氮添加对宁夏荒漠草原植物初级生产力的影响机制

许多研究探索了与全球变化相关的生态系统功能的变化,但对生态系统功能变化的机制与途径了解较少。初级生产力是生态系统功能的重要组分,但关于氮(N)添加下荒漠草原植物群落初级生产力如何变化以及变化机制尚未明确,N是否通过影响生物多样性来影响荒漠草原初级生产力?为此,本研究在荒漠草原开展了为期4年的N添加控制实验(2018—2021年),试验处理包括对照和4个N添加水平(5、10、20和40 g m^(-2)a^(-1)),研究了N添加对荒漠草原物种多样性、功能多样性、初级生产力及其关系的影响。结果表明:(1)N添加处理(2018—2021年)改变了植物物种多样性及功能多样性,但年际间变化趋势不同。N添加处理第四年(2021年)荒漠草原植物功能多样性(Rao指数)、群落加权平均值-株高、功能均匀度和功能离散度均显著增加,而荒漠草原植物物种丰富度和Shannon-Wiener指数均显著降低。(2)N添加可以通过影响物种丰富度和功能多样性进而间接地促进荒漠草原初级生产力,但群落加权性状值-株高对初级生产力的影响是正效应,而物种丰富度和功能离散度对初级生产力的影响是负效应。(3)生物量比率假说更能解释荒漠草原植物群落初级生产力的变异。我们的研究表明了N添加主要通过改变群落内优势物种的功能性状来调节荒漠草原植物初级生产力。

荒漠草原沙漠化对土壤无机碳和有机碳的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏荒漠草原不同沙漠化阶段土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的研究,探讨荒漠草原沙漠化对土壤SIC、SOC及不同粒径组分土壤SIC、SOC分布特征的影响。结果表明:(1)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—10cm土层各粒径组分土壤SIC和SOC含量呈下降趋势。半固定沙地和流动沙地各粒径组分土壤SIC含量均表现为黏粉粒无机碳(CSIC)>细砂粒无机碳(FIC)>粗砂粒无机碳(CIC),而SOC含量均表现为细砂粒有机碳(FOC)>粗砂粒有机碳(COC)>黏粉粒有机碳(CSOC)。(2)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—30cm土层土壤无机碳(SICD)、土壤有机碳(SOCD)和土壤总碳(STCD)密度均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地。固定沙地、半固定沙地和流动沙地土壤SOCD、SICD分别比荒漠草原降低了18.5%,57.7%,60.5%和6.7%,35.9%,47.0%。(3)0—10cm土层各粒径组分土壤SOC和SIC含量、全土SOC含量与0—30cm土层SOC和SIC均呈显著正相关关系,其中土壤粗砂粒有机碳和粗砂粒无机碳对SOC影响最大,而土壤黏粉粒有机碳和黏粉粒无机碳与全土SIC含量呈显著负相关关系。因此,沙漠化防治对于减少荒漠草原土壤碳损失极为重要。

短期氮磷添加对荒漠草原土壤活性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究氮(N)、磷(P)添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳含量及有效率、土壤碳库管理指数(CPMI)、敏感指数(SI)的影响,探讨N、P添加后土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳对碳库管理指数的表征作用。结果表明,N添加、P添加或NP共同添加对荒漠草原0~20 cm土壤溶解性有机碳的累积有显著促进作用,但对0~20 cm土壤微生物生物量碳无显著影响。NP共同添加显著增加0~10 cm土层土壤易氧化有机碳。0~30 cm土层N、P添加的土壤溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,说明土壤溶解性有机碳对短期N、P添加反应最敏感,因此可作为荒漠草原短期N、P添加对土壤有机碳变化的指示物。短期N、P添加能提高碳库管理指数,增加土壤有机质含量,促进荒漠草原土壤恢复。

