甘肃温室葡萄生产的能量利用与碳足迹研究

【目的】探明甘肃温室葡萄生产的能量投入和碳足迹构成,识别主要的碳排放贡献因子,为温室葡萄清洁生产提供依据。【方法】以甘肃温室葡萄为研究对象,将温室葡萄栽培区分为兰州市永登县及武威市凉州区、古浪县、天祝县华藏寺镇和天祝县哈溪镇5个不同海拔区域,通过农户调查获得2019年葡萄生产数据,核算温室葡萄生产各环节的能量输入、能量输出和碳排放,对比分析不同海拔区域温室葡萄生产的能量利用效率、能量生产率、净能量、比能和碳足迹。【结果】甘肃温室葡萄生产的能量输入为273862~434421 MJ/hm^(2),能量输出为170723~327962 MJ/hm^(2),葡萄产量为14460~27793 kg/hm^(2),属于高投入高产出型。甘肃温室葡萄生产的能量利用效率为0.45~1.13,能量生产率为0.038~0.096 kg/MJ,净能量为-263798~2496 MJ/hm^(2),比能为13.51~44.85 MJ/kg;直接能量投入和可再生能量投入占比低,间接能量投入和不可再生能量投入占比高。单位面积碳足迹和单位产量碳足迹分别为32959~55075 kg/hm^(2)和1.59~5.70 kg/kg,碳足迹很大程度上来源于氮肥的投入,其占比达45.5%~62.4%。不同区域相比,天祝县哈溪镇温室葡萄生产的能量输入低,能量输出和产量较高,能量利用效率和能量生产率也较高,净能量最大且为正值,比能最小,单位面积碳足迹和单位产量碳足迹均最小;天祝县华藏寺镇能量利用指标最差,碳足迹最大。【结论】甘肃温室葡萄生产的能量利用效率较低,碳足迹较高,能量利用效率的提高和碳足迹的降低空间均较大。因此应采取降低氮肥使用量、优化氮肥与有机肥配比等科学合理的管理措施,提高甘肃温室葡萄生产的能量利用效率,降低碳足迹,改善其环境效应。

中华钙果优良品种在甘肃省河西走廊的适应性分析

中华钙果是第三代水果,在我国北方已广泛种植,是含有特殊成份的第三代水果。通过比较其成功种植区的气候及优良品种的生长表现,根据河西走廊气候特点划分适应中华钙果种植区,提出引种早、中熟品种;强调补充灌水,注意预防早霜和晚霜是河西走廊栽培中华钙果的技术要点。在河西走廊推广种植中华钙果,不仅可以扩大钙果在我国的栽培范围,也可成为当地水果业产业突破点。

甘肃河西地区鲜食葡萄经济收益分析

以甘肃省河西地区种植的鲜食葡萄为研究对象,采用农户基线调查方法对不同种植区鲜食葡萄的生产投入和各项农资支出等要素进行实地调查,并对不同种植区、不同栽培方式的葡萄林地的投入产出、经济收益等作了比较分析。结果表明:2021年度甘肃河西走廊地区葡萄每667 m^(2)年均产量为1360 kg,总收入为9180.26元,其中,葡萄种植过程中劳动力投入占比最高,为57.21%;其次为农资支出费用,占比近40%;燃动费用占比仅为3.66%。鲜食葡萄每667 m^(2)年均净收益为2953.19元,投入产出比为2.11∶1,平均利润率为47.42%。不同栽培方式的鲜食葡萄经济收益不同:温室葡萄每667 m^(2)总收入为12060.5元,净收益为3309.99元,投入产出比2.72∶1;露地葡萄每667 m^(2)总收入5339.75元,净收益为2862.30元,投入产出比1.25∶1。全省每667 m^(2)平均葡萄产量为1360 kg,净收益为2953.00元。甘肃河西地区葡萄种植产业经济效益可观。

甘肃景电灌区次生盐碱地枸杞土壤有机碳库的动态模拟

以景泰红跃村典型次生盐碱地枸杞（Lycium barbarum）林为研究对象,基于CENTURY模型模拟枸杞生长过程中表层0-20 cm土壤有机碳库的变化,模拟研究结果表明,1）次生盐碱地开垦种植枸杞使得土壤总有机碳发生了显著变化,呈先增后减的倒＂V＂型变化趋势。枸杞林土壤有机碳在幼苗生长阶段（1-4年）快速增加,呈＂碳汇＂趋势,在成熟阶段土壤总有机碳逐渐降低,随着枸杞生长衰老（8-12年）,土壤有机碳降低到开垦前土地的水平。2）土壤碳库活度、碳库指数和碳库管理指数的变化也呈先升后降的趋势,表明次生盐碱地种植枸杞在生长初期可提高土壤肥力,但是随着枸杞生长年限的增加,土壤肥力逐渐下降,土壤性质呈恶化的趋势,这种变化过程与当前大量灌水、施化肥有极大的关系。如果不改变当前的农田管理措施,在未来20-30年内枸杞林地极有可能转变为一个弱的碳排放源。因此,改变当前的农田耕作方式,增加有机肥投入,采用科学灌水设备等对提高枸杞林土壤质量,增加固碳效益和减缓温室效应具有重要的作用。

