南京市植被覆盖管理措施因子的时空格局动态变化

修正的通用土壤侵蚀方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模型中的植被覆盖管理措施因子(C)可用来表示植被覆盖对土壤的防蚀作用,是评价土壤侵蚀的关键参数之一,而区域尺度高质量时间序列C因子的合理估算及空间分布特征是预测区域土壤侵蚀动态变化的重要环节。因此,及时准确地掌握区域尺度长时间序列的C因子,对研究土壤侵蚀动态变化与植被的关系至关重要。选择南京市1988-2013年10期遥感影像,基于后向反射(back propagation,BP)神经网络和遥感数据反演植被结构因子叶面积指数(leaf area index,LAI),构建LAI与C因子的量化耦合模型,通过137Cs同位素示踪技术获取C因子的实测值,验证并探讨反演模型的精度。结果表明:(1)基于归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)计算的传统植被覆盖度在整体上比基于LAI计算的植被方向性覆盖度偏大,得到的C值与实测值相比整体上偏小,均方根误差(root mean square error,RMSE)为87. 829%;而基于LAI计算的C值与实测值接近,RMSE为30. 017%,能更好地反映实际的植被结构信息;(2)C值大于0. 3的区域主要分布于建筑物较为密集、植被稀疏且植被结构简单甚至无植被覆盖的市区;C值小于0. 05的区域主要分布在植被密集且植被结构复杂的丘陵山区,南京市C值的分布与植被覆盖和土地利用类型关系密切。(3)从全市整体来看,1988-2013年C值小于0. 05的抵抗土壤侵蚀能力较强的区域面积先由南京市总面积的15. 66%(1988年)减小到9. 43%(2006年以前),后逐渐增大到12. 07%;C值大于0. 3的抵抗土壤侵蚀能力较弱的区域面积先由南京市总面积的7. 29%缓慢增大到9. 22%(2002年),后迅速增大到12. 31%(2002-2006年),然后缓慢减小至11. 77%。所提出的基于BP神经网络和LAI反演的长时间序列C因子估算方法是可靠的,可为区域尺度土壤侵蚀定量遥感监测提供新途径。

1988—2013年基于BP神经网络的植被叶面积指数遥感定量反演

叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)高度综合了植被水平覆盖状况和垂直结构,以及枯枝落叶层厚薄和地下生物量多少,是植被影响土壤侵蚀的主要方面。区域尺度的时间序列叶面积指数揭示了区域土壤侵蚀的演化过程。因此,及时准确地掌握区域尺度上长时间序列的植被LAI,对研究土壤侵蚀动态变化与植被的关系至关重要。选择南京市1988—2013年10期遥感影像,基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络构建LAI反演模型,进行了长时间序列的叶面积指数反演。结合2009和2010年LAI实测值,验证与探讨了该模型的评价精度与适应性。结果表明:(1)该模型拟合度较高,2009和2010年平均相对误差、均方根误差、相关系数分别是0.2395和0.2174,0.2962和0.2581,0.7713和0.6844,各项精度评价指标均较好;(2)统计分析去除耕地后全市LAI变化,低植被覆盖(LAI<2)面积不断增加,高植被覆盖区(LAI>3)面积先减少后增加,耕地面积不断减少,符合南京市的发展变化规律;(3)主城区LAI年际变化与其他学者得到的南京市植被盖度变化趋势一致,反演结果的时序性较高。本文提出的基于反向传播神经网络模型反演长时间序列LAI是可行的,为区域尺度土壤侵蚀定量遥感监测提供新途径。

油菜素内酯对氯化钠胁迫下樟树幼苗光合色素和叶绿素荧光参数的影响

为了研究油菜素内酯(BRs)浸根处理对盐胁迫下樟树Cinnamomum camphora光合功能的调节作用,为樟树耐盐性的提高提供理论依据,采用盆栽法,以不同质量浓度(0.1,0.2,0.3 mg·L-1)的BRs对樟树幼苗浸根48 h,蒸馏水浸根为对照,然后用0,50,100,150 mmol·L^(-1)的氯化钠溶液进行处理。结果表明:BRs浸根处理能降低盐害指数,减小随着氯化钠浓度的增加叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素和叶绿素a/b的下降幅度以及胡萝卜素/叶绿素总量的上升幅度,提高高盐胁迫下叶片的相对含水量,F_v/F_m,F_v/F_o,F_v′/F_m′和Ф_(PSⅡ),提高非光化学能量的耗散。以上说明BRs有利于樟树在盐胁迫下对光能的捕获、吸收、传递和转换,提高叶片的光合活性,缓解高盐溶液对其光合系统的胁迫影响,降低高盐对樟树的抑制作用。

