黄土高原不同降水区休闲期土壤贮水效率及其对冬小麦水分利用的影响

土壤贮水是影响黄土高原冬小麦生产力的最重要因素,分析休闲期贮水效率对有效利用水资源具有重要意义。利用黄土高原旱作区4个农业气象观测站土壤水分长期观测资料和冬小麦产量资料,探讨了不同气候区休闲期土壤贮水和耗水特征及对冬小麦水分利用的影响。结果表明:(1)黄土高原旱作区休闲期1 m土层多年平均贮水量半湿润区为9 1mm,贮水效率为30.7%,半干旱区为32 mm,贮水效率为16.5%,且不同降水年型、不同气候区休闲期贮水量和贮水效率差别较大;(2)黄土高原旱作区1 m土层贮水量从土壤解冻至封冻期间基本呈波谷型分布,休闲期为主要贮水阶段,冬小麦返青—开花期为休闲期贮水的主要消耗阶段。半湿润区休闲期土壤贮水量主要消耗在起身至开花期,半干旱区主要消耗在越冬至拔节期;(3)黄土高原旱作区播种—越冬前消耗0—40 cm土层贮水,越冬-起身期各土层贮水量都有消耗,起身—开花期半湿润区主要消耗0—40 cm土层贮水量、半干旱区主要消耗0—60 cm土层贮水量,开花—成熟期半湿润区主要消耗40 mm以下土层贮水量、半干旱区主要消耗60 cm以下土层贮水量;(4)黄土高原休闲期贮水效率与冬小麦产量显著相关,半湿润区水分利用效率远高于半干旱区。黄土高原不同区域降水时空分布不均和土壤贮水能力的差异是造成不同气候区休闲期水分贮存差异的主要原因,通过调整耕作方式、水肥管理、种植结构进一步实现冬小麦增产和水分高效利用。     

热储通量对黄土高原北部柠条林地地表能量平衡的影响

地表能量平衡问题一直是陆面过程研究中的重点和难点问题。以2014年8—10月和2015年4—6月黄土高原北部水蚀风蚀交错带柠条林地涡度相关通量观测数据为依据,分析柠条林地热储通量变化特征,在此基础上分析热储通量对能量闭合度的影响。结果表明,柠条林地各热储通量均表现出明显的季节和日变化规律。在能量平衡方程中,考虑热储通量项后能显著提高柠条林地能量闭合度,平均提高幅度为11.91%。其中,土壤表层热储通量对能量闭合度的贡献最大,占总热储通量的95.63%;光合作用热储通量和大气感热存储通量占总热储通量的比例不足5%,光合热储通量略高于大气感热存储通量;而大气潜热存储通量则降低了能量闭合度,平均降低幅度为0.06%。因此,在分析黄土高原柠条林地能量平衡中热储通量项是不可忽略的。影响柠条林地各热储通量的因素主要有太阳辐射、大气温度、土壤温度和水分。植被生长状况是影响柠条林地热储通量各分量项季节和日变化的重要因素,并对能量闭合度产生影响。     

胶州湾典型河口湿地土壤活性有机碳和酶活性对互花米草入侵的响应

以胶州湾洋河口湿地为研究对象,按照互花米草入侵年份(0、1、5、8年)分层采集土壤样品(0—10、10—20、20—40 cm和40—60 cm),研究土壤活性有机碳(LOC)和酶(脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶)活性的变化,分析土壤活性有机碳和酶活性及两者相关性对互花米草入侵的响应。结果表明:与光滩相比,互花米草入侵增加了表层土壤LOC含量,且随着入侵时间的延长显著增加(P0.05)。同时也改变了土壤LOC垂直分布规律,除光滩和入侵1年样地表现出沿剖面逐渐上升之外,其他样地表现为沿剖面先上升后下降趋势;互花米草入侵提高了河口湿地土壤酶活性,但并未改变酶活性随深度增加而逐渐降低的分布规律。随着入侵时间的延长4种酶活性变化趋势有所差异,过氧化氢酶和蔗糖酶活性变化趋势一致,表现为随入侵时间延长先急剧增加后逐渐减少,而碱性磷酸酶和脲酶活性随着入侵时间的延长逐渐增加。Pearson相关性分析结果显示,土壤LOC和酶活性呈显著负相关且互花米草入侵时间越长两者间相关性越低,8年后无显著相关性。     

