砷矿区农田土壤微生物群落碳源代谢多样性

采用Biolog方法研究了砷(As)矿区农田土壤微生物碳源利用多样性及其与土壤化学性质的关系.结果表明:3种土壤的N、P、K、有机质(OM)、Cu和Zn全量依次为中As＞高As＞低As土壤.中As和高As土壤微生物平均吸光度以及多样性指数(H'、D、U)显著高于低As土壤.主成分分析与生理碳代谢指纹图谱分析表明,中As和高As土壤微生物对糖类、氨基酸类等碳源的利用程度显著高于低As土壤.典范对应分析显示,影响土壤微生物群落碳源代谢的主要有全P、OM、全Pb、全Zn、全N和pH,全As并不是最主要的影响因子.可见,养分是影响长期污染土壤微生物群落结构和功能多样性的主要因素.     

砷矿区农田土壤微生物群落碳源代谢多样性

采用Biolog方法研究了砷(As)矿区农田土壤微生物碳源利用多样性及其与土壤化学性质的关系.结果表明： 3种土壤的N、P、K、有机质(OM)、Cu和Zn全量依次为中As > 高As > 低As土壤.中As和高As土壤微生物平均吸光度以及多样性指数(H′、D、U)显著高于低As土壤.主成分分析与生理碳代谢指纹图谱分析表明,中As和高As土壤微生物对糖类、氨基酸类等碳源的利用程度显著高于低As土壤.典范对应分析显示,影响土壤微生物群落碳源代谢的主要有全P、OM、全Pb、全Zn、全N和pH,全As并不是最主要的影响因子.可见,养分是影响长期污染土壤微生物群落结构和功能多样性的主要因素.     

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济系统耦合态势

基于1938-2007年黄土丘陵区纸坊沟流域的调查资料,通过建立生态环境与社会经济综合评价指标体系和耦合模型,对该流域的耦合态势进行了分析.结果表明：研究期间,纸坊沟流域农业生态经济系统经历了经济系统对生态系统的初级再生阶段-消耗阶段-促进阶段-协调阶段以及生态系统对经济系统的初级响应阶段-滞后阶段-恢复阶段-协调阶段的耦合过程.依据耦合度拟合曲线及所划分的耦合类型,目前纸坊沟流域农业生态经济系统仍处于不断协调过程中,有望形成良性耦合态势.     

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程分析

农业生态经济系统耦合指农业生态系统与农业经济系统按照其固有的互动关系,在人类适当干预和调控下所形成的有机统一体,其耦合态势可以依据农业资源与农业产业之间的循环链网结构予以表示.纸坊沟流域农业生态经济系统经历了“系统耦合→系统相悖→系统耦合→高层次上系统局部相悖”的过程,流域中农民的需求、国家宏观政策、经济手段和行政手段对农业生态经济系统耦合态势的调控和干扰是引起这一变化的主要因素.针对纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程中存在的问题,今后应建立以林草及其相关产业为中心的耦合体,建设农业生态经济系统优化耦合模式.     

南方丘陵区农业生态系统适应能力及其驱动因子——以衡阳盆地为例

全球变化背景下的适应性研究引起了广泛关注。南方丘陵区是典型的水稻农业区,研究其农业生态系统适应性尤为重要。采用主成分分析法对衡阳盆地农业生态系统适应能力进行了定量研究,分析不同适应能力区的适应性主要驱动因子。结果表明:适应能力的分布规律为衡阳市区最高,各县域适应能力呈现出盆地中部低、四周高的分布规律。不同适应能力区适应性驱动因子各异,高适应能力区主要驱动因子是经济条件,水热配合条件和灌溉设施是较高适应能力区的主要驱动因子,低适应能力区的主要驱动因子是人口规模和水土保持,热量和地形条件是极低适应能力区的主要驱动因子。高适应能力区因以农药和化肥的施用量为主要驱动因子具有短暂性,较高适应能力区以良好的水热配合条件和灌溉设施作为驱动因子具有可持续性,因而较高适应能力区的发展潜力超过高适应能力区。     

