陇中黄土高原典型草原生物土壤结皮发育对土壤养分的影响

为了解生物土壤结皮发育与土壤养分特征的关系,该研究选取处于不同发育阶段和不同盖度的藓结皮(M-crust)和地衣结皮(L-crust),对其结皮层生物体及结皮下层3 cm土壤进行养分分析。结果显示:(1)藓结皮生物体对土壤全氮(TN)、全磷(TP)、铜(Cu)和锌(Zn)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达807.4%、175%、122.4%和244.5%,而地衣结皮生物体对TN、TP和钙(Ca)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达950.8%、126.2%和208.6%;除Ca外,藓结皮生物体中TP、钠(Na)、钾(K)、Cu、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)和Zn均显著高于地衣结皮。(2)土壤生物结皮盖度与其对应的土壤养分含量之间无显著线性相关关系,但发育有不同盖度藓结皮的土壤其平均TN、TP、Cu、Fe、K、Na和Ca含量均高于地衣结皮。研究表明,不同类型生物土壤结皮对养分吸收、富集效率不同,处于发育后期的藓结皮较发育中期的地衣结皮具有更强的养分累积效应,提高了土壤的养分贮存量,对黄土高原典型草原生态系统的恢复与重建具有潜在的重要影响。

放牧强度对高寒草地土壤微生物胞外酶化学计量的影响

土壤微生物是土壤养分释放或固持的重要调节者。本实验以青藏高原高寒草原为研究对象,以藏羊放牧强度控制实验为平台(对照(CK,0),轻度放牧(LG,2 sheep·hm^(-2)),中度放牧(MG,4 sheep·hm^(-2)),重度放牧(HG,6 sheep·hm^(-2))),开展不同放牧强度下高寒草地土壤和微生物养分变化特征及其对土壤微生物养分代谢的影响研究。结果显示:总体上,土壤碳氮磷含量在放牧干扰下呈减少趋势,而微生物碳氮磷含量及其化学计量的变化幅度较小;重牧的碳获取酶(β-葡萄糖苷酶)活性及化学计量显著高于其余处理。此外,中牧和重牧的C∶P不平衡和N∶P不平衡高于CK,而C∶N不平衡低于CK,这表示在中度或重度放牧下高寒草地主要受到碳、磷的限制。当面对自身与资源之间的养分不匹配时,高寒草地土壤微生物主要通过增加碳获取酶的分泌,来缓解在重牧下的养分限制。

不同品质凋落物分解对黄土高原草地土壤有机碳及其稳定性的影响

植物凋落物是土壤有机碳(SOC)最重要的来源,凋落物的品质决定新碳(C)进入到土壤中形成SOC的数量和稳定性。本研究选取陇中黄土高原典型草原不同品质的凋落物(AS:铁杆蒿茎秆、SR:长芒草根、SL:长芒草叶片和SAL:苦豆子叶片),将凋落物与土壤共同培养,研究不同品质凋落物分解过程及其对SOC含量和稳定性的影响。结果表明:与低品质凋落物(AS和SR)相比,高品质凋落物(SL和SAL)因其较高的易分解可溶物含量和较低的碳氮比而具有相对较高的分解速率。分解2年后,各处理SOC含量均显著增加,高品质凋落物处理下SOC的增幅和新C形成效率均显著高于低品质凋落物,说明高品质凋落物分解后对SOC固存有较高的贡献。各处理对不同粒径土壤团聚体质量无显著影响。分解2年后,<0.053 mm土壤团聚体SOC含量在各处理下均显著升高,高品质凋落物处理较低品质凋落物处理下<0.053 mm土壤团聚体具有更高的SOC含量和新C形成效率;说明与低品质凋落物相比,高品质凋落物分解后更容易形成稳定的矿质结合态SOC。

