变化环境下黄河流域内蒙古段植被与水文要素的时空协同演变

为了探明我国干旱和半干旱区植被和水的时空演变规律,通过集成多源卫星遥感观测数据、再分析数据集与模型模拟数据,得到了黄河流域内蒙古段的降水、蒸散发、径流、表层土壤含水率、陆地总水储量变化信息,解析了2003—2018年不同土地利用类型区植被与水资源的时空演变特征,探讨了植被与各水文要素之间的相互作用规律。结果表明:黄河流域内蒙古段东部森林植被覆盖度的提升促使蒸散发增加,年均蒸散发量和径流量之和较降水量高16.5 mm,导致土壤水和地下水储量下降;农田年平均净灌溉耗水量为101.3~108.9 mm,并因农田植被覆盖度逐年增大而增加;虽然草地区域年均蒸散发和径流量之和低于降水量,但草地植被覆盖度的持续增大导致水分盈余量显著降低,草地的耗水正接近其生态水文阈值;陆地总水储量等效水高以(7.5±1.9)mm/a的速率下降,区域地下水呈现亏缺趋势;降水的年际波动对植被覆盖度和蒸散发的影响逐渐减弱,对森林表层土壤含水率变化的影响也逐渐减弱。

黄河流域十大孔兑地区多维水资源承载力分析

针对黄河流域内蒙古段十大孔兑地区地下水超采、“粮能争水”导致的黄河流域局部地区水资源短缺问题,基于“量、质、域、流”多维水资源承载力评价框架,利用层次分析法和熵权法对评价指标进行主、客观组合赋权,应用TOPSIS模型对区域水资源承载力进行多维度综合分析。结果表明:2000—2020年研究区水资源综合承载力呈上升趋势,但整体处于临界可承载状态;水资源维度承载力:量>流>质>域,水资源承载子系统承载力:利用方式>承载体>承载对象。总体来看,国家最严格水资源管理制度“三条红线”的刚性约束以及河(湖)长制的全面推行,倒逼区域水资源“质”和“流”维度承载力提升,但持续高强度的水资源开发利用,使得“量”和“域”维度承载力下降显著;未来需要进一步优化农业与工业用水格局,重点解决“粮能争水”问题,加大对现有河湖水资源引入等措施来实现经济社会的可持续发展与水资源荷载平衡。

黄河内蒙段开河期细菌群落结构特征研究

为探索黄河内蒙段开河初期水-土介质中细菌群落组成情况及生态网络结构,于2021年4月中旬进行取样,共获得黄河水样6个和土样4个.利用16S rRNA基因高通量测序方法对水、土样品进行测定,并从菌门及菌属水平对二者的细菌群落组成进行了分析.结果显示:河漫滩土样细菌群落结构的分布较水样更为分散,且土样中细菌群落丰富度、均匀度及多样性均高于水体,二者多样性存在显著的组间差异;在菌门水平上,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等是构成水-土样品的优势细菌门类,其中变形菌门在河水中相对丰度均值约为36.57%,在土样中则下降到25.39%,而酸杆菌门主要存在土样中,相对丰度约为14.17%;在菌属水平上, hgcI_clade(6.19%~12.75%)、CL500-29_marine_group(2.97%~5.05%)和Acinetobacter(0.74%~12.24%)是水体中的优势菌属,而norank_f__norank_o__norank_c__KD4-96(1.95%~4.91%)、 norank_f__norank_o__Vicinamibacterales(2.35%~4.67%)和norank_f__Gemmatimonadaceae (2.20%~4.73%)是土样中的优势菌属;不同菌属对水-土细菌群落结构的响应并不一致,其中分别归属于酸杆菌门和芽单胞菌门的norank_f__norank_o__Vicinamibacterales及norank_f__Gemmatimonadaceae等是联系水-土细菌群落的主要菌属,而归属于放线菌门的hgcI_clade和CL500-29_marine_group等是造成水、土优势菌门存在差异的主要菌属;虽然土样较水样拥有更大的生态网络结构,且Delftia、Candidatus_Methylopumilus、Arthrobacter和Rb41等是维持黄河内蒙段水、土介质生态网络结构的关键菌属,但相较于土样网络结构,水体网络结构中不同模块关键菌门及菌属间的生态功能较为一致.

