模拟降雨对黄土高原典型草原土壤化学计量及微生物多样性的影响

以宁夏固原云雾山自然保护区封育19年天然草地为研究对象,利用遮雨棚和滴灌技术对研究区的降水量进行人为调控,系统分析了草原土壤生态化学计量及其微生物多样性在50%、100%和150%不同降雨处理下的响应。结果表明:经过一年的水分控制处理(1)不同降雨梯度对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)无显著性影响,但100%降水处理下SOC、TN、TP、N/P均高于50%和150%降水处理。(2)在3种不同降水梯度处理下,各处理不同土层深度SOC、TN、TP、C/N、C/P、N/P有显著性差异(P<0.05),且随土层深度加深,土壤化学计量及其比值逐渐降低。(3)降雨对土壤微生物多样性影响不大,但增雨和减雨均能增加真菌多样性,引起细菌菌群结构发生相应的变化,且真菌优势种相对丰度随降雨增加呈下降趋势。(4)土壤SOC、TP、C/N与微生物多样性无显著相关,C/P、N/P与细菌多样性呈显著负相关关系(P<0.05),与真菌多样性呈极显著正相关关系(P<0.01)。短期(一年)降雨变化对土壤养分及微生物多样性影响较弱,但微生物多样性与土壤养分二者之间关系密切,研究结果为探讨长期降雨处理对草地生态系统影响提供参考。

西北干旱地区气候变化及其对草地生产潜力的影响

依据宁夏各县区24个气象站37年(1981—2017年)间的逐月气温、降水资料,采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型计算宁夏草地生产潜力,分析其时空变化。结果表明:从时间变化来看,宁夏平均气温以0.47℃·(10a)^-1的速度持续上升,降水量呈先下降后上升的趋势,从2010—2017年年降雨量增加了40 mm;从空间变化来看,宁夏气候从西北向东南由“暖干”向“冷湿”逐渐变化;宁夏草地气候生产潜力从西北向东南逐渐递增;草地气候生产潜力变化趋势与降水变化趋势一致,各时间段气候生产潜力与降水呈显著正相关(P<0.01),与温度呈负相关关系。因此,降水是宁夏草地气候生产潜力的限制因素,草地生产潜力较大区域在宁夏中南部,而以温度升高为特征的气候变化,对宁夏草地气候生产潜力影响较小。

黄土高原半干旱区不同土地利用方式下土壤结构特征

土壤团粒组成是土壤稳定性重要因素,不同土地利用方式对于土壤结构产生重要影响.本文以宁夏固原封育15年的草地和柠条地为研究对象,利用干筛法对0~100 cm土层中土壤团粒组成进行了研究.结果表明:①封育草地相对于柠条地,显著提高了<0.25 mm土壤粒级质量分数,而10~7 mm土壤粒级质量分数显著降低.②封育草地表层土壤MWD与GMD值显著高于柠条地,草地表层土壤稳定性较好.③封育草地土壤分型维数D小于柠条地,封育草地显著降低土壤分散度,随着土层深度的增加土壤分散度相对降低.④封育草地R0.25值低于柠条地,封育草地肥力水平低于柠条地.因此,在黄土高原半干旱区退化天然草地恢复过程中,草地封育可提高土壤稳定性及抗侵蚀性,人工柠条种植可在短期内提高土壤R0.25值.

山西亚高山草甸植物群落物种多样性的空间分异

为加强对山西亚高山草甸的有效保护和合理开发,防止草甸退化,笔者以北部的五台山、中部的吕梁山、南部的中条山为研究区,在水平方向和垂直方向进行草甸物种多样性调查,探讨山西亚高山草甸物种多样性随经度、纬度、海拔的变异规律。结果表明:(1)在水平方向上,草甸物种多样性呈现中等经度高值、中低经度低值、中低纬度低值的分布格局,其中Simpson指数和Margalef指数随经纬度有显著差异(P<0.05),Pielou指数无显著差异(P>0.05),Shannon指数随经度差异显著(P<0.05),而随纬度差异不显著(P>0.05)。(2)在垂直方向上,Simpson指数和Margalef指数呈现中海拔高值、高海拔低值的分布格局(P<0.05),Pielou指数和Shannon指数随海拔升高趋于减小(P>0.05)。因此,山西亚高山草甸物种多样性符合"中间高度膨胀"的空间分异规律。