长芒草不同季节碳氮磷生态化学计量特征

内稳性理论和生长速率理论是生态化学计量学存在的前提和基础。为探讨高等植物不同发育阶段碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其计量比的内稳性特征以及与生长速率的关系,研究了黄土高原天然草地建群种植物长芒草(Stipa bungeana)地上组织C、N、P含量季节动态及其化学计量比的变化,探讨家畜采食对植物体内元素内稳性的影响。结果表明,围封样地(1)长芒草3-7月地上生物量逐步增加,且最大生长速率出现在3-5月;3-5月植物体C∶N、C∶P、N∶P显著提高,不符合生长速率理论。(2)长芒草C含量3-5月显著升高,5-9月差异不显著,而N和P含量3月含量最高,5-9月逐渐降低;3-9月,长芒草的C∶N与C∶P表现出逐渐增加的趋势,而N∶P表现出先增大后减小的趋势,不同生育时期长芒草C含量和N∶P的变异系数较小,分别为3.65%和6.60%,表现出较强的内稳性,而N、P含量及C∶N、C∶P的变异系数均大于30%。放牧样地,(1)长芒草叶片N、P含量均高于围封样地,C∶N和C∶P小于围封草地,且5、7月N∶P高于围封草地。(2)长芒草C含量和N∶P变异也较小,但N∶P变异明显大于围封草地,为21.30%。表明放牧影响长芒草C、N、P计量特征,且C、N∶P具有较强的内稳性。

围封与放牧对土壤微生物和酶活性的影响

以阿拉善高原微温干旱温带半荒漠类草地为对象,研究了围封与放牧对土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的影响,旨在为荒漠区退化草地的恢复与重建提供科学依据。结果表明,1)围封与放牧地土壤微生物量碳含量无显著差异(P>0.05),而围封样地内土壤微生物量氮含量显著高于放牧样地(P<0.05),从而使得其土壤微生物量碳氮比显著低于放牧样地,且围封与放牧条件下不同土层的土壤微生物量碳、氮含量变化规律均为表层(0～10cm)土壤高于下层(10～20cm)土壤。2)围封样地表层土壤脲酶和碱性磷酸酶的活性均高于放牧样地,下层土壤的碱性磷酸酶的活性也高于放牧样地,而脲酶活性则显著低于放牧样地。对于土壤蔗糖酶活性,围封样地仅下层土壤显著高于放牧样地,而表层土壤无差异。另外,围封和放牧条件下3种酶的活性在不同土层间的高低规律也不一致。3)围封与放牧条件下土壤微生物量碳和氮含量与土壤酶活性的关系表现不同,围封条件下,仅土壤微生物量碳含量与土壤脲酶活性呈显著正相关,而与土壤蔗糖酶活性呈显著负相关。放牧条件下,土壤微生物量碳和氮均与土壤脲酶活性呈显著负相关,而与蔗糖酶和碱性磷酸酶活性呈显著正相关。另外,土壤微生物量碳氮比与脲酶活性在放牧条件下也呈显著正相关性。

湿式电除尘技术分析及其在钢铁行业中的应用

作为烟气污染物的综合高效处理装备,湿式电除尘器可用于处理微细颗粒物(PM2.5)、气溶胶、二恶英、酸雾及汞等污染物。本文论述了湿式电除尘器的工作原理、技术特点及结构形式,探讨了湿式电除尘器在钢铁行业的应用现状和前景。

放牧与围封对黄土高原典型草原植物生物量及其碳氮磷贮量的影响

将黄土高原典型草原植物亚生态系分为地上活体、立枯物、凋落物和地下根系4个部分,进行放牧与围封草地植物生物量及其碳、氮、磷贮量的研究。结果表明,放牧与围封草地各组分碳、氮、磷贮量的季节动态模式与其对应生物量变化规律一致;碳、氮、磷贮量均与生物量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别为0.990,0.899和0.936(FG),0.990,0.891和0.936(GG);封育和放牧草地植物间各部分碳、氮、磷贮量差异均由各自生物量差异引起。围封草地植物总生物量和地上、地下生物量、立枯物、凋落物的量,以及碳、氮、磷贮量一般高于放牧样地(P<0.05)。地上活体氮、磷贮量在其生物量最大时最高(7月),此时围封草地地上活体氮、磷贮量(1.291 8,0.083 7g/m2)显著低于放牧草地(1.529 7,0.100 2 g/m2)(P<0.05)。放牧草地主要通过地上幼嫩器官生物量和氮、磷含量的增加来获得较大氮磷贮量,并以此提高草地利用率。

