辉河湿地河岸带土壤微生物群落组成与土壤理化关系

本研究依托于高通量测序的技术,通过研究辉河湿地河岸带上游、中上游、中游、中下游和下游河段不同淹水条件下土壤微生物群落组成,揭示辉河湿地河岸带不同淹水条件下土壤微生物群落变化及与土壤理化的关系。结果表明:拟杆菌门(Bacteroidota)和广古菌门(Halobacterota)丰度在3条淹水样带中的变化趋势为长期淹水区(W)>干湿交替区(WD)>未淹水区(D)(P<0.05),酸杆菌门(Acidobacteriota)和放线菌门(Actinobacteriota)丰度在3条淹水样带中的变化趋势为长期淹水区(W)<干湿交替区(WD)<未淹水区(D)(P<0.05),在属水平上,甲烷毛发菌属(Methanosaeta)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和unidentified-Bathyarchaeia丰度在3条样带中的变化趋势为长期淹水区(W)>干湿交替区(WD)>未淹水区(D)(P<0.05),RB41和Candidatus_Udaeobacter丰度在3条淹水样带中的变化趋势为长期淹水区(W)<干湿交替区(WD)<未淹水区(D)(P<0.05);微生物多样性与土壤容重和植物地上生物量呈显著负相关(P<0.05),土壤pH值、电导率、容重、土壤含水量、总磷和总有机碳是影响微生物群落组成的主要驱动因素。该研究为辉河湿地河岸带生态效果评估与修复提供了科学依据。

草原康养功能环境影响因子研究——以内蒙古辉河自然保护区草原为例

本文以内蒙古辉河保护区的草甸草原、温性草原、低地草甸3种草地类型为例,连续3个月测量气温、相对湿度、风速、光照强度、空气颗粒物、空气负氧离子浓度等指标,同时计算气候舒适度,来研究影响草原康养功能的关键环境因子。结果表明:气温、相对湿度、风速和光照强度等草原环境小气候适宜人类活动。各草地类型气候舒适度指数均在4.55以下,达到“很舒适”等级。空气负氧离子高低顺序为:低地草甸(1770个·cm^(-3))>温性草原(1731个·cm^(-3))>温性草甸草原(1283个·cm^(-3))>樟子松森林(1108个·cm^(-3))>城市道路(560个·cm^(-3)),草原环境的PM 2.5日均值为10.6μm·m-3,PM 10的日均值为14.8μm·m-3,均达到国家I级标准水平,适宜进行草原康养活动。综上,本研究认为草原不仅具有康养功能,而且效果显著,其中低地草甸的康养效果最好,其次为温性草原和草甸草原。

草地围封内外植物多样性变化研究——以辉河自然保护区为例

围栏封育是应对草原退化的重要手段,对草原植被生态系统多样性保护具有重要作用。以辉河自然保护区内不同草地类型(典型草原、湿地草甸、沙化草原)为对象,对不同典型地区的围栏内外植被的地上生物量、高度、盖度、植株密度及植物物种多样性进行了调查和研究。结果表明:典型草原、湿地草甸、沙化草原围栏内生物量分别增加20.4%,88.8%,-29.9%,相对高度增加5.2%,91.9%,-36.3%,植被盖度分别增加64.5%,43.4%,-17.5%,植株密度分别增加-14.0%,135.5%,72.5%;牲畜啃噬致使围栏外禾本科、豆科、菊科植物占比重有所增加;不同草地类型围栏内外群落相似性不大,群落物种组成均发生了较大的变化。通过分析围栏外生物多样性的变化规律及影响因素,为区域自然生态系统保护的途径提供理论支持。

