新疆绿洲农田土壤-棉花系统9种矿质元素生物循环特征

在新疆绿洲区,对不同连作棉田土壤中9种矿质元素含量、棉花植株的吸收和富集特性以及棉田养分收支量等进行分析,研究了农田土壤-棉花系统矿质元素的生物循环特征。结果表明:棉田土壤中微量元素和大量元素均有一定程度的贫化趋势,以Mo的耗竭最为严重。棉株不同器官累积矿质元素的能力有明显差异,叶片中Ca、Mg和Mn的含量较高,根、茎中K、Na、Fe、Mo含量较高,棉籽中Zn和Cu含量最高;不同产品器官对矿质元素的吸收和富集能力不同,秸秆为:MoKMgCaCuZnNaMnFe,纤维:MoKMgZnCuCaNaMnFe,棉籽:MoZnKMgCuCaMnNaFe。棉花对Mo的吸收能力最强,长期连作导致土壤中Mo耗竭较为严重;随籽棉的收获,从棉田移出Zn、Cu的比例和数量较高,大量元素中移出Mg、K较多;棉花对Mn、Fe、Ca、Na的吸收量虽然较多,然而大部分富集在秸秆中,随着棉花秸秆的还田作用,将归还于耕作层并有大量富集,消耗量不大。新疆棉花长期单一种植,应重点补充Mo、Zn和Cu微量元素肥料,酌情补充Mg、K等大量元素肥料。棉田Ca、Na含量较新疆土壤背景低,预示着棉田土壤在向着脱盐碱方向发展,然而两元素在秸秆中的比例较高,因此棉花长期连作农田,应注意防止耕作层土壤向次生盐碱化方向发展。     

河西走廊绿洲灌区循环模式"农田-食用菌"生产系统氮素流动特征

河西走廊绿洲灌区在农业产业化进程加快的同时,也带来了水资源和生态环境的压力.本文利用养分流动和模型分析的方法,分析河西走廊绿洲灌区典型“农田-食用菌”生产系统(农田-食用菌集约生产模式、农田-食用菌单户生产模式、农田单作)的氮元素流动特征.结果表明:农田作物秸秆通过食用菌体系还田使氮素利用率提高了10％左右,秸秆还田氮输入量(165.6kg· hm-2·a-1)占农田氮素总输入量的37.1％,使化肥氮输入量减少,因此秸秆氮的合理循环利用可作为减少化肥投入的有效途径.但农田氮素仍有盈余,单位面积氮盈余量高达217.0 kg·hm-2· a-1,未能实现循环模式内养分平衡的理想效果,因此优化氮素管理、确定合理的大田作物和食用菌面积、调整农业产业结构是解决该问题的关键.     

乡镇尺度金塔绿洲时空格局变化

基于遥感、GIS技术和1990、1999、2006和2009年4期Landsat TM/ETM+遥感影像等,利用绿洲变化幅度、动态度模型、绿洲变化趋势指数模型及绿洲化荒漠化转移矩阵,开展乡镇尺度上金塔绿洲时空变化及分异研究.结果表明:1990-2009年间,金塔绿洲不断扩张,荒漠面积呈现减少趋势,绿洲净增长面积达199.49 km2.金塔绿洲整体处于非平衡状态,不同乡镇绿洲变化程度不同,乡镇绿洲规模变化强弱顺序为羊井子湾乡＞场站机关辖区＞东坝镇＞三合乡＞古城乡＞金塔镇＞中东镇＞大庄子乡＞西坝乡.金塔绿洲聚集度增加,景观破碎化程度减少,荒漠基质优势度降低.绿洲扩张区主要有羊井子湾乡、场站机关管辖区、东坝镇、金塔镇、古城乡和三合乡等.近20年来,金塔绿洲变化主要受人文与社会因素的影响,水资源的开发利用是绿洲扩张的前提条件,人口(含移民迁入)、经济发展、政策和科技进步是主要的驱动因素.     

