干湿季节下基于遥感和电磁感应技术的塔里木盆地北缘绿洲土壤盐分的空间变异性

土壤盐渍化问题是制约干旱半干旱区植被生长最主要的生态环境地质问题,也是影响绿洲农业生产的障碍性问题.而将遥感与近感技术相结合,是当前评价、监测及预报土壤盐渍化程度的先进方法.以新疆塔里木盆地北缘的渭干河-库车河三角洲绿洲为例,以遥感数据和解译后的电磁感应数据为基础数据源,利用解译后的数据结合GIS和地统计学知识以及野外实测所得到的土壤电导率和盐分资料,分别采用泛克里格(Universal Kriging)、光谱指数回归(Spectral Index Regression)和回归残差泛克里格(Regression-Universal Kriging)3种方法研究了该地区两个关键季节(干季和湿季)土壤盐分的空间变异特征.研究结果表明:研究区的土壤浸提液电导率EC1∶5和土壤盐分呈现显著相关,可以用EC1∶5来代替土壤的全盐量进行分析;电磁感应仪(EM38)所测各季节土壤表观电导率与EC1∶5的相关系数均达到1％显著水平,以表观电导率垂直读数(EMv)和水平读数(EMH)为自变量的多元回归模型拟合效果较好;研究区各季节的表层土壤电导率的空间分布均表现为强相关性,说明土壤采样点间的内部结构性良好,采用能够充分考虑到干旱区表层土壤电导率空间变异的尺度依赖性的球状套合模型,能够更好的拟合土壤表观电导率的空间结构;经过精度比较,回归残差泛克里格法为最优预测方法,这表明将遥感和电磁感应技术相结合,能够有效的提高预测与评估土壤盐分空间分布的精度,为精确地进行土壤盐分预测以及土壤次生盐渍化的防控提供了一定的依据.     

冬小麦生育期农田尺度下土壤硝态氮淋失动态的数值模拟

在北京通州区永乐店田间试验的基础上 ,假设土壤由一系列不发生相互作用的一维土柱组成 ,根据实测的土壤有机质含量 ,假定土壤有机氮的矿化作用速率常数 (零级动力学 )和有机质含量成正比 ,运用 HYDRUS- 1D软件 ,分别就考虑和不考虑土壤有机氮的矿化速率的空间变异性这两种方案 ,对 2 0 0 0～ 2 0 0 1年冬小麦生长条件下农田尺度土壤氮素转化和硝态氮淋失规律进行了数值分析。两种方案的模拟结果表明 :考虑和不考虑土壤有机氮矿化速率的空间变异性对剖面 2 5 0 cm埋深处硝态氮淋失量的影响很小 ,其差异主要在于前者对土壤氮素的矿化量、固持及反硝化量、作物吸氮量的影响更大 ,其空间变异性高于不考虑矿化速率时的结果。剖面 2 5 0 cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为 2 .2 5 mm、0 .0 0 984 m g/cm2 ,变异系数大于 1.4 6 ,属于强变异性。对模拟结果进行地统计学分析 ,结果表明 :剖面 2 5 0 cm埋深处的土壤水渗透量和硝态氮淋失量的半方差函数为纯块金形式 ,在空间上表现为相互独立。考虑有机氮矿化速率空间变异性时的土壤氮素净转化量、吸氮量均可用球状模型描述 ,其变程与土壤有机质含量的变程接近 ,约为 4 .7m;而不考虑有机氮矿化速率空间变异性时的土壤氮素净转化量用线性无基台值     

野生扁穗牛鞭草无性系构件组成及生物量结构变异性

对60份野生扁穗牛鞭草的无性系种群构件数量、质量性状及生物量结构进行比较分析,结果说明：不同种群构件性状与数量呈现出变异性,叶长、叶宽、单蘖叶片数、无性系叶片数的变异系数分别为24．95％、20．00％、14．12％、43．56％;茎直径、节直径、节间长、单蘖节数、直立茎长度、匍匐茎长度、直立茎数、匍匐茎数的变异系数分别为21．11％、22．42％、20．10％、12．14％、46．73％、20．14％、72．76％、37．97％;根系深度、根系分布范围、分蘖面积的变异系数分别为19．81％、37．65％、33．68％;花序长、花序宽、花序厚、单蘖花序数、直立茎生殖蘖比例、匍匐茎生殖蘖比例的变异系数分别为13．33％、13．42％、14．80％、36.10％、118．96％、81．44％。不同种群构件生物量结构变异性丰富,叶生物量、茎生物量、根生物量、花序生物量变异系数分别为78．51％、91．66％、45．64％、192．24％;构件的数量差异高于性状差异,无性系种群差异主要体现在分蘖能力与空间拓展能力上。野生资源生态型变异性和对环境的适应性,为优异性状选择、品种选育、资源开发利用提供了丰富的物质基础。     

