松嫩平原环境演变及其对地下水资源影响

松嫩平原是中国重要的农业区,近代以来原始的森林草原生态系统被改造为以旱田为主,少量的湿地和草原并存在的生态结构。近20年来,为了提高土地产出效率,大量湿地和旱田被开发成水田,生态结构又产生了较大变化。在气候条件和生态结构的动态变化过程中,地表水与地下水的转换方式和转换量发生了较大变化,对地下水资源产生了显著影响。笔者等采用水量平衡法评价松嫩平原2000~2020年地下水资源为159.45亿m^(3).

2005—2020年黑龙江省松嫩平原耕地低碳利用效率时空格局演变及影响因素

[目的]探究黑龙江省松嫩平原地区耕地低碳利用效率时空演变规律及影响因素,为保障国家粮食安全和低碳减排,实现农业可持续发展提供科学依据。[方法]借助超效率SBM模型测度2005—2020年黑龙江省松嫩平原地区33个县(市)耕地低碳利用效率,利用空间自相关和核密度估计方法分析各县(市)耕地低碳利用效率的时空格局演变特征,进而采用地理加权回归模型探究其影响因素。[结果](1)研究期内黑龙江省松嫩平原地区耕地低碳利用效率呈“升—降—升”演变态势,均值为0.80,未达到最有效生产的前沿。(2)从空间维度看,耕地低碳利用效率存在显著的正向空间相关性,且局部呈较强的高低值集聚分布态势,热点多核极化现象显著,主要分布于区域北部和南部;从时间维度看,耕地低碳利用效率表现出不同程度的极化特征,且内部差异呈逐渐缩小的演变趋势。(3)从影响因素看,人均播种面积、单位耕地面积化肥使用量、农村居民人均可支配收入和涉农支出对耕地低碳利用效率具有正向影响,复种指数、单位耕地面积机械使用量及城镇化率对效率呈负向影响,人均GDP对耕地低碳利用效率在不同年份影响程度和方向存在差异。[结论]黑龙江省松嫩平原地区耕地低碳利用效率整体呈上升趋势,且区域间存在明显差异,未来应优化资源配置效率,建立区域协同机制,发挥热点区域示范作用,助推各区域耕地低碳利用效率的提升。

生物炭对松嫩平原盐碱土玉米生长、养分积累及产量的影响

为了探索生物炭施用量对盐碱化土壤种植玉米的效果,进行了田间小区试验,研究了生物炭不同施用量(0,10,20,40和80 t·hm^(-2))对玉米生长、养分积累及产量的影响。结果表明,生物炭增加了花后干物质积累量,促进了籽粒灌浆速率,提升了玉米植株及籽粒对养分(C、N、P、K)的吸收,进而提高了玉米产量,改善了玉米品质。因此,在松嫩平原西部碱化玉米田上生物炭施用量40 t·hm^(-2)时玉米植株叶茎鞘养分积累最为充足,籽粒灌浆活跃期长,玉米产量最高,为最经济有效的用量。

施氮对松嫩平原栽培羊草地生产性能和土壤养分的影响

为明确施氮对栽培草地生产性能及土壤养分的影响,本研究以栽培羊草(Leymus chinensis)地为研究对象,采用随机区组设计,设置不同施氮处理[N0(0 kg·hm^(-2))、N1 (42 kg·hm^(-2))、N2(84 kg·hm^(-2))、N3(126 kg·hm^(-2))],通过连续两年(2018年、2019年)试验观测,分析不同施氮水平下栽培羊草地的株高、干物质产量及土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效磷变化特征。结果表明,施氮后羊草的株高和干物质产量随施氮量的增加呈先增加后减小的变化趋势,在施氮量为84 kg·hm^(-2)(N2处理)时表现最好,随后呈下降趋势。2018年和2019年,在N2处理下羊草的干物质产量较N0分别提高了43.20%(P <0.05)和22.15%。与N0相比,N2处理显著提高了2019年0-10 cm土壤全氮和全磷含量,但对p H影响不显著。相关分析表明,羊草的株高、干物质产量与土壤全磷、速效磷和有机质含量呈显著正相关关系(P <0.05),与土壤p H呈极显著负相关关系(P <0.01)。综合分析,当氮肥施用量为84 kg·hm^(-2)时,对松嫩平原栽培羊草地的羊草生产和土壤肥力改善效果最好。