荒漠草原植物群落结构及其稳定性对增水和增氮的响应

通过在荒漠草原开展增水和增氮野外控制试验,研究增水和增氮对荒漠草原植物群落结构、物种多样性及群落稳定性的影响。结果表明:(1)增水和增氮处理显著影响了荒漠草原植物群落结构和地上生物量,而对植物群落稳定性影响不显著(P>0.05)。增水处理显著增加了豆科和禾本科植物地上生物量(101.3%和57.9%)(P<0.05);增水+增氮处理显著增加了植物群落盖度(43.2%)和地上生物量(112.4%)及不同功能群(禾本科和杂类草)植物盖度(75.5%和47.3%)和地上生物量(139.3%和85.7%)(P<0.05)。与增氮处理相比,增水+增氮处理显著增加了植物群落和不同功能群(禾本科和杂类草)植物高度、盖度和地上生物量(P<0.05)。(2)增水、增氮和增水+增氮处理均显著降低了植物群落Pielou指数(11.7%、8.7%和10.2%)(P<0.05)。(3)增水和增水+增氮处理提高了荒漠草原植物群落稳定性,而增氮处理降低了荒漠草原植物群落稳定性。增水处理荒漠草原植物群落稳定性效应大于增水+增氮处理。研究表明,荒漠草原植物群落结构受到氮沉降和降水增加的共同影响。增加降水对荒漠草原植物群落稳定性的积极效应可能会抵消部分氮沉降的消极影响,荒漠草原植物群落地上生物量及群落稳定性可能有所增加。

养分添加和降水变化对荒漠草原植物群落物种多样性和生物量的影响

本研究旨在探讨荒漠草原植物群落物种多样性及生物量对养分添加和降水变化的适应策略,以期为退化荒漠草原的恢复和管理提供理论基础。本试验在宁夏荒漠草原开展了养分添加和降水变化野外控制试验,通过测定植物群落物种数及生物量,研究养分添加和降水变化对荒漠草原植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:养分添加显著降低禾草丰富度(P<0.05);减少50%降水显著降低Shannon-Wiener指数和物种总丰富度,增加50%降水显著增加物种总丰富度(20.5%~28.2%)(P<0.05);养分添加和增加50%降水显著提高植物群落盖度和生物量(P<0.05);减少50%降水条件下,养分添加处理与不添加处理相比植物群落地上生物量显著提高(54.3%~75.6%)(P<0.05);植物群落地上生物量与Shannon-Wiener指数和物种总丰富度呈显著正相关(P<0.05)。研究表明:减少50%降水条件下,养分添加能够缓解水分对荒漠草原植物生长的限制,其中氮磷钾添加缓解效果优于氮添加。

氮磷添加对荒漠草原植物-凋落物-土壤生态化学计量特征的影响

为明确植物、凋落物和土壤养分含量及化学计量比对土壤中添加多种限制性养分的响应,阐明“植物⁃凋落物⁃土壤”连续体化学计量动态及各组分之间的协同作用,以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)、磷(P)养分添加控制试验。试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加、NP共同添加4个处理。结果表明:(1)NP共同添加显著增加了荒漠草原植物N和P含量、以及凋落物和土壤P含量,显著降低了荒漠草原植物C∶N和C∶P、以及土壤和凋落物C∶P和N∶P。P添加显著增加了荒漠草原植物、凋落物和土壤P含量,显著降低了植物、凋落物、土壤C∶P和N∶P。N添加分别增加了植物、凋落物N含量和N∶P,但对植物N含量影响未达到显著水平。(2)C、N、P含量和N∶P大小均表现为植物>凋落物>土壤,C∶N和C∶P均表现为凋落物>植物。(3)N添加提高了荒漠草原植物对P再吸收效率,降低了荒漠草原植物对N利用效率;P添加提高荒漠草原植物对N再吸收效率,降低荒漠草原对P的利用效率;NP共同添加提高了荒漠草原植物对N和P再吸收效率,降低了荒漠草原植物对N和P利用效率。(4)植物⁃凋落物⁃土壤的N、P含量和化学计量比之间显著相关,其中植物N、P、N∶P与凋落物和土壤N、P、N∶P显著正相关,凋落物P、C∶N与植物和土壤C∶P、N∶P显著负相关。(5)荒漠草原植物和凋落物N较稳定(1/H=0.45和1/H=0.48),而植物和凋落物P、N∶P较敏感(1/H=0.80、0.73和1/H=0.81、0.78)。荒漠草原植物生长受N限制,N添加缓解荒漠草原植物N限制,P添加和NP添加加剧荒漠草原植物N限制,荒漠草原植物通过改变养分利用策略和再吸收利用效率适应土壤中N、P含量的变化。

短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应。研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0~10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组有机碳的积累,分别使其增加了50%~70%、15%~31%。短期N、P添加显著增加土壤非保护性有机碳分配比例(25%~52%),而降低了土壤非保护性有机碳向保护性有机碳转化速率常数(24%~42%)。荒漠草原土壤有机碳主要以非保护性有机碳形式储存,短期N、P添加通过影响土壤非保护性有机碳分配比例,使土壤肥力提高,土壤有机碳的活性组分增加,不利于土壤有机碳的稳定。