普者黑岩溶湖泊湿地湖滨带景观格局演变对水质的影响

湖滨带作为湖泊与陆地之间的过渡带,是健康湖泊生态系统的重要组成部分。湖滨带景观格局的演变会对湿地水质产生重要影响,因此探究影响岩溶湿地水质变化的湖滨带关键景观因子,对深入了解景观格局对岩溶湿地水质的影响过程与机制具有重要意义。选择普者黑岩溶湖泊湿地为研究对象,以2005、2007、2009、2011年共4年的Landsat遥感影像及水质监测数据为基础,通过划定湖泊湿地湖滨带缓冲区域,运用秩相关分析和冗余分析研究湖滨带景观格局对普者黑岩溶湖泊湿地水质的影响。结果表明,湖滨带不同缓冲区内景观结构类型比例差异较大;枯水期水质与土地利用类型和景观格局指数的影响大于丰水期;景观格局在不同缓冲区尺度对岩溶湿地的水质具有不同的效应;随着监测点缓冲距离的增加,个别景观指数可较好的揭示湖滨带景观格局演变对岩溶湿地水质的影响,其中,蔓延度指数(CONTAG)、斑块结合度指数(COHSION)、均匀度指数(SHEI)对水质参数的影响较大,边界密度(ED)、聚集度(AI)对水质参数的影响随缓冲距离的增加逐渐减弱,其他景观指数对水质影响差异并不明显,最大斑块指数(LPI)在缓冲距离≤300m的区域内与水质的关系较密切,面积加权平均斑块分维数(AWMPFD)与水质参数有显著负相关性,多样性指数(SHDI)对水质的影响具有不确定性;另外,大部分水质参数与土地利用面积比例有较好的相关性,且湿地面积比例是表征岩溶湖泊湿地水环境质量的主要指标。     

藏北高原草甸土壤固碳微生物群落特征随海拔和季节的变化

研究土壤固碳微生物丰度、群落结构、多样性差异及其影响因子对了解青藏高原土壤碳循环和固碳潜力具有重要意义。采用定量PCR(qPCR)、末端限制性片段分析(T-RFLP)、克隆文库和测序方法,研究了青藏高原草甸土壤固碳微生物丰度与群落结构随海拔和季节的变化,主要结果如下:1)随海拔升高高寒草甸土壤固碳微生物丰度显著升高,但季节变化不明显,不同类别微生物固碳基因cbbL丰度依次为:Form ICForm IABForm ID,其中Form IC类固碳微生物可达10~8拷贝数/g土壤,cbbL基因丰度与海拔、土壤含水量和铵态氮含量(NH_4~+-N)呈正相关关系,与土壤温度和pH值负相关;2)固碳微生物多样性和丰富度随海拔升高而升高,在4800m达到最大,且二者受季节影响较小,其群落结构随海拔升高而逐渐变化,主要受土壤pH值、海拔和土壤水分影响;3)Form IC类固碳微生物主要包括放线菌门和和变形菌门,其中α变形菌门是高寒草甸土壤优势固碳微生物类群。本研究有助于理解土壤微生物群落功能及其在土壤碳循环过程中的作用,为更准确评估高寒草甸土壤碳循环过程提供了科学依据。     

鸟粪对同里湿地公园土壤重金属及其形态的影响

为了解鸟粪对同里湿地公园土壤重金属全量及形态转化的影响,测定了公园内有鸟粪土壤、无鸟粪土壤、鸟粪沉积物的理化性质,Co、Cr、Cu、Ni、Zn全量及其形态分布,并进行统计分析。结果显示:同里湿地公园土壤及沉积物p H值平均含量达4.5,N、C、H、S和TP平均含量分别达到3.69、38.07、10.97、0.52、1.43g/kg,有鸟粪土壤中N、C、H和S含量显著高于无鸟粪土壤。Cu、Zn、Co平均含量呈现出鸟粪沉积物有鸟粪土壤无鸟粪土壤;Cr的平均含量表现为鸟粪沉积物无鸟粪土壤有鸟粪土壤;Ni呈现出有鸟粪土壤鸟粪沉积物无鸟粪土壤。总体上,鸟粪的进入增加了土壤Cu、Zn、Co、Ni含量。因此应及时清理土壤上覆鸟粪,降低对当地重金属污染风险。相对于无鸟粪土壤中不同重金属形态的分布,有鸟粪土壤中Co、Cr、Cu、Zn的活性态占全量的百分比均略有下降,非活性态呈上升趋势。鸟粪的加入,虽然会在一定程度上降低活性态重金属占总量的比例,但因总量和活性态含量均上升,向植物系统的迁移量会呈现增加趋势,因此对鸟粪施肥再利用应慎重。     