松嫩沙地元素和Sr-Nd同位素组成特征及其对区域粉尘物源的指示

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequentist模型进行风尘物源定量重建,探讨松嫩沙地不同区域、不同粒级组分对哈尔滨黄土的贡献及搬运路径。结果表明,松嫩沙地经历了初级的化学风化过程(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA平均值分别为55.20、57.46、57.51),有较低的再循环历史(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA/WIP比值的平均值为0.98、1.08、1.04)。根据不同粒度组分的元素地球化学与Sr-Nd同位素组成特征,将松嫩沙地划分为西北部和西南部两个地球化学分区。不同粒度组分地球化学组成的定量重建结果表明,这两个分区不同粒级组分(<63μm、<30μm、<10μm)对哈尔滨黄土的贡献度分别为:75.7%~88.5%、73.4%~84.9%、61.0%~89.7%(西南部)和11.5%~24.3%、15.1%~26.6%、10.3%~39%(西北部)。本研究揭示了末次冰期以来松嫩平原粉尘传输路径以西南方向为主,与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。

松嫩平原黑土区畜禽粪肥质量评价

明确松嫩平原黑土区畜禽粪肥品质差异,可为其质量提升及合理施用提供理论依据。本研究于黑龙江省松嫩平原黑土区采集猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪4种堆肥样品67个,通过测定不同种类畜禽粪肥技术指标、限量指标及有机组分含量,建立畜禽粪肥质量综合得分模型,从而对其质量进行评价。结果表明:(1)猪粪肥、牛粪肥、羊粪肥和鸡粪肥的平均种子发芽指数(GI)分别为44.1%、57.0%、51.9%和41.4%,均接近或大于50%的畜禽粪肥无害化要求,但小于有机肥NY/T525-2021标准70%的要求;(2)4种畜禽粪肥中,牛粪肥各项指标都更接近于NY/T525-2021标准要求,且牛粪肥中较活跃的有机组分可溶性有机质(DOM)、可提取腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)含量均高于其他3种;(3)在畜禽粪肥质量评价综合得分模型中,牛粪肥获得最高得分0.834,其它粪肥得分依次为:羊粪肥0.761、猪粪肥0.732、鸡粪肥0.508。总体来看,4种畜禽粪肥的腐熟度仍需进一步提高,其综合质量排序为:牛粪肥>羊粪肥>猪粪肥>鸡粪肥。

松嫩草甸草原植物群落物种组成和多样性对刈割和长期放牧的响应

为明晰不同利用方式对松嫩草甸草原不同植物群落物种组成和多样性的影响,本研究通过对松嫩平原西部地带性植被草甸草原在刈割和长期放牧利用下两种典型群落-羊草(Leymus chinensis)群落和野古草(Arundinella hirta)群落的调查与分析,探究了两种利用方式对群落植物物种组成、重要值、生活型、数量特征及多样性等指标的影响。结果表明:刈割和长期放牧下羊草群落物种数为18种和21种,禾本科植物占比最高,分别为33.3%和45.45%;野古草群落物种数分别为39种和32种,禾本科植物占比为23.1%和21.9%。长期放牧增加羊草群落地面芽植物和野古草群落一年生植物占比,降低野古草群落地面芽植物占比。两种利用方式下两个群落饲用价值类型均以优良牧草的种类最多,占比分别为58.76%(刈割羊草群落)、53.33%(长期放牧羊草群落)、46.56%(刈割野古草群落)和46.63%(长期放牧野古草群落)。长期放牧显著降低了两个植物群落的盖度、高度和生物量(P <0.05)。与刈割相比,长期放牧下植物群落的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数均呈增加趋势。长期放牧下羊草群落和野古草群落S?rensen相似性指数更高,两个群落植物物种相似度更高;而Cody指数在刈割利用下更高,两个群落物种组成在刈割利用下的变化幅度更大。刈割和放牧对松嫩草甸草原不同植物群落的组成和多样性能够产生不同程度的影响,合理适度的利用方式和保护措施将更有利于对草原资源的可持续利用。

