退化喀斯特植被恢复过程中的土壤抗蚀性变化

运用时空互代法,以喀斯特山区不同植被恢复阶段为研究对象,坡耕地与人工林为对照,通过室内分析,采用主成分分析方法,探讨了其土壤抗蚀性。结果表明:土壤中有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量、<0.05 mm粉黏粒含量、<0.001 mm黏粒含量和结构性颗粒指数可以作为评价土壤抗蚀性的最佳指标。各样地土壤抗蚀性综合指数大小排序为灌草丛>乔灌过渡林>灌木林>乔木疏林>人工林>草坡>坡耕地。喀斯特山区,坡耕地土壤抗蚀性能最差;植被恢复过程中,土壤的抗蚀性能先逐渐变好,后逐渐变差,转折点在灌草阶段。以灌草搭配的植被恢复模式可能比较适合喀斯特地区。

喀斯特地区植被恢复过程中土壤渗透性能及其影响因素

采用空间代替时间的方法,选取喀斯特地区大湾小流域不同植被恢复阶段样地和不同经果幼林样地,以烤烟坡耕地和柳杉人工林作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中的土壤渗透性能及其影响因素。结果表明:1)土壤渗透性能由高到低的顺序为李树+金银花>刺梨+猕猴桃>李树+刺梨>枣树+玉米,乔木疏林>灌木林>灌草>乔灌过渡林>草坡>柳杉人工林;2)烤烟坡耕地土壤平均入渗速率与稳定入渗速率均次于乔木疏林地,烤烟坡耕地土壤入渗性能较好;3)考斯恰柯夫方程是比较适宜于描述喀斯特地区植被恢复阶段土壤入渗特征的模型;Philip模型和Horton模型对经果幼林的土壤渗透性能模拟效果较好,Horton模型的初始入渗速率和稳定入渗速率与实测值较为接近,适宜于描述喀斯特地区的土壤入渗过程;4)土壤的渗透性能与>0.05 mm砂粒质量含量呈显著正相关关系(P<0.05),与0.05～0.001 mm粉粒质量含量呈极显著负相关关系(P<0.01);土壤渗透性能的影响因素主要是土壤>0.05 mm砂粒质量含量和0.05～0.001 mm粉粒质量含量。

喀斯特植被恢复过程中的土壤分形特征

基于粒径的重量分布表征分形维数的计算方法,对喀斯特山区植被恢复过程中的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布的分形维数进行研究,并分析其与土壤理化性质的关系。结果表明,随着植被的不断恢复,>0.25mm水稳性团聚体不断增多,土壤结构不断改善;土壤颗粒分形维数除与土壤水解氮呈显著正相关外(P<0.05),与其他因子的相关性较小,均未达显著性水平;土壤微团聚体和水稳性团聚体分形维数与有机质和全氮、水解氮呈显著负相关,与结构体破坏率呈显著正相关。土壤微团聚体及水稳性团聚体分形维数能较好地反映植被恢复过程中土壤理化性质的演变,可以作为定量评价喀斯特植被恢复过程中土壤结构演变的指标;坡耕地的土壤结构最差,退耕还林有利于喀斯特山区水土保持。

东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析

为了解林冠截留对东北黑土区水土保持林水分循环、分配及利用率的影响，以落叶松和落叶松蒙古栎混交林为研究对象，在吉林省东辽县杏木小流域布设野外观测试验，对两种不同林分降雨截留特征进行分析。在15次降雨观测中，落叶松与落叶松蒙古栎混交林的林下穿透雨分别占总降雨量的72．02％和67．42％，树干流占2．62％和2．74％，截留量占25．32％和29．80％，两种林分林冠截留率为8．93％～73．50％，落叶松蒙古栎混交林对降雨的截留作用较佳。落叶松与落叶松蒙古栎混交林产生地表径流各8次，共计产流3．52和3．40mm。不同林分林下穿透雨和截留量随月份变化表现为8月〉7月〉6月〉5月〉9月，树干流为7月〉8月〉6月〉5月〉9月，9月截留率最高，分别为44．49％和49．02％，7月份截留率最低，分别为20．40％和25．17％。不同林种林下穿透雨、树干流及截留量均与降雨量呈显著线性相关（P〈0．05），且当降雨量〈30mm时，树干流增幅较小，降雨量〉30mm时，树干流迅速增加并逐渐趋于平稳。截留率随着降雨量的增加则逐渐降低，当降雨量较小时（〈30mm），林冠截留率由73．50％降低到21．90％，随着降雨量的增大，截留率变化幅度较小，并趋于稳定。两林分林下穿透雨与降雨强度呈显著线性相关（P〈O．05），树干流与降雨强度以对数拟合较好（P〈O．05），降雨强度与林冠截留量和截留率相关性不显著。当降雨强度≤2．65mm／h时，两林分林冠截留率均大于50％。