封育与放牧对黄土高原天然草地土壤化学计量特征的影响

为揭示封育与放牧2种草地利用方式下土壤化学计量特征及其驱动因素,以宁夏固原云雾山封育草地和放牧草地为研究对象,定量分析了0-30 cm土壤化学计量特征及其影响因子。结果表明:(1)封育降低了土壤紧实度、容重和含水率,土壤孔隙度略有上升。(2)封育草地0-10 cm土层以>0.25 mm水稳性团聚体为主,其中>5 mm团聚体达到了46%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别为3.78,1.70,显著高于放牧草地(P<0.05),但两者分形维数并无差异,封育草地土壤团聚体稳定性有所提高。(3)封育草地0-10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分别为17.714,2.018,0.659 g/kg,均高于放牧草地,其中土壤TN含量达到显著水平(P<0.05)。(4)封育草地0-20 cm土层碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)均高于放牧草地。(5)封育草地土壤SOC、TN、C/P和N/P与土壤容重和分形维数呈显著性负相关(P<0.05),并且SOC和TN与MWD和GWD呈显著性正相关(P<0.05),放牧草地土壤化学计量特征与物理特性相关性低于封育草地。封育与放牧相比,改善了土壤物理特性和团聚体结构,土壤养分有所提升,土壤化学计量特征与土壤物理特性密切相关,土壤物理结构可能是影响土壤化学计量特征的主控因子。

荒漠草原土壤水分时空变化对降水变化的响应

为了探讨荒漠草原土壤水分时空变化对降水变化的响应,以毛乌素沙地南缘荒漠草原为研究对象,利用人工遮雨棚和人工补水的方式模拟了5个不同的降水梯度处理(正常降水的33%,66%,100%,133%和166%),采用TDR技术监测0—200cm土层土壤含水量,系统研究了降雨变化对荒漠草原土壤水分滞留规律。结果表明:(1)各降水处理下土壤含水量均在7月份达到最大值,且正常降水处理的土壤含水量高于其他降水处理。(2)不同土层土壤含水量对降雨变化的响应不同,0—40cm土层含水量对降雨量最为敏感,40—80cm土层水分比较稳定,随着土层深度的增加含水量增加,在120—200cm土层水分值最大。(3)不同降水处理之间土壤水分变异系数波动范围较小,深层土壤含水量变异系数值相对较小。(4)降水增加提高了植被密度和生物量。(5)降雨量与土壤水分呈正相关关系;控雨处理下,大气温度与浅层土壤水分呈正相关。因此,全面探讨降水量对荒漠草原土壤水分时空变化的影响,需要考虑降雨季节与土层深度的交互作用,以及区域植被类型的特殊性。

黄土高原典型草原优势种植物及其根际土壤化学计量对降雨变化的响应

为探讨黄土高原典型草原优势种植物及其根际土壤化学计量对不同降水量的响应,以宁夏固原云雾山封育20年典型草原为研究对象,利用遮雨棚技术模拟了3个不同的降水梯度(自然降水量的50%、100%和150%),测定了优势种长芒草(Stipa bungeana)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和白莲蒿(Artemisia sacrorum)的地上、地下全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其根际土壤有机碳(RSOC)、全氮、全磷含量,分析了各个优势种及其根际土壤化学计量及其之间的相关性。结果表明:(1)3个优势种地上、地下总C含量、地上N含量均在50%降水下较高,星毛委陵菜地上和地下P含量及地上、地下总P含量均在100%降水处理下最高。(2)50%降水与150%降水处理相比较,长芒草地上C/N、C/P及白莲蒿、星毛委陵菜地下C/P均有显著差异(P<0.05),150%降水处理下优势种N/P显著高于50%降水处理(P<0.05)。(3)3个优势种根际土壤C、N含量高于黄土高原土壤C、N含量且150%降水处理下根际土壤C含量显著高于50%降水处理(P<0.05),增雨处理下优势种根际土壤C/N、C/P高于减雨处理,增雨处理N/P较减雨处理变化小。(4)50%降水处理下,白莲蒿和星毛委陵菜地上和地下N含量与其根际土壤C含量均呈负相关关系(P<0.05);100%降水处理下,优势种地上和地下及地上、地下总C、N、P含量与其根际土壤C、N、P之间均表现出较强的相关关系(P<0.05);150%降水处理下,优势种地下C含量与其根际土壤N含量均呈负相关关系。(5)3个优势种根际土壤N含量与地下N含量的负相关系数绝对值大于根际土壤P含量与地下P含量的相关系数绝对值。研究结果将为深入了解黄土高原典型草原生态系统物质循环及判断植被养分限制提供科学参考。

