牧草覆盖对坡面土壤矿质氮素流失的影响

利用室内模拟降雨试验,探讨了降雨、地表径流以及土壤矿质氮素有效作用深度（effective depth of interaction,EDI）的确定方法,研究了牧草覆盖对土壤矿质氮素EDI和地表流失的影响．结果表明,牧草覆盖增加了地表径流与表层土壤的相互作用,导致水土混合体深度增加,较深土层的土壤矿质氮通过溶解和解吸作用、对流-扩散作用等方式进入到地表径流中,矿质氮EDI增加．覆盖度越大,EDI值越大．与裸地相比,60％、80％和100％覆盖度处理中径流矿质氮平均浓度分别增加了34．52％、32．67％和6．00％,地表径流量分别减少了4．72％、9．84％和12．89％,侵蚀泥沙量分别减少了83．55％、87．11％和89．01％．60％和100％覆盖度处理的矿质氮地表流失总量分别为裸地处理的95．73％和84．05％,而80％覆盖度处理则为裸地处理的109．04％．草地植被对矿质氮素地表流失有“双重效应”：加剧了矿质氮向地表径流中的释放,使径流养分浓度高于裸地浓度;不同程度地减少了地表径流量和泥沙量及其养分含量．两种效应共同决定了土壤矿质氮素的地表流失量．     

软质与硬质地表对树木花粉日飘散变化的影响

以油松(Pinus tabulaeformis)、白玉兰(Magnolia denudata)、白皮松(Pinus bungeana)、臭椿(Ailanthus altissima)为被试树种,对比研究了春季静风晴朗天气中软质与硬质两种地表条件下不同树种在距树10m高度1.5m处花粉浓度的日变化特征。研究结果表明:(1)4个树种在相同地表环境的花粉浓度日变化趋势基本一致,但同一树种花粉浓度的日变化特征在软、硬两种地表条件下的差异明显。软质地面一天内空气中花粉浓度最大值出现14:00时前后,04:00时花粉浓度最低,这与全天内空气温度的变化正好一致,而与空气相对湿度的变化恰好相反。硬质地表近地空间空气中的花粉浓度则呈现"双峰型"日变化特征,两次峰值分别出现在14:00时和20:00时,硬质地面花粉浓度20:00时晚高峰的出现时间与硬质地面温度日峰值一致。(2)分析硬质地表20:00时花粉浓度高峰出现的原因可能与硬质地面的散热特性有关,硬质地面夜间释放积蓄热量的过程会在一定程度上增强近地面空气的对流运动,并辅助空气中的花粉粒子不断飘散,形成花粉浓度晚高峰。(3)相对于软质地面来讲,硬质地表对空气中花粉飘散的影响作用持续时间更长,这也在一定程度上延长了致敏花粉的危害时间,加剧了致敏花粉的污染程度。研究还进一步在花粉致敏树种栽植、地表覆盖方式等方面进行了讨论;同时建议花粉症患者根据花粉污染发生规律合理规避花粉浓度聚集高峰期出行,从而有效缓解致敏花粉对易感人群的健康威胁。     

硬化地表对油松和白蜡树下非根围及根围土壤微生物量碳氮的影响

硬化地表是城市化发展的重要特征,为了明确硬化地表下土壤环境的变化,以北京典型绿化树油松和白蜡为试验材料,设置透水硬化地表(PP)、不透水硬化地表(IPP)和自然地表(Ctr)3个水平的地表类型,探讨硬化地表对非根围和根围土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。结果表明,与对照(Ctr)相比,PP和IPP显著降低了油松和白蜡树下非根围土壤MBC、MBN、MBC/OC(微生物量碳/有机碳)和MBN/TN(微生物量氮/全氮)(P<0.05),并显著降低了油松树下根围土壤MBN/TN(P<0.05);PP显著降低了白蜡树下根围土壤MBN、MBC/OC、MBN/TN和油松树下根围土壤MBC(P<0.05)。硬化地表引起的土壤MBC、MBN的变化与土壤全碳、全氮、有机碳的变化显著正相关(P<0.05),MBN的变化与含水量呈显著负相关(P<0.05)。可见,硬化地表不利于土壤微生物的生长,并且在非根围土壤中表现更为明显,这种不利影响将可能进一步影响城市绿地的养分循环、树木生境和生态系统服务功能。     