喀斯特坡耕地产流特征及影响因素

选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,以黄壤为试验土壤,通过人工降雨模拟喀斯特坡耕地坡面产流过程,探索其特征及影响因素。结果表明:(1)地表径流与降雨强度的变化呈极显著正相关关系,与地下孔(裂)隙度、岩石裸露率的变化均呈负相关;地下孔(裂)隙流与降雨强度、地下孔(裂)隙度及岩石裸露率的变化均呈正相关,但其相关性均较弱。随着坡度的增大,地表产流量呈先增大后减小,而地下孔(裂)隙流则表现为持续减小。(2)岩石裸露率、降雨强度、坡度和地下孔(裂)隙度等因子对地表径流的影响程度依次是降雨强度>坡度>地下孔(裂)隙度>岩石裸露率,其对地下径流的影响程度依次是坡度>降雨强度>地下孔(裂)隙度>岩石裸露率。(3)地表径流率随时间的变化总体特征为先迅速增大,然后缓慢减小,最后在50～60min以后趋于稳定,地下径流率总体呈现出随降雨历时增长而减小的趋势,但不同变化因素水平下地表及地下径流率随时间的变化差异都较大。

吉林省低山丘陵区土壤抗冲抗剪性研究

土壤抗冲性和抗剪性是土壤抗侵蚀性能的重要方面,研究土壤抗冲性和抗剪强度有助于揭示土壤侵蚀规律。以吉林省东辽县杏木小流域为研究区,在蒙古栎林地、杨树林地、落叶松林地、大豆地、玉米地、竹节梯田果园地设置样地,采集林地与坡耕地土壤样品,进行土壤的抗冲性、抗剪性及其影响因素研究,结果表明:林地的土壤抗冲性与抗剪性均好于坡耕地,土壤抗冲刷系数与土壤非毛管孔隙度呈显著负相关,与>0.25 mm水稳性团聚体含量呈极显著正相关;土壤抗剪强度与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、>0.25 mm水稳性团聚体含量、初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率的相关性均未达显著水平。

喀斯特坡耕地微地貌特征及土壤质量评价

以典型喀斯特坡耕地为研究对象,采用野外样方调查,以土壤侵蚀现状为基础,分析微地貌成因,结合坡耕地外部特征划分裸岩、土被、土窝、土槽、土面5种微地貌类型。采用K-均值聚类分析,划分土面型、土面-土槽型、土面-裸岩型、土面-土窝型、土面-土被型5种基本微地貌类型组合。选择方差/均值比率法研究微地貌空间分布格局,运用主成分分析法评价微地貌土壤质量,结果表明:土面、土槽、土窝、土被在坡耕地的空间分布属于均匀分布,裸岩呈集群分布;土面土壤质量全部属于第一等级,土槽属于第二等级,土窝72.45%属于第三等级、27.55%属于第四等级,土被1.65%属于第三等级、8.92%属于第四等级、89.43%属于第五等级。