荒漠区药用植物黑果枸杞研究现状综述

黑果枸杞是我国西北干旱地区特有的兼具耐盐碱和抗旱特性的野生灌木,可正常生长于大多植物无法生长的高盐渍化环境中,并发挥其生态效益;此外,黑果枸杞同时具备药用、食用功效,已被应用于饮料、保健品、药品等诸多行业,具有广阔的市场前景。丰富的营养价值、良好的经济价值及潜在的药用价值,使黑果枸杞野生资源受到大规模掠夺性开采,天然分布区环境日益恶劣,植被严重退化甚至死亡,其他伴生植物的生长也受到很大的威胁,野生居群的规模及分布区域呈迅速减小的趋势,其资源远远不能满足市场的需求。对荒漠区黑果枸杞现阶段研究成果进行了综合分析。

风沙流对梭梭冠型特征影响的风洞模拟研究

为了研究风沙流胁迫环境对梭梭Haloxylon ammodendron植株冠型特征的影响和适应机制,以2 a生梭梭为研究对象,在风沙环境风洞中分别模拟5、8、10、13、16和18 m·s^(-1)风沙流胁迫环境,定量分析风沙流胁迫对梭梭的生长和冠型特征的影响。结果表明:(1)不同强度风沙流胁迫后,梭梭枝条外表产生的伤害特征表现不一,植株恢复正常生长所需的时间也不同。18 m·s^(-1)风沙流胁迫20 min已达到致死风速,梭梭枝条恢复困难,永久死亡。(2)梭梭冠幅和植株体积大小随风沙流胁迫强度的增加呈先升高后降低的趋势。梭梭冠幅和植株体积累计增加量大小排序分别为:轻度风沙流胁迫>中度风沙流胁迫>重度风沙流胁迫。(3)梭梭枝条长度、分枝数量和枝条直径大小随风沙流胁迫强度的增加呈二项式曲线变化,新生枝长度累加量呈直线方程快速减少,表明梭梭具有较强的形态可塑性与变异性。

民勤荒漠—绿洲过渡带不同发育阶段白刺灌丛沙堆的防风固沙功能分析

【目的】民勤荒漠—绿洲过渡带从沙漠边缘到绿洲外围依次形成了雏形阶段、发育阶段、稳定阶段和活化阶段4种不同发育阶段的天然白刺灌丛沙堆,各发育阶段沙堆的防风功能、固沙功能和综合功能如何变化并不清楚。本研究期望通过对它们的研究,为中国干旱区荒漠化防治和绿洲生态安全保障提供科技支撑。【方法】在对各发育阶段白刺灌丛沙堆的植被特征、形态特征、分布特征野外调查和观测的基础上,采用统计分析和数值计算,对各发育阶段灌丛沙堆的防风功能、固沙功能以及综合功能值进行了分析阐述。【结果】(1)白刺灌丛沙堆的整体生长状况和植被覆盖度均随发育过程的进行呈先升高后降低的态势,发育阶段植被生长状况最好,而活化阶段生长状况最差(P<0.01);稳定阶段植被覆盖度显著高于其他阶段(P<0.01),而雏形阶段最低(P<0.01);沙堆体积大小随底面积的增加而逐渐增加;(2)不同发育阶段单株白刺灌丛的防风、固沙功能值变化趋势相似,大小排序为活化阶段>发育阶段>稳定阶段>雏形阶段;而样地内纵断面单位面积上防风功能为稳定阶段>活化阶段>发育阶段>雏形阶段,固沙功能为活化阶段>发育阶段>稳定阶段>雏形阶段,因此,其防风固沙综合功能发生了变化,功能值大小分别为稳定阶段>活化阶段>发育阶段>雏形阶段。【结论】民勤荒漠—绿洲过渡带白刺沙堆防风固沙综合功能值总体上随发育过程的进行而呈增加的趋势,表明从雏形阶段到活化阶段防风固沙功能逐渐增强。虽然活化阶段沙堆表现出退化现象,但是仍旧具有很好的防风固沙功效,对维护绿洲边缘生态安全具有重要的防护作用,应进一步加强退化沙堆的保护和抚育更新工作。

