土壤水分时间稳定性研究进展

土壤水分是陆地生态系统中不可或缺的组成部分,在地表水文过程中起着关键作用,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程,是陆地生态系统健康运行的关键。以土壤水分时间稳定性概念为主线,从时间稳定性概念、研究方法、应用和影响因素等方面,系统阐述了土壤水分时间稳定性近年来的研究进展,探讨了代表性测点的选取标准以及土壤水分时间稳定性的影响因素。结合目前的研究进展,提出了未来的研究重点:加强多因素综合作用对土壤水分时间稳定性的研究;结合"3S"技术、计算机模拟和野外实测来研究时间稳定性的尺度问题;如何高效选择代表性测点;探讨时间稳定性概念在植被恢复区和气候敏感区的研究与应用。     

退化红壤不同人工林恢复下土壤节肢动物群落特征

对退化红壤上恢复 1 0 a的 4种人工林 ,即小叶栎 ( Quercuschenii)、木荷 ( Schima superba)、马尾松 ( Pinusmassonina)与木荷 -马尾松的混交林土壤节肢动物群落进行了季节动态调查。结果表明 ,不同林地节肢动物群落的组成和数量发生了明显分异。节肢动物类群数在各季节一般都是小叶栎最高 ,混交林、木荷居中 ,马尾松最低。节肢动物的个体数总体上仍以小叶栎最高 ,但在夏季 ,马尾松林地由于弹尾目数量爆发而使总个体数最高。节肢动物群落存在明显的季节波动 ,一般春季节肢动物类群数和个体数量最高 ,夏季最低 ,夏季高温干旱对节肢动物有强烈的抑制作用 ,而冬季低温对节肢动物的影响不及夏季干热的影响严重。各季节林地节肢动物群落组成皆以螨类为主体 ,占总个体数的 6 0 .2 %～ 91 .7%。弹尾目占总个体数的比例季节变化较大 ,但均以马尾松林地为最高。捕食者数量 (蜈蚣和蜘蛛 )在各季节都是小叶栎显著高于其它林地 ( P<0 .0 5 ) ,混交林与木荷比较接近 ,而马尾松最低。在群落多样性指数中 ,丰富度指数 d和密度 -类群指数DG表达的群落差异明显 ,其在不同林地的大小顺序与类群数趋势基本一致 ,而香农指数 H、均匀度指数 J群落之间基本无差异。聚类分析和鉴别分析将不同林地的节肢动物群落分成 4组 ,小叶     

黄河三角洲垦利县夏季土壤水盐空间变异及土壤盐分微域特征

黄河三角洲作为我国重要的后备土地资源区,土壤盐渍化问题突出,切实掌握季节性土壤水盐状况及其微域特征是该区土壤盐渍化防控和土地资源高效利用的重要基础。选择黄河三角洲垦利县,通过野外调查实测与室内化验分析获取土壤水盐含量数据,利用统计分析、GIS空间插值、实地观测与数据分析对比等方法,分析了研究区夏季土壤水盐状况及其微域变异规律。结果显示:研究区夏季土壤水盐含量总体较高,含盐量以中度盐渍化为主,随着土层深度的增加含盐量呈上升趋势,且各层土壤含盐量呈显著正相关性;含盐量较高的地区主要分布在该区东北部和中东部,含盐量较低的地区主要分布在西南部和中部;土壤含盐量从大到小的植被类型依次为光板地→碱蓬→高粱→芦苇→茅草→水稻→棉花→玉米;土壤盐分微域变化特征明显,含盐量受距路边远近、不同耕作措施、地形部位、植被群落等因素影响较大,表现出微域规律性和复杂性。该研究基本摸清了研究区夏季时相的土壤水盐状况及其微域特征,为黄河三角洲农作物栽培管理及土壤资源可持续利用提供了科学依据。     