补播对高寒草甸生产力和植物多样性的影响

为了解补播对高寒草甸退化草地恢复过程中群落生产力、功能群结构和物种多样性方面的影响,于2010年5月以位于青藏高原东段的玛曲高寒草甸为研究对象,进行了补播试验。结果表明,补播显著提高地上生物量,同时物种数和丰富度指数Margalef也有显著增加,其中补播处理地上生物量是不补播处理的1.31～1.44倍。补播后莎草类和禾草类地上生物量都呈增长趋势,补播后禾草类地上生物量显著提高,其中最高是不补播的2.7倍,杂类草在群落中所占比例显著降低。适量补播既可以使草地的经济价值得以提高,同时也有利于高寒退化草地的恢复和生态系统的稳定。

不同管理措施下高寒退化草地恢复效果评估

为了科学评估不同管理措施下退化高寒草地生态治理的综合成效,该研究采用VOR及CVOR生态系统健康评价模型,对甘肃省玛曲退化高寒草甸实施2a的围封、划破、施肥、补播和综合措施等五种不同生态恢复措施,以及自由放牧下的草地生态系统健康状况进行了评估。根据两种模型测算结果,用VOR指数评价综合生态恢复措施的效果大致为:综合措施、施肥>划破、补播、围封>放牧,用CVOR指数评价综合生态恢复措施的效果:综合措施>划破>施肥、补播、围封>放牧。综合措施在2种评价体系下均显著优于各单一处理措施,实施2a后其CVOR数值处于健康范围,高达0.917,且放牧导致高寒草甸生态系统健康趋于警戒水平,健康指数值为0.572。结果表明,VOR及CVOR指数模型应用于生态恢复管理措施的效果评价,可反映出不同措施实施后的具体量化效果,可进行更广泛适用。在退化严重亟需生态恢复的草地,可通过综合生态恢复措施的实施,以达到全面迅速恢复草地生态系统健康的目的。此外,需具体考量每种措施的经济学和生态学双重效益,利用更全面的CVOR指数模型评价草地健康状况,因地制宜地制定和实施管理措施。

围封与放牧管理对高寒草甸植物功能性状和功能多样性的影响

植物功能性状能够响应生存环境的变化并直接决定着生态系统功能。为了揭示围封与放牧管理对物种共存和驱动群落构建的影响机理,该研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,分析了围封与放牧处理对植物功能性状和功能多样性的影响。结果显示:(1)在群落水平,放牧显著降低了比叶面积和植物高度;在物种水平,放牧群落中多数杂类草比叶面积减小,而莎草类和禾草类的比叶面积在处理间无显著差异。(2)叶干物质含量与比叶面积在围封和放牧处理中均呈显著负相关关系,在放牧处理中,叶干物质含量与植物高度呈显著的二次函数关系,即随着叶干物质含量的增大,植物高度先减小后增大;在同等比叶面积的情况下,与围封相比,放牧降低了叶干物质含量;在相同叶干物质含量的情况下,与围封相比,放牧降低了植物高度。(3)放牧在总体上降低了种间性状的平均差异,植物性状表现出趋同响应,具体表现为放牧减小了叶干物质含量和植物高度的种间差异;与围封相比,放牧显著提高了功能均匀度,减小了功能分离度。研究表明,不同植物种对放牧的响应模式存在差异,放牧降低了种间对光资源的竞争,可能增加了对土壤养分的竞争,放牧驱动群落构建的过程中,土壤养分是非常重要的作用因子,说明放牧影响物种共存依赖于对多种资源的竞争。

施肥对玛曲县高寒草甸植物多样性及生产力的影响

为了解施用畜肥对于退化高寒草甸草地群落结构与生产力的影响,本研究比较了4个不同施肥处理(S0不施肥,S1施肥11.25 t/hm2,S2施肥22.50 t/hm2,S3施肥33.75 t/hm2)下玛曲高寒草甸植物群落的响应特征。结果表明,(1)S1和S3处理的植物群落盖度显著高于S0(P<0.05),S1和S2植物群落高度低于S0;(2)施肥后植物群落的总生物量出现增加趋势,但无显著性差异(P>0.05),各功能类群产生不同响应,S1、S2和S3的莎草科植物的生物量及其所占总生物量的比例都同S0有显著差异(P<0.05),禾草类与杂草类生物量呈现出了下降的趋势;(3)S1、S2和S3的Pielou均匀度指数与S0相比逐渐下降,S1与S3的Simpson多样性指数同S0相比显著下降(P<0.05)。