喷播基质中土壤菌施用对紫穗槐幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为了揭示喷播基质中土壤菌对植物的影响机制、筛选出优势土壤菌配置模式,以适应性极强的紫穗槐(Amorpha fruticosa)为试验材料,将筛选鉴定的3种土壤菌——细菌苏云金杆菌(nl11,专利号nl-11)、真菌卵形孢球托霉(nl15,专利号nl-15)和放线菌嗜热一氧化碳链霉菌(nl1,专利号nl-1),配制成无菌(CK)、单菌(nl11、nl15、nl1)、两种菌混合(nl11+nl15、nl11+nl1、nl15+nl1)和3种菌混合(nl11+nl15+nl1),共8种配置方式等比例混入基质中进行温室盆栽试验,分别观测其对紫穗槐幼苗的光合色素含量、光合特性以及叶绿素荧光参数的影响.结果表明:与无菌苗相比,其他7种处理的紫穗槐幼苗w(Chlb)显著高于对照,除nl15+nl1和nl15+nl1+nl11外,其他处理的幼苗w(Chla)和w(Chl)均显著高于对照;除nl15+nl1处理外,其他处理的幼苗w(Car)显著高于对照.相比对照,nl11+nl15处理的幼苗净光合速率(P_n)显著提高123.5%,nl11处理的幼苗净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)和光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量(F_v/F_m)显著提高148.72%、156.21%和5.74%,nl15处理的幼苗PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))显著提高,nl11+nl15+nl1处理的幼苗净光合速率、光化学淬灭系数(q P)与电子传递速率(ETR)显著提高173.59%、12.58%和5.13%,nl1处理的紫穗槐幼苗初始荧光(Fo)与最大荧光(F_m)显著低于无菌幼苗10.05%和19.86%.通过土壤菌施用,显著促进了紫穗槐幼苗的光合色素的合成,提高气孔导度、水分利用效率、蒸腾速率和净光合速率,降低气孔限制值,增强了植株对有效光的利用,并且防止过剩光能对光合机构的进一步伤害,提高抗逆性和适应性,并以nl11、nl11+nl15和nl11+nl15+nl1这3种配置模式效果最为显著.

鄱阳湖湿地重金属空间分布特征及分析评价

以鄱阳湖湿地为研究对象,选取鄱阳湖湿地所覆盖的11个县市共30个采样点,测定了土壤剖面中重金属铜、锌、镉、铬、铅的含量,并分析其空间分布特征。结果发现,鄱阳湖湿地土壤中5种重金属浓度由高到低的顺序为:Zn>Pb>Cr>Cu>Cd,且浓度均高于鄱阳湖土壤环境背景值,Cd、Cu和Pb元素含量超标最大,重金属污染具有一定的同源性。在垂直方向上5种重金属元素的含量表现为从表层到深层逐渐减少的趋势,在水平方向上湖内中心区的含量较低,在岸边或近岸边的含量相对较高。研究结果可为鄱阳湖湿地重金属污染防治提供参考。

侵蚀强度对淮北土石山区土壤团聚体组成及稳定性的影响

为更好地揭示土壤侵蚀与土壤团聚体之间的关系,选取大吴山小流域为研究区,以4种土地利用下的土壤团聚体为研究对象,分析了不同侵蚀强度下各土地利用方式土壤团聚体的粒径组成及稳定性特征。结果表明:(1)研究区土壤团聚体主要以大团聚体(>0.25 mm)为主,其比例均>70%,与同类报道相比偏低,说明该区土壤流失严重,水土保持工作需进一步开展。(2)随侵蚀强度增加,>2 mm团聚体含量有降低的趋势,<0.106 mm则刚好相反,0.5~0.25 mm和1~0.5 mm团聚体含量明显变化,说明侵蚀过程倾向于破坏大团聚体,增加微团聚体百分含量,其中0.5 mm对侵蚀强度转变响应敏感。(3)土壤团聚体稳定性指标R0.25,MWD与侵蚀强度呈负相关,D值呈正相关,且严重侵蚀条件下,MWD和R0.25均为最小值,D值达到最大,说明严重侵蚀会降低土壤团聚体稳定性。(4)同种侵蚀强度下,相较于其他3种土地利用式,林地的R0.25和MWD值较高,D值较小,说明林地结构较好,有利于团聚体的积累,稳定性高。

探究式教学法在“土壤与植物分析”课程中的应用

针对“土壤与植物分析”教学过程中存在的理论教学枯燥乏味,教学方式单一,教学方法落后以及考核方式不合理等问题,对探究式教学法进行了研究和应用。教学实践表明:探究式教学法的教学模式和教学效果良好,极大地提高了学生的学习兴趣、创新能力和综合实验能力,为进一步完善深化土壤与植物分析课程的改革积累了丰富的经验。

淮北土石山区不同土地利用方式对土壤团聚体组成的影响

为了探索经济林发展对土壤性质的影响,以赣榆区西北部小流域为研究区,选取具有代表性的三种经济林类型(板栗林、苹果林及山楂林,三者均为针阔混交林转变而来),并以无人为干扰的针阔混交林为对照,采用湿筛法研究了不同土地利用方式下土壤团聚体状况和变化规律,并基于非度量多维尺度分析(NMDS)探究了其影响机制。结果表明:(1)0～10 cm和10～20 cm土层上,随着粒级的增大,各土地利用方式团聚体百分含量呈先增大后减小的趋势,整体而言,不同土地利用方式下团聚体组分的差异主要表现为针阔混交林和经济林间的差异,团聚体百分含量存在差异的粒级主要为<0.25 mm和>1 mm的团聚体。(2)平均重量直径(MWD)在不同土地利用方式下差异性显著,0～10 cm,针阔混交林土壤MWD显著大于板栗林; 10～20cm,板栗林和山楂林土壤MWD显著大于苹果林; 20～30 cm,山楂林土壤MWD显著大于苹果林,几何平均直径(GMD)变化不明显。(3)NMDS轴分析显示土壤容重与NMDS1显著相关,土壤总有机碳、总氮和碳氮比与NMDS1略相关,土壤总有机碳与NMDS2略相关。研究表明经济林的营造影响了土壤团聚体状况,且主要表现为土壤中大团聚体比例的降低和微团聚体比例的上升,总体而言,经济林团聚体稳定性低于针阔混交林,其中苹果林土壤团聚体稳定性最差,土壤容重和土壤碳氮是影响土壤团聚体组分的重要因素。