模拟穿透雨减少对锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)树干液流密度的影响

降水格局变化是全球气候变化的重要特征之一,未来气候变化下,较为频繁和严峻的干旱将威胁地球中纬度部分地区的森林,但森林植被如何响应季节性干旱胁迫及其机制尚不清楚。北亚热带-暖温带过渡区分布着以锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,研究其水分蒸腾代谢过程对干旱的响应是评估气候变化对过渡区天然落叶阔叶林生态系统水碳影响的关键科学问题。在典型的锐齿栎天然林中通过开展模拟穿透雨减少大型野外实验,采用Granier热扩散式探针技术监测锐齿栎树干液流密度的动态变化,研究了不同径级锐齿栎树干液流密度对模拟干旱的响应规律。结果表明:(1)穿透雨减少对树干液流密度的影响呈现季节变异。在7月份,林内穿透雨减少显著降低了锐齿栎的树干液流密度,但生长季后期的10月份林内穿透雨减少反而使锐齿栎树干液流密度显著升高。(2)不同径级的锐齿栎树干液流密度在生长季内对干旱有不同的响应,特别是小径级的树干液流密度与其他径级有较多的不同。小径级的锐齿栎树干液流密度在5、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在9、10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。中径级的锐齿栎树干液流密度在5、10月份表现为减雨样地显著大于对照样地,在7月份则表现为减雨样地极显著小于对照样地。大径级的锐齿栎树干液流密度在6、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。     

密云水库上游流域生态系统服务功能空间特征及其与居民福祉的关系

生态系统管理的一个重要挑战是在区域尺度上管理生态系统服务并提高当地居民福祉。以2009年土地利用数据和社会经济数据为基础,利用InVEST模型和空间制图在乡镇尺度上对密云水库上游流域水资源供给服务、土壤保持服务、水质净化服务、产品供给服务以及居民福祉进行了定量评估和空间特征刻画,并探讨了生态系统服务与居民福祉的不同关系模式。结果表明,流域内各乡镇土壤保持服务从上游到下游呈逐渐递增的趋势,水质净化服务从上游到下游整体上也呈逐渐递增的趋势,流域内水质净化服务功能与水资源供给服务、粮食供给服务、蔬菜供给服务以及畜牧产品供给服务在空间上呈显著负相关;基于生态系统服务与居民福祉在空间上的聚集特征,可将56个乡镇划分为低服务低福祉模式、供给服务依赖模式和高服务高福祉模式,针对这3种关系模式特点,可分别提出改善生态系统服务功能和居民福祉的管理措施。案例研究可为其他区域实施分区管理、协调生态系统服务功能保护与居民福祉的关系提供借鉴。     

农田土壤紧实的发生、影响及其改良

土壤紧实是影响农田土壤质量和作物生长的关键障碍因子之一,是当前土壤功能及农田生态健康研究领域的重点。本文分析了近年来国内外关于土壤紧实的发生原因、影响因素、改良措施的研究进展。除农业机械以外,耕作制度和水肥管理对紧实的影响也不可忽视,此外,各因素的影响程度会随时空而变化。在综合分析已有研究的基础上,就目前土壤紧实研究中亟待解决的问题进行了探讨,认为今后应加强以下几方面的研究:1)从分子方面探讨抗紧实作物的遗传机理;2)田间可视化评价结合模型研究紧实下土壤-作物的变化过程;3)深入探讨土壤紧实的改良措施,为今后农田健康的相关研究提供参考。     

马尾松和香樟的抗土壤酸化能力及细根生长的差异

采用钻取土芯法对土壤和根系取样,分析比较了在相似立地条件下的酸化土壤上生长的马尾松（Pinus massoniana）纯林和香樟（Cinnamomum camphora）纯林的抗酸能力及细根生长与垂直分布。研究结果表明,与马尾松纯林相比,香樟纯林在腐殖质层和0—60cm土层中的盐基离子（Ca^2＋和Mg^2＋）含量、盐基饱和度和pH值较高,而Al^3＋、H^＋含量较低,香樟纯林具有较强的减缓土壤酸化能力;在腐殖质层和0—20cm土层,香樟纯林单位面积的各项细根生长指标均显著高于马尾松纯林（P〈0．05）,其中,在0—20cm土层,香樟纯林单位面积的细根干重、长度、表面积、体积和根尖数分别是马尾松纯林的1．40、2．91、2．55、2．27倍和3．48倍;在腐殖质层,香樟纯林和马尾松纯林单位土体的细根干重、长度、表面积、体积和根尖数达最大值,而且香樟纯林分别是马尾松纯林的3．30、7．55、6．16、4．89倍和6．89倍,二者各项细根密度指标的垂直分布均随土层加深而减少,但香樟纯林递减速度快于马尾松纯林,就细根而言,香樟属于浅根性树种,马尾松属于深根性树种。对两树种0～20cm土层的土壤酸化程度和细根生长的分析表明,香樟细根的抗土壤酸化能力较强。因此,利用香樟混交来改良酸沉降区马尾松纯林的酸化土壤和林木生长具有重要意义。     

