土壤颗粒含量从大到小的排列顺序为砂粒(53.51%)>粉粒(29.93%)>粘粒(16.56%),土壤质地为砂质壤土;水青冈林地不同土层土壤p H值的平均值为4.16,且土层之间变幅很小;速效氮、速效磷和速效钾养分平均含量分别为309.48 mg/kg、1.61 mg/kg和40.81 mg/kg,其随土层深度的变化趋势与土壤有机碳含量和有机碳密度相似;相关分析结果表明,土壤有机碳含量和有机碳密度均与p H值、粘粒(<0.002 mm)呈显著负相关,与土壤总孔隙度、速效氮、速效磷和速效钾呈显著正相关;pH值、粘粒含量、总孔隙度、速效氮、速效磷、速效钾与有机碳关系密切,可以用于预测土壤有机碳的变化。

红壤侵蚀裸地不同植被恢复后林地土壤微生物特性的研究

本研究以中国科学院红壤生态实验站侵蚀地植被恢复试验区为依托,调查侵蚀裸地不同植被恢复类型林地表层土壤微生物特性。结果表明:侵蚀裸地种植植被后,表层土壤酸化程度减小,土壤养分含量和孔隙度显著提高,微生物生物量增加、活性增强;不同植被恢复类型相比,各指标的大小顺序均为樟树>胡枝子>马尾松;侵蚀裸地植被恢复前后表层土壤均以细菌为主,其中马尾松林地表层土壤真菌比例最高;植被恢复林地土壤有机C处于累积阶段,土壤微生物对C的利用率显著提高,但不同植被恢复类型之间无显著差异。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性分析

阐述自锚式斜拉-悬索协作体系桥几何非线性特征,分析混凝土收缩徐变、主缆矢跨比和主梁拱度对协作体系的影响.应用线性理论、线性二阶理论和非线性理论对一座主跨800m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析,得到主梁、主塔在活载作用下不同矢跨比和主梁拱度下的弯矩和位移.分析表明:主跨800m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥可以采用较简单的线性二阶理论进行近似活载计算,其误差不超过6%;混凝土收缩徐变对结构受力影响较大;整体刚度优于悬索桥;主缆、主梁轴力和刚度随着矢跨比的增大而减小;主梁设置拱度可以提高体系整体刚度.

低效林改造对土壤理化性质及水源涵养功能的影响

通过调查分析广西苍梧县低效马尾松、湿地松纯林经采取异龄混交荷木、大叶栎等阔叶树种的改造措施后土壤理化性状及水源涵养功能,表明：1）低效林改造后,林地土壤养分含量得到提高,土壤物理性状得到改善;2）林地土壤水分状况和渗透性能得到显著提高;3）与低效马尾松纯林（2 166 t/hm2）和湿地松纯林（2 075 t/hm2）相比,马尾松＋荷木、湿地松＋荷木和湿地松＋大叶栎林地土壤蓄水量显著提高,分别达到2 543、2 506和2 483 t/hm2;4）0~20 cm土层土壤理化性状改善幅度大于20~40 cm土层。低效林混交荷木、大叶栎后,改造效果明显,是低效林改造措施之一。

桉树复合经营模式的水土保持效益分析

运用径流场观测方法,对桉树-牧草、桉树-农作物和桉树-药材3种复合经营模式的地表径流量和土壤侵蚀量进行定位观测,筛选出水土保持效益好的复合经营模式,为桉树人工林的可持续经营提供参考依据。研究结果表明:桉树间作牧草、农作物和药材后,地表径流量分别降低了21.07%～31.02%、33.91%～38.71%和1.51%～67.12%;土壤侵蚀量受人为干扰影响较大,但种植2年后,桉树3种复合经营模式均未产生土壤侵蚀;桉树+木薯复合经营模式的地表径流量和土壤侵蚀量降幅最明显,初步认定桉树+木薯复合经营模式水土保持效益较好,是比较适宜的种植模式。