关于宁夏盐池县草畜产业发展情况的思考

宁夏盐池县推进"生态立县",加强草原基础设施建设,改良补播天然草原,使草原植被得以恢复,大力发展人工种草,引导农民转变畜牧业生产方式,大力推进草畜结合的产业化方向,以"盐池滩羊"品牌效应带动草畜产业大发展。

盐池县草场资源分析研究

简要介绍了盐池县5种草场资源现状,分析了牧草生产存在的主要问题,并针对存在的问题提出了进一步发展对策及建议。

盐池县肉羊产业现状及发展对策

介绍了盐池县肉羊产业发展现状,分析了其存在的问题,并且提出了肉羊产业发展对策,以期为盐池县肉羊产业快速发展提供科学参考。

盐池县天然草场立体复合栽培的综合效益评价

本文在盐池县进行了沙打旺与苜蓿免耕补播立体复合种植试验。结果表明,采用沙打旺与苜蓿免耕立体复合种植,较人工撒播(沙打旺与苜蓿分别单种),降水利用率提高11.3%~19.7%,活动积温利用率提高13.5%~31.1%,田间CO2补给量提高274×10^-6,生物产量(干草)、植被覆盖度、产值、经济纯收入、产投比分别高22.8%、17.6%、29.5%、41.1%、51.2%,草场等级也由3等7级提高到2等4级,表现出良好的生态效益、经济效益与社会效益。

宁夏盐池县优质牧草栽培技术要点

人们的环境保护意识逐渐增强,环保已成为各个行业发展基本前提与要求。对于畜牧业发展也同样,牧草营养物质含量比较丰富,能供给牧群进行食用。而牧草具有再生能力强、营养丰富的特点,很多畜牧人员都喜欢使用牧草作为主要喂养畜禽的饲料,进而提高畜禽的质量,创造更高的经济效益。该文主要论述盐池县畜牧业发展现状分析、牧草种子的选择与处理、播种技术要点分析、田间管理技术要点分析及病虫害防治技术。

盐池县柠条饲料加工利用技术体系

本文阐述了柠条饲料开发的必要性,总结了柠条饲料加工利用原材料和加工机械的选择(原材料以3~4年林龄或3~4年平茬1次的柠条为佳,以6月进行平茬的柠条钙磷含量比较平衡、营养价值最高、蛋白质含量最大;选择硬度60 HRc左右、直径185 mm、厚度3 mm的超硬钨耐磨锯片的侧挂式小型割灌机与加大原机配套功率的自走式联合灌木收获机进行平茬,选择湖南碧野生物科技有限公司研制的柠条搓丝机进行粉碎)以及粗饲料、青贮饲料、配合饲料、颗粒饲料的加工技术要点,以期为当地柠条的饲料化利用提供参考。

养分添加和降水变化对荒漠草原地上和地下生物量稳定性的影响

为明确荒漠草原生态系统功能和稳定性对水分和养分资源可利用性改变的响应,阐明荒漠草原生物量稳定性的影响机制及途径,本研究在宁夏荒漠草原开展了为期5年的养分添加和降水变化野外控制试验(2018-2022年),试验包括9个处理:对照(Cont)、N添加(N)、NPK添加(NPK)、减少50%降水(Cont–50%)、增加50%降水(Cont+50%)、N添加+减少50%降水(N–50%)、N添加+增加50%降水(N+50%)、NPK添加+减少50%降水(NPK–50%)和NPK添加+增加50%降水(NPK+50%)。通过测定地上、地下生物量及物种多样性,分析了物种异步性、物种多样性、生物量稳定性及生物量稳定性的影响因素。结果表明:(1)养分添加和降水变化显著影响荒漠草原植物群落生物量,NPK+50%处理增加了地上生物量(156.28%)、地下生物量(51.95%)及总生物量(75.67%),而Cont–50%处理降低了地上生物量(45.59%)、地下生物量(25.09%)及总生物量(31.41%);(2)除NPK+50%处理外,其他处理的地上生物量、地下生物量和总生物量稳定性均显著低于对照处理。NPK+50%处理降低了地上生物量稳定性(31.90%),但增加了地下和总生物量稳定性(33.48%和12.38%);(3)养分添加和降水变化显著影响物种多样性(物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数)和物种异步性,其交互作用对物种异步性有显著影响;(4)降水变化通过降低物种异步性进而降低地上生物量稳定性和总生物量稳定性。地上生物量稳定性对总生物量稳定性无显著的直接效应,而地下生物量稳定性对总生物量稳定性具有显著正效应。综上所述,养分添加和降水变化降低荒漠草原生物量稳定性,物种异步性(互补效应)是荒漠草原生物量稳定性的主要影响机制。在荒漠草原地区地下生物量稳定性对总生物量稳定性的贡献大于地上生物量稳定性,因此,在探究植物群落稳定性对养分添加和降水变化的响应模式及其机制时,不能仅局限于植物地上部分的研究,也要充分考虑植物地下部分的变化和响应。