鄂尔多斯市黄河流域旗县生态安全评价

黄河流域生态环境脆弱,水土流失严重,诊断其生态安全状态及主要驱动因素对促进流域高质量发展具有重要意义。本研究利用鄂尔多斯市黄河流域旗县2010—2020年社会统计数据和遥感影像数据,选取19项评价指标,利用“压力—状态—响应”(press-state-response,PSR)模型建立黄河流域旗县生态安全评价指标框架,采用灰色关联度模型计算出关键驱动因素,并实现其后未来5 a生态安全演变趋势预测。结果显示:①2010—2020年鄂尔多斯市黄河流域旗县达拉特旗、准格尔旗和鄂托克旗生态安全综合评价指数均呈现上升趋势,杭锦旗生态安全指数呈先上升后下降趋势,生态安全等级均波动于临界安全状态,说明该区域流域生态系统安全状况有所改善;②研究区生态安全动态变化与区域人口数量、城镇化率、草地面积、水资源面积、恩格尔系数和第三产业比重变化有紧密联系;③各旗县生态安全预测模型结果显示未来5 a该地区生态安全指数均呈现增长趋势。最后基于上述结果提出了相关政策建议,以期为鄂尔多斯市黄河流域生态管理及风险防控提供定量参考和决策依据。

基于稳定氢氧同位素的黄河流域内蒙古段水体转化关系

通过采集黄河流域内蒙古段2021年7月(丰水期)、10月(平水期)和2022年4月(枯水期)的大气降水、地表水和地下水,运用稳定同位素技术,对流域“三水”的氢氧稳定同位素进行时空变化分析,利用MixSIAR混合模型揭示水体转化关系.结果表明,黄河流域内蒙古段丰、平、枯水期地下水同位素均值差异较小,地下水更新较慢,滞留时间长,季节变化不明显,地表水δD值丰水期较平水期和枯水期高;从δ18O与δD关系得出,3个时期地表水线的斜率和截距均小于当地降水线的斜率和截距,地表水在接受降水补给后受到蒸发分馏作用的影响;黄河北岸从上游至下游,地表水δD值整体表现出先升高再降低的变化趋势,黄河南岸从上游到下游,地表水δD值表现出逐渐降低的变化趋势;丰水期地表水中地下水的补给贡献率为2.9%,降水为97.1%,平水期地表水中地下水为5.0%,大气降水为95.0%,枯水期地表水中地下水为56.6%,降水为43.4%,丰水期降水和地表水对地下水的补给贡献率分别为47.6%和52.4%,平水期分别为30.7%和69.3%,枯水期分别为37.8%和62.2%,大气降水是地表水的主要补给来源,表现出丰水期补给比例大于平水期和枯水期,地表水是地下水的主要补给来源,表现出枯水期>平水期>丰水期的规律.

1958-2022年黄河头道拐水文站水沙特征分析及预测

[目的]探究黄河头道拐水文站径流量与输沙量演变特征,为区域水资源合理规划提供理论依据。[方法]基于1958—2022年径流输沙数据,采用非参数检验方法与CEEMDAN法研究了头道拐水文站水沙趋势、突变及周期变化特征,并通过水沙月值数据构建Informer预测模型。[结果](1)年径流量与年输沙量的M-K统计量分别为-3.380,-5.067。年径流量和年输沙量分别于1986年、1968年和1986年发生突变,下降率分别为36%,44.38%和61.32%。(2)使用CEEMDAN法对径流量与输沙量年值序列进行分解后均得到3个IMF分量与1个RES分量,水沙序列的3个IMF分量平均周期分别为3.69 a,7.67 a,30 a和3.41 a,7.5 a,26 a;水沙月值序列经过分解后得到7个IMF分量,短周期为3.46月与3.61月,长周期为226.33月与184.50月,主导周期为7.25月和8.09月。(3)模型构建后发现径流的预测精度高于输沙,原因是输沙量受影响因素众多,变动幅度更大,较径流量预测难度大。[结论]黄河头道拐水文站水沙存在显著下降趋势,主要归因于降水影响,且序列突变节点与上游水库建成密切相关。