松嫩典型黑土带土壤碳氮磷储量空间分布特征

松嫩典型黑土带分布着高有机质和高肥力的黑土资源,长期超负荷耕作致使土壤有机质含量大幅下降,故开展土壤营养元素储量研究对黑土资源保护和国家粮食安全具有重要意义。以松嫩典型黑土带为研究区,基于野外土壤样本实测数据1057件,利用地统计分析等方法,对0~20 cm耕层内土壤全碳(total corban,TC)、全氮(total nitrogen,TN)和全磷(total phosphorus,TP)空间分布特征及影响因素进行研究。结果表明:松嫩典型黑土带土壤TC、TN、TP储量均高于全国水平,含量分别达19.25、1.88、1.28 g/kg;TC、TN、TP高密度热值区和高聚集区主要分布在松嫩典型黑土带北部,TC、TN、TP自北向南呈现降低趋势;C∶N、C∶P和N∶P在该区北部空间聚集性较高;土壤粉粒含量在30%以上,TC、TN和TP含量较高,分别介于6.86~74.74 g/kg、0.94~5.93 g/kg、0.66~3.76 g/kg;TC、TN和TP储量受土壤pH、年均温度、年均降水量和地形等因素影响较大。研究为黑土资源保护和农业可持续发展提供科学依据。

松嫩平原齐齐哈尔地区拜泉县地表基质特征及其古环境恢复

地表基质是自然资源管理的全新概念,是支撑孕育各类自然资源的基础物质。加强地表基质沉积环境分析和古环境恢复对研究其形成机制具有重要意义。通过对松嫩平原拜泉地区50 m以浅地表基质沉积特征和沉积环境剖析,并结合全芯粘土矿物、碳酸盐、磁化率、碳元素数据分析,认为研究区垂向上分布了16层土质基质,由深至浅呈现湖相沉积→陆域风成相→草甸相过渡沉积演化特点,深层湖相沉积具有滨湖相沉积、堤岸相沉积、滨湖相多旋回沉积特点;其中深层滨湖相和堤岸相沉积物形成于寒冷极干燥环境,中深层湖相沉积物形成于温暖湿润环境,浅表层草甸相和风成相沉积物形成于较干冷环境。综合前人资料和^(14)C、光释光、ESR测年结果,将研究区沉积演化阶段划分为早更新世晚期—中更新世早期干冷沉积阶段、中更新世中晚期温暖的湖相沉积阶段、晚更新世—早全新世风成黄土沉积阶段、中晚全新世以来黑土沉积阶段。

松嫩盆地深部干热岩体岩石热物性特征研究

对采自GR1井钻孔的10块岩心样品开展了热导率、生热率、密度及孔隙度等物性参数测试,揭示其空间展布特征、相互关系及主控因素,建立了松辽盆地中部研究区新生界地层平均热导率和生热率,估算盆地沉积物的放射性生热贡献约占地表热流的33%。研究表明,埋深3900~4000 m段砂岩、砾岩具备良好的传热效果,可作为水平段换热目的层,这些实测的岩石热物性参数为松嫩沉积盆地的盆地模拟与地热相关研究提供了坚实的基础数据。

黑龙江省松嫩平原地区HLJCORS实时定位性能分析

利用黑龙江省卫星定位连续运行综合服务系统(HLJCORS)在黑龙江省的松嫩平原地区开展多方面性能测试,评估系统的实时定位精度、可用性和时效性,结果表明,HLJCORS的内外符合精度均满足规范要求,能够全天候地为松嫩平原地区提供稳定可靠的厘米级实时定位服务。

拟建松嫩鹤乡国家公园范围划定与管理的思考

松嫩平原自然保护地集自然性、典型性、珍稀性和多样性于一体,同时也是我国珍稀候鸟繁殖、停歇的重要栖息地。明确了松嫩平原自然保护地保护管理面临的若干问题,在空间位置上,将拟建松嫩鹤乡国家公园从北向南划分为5个保护片区,分别为扎乌片区、明水片区、图牧吉片区、莫莫格片区、向科片区。面向湿地类型和生物多样性保护,阐明了拟建松嫩鹤乡国家公园的核心价值。通过拟建国家公园源流的梳理,进而提出了一系列拟建松嫩鹤乡国家公园跨区域一体化管理措施与空间布局建议,以期为湿地类型国家公园的确定提供思路。

