植物枝叶与根系耦合固土抗蚀的差异性

以4年生4种内蒙古鄂尔多斯地区常见水土保持植物柠条、沙柳、白沙蒿和沙棘为研究对象,选取反映枝叶防风特性和根系特性的13项指标,即单株防风效能、林带防风效能、群落防风效能、直根抗拉强度、代表根本构特征、代表根弹性模量、侧根分支处抗拉强度、累计根表面积、拉拔摩阻特性、根-土界面摩擦系数、累计根长、根-土复合体粘聚力、根-土复合体内摩擦角,采用层次分析法对春季大风和夏季暴雨2种自然条件下4种植物枝叶与根系耦合固土抗蚀的差异性进行评价.结果表明： 4种植物枝叶与根系耦合固土抗蚀指数为：春季大风条件下为沙柳(0.841)>柠条(0.454)>白沙蒿(-0.466)>沙棘(-0.829);夏季暴雨条件下为柠条(0.841)>沙柳(0.474)>白沙蒿(-0.470)>沙棘(-0.844).沙柳可作为研究区重要的防风抗蚀植物种之一;柠条则可作为研究地区重要的水土保持植物种之一.     

半干旱黄土区植被恢复对土壤团聚体稳定性及抗侵蚀能力的影响

土壤水稳性团聚体强烈影响土壤过程和功能,是反映土壤质量和土壤抗侵蚀能力的重要指标。为探究半干旱黄土区植被恢复对土壤抗侵蚀能力的影响,以甘肃省定西市龙滩流域为研究区,选取3种恢复方式（天然荒草、自然恢复、人工恢复）7种植被类型（大针茅草地、长芒草草地、赖草草地、苜蓿草地、柠条灌丛、山杏林以及油松林）为研究对象,通过测定0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm土壤水稳性团聚体,分析土壤团聚体组成、稳定性及抗侵蚀能力特征。结果表明：1）不同恢复方式不同植被类型间土壤水稳性团聚体稳定性差异显著（P<0.05）,自然恢复方式的土壤水稳性团聚体平均重量直径显著高于天然荒草和人工恢复方式,且7种植被类型土壤大团聚体质量百分比均在67.97%-90.12%之间;人工恢复方式土壤水稳性团聚体稳定性较差,其中油松林稳定性最差。2）土壤团聚体破坏率和土壤抗侵蚀能力均表现出自然恢复方式更有利于土壤结构稳定性的提高。3）土壤水稳性大团聚体含量越高,土壤团聚体越稳定,土壤结构稳定性就越好;平均重量直径与土壤可蚀性因子K值呈极显著性负相关（P<0.01）。本研究结果表明自然恢复方式能够显著提高土壤团聚体的稳定性,从而提升土壤的抗侵蚀能力,建议当地在未来植被恢复规划中采取自然恢复方式更有利于生态恢复的有效进行。     

典型喀斯特森林土壤的抗蚀性

喀斯特地区生态脆弱,极易发生土壤侵蚀。受地表要素空间异质性的影响,目前相关研究仍无法完全反映出喀斯特地区不同植被类型土壤抗蚀性的特征。通过野外调查,了解样地植被群落类型及其组成等基本情况,并以"S形布点法"实地采样;通过酒精烘烤法、环刀法等方法,获取土壤含水量、土壤容重、土壤有机质、土壤团聚体、土壤微团聚体及土壤机械组成、土壤抗蚀指数等土壤抗蚀指标值。结果表明,除有机质外的其他抗蚀指标表现出0—10cm土层内与10—20cm土层内的变化规律均和抗蚀指数一致。在土壤深度0—10cm范围内,土壤抗蚀指数表征的土壤抗蚀能力强弱为:阔叶林灌丛针叶林;在10—20cm土层范围为:灌丛针叶林阔叶林。0—10cm土层内各指标表征土壤抗蚀能力的显著程度为:有机质含量、水稳性团聚体、结构破坏率、团聚状况和团聚度较显著,10—20cm土层内为有机质含量、干筛团聚体、团聚度较为显著,水稳性团聚体次之。通过综合两个土层的情况,可认为有机质含量、水稳性团聚体、团聚度能较好地表征喀斯特林地土壤抗蚀性强弱。在喀斯特地区如果以防治土壤侵蚀为目的,应考虑种植阔叶树种,避免针叶树种。     