高等植物K^+吸收及转运的分子机制研究进展

K^+是植物生长必需的营养元素。K^+被植物根系吸收后,有效地向地上部转运,在跨膜转运的过程中主要由次级K^+转运蛋白和K^+通道介导。KT/HAK/KUP和HKT家族是参与植物体内K+吸收及转运的两类主要K+转运蛋白,其中HKT家族参与K^+转运的成员仅存在于单子叶植物中,它们在植物生长发育、渗透调节等过程中均发挥重要作用。Shaker家族是K^+通道中最早发现且研究最为深入的一类电压门控型通道,是植物K^+吸收的重要途径之一。本研究从结构特征、定位和组织表达、功能调控等方面对植物KT/HAK/KUP家族、HKT家族和Shaker通道进行综述,最后对未来的主要研究方向做了展望。

绿洲荒漠过渡带不同演替阶段白刺灌丛植被和沙堆形态特征相关性分析

在实地调查和形态测量的基础上,应用统计学原理和方法,研究民勤荒漠绿洲过渡带4种不同演替阶段白刺灌丛沙堆植被、形态和尺度特征,分析各演替阶段主要特征间的相关关系,阐明演替过程中沙堆主要特征间的演变趋势.结果表明:白刺灌丛的整体生长状况和植被盖度均随演替的进行呈先升高后降低的态势,发育阶段植被生长状况最好,稳定阶段植被覆盖度最高,而活化阶段两者均显著最低(P<0.01);沙堆底面积和体积大小均随着水平尺度的增加而增加, 4个演替阶段沙堆体积大小排序为活化阶段>发育阶段>稳定阶段>雏形阶段;灌丛植被和沙堆形态特征间的相关性在不同演替阶段均不同:沙堆盖度与高度、生长状态之间均呈显著正相关关系,但与枯枝率呈显著负相关关系;沙堆尺度大小、迎风坡长与沙堆高度的相关性随演替逐渐增强.不同演替阶段主要指标间的回归拟合曲线均不相同,主要以直线方程、二项式和乘幂3种曲线变化为主:雏形和发育阶段沙堆水平尺度和高度之间为二项式关系,稳定和活化阶段为幂函数关系,而沙堆体积与高度之间均为幂函数关系;灌丛沙堆土壤质地的变化随沙堆的演替而逐渐退化,发育、稳定阶段沙堆土质总体良好,而活化阶段土质退化明显.各演替阶段沙堆土质的变化与地上植被的退化表观一致.

干旱区沙地云杉种子育苗技术研究

沙地云杉(Picea mongolica)是中国特有树种,为了更好地保护这一植物资源,在田间条件下,运用正交试验的设计方法,研究了覆沙厚度、播种密度、覆盖材料3个因素对沙地云杉出苗率的影响。结果表明:试验中的最佳组合为以10mm覆沙厚度、300粒/行的播种密度配合河沙土为覆盖材料最好,组合出苗率也最高;在干旱沙区覆沙厚度和覆盖材料对沙地云杉播种育苗的影响极显著,播种密度对沙地云杉播种育苗也有不同程度的影响。

青土湖水面形成过程的荒漠植物群落演替

人工输水来恢复已干涸50多年的青土湖,对阻隔腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠联合具有重要的生态意义。经过人工输水后3年的定位观测,分析青土湖的人工水域区群落组成、结构变化和环境关系,得出以下结论:植物群落空间分布依水源呈现草甸-盐化草甸-荒漠三个梯度层,近水区为白刺群丛和芦苇群丛,向外是戟叶鹅绒藤群丛,再向外是沙蒿和一年生植物群丛。植物群落结构表现为密度增加和不同空间区的植物生活型变化。在距水面0-50m的地下芽植物芦苇数量激增,而距水面250-300 m之间,则是地面芽和一年生植物所占比例较大。青土湖输水引起植物群落演替不仅决定于原生群落类型,而且受地下水位和土壤盐分的空间变化影响,在短期内形成依水的空间隐域植被梯度,是植物适应环境变化配置的多向演替。植物群落的时间演替序列为荒漠→草甸,而空间演替序列为荒漠→盐化草甸→草甸。

