土壤氧气可获得性对双季稻田温室气体排放通量的影响

为探讨土壤氧气可获得性(SOA)对双季稻田温室气体排放的影响,利用静态箱气相色谱法对多种管理措施影响下稻田温室气体排放通量和土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及田间淹水深度(H)等3种SOA因子进行了观测。结果表明,甲烷(CH₄)排放最集中的Eh值、pH值和H范围分别为-100-0mV、5 < pH < 6和1-5cm,3个范围内分别观测到48.8%、61.1%和77.0%的CH₄排放,其中H对CH₄排放影响最明显,单独由其就可解释37.8%的CH₄排放通量(P < 0.0001)。对于氧化亚氮(N₂O),观测到较多的负通量,其纯排放最密集的3种SOA因子的范围分别是:0-100mV、5 < pH < 6和1-5cm,而200-300mV是其排放的临界Eh范围,高于此范围N₂O排放极少。厌氧的反硝化过程是双季稻田N₂O产生的主导过程。可为水稻田温室气体排放机理研究提供基础数据。     

荒漠区固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)耗水特征

利用SF-300热脉冲树干液流仪,连续观测了生长季节荒漠区固沙植物梭梭树干液流速率,研究了荒漠区固沙植物梭梭林木的耗水量及其与气象因子的关系。结果表明：在生长季节,梭梭树干液流速率昼夜变化小;不同的生长日,梭梭树干液流速率介于（5．9±0．7）～（14．5±3．6）gcm^-2h^-1;观测期间,梭梭平均日耗水量为（0．3±0．2）mm,生长季节单株木耗水量达49．4mm。树干液流速率对气象因子均有一定程度的响应,且在不同时间的影响程度不同。日耗水量与林冠投影面积、基径、基径的平方乘以树高的积、边材厚度和边材面积呈线性关系。     

内蒙古克氏针茅草原土壤异养呼吸对土壤温度和水分变化的响应

土壤异养呼吸在野外自然条件下除受温湿度影响外, 还受其他多种因子的综合影响, 很难利用野外观测数据确定土壤异养呼吸对温湿度变化的响应方程形式, 以及温湿度间是否存在交互作用。该研究在严格控制温湿度的条件下对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)(西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii))草原土样进行室内培养实验, 旨在解决上述问题。该研究的正交实验包括5个温度梯度(9、14、22、30、40 ℃)和5个湿度梯度(土壤持水力(water holding capacity, WHC)分别为20%、40%、60%、80%、100%)。室内培养实验持续71天, 土壤异养呼吸速率测定为2天(后期为1周)一次, 土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳含量测定约为18天一次。研究结果显示: 土壤异养呼吸与温度呈显著正相关(p < 0.001)且温度间差异显著(p = 0.001), 呼吸温度敏感性(Q₁₀)与土壤水分含量呈正相关(p < 0.001); 呼吸与土壤水分二项式拟合效果较好, 在80% WHC时呼吸速率最大, 且最适湿度随温度上升而增加。土壤温度和水分的交互作用显著(p < 0.05), 土壤异养呼吸最适响应方程为lnRh = 0.914 + 0.098T + 0.046M + 0.001TM - 0.002T² - 0.001M² (Rh为异养呼吸, T为温度, M为湿度), 这说明加和形式的温湿度响应模型可能优于乘积形式。微生物生物量碳与土壤异养呼吸的相关性随培养时间发生变化, 土壤可溶性有机碳与土壤异养呼吸无显著相关(培养第20天除外), 原因可能是培养期间微生物死亡或群落结构改变导致微生物总体代谢活性的变化。     