几种景观分离程度评价指标的探讨

1　引　　言景观分离程度是指同一景观类型斑块分布的离散程度 .正确评价景观分离程度对于理解景观格局的形成机制、全面认识景观格局的特点是十分重要的 .因此 ,几乎所有景观格局研究都需要计算景观分离程度指标 .景观分离度[1] 、最小距离指数[5] 、类斑散度[9] 是 3种比较重要的景观分离程度指标 .本文通过一个流域景观的研究 ,对以上指标进行了计算和比较 ,发现这些指标所反映的离散程度各有侧重 .因此提出了一个综合性更好一些的指标———平均距离指数 .2　计算方法　　陈利顶等[1] 计算景观分离度的公式是 :　　Ｆｉ=Ｄｉ/Ｓｉ (1)式…     

水土保持林土壤抗蚀性能评价研究

运用土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、水稳性团粒平均重量直径、团聚度和分散系数等各项指标,对不同树种组成、不同林龄水土保持林的土壤抗蚀性能进行分析、评价.结果表明,水土保持林对于提高土壤抗蚀性能具有重要作用,这种作用主要针对表层土壤而言;与油松纯林相比,油松阔叶树混交林土壤有机质含量较高,水稳性团聚体含量增加了1.71%～38.53%;且随着林龄的增长,水土保持林土壤抗蚀性能不断增强.     

几种鉴定植物抗大气污染能力指标的介绍

文章从植物形态、生长和生理生化指标、cDNA微阵列技术和综合评价等方面,对鉴定植物抗大气污染的各种指标进行了评述。     

标准化降水指标与Z指数在我国应用的对比分析

 利用分布于我国不同气候区的7个气象台站1951～1995年的月降水资料,比较分析了标准化降水指标(Standardized precipitation index, SPI)和在我国已成熟应用的Z指数。结果表明,SPI计算简单,资料容易获取,而且计算结果与Z指数有极好的一致性。同时,由于SPI是通过概率密度函数求解累积概率,再将累积概率标准化而得,具有稳定的计算特性,消除了降水的时空分布差异,在各个区域和各个时段均能有效地反映旱涝状况,优于在我国广泛应用的Z指数。此外,SPI还可以计算不同时间尺度的指标值,能够满足不同水资源状况分析的要求。以北京为例,探讨了应用4种时间尺度的SPI值反映1951～1995年期间的旱涝事件,发现SPI能准确地反映北京45年间的旱涝趋势,对于旱涝灾害有着良好的预测作用,可用于我国的水资源评估以及不同时间尺度的干旱监测。     

镉胁迫对马蔺根系形态及部分生理指标的影响

以野生马蔺种子培育的实生苗为试验材料,采用水培法研究不同质量浓度镉(0、10、25、50、100、150 mg·L^-1)对马蔺幼苗生长、根系形态及部分生理指标的影响,分析镉胁迫下马蔺根系形态和生理指标的变化特征,以探讨马蔺的耐镉能力及耐镉机制。结果表明：(1)与对照相比,低浓度镉(10~25 mg·L^-1)促进了马蔺株高、地上部干重、根干重、总根长、根表面积、根体积和根系活力的增加,中高浓度镉(50~150 mg·L^-1)抑制根系生长,其株高、根干重、总根长等低于对照,根表面积、根体积和根系活力显著低于对照。(2)随镉浓度增加,马蔺叶片和根系中相对电导率、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和脯氨酸(Pro)含量增加,但可溶性蛋白含量(SP)则先升高后降低;根系的超氧化物歧化酶(SOD)活性随镉浓度增加先升高后降低,而叶片SOD活性则持续增加。(3)马蔺地上部和地下部镉含量随镉离子浓度升高而增加,根系和地上部镉含量分别达到829.39~8 944.54 和200.60~519.76 mg·kg^-1,转移系数为0.06~0.32(<1.0),大多数镉离子被保留在根中,只有少量被转移到地上部。研究发现,在镉胁迫条件下,马蔺幼苗可能是通过根系对镉离子的积累,减少镉离子从根部到地上部的转移,并通过提高抗氧化酶活性、保持渗透平衡和清除过量自由基,从而提高其对镉的耐受性。     

