晋西北黄土区3种蚂蚁日活动规律研究

为探究晋西北黄土区蚂蚁日活动规律及其对温度的响应,以中华红林蚁、日本弓背蚁和中华小家蚁为研究对象,采用样地调查法分析了3种蚂蚁进出洞数量日变化规律,通过一元线性回归方法分析了蚂蚁日活动规律与温度之间的相关性。结果表明:3种蚂蚁均是8:00活动能力最低,随后活动能力显著增强,16:00左右活动能力达到最高峰;日本弓背蚁日活动规律与温度之间存在正相关关系,中华红林蚁和中华小家蚁日活动规律与温度之间不相关。

冻融交替对河岸缓冲带土壤无机氮和土壤微生物量氮的影响

辽宁东部山区土壤冻融交替强度和频次变化是土壤氮循环的重要影响因素,冻融温差和冻融循环次数影响微生物数量和群落的变化,进而影响土壤氮素生物地球化学循环。以大伙房实验林场小流域的河岸缓冲带生态系统为研究对象,通过分析冻融交替对河岸缓冲带土壤无机氮和土壤微生物量氮的影响,阐明非生长季土壤无机氮含量变化机制,为评估小流域氮素流失风险提供依据。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,土壤无机氮含量呈增加趋势;不同温差的冻融循环对土壤无机氮影响不同,冻融条件为-5℃/+5℃和-20℃/+5℃时土壤无机氮含量分别为34.9±0.9 mg·kg-1和37.2±0.8 mg·kg-1,是处理前的1.21和1.41倍;冻融温差和冻融循环次数对土壤NH+4-N含量有极显著影响(P<0.01),土壤冻融后土壤NH+4-N含量是+5℃处理的4—10倍;土壤NO-3-N含量和土壤微生物量氮含量对冻融循环的响应显著(P<0.01),冻融交替显著增加了土壤无机氮含量。

山西吕梁贫困山区农村自组织互助养老模式探究——以吕梁交城县为例

以山西省吕梁交城县为例,利用入户问卷调查方式,从性别与年龄、日常娱乐方式、主要经济来源、陪伴需求等方面分析农村老年人的养老现状,提出了农村自组织互助式养老模式在吕梁地区存在的必要性和可行性以及自组织互助式养老在山西吕梁贫困山区实施发展的建议。

海底钻井液举升钻井系统监测与控制

海底钻井液举升钻井(SMD)技术可以有效地解决常规深水钻井压力梯度区间较窄的问题,复杂的海洋钻井环境为其实现造成了一系列的控制难题。结合SMD系统的组成和基本功能,选择PXI系统作为海底钻井液举升钻井监、控系统的硬件平台,基于Labview开发SMD系统监控程序。结合SMD的作业流程和工况特点,根据模糊控制理论,设计实现SMD系统模糊控制器,解决SMD系统大惯性、大时滞的控制难题。通过海底钻井液举升钻井试验平台对所开发的监控系统性能进行验证。试验结果表明:监测模块可精确测量SMD系统的各项运行参数;模糊控制器能够快速有效地保证泵的入口压力维持在某一恒定值附近,系统能可靠地应对井涌、井漏等异常工况的发生。

小流域内植被类型对土壤NO_3^-/NH_4^+空间变化的影响

流域内植被类型、地形地貌特征对土壤氮循环过程有重要的作用,是影响下游水体无机氮素来源以及富营养化的关键因子。通过比较小流域内4种植被类型(落叶松人工林、油松人工林、天然阔叶次生林和农田(玉米))对土壤NO3--N和NH4+-N含量空间变化的影响,揭示流域内不同立地条件下水源涵养林与土壤无机氮变化特征之间的关系。结果表明:4种植被类型土壤NO3--N和NH4+-N含量差异显著(P<0.05);由坡上到坡下土壤NO3--N和NH4+-N含量显著降低;在土壤表层NO3--N和NH4+-N含量最高,随着土层深度增加无机氮含量减少;与水源涵养林天然植被和人工林植被相比,农田土壤NO3--N含量最高(11.86mg·kg-1),有较高的氮流失风险。

绿洲农田土壤优先流特征及其对灌溉量的响应

优先流是土壤养分和水分快速通过土壤剖面的普遍物理现象.研究农田土壤优先流特征及其影响因素,对量化绿洲灌溉深层渗漏量、提高水肥利用效率以及降低浅层地下水质污染的风险具有重要意义.在绿洲农田利用亮蓝溶液进行原位染色示踪试验,结果表明：沟与垄位置处的染色路径数目在土壤深度7.3~16.7 cm差异显著,而优先流最大入渗深度差异不显著.优先流最大入渗深度主要受蚂蚁洞穴和灌溉量的影响,平均灌溉量120 mm下优先流的最大入渗深度为（43.1±5.9）cm;受到蚂蚁洞的影响,灌溉量55 mm的样方优先流最大入渗深度达（68.3±7.6）cm.细根（Φ≤2 mm）与优先流显著相关,粗根与优先流相关性不显著,表明植物根系中的细根对优先流的产生有重要作用.绿洲农田土壤优先流特征受到灌溉量、垄沟耕作、蚂蚁洞穴和根系等因素的影响,而蚂蚁洞穴是影响优先流最大入渗深度的不确定因素.