垄距和天气对玉米灌浆期开顶式气室(OTCs)增温效果的影响

气候变暖对作物生产系统影响显著,利用OTCs增温装置模拟农作物对气候变暖的响应是气候变化和农业生态领域的研究热点。作物生产系统在不同种植垄距下存在一定的水热交换差异,探明OTCs在不同垄距下的增温效果,尤其是在不同天气状况下的增温效果对分析作物生产系统响应气候变暖具有重要意义。本文在玉米灌浆期利用OTCs在黑龙江省海伦市野外田间开展了相同种植密度下垄距为55 cm、60 cm、65 cm和70 cm的模拟增温试验,利用Savitzky-Golay法和积分法定量分析了不同垄距,尤其是不同天气状况下,玉米OTCs冠层内外日温度变化特征和OTCs的增温幅度、增温时长和增温强度。研究发现,该装置能够使各垄距玉米冠层温度升高,65 cm垄距的增温时长最长,增温强度最大,升温最为明显。就增温幅度而言,55 cm垄距最大,65 cm垄距次之。不同天气状况下,晴天的增温幅度和增温强度最大,多云次之,雨天最小;但是,雨天天气下的增温时长最长。总之,不同垄距和天气状况显著影响OTCs装置的增温效果,垄距65 cm的增温效果最优,且晴天和多云天气下增温效果优于雨天。

荒漠河岸林典型植被胡杨叶片气孔导度模拟研究

胡杨是西北内陆干旱区生态系统的重要组成部分,气孔在维持胡杨正常的生理活动和其生态系统功能的发挥有着非常重要的作用。本文以2019年7—8月份额济纳荒漠河岸胡杨林叶片气孔导度为研究对象,结合胡杨生理指标以及环境因子实测数据,基于Jarvis模型、BWB模型和Bp神经网络模型3种模型,分别对胡杨叶片的气孔导度值模拟,并将模拟结果与实测结果进行比较,确定胡杨气孔导度的最适模型。结果表明,使用BWB模型模拟的气孔导度,其RMSE、RE和MAE值分别为0.071、0.453和0.058,这些相关数值均小于其他2种模型,且其决定系数R^(2)值为0.636,在3种模型中属于最大值,可见使用BWB模型的模拟效果最好;使用Bp神经网络模型模拟的效果次之,其RMSE、RE、MAE和R^(2)值依次为0.111、0.888、0.090和0.318,决定系数值处于居中位置;相比而言,使用Jarvis模型模拟的效果相对较差,其RMSE、RE和MAE值分别为0.838、4.958和0.788,这些数值均大于其他2个模型,且其决定系数R^(2)值为0.261,在3个模型模拟中最小。因此,对荒漠河岸林典型植被胡杨叶片气孔导度的模拟研究表明,BWB模型的模拟精度较高,由其模拟的叶片气孔导度值更接近基于Li-COR 6400便携式光合作用系统测定的真实值。

2017—2021年晋中市空气质量特征分析及管控对策

以晋中市2017—2021年空气质量监测结果为基础数据,对空气中六类主要污染物浓度年内和年际变化进行分析.研究结果表明,近5年内年际间PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO浓度整体呈现下降态势,O3浓度呈温和上升的趋势.年内PM10、PM2.5、SO2、CO和NO2浓度呈现先减小后增加的变化趋势,O3浓度呈现先增加后减小的变化趋势,具有季节性差异.近5年除PM10外其他污染物的影响呈逐渐下降趋势,这类物污染得到一定程度的控制.PM10的影响常年居高不下,是晋中市危害最大的污染物,应加强对其的治理和防控.2021年晋中市环境空气综合污染指数属于轻度污染水平,其中PM2.5,PM10和O3为影响较大的三类污染物.停工减排措施对于PM10、PM2.5、NO2、SO2和CO污染管控的效果较好,但O3污染仍然是晋中市污染管控的难点.

近10年太原市不同土地类型生态足迹与生态承载力研究

为探究资源型城市可持续发展的趋势,以太原市为例,系统计算了该市2011—2020年生态足迹和生态承载力状况。结果表明:太原市人均生态足迹呈现先下降后上升的趋势,平均为7.9892hm^(2)/人,具体消费表现为木材、用电量以及煤炭的消耗增加。人均生态承载力平均为0.2761hm^(2)/人,整体呈现先下降后增加的趋势,耕地、林地和建筑用地生态承载力所占的比例较大。太原市环境表现生态赤字,近10年平均为7.6754hm^(2)/人,化石能源消耗量过大是首要原因。