草原内陆河流域梯级生态带蒸散发及影响因子研究

蒸散发是全球水-碳-能量耦合循环的纽带,是量化水文循环的关键过程。然而,由于蒸散发的时空变化复杂、影响因素众多且实地观测有限,导致针对不同景观群落蒸散发研究存在较多不确定性。本文基于FAO PenmanMonteith模型估算了2021年和2022年草原内陆河流域典型梯级生态带上4种代表性景观群落的蒸散发,探讨了生态带蒸散发动态变化及其主要影响因子。结果表明,生态带蒸散发变化年内呈季节性,干湿年间差异显著。随高程的降低,景观由荒漠沙丘、山坡草地逐渐向河谷湿地、河流漫滩转变,伴随着蒸散发由减到增的变化特征,具体为:河谷湿地苔草群落(HG)>河流漫滩芨芨草群落(HM)>山坡草地针茅群落(SD)>荒漠沙丘灌木群落(SQ)。HM、SD、SQ群落蒸散发的主要影响因子为降水,其次为辐射和气温;HG群落受地下水补给,主要影响因子为土壤水分,其次是辐射和气温。

基于SIMSTRAT的近20年内蒙古南湖冰厚生消特征分析

湖冰是冰冻圈水文学的重要研究对象,湖冰的生消对气候变化极其敏感,可以作为气候变化的指示因子,并通过影响湖泊与大气之间的物质能量交换,调节区域气候和湖泊生态系统。湖冰厚度是研究湖冰生消过程的关键变量,明晰其生消特征对于揭示气候变化下湖泊响应过程具有重要的理论价值和现实意义。本文以内蒙古南湖湖冰为研究对象,基于20132017年和20222023年原型测冰数据,利用ERA5-Land再分析数据作为大气强迫场,通过SIMSTRAT湖泊过程模型重建20032022年内蒙古南湖完整冰厚生消过程并分析其变化特征。结果表明:1)SIMSTRAT模型模拟与原型观测得到的初冰日和终冰日平均偏差为3.40 d,冰厚数据平均偏差为1.29 cm,平均绝对误差为1.29 cm,均方根误差为1.90 cm。模拟结果与现场观测结果具有较高的一致性。2)20032022年南湖封冻期平均持续119 d,冰厚生长期、平衡期、融化期平均日数分别为64、34、21 d。南湖封冻期整体呈缩短趋势,缩短率为4.27 d/10 a;其中,融化期年际变化幅度较大,缩短率为3.67 d/10 a。3)近20年,南湖年均冰厚介于14~30 cm之间,20122017年冰厚年际波动剧烈,整体呈下降趋势。南湖冰厚在每年12月与1月以0.43和0.55 cm/d的速率快速增加,3月以0.74 cm/d的融化速率快速融化。4)SIMSTRAT模型揭示了南湖冰厚生消受气温、降水、风速等气象因素综合影响。气温是影响冰厚生消特征的主要因素,累积气温降低会显著延长冰厚生长期和平衡期日数,同时增大当年最大冰厚;降水量和风速对冰厚生消特征也存在不同程度影响。