基于辅助环境变量的土壤有机碳空间插值——以黄土丘陵区小流域为例

利用普通克里格法(OK)、反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、基于土地利用类型修正的普通克里格法(OK_LU)4种插值方法,对黄土丘陵羊圈沟小流域的土壤有机碳含量进行空间插值。预测结果的准确性通过Pearson相关系数(R),平均绝对误差(MAE),均方根误差(RMSE),准确度(AC)来评价。研究结果表明:(1)在前3种常规空间插值方法中,OK对刻画区域土壤有机碳的空间分布趋势效果最佳,其预测MAE值和RMSE值均为最小,Pearson相关系数(R)和准确度(AC)最大,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为RBF;IDW预测的效果最差。(2)OK_LU在空间特征表达方面能够更好地反映复杂地形区的局部变异,其插值结果的精度相比OK有一定程度的提高,其平均绝对误差(MAE)从0.900%降到了0.567%,均方根误差(RMSE)从1.101%降到了0.777%,Pearson相关系数(R)从0.4026提高到0.5589,准确度(AC)从0.9081提高到0.9505。综合比较,在黄土丘陵地区,OK_LU能使插值结果的精度有较大提高,是土壤有机碳空间制图的有效途径。     

黄土丘陵沟壑区退耕还林(草)工程的经济效应——以安塞县为例

退耕还林(草)工程的经济效应关系到人工重构生态系统的稳定性,研究退耕区农村经济的发展情况,对科学评价退耕还林(草)工程经济效应具有十分重要的意义;本研究以安塞县退耕还林(草)试点工作为对象,采用参与性农村评估(Participatory Rural Appraisal, PRA)为调查方法,对安塞县实行退耕还林工程以来农村经济效应的变化情况进行调查;采用主成分析法对6个经济指标与退耕还林(草)经济效应的关系进行分析;用聚类分析法对8个模式的经济效应进行分类.主成分分析结果表明:6个经济效应指标可以简化为特色农业收入因子、粮食收入因子和非农业收入因子,并对各因子对经济效应的贡献作了详细分析.聚类分析结果表明:8个退耕模式可分成4个经济效应发展类型:经济效应增效型、经济效应稳步型、经济效应迟缓型和经济效应滞后型;从而进一步验证经济效应与农业结构调整、后续产业的发展、剩余劳动力转移的关系,为退耕还林(草)的顺利开展提供研究依据.     

退耕还林对宁南黄土丘陵区景观格局的影响——以中庄村典型小流域为例

"退耕还林"工程是关系到西部乃至中国生态恢复的重要工程。以黄土丘陵区"退耕还林"工程实施最早的典型小流域——中庄村小流域为研究区,应用景观生态学的原理与方法,选择斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性等指数,对其退耕还林前(1993-2000年)后(2000-2005年)的变化情况进行分析,目的在于揭示"退耕还林"政策的实施对景观格局向良性演化的巨大推动作用。结果显示,退耕前(1993-2000年)研究区景观格局演变幅度很小,相应的,斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性指数等景观指数的变化均较小。退耕后(2000-2005年),研究区发生了剧烈的景观格局演化,主要的景观变化过程是耕地转化为林地。此阶段研究区25°以上坡耕地基本退耕完毕,15-25°坡度范围是退耕还林的主要区域,其次为8-15°。相应的,2000-2005年小流域景观斑块总数减小,平均斑块面积增加,景观形状趋于复杂,斑块边界复杂性有所增加,景观斑块呈现团聚化的趋势。其中,耕地斑块总面积显著减小,斑块数下降,平均斑块面积略有增大;林地斑块总面积显著增加,斑块数保持稳定,景观优势度显著增加。土地利用相对合理性指数因此从1993年和2000年的0.668、0.664,显著上升至2005年的0.712。采用3期土地利用现状图对"退耕还林"实施前后两个阶段的景观格局演变过程进行分析,结果表明"退耕还林"是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。     