土壤分形理论的应用

介绍了分形理论的产生及发展,讨论了分形理论在土壤科学中的价值和应用。结合国内相应的研究,论述了分形理论在土壤颗粒、空隙、水特征曲线等方面的应用。

基于GIS和RUSLE的拉萨河流域土壤侵蚀研究

通过识别土壤侵蚀关键区域,为开展拉萨河流域生态治理与水土保持提供依据.研究将修正通用土壤侵蚀方程（RUSLE）与空间信息技术（GIS和RS）相结合,以2010年TM遥感影像为数据源,得到拉萨河流域土地利用图,结合流域数字高程模型、土壤类型分布、归一化植被指数和多年降雨数据,计算得到RUSLE模型中各因子值的空间分布数据,利用地理信息系统软件ArcGIS栅格计算功能得到研究区土壤侵蚀强度空间分布情况.对拉萨河流域土壤侵蚀特征进行分析,结果表明,流域年土壤侵蚀量为10 006.2万t/a,平均土壤侵蚀模数为3 076.6 t/（km2·a）,中度侵蚀面积比例达59.0％,强烈以上侵蚀面积很小,但侵蚀量占比为14.3％,呈大部分区域中度侵蚀、局部区域强烈和轻度侵蚀的特征,中度以上侵蚀分别有24.2％,20.5％和16.8％分布在墨竹工卡县、林周县和嘉黎县.研究区土壤侵蚀强度与地形、土地利用和植被覆盖表现出很大的相关性,坡度每增加1个等级,土壤侵蚀模数平均增加861.6 t/（km2·a）,土壤侵蚀面积最大的为坡度15°～25°,其次为25°～35°;裸地、稀疏植被、旱地和草地的土壤侵蚀模数分别为7 949,5 621,2 816,2 505 t/（km2·a）,中度以上侵蚀面积比例超过50％,其中稀疏植被和裸地均大于70％;植被覆盖度低于10％和10％～30％时,中度以上侵蚀面积比例分别为76.8％和90.5％,植被覆盖度高于60％时,中度以上侵蚀面积比例降低到28.3％.流域水土保持本底较好,但土壤侵蚀现状仍不容忽视,应对15°～25°坡度地区重点防治,同时防范陡坡地发生高强度侵蚀;对土壤侵蚀模数高的用地类型采取封育措施,促进自然修复,坡耕地采取增加地表覆盖、保护性耕作和间作套种等措施以提高水土保持功能;防止植被退化,结合综合运用林草措施和农业耕作措施提高植被覆盖度,达到防治土壤侵蚀目的.

内蒙古辉河国家级自然保护区湿地保护成效

为科学评估内蒙古辉河国家级自然保护区湿地保护成效,基于定量化、动态性和可操作性原则,构建了保护成效评估指标体系,并以保护区内湿地面积和水鸟多样性的动态监测结果为基础,对2004—2013年保护区湿地保护成效进行了研究.结果表明:随着辉河国家级自然保护区管理局的组建以及对周边社区放牧和芦苇收割等管控力度的加强,近10 a来湿地保护效果良好,具体表现在保护区内湿地面积基本保持稳定(动态度指数为-0.178%),成片分布趋势增加(平均斑块面积增加53.44%),破碎化程度降低;此外,保护区内水鸟Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均增加较为明显,分别增加83.53%和88.50%;物种丰富度和濒危水鸟数量也呈缓慢增加趋势.构建的湿地保护成效评估指标体系能够在一定程度上反映自然保护区对湿地的管护效果,建议保护区管理局进一步加强气候因素、水鸟生境质量以及辉河上游湿地的监测工作,并依据当地气候变化情况适当补水.