基于小流域尺度的土壤可蚀性K值空间变异

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,以邓下小流域为研究区,利用EPIC模型中土壤可蚀性K值算法,研究了小流域尺度下土壤可蚀性K值空间变异特征及不同植被类型对其影响.结果表明:(1)研究区K值的变化范围为0.1498 ～0.4981,均值为0.3316,变异系数为22.11%,小流域土壤可蚀性存在中等程度的空间变异性.(2) 研究区土壤可蚀性K值总体分布趋势是从西北向东南增大,条带状分布明显,K值较高处以"岛状"嵌于小流域中南部.北部森林覆盖区土壤抗侵蚀能力较强,中南部耕作种植及居住生活区土壤抵抗侵蚀能力较弱.(3)研究区8种不同植被类型除旱耕地外,K值垂直变异特征均是K0～20cm＜K20～40cm＜K40～60cm,土壤可蚀性随土壤垂直剖面深度增大而增大,土壤表层(0～20cm)抗侵蚀性能力最强.8种不同植被类型土壤表层K值(K0～20cm)的大小顺序为:休闲地 >茶园 >旱耕地 >草地 >阔叶林 >灌木林 >针叶林 >毛竹林.     

亚硒酸盐对油菜幼苗硒吸收、根系形态及生理指标的影响

以甘蓝型油菜(湘农油571)为试验材料,通过溶液培养研究了外源四价硒条件下,油菜幼苗硒吸收分配、生理特性及根系形态的变化.结果表明： 油菜幼苗的硒富集能力随施硒量增加显著降低,而硒分配系数一直稳定在0.9左右,不受硒浓度影响.10 μmol·L^-1硒可以通过显著改善油菜幼苗根系生理指标和根系形态来促进油菜幼苗的生长,其对生理指标的影响主要表现为：显著降低油菜幼苗根系超氧阴离子自由基(O₂^-_·)产生速率,并显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,从而显著降低根系的膜脂过氧化物质(MDA)含量,降幅达26.0%,进〖JP2〗而显著提高根系活力,增幅达17.4%;其对构型指标促进程度依次为：根体积>总表面积>分根数>总根长>根尖数>平均直径,但这些正效应均与1 μmol·L^-1硒处理无显著差异,表明少量硒(≤10 μmol·L^-1)可以通过提高油菜幼苗根系抗氧化酶活性和降低膜脂过氧化物含量,来提高根系活力和改善根系构型,最终促进油菜幼苗生长.     

植物根系固坡抗蚀的效应与机理研究进展

植物根系对抵抗坡体浅层滑坡和表土侵蚀起着巨大的作用.植物根系通过增强土体的抗剪强度发挥固坡效应.目前有关植物根系固坡机理的模型较多,普遍接受的是Wu-Waldron模型.该模型表明,植物根系产生的土体抗剪强度的增量与根系的平均抗拉强度和根面积比成正比,应用该模型评价根系固坡效应的2个最重要因素是根系的平均抗拉强度和根面积比.研究发现,土壤抗侵蚀性随着植物根系数量的增加而提高,但未有一致的定量函数关系.植物根系提高土壤抗侵蚀性主要通过直径小于1mm的须根起作用.须根通过增加土壤水稳性团聚体的数量与粒径等作用来提高土壤的稳定性,以抵抗水流分散;须根还能有效地增强土壤渗透性,减少径流,从而达到减少土壤冲刷的目的.     