黑河中游荒漠绿洲区土地利用的土壤养分效应

土地利用影响地表覆被状况和生态过程,关系到土壤肥力与土壤碳库功能"源-汇"关系的改变。黑河中游甘州区和临泽县是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,以土壤表层(0-20 cm)养分变化为对象,利用2011-2012年甘州区和临泽县的土壤野外调查数据和该区全国第二次土壤普查数据,对两时期土壤表层养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾及pH值)的变化特征进行比较研究。结果表明:研究区土壤有机质、全磷含量分别降低了3.54%和12.5%;而全氮、全钾和pH值分别增加了74.4%、98.2%和4.9%。全国第二次土壤普查时期,荒漠、耕地与草地三者在各土壤养分上没有显著差异,但林地在土壤有机质、全氮、全钾上显著高于前三者。2011-2012年,耕地土壤的全磷、全氮与其它土地利用存在显著差异。土地利用的保持和改变对土壤养分变化有着重要影响,耕地的长期耕作使得土壤有机质含量降低4.94%,全氮增加86.93%,全磷减少5.02%,土壤碱性增强;荒漠植被的自然演替使土壤有机质含量增加66.21%,全氮增加71.70%,全磷含量减少37.33%,土壤碱性变弱。所以,耕地扩张及其长期耕作活动将导致地力退化并有盐碱化风险,而荒漠等自然生态系统保护有利于土壤肥力的改善和土壤固碳功能的发挥。     

新疆古尔班通古特沙漠南缘多枝柽柳光合作用及水分利用的生态适应性

光合作用和水分利用是陆地生态系统中限制植物光合同化和个体生长发育的重要因素。为了从根本上认识到荒漠绿洲过渡带植物对特殊生境和气候变化的响应和适应机制,有必要深入的了解植被对不同环境因子适应过程的协调性。本文以新疆古尔班通古特沙漠南缘荒漠绿洲过渡带的建群种多枝柽柳（Tamarix ramosissima）为研究对象,分别在自然状态,模拟降水、遮光处理以及降水和遮光双因子处理下,利用LI-6400光合作用系统和Model 3500植物水分压力室分别测定光合作用和枝条水势,研究多枝柽柳枝条水势对浅层土壤水分和光照变化的响应,以及在不同条件下的水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）的日进程。结果表明：这四种处理方式下,枝条水势随土壤水分的变化没有明显的差异,趋势表现为黎明前枝条水势最高（-1.2 MPa）,正午枝条水势最低（-3.2 MPa）,太阳落山后枝条水势逐渐升高的趋势;WUE和LUE日变化呈现出近似双峰型抛物线,WUE日变化曲线在11:00和16:00有两个不明显的波峰,LUE日变化曲线在10:00和16:00出现两个明显波峰。当光照发生变化时,遮光处理下的WUE和LUE日变化都较自然状态下的日变化低,分别降低了1.5 ?mol CO2?mmol-1 H2O的WUE和0.20*10-2 ?mol CO2??mol-1APAR的LUE。研究表明,作为深根系植物的多枝柽柳,生存主要依靠地下水来补给水分,所以浅层土壤水分条件变化没有明显引起光合和蒸腾的响应。而午间光强、高温是构成多枝柽柳光抑制现象的主要原因,这是多枝柽柳长期在荒漠绿洲过渡带形成的对抗环境胁迫的一种表现。     

不同沙源供给条件下柽柳灌丛与沙堆形态的互馈关系——以策勒绿洲沙漠过渡带为例

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲—沙漠过渡带为研究区域,根据沙源供给丰富程度的明显差异,在固定沙地、半固定沙地、半流动沙地和流动沙地随机选择100个相对独立的柽柳灌丛沙堆,对每个沙堆形态进行测量,并对沙堆上的柽柳灌丛进行调查,分析研究不同沙源供给条件下柽柳灌丛形态特征和沙堆形态变化及其相互关系。结果表明:(1)在4种沙源供给条件下,柽柳灌丛高度相对稳定,灌丛长度、宽度、树冠投影面积、总枝条数、新枝率、基部新枝率和生物量随着沙源供给丰富度的增加而相应增加。(2)随沙源供给丰富度的增加沙堆尺度显著增大,外形向着沿风向拉长的不对称圆丘状发展,风影沙尾轮廓逐渐清晰。沙堆形态参数间存在良好的相关性,其中长度与宽度协同增长,回归曲线在流动沙地为二次函数关系,在其它3种沙地呈线性相关;底面积与高度表现为良好的二次函数关系;底面积与体积间存在显著的线性关系。(3)柽柳灌丛形态参数与沙堆形态参数间存在良好的相关性。其中树冠面积与沙堆体积间为显著线性关系,而树冠大小又与总枝条数以及新枝率密切相关,柽柳灌丛沙堆的适应机理应归于不断增加的沙源供给而产生的风积沙埋对柽柳灌丛生长的促进作用及灌丛与沙堆间的互馈效应。该区域柽柳沙包的形成以一定灌幅的存在为前提,可以判定是土地退化的产物,其中半流动沙地生境相对于其他沙地正处于急速退化中。     