基于历史生物多样性与湿地景观结构的三江平原湿地恢复优先性研究

三江平原是我国最大的淡水沼泽分布区,建国后大规模的农业开发活动导致湿地面积锐减,湿地生态系统服务功能退化,产生一系列的生态环境问题,有必要进行湿地恢复。生物多样性的历史分布和湿地景观结构特征对湿地恢复具有重要指导意义。在分析三江平原湿地景观格局变化的基础上,结合三江平原历史生物多样性保护价值(即湿地恢复价值)以及各县市内湿地景观结构(现有湿地分布比例)对湿地恢复进行了优先性分析,确定了不同县市内不同空间位置上湿地恢复优先等级。景观格局变化分析结果表明,三江平原在20年间,湿地面积大幅减少,且破碎化现象严重,70%以上的退化或消失湿地被耕地侵占;基于历史生物多样性保护价值的湿地恢复价值评估表明,目前已经退化或消失的湿地有57.56%具有相对较高的恢复价值,而且还有22.02%的区域处于中等恢复价值水平,恢复潜力较大;结合现有湿地分布比例的结果表明,在三江平原的19个受湿地影响的市县中,有2个一级恢复区,6个二级恢复区,9个三级恢复区和2个四级恢复区。研究为今后三江平原湿地恢复行动的时空顺序确定提供了参考,同时为缺少生物多样性历史监测数据的区域提供了快速的湿地恢复评估方法。     

增温与降水变化对青藏高原高寒草甸土壤nirS反硝化菌群落丰度和群落结构的影响

全球变化已成为国际研究热点。青藏高原属典型生态脆弱带,该地区升温幅度更加明显,已导致大量冰川融化和明显降水变化,进而使该地区水循环和土壤水分发生巨大变化。温度和降水的变化可能会引起土壤微生物丰度和群落结构的改变,进而影响生物地球化学循环。但青藏高原地区土壤微生物群落结构和功能对全球变化响应的研究较少。研究了模拟增温和降水变化对青藏高原高寒草甸土壤nirS反硝化菌群落丰度和群落结构的影响。研究表明,增温1、2、4℃对nirS基因丰度影响不显著;增加降水100%时,增温4℃处理显著增加nirS基因丰度(P0.05)。在未升温与升温2℃背景下增加和减少降水对nirS基因丰度的影响不显著。增温和增减降水均显著影响nirS反硝化菌群落结构,且两个因子具有一定的交互作用。CCA结果显示,增温和降水的共同解释变量中,增温对nirS反硝化菌群落结构变化的影响达极显著(P0.01),解释了其中的54.2%,降水变化解释了45.5%(P0.05)。     

基于CL-PIOP方法的青岛市生态网络结构要素评价

景观生态学中的生态网络概念,已被国内外越来越多机构与学者所接受。生态网络结构要素的量化评价成为生态网络能否真正发挥在空间上调和自然生态保护与社会发展作用的关键。图形理论中相关评价指数为量化评价提供了方法。探讨如何基于图形理论中相关评价结果数据,发现对一个地区生态网络连通性有重要影响的斑块与廊道等生态网络结构要素。以青岛作为研究案例区域,使用最小成本路径模型构建了湿地和林地两种生态网络,并以一定阈值为标准对生态网络做等级划分,采用图形理论中的CL-PIOP评价方法作为基础方法,提出两种生态网络结构要素评价标准对结果数据作深入分析。分析结果表明:基于不同等级生态网络斑块的CL-PIOP重要性频次统计可以有效的识别对网络连通性有重要作用的斑块,既涵盖了几乎所有大面积的斑块,同时也包括一定数量的小面积斑块;CL-PIOP评价方法可在众多廊道中快速识别具有不可替代作用的廊道,且根据CL-PIOP值大小以及在各等级网络中非零CL-PIOP值的频率统计进一步确定廊道的重要程度。此外,不同等级网络中CL-PIOP值存在异常增大的斑块及其相关廊道对于网络构建与连通性增强有关键作用,这些斑块通常与面积等自身的属性无关,而与其在网络所处的位置相关。生态网络模型与图形理论相关方法结合可以快速有效的识别区域重要的生态用地,为相关规划中生态用地的保护、恢复提供量化依据。     

湿地公园鸟类栖息地营建研究——以北京琉璃河湿地公园为例

北京地区处于全球候鸟东亚-澳大利西亚的迁徙路线上,是候鸟重要的迁徙路线,近些年,随着人为活动的影响,该区生境破碎化问题愈发突出,直接威胁着本地鸟种和过境迁徙鸟类的生存。为达到保护鸟类多样性的目的,需开展相应的栖息地恢复工作。不同生态类群的鸟类对栖息地有着不同的要求,相同鸟种在不同空间、季节和生活期对栖息地的选择也有着不同的特点。因而,鸟类栖息地恢复应针对目标鸟种根据其繁殖特点、巢位空间分布、食性特点、活动空间特点等进行规划营造。以北京房山琉璃河湿地公园为例,针对项目所在区域的鸟类分布特征,确定目标恢复鸟种,结合项目区现场条件,围绕目标鸟种对于栖息地水系、植被等方面的需求,从岸线重塑、水深设计、植物配置、生态鸟岛等方面规划设计鸟类栖息地修复措施。