辉河国家级自然保护区土地覆盖与景观格局变化分析

土地覆盖和景观格局变化是研究自然保护区生态环境变化的重要依据。本研究利用辉河自然保护区1995―2010年4期的土地覆盖数据,运用GIS技术结合动态度和转移矩阵模型对该区的土地覆盖变化进行了分析。在此基础上,选择平均斑块面积、聚合度等景观指数对其景观格局变化进行了研究。结果表明,高覆盖草地和沼泽地是辉河自然保护区的主要土地覆盖类型,且在1995―2010年间均呈减少趋势,分别减少了397.38和35.29 km2;从景观格局来看,1995―2010年间占自然保护区主体的高覆盖草地和沼泽地的各项景观指数均降低,其中沼泽地平均斑块面积和平均形状指数降低程度最大。从时间跨度来看,1995―2004年是自然保护区土地覆盖和景观格局变化的主要时段,而2004年后各项指标变化程度趋于稳定,说明辉河保护区晋升为国家级自然保护区后,随着管护力度的加大,保护区内草地和湿地的退化情况得到了有效改善。

全国草地类自然保护区的成效评估指标

在集成分析国内外自然保护区生态保护成效评估研究进展的基础上,结合DPSIR模型的状态指标集以及我国关于草地生态系统长期获取的资料数据,坚持最大程度客观地评估我国草地类自然保护区生态保护成效的设计思路和原则,筛选出既能够反映该自然保护区生态保护效益、又较易获取且国内外相关机构有类似评估标准的15个指标。并尝试结合已有的国家相关技术标准规范和文献研究资料获得各指标的技术规范,得到反映自然保护区的保护对象、生态功能与环境相互作用等方面的具体参数。实际应用中,这些指标可根据评估主体、评估目的、评估周期以及已有资料数据等不同进行组合,从而在一定程度上反映自然保护区生态保护成效。

呼伦贝尔草原三种优势植物叶绿素荧光特性的比较

利用MONITORING—PAM荧光仪对呼伦贝尔典型草原三种优势植物羊草、草地麻花头和茵陈蒿的叶绿素荧光特征进行比较,结果表明:三种优势植物的叶绿素荧光参数光适应下最大荧光产量(Fm′)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、表观光合电子传递速率(ETR)的日变化趋势基本一致,但存在明显的种间差异,其日均值为茵陈蒿>草地麻花头>羊草。茵陈蒿的Fm′和ETR的变化幅度明显大于羊草和草地麻花头,而ΦPSⅡ变化幅度又明显小于后二者。茵陈蒿ETR值呈双峰型变化,在12∶00和14∶00出现两次峰值,分别为257.5μmol/m2.s和230.8μmol/m2.s,与羊草和草地麻花头的单峰型变化趋势有区别。三种优势植物中,茵陈蒿具有更强的光能捕获能力和光抑制自我保护机制,草地麻花头次之,最后是羊草。

呼伦贝尔草原植被覆盖度估算的光谱模型

采用美国ASD公司Fieldspec3光谱仪和日本富士数码相机,于2009年7～8月在内蒙古呼伦贝尔草原区进行了植物高光谱和植被覆盖度测定,并运用回归分析方法,建立实测归一化植被指数(ASDNDVI)和植被覆盖度之间的地面光谱模型,分析MODIS/TERRA卫星的NDVI(MODISNDVI)与ASDNDVI的关系,建立预测植被覆盖度的MODIS光谱模型,并对模型进行精度检验.结果表明所建的MODIS光谱模型是线性函数,该模型预测精度高于亚像元分解模型,标准误差为11.58%,平均预测精度达到88.75%.

内蒙古典型草原区土地利用动态变化及其对水质的影响

探讨流域土地利用变化及其水质效应,有利于从源头控制水污染。以内蒙古自治区典型草原区河流海拉尔河为研究对象,综合GIS技术、多元统计及偏最小二乘回归模型,对2005—2015年间流域土地利用的动态变化及其对水质的影响进行分析。结果表明,2005—2015年研究区各土地利用类型面积发生较大变化,其中草地面积大幅锐减、水域面积明显萎缩,而林地、农田、城镇用地、未利用地面积增多,特别是在中上游流域土地利用类型变化较明显;土地利用格局整体呈现景观破碎化程度加剧、形状趋于复杂化、多样性增加、聚集度减弱的趋势,下游流域土地利用格局变化较明显。海拉尔河中上游水质基本满足环境功能区要求,下游水质污染物浓度大幅升高,高锰酸盐指数(CODMn)全年超标,研究时段内河流水质总体平稳改善。偏最小二乘回归模型显示,与水质呈显著正相关的主要土地利用指标为凝聚度(COHE)、蔓延度指数(CONTAG),负相关指标为农田面积占比(AGRI)、香农多样性指数(SHDI),主要水质污染指标CODMn对土地利用的显著响应均出现在雨季。研究表明,土地利用变化是影响区域非点源污染的重要因素,是海拉尔河有机污染的驱动因子之一,建议加强区域土地利用空间管控。