河西绿洲边缘积沙带与环境因子的关系

绿洲边缘积沙带的形成是一个新的科学问题。甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。为了研究积沙带的形成及其与环境因子的关系,本文对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查。结果表明:1)河西走廊东端至中西部绿洲边缘积沙带平均高12.77m,平均带宽308.48m。2)积沙带的宽度与高度呈显著正相关;积沙带的高度与当地的年降水量和年平均风速呈显著正相关;积沙带的增高速率与当地年降水量和年平均风速呈正相关。3)降水条件是决定积沙带高度的关键因子,其次是年平均风速。4)在高大沙丘顶部设置柴草沙障,能促使积沙带(沙丘)继续增高。     

民勤绿洲人工梭梭林退化现状、特征与恢复对策

民勤全县共有人工梭梭林近3．5万hm^2,占人工林总面积的51．5％,在民勤固沙林中占主导地位。但目前除水库与环河周围外,人工梭梭林均出现不同程度的退化现象,并表现为建群种梭梭光合强度减弱、群落盖度降低、梭梭种群优势度下降、林地土壤含水率下降、组成群落的物种多样性减少、地表土壤结皮破坏、风蚀作用增强等特征。梭梭林的退化,直接威胁到民勤绿洲的生存与发展,其恢复与重建成为当前一项十分重要而紧迫的任务,为此提出控制梭梭林密度、人工集雨、布设粘土或新型材料沙障、引进与培育抗旱新品种、特殊区域应用喷灌技术补水、补充水源不断恢复民勤地区的地下水位等措施,以期达到恢复与维持梭梭群落稳定发展的目的。     

绿洲-荒漠过渡带景观的植被与土壤特征要素的空间异质性分析

采用变异函数的理论和方法,通过空间异质性特征比较,研究了阜康绿洲-荒漠过渡带景观中的植被盖度和土壤环境因子的空间异质性、空间格局及其关系．在此基础上,应用Kriging局部块段插值法,以三维图形显示出各个要素的空间分布格局．结果表明,除土壤全盐量空间相关性较弱外,其他各要素具有中等程度以上的空间相关性,且空间变异主要发生在较小尺度上．其中,植被盖度的空间异质性程度较高,在3km的尺度内具有明显的空间格局．从空间分布格局看,植被盖度、土壤表层含水量和土壤pH值沿样带相邻点差异对比明显,高值区和低值区交错．草本盖度与土壤表层含水量、土壤pH间有相关关系,灌木平均盖度主要依靠深层次地下水维系．灌木和草本盖度的块金值具有明显差异,可能因为二者要求不同的生态条件,因而在同等尺度上具有不同的生态学过程．     

新疆阜康绿洲荒漠过渡带主要植物种的生态位分析

采用Levins公式和王刚生态重叠计测方法,对新疆阜康绿洲荒漠过渡带中的7个植物种,分别从群落梯度和3个单一生态因子（土壤水分维,土壤盐分维,土壤酸碱度维）上对其生态位分化进行了定量分析。结果如下：（1）在群落梯度上,生态位大小依次为红砂（0.7010）,梭梭（0.6434）,角果藜（0.4774）,雾冰藜（0.3745）,盐爪爪（0.3541）,叉毛蓬（0.3354）和碱蓬（0.2769）;（2）红砂在土壤水分、土壤盐分、土壤酸碱度维上的生态位分别为0.5274,0.6039和0.3620,梭梭在这3维上分别为03320,0.3083和0.5103,从生态位宽度看,红砂和梭梭处于优势种地位,其余为非优势种;（3）每个物种在群落梯度上的生态位宽度基本大于在上述3个资源轴上的平均生态位;（4）红砂与梭梭在土壤盐分维上的生态位重叠最大（0.4203）。表明了这两个优势种在利用土壤盐分方面有相似的特性。