水源涵养与水文调节:和而不同的陆地生态系统水文服务

水与生态系统的关系是重要的科学问题,并且受到社会广泛关注。水源涵养和水文调节都是陆地生态系统所能提供的水文服务,并从生态水文和水资源角度把生态系统的健康和完整性与人类社会的持续发展紧密联系起来,从而也要求动态和综合的视角加以深入研究。基于生态水文过程原理,对水源涵养和水文调节的概念进行了辨析,认为前者是后者的有机组成部分,相对具体、应用中务求精确明晰;后者则更具包容性、客观性和广泛适用性。文章进一步简要分析了当前国内外生态系统水源涵养和水文调节服务的主导评估方法,结果表明,水源涵养的评估以储水量法为主,而水文调节则以基于降水和蒸散的水量平衡法及综合模型法(如SWAT)为主。从生态系统服务相互作用的角度考量,实际上水源涵养和水文调节及其相关的其它服务类型(如固碳、土壤保持、生物生产、淡水供给等)存在着复杂的动态权衡或协同关系,在科学研究和生态系统管理实践中必须统筹考虑,以确保对科学问题的准确把握和促进"水-生态-社会系统"的高效、可持续发展。为此,必须加强对生态水文过程的长期观测和实验研究,并且关注空间异质性及尺度效应、时间动态性和利益相关者需求的多维性。     

微尺度下烟田铁的空间变异性及其与烟叶铁的相关分析

铁是作物必需的营养元素之一,是血红蛋白和细胞色素的组成成分,也是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等的组成成分,与烟叶香气前体物的形成密切相关.精准农业通常研究的是微尺度下(米级或亚米级)土壤养分的空间变异性.为此,在米级尺度下(11 m×10 m)对烟田全铁在种烟前后的空间变异性进行比较,并分析相应网格上烤后烟叶样品的铁含量,探讨土壤在种烟前后全铁含量与烟叶铁含量间的相互关系.结果表明:收完烟后试验地全铁含量平均值与种烟前相比有所下降,由30.3 g kg-1降到了24.79 g kg-1.种烟前土壤全铁具有中等的空间相关性(块金效应为48.8%),变异函数的最佳理论模型为线性模型,决定系数达到0.999,Block-Kriging内插图显示试验地全铁具有较强的空间异质性,方差分析的结果也表明取样点间的差异达极显著水平(p=0.00008).种烟后土壤全铁含量以球状模型为变异函数的最佳理论模型,决定系数达到0.956,Block-Kriging内插图显示种烟后土壤全铁含量的最高值比种烟前往南移动了一些,最低值也往北移了一些,整个试验地土壤全铁在种烟后的空间变异性比种烟前有所升高.相关分析表明,烟叶铁含量只与种烟前土壤全铁含量呈极显著相关,与种烟后土壤全铁含量、种烟前后土壤全铁的相对变化量都没有显著相关.根据相关分析的结果,建立了以种烟前土壤全铁含量为自变量,以烟叶全铁含量为因变量的回归方程,并对方程进行验证,结果表明在自变量X的分布区间内预测效果比较好.     

田块尺度下土壤磷素的空间变异性

采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对中国科学院沈阳生态实验站30 m×42 m样地进行网格法分层(0～10和10～20 cm)取样,研究了田块尺度下土壤全P和Olsen-P的空间变异特征.结果表明,49对样本土壤Olsen-P的变异系数(4.5%～5.42%)远高于全P(11.8%～13.33%);全P和Olsen-P具有较好的空间结构且具有较相近的空间相关距离.最佳理论模型的参数显示各变量空间变异主要受结构性因素的影响,各变量半方差变异函数的C/(C₀+C)均高于%.全P和Olsen-P之间及在2个土层之间均具有较相似的空间分布格局.变异系数结合空间格局分析可以大大降低试验取样的数量.     