藏北高原地表覆盖时空动态及其对气候变化的响应

利用2001—2008年逐年的MODIS地表覆盖类型产品,根据藏北高原地表覆被特征对原始数据进行合并处理,得到每年藏北高原地表覆盖类型图;运用分类统计、动态转移矩阵、景观格局指数方法分析藏北高原地表覆盖类型的变化,并结合研究区内气象台站观测数据分析地表覆盖类型转化对气候变化的响应特征.结果表明:研究期间,由于气候变暖速率的加快,研究区冰川雪被消融加速,冰川面积迅速萎缩,融化的雪水汇集到高原湖盆,使湖面水位上升,湖泊面积增加,部分被淹没的草地形成湿地;植被覆盖状况没有表现出明显的变好或退化趋势,2001—2004年为气候暖湿化阶段,荒漠裸地减少、稀疏草地和草地覆盖面积增加,2006—2007年为气候暖干化阶段,荒漠面积增加、稀疏草地面积减小;2001—2008年,藏北高原景观破碎度减小,地表覆盖异质性降低,且各类型所占比例的差异有所加大.     

腾格里沙漠东南缘沙质草地灌丛化对地表径流及氮流失的影响

以腾格里沙漠东南缘沙质草地和灌丛生境为研究对象,采用人工模拟降雨实验对草地样方、灌丛间裸地样方及含灌丛斑块样方的产流及氮流失过程进行观测,揭示了地表径流及其引起的氮流失对沙质草地灌丛化的响应.结果表明:(1)草地样方出现表面积水和地表径流的时间及开始产流需要的降雨量均大于含灌丛斑块样方和灌丛间裸地样方,裸地样方最小;灌丛生境径流系数为34.46％,显著小于裸地样方,大于含灌丛样方,产流量是沙质草地生境的2.26倍;表明灌木入侵造成的植被盖度下降引起了土壤水分入渗率的减小和地表产流的增加.(2)含灌丛样方单位体积径流含氮量瞬时值大于裸地样方,小于草地样方,三类样方瞬时值与单位时间径流量均呈线性负相关;草地样方单位时间氮流失量略小于含灌丛样方,两者均显著小于灌丛间裸地样方;灌丛生境氮流失总量为0.23 g/m2,是草地生境的2.09倍,灌丛和草地生境单位体积径流含氮量总体平均值分别为0.011 g/L、0.012 g/L;表明沙质草地灌丛化引起了养分流失的显著增加.     

云南紫胶虫种群数量对地表蚂蚁多样性的影响

为了弄清云南紫胶虫种群数量对地表蚂蚁多样性的影响,于2009年12月至2010年5月,采用陷阱法调查了云南省墨江县雅邑乡不同紫胶虫种群数量样地(样地Ⅰ有效枝条寄生率为60%、样地Ⅱ为30%、样地Ⅲ为10%、样地Ⅳ不放养紫胶虫)地表蚂蚁多样性。1)物种组成及相对多度:在样地Ⅰ中采集蚂蚁标本1136头,26种,常见种为棒刺大头蚁(Pheidole spathifera)、伊大头蚁(Pheidole yeensis)和贝卡盘腹蚁(Aphaenogaster beccarii),样地Ⅱ中共采集蚂蚁标本984头,24种,常见种为中华小家蚁(Monomorium chinensis)、棒刺大头蚁、伊大头蚁和皮氏大头蚁(Pheidole pieli),样地Ⅲ中采集蚂蚁标本607头,24种,常见种为粗纹举腹蚁(Crematogaster macaoensis)、中华小家蚁和棒刺大头蚁,样地Ⅳ中采集蚂蚁标本419头,12种,常见种为横纹齿猛蚁(Odontoponera transversa)、中华小家蚁和伊大头蚁;2)多样性:相对多度大小为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ;蜜露仅提高地表蚂蚁个体数及出现频次,而对物种丰富度无显著影响;3)群落相似性:不同紫胶虫种群数量影响地表蚂蚁群落结构组成;4)指示物种:样地Ⅰ中指示物种为长足光结蚁(Anoplolepis gracilipes)和沃尔什铺道蚁(Tetramorium walshi),样地Ⅲ中指示物种为二色狡臭蚁(Technomyrmex bicolor),样地Ⅱ和Ⅳ中无指示物种。紫胶虫种群通过蜜露资源能维持较高的地表蚂蚁多度,并影响地表蚂蚁活动,改变地表蚂蚁群落结构。     