祁连山浅山区不同植被类型土壤水分时间异质性

资源供给的时间异质性与环境异质性对植被群落动态甚至景观格局的形成有着同等重要的意义.干旱区山地生态系统植被通常具有明显的空间自组织特征,土壤水分时间异质性可能在这种自组织格局的形成和稳定过程中扮演了重要角色.以祁连山排露沟小流域林草复合景观为例,通过连续监测林线附近草地、灌丛及林地对应的土壤水分状况,比较不同植被类型降水截留以及植物根系提水作用对土壤水分的影响,发现在生长季内典型月时间尺度上草地、灌丛及林地之间土壤水分时间异质性(变异系数CV)具有显著差异(5cm深度,F2,27 =11.25,P <0.01;20cm深度,F 2,27 =5.51,P<0.01),草地与灌丛5cm深度土壤水分时间异质性(CV=0.65、0.61)明显高于林地(0.52),灌丛与林地20cm深度土壤水分时间异质性(CV=0.84、0.84)明显高于草地(0.72).灌丛5cm深度土壤水分具有较高的时间异质性是因为其较高的冠层截留率,而草地表层5cm深度具有相对较高的时间异质性是因为强烈的土壤蒸发;20cm深度土壤水分时间异质性差异则主要由植被截留差异所致.不同植被类型5cm深度土壤水分时间异质性均明显低于20cm深度(P<0.01),土壤湿度变异系数最大值并不一定发生在表层.     

基于同化数据的标准化土壤湿度指数监测农业干旱的适宜性研究

农业干旱是导致作物减产的主要灾害之一,及时、准确地监测农业干旱状况有助于制定区域减灾策略,降低灾害损失。标准化土壤湿度指数(SSMI)是基于历史土壤湿度时间序列构建的一种农业干旱指数,目前分析该指数监测农业干旱的适宜性研究十分缺乏。本文以黄淮海平原为研究区,利用数据同化的根区土壤湿度数据构建SSMI,并通过与标准化降水蒸散指数(SPEI)、农业干旱灾害记录数据的对比以及与冬小麦产量的关系分析,综合评价SSMI监测农业干旱的适宜性。结果表明,SSMI与SPEI具有良好的一致性,二者之间具有极显著相关关系(P0.001);利用SSMI识别的农业干旱与农气站点干旱灾害记录是基本一致的,SSMI能够有效反映干旱发生、发展直至减轻的演变过程;冬小麦生长季SSMI与减产率显著相关,利用SSMI识别的农业干旱发生区域与基于统计数据计算的减产区域基本相符,SSMI能够对农业干旱引起的冬小麦减产起到一定的指示作用。综上所述,基于同化数据构建的SSMI能够反映黄淮海平原的农业干旱状况,利用SSMI监测区域农业干旱状况是适宜的。研究可为基于土壤湿度的农业干旱监测业务化运行提供依据,为黄淮海平原的抗旱减灾提供科学参考。     

干旱胁迫下栽植模式对葡萄根际土壤湿度和光合效率的影响

为了解西北干旱地区深畦栽植模式对葡萄光合效率的影响,试验以鲜食葡萄品种‘京亚’和‘红地球’为材料,以葡萄生产中常用的平畦栽植模式为对照,研究了深畦栽植模式对葡萄根际土壤湿度及光合效率的影响。结果显示:(1)干旱胁迫过程中,2种栽植模式的葡萄根际土壤相对含水量、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)均持续下降,但深畦栽植的土壤相对含水量和WUE较平畦栽植下降缓慢,且在胁迫后期严重干旱时两者均明显高于平畦栽植。(2)根据Logistic模型对土壤相对含水量与Pn、Gs、Ci、Tr的关系的曲线拟合结果,发现深畦栽植和平畦栽植下土壤相对含水量区间分别为30%~50%和40%~60%时显著影响葡萄的光合水分效率。(3)以Logistic方程的拐点为根际土壤湿度阀值,发现深畦栽植和平畦栽植葡萄的根际土壤湿度阀值分别为41.76%和52.60%,且此时葡萄光合水分效率最高。研究表明,在干旱逆境下,与平畦栽植相比,深畦栽植下能够有效减缓根际土壤水分散失,保持较高的根际土壤含水量,而且能够在土壤含水量较低的条件下实现更高的光合水分效率,深畦栽植是干旱地区理想的葡萄抗旱节水栽植模式;深畦栽植下,葡萄品种‘京亚’和‘红地球’的根际土壤相对含水量分别在40.19%和43.32%时叶片光合水分效率最高,且两葡萄品种光合作用的适宜土壤相对含水量范围分别是40.19%~50%和43.32%~50%。     