阿尔山市生态足迹分析研究

研究基于阿尔山市2011年-2015年统计年鉴数据测算该市五年来人均生态足迹及生态承载力。结果表明:(1)阿尔山市2011年-2015年人均生态足迹(2.922 3~4.003 0 hm^2·cap-1)呈现"先增后减再增"的变化趋势,以耕地占比最大;(2)人均生态承载力呈现"先减后增"的变化趋势,以林地贡献最大;(3)五年来总体表现为生态盈余,但牧草地及耕地出现生态赤字;(4)当地万元GDP生态足迹先减后增,资源利用率较低。阿尔山市目前整体社会经济发展供给大于需求,基本维持可持续发展。

库布齐沙地柠条叶生物量及营养估测模型

【目的】柠条是一种生长迅速、枝叶茂盛、防风固沙能力强大的豆科植物,且茎叶粗蛋白含量相对较高,具有广泛的饲用开发前景,但柠条灌丛在不同发育阶段叶生物量和体内营养物质含量差异较大,其饲用性受到一定限制。因此,了解柠条各生长阶段叶生物量及其营养物质含量变化情况成为打破柠条叶片利用局限性的关键。【方法】本试验以库布齐沙地柠条灌丛为研究对象,分别测量了不同林龄、不同发育时期柠条的叶生物量及营养物质含量,并构建了柠条不同生长年限叶生物量动态模型、生长参数与叶生物量估测模型以及叶片营养物质动态变化模型。【结果】(1)不同生长年限,柠条叶生物量年内变化均呈现出先增长后降低的趋势,在7月份2年生、3年生、5年生柠条叶生物量分别达到0.14、0.32、1.40 kg/株的最高峰值,生长拟合曲线R2>0.8,F检验结果均达到显著水平(P<0.05)。(2)不同生长年限,柠条叶片粗蛋白含量平均达16.0%以上,年内总体变化呈下降趋势(拟合曲线R^2>0.8),且最高值均出现在每年的5月份。(3)不同生长年限,柠条叶片内中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量无明显变化规律,且年内变化趋势各不相同。【结论】根据研究结果可以发现7月份柠条叶生物量达到最大值,5月份柠条叶粗蛋白含量达到最大值。因此,根据柠条叶片生育期及其营养价值等综合考虑,建议5月、7月为主要利用时期。

呼伦贝尔草原辉河湿地表层土壤盐分分布特征

土壤盐分是影响湿地水生态质量的重要要素,其分布特征和迁移规律与湿地水分状况息息相关。为探究草原河流湿地不同淹水状态下表层土壤盐渍化特征,2020年7—8月在呼伦贝尔草原辉河湿地,沿辉河干流河道水平和垂直方向分别设置5个取样区和3种淹水状态,采集土壤样品并进行主成分分析。结果表明:辉河湿地盐渍化严重,62.5%的土壤处于盐化状态,土壤盐化类型以硫酸盐盐土为主,由源头至汇水口土壤盐渍化程度逐渐加大;受淹水状态及河流不同区域的显著影响(P<0.05),辉河湿地表层土壤理化性质、盐分分布及离子组成呈现出不同特征;主成分分析表明,影响研究区土壤盐渍化的主要特征因子为Na^(+),Cl^(-),SO_(4)^(2-),土壤盐渍化程度主要受盐分含量、碱化特征和土壤结构的影响。

