额济纳荒漠绿洲植物群落的数量分类及其与地下水环境的关系分析

为了科学地评价和预测生态输水对额济纳荒漠绿洲天然植被的影响, 亟需掌握额济纳荒漠绿洲的植物群落类型, 建立植被-环境因子的响应关系。该研究对额济纳荒漠绿洲的植物群落展开调查, 获取植物群落特征、分布状况及地下水环境数据, 应用双向指示种分析方法(TWINSPAN)对群落进行分类, 采用无偏对应分析(DCA)、无偏典范对应分析(DCCA)方法对群落进行排序, 得出额济纳荒漠绿洲主要植物群落类型, 以及影响植被类型变化和分布的地下水环境因子。研究结果表明: (1)采用TWINSPAN数量分类方法, 将植被划分为芦苇+杂类草(Ass. Phragmites australis + herbs)、胡杨-红柳+杂类草(Ass. Populus euphratica-Tamarix ramosissima + herbs)、沙枣-红柳+杂类草(Ass. Elaeagnus angustifolia-Tamarix ramosissima + herbs)、红柳-杂类草(Ass. Tamarix ramosissima-herbs)、花花柴-白刺+沙蒿+沙拐枣(Ass. Karelinia caspica-Nitraria tangutorum + Artemisia sp. + Calligonum sp.)、麻黄-红砂+白刺+骆驼刺(Ephedra przewalskii-Reaumuria soongorica + Nitraria tangutorum + Alhagi sparsifolia)等6个主要植物群丛; (2)对于额济纳荒漠绿洲这一特定的研究区域, 制约群落类型、植被分布格局的主要地下水因子为地下水埋深; (3)对群落产生显著影响的地下水环境因子主要有地下水埋深、pH、盐分、矿化度、电导率、HCO₃^-等6个变量。DCCA排序图明显反映出排序轴的生态意义, 第1轴突出反映了群落所在环境的地下水埋深, 沿第1轴从右到左, 地下水埋深逐渐增大, 群落的盐分及矿化度亦呈明显的增加趋势, 群丛依次从类型I到VI逐渐演变。额济纳三角洲作为干旱区的荒漠绿洲, 有着明显的特点: 植物群落组成的生物多样性趋于贫乏化和单一化, 生态结构简单, 植被稀疏, 种类单一, 群落覆盖度较低, 群落格局分异明显。地下水埋深变化是群落物种及类型变化的主要原因。     

毛乌素沙地绿洲化土地变化模式及稳定性

绿洲化过程中的土地结构变化和稳定性研究对沙地荒漠化治理尤为重要。本研究基于1980—2020年8期土地利用数据,提取了该时间段毛乌素沙地绿洲化土地空间分布信息,使用叠置分析、格网化等方法,分析毛乌素沙地绿洲化土地变化模式和稳定性的时空分异特征。结果表明：研究期间,毛乌素沙地荒漠化问题已得到有效解决,并成功实现逆转,绿洲化过程显著,林草覆盖率从1980年的10.2%增长到2020年的73.7%,绿洲化土地面积从1980年的3.25万km²增长到2020年的3.39万km²,极重度、重度和中度荒漠化面积大幅下降,非荒漠化和轻度荒漠化面积大幅上升;绿洲化土地变化表现为稳定、波动、扩张和退缩4种模式,2020年这4种模式的绿洲化土地面积占比分别为78.7%、12.2%、6.2%和2.9%;毛乌素沙地累积变化强度较低的绿洲化(低于0.12)占总绿洲化土地面积的82.7%,沙地绿洲化总体趋于稳定。针对毛乌素沙地稳定沙带及不同变化模式绿洲化土地应采用适宜的分区治理对策,其中,在风沙活动强烈的沙漠化扩张区域歼灭沙害;在生态脆弱、沙漠化反复的绿洲化区域巩固风沙...     

不同沼液用量对夏玉米源库代谢关键酶及产量的影响

以玉米杂交种郑单958为材料,研究了3个不同沼液用量（15000、22500、30000 kg·hm^-2）对夏玉米源库代谢关键酶和产量构成因素的影响.结果表明：与对照和施氮肥相比,田间浇灌沼液不仅可提高夏玉米地上部干物质量、叶面积指数和叶绿素含量,而且可提高叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和籽粒中蔗糖合成酶（SS）活性,从而显著增加了玉米穗粗、穗长、穗行数、穗粒数、穗粒重、千粒重和单位面积产量.在3个沼液用量中,以22500 kg·hm^-2处理(拔节期、大口期、抽雄期各追施7500 kg·hm^-2)对提高玉米酶活性和产量的效果最好,其产量可达14006.7 kg·hm^-2,比对照增产40.7％.     