松嫩平原湿地演变及其驱动因素分析

湿地是生态系统的重要组成部分,在维系区域生态安全中扮演着重要角色.利用1975、2000和2018年的Landsat遥感影像数据,获取3期湿地解译数据,采用动态度分析、差异性分析、转移矩阵等方法对近50年来松嫩平原地区湿地的时空变化特征进行分析,为研究和保护松嫩平原地区湿地生态系统提供一定的理论依据.研究表明:湿地面积由1975年的20189.81 km^(2)上升至2018年的29456.79 km^(2),整体上呈增加的趋势,具体表现为1975—2000年天然湿地的大幅度下降和2000—2018年人工湿地的大规模增加.分析认为:蓄水工程、河道防洪堤和湿地围垦是天然湿地减少的主要因素;降水量变化、气温上升、蒸发量增加是天然湿地变化的次要因素;受经济效益为中心理念驱动,水田改扩建增加是人工湿地增加的主要因素.

松嫩平原北部全新世黑土剖面孢粉组合及其对环境演化的制约

古气候和古环境演化是研究黑土形成演化最关键的问题之一。重建古植被、古气候、古环境,预测黑土区气候环境的演变已成为黑土地研究的热点。在松嫩平原北部克山县典型黑土剖面中采集到15件孢粉样品进行孢粉学研究,并对部分相同层位土壤样品中总有机碳进行了AMS ^(14)C测年。系统分析、鉴定和研究表明,克山县黑土剖面自下而上可划分为3个孢粉组合,下部孢粉组合以Planted Poaceae-Echinate Asteraceae-Tamarix-Polypodiaceae为代表,中部孢粉组合以Tamarix-Chenopodium-Polypodiaceae-Echinate Asteraceae为代表,上部孢粉组合以Pinus-Chenopodium为代表。综合第四纪地质地貌、孢粉、AMS ^(14)C、元素地球化学分析认为,典型黑土主要形成于中全新世7500 a B.P.以来的大暖期,形成于松嫩平原温暖半湿润的气候环境,植被为以草本灌木为主的草原植被。新构造运动是控制典型黑土区自然环境演变的主要内动力,晚更新世黄土状亚粘土为克山县典型黑土的成土母质,黑土发育过程即为成土母质黑化的过程。

松嫩平原水稻高产高效氮肥运筹模式研究

【目的】明确控释尿素运筹对松嫩平原水稻产量、氮素利用效率及土壤氮素供应的影响,旨在为该区域水稻制定科学合理的控释尿素高效运筹模式提供依据。【方法】于2021—2022年在吉林省松原市,以水稻品种东稻3为试验材料,在总氮量200 kg/hm2条件下,设置不施氮肥对照(N0)、普通尿素农户施用(FP)和优化施用(OPT),以及4个控释尿素基施与普通尿素分蘖肥配施比例处理(CRU40%、CRU60%、CRU80%和CRU100%)。于水稻主要生育时期调查植株生物量、氮含量和土壤无机氮含量,并于成熟期测定产量及其构成因素,计算作物氮积累量、氮素利用率和土壤−作物系统氮素平衡状况。【结果】与FP处理相比,4个控释尿素处理均显著提高了水稻齐穗期至成熟期植株氮积累量、齐穗后植株氮素积累分配比例和齐穗后氮素积累对籽粒贡献率,以CRU80%处理提升幅度最高;控释尿素各处理在稳定结实率和千粒重的同时,显著提高了水稻有效穗数和每穗粒数,提高了水稻产量和净收益(P<0.05)。4个控释肥处理中,以CRU80%处理产量和净收入最高,2年平均产量比CRU40%、CRU60%和CRU100%处理分别提高8.0%、2.9%、4.8%,净收益分别提高13.7%、4.8%和7.9%。CRU80%处理与OPT处理产量和净收益水平相当,而其他3个控释肥处理产量和净收益显著低于OPT处理。与FP处理相比,其他施肥处理氮素回收率、农学利用率和偏生产力均显著提高,以CRU80%和OPT处理最高。土壤−作物系统氮素平衡状况表明,氮素表观损失量以CRU80%处理最低,较CRU40%、CRU60%和CRU100%处理分别降低了16.6%、8.8%和8.0%,并与OPT处理相近。路径分析结果表明,齐穗前后水稻植株氮积累量均对水稻产量影响显著,主要是通过影响水稻有效穗数、每穗粒数和结实率而影响产量。而齐穗后氮素积累对水稻有效穗数、每穗粒数和结实率的影响均高于齐穗前氮素积累。【结论】在松嫩平原水稻产区,采用80%控释尿素基施+20%普通尿素分蘖肥运筹模式,或者采用优化的普通尿素施肥方案,可以显著提升水稻产量、收益和氮素利用效率,降低氮素损失量。由于氮肥优化模式施肥劳力投入多,应优先考虑80%控释尿素基施配合20%普通尿素一次追施的管理模式。

