模拟增温及隔离降雨对中亚热带杉木人工林土壤可溶性有机质的数量及其结构的影响

温度和水分影响森林生态系统的结构与功能,而全球变暖和降雨格局的改变是未来气候变化的趋势。我国中亚热带地区森林覆盖率大,碳库丰富,可溶性有机质(DOM)作为森林生态系统的重要组成部分,气候变化对它的数量和组成具有重要的影响。本文对我国湿润亚热带地区杉木人工林土壤进行模拟增温以及隔离50%的降雨试验,利用光谱技术手段研究增温及隔离降雨对土壤可溶性有机质(DOM)的数量及其结构的影响。试验设对照(CK)、增温(W)、隔离降雨(P)、增温与隔离降雨的交互作用(WP)4种处理。结果表明,与对照相比,土壤增温后,0—10cm和10—20cm土层的土壤可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)增加,但其芳香性指数和腐殖化程度降低,增温加速DOM的流失,不利于土壤有机质的稳定。季节变化影响土壤的环境,导致隔离降雨有使DOM的数量增加或减少的趋势;在旱季(2014年10月和2015年1月),隔离降雨降低了土壤DOM的数量,但其芳香性指数和腐殖化程度增加,而进入雨季(2015年4月),隔离降雨有使DOM增加的趋势,但其组分中的芳香化合物较少。增温和隔离降雨的交互作用在一定程度上促进DOM的产生,其结构比对照简单。温度和降雨对DOM的影响较为复杂,在全球气候变化背景下,只有长期对其进行观测并探讨其他因素带来的影响才能深入了解气候变暖和降雨格局的变化对土壤碳、氮的影响。     

黄土区土质道路浮土侵蚀过程

基于野外原位调查采样、室内人工模拟降雨试验研究道路浮土侵蚀规律.结果表明:浮土产流起始时间和路面侵蚀起始时间随雨强和坡度增大呈递减趋势.路面侵蚀起始时间随浮土厚度增大滞后2～5 min.浮土厚度≤0.5 cm时径流率在产流后2 min趋于稳定,平均径流率随雨强增大而递增,随坡度增大而递减;浮土厚度≥1.0 cm时,径流率在产流后3 min趋于相对稳定,平均径流率随雨强增大呈线性递增,随坡度增大而先递增后递减.侵蚀临界点随坡度和雨强增大呈递减趋势.浮土厚度≤0.5 cm时,侵蚀速率随雨强增大而递增幅度达24.5％～434.4％,坡度8°和16°可达2°和4°的2.4倍;浮土厚度≥1.0 cm时,侵蚀速率在产流开始后9min左右趋于相对稳定,且随雨强和坡度增大而递增,随坡度增大侵蚀形式发生由“片蚀-细沟侵蚀-溯源侵蚀”的转变.浮土厚度≥1.0 cm时,平均10 min次降雨侵蚀量可达浮土厚度≤0.5cm的1.3倍,而单独浮土侵蚀时段侵蚀量前者是后者的2.7倍.浮土厚度≤0.5 cm时,侵蚀量与雨强的相关性显著,产流量与坡度的相关性显著;浮土厚度≥1.0 cm时,10 min次降雨产流、产沙与雨强呈显著相关.随浮土厚度增大,浮土侵蚀量在组合侵蚀中所占比例增大,而薄层时主要以道路侵蚀占主导.     

不同生态修复措施和环境因素对亚热带红壤区针叶纯林坡面水土保持功能的影响

使用"地理探测器（GeoDetector）"对亚热带红壤区水土流失影响因素的定量分析结果可为当地森林生态修复和侵蚀模型完善提供科学依据。基于福建省龙岩市新罗区龙门溪小流域森林调查数据和径流小区监测数据,利用地理探测器探测不同生态修复措施和环境因素对针叶纯林坡面水土保持功能的影响及交互作用,结果表明：（1）对比中幼龄针叶纯林,补植阔叶树使针阔混交比例为7 ： 2可减少46%的径流量和76%的泥沙量,生态修复效果较好。对重侵蚀区"老头树"少量施肥难以产生效果。（2）影响坡面径流的因素由强到弱依次是：降雨因子（0.53）,土壤容重、林分密度、灌草层盖度、树高和针阔比（均在0.08左右）;影响泥沙流失的因素依次是：地表径流量（0.84）,降雨因子（0.2）,林分密度、土壤容重、灌草层盖度、土壤含水率、灌草层生物量（均在0.12左右）。（3）各影响因素交互后主要呈增强作用;林分密度、灌草层盖度和土壤容重还可与其他因子产生强烈非线性增强作用（交互后影响力>0.9）,是在森林修复和模型参数优化时需重点关注的对象。     