广西两种能源植物种植对土壤动物多样性的影响

在广西武鸣地区以木薯(Manihot esculenta)平地为参照,于2012年7月从能源植物种类筛选(甘蔗(Saccharum officinarum)与木薯)、种植模式(套作与单作)和地形选择(坡地与平地)等方面,对主要能源植物甘蔗和木薯种植地进行了土壤动物和土壤环境质量的调查.结果表明:在甘蔗种植地,土壤动物的数量、多样性、生物学质量均出现了显著下降,特别是生物学质量下降幅度达53％(P=0.032);在木薯平地上套种花生(Arachis hypogaea)对土壤动物的数量、群落组成及生物学质量无明显影响,但生物多样性显著上升;地形选择对土壤动物的效果明显,坡地的土壤动物数量、生物多样性及生物学质量均出现普遍下降.这些结果表明,木薯比甘蔗更适合长期种植,且通过优化种植模式,选择适当地形还可以缓冲木薯种植过程对土壤生物多样性和土壤质量的负面影响,因此可初步断定在广西可以优先选择木薯作为一种长期发展的能源植物.     

全球变化背景下内蒙古草原土壤微生物多样性维持机制研究进展

全球变化对人类环境的影响是近几十年世界广泛关注的热点之一。内蒙古草原不仅是我国重要的牲畜和饲料生产基地, 而且有着不可替代的生态系统功能。土壤微生物是地球上多样性最高的生物类群, 在驱动碳氮循环等多种生态系统过程中发挥着至关重要的作用。由于研究技术的限制和群落结构复杂等原因, 土壤微生物生态学研究还处于描述性阶段, 理论研究还很缺乏。鉴于此, 利用分子生物学技术尤其是新一代测序技术, 从理论层面上系统地研究全球变化背景下我国北方草地微生物多样性的维持机制具有重要意义。本文在比较各种环境变化对土壤微生物群落的相对影响的基础上, 分析全球变化对微生物多样性影响的物理化学和生态学机制, 并对未来内蒙古草原微生物多样性的重点研究领域进行了展望, 包括: (1)加强全球变化多因素综合研究; (2)加强微生物多样性维持的生态学机制的研究; (3)加强地上与地下多样性关联机制的研究; (4)加强全球大尺度多生态系统的整合研究。     

都江堰地区三种壳斗科植物的种子库及其影响因素研究

于2000年9月～12月,在都江堰地区对原生林和次生林中3种优势壳斗科(Fagaceae)植物的种子雨和土壤种子库进行了研究,并提出基于种子雨和土壤种子库测定的种子虫蛀率、种子存活率、脊椎动物捕食率和种子发霉率的估计方法.结果表明①种子雨持续时间较长,3种壳斗科植物种子雨的高峰期在原生林和次生林中略有差异;②3种壳斗科植物的种子产量很低,种子雨散落的平均密度不大.在原生林,栓皮栎(Quercu.svariabilis)、抱树(Q serrata)和栲树(Castanopsis fargesu)种子下落的平均密度分别为2 3±3.85个/n2,6.5±17.43个/m2和1.9±5.21个/m2;而在次生林则分别为2.4±3 47个/m2,6.5±13.55个/m2和0 3±1.35个/m2;③土壤种子库中,栓皮栎在原生林中没有存留完好的种子,而在次生林的落叶层中存留有少量完好的种子(0 15±0.37个/m2); 树在原生林和次生林中都存留有少量完好的种子(分别为0.20±0.70个/m2和0.10±0.31个/m2)和少量萌发种子(分别为0.50±1.82个/m2和0.20±0 89个/m2);但在土壤中未发现有栲树的种子.绝大部分的种子存留在落叶层,而存留在0～2 cm和2～10 cm土层中的种子极少;④定量测定了发霉、虫蛀和脊椎动物捕食对2种壳斗科植物种子命运的影响,发现脊椎动物捕食是影响种子库的主要因子;虫蛀率虽增加种子的发霉率,但同时也减少脊椎动物捕食率;种子较大的栓皮栎种子的存活率低于种子较小的树种子的存活率.