基于高光谱的水体BOD含量模拟估算

高光谱技术由于满足连续性与光谱可分性的要求,具有能够区别同一种地物不同类别的能力,且光谱数据获取速度快,操作简易,在监测水体分布状况、水体指标上具有突出成就。生化需氧量BOD是评价水污染的重要指标,现行常规的测量方法为五日培养法,这种方法消耗试剂、操作复杂、受干扰因素多、测定时间长、不能及时反映水质变化、无法及时有效地预警突发水污染事件,鉴于传统方法的缺点,探索基于高光谱技术的水体BOD含量的估算和反演对水质评定具有重要意义。以西安地区三处地表水为研究区,共计60处试验点,每处试验点重复测定10次光谱与BOD值,取平均值作为原始光谱,利用Person相关系数法筛选光谱与BOD值的敏感波段,并使用主成分分析与最小二乘法消除光谱指标的多重共线性,建立水质BOD指标的多元线性回归模型与偏最小二乘回归模型。研究结果如下:(1)BOD敏感波段大体分布于600~900 nm,共筛选出了35个显著相关的原始光谱指标,其中758 nm相关系数绝对值最高(0.418);(2)经由主成分分析降维得出的Z_(1)和Z_(2)与BOD指标的多元线性回归模型精度较好(R^(2)=0.565,RMS E=0.007),且主成分分析中可以明显区分0~0.2与0.4~0.6 mol·L^(-1) BOD浓度;(3)光谱指标与BOD指标构建偏最小二乘回归模型的精度R^(2)高达0.896,RMSEP=0.7469(留一交叉法均方根误差);jack.test检验发现628 nm对反演水体BOD含量的影响极其显著,889与893 nm波段对其影响较为显著;(4)根据模型拟合精度,筛选的最优的BOD反演模型为偏最小二乘回归模型,对偏最小二乘模型进行精度检验,精度较好(R^(2)=0.81)。基于以上试验结果,提出了一种基于偏最小二乘法高光谱水质BOD参数的反演方法,为水质BOD参数动态检测提供了新方法。

甘肃省草地植物区系研究

按照吴征镒的中国种子植物分布区划分,对甘肃省草地植物区系的组成、植物科、属的统计及其分布特征进行了分析,得出甘肃省草地植物区系物种丰富,共有植物154科706属2 128种;地理成分温带性质明显;有一定的过渡性及相互渗透的特点;区系成分以年轻成分为主,中国特有属较少。

基于高光谱的祁连山东段灌丛生物量估测模型构建

以青藏高原祁连山东段的优势灌丛金露梅(Potentilla fruticosa)、杜鹃(Rhododendron simsii)、高山柳(Salix cupularis)为研究对象,依据野外实地采集的植物高光谱数据和生物量数据,选取特征波段构建高光谱植被指数,利用单因素回归法分别建立了5种植被指数(NDVI、RVI、DVI、GNDVI、PRI)与生物量的4种估测模型(线性、指数、对数、多项式),并对模型的拟合效果进行精度验证。结果表明:灌丛生物量与NDVI和GNDVI的相关性较高(R^2>0.8),多项式模型拟合效果优于线性模型、指数模型、对数模型。利用GNDVI构建的高寒灌丛生物量的多项式拟合估测模型模拟精度最高,拟合效果最好,复相关系数R^2=0.884 9,为最优模型。构建高寒灌丛生物量估测模型,对准确估测青藏高原高寒灌丛的生物量具有重要的现实意义,同时可为青藏高原其他植物生物量的估测以及青藏高原的保护提供理论参考。