吉林低山丘陵区土壤的入渗特征

土壤入渗性能对于削减地表径流,减少水土流失具有重要的意义。利用环刀法,研究了吉林省低山丘陵区不同植被类型土壤的入渗性能。结果表明:(1)不同植被类型土壤稳定入渗率由大到小的顺序为蒙古栎>紫穗槐>落叶松>玉米>菜园>大豆>果园>杨树;不同植被土壤平均入渗速率由大到小排序为:蒙古栎>落叶松>紫穗槐>玉米>菜园>大豆>果园>杨树,落叶松、蒙古栎、紫穗槐的土壤渗透性能较好,杨树、果园的土壤渗透性能较差。(2)Horton公式拟合的稳定入渗率与实测值较为接近,Horton公式对本研究区土壤入渗过程拟合效果较好,比较适于描述本研究区的土壤入渗过程。(3)土壤初始入渗率与毛管孔隙度呈显著负相关,稳定入渗率和平均入渗率与>0.25 mm水稳性团聚体含量呈显著正相关。由此可见,低山丘陵区要做好森林的保护和营造,从而增加土壤水分入渗,减少水土流失。

胡杨(Populus euphratica)对盐胁迫和干旱胁迫的生理响应特征

采用盆栽两年生幼苗,研究胡杨(Populus euphratica)在盐胁迫(NaCl浓度0、100、200、300、400 mmol·L^(-1))和干旱胁迫(干旱0、7、14、21、28 d)条件下的生理响应过程及其响应差异。结果表明:在抗氧化酶系统方面,随着盐胁迫和干旱胁迫程度的增加,保护酶超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均呈现先增加后减小的趋势,不同保护酶的活性应对干旱胁迫和盐胁迫的反应速度和持续时间不同,胡杨通过将多种保护酶进行综合调节以形成整个抗氧化酶系统的防御功能。在渗透调节系统方面,随着盐胁迫和干旱胁迫程度的增加,可溶性糖含量持续增加,其积累对于不同程度的盐胁迫和干旱胁迫的反应速度和持续时间不同,胡杨通过持续性积累有机物质维持渗透平衡以形成渗透调节系统的长效防护功能。在细胞膜系统方面,随着盐胁迫程度的增加,丙二醛含量先减少后缓慢增加,基本维持在较低的水平,而随着干旱胁迫程度的增加,丙二醛含量持续增加,胡杨能够在盐胁迫和轻度干旱胁迫下通过细胞膜系统的适应性调节维持细胞膜结构功能的完整性以实现细胞膜系统的保护作用。在盐胁迫和干旱胁迫时,胡杨通过抗氧化酶系统、渗透调节系统和细胞膜系统进行适应性的调整,从而增强其耐盐性和抗旱性。进行胡杨盐胁迫和干旱胁迫生理响应研究对于黑河下游胡杨幼苗的培育和恢复具有重要意义。

不同土地利用类型盐碱土无机磷组分及其影响因素

为探究不同土地利用类型盐碱土无机磷组分特征及其影响因素,以华北地区典型盐碱地为供试土壤,分析辣椒地、轻度盐碱玉米地、重度盐碱玉米地、向日葵地、羊草地、虎尾草地、碱蓬草地和裸地共8种土地利用类型土壤无机磷组分的差异特征。结果表明:盐碱土壤无机磷组分中Ca_(10)-P所占比例最高,其他磷组分含量依次表现为Ca_(8)-P>Al-P>O-P>Fe-P>Ca_(2)-P。冗余分析和相关性分析结果表明,Ca_(2)-P和Ca_(8)-P与土壤pH、电导率、钠吸附比呈显著负相关(P<0.05),与速效磷、速效氮、速效钾呈显著正相关(P<0.05),土壤理化因子共解释了36.03%无机磷组分特征。因此,盐碱土中Ca_(2)-P、Ca_(8)-P是土壤磷有效性的关键组分,且主要受到pH、电导率和钠吸附比影响。根据8种土地利用类型土壤磷组分差异和理化性质,辣椒和向日葵可分别作为轻度和重度盐碱地改良利用的首选农作物,羊草可作为盐碱地生态修复的草地物种。此外,可以通过改善盐碱地土壤pH、电导率、钠吸附比、有机质等理化性质来提高土壤磷有效性。