晋西黄土区土壤水分动态变化与植被群落关系研究

土壤水分是晋西黄土区植被群落生长与恢复的主要限制因素,为定量探讨该区域不同植被群落土壤水分变化规律,选择山西吉县蔡家川流域3种典型植被群落（油松人工林、刺槐人工林、天然次生林）为研究对象,研究土壤水分时空变化特征,以及土壤水分与降雨、气温和土壤养分的变化关系。结果表明：（1）近10年,研究区降雨分布极不均匀,表现为降雨前期不足,集中在中后期;近10年植被群落生长季,天然次生林土壤水分最大,刺槐林最小,且两者存在显著差异,但均与油松林地差异不显著;（2）研究区3种植被群落0~60 cm土层中根系分布存在差异。其中,同种植被群落不同土层间根系分布均存在显著差异;不同植被群落中,天然次生林与油松、刺槐林的根系分布在20~60 cm土层存在显著差异;（3）研究区植被群落土壤水分具有明显分层现象,即0~40 cm土层土壤水分变化较大,而40~100 cm土层波动较小,基本维持在10%~15%;表土层（0~40 cm）土壤水分变化与植被根系分布有关,且植被根系分布与土壤水分呈显著负相关;（4）通过对土壤水分与降雨、气温、有机碳、全氮、全磷、全钾等因素进行分析,发现土壤水分与降雨呈显著正相关,油松林地相关系数最高;气温只与次生林的土壤水分呈显著正相关;土壤水分与有机碳、全氮、全磷、全钾存在正相关,其中与全磷相关度最高。     

昆虫对降雨和干旱的响应与适应

水分因子在昆虫的生长发育及其整个生活史中起着至关重要的作用。降雨作为改变环境水分的方式之一,其机械冲刷作用对昆虫具有直接的致死效应,并影响昆虫的生长发育、繁殖及其产卵和取食行为等;干旱作为降雨减少导致的极端环境形式,不仅对昆虫生理产生直接影响,而且还会通过影响寄主植物而间接作用于昆虫;同时,干旱还会改变同一寄主植物上昆虫之间的种间关系,导致群落多样性和稳定性的变化以及种群演替的发生。本文综述了气候变化背景下降雨和干旱对昆虫生长发育和繁殖的影响,并介绍了迁飞型昆虫、群居型昆虫、土壤害虫等对降雨和干旱的行为反应;此外,还详细介绍了昆虫对降雨和干旱的适应对策(包括对水分因子的行为适应对策、滞育和迁飞对策等),并建议利用环境水分(尤其是土壤水分)调控措施(如人工降雨和灌溉等)来防治农业害虫。     

三峡库区典型茶园土壤水分对不同降雨模式的响应

土壤水分是坡面产流和生物地球化学过程的关键控制因素。降水事件可以通过引起土壤剖面不同深度的土壤水分响应,从而影响流域中的径流路径、产流机制和土壤侵蚀过程等。基于三峡库区典型分布的茶园为对象,通过长期定点、高频的气象和水分数据观测,研究不同降雨模式下茶园不同土层深度(0—10、10—20、20—30、30—40cm)土壤水分的时空变化特征,分析茶园不同深度土壤在雨季的水分动态变化规律和对不同降雨模式的响应特征。结果表明：(1)研究区内的降雨和土壤水分含量均表现出明显的季节性特征。降雨在7月达到最大值,土壤水分含量则在8月达到峰值。表明降雨是影响土壤水分含量变化的重要因子,土壤水分对降雨有着明显的响应过程。(2)在相同降雨条件下,土壤含水量具有明显的垂直梯度变化。随着土层深度的增加,土壤水分对降雨的响应逐渐呈现出滞后现象。表层土壤(0—20cm)对降雨的响应较为迅速且幅度更加明显,深层土壤(30—40cm)水分含量变化相对稳定,并且对降雨的响应时间更加滞缓。随着土层深度的增加,土壤水分含量的变化幅度逐渐趋于平稳。(3)土壤水分含量对不同的降雨模式表现出显著差异。在较大雨强条件下,土壤水分变...     