中蒙毗邻草原区荒漠化时空动态研究

草原荒漠化是导致沙尘暴频发的重要原因,为掌握中蒙毗邻草原区荒漠化的时空动态,利用2001年、2010年和2020年的Landsat和Modis遥感影像、Albedo-NDVI特征空间及荒漠化监测差值指数(DDI)对该区域荒漠化动态特征及其驱动因素进行了研究.结果表明:①2001—2020年中蒙毗邻草原区荒漠化现状呈“西高东低、南高北低”的空间特征.其中,蒙古苏赫巴托尔省典型草原区以未荒漠化(ND)和轻度荒漠化(LD)为主,东戈壁省荒漠草原区以极重度荒漠化(ESD)和重度荒漠化(SD)为主;中国内蒙古自治区荒漠草原以中度荒漠化(MD)和重度荒漠化(SD)为主.②2001—2020年研究区荒漠化总体呈逆转态势,净逆转面积(荒漠化逆转面积与加剧面积之差)约147220 km^(2),其中2001—2010年逆转面积占34.89%,2010—2020年逆转面积占65.11%.③研究区荒漠化逆转程度总体呈现“东高西低”格局,其中,中国内蒙古自治区的荒漠草原区逆转趋势最为明显.④研究区荒漠化程度与年降水量呈极显著负相关(P<0.01),表明降水增加有助于区域荒漠化逆转;近20年来降水量波动增加决定了中蒙毗邻草原区土地荒漠化总体呈逆转态势,而中国在中蒙毗邻草原区实施的多项生态保护工程有效加速了荒漠化逆转速率.研究显示,实施荒漠草原区的生态保护和修复政策可有效遏制荒漠化的发展并促进荒漠化逆转,在巩固我国荒漠化治理政策的同时,应加强与邻国合作,以防治境外荒漠化程度加重导致的沙尘暴灾害.

不同干扰方式下温性草甸草原土壤碳氮磷化学计量特征及其储量研究

为阐明不同干扰方式对呼伦贝尔温性草甸草原土壤碳氮磷化学计量特征及储量分布的影响,本研究于2021年8月末在多年围封、刈割和放牧草地进行样品采集与分析测试。结果表明:地上生物量和凋落物生物量均以围封草地最高,放牧草地最低;3种干扰方式下,土壤容重均随土层深度的增加而增大,土壤含水率均随土层深度的增加而减小,在相同土层,放牧干扰下土壤容重最大,土壤含水率最低;3种干扰方式下,土壤碳氮磷含量均随土层深度的增加而降低,放牧干扰草地中三者含量最低;围封和刈割干扰草地土壤C/N高于放牧干扰草地,而C/P和N/P均以放牧干扰草地最高;放牧干扰草地碳氮磷储量在0~30 cm土层的分布占比最高,呈现表层聚集;干扰方式和土层深度及其交互作用均能显著影响土壤理化性质及计量特征。综上,适度干扰更有利于温性草甸草原的可持续发展。

呼伦贝尔典型草原三种植物群落土壤凝结水比较

[目的]分析呼伦贝尔地区不同植物群落产生的土壤凝结水量,为当地沙化草地植被恢复中合理有效利用水资源提供依据。[方法]通过称重法测定3种植物群落茵陈蒿(Artemisia capillaris)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和羊草(Leymus chinensis)土壤凝结水形成的时间、数量和月动态变化,比较植被类型和环境因子对土壤的影响。[结果](1)3种植物群落内土壤凝结水的形成趋势基本一致,即每天18:00以后逐渐形成,至次日6:00结束。土壤凝结水夜间动态呈双峰型,其中第1个峰值出现在20:00左右,第2个峰值出现在4:00左右。(2)3种植物群落日均凝结量具有显著差异(p<0.05),茵陈蒿样地、糙隐子草和羊草样地的日均凝结量分别为7月0.28,0.22,0.32mm,8月0.50,0.35,0.69mm,9月0.28,0.23,0.37mm。(3)土壤凝结水在土壤不同深度的凝结量大小依次为0—5cm>20—25cm>5—10cm>10—15cm>15—20cm,其中0—5cm的凝结量羊草样地的最多为0.147mm,其次为茵陈蒿样地0.125mm,最后是糙隐子草样地0.094mm。[结论]土壤凝结水来源主要有2个,植被类型的不同导致这两种来源对总量的贡献比例不同,其中羊草植物群落能够形成更多的土壤凝结水,在草原植被恢复中能够起到更积极的作用。