黄土高原典型草原植被及土壤化学计量对降水变化的响应

研究植被和土壤生态化学计量及其耦合关系,是解析气候变化背景下草地植被养分动态平衡和能量流动的重要途径。本研究以宁夏固原云雾山典型草原为研究对象,采用控雨-滴灌装置模拟3个降水梯度(自然降水的50%,100%和150%),分析了植物叶片、根系、凋落物及土壤的碳(Carbon,C)、氮(Nitrogen,N)、磷(Phosphorus,P)化学计量特征随降水变化的响应规律,结果表明:叶片C,N,P含量和凋落物C,N,C∶N,C∶P和N∶P值在50%降水处理下较高,根系C,P,N∶P在150%降水处理下较高;土壤全氮含量在150%降水处理显著低于50%和100%降水处理。降水变化下,叶片、根系、凋落物与土壤之间的碳氮磷化学计量均有显著相关关系。本研究表明:黄土高原草地植物叶片、凋落物、根系及土壤之间元素耦合关系较强;植物生长易受N,P元素限制,降水量不足P元素限制作用加强。

水利水电工程中的大坝工程安全监测控制

水利水电工程能够安全稳定运行直接受到水利水电工程中大坝结构的影响,因此大坝结构对于水利水电工程而言显得非常重要,为了确保水利水电工程能够安全稳定运行,相关的企业单位则必须高度重视大坝结构安全监测控制方面的工作.本文充分结合我国现阶段大坝工程的现状分析了水利水电工程中的大坝工程安全监测控制方面的主要研究内容.

农村留守儿童存在问题及对策分析

留守儿童是近年来随着我国工业化、城市化、市场化和农村剩余劳动力向城市大规模转移而出现的一个特殊群体。随着我国农村留守儿童的数量日益增加,引发了一系列社会问题。

黄土高原典型草原植物群落组成对降水变化的响应

探讨典型草原植物群落组成对降水变化的响应动态,可为草地管理应对全球变化提供理论和实践依据。本研究以黄土高原腹地宁夏固原云雾山封育20年的典型草原为研究对象(模拟降水实验进行4年),利用遮雨棚模拟3个不同的降水梯度,分别是自然降水量的50%(PR)、100%(CK)和150%(PI),每个降水梯度设置3个生物学重复。通过记录样地内植物的高度、频度、多度、密度和生物量,定量分析了降水量的变化对典型草原植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:(1)植物功能群对不同降水处理的响应差异显著,与CK相比,豆科植物总生物量在PR和PI处理下分别降低了42.72%和11.81%,杂类草总生物量分别降低了74.49%和30.42%,而禾本科植物总生物量分别增加了26.71%和97.06%。(2)降水变化对物种丰富度(P<0.05)、Shannon-Wiener指数(P<0.05)、Simpson指数(P<0.01)均有显著或极显著影响。降水变化在一定程度上改变了植物群落物种丰富度和优势度,导致植物群落结构发生变化,从而改变植物群落组成。(3)随降水量增加,优势种星毛委陵菜(Potentilla acaulis)的总体生物量呈增加趋势;降水变化对长芒草(Stipa bungeana)、白莲蒿(Artemisia stechmanniana)的总体生物量影响不显著。研究结果将为进一步探究气候变化对典型草原生态系统的影响提供理论依据和数据支持。