氮添加对沙质草地氨挥发及硝态氮淋溶的影响

采用密闭室法和离子交换树脂袋法,研究了科尔沁沙质草地不同处理(水添加、氮添加、水氮添加)氨挥发的损失量和硝态氮的淋溶量。结果表明:氮添加处理和水氮添加处理显著促进了氨挥发(P<0.05),最大氨挥发速率显著高于对照;氮添加处理和水氮添加处理的氨挥发累积量为111.80和148.64mg·m-2,分别占氮添加量的1.1%和1.5%;水氮同时添加条件下,氨挥发累计量显著高于氮添加处理(P<0.05),水添加处理和对照相比没有显著差异(P>0.05);水氮添加处理显著增加了土壤深度20cm处的硝态氮淋溶量(P<0.05),氮添加处理和水氮添加处理的硝态氮淋溶量分别是对照的1.96和4.22倍,然而在土壤深度40cm处各处理硝态氮淋溶量差异不显著(P>0.05);可见,氮添加和水氮添加均促进了土壤的氨挥发,对硝态氮的淋溶没有显著影响。

河岸带不同植被类型土壤氮素转化过程对冻融交替的响应

河岸带是水陆交错地带氮素生物地球化学循环的热点区域,春季融雪时期的气温变化引起的冻融交替是影响土壤氮素转化过程和氮素流失重要因素之一。通过室内模拟,研究了河岸带珍珠梅、落叶松和农田3种植被类型土壤可溶性氮含量与净氮矿化速率对不同冻结温度和冻融频次的响应。结果表明,冻融频次对3种植被类型河岸带土壤可溶性氮影响显著(P<0.05),不同植被类型土壤可溶性氮含量变化趋势相似,在第1次冻融之后达到峰值,在第10次冻融之后稳定。3种植被类型土壤无机氮含量受冻融交替影响显著升高(P<0.05)。冻融温度对土壤净氮矿化速率影响显著(P<0.05),土壤净氮矿化速率在第1次冻融之后达到最大值,随冻融次数增加而下降。3种植被类型土壤受冻融交替影响均有一定程度的氮素流失风险,农田土壤无机氮含量本底值较高,土壤氮素随冰雪融水流失风险较大。

科尔沁沙地樟子松(Pinus sylvestris)人工固沙林演变过程中物种多样性和土壤水分特征

人工固沙植被是干旱、半干旱区荒漠化防治的重要内容,研究人工固沙植被演变过程中物种多样性和土壤水分变化特征对于人工固沙植被的经营与管理有重要意义。对科尔沁沙地营造的5~45a的樟子松(Pinus sylvestris)人工固沙植被林下植被的物种多样性和土壤水分变化特征进行了研究。结果表明:在樟子松固沙林演变过程中,群落中禾本科和菊科植物种始终占主导地位,且随着樟子松栽植年限的增加,禾本科植物所占比例显著增加。物种总数和草本植物数量都随着栽植年限的增加显著降低,呈显著的线性关系。而灌木数量和栽植年限呈抛物线形关系,随着樟子松栽植年限的增加先增大后减小。草本植物盖度和地上生物量与樟子松栽植年限也呈抛物线形关系,在栽植25a后草本植物盖度达到最大值。樟子松人工固沙林演变过程对土壤含水量也有显著影响,土壤平均含水量和樟子松栽植年限呈显著线性关系,栽植45a后,土壤平均含水量由3.5%降至1.4%。土壤水分的急剧下降是樟子松人工林演变后期面临的主要挑战。

长期机械耕作压实对绿洲农田土壤优先流的影响

长期机械耕作压实会对土壤的物理性质和水力特性产生显著影响,进而影响土壤优先流强度,但机械耕作压实对土壤优先流强度的影响仍存在较大争议。本研究在临泽绿洲农田边缘持续压实区(CC)和正常耕作区(对照,CK)分别设置3个样方,利用亮蓝溶液进行原位染色试验,测定土壤容重、土壤孔隙度和土壤饱和导水率等指标,分析长期机械压实对土壤优先流的影响。结果表明:长期机械耕作压实对耕作层(0～20 cm)的土壤物理和水力特性无显著影响,而对犁底层20～60 cm的土壤物理和水力特性影响显著(P<0.05)。其中,持续压实区土壤剖面20～60 cm土壤容重增加了10.8%,土壤总孔隙度减少了11.9%,土壤饱和导水率减少了32.3%。长期机械耕作压实显著改变了土壤优先流特征及强度。持续压实区的土壤优先流呈现明显的横向流,显著区别于正常耕作区的大孔隙流;并且持续压实区的土壤优先流显著大于正常耕作区的土壤优先流(P<0.05),主要体现在最大入渗深度(P<0.05)。本研究结果表明,长期机械耕作压实显著改变了耕作层以下的土壤物理和水力特性,并加强了土壤优先流强度。