模拟增雨对巴里坤湖干涸湖底沉积物CO2通量的影响

明确湖泊沉积物碳过程对气候变化的响应,是全面了解湖泊生态系统碳收支的重要环节.为探究未来降雨增加对沉积物碳通量的影响,本研究以新疆哈密巴里坤盐湖干涸湖底原状沉积物为对象,基于1960年以来新疆哈密地区降雨量增加速率(4mm.10a-1)以及植物生长季多年降雨量分布特征,以2016年生长季(5-10月)降雨量(86 mm...     

辽河河岸植被缓冲带构建及其对固体颗粒物和氮阻控能力

农田中氮向河流水体的迁移不但造成化肥利用率低,而且加重水体污染和富营养化。在河流水体与农田间构建合理的植被缓冲带对于水生态保护具有重要意义。本研究在辽河保护区干流近农田处设置了蒿草(CK)、黑麦草(LP)、紫穗槐+黑麦草(AL)和杞柳+黑麦草(SL)4种植被缓冲带。自然降雨后采集地表径流和土壤渗流液,对植被带阻控径流量、固体悬浮物及NO₃^--N、NH₄⁺-N和TN效果进行了测定。结果表明:随着河岸植被带宽度的增加,农田地表径流量、固体悬浮颗粒物(SS)和径流中氮阻控率逐渐增大;5 m宽黑麦草植被带可有效阻控径流中69.1%的固体颗粒物,黑麦草+紫穗槐植被带可有效阻控56.7%的NO₃^--N;而13 m宽植被带则平均可阻控95.6%、91.3%、75.9%、82.9%的固体悬浮颗粒物、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN;植被带对土壤渗流液中各形态氮的阻控率显著低于径流,其中...     

降雨侵蚀过程中黑土团聚体流失特征

坡面侵蚀过程中土壤团聚体流失可直接反映土壤团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究降雨侵蚀过程中黑土坡面土壤团聚体流失特征。试验处理包括黑土区常见的2个侵蚀性降雨(50、100mm/h降雨强度)和2个坡度(5°和7.5°)以及2种地面处理(裸露休闲和秸秆覆盖)。结果表明:裸露休闲处理下径流含沙量是秸秆覆盖处理的27.5—141.3倍,且不同处理下含沙量最大值均出现在降雨初期。覆盖秸秆与无覆盖试验处理下土壤团聚体流失均以0.25 mm微团聚体为主。秸秆覆盖试验处理下泥沙中0.25 mm微团聚体流失量占团聚体流失总量的34.5%—56.8%,而在裸露休闲处理下其值达到82%以上。秸秆覆盖处理下的各粒级团聚体流失量较裸露休闲试验处理减少了33.3%以上,其中差异最明显的是≥1 mm粒级团聚体与0.25 mm微团聚体,二者分别较裸露休闲处理减少了43.1%—96.4%和99.0%以上。秸秆覆盖处理下的0.25—2 mm粒级团聚体流失比例较裸露休闲处理明显增加。秸秆覆盖试验处理下流失团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别是裸露休闲处理的1.5—2.9和1.7—2.0倍;而秸秆覆盖处理下的平均重量比表面积(MWSSA)和分形维数(D)较裸露休闲处理分别减少了26.2%—32.9%和5.1%—6.7%。     

BP-MSM混合算法及其在森林自疏规律研究中的应用

森林自然稀疏机制一般是非线性的、动态的.人工神经网络具有逼近任意非线性映射的特性.本文阐述了人工神经网络模拟森林自疏机制的可行性和不足之处,并提出了基于改进单纯形法的神经网络模型(BP-MSM混合算法)的基本原理和算法,结合山杨天然林和杉木人工林自疏实例说明了其应用.森林自疏实例应用结果表明,BP-MSM混合算法模拟森林自然稀疏机制是理想的,模拟精度较高,从而继承和发展了人工神经网络方法与理论,丰富了森林自然稀疏规律研究方法.     