松嫩平原现代浅水湖泊藻类组合与水体、底泥的耦合关系

为探究中新生代陆相湖盆页岩有机质富集影响因素,根据藻类在生烃物质中的重要性,从现代湖泊沉积角度出发,采用藻类组合、水体理化性质、底泥粒度、磁化率和色度的皮尔逊相关分析等方法,研究了松嫩平原中内泡中现代藻类组合与水体和底泥之间的耦合关系。研究发现,地形和风场对半封闭混合型弱酸性微咸水湖有机质富集存在一定影响。中内泡不同位置蓝藻、绿藻、硅藻丰度的不同受水温影响,与底泥分选程度存在一定关系,水温和底泥分选程度显著受控于当地风场的干扰。

松嫩平原土地盐碱化时空动态变化及影响因素分析

【目的】探究黑龙江省松嫩平原土地盐碱化时空动态变化及其影响因素。【方法】利用遥感数据解译、土壤反射率反演、相关分析和相对贡献率分析研究松嫩平原土地盐碱化面积的时空演化特征并识别土地盐碱化面积变化的主要影响因素。【结果】松嫩平原2000—2020年土地盐碱化面积总体呈下降趋势,下降速率为-13.67 km^(2)/5 a。随着农作物播种面积与GDP的增加,齐齐哈尔市土地盐碱化程度加剧;GDP、农作物播种面积和人口数量增多加剧了绥化市盐碱化程度;哈尔滨市土地盐碱化正逐步改善,主要影响因素为GDP、农作物播种面积和牲畜数量。【结论】松嫩平原土地盐碱化面积变化主要促进因素为社会经济发展、农牧业发展,直接影响因素为气候变化,在盐碱地改良与治理过程中,应针对以上因素提出有针对性的治理措施,减少盐碱化土地面积,提高土地利用效率;同时地下水埋深呈缓慢上升趋势,因此应建立完备的灌溉和排水设施,以避免土壤次生盐碱化。