黄土区草地不同组分与土壤侵蚀关系及其对降雨情景的响应

随着气候变化黄土高原植被与坡面侵蚀关系面临更多复杂和极端降雨情景的挑战。以黄土丘陵区草地坡面为对象,选择3场当地典型降雨事件,研究植物冠层、枯落物和根系与土壤侵蚀的关系及其对不同降雨情景的响应规律。事件-Ⅰ为短历时、高强度和大雨量,事件-Ⅱ为中等历时、强度和雨量,事件-Ⅲ为长历时、低强度和小雨量,3场事件分别代表2015—2017年侵蚀性降雨事件聚类分析后的3种情景。从多年次降雨事件尺度来看,冠层主要作用于降低泥沙浓度,减少了48.20%的径流含沙量,占总贡献率的53.03%,并贡献了约1/3的减流和减沙效应;枯落物的减流效应最高,减少了28.43%的径流量,占总贡献率的50.75%,其减沙的相对贡献率仅为26.41%;根系的减沙效应最高,减少了36.33%的土壤流失量,占总贡献的37.95%,远高于其减流相对贡献率(15.58%)。说明草地植物对土壤侵蚀的作用机制受到冠层、枯落物和根系的影响,各组分越完整,减流减沙能力越高。单次事件分析表明,由事件-Ⅰ、事件-Ⅱ到事件-Ⅲ,冠层的减流率和减沙率均为负值(-77.97%至-0.91%),相对贡献呈逐渐减小趋势;而枯落物和根系的减流率和减...     

喀斯特弃耕地草本植物根茎叶经济型谱间协调及其对极端降雨的响应

植物功能性状之间的关系是反映植物在资源获取和资源保守策略之间权衡的有力指标。喀斯特是全球最脆弱的陆地生态系统之一,其中的植被长期遭受干旱的胁迫,对极端天气和极端降水高度敏感。在降雨极端化的背景下,喀斯特地区植物生态策略的变化还不得而知。以西南喀斯特弃耕地演替初期群落中12种草本植物为对象,通过保持年降水量不变,人为控制单次降水量以及降水频率,以自然降雨为对照组(CK),设置中雨频率增强处理组(T10),大雨频率增强处理组(T25)和暴雨频率增强处理组(T50)3个处理组。模拟在全球变化导致的降雨极端化情境下,研究植物根茎叶功能性状的响应特征及经济型谱之间的关系。主要结果如下:(1)根茎叶的功能性状对降雨极端化的响应不同,其中根的理论导水率随着降雨极端化增强而增加,而茎和叶的理论导水率仅在T25增加,根茎叶三种器官中对降雨极端化最敏感的是茎;(2)根茎叶各器官均有自身稳定的"快-慢"经济型谱。降雨极端化仅T50的植物会选择介于资源获取和资源保守策略之间稳定的经济型谱;(3)不同植物器官之间的经济型谱的协调并不一致,其中茎根经济型谱之间的相关系数在三个处理组中均变大,而叶根经济型谱之间的相关系数仅在T25变大,叶茎经济型谱之间的相关系数仅在T10变大。总之,喀斯特弃耕地演替初期群落中草本植物的根茎叶有自身稳定的经济型谱,降雨极端化导致了以根茎叶经济型谱所反映的植物地上和地下资源保存和获取策略的解耦;本研究中的植物最容易发生功能性状变异的器官是茎。本研究提高了对植物不同器官各功能性状之间关系和植物地上与地下部分关联性的理解,揭示了植物不同器官的"快-慢"植物经济型谱以及由此反映的植物适应能力的差异和功能策略的多样性,促进了对植物资源获取与环境响应策略的深入认识,为预测未来气候变化背景下喀斯特弃耕地草本植物的适应趋势和响应策略提供了新见解。     

封面说明

正图片由西北农林科技大学李虹辰于2013年5月3日拍摄于西北农林科技大学米脂县孟岔红枣试验基地.该地(37°47'N,110°08'E)为典型的黄土丘陵沟壑区,属中温带半干旱型气候,地势起伏较大,沟壑纵横,地形破碎,年平均降雨量为451.6 mm,土壤为黄绵土.该地在国家实施退耕还林(草)工程以来,生态经济林发展势头迅猛,但由于干旱缺水和降雨时空分布不均,经济林生长受     