临泽绿洲边缘区棉花群体光合速率、蒸腾速率及水分利用效率

在甘肃河西走廊中部黑河中游绿洲边缘区,于6月下旬和8月上旬,利用Li-8100土壤碳通量测定系统与改进的同化箱联合对田间条件下早熟陆地棉(Gossypium hirsutum)品种新陆早8号的群体光合特性进行了研究.结果表明：试验地6月下旬的土壤呼吸速率和土壤蒸发速率显著高于8月上旬（P＜0.01）;棉花群体光合速率日变化均呈“单峰型”,6月下旬的群体光合速率显著高于8月上旬,其日平均值分别为（43.11±1.26）和（24.53±0.60）μmol CO₂·m^-2·s^-1, 差异极显著（P＜0.01）;群体蒸腾速率日变化也呈“单峰型”,6月下旬和8月上旬的日平均值分别为（3.10±0.34）和（1.60±0.26）mmol H₂O·m^-2·s^-1,两者存在极显著差异（P＜0.01）;6月下旬和8月上旬的群体水分利用效率日平均值分别为（15.67±1.77）和（23.08±5.54） mmol CO₂·mol^-1 H₂O,但差异不显著（P＞0.05）.两生育时期棉花群体光合速率与温度、光合有效辐射及土壤含水量均呈正相关关系.表明棉花群体光合速率在6月下旬和8月上旬均没有出现中午光合下调,8月由于土壤水分降低和植物叶片衰老,棉花群体光合速率和蒸腾速率显著降低,但水分利用效率并无显著下降.     

三峡水库香溪河库湾夏季藻类水华的时空动态及其影响因素

2008年6-8月,三峡水库香溪河库湾相继暴发蓝藻和绿藻水华.依据香溪河库湾夏季的每周监测,对研究区2次水华分别进行聚类和判别分析,研究了2次水华的时空动态及其影响因素.结果表明：研究区2次水华过程均可划分为无水华组、过渡组和水华组;2次水华的暴发对可溶性硅(DSi)、硝态氮与亚硝态氮(NO₃--N+NO₂^--N)和磷酸盐(PO₄^3--P)3种营养盐的吸收程度不同;蓝藻水华暴发期间的DSi、总氮/总磷(TN/TP)、DSi/TN和DSi/TP值均低于绿藻水华;判别蓝藻水华暴发的参数为叶绿素a(Chl a)、TN和PO₄^3--P,而Chl a和DSi则是绿藻水华暴发的判别因子,将2次水华过程划分为水华组和无水华组的判别效果更好;判断蓝藻和绿藻水华暴发的叶绿素a临界浓度分别为40和20 μg·L^-1.     

高光谱植被指数与水稻叶面积指数的定量关系

基于不同水稻品种、施氮水平和不同生育期下的大田试验,确立了水稻叶面积指数（LAI）与冠层光谱特征参数的定量关系.结果表明：水稻叶面积指数与部分高光谱植被指数存在良好的相关性,其中原始光谱组成的2波段差值指数（DI）形式相关性最好,其次为比值（RI）和归一化（NI）植被指数.相关最好的原始光谱植被指数是由近红外波段组成的差值指数DI(854,760),相关最好的一阶导数光谱植被指数是红光和近红外光组成的导数差值指数DI(D₆₇₆, D₇₇₈),但总体上导数光谱指数不如原始光谱指数与LAI关系密切.独立试验数据检验结果表明,以差值指数DI(854,760)为变量建立的水稻LAI监测模型具有较好的表现,可用于水稻LAI的估测.     

新疆策勒绿洲外围四种多年生植物的水分生理特征

对新疆策勒绿洲外围多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的水分生理特性进行了试验研究.结果表明：4种植物在生长季内没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分生理指标变化的影响不显著(P＞0.05).4种植物水分生理特性的季节变化各不相同.其中,骆驼刺的清晨水势和日均茎流量最高,但其平均水分利用效率最低;沙拐枣的平均水分利用效率最高,而且其清晨水势与日均茎流量的变化最为稳定,季节变幅不大;柽柳的清晨水势最低,具有较好的环境适应性;胡杨水分生理指标的季节变化相对平稳.在新疆策勒绿洲外围的极端干旱环境中,4种植物通过深根系和地下水相连接,并利用地下水来维持其生存与生长.     