水稻植株对稻田甲烷排放的影响

稻田CH4排放是稻田土壤中CH4产生、氧化和传输不同过程的净效应,水稻植株强烈影响稻田CH4的产生、氧化和传输过程,是导致稻田CH4排放季节性变化规律的一个重要因素,本文综述了水稻植株对稻田CH4排放过程的不同影响,水稻植株根系分泌物和脱落物作为产甲烷前体促进稻田土壤中CH4的产生,在水稻生长后期,植株根系分泌物和脱落物被认为是稻田土壤甲烷产生的主要基质,是导致这一时期稻田CH4高排放通量的主要原因;水稻植株根系泌氧在根际环境形成一个微氧区域氧化稻田甲烷,整个水稻生长季稻田土壤中产生的CH4大约36％～90％在植株根际环境中被氧化;约80％甚至更多的稻田CH4通过水稻植株的通气组织进入大气圈,植株对稻田CH4的传输具有十分重要的意义。     

高原鼠兔对高寒草甸土壤有机质及湿度的作用

为探讨高原鼠兔对土壤理化性质的作用, 本研究于2005年8月, 采用灼烧和烘干法, 分别测定了高原鼠兔栖息及被灭杀地区土壤有机质含量及湿度。结果表明： 高原鼠兔栖息地区, 0～5 cm及6～10 cm土壤层有机质含量和湿度均极显著或显著高于被灭杀地区; 11～30 cm 土壤层, 二者无显著的差异;31～50 cm土壤层, 有机质含量差异极显著, 而土壤湿度则无显著差异。说明, 高原鼠兔活动可增加高寒草甸土壤表层有机质含量和湿度, 进而改变土壤理化性质, 促进生态系统物质循环。     

沙坡头地区藓类结皮土壤净氮矿化作用对水热因子的响应

采用室内控制温度(-10、5、15、25、35和40 ℃)和湿度(29%、58%、85%和170%田间持水量,FWC)培养原状土柱的方法,研究腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮土壤氮矿化特征及其对水热因子的响应.结果表明： 低温(<15 ℃)培养时,土壤氮素转化以微生物固持作用为主,>25 ℃后土壤氮素转化速率显著增加.藓类结皮土壤氮素转化速率及其对温度的敏感性均高于无结皮土壤,且在85%FWC时敏感性最高,表明藓类结皮的存在有利于土壤氮素的转化.随着土壤湿度的增加,土壤氮素转化速率呈先增加后减小的趋势,85%FWC时最大.藓类结皮土壤净氮矿化速率在高温(25～40 ℃)和中等水分条件下(58%FWC和85%FWC)最大,呈现明显的温湿度交互作用.藓类结皮的繁衍和拓殖能够提高土壤的供氮能力,促进氮素循环,有助于土壤生态系统的修复.
     

温度植被干旱指数在2000-2015年松嫩平原土壤湿度中的应用

选取了时间序列良好的MODIS影像,对松嫩平原2000-2015年逐月的温度植被干旱指数（TVDI）进行计算,并结合农业气象站点的相对土壤湿度数据进行对比验证,发现TVDI和相对土壤湿度数据具有良好的相关关系,表明TVDI可以作为表示土壤含水量的指标。重建1 km分辨率的松嫩平原作物生长季（4-10月）表层土壤湿度空间信息数据集,引入集合经验模态分解分析方法探究了松嫩平原土壤湿度的时空变化特征及变化趋势,并探讨了松嫩平原土壤湿度变化对农作物产量的影响。结果表明,近16年来松嫩平原土壤湿度的时间变化趋势是逐渐变湿,土壤湿度的空间变化趋势是由西南向东北逐渐变湿,极端土壤缺水事件频率呈现出增高的趋势。松嫩平原粮食产量和年均土壤湿度水平显著相关说明粮食产量受到年平均土壤湿度的影响显著,不同季相的土壤湿度对粮食产量的影响程度差异较大,夏季土壤湿度对粮食产量的影响尤为明显。