降雨格局变化对内蒙古典型草原优势种大针茅幼苗的影响

大针茅(Stipa grandis)是内蒙古草原的优势物种, 研究其幼苗在不同降雨格局下的响应特征, 可以为进一步研究降雨格局变化下内蒙古典型草原的响应特征提供科学依据。在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 利用开顶式生长室进行控制试验模拟降雨格局变化, 研究了大针茅幼苗对总降雨量和降雨间隔时间变化的响应。结果表明: 1)总降雨量增加50%使大针茅幼苗生长季末的地上生物量平均增加23% (p < 0.05), 而降雨间隔时间由5天增长为15天使地上生物量平均增加48.8% (p < 0.001)。2)总降雨量对大针茅幼苗的地下生物量没有显著影响; 而在低降雨量条件下, 降雨间隔时间增长使地下生物量增加56.2% (p < 0.001), 在高降雨量条件下作用不显著。3)总降雨量和降雨间隔时间对根冠比的效应都依赖于对方水平的高低, 总降雨量增大只在较长降雨间隔条件下使根冠比发生改变(-28.4%, p < 0.05), 降雨间隔时间增长只在高降雨量条件下使根冠比发生改变(-28.8%, p < 0.05)。4)处理期间, 在处理时间分别为30天和45天时, 大针茅幼苗地上生物量、地下生物量和总生物量的差异都主要取决于总降雨量; 而在处理时间为75天时, 其差异则都主要取决于降雨间隔时间。该研究得到以下主要结论: 1)降雨间隔时间与总降雨量一样, 是影响大针茅幼苗生长的关键因素之一。2)总降雨量对大针茅幼苗生长的效应与降雨间隔时间的长短紧密相关。3)降雨格局对大针茅幼苗生长的影响机制随着幼苗的生长期不同而改变。     

中亚热带红壤区油桐(Vernicia fordii)林冠水文效应特征

于从2004年7月到2005年9月,对南方红壤区油桐人工林的穿透雨、树干流和林冠截留的水文特征进行了监测,并对其影响因素进行初步分析,结果表明：在整个测定期间,油桐林穿透雨占总降雨量75．6％±8．6％,树干流占3．6％±1．1％,而截留量占20．8％±9．1％。油桐林冠对降雨的再分配受到降雨量和降雨强度的影响,随着雨量的增加,穿透雨、树干流和截留量相应地提高,并且树干流和截留量在高的雨量下逐渐趋于稳定;随着降雨强度的增加,穿透雨率逐渐升高,而树干流率和截留率降低。在不同雨量级间,油桐穿透雨具有显著性的差异,但树干流的差异不显著。油桐林下水分输入存在明显的空间异质性,穿透雨在不同观测点间具有显著性差异,靠近树干的林冠内部穿透雨低于林冠边缘,而且随着降雨量或降雨强度的增加,穿透雨的空间异质性（穿透雨率的变异系数CV）降低;树干流对降雨也具有明显的汇集作用,在树干周围输入的雨量是林外降雨量20-70倍,并且随着降雨量的增加,这种汇集效应（漏斗比率）先提高后降低。同时油桐单株树干流（cm^3·mm^-1）与胸径、树高和冠层面积均呈显著正相关（P〈0．05）,但是与枝下高的相关性不显著（p〉0．05）。     

色季拉山急尖长苞冷杉林不同层次土壤CO2浓度对短时降雨的响应

为阐明不同层次土壤CO₂浓度日变化特征及对短时降雨的响应,以西藏东南部色季拉山急尖长苞冷杉(Abies georgei var. smithii)林为研究对象,在自然降雨条件下,分析短时降雨及水分再分布过程中各层次土壤CO₂浓度变化特征。结果表明:在0—60 cm层次内,土壤CO₂浓度随土壤层次的加深而显著增加(P<0.01),二者之间呈显著对数函数关系(R=0.9764,P<0.01);短时降雨脉冲使表层5 cm土壤CO₂浓度显著下降,而10 cm层次土壤CO₂浓度显著增加;在降雨和水分再分布阶段,5 cm与10 cm层次土壤CO₂浓度之间极显著负相关,10、20、40 cm和60 cm之间均呈极显著正相关(P<0.01);5 cm层次土壤含水量显著影响0—60 cm剖面CO₂浓度,降雨阶段,二者之间极显著线性正相关(P<0.001),而水分再分布阶段,二者之间符合极显著幂函数负相关(P<0.001)。...     

降雨噪声对菲菊头蝠出飞行为的影响

降雨噪声属于常见的自然噪声,由雨滴撞击物体表面产生。目前,有关降雨噪声对动物的潜在影响被普遍忽视。回声定位蝙蝠主要利用声信号在黑暗环境导航空间、探测猎物及社群交流,是开展降雨噪声影响研究的理想类群。本研究选择菲菊头蝠 (Rhinolophus pusillus)作为研究对象,检验降雨噪声是否影响蝙蝠出飞行为。我们在集群栖息地外,播放强降雨噪声、空白对照和种内回声定位声波,开展野外回放实验。利用单因素方差分析及其事后检验,评价菲菊头蝠对不同回放刺激的反应差异。研究发现,相比空白对照,强降雨噪声导致菲菊头蝠的通勤数量百分比平均降低2.82倍,回声定位脉冲数量平均减少4.86倍,集群出飞时间延长3.75 min。相比空白对照,同种回声定位声波对菲菊头蝠出飞行为的影响并不显著。研究结果证实强降雨噪声抑制菲菊头蝠的出飞行为。本研究表明,降雨引起 的噪声干扰可能是导致蝙蝠躲避降雨的重要因素,为野生蝙蝠物种保育与管理提供启示。