基于PSR框架,针对土壤侵蚀小流域的土地质量评价

土壤侵蚀与水土流失是我国土地退化的重要形式.建立基于"压力-状态-响应(PSR)"模式的土地质量指标体系能够比较明确反映出土地质量变化的因果关系,从而有助于决策者采取合适的土地政策和管理措施,进行退化土地的恢复重建.在我国水土流失较为严重的黄土高原丘陵沟壑区,选取安塞县大南沟小流域进行案例分析,分别以栅格(10m×10m)和小流域整体为评价对象建立起基于PSR框架,针对土壤侵蚀的土地质量指标体系.前者(以栅格为评价对象)的压力指标主要为坡度,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力和植被盖度,响应指标为土地利用类型;后者(以小流域整体为评价对象)指标包括3个方面,即基于栅格计算的指标、统计指标和格局指标.具体的的压力指标包括地形压力、耕地压力、农作物收入压力以及格局压力等指标,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力、植物盖度、流域出口水土流失和格局状态指标,响应指标包括非农地面积比重和梯田占农地面积比重等指标.以小流域1998年土地利用图为基础,运用模型模拟和统计分析对小流域整体和小流域内土地质量的相对差异进行了评价.结果表明,小流域平均坡度27.85°,最大坡度高达59.39°,耕地平均坡度24.56°,耕地面积比重42.8%,农作物收入比重63%,小流域整体压力评价等级为5等;小流域平均土壤侵蚀强度为36.39t/hm2,流域出口的侵蚀总量为6.03t/hm2,土壤肥力低,植被盖度平均为2.83%;整体状态评价等级为4等;小流域非耕地面积比重为57.2%,梯田占耕地面积比重只有4.01%,小流域整体响应评价等级为4等.小流域内部土地质量的空间异质性较低,流域面积一半的土地质量等级均为4等.不同土地利用类型的土地质量差别较大,质量由高到低依次为林地/灌木林、荒草地、果园/经济林、休闲地、耕地.该研究可为流域土地规划和不同流域土地质量的比较提供一定的科学依据.     

Root clumping may affect the root water potential and the resistance to soil-root water transport

We have appraised for clumped root systems the widely-accepted view that the resistance to water flux from soil to roots (‘soil resistance’) is low under most field conditions, so that root water potential would closely follow the mean soil water potential. Three root spatial arrangements were studied, simulating either the regular pattern generally assumed in models, or two degrees of root clumping frequently observed in the field. We used a numerical 2-dimensional model of water transfer which assumes a control of evapotranspiration by root signalling. Calculations were carried out at two evaporative demands and for two contrasting soil hydraulic properties. The rate of soil depletion, the timing of the reduction in evapotranspiration and the difference between root water potential and mean soil water potential were all affected by the root spatial arrangement, with a greater effect at high evaporative demand and low soil hydraulic conductivity. Almost all the soil water reserve was available to plants without reduction in evapotranspiration in the regular case, while only a part of it was available in clumped cases. In the regular case, calculated ‘soil resistances’ were similar to those calculated using Newman's (1969) method. Conversely they were higher by up to two orders of magnitude in clumped root spatial arrangements. These results place doubt on the generality of the view that ‘soil resistance’ is low under common field conditions. They are consistent with the results of field experiments, especially with recent data dealing with root-to-shoot communication.     

黎钦铁路增建二线工程的水土流失影响程度分析

铁路建设工程中的路基修筑、隧道开凿、取土弃渣均会导致大量的水土流失,对铁路沿线生态环境造成不利影响。论文以广西黎钦铁路增建二线工程为例,通过水土流失影响指数评价模型来定量分析、评判该工程的水土流失影响程度。结果表明,该项目的水土流失影响指数值为0.11,不到全国铁路建设项目水土流失影响指数平均值的40%,这表明与新建铁路工程相比,增建二线工程造成的水土流失影响程度较小。其主要原因是工程占地(2.02hm²·km^-1)和影响面积(0.28hm²·km^-1)较小、工程总土石方量(3.86×10⁴m³·km^-1)和弃方量(0.28×10⁴m³·km^-1)较少、工程水土流失总量(211.61t·km^-1)不大。通过缩短施工期和增加水土流失治理面积,可进一步减弱该工程的水土流失影响,更好地保护项目沿线的生态环境。     

A plant root system architectural taxonomy: A framework for root nomenclature

Abstract

Research into root system morphology over the last two centuries has developed a diverse set of terminologies that are difficult to apply consistently across species and research specialties. In response to a need for better communication, a workshop held by the International Society for Root Research established some nomenclature standards for root research. These standards and their justification are presented in this study. A framework for a root system architectural taxonomy is created by defining four main classes of root: the tap root, that is, the first root to emerge from the seed; lateral roots, which are branches of other roots; shoot‐borne roots, which arise from shoot tissues; and basal roots, which develop from the hypocotyl, that is, the organ which is between the base of the shoot and the base of the tap root. It is concluded that adherence to the presented taxonomy will reduce confusion and eliminate some of the current confounding of results.     