黄河内蒙古段造床流量变化及其影响因素

造床流量是反映河床冲淤的表征指标,也是河道整治的主要参数。基于1960—2019年实测数据,运用改进马卡维耶夫法、平滩水位法、地貌功法,计算并分析了石嘴山、巴彦高勒、三湖河口、头道拐水文站造床流量。结果表明:时间上,1960—1989年、2010—2019年造床流量为2100~3540 m^(3)/s,中水河槽冲刷,1990—2009年造床流量为740~1300 m^(3)/s,河槽淤积萎缩严重;空间上,造床流量呈现上站大于下站的特点;造床流量受来水量影响较大,在汛期水量低于105亿m 3的情况下,可以通过刘家峡、龙羊峡、海勃湾水库三库联调适当增大汛期来水量,强化黄河内蒙古段造床作用。研究结果显示改进马卡维耶夫法物理意义明确,计算结果相对合理,可为冲积性河流造床流量确定及黄河内蒙古段河道治理提供参考。

黄河流域内蒙古段水化学同位素特征及水体转化关系

以黄河流域内蒙古段为研究区,于2021年7月(丰水季)和10月(枯水季)采集降水、黄河干流、黄河支流与季节性河流、乌梁素海、哈素海、岱海、灌区渠系和地下水等水样,测试不同类型水体的水化学组成和氢氧同位素值.综合运用Piper三线图、 Gibbs图、离子比例和MixSIAR混合模型等研究方法,分析了黄河流域内蒙古段水化学演变规律,并揭示降水、地表水和地下水的转化关系.结果表明,研究区地下水和地表水均偏弱碱性,水体中优势阴离子为Cl^(-),优势阳离子为Na^(+),地表水水化学类型以Cl·SO_(4)-Na·Mg和SO_(4)·HCO_(3)-Na·Mg为主,地下水水化学类型以Cl·SO_(4)-Na·Mg和SO_(4)·HCO_(3)-Na·Ca.地下水Ca^(2+)和Mg^(2+)主要来源于硅酸盐和蒸发岩的溶解,地表水Ca^(2+)和Mg^(2+)主要源于碳酸盐岩溶解,且水中碳酸和硫酸参与了碳酸盐矿物和硫化矿物溶解的过程,不同水体Na^(+)和Cl^(-)均受人为污染源的影响.受季节效应影响,地表水和地下水δD和δ18O丰水期较枯水期高,研究表明,地表水在接受大气降水补给后受到了蒸发分馏作用的影响,地下水补给源复杂.MixSIAR模型揭示出,研究区地表水是地下水的主要补给来源,占总补给量的52.4%~62.2%,大气降水是地表水的主要补给来源,占总补给量的85.4%~97.1%.

沙地潜水含水层不同时间段抽水降深的差异性分析

抽水降深过程是计算区域水文地质参数的重要观测资料,为揭示毛乌素沙地海流兔河流域第四系潜水含水层不同时段的水文地质特征,明晰沙地潜水含水层降深差异的主控因子,本文对同一口井不同时间的4次抽水降深差异进行了系统分析。在基于抽水井附近的逐小时监测水位,首次将Bland-Altman法引入了对抽水降深过程间的差异性辨析,并利用配线法和水位恢复法求解了第四系含水层的水文地质参数来进行差异性佐证。最后,本文以流域尺度为研究系统,通过对含水层厚度、水力坡度、地下水储量变化和降水补给分析,辨析了抽水降深差异产生的主要原因。研究结果得到毛乌素沙地海流兔河流域第四系潜水含水层导水系数变化范围为3.00~4.85 m^(2)·h^(-1),且抽水前降水对包气带的下渗补给是产生抽水降深差异的主控因素。