氮素添加对黄土高原典型草原土壤氮矿化的影响

为了解氮沉降对黄土高原典型草原土壤氮矿化的影响,通过人工氮肥添加模拟试验,采用埋置PVC管的树脂芯方法原位测定了土壤氮素净氨化、净硝化和净矿化量的季节变化规律,探讨了氮素添加初期对氮矿化/固持贡献量和硝态氮淋溶损失量的影响.结果表明：黄土高原典型草原土壤氮矿化以硝化作用为主,夏季净硝化速率显著高于秋季.氮添加初期改变了半干旱草地氮矿化的季节模式,夏季表现为氮固持,秋季表现为氮矿化,并增加了氮矿化/固持的变异度,氮添加和季节因素对土壤氮矿化/固持有显著的交互作用.氮添加初期高氮添加未抑制氮的矿化过程.夏秋2季树脂硝态氮的含量随模拟氮沉降强度增加而显著增加,但硝态氮淋失量小,仅占施氮量的1.72％～4.74％.

箭筈豌豆兰箭1号在夏河地区的最佳刈割期

在位于高山草原地区的甘南州夏河县,通过田间随机区组试验,研究了箭筈豌豆(Vicia sativa)新品种兰箭1号(Lanjian No.1)在不同物候期(现蕾期、开花期、结荚期和成熟期)刈割时,其干草产量和粗蛋白(CP)、可溶性糖(WSC)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)含量和矿物元素等品质指标的表现。结果表明,各物候期的CP含量均达到美国一等饲草标准,其中,成熟期干草产量最高,WSC、EE和NDF含量适中,矿物元素P、K、Na、Mg和Zn含量能够基本满足高寒草地家畜的营养需求。利用灰色关联度分析和权重赋值法对干草产量、CP、WSC、EE、NDF和矿物元素含量进行综合评价,发现成熟期综合评价值最高,建议兰箭1号在高山草原地区的最佳刈割期为成熟期。

水分胁迫下白沙蒿幼苗抗性与其膜脂构成关系研究

以0,5%,15%,25%聚乙二醇(PEG-6000)对白沙蒿进行水分胁迫处理,研究其对胁迫的生理响应。结果表明,随着胁迫程度的加强,白沙蒿叶片相对含水量明显降低,叶片膜脂脂肪酸各组分含量发生明显变化,水分胁迫白沙蒿幼苗导致叶片膜脂脂肪酸的合成趋向饱和化。5%,15%PEG胁迫下膜脂趋向饱和化有利于减少不饱和脂肪酸的过氧化作用,减弱因膜脂过氧化所引起的对细胞膜系统的伤害;25%PEG处理下的膜脂过饱和化导致膜功能损伤。棕榈油酸、亚油酸在白沙蒿抵御水分胁迫过程中发挥维持一定膜脂不饱和度的重要作用。白沙蒿体内重要的渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量在水分胁迫过程中虽然明显增加,但不能阻止膜脂过氧化作用对细胞的伤害。

贺兰山不同海拔土壤颗粒有机碳、氮特征

采用颗粒大小的物理分组方法,测定了贺兰山(西坡)不同海拔具有代表性的8个样地的草地土壤颗粒有机碳和颗粒有机氮含量,并且分析了土壤颗粒碳、氮分配比例与植被特征及环境因子的关系。结果表明,土壤颗粒碳、氮含量随海拔的降低而显著降低,随土层深度的增加而降低;在4个植被类型中,二者在高山草甸最高,在草原化荒漠最低。土壤颗粒碳、氮分配比例随海拔的降低表现出先降低后升高的趋势,在高山草甸最高,山地荒漠草原最低。土壤颗粒碳、氮分配比例与植被盖度、地上生物量、年均降水量呈极显著的正相关关系,与年均温呈极显著的负相关关系。

黄土高原生态退化与恢复

我国的黄土高原不仅是水土流失最为严重的地区,同时也是生态环境最脆弱的地区之一,严重地限制着该区域经济发展和人们生活水平的提高,因此,加大对黄土高原生态环境的恢复治理显得尤为重要。本文在详细分析黄土高原地形地貌、气候及土壤3个方面特殊性的基础上,综述了当前黄土高原退化现状以及造成其退化的原因,提出了生态恢复治理的综合措施,并对当前黄土高原生态恢复相关研究中所存在的问题提出了建议。