考虑森林植被影响的小流域降雨径流模型

在一个面积为834km2的森林流域上,采用覆盖率和林木蓄积量作为森林植被影响降雨径流的两个量化指标,并划分了两个等级:(1)森林覆盖率≥60%且蓄积量≥5000 m3/km2;(2)森林覆盖率＜60%且蓄积量＜5000 m3/km2.在构造的模型中,根据森林植被的两个量化指标,分别选取了不同的参数.在产流量计算中,该模型采用了蓄满产流模拟技术,土壤蓄水量计算采用了二层模式,流域蓄水容量-面积分配曲线采用了指数函数形式,即a=1-eKP.在汇流计算中,采用了分水源的演算方法,其中地表水汇流采用了等流时线法与线性水库调蓄相结合的技术,地下水汇流采用了简化三角形法.经过对模拟计算结果进行比较,表明该模型不仅具有较好的精度,而且还能大致反映出两种不同森林植被条件对涵养水源、调节洪水的不同作用效果.该模型具有较强的实用性,能够为森林水文功能的深化研究起到借鉴作用.     

降雨格局对库布齐沙漠土壤水分的补充效应

 土壤水分是鄂尔多斯高原沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落自发演替的重要驱动因子之一, 其主要来源是大气降水。由于降水后总有部分水分被植物和表层土壤截留, 随后很快蒸发, 降水未能全部用于补充植物根系层土壤水分。减少的这部分降水不仅受年降水总量的影响, 也与各次降水过程有密切的关系。因此, 降水格局如何影响土壤水分的补充是探讨降水有效性、降水与植物群落关系需要解决的理论问题。该文从生态系统尺度出发, 利用涡度相关技术, 综合考虑生态系统水文平衡的各个环节, 通过分析降雨、蒸散特征, 对沙地土壤水分状况、生长季内降雨对土壤水分的补充进行了研究。结果表明, 2006年全年降水总量229.4 mm, 以降雨为主。降雨、蒸散主要集中在5~10月, 有效降雨约153.9 mm, 降雨效率68.9%。各次降雨的雨量、历时和强度等特征变异较大, 降雨效率随雨量的增大而增大。降雨特征与其它生物和非生物因素相结合, 影响生态系统蒸散及降雨对根系层土壤水分补充的有效性。5.0 mm以下的降雨一般有增加空气湿度、降温的作用, 一定程度上可以缓解旱情; 5.0 mm以上的降雨才能有效补充土壤水分, 对植物群落长期稳定发展具有积极的意义。     

西藏林芝大气有机氮沉降

2005～2007年,利用雨量器在西藏林芝地区定点采集雨样,研究了该地区降雨中有机氮浓度、沉降量的月、季动态变化.结果表明:西藏林芝地区雨水有机氮月均浓度和沉降量分别为0.21 mg/L和0.50 kg/hm2.不同月份比较,监测期内,2006年7、8月份有机氮浓度平均为1.26 mg/L,明显高于其它年份同时期水平.2007年各月有机氮浓度在0.15～0.53 mg/L之间,变化幅度较小.不同季节内,有机氮浓度差异不大,春\,夏季较高,浓度变化受降雨量影响较小.有机氮湿沉降量与降雨量呈线性正相关,3a的相关系数分别为0.46(p=0.019)、0.69(p=0.001)、0.77(p=0.001).各月沉降量差异较大,2006年6、7两个月有机氮输入量明显偏高,月均达到1.32 kg/hm2,2007年有机氮沉降主要集中在6、7、9月份3个月.四季有机氮沉降量与降雨量呈线性正相关,相关系数0.99(p=0.01).四季中,夏季沉降量最高,为0.93 kg/hm2,占全年的46%.在整个监测期内,有机氮占雨水总氮的比例平均为62%,是大气氮沉降的重要组分.