黄土丘陵区小流域土地利用对土壤有机碳和全氮的影响

通过野外调查和室内分析,研究了黄土丘陵沟壑区燕沟流域农地、果园、林地和草地0～20cm表层土壤的有机碳(SOC)和全氮(TSN)积累特征.结果表明:该区SOC含量平均值为7·56g·kg-1,TSN平均值为0·71g·kg-1.其中,农地SOC和TSN平均值分别为4·67和0·48g·kg-1,且梯田较低,川坝地较高.与农地相比,果园SOC(4·33g·kg-1)和TSN(0·46g·kg-1)平均值略有降低,草地较高.林地SOC和TSN平均值较农地高117·7%和89·4%.该区SOC和TSN含量的变异系数为69·7%和58·4%,以林地最大(62·8%和54·5%),草地和农地次之,果园最小(18·0%和22·9%).土壤C/N依果园、农地、草地和林地的顺序递增.该区各类土地利用方式下的SOC和TSN都呈极显著正相关(r=0·9791).黄土丘陵沟壑区基本农田建设和果园建设对SOC和TSN积累作用不明显;退耕还林还草、封山育林等土地利用优化措施明显促进了SOC和TSN的积累.     

黄土丘陵区小流域系统生态经济要素分析

以隆德县李太平小流域为例,对比分析了退化小流域系统恢复重建过程中系统的生态经济要素变化,揭示系统演变趋势.应用能值方法分析了投入产出的动态变化,评价治理的生态经济效果.结果显示：农、林、牧业用地比例由1990年的6.2：2.0：1.0变为2003年的1.9：1.4：1.0,土地利用及种植结构趋于合理,农业产值所占比重由79.6%下降为54.8%,林业、牧业、副业产值比例分别由9.6%、9.6%、1.1%上升为22.7%、15.1%、7.4%,收入多样性指数也呈增加趋势,显示了流域收入构成的多元化,有利于生态经济系统的稳定.同时,恩格尔系数减小,表明人民生活水平日益提高.基于能值的流域生态经济系统投入产出效率动态研究结果表明在调整后的土地利用格局及种植结构下,净能值产出率由1990年的2.5增长到2003年的3.41,资源利用效率逐年提高,环境负荷率在1990、1995和2003年分别为2.55、2.44和2.11,呈减小趋势,能值持续性指数从1990年的0.98增加到2003年的1.62,经济与生态环境的协调性不断提高.研究结果表明该治理模式是成功的.     

重庆主城区地面苔藓植物群落特征及其与环境的关系

通过对重庆主城区44个样地的地面苔藓植物进行样方调查,应用物种多样性指数和典范对应分析(CCA),研究了该地区苔藓植物种类组成、物种多样性和群落与环境因子的关系.结果表明： 石生群落共有苔藓植物25科43属86种;土生群落共有苔藓植物22科28属46种.相比公园、风景区和缙云山国家级自然保护区,大学校园的石生和土生苔藓植物物种多样性水平较高.双向指示种分析结果将石生群落划分为3种类型,土生群落划分为2种类型.典范对应分析显示,林冠郁闭度是影响公园和大学校园内石生苔藓植物的主要环境因子;海拔、相对湿度和人为干扰程度是影响自然保护区和旅游景区内石生苔藓植物的主要环境因子.土壤〖JP2〗pH值、人为干扰程度和林冠郁闭度是影响公园和大学校园土生苔藓植物的主要环境因子;海拔、相对湿度和土壤含水量是影响自然保护区和旅游景区内土生苔藓植物的主要因子.     

中国亚热带典型天然次生林土壤微生物碳源代谢功能影响因素

天然次生林地比人工林地不仅土壤肥力较高,且土壤碳代谢功能更强。然而维持天然次生林高碳代谢功能的原因尚不十分清楚。分析天然次生林中土壤微生物碳源代谢功能的影响因素对于调控土壤微生物的功能乃至天然次生林的保护具有重要意义。本文选择中国亚热带地区典型天然次生林,研究了土壤微生物碳源代谢功能与土壤化学和物理因素及植物因素的关系。结果表明,3类因素能显著解释土壤微生物碳源代谢功能54.4% 的变异。乔木层植物多样性、土壤碳氮比、pH值和含水量是导致天然次生林碳代谢功能差异的主要因素,分别显著解释了土壤微生物碳源代谢16.7%、12.4%、10.5%和10.5%的变异。天然次生林较低的土壤碳氮比、较高的土壤含水量和土壤pH值（酸性范围内）,有利于土壤微生物碳源代谢功能的提高,同时天然次生林较高的阔叶树种的比例也能增加土壤微生物碳源代谢功能。     