基于CENTURY模型模拟研究次生盐碱地枸杞林土壤有机碳的变化

以景泰红跃村典型次生盐碱地枸杞林为研究对象，基于CENTURY模型模拟枸杞生长过程中表层0～20cm土壤有机碳库的变化。结果表明，次生盐碱地开垦种植枸杞使得土壤总有机碳发生了显著的变化，呈先增后减的倒“V”型变化趋势。枸杞林土壤有机碳在幼苗生长阶段（1—4a）快速增加，呈“碳汇”趋势，在成熟阶段土壤总有机碳逐渐降低，随着枸杞生长衰老（8～12a），土壤有机碳降至开垦前的水平。农田耕作措施、方法决定了土壤有机碳的动态变化。在当前的农田管理措施下，枸杞林地在未来20—30a内极有可能转变为一个弱的碳排放源。因此，改变农田管理方式、增加有机肥的投入、采用科学灌水设备、及时更新苗木等，对提高枸杞林土壤质量、增加土壤碳储量和减缓温室效应具有重要的现实意义。

民勤退耕地物种多样性与土壤生物学特征及其相关性研究

为了研究退耕地植被恢复中物种多样性与生物学特征存在一定的关系,以石羊河下游民勤绿洲内退耕地为研究对象,对其物种多样性与土壤酶活性及其相关性进行分析。结果表明:(1)随着退耕地的恢复,物种的Margalef指数、Simpson指数、Shanon-wiener指数呈下降趋势,群落优势度呈先增加后减少趋势,Pielou指数、Alatalo指数呈波动式增加趋势。(2)受退耕地盐碱化影响,土壤中过氧化氢酶的含量明显高于磷酸酶、脲酶和蔗糖酶;磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的含量随着退耕地植被的恢复呈波动式增加。而脲酶呈递减趋势,可能是因植被随退耕年限的增加使得物种趋于单一,为其提供的物质源随之减少。(3)民勤退耕地土壤酶活性与植物物种多样性存在不同程度的相关性,脲酶与各指数之间的相关性最为显著,磷酸酶次之,过氧化氢酶、蔗糖酶与各指数之间的相关性较弱。

民勤沙区沙丘丘间地不同类型土壤粒度分布特征研究

本文以甘肃石羊河下游民勤沙区的丘间地和沙坡土层里的土壤颗粒大小为研究对象,试图探究此区域土壤颗粒在丘间地的分布特征和分布规律。结果表明:研究区域中沙粒粒径的分布主要是以20~200μm (细砂粒)、200~2000μm(粗砂粒)的砂粒为主,其次为2~20μm(粉粒)的砂粒,而在0.01~2μm(粘粒)的砂粒粒径百分比的含量却很稀少。在无人为干扰的类型、人工种植梭梭林的类型、退耕地的类型三个样地类型中,各个颗粒大小的砂粒分布的密集度随着土层深度的增加而成正比随之增加。

干旱区退化河岸植被恢复研究进展

干旱区河岸植被对保护种质资源、稳定河岸、调节微气候和美化环境、提供人类活动场所均有重要的潜在和现实价值。研究认为河道断流,自然环境的脆弱,人类活动对植被的直接和间接破坏导致干旱区河岸植被退化。进行植被重建、应急输水、自然恢复过程中减少人类干扰是恢复退化植被的主要方法。本文以生态学和水文学为基本理论框架,利用3S技术和评价模型,研究纵向、横向、垂直与时间4维的大尺度河岸植被稳定与河岸生态系统稳定及关系,提出退化植被恢复技术。

3种机械沙障防风固沙功能的时效性

对设置在民勤治沙综合试验站固定沙丘地带的3种机械沙障(麦草沙障、粘土沙障、塑料网格沙障)在不同时期进行破损率、输沙率、风速等指标的测定,研究经过不同时间后各类沙障的防风固沙效益。试验结果表明:各类沙障设置初期(2002-2004年)均具有良好的防风固沙效果,但是随着时间的推移,各类沙障破损率均有所增加,6年后麦草沙障的破损率最大,平均为53%,塑料沙障最小,为11%,粘土沙障介于二者之间;沙障破损导致地表粗糙度均发生明显的变化,麦草沙障由设置初期粗糙度最大降到了最低,其近地表层0～20cm处的输沙率由2003年占裸地(CK)的0.11%上升为2009年的44.47%;粘土沙障顶部掏蚀严重,其输沙率也随时间的延长呈增加趋势,由19.32%上升为30.87%,这两类沙障表面由固定向流动沙丘发展的趋势明显。塑料沙障中下部沙面稳定而顶部很少被掩埋,平均粗糙度最大,其输沙率随时间的延长呈减少趋势,由2003年占裸地(CK)的2.73%下降为2009年的0.64%,表明沙障内沙面稳定,沙丘基本固定住,沙障仍具有固沙效应。从设置成本和实际的防护效益等方面综合考虑,塑料沙障相比其他机械沙障具有长期、稳定的生态和经济效益。