科尔沁沙地沙丘生态系统水热通量特征及影响驱动因子

以科尔沁沙地的典型沙丘区为研究对象,利用涡动相关系统(EC)持续监测沙丘生态系统2013~2022年的表面能量通量数据,采用普通最小二乘线性回归法(OLS)和表面能量平衡比率(EBR)两个指标评估能量平衡闭合度,对沙丘生态系统生长季(4~10月)能量通量的日变化、季节变化以及年际变化进行分析,并计算波文比(β)和能量平衡比,探讨了影响潜热通量(LE)、感热通量(H)和土壤热通量(G)变化的环境因素.结果表明:多年平均年净辐射(R_(g))为1592.77MJ/m^(2),其中H、LE和G分别为614.60,636.22和117.76MJ/m^(2),科尔沁沙地沙丘生态系统年能量的主要组成部分为潜热通量,占总能量的40%.β日动态曲线呈单峰变化,波动相对较平缓.各年年均表面能量平衡比率(EBR)介于0.75~0.90之间,多年年均EBR为0.87,说明能量平衡闭合度的残差为13%.研究表明饱和水汽压差(VPD)是影响能量通量的主要因素,其次是空气温度(T_a)和土壤温度(T_s),均与能量通量呈显著正相关;而植被对能量通量的影响表现在LE与叶面积指数(LAI)呈正相关,而H相反.

不同林分类型对鄂尔多斯市圪秋沟流域土壤碳库及稳定性的影响

[目的]探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤碳库与土壤碳稳定性的影响,为探讨土壤固碳机理、优化圪秋沟流域土壤管理及人工林选育措施,实现圪秋沟流域土壤固碳减排和肥力提升提供理论依据。[方法]于2013-2021年在内蒙古自治区鄂尔多斯市圪秋沟流域以8 a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林及CK处理共7个样地为研究对象,测定不同林分类型在不同土层深度的土壤总有机碳(TOC)、惰性有机碳(ROC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量以及土壤碳储量,研究其对土壤碳库的影响效果,探讨不同林分类型与土壤碳稳定性间的相互关系。[结果]与CK处理相比,0-20 cm和20-40 cm土层土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量以及土壤碳储量,增加了9.46%~51.24%,1.76%~44.89%,16.48%~44.26%和9.03%~64.84%以及10.61%~55.52%。[结论]不同林分类型人工林的种植均能提高0-20 cm和20-40 cm土层土壤TOC,ROC,EOC和MBC含量以及土壤碳储量;土壤TOC,EOC,MBC含量和土壤碳储量整体上随着土层深度的增加而降低,ROC含量随着土层增加而增加;0-20 cm和20-40 cm土层各林分类型土壤碳库指数与CK处理相比均增加,樟子松林、山桃林、沙棘山杏混交林更有利于圪秋沟流域土壤“碳封存”。

冻融作用下黄河内蒙古段砂质粉土强度影响因素及回归模型研究

为研究黄河内蒙古段岸坡土体强度特性与干密度、含水率及冻融循环次数的关系。文中基于三轴剪切试验,研究黄河内蒙古段砂质粉土初始干密度、初始含水率和冻融循环次数及其交互作用对土体抗剪强度参数的影响,分析影响因素的排序大小和显著性,并构建黄河内蒙古段砂质粉土的抗剪强度参数回归模型。研究结果表明:砂质粉土的粘聚力、内摩擦角和抗剪强度与初始干密度呈正比,与初始含水率呈反比。粘聚力和抗剪强度受冻融作用的影响较大,土体经历10次冻融后,其粘聚力下降22.53%-58.85%,抗剪强度下降22.67%-58.91%,内摩擦角受冻融作用的影响较小,整体趋于稳定;砂质粉土粘聚力、内摩擦角和抗剪强度的影响因素大小排序为初始干密度>初始含水率>冻融循环次数,土体粘聚力和抗剪强度不仅受土体初始干密度、初始含水率和冻融循环次数单因素的影响显著,且与土体初始干密度和初始含水率及初始干密度和冻融循环次数的交互作用也存在显著影响;而土体内摩擦角只受土体初始干密度和初始含水率单因素及其交互作用的显著影响。基于土体初始干密度、初始含水率和冻融循环次数,建立的土体抗剪强度参数的回归模型吻合度较好,可以用于估算黄河内蒙古段岸坡粉土的强度,研究结果可以为河岸堤防的整治工程提供技术指导。