城市住宅区碳源汇的空间分异规律、影响机制及管理对策——以关中地区为例

城市住宅区作为城市生态系统重要的组成单元,其碳源汇对城市生态系统碳循环和碳平衡产生重要影响.本文采取案例分析、文献查阅、问卷调查等多种方法,获取关中地区城市住宅区CO₂排放(碳源)与吸收(碳汇)数据,并分析其来源及空间分布情况.结果表明: 关中地区住宅区建材生产和改造更新过程CO₂排放量最大;且建材类的CO₂排放量远大于日常生活资料,仅有40%～52%碳排放发生在住宅区,其余发生在外围,呈现出碳源距离的空间波动性、成分的空间差异性以及圈层与分区分布.仅有9%～17%的碳排放可在住宅区内被吸收,外部空间被动承担大量碳汇功能,并显现为分层递变和空间分异.最后提出了碳源、碳汇空间管理技术和干预对策.
     

不同植被防护措施对三峡库区土质道路边坡侵蚀的影响

为了探明沙湖浮游动物密度、生物量、分布与水环境因子之间的关系,运用多元逐步回归分析、通径分析和典范对应分析方法对2009年4月、7月、10月、2010年1月测定的沙湖浮游动物密度、生物量数据与水环境因子进行多元分析。结果表明:沙湖浮游动物密度与叶绿素a含量、总氮、总磷之间呈显著线性相关,影响沙湖浮游动物密度的主要水环境因子依次为叶绿素a含量、总氮、总磷;浮游动物生物量与叶绿素a含量、总氮、透明度、化学需氧量(CODMn)之间呈显著线性相关,影响浮游动物生物量的主要水环境因子依次为叶绿素a含量、总氮、透明度、化学需氧量;叶绿素a含量和总氮对浮游动物的直接影响作用最强,其他水环境因子主要通过影响叶绿素a含量间接影响浮游动物密度及生物量。浮游动物与水环境因子的CCA排序结果将分别适应不同水环境的16种浮游动物分为3组,叶绿素a含量、化学需氧量、水温和总磷是影响沙湖浮游动物群落特征及时空分布的主要水环境因子。     

地形对桂西南喀斯特山地森林地表植物多样性及分布格局的影响

利用协方差分析、曲线回归拟合及典范对应分析(CCA),研究了地形因子对桂西南喀斯特森林地表植物多样性及不同生长型地表植物分布格局的影响.结果表明： 共调查到152种地表植物,其中,蕨类植物37种、草本44种、藤本9种、灌木62种;协方差分析显示,海拔与地表植物个体数和丰富度显著相关,坡向对地表植物丰富度具有显著影响;地表植物的个体数和丰富度与海拔梯度存在显著的非线性相关性;CCA分析显示,坡向对蕨类植物的分布格局影响显著,坡度对草本、藤本和灌木的分布格局影响显著.蕨类植物对坡向引起的水热条件改变响应更为敏感,坡度对土壤水分、养分的作用大于高程,是影响本区域草本、藤本和灌木3种地表植物分布的主要地形因子.     