人工输水对石羊河下游青土湖区域生态环境的影响分析

通过对石羊河下游青土湖人工输水后水面形成区环境要素变化的调查研究,分析了水面形成对区域地下水位、植被、大气温湿度、风速等的影响。结果表明:(1)由于输水方式、输水时间集中等因素影响,区域水面形成快速;且每个输水周期完成6个月后的区域保留水面积持续增大,4a间水面积增加4.52倍,面积扩大的叠加效应明显。(2)输水作用和水面的形成,促使输水区域地下水埋深由>6m,提升到0.6—3.2m。(3)水面形成促进了区域以白刺为代表的单一荒漠植被群落向芦苇草甸、盐化草甸等多样化群落演替。(4)水面形成的"冷岛效应"明显,促进了区域小气候环境的改善;输水区500m范围平均温度降低55.67%,湿度增加3倍。人工输水对青土湖区域生态环境的改善产生了明显的积极作用,但输水政策的持续性、输水策略调整等不确定性影响,以及水面形成对局部范围风沙活动、植物物种多样性等方面的负面影响值得关注和深入研究。

景电灌区次生盐碱地枸杞林经济效益分析

以甘肃省景电灌区次生盐碱滩地种植枸杞（Lycium barbarum）的典型村落红跃村为研究对象，采用农户基线调查方法对枸杞种植生产过程中劳动投入和各项生产要素成本投入进行了调查，并对成熟稳产枸杞林地的经济效益和投入产出比以及不同生长年限枸杞经济效益动态变化做了分析。结果表明，枸杞林地年均生产成本4962．44元·667m^-2，其中，果实采摘和后期处理费用所占成本比例最高，为54％，其次为农田各项管理费用（施肥、浇水、修剪等劳动力投入），占总成本的22％；年均总收入为8500元·667m^-2，纯收入为3538．36元·667m^-2，投入产出比为1：1．72；不同生长年限构杞经济效益不同，3年龄枸杞开始产生经济效益，4～6年达到收益最大，8～9年以后收益逐渐稳定在2000～3000元·667m^-2，经济效益可观。本研究针对目前存在的问题，提出了节本增效的方法与建议。

石羊河下游7种沙生灌木的构型比较

为了明确比较相同环境下不同灌木的构型特征,揭示其防风固沙机理,也为仿真模拟研究提供基础数据,该研究对石羊河下游的相同环境下,高度相似的梭梭(Haloxylon ammodendron)、油蒿(Artemisia ordosica)、沙蒿(A.arenaria)、花棒(Hedisarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、白刺(Nitraria tangutorum)、红砂(Reaumuria kaschgarica)7种灌木的分枝角度、枝长和分枝数等构型指标进行测量分析。结果表明:(1)7种灌木中有6种的平均分枝角度自冠层内部向外逐渐变大,枝序级可分为四级,除油蒿外,其余灌木的冠层外枝均较长。(2)分枝分维数以红砂最大,其次为梭梭和白刺,沙拐枣和花棒最小;除梭梭外,其余灌木的总体分枝率都小于1。(3)除沙拐枣外,其余灌木的侧影面积随高度增加而增加,达到最大值后又逐渐减少。研究认为,生长在相似环境的灌木形成了不同构型,红砂、白刺、油蒿和花棒可归为密生枝型灌木,梭梭、沙拐枣和沙蒿则可定为疏生枝型灌木。

景电灌区农田防护林衰败及优化模式

景电灌区农田防护林网是景电灌区防护林体系的重要组成部分,通过调查景电灌区农田防护林衰败现状,分析退化原因,提出优化改造模式,为景电灌区农田防护林更新改造从而发挥可持续效益提供技术支撑。结果表明,1)以杨树为主要树种的景电灌区农田防护林网目前呈严重衰败状态,尤其在个人管护的区域,残缺断代现象严重,部分地方甚至基本消失;2)病虫危害,耗水、胁地严重而被砍伐,耕地次生盐渍化导致树木生长不良、枯死,树种单一、结构不合理,管理不到位等是造成农田防护林衰败的主要原因;3)三倍体毛白杨(Populus tomentosa)、廊坊(P.langfanggensis)、樟子松(Pinus sylvestris)、刺槐(Robinia pseucdoacacia)、白蜡(Fraxinus chinensis)、鸣山大枣(Jujube minshan)等树种为该地区农田防护林建设的适宜树种,可采用农田防护林杨树优势树种轮换、针叶常绿树种优化改造、生态经济型防护林网营造等模式对景电灌区农田防护林网进行更新改造。农田防护林网的改造,将对完善防护林体系,保障景泰绿洲的安全产生重要意义。