绿洲农田土壤斥水性及其影响因素

土壤斥水性(Soil Water Repellency, SWR)指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象,对农业水管理、土壤水入渗、农化污染物运移及土壤侵蚀有重要影响,土壤斥水性在绿洲化过程中的变化特征及其影响因素尚不明确。在甘肃临泽绿洲分别选取未开垦的沙地(0年)及开垦10、30、50、100年绿洲农田表层土壤(0~5 cm),分别测定土壤有机碳含量、土壤质地(砂粒、粉粒、黏粒)和土壤pH,并用毛管上升法测定土壤斥水性。结果表明:土壤斥水性随着开垦年限的增加而不断增加。不同开垦年限土壤的'土-水'接触角58°~89°,差异显著(P<0.001)。土壤有机碳含量、土壤质地和土壤pH均与'土-水'接触角存在显著的回归关系(P<0.001)。逐步回归分析的结果表明,绿洲化过程中土壤有机碳含量和pH共解释了土壤斥水性72.1%的变异。因此,在绿洲农田进一步研究土壤斥水性对土壤水运动的影响应更多关注土壤有机碳和pH两大因素。

察尔汗盐湖线形沙丘沙物质来源及输移路径

采用地球化学元素方法,探讨了察尔汗盐湖北岸线形沙丘的沙物质来源,并对区域物质输移路径进行了讨论。结果表明:戈壁、雅丹廊道流沙和线形沙丘的常量元素均以SiO_2、Al_2O_3和CaO为主,微量元素均以Cl、Ba、Sr和Co含量较高;线形沙丘与戈壁表层沉积物的常量与微量元素的UCC标准化值分布模式均较一致,且与距盐湖较近的雅丹廊道流沙也存在一定程度的相似性;沉积物的化学风化程度较弱,均处于早期的脱Na、Ca阶段,且在A-CN-K三角图中均位于大陆风化趋势线的反向延长线上,可能代表河流溶质的风化趋势。因此,戈壁表层沉积物和雅丹廊道流沙在线形沙丘形成过程中均可提供沙物质来源,且前者提供的沙物质应该更多。柴达木盆地可能为其下风向黄土的物质源区之一,但是提供的粉尘颗粒有限。

荒漠绿洲土壤优先流研究进展

荒漠绿洲土壤受干湿交替、冻融作用和土壤特性等非生物因素和动物洞穴、植物根系生物因素影响,存在大孔隙。水分和溶质优先沿着相互连通的大孔隙快速补充到土壤深层或浅层地下水,引起绿洲农田水分、养分损失;大孔隙存在,增强了土壤通气性,促进农田地力提升。荒漠绿洲土壤优先流的发生,减少地表径流及其侵蚀,促进水分入渗,影响着干旱区植被恢复和地下水补给。重点分析影响荒漠绿洲土壤优先流的非生物和生物因素,综述优先流对该区土壤性质和水文要素的影响。未来该区研究应重视以下几个方面:(1)加强大孔隙三维空间构型的研究,分析大孔隙结构与土壤优先流发生的内在机制;(2)开展不同景观类型土壤优先流的野外监测,认识土壤优先流的运动规律,揭示荒漠绿洲土壤优先流与植被互馈机制;(3)发展并构建荒漠绿洲土壤优先流运动的动力学模型。

吕梁关帝山不同植被坡面土壤优先流特征及其影响因素

土壤优先流对坡面产流和流域水循环具有重要影响,研究坡面优先流的特征及其影响因素对理解坡面优先流的产生机理有重要意义。本研究以关帝山针阔混交林、针叶林和灌丛3种植被为对象,采用野外亮蓝示踪实验和室内图像解析技术,揭示不同植被类型、不同坡位点处土壤优先流在垂直和水平方向的空间异质性,并分析土壤理化性质对其影响。结果表明:1)针阔混交林和灌丛覆盖下土壤优先流垂直发育程度坡上>坡下>坡中,而针叶林优先流垂直发育程度则随坡位上升而减小。2)针叶林和灌丛水平染色路径以>10mm为主,且针叶林总染色路径数量随坡位的上升先增大后减小,而灌丛则随坡位的上升而下降。3)电导率、有机质、坡度、黏粒含量是影响垂直剖面优先流特征的主要因素,而有机质、砂粒和粉砂含量、坡度则是影响水平剖面染色特征的主要因素。本研究揭示了坡位和植被类型是如何通过影响土壤理化性质,进而对坡面土壤优先流发生和发育产生重要影响,丰富了对坡面土壤优先流特征及机理的认识。