透射光谱的水体亚硝酸盐含量模拟估算

亚硝酸盐是水体中重要的必测指标之一,对于水体质量的评估有着重要意义。但传统的检测方法操作复杂、受干扰因素多、测定时间长、不能及时反映水质变化、无法及时有效地预警突发水污染事件。鉴于此,探索准确、实时、环保的环境水体和饮用水中的亚硝酸盐含量检测办法具有重要意义。采用优级纯试剂配制10种浓度的亚硝酸盐氮标准溶液(0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14,0.16,0.18和0.20 mg·L^(-1)),采用OCEAN-HDX-XR微型光纤光谱仪扫描10次各浓度亚硝酸盐溶液在181.1~1023.1 nm范围内的透射光谱,取平均值作为各浓度亚硝酸盐溶液原始透射光谱,之后以亚硝酸盐含量作为因变量,全波段原始透射光谱作为自变量,采用随机森林回归中特征变量重要性方法,筛选特征变量,再此基础上利用交叉验证法,挑选最为稳定的模型变量个数,建立亚硝酸盐优化随机森林反演模型。结果如下:(1)利用全波段建立的随机森林模变量解释率(var explained)=76.49%,均方残差(mean of squared residuals)=0.000688;(2)随机森林变量重要性方法筛选对亚硝酸盐反演的敏感波段,其中195.1 nm重要性值最高,并利用留一交叉法发现,当利用19个光谱特征变量时随机森林模型的均方根误差最低,以筛选光谱特征变量建立的优化随机森林变量解释率(var explained)=83.45%,均方残差(mean of squared residuals)=0.000552。变量筛选有效减少了光谱数据量,对优化模型的建立提供了基础;(3)对建立模型进行模型检验,其中全波段随机森林模型测试集R^(2)=0.8203,RMSE=0.03,检验集R^(2)=0.9793,RMSE=0.01,优化随机森林模型测试集R^(2)=0.8734,RMSE=0.022,检验集R^(2)=0.9798,RMSE=0.008,对比全波段随机森林模型与优化后随机森林模型后发现,优化随机森林模型测试集与检验集模型解释度、模型精度均要高于全波段随机森林模型,说明优化方法不仅可有效降低光谱维度,对于寻找亚硝酸盐光谱敏感波段,建立精度较高的亚硝酸盐反演模型有着积极意义。基于以上试验结果,提出了一种优化随机森林模型高光谱水质亚硝酸盐参数的反演方法,为水质亚硝酸盐参数动态检测提供了新方法。

荒漠草地沙漠化对土壤养分和胞外酶活性的影响

为探讨荒漠草地沙漠化过程中土壤养分含量、土壤胞外酶活性的变化特征及土壤养分与土壤胞外酶活性的关系,采用空间序列代替时间演替的方法,对宁夏中北部盐池县荒漠草地不同沙漠化阶段(潜在沙漠化、轻度沙漠化、重度沙漠化、极度沙漠化)草地的土壤养分、土壤胞外酶活性进行了研究。结果表明,荒漠草地沙漠化过程中土壤养分含量和土壤胞外酶活性均表现出不同程度的变化。土壤速效氮、速效磷、铵态氮和硝态氮随着荒漠草地沙漠化程度的加剧均呈逐渐降低趋势;土壤速效氮、铵态氮和硝态氮随着草地沙漠化的加剧呈显著降低趋势,而荒漠草地沙漠化过程中土壤速效磷无显著变化。土壤速效氮对荒漠草地沙漠化的响应更加敏感,轻度沙漠化阶段、重度沙漠化阶段和极度沙漠化阶段土壤速效氮分别比潜在沙漠化阶段降低了12.0%、50.1%和54.4%。荒漠草地沙漠化过程中,土壤α-1,4-葡萄糖苷酶(AG)、β-1,4葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-木糖苷酶(BXYL)、β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)的活性均表现为潜在沙漠化>轻度沙漠化>重度沙漠化>极度沙漠化,随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤胞外酶的分解能力逐渐变弱。土壤胞外酶活性与土壤速效氮、铵态氮和硝态氮含量呈显著正相关,表明土壤胞外酶可以反映土壤肥力水平。

燕麦种子浸提液对3种草坪草种子萌发的化感作用

以燕麦品种陇燕二号种子为供体,用80%乙醇,丙酮和自来水3种溶剂浸提燕麦种子化感物质,通过生物测定法分析不同浓度的浸提液对高羊茅、多年生黑麦草、白三叶3种草种萌发的化感作用。结果表明:燕麦化感物质易溶于80%乙醇,3种草种对浸提液的化感作用敏感性顺序依次为高羊茅>多年生黑麦草>白三叶。80%乙醇浸提液对多年生黑麦草化感作用表现为低浓度促进,高浓度抑制的作用。当浓度为1.250g/L时,多年生黑麦草发芽率(GR)最大,为94.17%。