不同利用方式下呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸动态特征及影响因素

探究天然草原不同利用方式下土壤呼吸动态特征及影响因素,对草原生态系统碳平衡研究具有重要意义。文中于2022年生长季(6—9月)测定了呼伦贝尔草甸草原围封、刈割、轮牧和自由放牧4种利用方式下土壤呼吸速率及相关环境因子,结果表明:1)4种利用方式下土壤呼吸速率日动态差异较小,月动态差异显著,前者基本表现为昼高夜低的“单峰型”变化特征,后者表现为7月最高,9月最低,生长季土壤呼吸速率均值刈割(2.24μmol·m^(-2)·s^(-1))>围封(2.08μmol·m^(-2)·s^(-1))>轮牧(1.61μmol·m^(-2)·s^(-1))>自由放牧(1.58μmol·m^(-2)·s^(-1));2)土壤温度和土壤湿度是土壤呼吸速率的主要影响因素,二者的最优复合模型可解释土壤呼吸速率变异的82.7%~92.1%;3)分段式结构方程模型分析表明,在围封、刈割和自由放牧样地,植被因素对土壤呼吸速率独立解释力最高;在轮牧样地,土壤环境对土壤呼吸速率独立解释力最高。虽然刈割利用下土壤呼吸碳排放量最大,但综合土壤有机碳含量和植被碳的吸收固定来看,刈割和轮牧更有利于草原生态系统固碳增汇。

呼伦贝尔沙化草原植被覆盖度估算光谱模型

选用美国ASD公司F ieldspec光谱仪,在内蒙古呼伦贝尔高原中西部的沙化草地进行了高光谱遥感地面观测以及草地植被覆盖度测定。运用回归分析方法,建立归一化植被指数(NDVI)与植被覆盖度(fc)之间的地面光谱模型。基于决定系数(R2)判断,拟合较理想的模型为乘幂模型和指数模型,R2分别达到0.752和0.716。误差分析显示指数模型和幂函数模型拟合误差较小。综合分析后确定选用乘幂函数作为研究区植被覆盖度估算模型(fc=0.7479*NDVI1.1928,R=0.86,p<0.001)。该模型为呼伦贝尔沙化草地区域植被覆盖度测定提供了新的技术方法。

不同利用程度对典型草原植被空间异质性的影响

在生态学研究中,植被空间异质性一直是众多研究者关心的主要问题之一。但是不同植被指数空间异质性的多尺度效应尚未引起人们的重视。因此,文中采用Mann-Kendall秩次相关法在内蒙古鄂温克旗对典型草原不同利用程度的植被空间异质性进行了分析。研究结果表明:Mann-kendal秩次相关法用于植被异质性分析可解释异质性的多尺度特征。禁牧可导致典型草原NDVI的异质性增加,在50m的样线内出现显著性变化的拐点5次,从禁牧到重牧过程异质性呈降低趋势。轻度放牧可促进植物种丰富空间异质性增加,在样线内出现显著性变化的拐点2次,高于其他放牧强度。过度放牧使植被的丰富度和均匀度异质性程度极大降低,使植被特质趋向均质化。不同放牧强度对植物多样性空间异质性影响较小,在样线内都未出现显著性的拐点。