流域土地利用与景观生态风险响应关系研究

以嫩江中游内蒙古段为例,深入分析流域2000~2020年土地利用格局时空演替特征,构建流域景观生态风险评价模型,识别20a间流域景观生态风险时空变化特征,揭示流域土地利用格局与景观生态风险响应关系.结果表明:嫩江中游内蒙古段土地利用类型以有林地为主,20a间土地利用格局总体转变不大,但天然有林地下降、湿地萎缩明显,旱地减少、水田增加,人工水库坑塘增加显著,流域景观生态风险高值区主要集中在绰尔河和罕达罕河下游,20a间景观生态向高风险转化最为显著的类型为水库坑塘,由2000年的8.90%上升为2020年的53.99%,景观生态高风险区面积占比最高的为水田,其次为旱地、城镇用地、农村居民点和其他建筑用地,景观聚集的态势变化较小,同时也表现出高风险集聚区增加和低风险集聚区减少的趋势,景观生态风险高-高集聚区中面积占比最高的土地利用类型为水田,占整个集聚区面积的33.26%,流域中水田、水库坑塘等人工土地利用类型不仅从景观生态风险等级还是集聚性上均高于其他土地利用类型.本研究不仅揭示了流域20a间土地开发利用格局特征,同时识别出对于增加流域景观生态风险的土地利用类型,为流域后续产业结构调整、深化生态环境保护提供有力支撑.

基于不同阶微分高光谱植被指数的牧区草场地上生物量估算

利用高光谱遥感技术能快速、无损、高效地获取草地地上生物量信息,对牧区牧草高效管理、草畜供求关系平衡以及放牧制度优化等方面具有重要意义。为了寻求估算生长旺盛期草地地上生物量最适宜的微分光谱阶数,本研究在内蒙古天然草场通过原位试验采集了高光谱反射率与地上生物量数据,对原始光谱反射率数据进行一至四阶微分处理,在全波段范围内挑选最佳波段构建简单比值植被指数(Simple ratio vegetation index,SRVI)、归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)、土壤调节植被指数(Soil adjusted vegetation index,SAVI)和增强型植被指数(Enhanced vegetation index,EVI)4种高光谱植被指数,建立相应地上生物量估算模型并对比评价各模型精度。结果表明:对原始高光谱反射率进行微分处理,有助于提高敏感波段与地上生物量的相关性;红边波段与近红外波段是构建最佳植被指数的重要组成波段,占所有优选波段的82%;基于二阶微分光谱的最佳SRVI和NDVI模型精度最好,R^(2)分别为0.69和0.70,RMSE分别为196.60g·m^(-2)和196.65g·m^(-2),过高的微分阶数反而会降低估算模型的精度。本研究能为利用不同阶微分高光谱估算草地地上生物量提供科学借鉴,为精准快速的牧区天然草场遥感监测提供技术和方法支持。

内蒙古圪秋沟流域不同林分类型对土壤养分含量的影响

【目的】为探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤养分的影响。【方法】于2013~2021年在准格尔旗圪秋沟流域以8a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林以及未种植植物的对照区域(CK处理)7个样地为研究对象,测定不同林分类型不同土层深度的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量,研究其土壤养分含量变化规律,探讨不同林分类型与土壤改良的效应关系。【结果】与CK处理相比,0~20 cm和20~40 cm深度不同林分类型土壤有机碳含量提升了11.11%~53.55%和9.91%~49.56%、土壤全氮含量分别提升了4.86%~54.15%和10.38%~59.73%、土壤速效磷含量分别提升了36.84%~160.53%和45.71%~117.14%、土壤速效钾含量分别提高了12.32%~67.95%和19.50%~66.32%。【结论】8 a生不同林分类型均在不同程度上提升了土壤养分水平;与杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林相比,樟子松林、山桃林、油松林对土壤养分含量提升效果最好。今后可在保证森林生态平衡前提下,适当在圪秋沟流域加大对上述三种林分类型的种植力度。人工林的种植对圪秋沟流域土壤改良具有积极作用,为碳中和背景下人工林土壤养分循环研究和圪秋沟流域人工林选育提供了一定参考依据。