黄土丘陵区生物结皮群落组成与水分入渗的关系

黄土丘陵区坡面尺度生物结皮多是由藻、藓和地衣等以不同比例、不同方式组合的一个复杂群落结构,显著影响水分入渗,但目前混合生物结皮水分入渗与其群落结构之间的关系仍不清楚,妨碍了对坡面尺度生物结皮土壤渗透性的评估。本研究测定了藻结皮、藓结皮及藓结皮盖度分别为<15%、15%～30%、30%～45%、45%～60%、＞60% 5个不同藻藓比例的混合生物结皮的稳定入渗速率,采用主成分分析和通径分析揭示混合生物结皮水分稳定入渗速率的影响因素,明确混合生物结皮水分稳定入渗速率与群落结构之间的关系。结果表明: 藻结皮和藓结皮土壤饱和导水率分别为0.66和2.40 mm·min^-1。藓结皮盖度从<15%到>60%的混合生物结皮的稳定入渗速率为0.80～2.30 mm·min^-1。混合生物结皮水分稳定入渗速率主要与藓结皮盖度和藓结皮改善的土壤孔隙结构密切相关,相关系数分别为0.636(P=0.011)和0.835(P=0.000)。通过藻结皮和藓结皮土壤饱和导水率与盖度加权预测的混合生物结皮水分入渗量(y)与混合生物结皮实测水分入渗量(x)具有极显著相关关系(r=0.945),二者拟合的线性函数为y=0.85x(R²=0.98,P<0.05)。本研究明确了混合生物结皮水分入渗与单一组成生物结皮水分入渗之间的关系,为准确评估该区生物结皮水文过程提供了科学依据。     

黄土高原典型区水土保持技术评估与需求分析——以安塞为例

黄土高原是我国乃至全球水土流失治理的重点地区,经过40多年的治理,积累了种类多样的水土保持技术,对遏制和缓解水土流失和生态退化起到了良好作用。目前由于缺乏对具体治理需求的考量,从而影响水土保持技术效果的发挥,故技术评估和需求分析是选择适宜可行生态治理技术的重要环节。选择安塞纸坊沟流域和南沟流域的4个自然村为研究区,通过实地调研、利益相关者问卷调查和地理空间分析,旨在辨识并评估现有水土保持技术,识别技术需求,构建指标体系分析其立地适宜性和社会-经济可行性。研究结果表明,农户主要应用3类12项技术,工程类和生物类技术应用居多,生物类中地埂植物带和农业类技术应用较少;目前应用的水土保持技术整体效果较好,专家认为12项技术中工程类的梯田和淤地坝、生物类的地埂植物带综合表现最好,农户对梯田和水平沟、鱼鳞坑整地等坡面治理技术的效果评分高于专家,对淤地坝、谷坊等沟道治理技术以及集雨水窖和保护性耕作技术的效果评分低于专家,农户更关注技术的经济效益;技术存在的问题表现在梯田和治沟造地配套措施不完善,淤地坝、谷坊和水窖缺少修缮维护;识别出的技术需求分为3类,即新技术、改良技术和配套技术;纸坊沟流域的两个村立地条件更适宜人工造林种草,南沟流域的两个村更适宜天然封育,由社会-经济可行性分析可知,峙崾崄农户需要更多梯田种植果树及其配套技术,纸坊沟需要更多梯田种植作物或大棚蔬菜瓜果,大南沟需要造地后的配套技术,杏树窑需要造地种植作物及道路等配套基础设施。该研究是对黄土高原水土保持技术进行评估和需求分析的重要尝试,为生态治理决策提供参考。     

福建九龙江北溪浮游植物群落分布特征及其影响因子

分别于2011年枯水期(2月)、丰水期(5月)和平水期(10月),系统调查研究了福建九龙江北溪浮游植物群落组成、丰度的分布特征及其与环境因子的关系.共鉴定浮游植物107种,隶属于7门64属.不同水文期浮游植物主要优势种类不同,枯水期为马索隐藻和梅尼小环藻,丰水期为四尾栅藻和四角十字藻,平水期则演替为微小平裂藻.不同水文期浮游植物丰度变化明显,其平均值依次为枯水期(154.77×10⁴ cells·L^-1)>平水期(76.40×10⁴ cells·L^-1)>丰水期(45.40×10⁴ cells·L^-1).相关分析表明, 枯水期和平水期浮游植物丰度与铵态氮(NH₄⁺-N)呈显著正相关,丰水期浮游植物丰度与温度呈极显著正相关.典范对应分析(CCA)表明,水体温度是影响该水域浮游植物分布格局的重要因子,溶解态活性磷浓度也对浮游植物的分布有较大的影响.CCA排序图较好显示了浮游植物物种分布和环境因子之间的关系.