植物根系固岸抗蚀作用研究进展

植物根系对保持滨岸区域土壤岸滩的稳定性具有重要作用。本文从根系固岸机制、根系固岸的评价方法、植物根系与固岸抗蚀关系等几个方面对植物根系的固岸抗蚀作用进行了综述。在这些方面目前已经取得了许多富有价值的成果,但相比之下,西方国家处于领先地位,中国在这些方面的研究还较少,目前仍处于起步阶段。建议未来应加强植物根系季节或年际变化规律与岸滩侵蚀季节或年际变化规律研究的结合,以及植物地上部分管理措施对地下部分特性影响的研究。     

Modelling non-uniform soil water uptake by a single plant root

The assumption of uniform water flow to the root or uniform water potential at the root surface was shown by Hainsworth and Aylmore (1986, 1989) to be erroneous. The present paper demonstrates how the non-uniform uptake of water by a single root can be modeled. Differential equations are numerically solved to describe simultaneous water movement in the plant and in the soil. In the plant, boundary conditions are the water potentials at the root surface (Ψ_s) and in the xylem at the root base (Ψ_b). A set of difference equations describe the flow of water radially through the cortex to the xylem and in the xylem axially upwards to the base. For calculating the water flow in the soil and the values of Ψ_s, i.e. the boundary conditions for flow in the root, the finite element method (FEM) is used, the boundary conditions being the flux of water into the plant root and the zero flow across the wall, bottom and surface of a hypothetical soil cylinder surrounding the root. ei]Section editor: B E Clothier     

Construction of a new porcine whole-genome framework map using a radiation hybrid panel

We have constructed a radiation hybrid (RH) map of the porcine genome using an RH panel generated by an irradiation dose of 5000-rad (Sus scrofa radiation hybrid map, SSRH map). Normal porcine aortic endothelial cells were irradiated and fused with a thymidine kinase-deficient mouse cell line, L-M (TK-). A total of 110 cell lines were selected and used for further analysis. Among 1091 microsatellite (MS) markers selected for mapping, 842 markers (77%) could be typed on the panel. The framework map comprised 342 MS markers and an additional 247 MS markers were then added to generate the whole-genome map. The average retention frequency for the data set was 30.6%. The total map length was 5596.2 centiRay (cR). Using an estimated physical length of 2718 Mbp, the average ratio between cR and physical distance over the porcine genome was estimated to be 0.49 Mb/cR.     

耦合过程和景观格局的土壤侵蚀水环境影响评价

将景观格局的作用纳入到土壤侵蚀的生态环境影响评估中,具有方法上的实用意义,可为水体泥沙源区识别、评价立地侵蚀对目标水体的泥沙输出风险和流域景观格局对土壤流失抑制潜力提供一种途径.本文将RUSLE模型作为模拟立地土壤侵蚀强度的工具,考虑植被覆盖和地形对泥沙输送的阻滞作用,从点(栅格)和子流域两个尺度,采用景观格局表征方法定量评估南水北调中线水源区土壤侵蚀对河流、水库的影响.在点(栅格)尺度提出土壤侵蚀影响强度(I)指标表征土壤侵蚀对水体的泥沙输出风险;在流域尺度利用反映流域景观格局留滞泥沙能力的渗透指数(LI)指示泥沙进入水体的风险.结果表明： 耦合景观格局信息和侵蚀过程的指标能空间分布式地有效反映立地土壤侵蚀对水体泥沙输入的影响强度;LI与流域平均景观阻滞、平均植被覆盖度呈显著的指数关系, 子流域输沙模数与LI呈显著的指数回归关系.说明基于土壤侵蚀过程表征景观格局、将景观格局信息与景观土壤保持功能结合起来的评价方法,可为土壤侵蚀风险评价提供新途径.