干旱胁迫下幼苗期霸王的生理响应

以PEG6000模拟不同程度的水分胁迫,对霸王幼苗进行了处理,研究霸王对干旱胁迫的生理响应。结果表明,幼苗期霸王在干旱胁迫下叶片的保水能力降低,MDA和脯氨酸含量增加,可溶性糖含量下降。严重干旱胁迫(PEG浓度为30%)促进Na+在叶片中的积累,K+和Ca2+对干旱胁迫的反应不敏感。脯氨酸是幼苗期霸王适应干旱胁迫的主要渗透调节物质,严重干旱胁迫下Na+也起到了渗透调节作用。

荒漠区不同大小灌丛周围土壤微生物生物量及活性特征

为了解不同大小灌丛对荒漠区土壤生物学性状的影响与作用,本研究在东阿拉善荒漠区选择两组不同大小的红砂灌丛,研究其周围土壤资源的空间异质性和土壤微生物特性的变化规律。结果表明,红砂灌丛下沙堆土壤有机碳和全氮含量显著大于其内部和外部土壤,随灌丛增大,沙堆有机碳和全氮含量无显著变化,而土壤水分含量显著增加;另外,灌丛周围土壤微生物生物量碳氮含量较低,分别为55.23~113.81mg/kg和5.46~7.66mg/kg,其中,灌丛内部土壤微生物生物量碳含量和微生物熵（qMB）显著高于灌丛外部与沙堆,而土壤微生物呼吸熵（qCO2）变化与之相反;随灌丛增大,内部土壤微生物生物量与微生物活性保持稳定,变化较小。以上结果说明红砂灌丛对风蚀拦截形成的沙堆富含大量养分,但沙堆养分含量与灌丛大小无关,同时沙堆的形成对维持灌丛内部土壤微环境的稳定与健康具有重要作用。

黄土高原典型草原地上生物量估测模型

为了寻求有效的草地地上生物量估测方法和精确估测黄土高原典型草原草原地上生物量。于2014年8月中旬,在黄土高原典型草原草原地上生物量达到最大值,分别从单株水平和种群水平进行野外调查。以株高(H)和盖度(C)的复合因子(C×H)为自变量,通过回归分析,建立地上生物量估测模型,采用留一法对其精确性进行评估;并通过校正系数以及群落总生物量估测值和实测值比较单株水平和种群水平所建模型的精确性。结果表明:黄土高原典型草原草地,无论在单株水平还是种群水平,线性和幂函数对该区域生物量的拟合效果更好。估测模型检验结果表明,在单株水平各个物种的生物量估测值与实测值相关性较好,均达到了显著水平(P<0.05),其r值均大于0.6,总相对误差RS均小于10%,平均相对误差绝对值RMA(average absolute value of relative error)均小于30%,总生物量的实测值与估测值比较接近,校正系数均接近1;而在种群水平上,虽然各物种的生物量估测值与实测值相关性均达到了显著水平(P<0.05),但多数物种平均相对误差绝对值RMA大于30%,总相对误差RS(total relative error)均大于10%,总生物量的估测值均大于实测值,校正系数均偏离了1,说明在黄土高原典型草原通过单株水平建立的物种生物量估测模型的精度优于种群水平建立的物种生物量估测模型的精度。

大气氮沉降对黄土高原土壤氮特征的影响

为了解氮沉降对土壤氮特征的影响,通过人工氮肥添加模拟试验,分析在不同氮添加梯度下黄土高原典型草原土壤全氮(TN)和轻组有机氮(LFON)含量的变化特征。结果显示,氮添加对黄土高原典型草原土壤0～40cm土层TN含量没有显著影响(P>0.05);但是显著增加了土壤表层(0～10cm)的LFON含量和LFON/TN(P<0.05)。氮添加对10～20和20～40cm的LFON含量和LFON/TN没有显著影响(P>0.05)。本研究表明,在黄土高原典型草原实施氮添加的初期,LFON含量和LFON/TN比TN含量能更早地显示出土壤氮特征的变化。