适用于明渠流及冰盖流的统一泥沙起动流速计算方法初探

冰盖是北方高寒地区河流冬季常见的一种自然现象。冰盖的出现改变了河流的运动状态,由原来的明渠流变为覆盖流。受冰盖糙率影响,垂线流速分布相应变化,进而影响河床泥沙输移。为进一步探讨冰期河床泥沙输移演变规律,基于Einstein假定,采用滚动起动模型,考虑冰盖下糙率变化、黏性淤积物干重度、相对暴露度对泥沙起动的影响,从理论上推导出了适用于冰盖流的泥沙起动流速公式,并与已有试验数据对比,相对误差集中在1%~10%之间;同时,探讨了本文公式对于明渠泥沙起动的适用性,即当冰盖糙率为0时,可视为明渠流泥沙起动流速计算公式,与实验数据对比,相对误差范围为0%~0.86%,亦可满足计算精度要求。

半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

不同草地处理措施对植被和土壤会产生重要的影响。为探究不同草地处理措施对草甸草地的影响,以科尔沁草甸草地不同点为研究对象,设置围封(UNM)、围封+刈割(M)、围封+火烧(F)、放牧(G)4种处理,针对生长季土壤脲酶(S-UE)、碱性磷酸酶(S-AKP)、蔗糖酶(S-SC)活性和植被特征等开展研究,以探究草甸草地的最佳处理方式。结果显示:1)土壤酶活性随着土层深度的增加而降低,不同处理间的差异随着土层深度增加逐渐降低。2)放牧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量和酶活性均降低,而丰富度指数增加。3)刈割较围封处理,不同功能群物种的补偿能力不同,禾本科的补偿能力大于菊科。4)火烧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量、丰富度指数和3种水解酶活性均增加。5)多年刈割较放牧处理,植被高度、盖度和地上生物量和蔗糖酶、碱性磷酸酶活性均增加,丰富度指数和土壤脲酶活性均降低。综上所述,控制性火烧是半干旱地区草甸草地的最佳处理方式。

乌梁素海东部流域非生长季草地土壤细菌群落结构的垂向差异

草地是区域生态系统的关键组成部分,其土壤细菌群落结构在元素迁移及生态多样性系统中发挥着重要作用.为对比分析寒旱区典型草地土壤中细菌群落的空间结构差异,在5月初(新的生长季开始之前,即非生长季),对内蒙古乌梁素海东部流域草地土壤样品进行了采集,获得不同区域30 cm和60 cm深度土壤样品各5个,利用16S rRNA高通量测序方法对样品细菌群落结构进行了分析.结果显示:(1)Actinobacteriota、Proteobacteria、Chloroflexi、Acidobacteriota、Gemmatimonadota、Planctomycetota、Methylomirabilota和Crenarchacota等菌门在30 cm和60 cm样品中相对丰度占比均超过1%,且60 cm样品中相对丰度高于30 cm样品的优势菌门有6个,优势菌属有5个,OTU则为8个.不同深度样品中优势菌门、菌属乃至OTUs的相对丰度变化和其在细菌群落结构中的贡献性趋势并不完全对应;(2)来源于Armatimonadota和Verrucomicrobiota门的norank_f__norank_o__norank_c__norank_p__Armatimonadota和Candidatus_Xiphinematobacter属分别在30 cm和60 cm样品中具有明显的细菌群落结构贡献度,可以作为土壤细菌群落结构垂向变化对比的关键细菌进行生态学分析;(3)和30 cm样品相比较,60 cm样品中与C、N和P元素代谢有关的ko00190、ko00910和ko01200功能相对丰度均出现一定程度的增加,显示代谢功能相对丰度的增加促进了草地土壤中C、N和P等典型营养元素的相对含量的降低,这将为开展草地土壤细菌群落的关键生态功能空间变化提供参考.