松嫩平原湿地植物群落多样性的环境梯度分布格局及控制因子

物种丰富度格局及其决定因素是生态学核心问题,但对其形成机制仍缺乏共识。为探究松嫩平原西部半干旱区沿湖岸至高地环境梯度(局地尺度)植物群落多样性分布格局及其决定因素,以沿该梯度依次分布的7种群落(狭叶香蒲沼泽、小香蒲沼泽、芦苇沼泽、草丛沼泽、拂子茅草甸、羊草草甸和榆树疏林)为对象,采用样带网格调查法及聚类分析法划分群落类型,测定物种丰富度、α多样性和β多样性及其环境因子(水位、土壤含水率、有机质等),揭示群落多样性空间分布规律及其形成机制。结果表明,沿湖岸至高地环境梯度:(1)物种丰富度(2.00—18.00)和α多样性(Simpson指数0.12—0.90;Shannon-Wiener指数0.23—2.57和Pielou指数0.34—0.88)总体上均呈类似N字型分布(在下部深水生境狭叶香蒲沼泽最低、中下部季节性积水生境草丛沼泽最高、中上部湿润生境拂子茅草甸较低、上部沙丘干旱生境榆树疏林又较高);(2)广义的β多样性(Jaccard指数0.56—0.96)可以分解成物种周转(丰富度没有变化的地点间的物种替代)和嵌套(物种贫乏地点是物种丰富地点子集时的物种差异)两个过程,其在该梯度上半段干旱生境和下半段浅水生境相对较高,且主要由周转过程控制。在常年积水生境上最低且仅由嵌套过程控制,而在环境梯度中间地段则由周转和嵌套过程共同控制;(3)物种丰富度和α多样性的主控因子沿该梯度发生了明显转换,在高水位区由水位、有机质和全磷共同控制;中水位区仅由速效磷控制;低水位区由pH和含水率控制。因此,松嫩平原半干旱区沿湖岸至高地环境梯度物种丰富度和α多样性存在明显的空间分布格局及具有较高的β多样性,且其主要形成机制为微地形创造局地空间环境异质性与物种库相互作用共同塑造了植物群落多样性,故在生物多样性管理实践中应对其空间分布格局完整性加以重点保护。

松嫩平原盐碱地改良治理研究进展

松嫩平原是我国北方重要的农牧业基地,其西部是我国盐碱地主要分布区之一,属于典型内陆苏打盐碱地类型。由于土壤中含有大量可溶性盐,导致土壤理化性质恶化,抑制植物生长发育,严重影响农业生态环境和生产效益,有必要进行治理改良。盐碱地作为最重要的后备耕地资源,在转化为农业用地过程中具有潜力大的独特优势。采用物理、化学、水利工程和生物措施等针对盐碱地进行治理,可以将盐碱地转换为农业用地,由此扩大农业用地资源,从而保障国家粮食安全,改善区域农业生态环境。本文通过综述松嫩平原西部地区盐碱地治理研究,为我国盐碱地综合治理提供理论依据和决策参考,对于改善盐碱地区域生态环境,促进区域农业经济、社会和生态的绿色可持续发展具有重要意义。

松嫩平原不同生境蝴蝶群落多样性及其保护建议

随着气候变化加剧和人类活动影响,生物多样性变化及其保护逐渐受到广泛关注。蝴蝶作为开花植物的传粉媒介和生态环境监测及评价的关键指示者,其多样性变化能够在一定程度上反映生境状况,因此,有必要清晰认识不同生境中的蝴蝶多样性变化。为明确松嫩平原蝴蝶资源和不同生境的群落多样性差异,采用样线法于2016年5月-2018年8月对松嫩平原的割草草地、湿地、农田、放牧利用草地及恢复草地共五种生境类型进行调查研究。结果发现,调查共记录蝴蝶5108头,隶属于6科21属26种,其中牧女珍眼蝶(Coenonympha amaryllis)和红珠灰蝶(Plebejus argyrognomon)为优势种类,分别占蝴蝶个体总数的25.61%和31.66%,且在五种生境类型中均有分布。不同生境类型中,蝴蝶群落的物种丰富度指数和均匀度指数无明显差异,而恢复草地生境的蝴蝶群落Shannon-Wiener多样性指数较高,优势度指数较低。农田生境中的蝴蝶个体数量较少,且群落组成与其他四种生境之间均具有显著差异。五种生境类型中的蝴蝶数量和多样性均呈现一定的月动态和年动态变化趋势。除湿地和农田外,其余三种生境中蝴蝶物种和个体数量从5月到8月均持续升高。四种生境的蝴蝶物种数量、个体数量(除农田外)在2018年均出现明显下降趋势。物种丰富度指数等指标的月动态和年动态在不同生境类型间存在较大差异。这些结果表明,生境类型和人类活动与蝴蝶多样性变化关系密切,表现为单一生境中蝴蝶多样性较低,复杂生境有利于保护蝴蝶多样性。本研究有助于厘清松嫩平原蝴蝶资源的基础数据,并为该地区蝴蝶多样性保护和利用及评估该区域生态环境提供一定理论支撑。