植物热值及其生物生态学属性

介绍了热值的定义、表示方法、研究意义和植物热值在生态学中的研究历史与现状;分析了植物热值的时空变异性,包括热值在种间和类群间的变异及热值的种内变异规律;探讨了影响植物热值变化的因子(包括气候、立地条件、胁迫环境和人为干扰等)和热值变异的内在决定因素(包括碳浓度、灰分含量及有机质化学组成等);对植物热值的研究前景和局限性进行了展望。     

土壤呼吸作用时空动态变化及其影响机制研究与展望

测定不同陆地生态系统土壤呼吸速率及其时空波动, 阐明其影响因子, 对于全球碳素平衡预算和全球变化潜在效应估计是最为基本的数据。然而, 有关土壤呼吸作用变异性及其影响因素的知识仍存在局限性, 一些关键的过程和机制还有待阐明。该文综述了近年来土壤呼吸作用时空动态规律、影响机制和模拟方面的研究进展, 指出环境因子和生物因子共同驱动着土壤呼吸作用的时间动态变化; 土壤呼吸作用在不同时间尺度上还具有明显的空间异质性, 这主要是植被覆盖、根系分布、主要的环境因素和土壤特性空间分布的异质性造成的。生物因子是影响土壤呼吸作用时空动态变化的主要因素之一。然而, 目前所使用的土壤呼吸作用经验模型通常利用土壤温度、土壤湿度或者两者的交互作用模拟土壤呼吸作用动态变化, 但没有考虑生物因子的影响, 这可能会导致明显的偏差和错误。因此, 为了精确估算土壤呼吸作用, 必须解决土壤呼吸作用小尺度上的空间变异性; 加强不同时间尺度上生物要素对土壤呼吸作用动态变化的影响研究; 除了气候因子外, 土壤呼吸作用经验模型应该纳入生物因子等其它影响因素作为变量, 用以提高模型模拟的正确性和准确性。     

2000-2021年青藏高原生长季植被敏感性的时空变异

为揭示青藏高原陆地生态系统对气候变化敏感性的时空变异性,基于植被敏感性指数(Vegetation Sensitivity Index, VSI),使用2000—2021年青藏高原6—8月生长季MODIS EVI和ERA5再分析资料的温度、降水和太阳辐射数据,首先探究了22年里青藏高原陆地生态系统敏感性的空间变异性及其主要气候驱动因素,其次探究了青藏高原VSI在P₁(2000—2006年)、P₂(2007—2013年)和P₃(2014—2021年)时期内VSI的时间变异性,研究表明：(1)2000—2021年青藏高原生长季VSI的空间异质性较强,其中东南部灌木和森林的VSI较高,而西北部高山荒漠、高山草原和高山草甸的VSI较低;(2)22年里温度、降水和太阳辐射分别主导着青藏高原55.89%、19.24%和24.87%地区的VSI变化,其中温度主导着东南部灌木和森林的VSI,降水主导着东北大部分地区高山草甸的VSI,而太阳辐射主导着西南大部分地区高山草原的VSI。时间变异性结果表明：(3)P₁—P     

天津男子橄榄球运动员高原冬训期间心率及某些生化指标的变化*

目的:探讨天津市男子橄榄球运动员高原冬训期间心率和某些生化指标的变化规律,为运动员身体机能监控及合理安排运动负荷提供依据。方法:10名男子橄榄球运动员在云南昆明呈贡训练基地(海拔1 906.6 m)进行为期8周冬训,大致分为高原适应阶段(第1周)、体能储备阶段(第2～4周)、春节调整周(第5周)、技战术训练阶段(第6～8周)四个阶段。运用Polar-Team2心率表对冬训期间各阶段训练课的心率进行跟踪测试;并测试血红蛋白(Hb)、血尿素氮(BUN)、肌酸激酶(CK)等生化指标的变化。结果:①第2～4周最高心率(188.43±12.18 beats/min)、平均心率(125.43±9.11 beats/min)分别高于第1周最高心率(167.43±10.23 beats/min,P＜0.05)、平均心率(101.05±12.81 beats/min,P＜0.05);第6～8周最高心率(192.91±9.05 beats/min,P＜0.05)、平均心率(116.28±11.54 beats/min,P＜0.05)均高于第1周;第2～4周平均心率高于第6～8周(P＜0.05)。②冬训期间Hb基本处于正常范围内,第7周时出现明显升高(161.17±17.97 g/L),较冬训前显著增加(P＜0.05);BUN出现先升高后下降的变化,峰值出现在第4周(7.64±1.53 mmol/L),较冬训前显著提高(P＜0.05),第5周后下降,基本保持在冬训前水平;CK处于较高水平,峰值分别出现在第3周(312.11±134.32 U/L)和第6周(274.50±72.21 U/L),第7～8显著下降。结论:橄榄球运动员高原冬训期间应加强对Hb和CK检测,Hb保持在较高水平、血清CK水平约200～300 U/L,可使运动员身体机能较好地适应高原训练要求。