黑河下游土壤水盐对生态输水的响应及其与植被生长的关系

生态输水作为一项改善黑河下游生态环境的人工输水工程,研究土壤水盐与地表植被对输水的响应对于下游植被的恢复与重建具有重要的理论和实践意义。以2001年和2010年野外土壤和植物样方调查资料为基础,探讨了黑河下游土壤水盐对生态输水的响应及其与植被生长的关系,结果表明:(1)输水后不同深度土壤含水率的增加幅度依次为:胡杨林＞柽柳林＞草地;(2)不同群落土壤含盐量的增加幅度依次为:苦豆子＞柽柳＞梭梭＞胡杨;同时,土壤盐分主要以HCO₃^-和Na⁺为主的轻度盐化土向以SO₄^2-、Cl^-及Ca²⁺等为主的中度和强度盐化土转化;(3)以胡杨为例,土壤含水率小于6%时,密度和冠幅与土壤含水率呈正相关,但大于6%时,冠幅和密度分别介于40-70 m²和0.5-5株/100m²之间;同样,土壤水溶性盐含量小于1%时,密度和冠幅与土壤含水率呈正相关,但大于1%时,密度在0.5-5株/100m²之间,造成上述结果的原因更多是群落的一种"自然稀疏"现象。     

区域地表水体、归一化植被指数与热环境多样性格局的关联分析

以河南省省会郑州市为研究区域,在2 km×2 km网格尺度下将多样性理论与方法应用于区域地表水体、归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)分布的离散性评价,将NDVI和LST各分为4个等级,计算了其空间分布多样性指数,并探索了它们之间的内在联系.结果表明:将多样性理论与研究方法应用于区域热环境的空间分布离散性评价具有可操作性和实际研究意义;地表水体分布与最低温区分布具有较高的区位重叠性,高的植被覆盖度往往伴随低的地表温度;1988-2009年,郑州市地表水体分布离散性呈明显降低趋势;地表水体分布离散性与区域内各温度区分布离散性存在紧密联系;NDVI分级分布离散性与各温度区分布离散性之间关系复杂,需引入其他环境影响因素参与评价.     

耐盐碱菌株的分离筛选及生物学特性和盐碱去除效率的研究

将采集于黑龙江省大庆市盐碱地的土壤样品经适当稀释后,涂布于高盐碱的培养基中,分离纯化获得41株菌。经过不断分别或同时提高培养基的盐、碱浓度进行耐盐碱菌株的筛选,获得1株耐盐碱菌株7,其在pH值13且盐(NaCl)浓度达到200g.L-1的培养基中仍可生长,该菌株既属于极端嗜盐微生物又属于极端嗜碱微生物。分别于不同碳源、氮源、碳氮比、初始pH值和培养温度条件下,对菌株7的生物学特性和盐、碱去除能力进行研究。结果表明,该菌株生长和去除盐碱的最佳碳源为牛肉膏;最佳氮源为蛋白胨;碳氮比为4:1时,最有利于菌株的生长和对盐、碱的去除;菌株生长的最适初始pH值为9.5,最适温度为20℃,而盐、碱去除的最佳温度则为30～35℃。     

不同土地利用对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

为了探讨土地利用方式对土壤碳储及土壤呼吸的影响,对安徽沿淮洼地杞柳纯林、杞柳-杨树混交林及杨树纯林3种不同土地利用方式下土壤有机碳储量及土壤呼吸特点进行了比较。结果表明:杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林0～30cm土壤有机碳含量分别为6.80、8.50和7.71g·kg-1,土壤有机碳密度分别为2.88、3.26和2.95kg·m-2,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土层深度的增加而降低。不同土地利用类型土壤呼吸年平均值分别为1.68μmol·m-2·s-1(杞柳纯林)、2.33μmol·m-2·s-1(杞柳-杨树混交林)、1.61μmol·m-2·s-1(杨树纯林),土壤呼吸日均值最高出现在夏季(6.64μmol·m-2·s-1),最低为冬季(0.13μmol·m-2·s-1)。相关分析表明,土壤呼吸速率与地表气温之间呈显著的指数关系,杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林的相关系数R2分别为0.71、0.62、0.54。杞柳-杨树混交林较杞柳纯林有利于土壤有机碳的固定,杞柳纯林土壤有机碳储量偏低,与其粗放经营有关。在今后的栽植管理中,应采取合理的耕作施肥措施,在提高土壤肥力的同时增强土壤的碳固定。