青钱柳天然群体种子性状表型多样性

以青钱柳分布区内的9个天然群体种子为试材,对种子千粒重、体积、直径、厚度和径厚比5个表型性状进行了系统的比较分析,采用方差分析、相关分析及聚类分析等方法对群体间和群体内的表型多样性进行探讨.结果表明: 青钱柳种子千粒重、体积、直径及厚度在群体间和群体内均达到显著或极显著差异,而种子径厚比仅在群体内存在极显著差异,说明青钱柳种子性状在2个层次上都具有丰富的多样性.各性状的平均表型分化系数（V）为20.54%,即群体间的变异远低于群体内的变异（79.46%）.种子性状与地理因子相关程度存在差别,且受年均气温的影响最大.利用群体间欧氏距离进行系统聚类分析,青钱柳群体可以划分为三类.     

长期定位施肥下黑土碳排放特征及其碳库组分与酶活性变化

黑土作为承担我国粮食安全与生态安全的重要土壤资源,其碳排放特征与碳库组分变化一直是生态学领域研究的热点。施肥是影响黑土有机碳输入、输出的重要因素,而这需要长时间尺度的探究。为明确长期不同施肥下的土壤碳排放特征及其影响机制,以始于1990年的国家土壤肥力与肥料效益监测网站黑土监测基地-公主岭为研究平台,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,探讨了长期不同施肥下土壤碳排放量(CO2-C)与土壤碳库组分包括水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)及其β-葡萄糖苷酶(BG)、木聚糖酶(BXYL)、纤维素酶(CBH)和乙酰基β-葡萄糖胺酶(NAG)等酶活性变化。结果表明:与CK相比,各施肥处理均可以显著增加黑土土壤碳排放量(P0.05),其中,NPK处理土壤碳排放量约为2633.33 kg/hm~2,显著高出CK处理37.36%;长期有机无机配施(NPKM1、1.5(NPKM1)、NPKM2)显著增加土壤碳排放量71.81%—88.51%,效果最为明显;NPKS显著增加土壤碳排放量56.32%,并且三种长期有机无机配施措施碳排放差异不显著。相对CK处理,有机无机配施的DOC、MBC、POC、ROC均有显著增加(P0.05),各指标分别高出CK处理16.07%—56.34%、128.84%—185.77%、284.15%—497.45%和841.03%—1145.94%,其中1.5(NPKM1)处理效果最好。同时,有机无机配施相对CK处理的NAG、BG、BXYL和CBH活性分别提高了313.22%—452.65%、129.45%—250.74%、159.08%—273.32%和72.21%—193.53%,且以1.5(NPKM1)处理的效果最好。土壤碳排放量与土壤酶活性、土壤活性碳库组分之间的相关性分析结果表明,长期不同施肥措施的土壤碳排放量不但与土壤ROC、DOC、POC、MBC含量呈极显著相关(P0.001),也与土壤BG、NAG、CBH、BXYL酶活性呈极显著相关(P0.001),说明施肥可以通过改变土壤各活性碳库组分含量与土壤微生物活性影响土壤碳排放量。     

不同冬季覆盖作物对双季稻田土壤有机碳的影响

以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),分析了黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、马铃薯-双季稻(Po)和油菜-双季稻(Ra)5种不同种植模式下冬季覆盖作物秸秆还田后对0～5、5～10、10～20 cm土壤有机碳、活性有机碳、碳库管理指数和有机碳储量的影响.结果表明:与CK处理相比,黑麦草、紫云英、马铃薯和油菜秸秆还田处理均提高了稻田0～5、5～10、10～20 cm土壤总有机碳和活性有机碳含量,其中Po处理最高.冬季覆盖作物秸秆还田均提高了稻田不同层次土壤的碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数,其大小顺序均表现为Po>Mv>Ry>Ra>CK.不同冬季覆盖作物秸秆还田处理与CK处理相比均有利于提高稻田不同层次土壤有机碳储量,其中以紫云英秸秆还田的效果最好,黑麦草和马铃薯次之;各处理稻田土壤有机碳储量均随土壤深度的增加而递增.