不同类型生物土壤结皮固氮活性及对环境因子的响应研究

利用乙炔还原法对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区3种生物土壤结皮(藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮)的固氮活性及生物结皮固氮活性对模拟不同降雨量(1、3和5 mm)、温度(13、24和28℃)和光强(0、400和1000μmol/(m2·s))的响应进行研究.结果表明:不同类型生物结皮的固氮活性差异显著,依次为:藻结皮(16.6 ...     

新疆古尔班通古特沙漠生物结皮的土壤理化性质分析

古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠,广泛发育着地衣、苔藓和藻类等生物结皮,其分布状况与其自身生理生态特点和所处沙丘部位的环境条件密切联系着.结合野外调查和实验室样品分析结果,讨论了沙丘不同部位土壤理化性质与生物结皮分布、发育的关系.结果表明:不同类型生物结皮在沙丘上的分布和发育状况是不同的,从沙丘顶部的流动或半流动沙面上到沙丘两坡的中部、下部以及丘间低地,生物结皮的分布依次为微生物种类、藻类结皮、地衣结皮和苔藓结皮,从沙丘上部、中部至沙丘底部及丘间,生物结皮的类型、厚度及发育程度呈增强态势.生物结皮在沙丘不同部位的发育特点和分异变化与沙丘不同地貌部位的土壤理化性状、地表基质稳定性等生态条件有着密切的关系.     

不同外形粗糙元覆盖沙床面抗风蚀效益的风洞模拟实验

为了探明沙面粗糙元覆盖物的几何外形对地表风沙活动的抑制作用关系,用球形、三棱锥形、圆柱形、正方体形、饼形和半球形6种外形的粗糙元(自制,保持单颗粒等质量)覆盖(盖度10%)流沙面,分别在净风和挟沙风条件下进行风洞模拟实验。结果表明:(1)净风条件下,球形、三棱锥形、圆柱形和正方体形粗糙元覆盖床面的风蚀量明显小于饼形和半球形覆盖床面,正方体形、圆柱形、三棱锥形和球形的抗风蚀效率也较饼形和半球形好;(2)挟沙风条件下,随着风速的增加,球形、三棱锥形、圆柱形覆盖沙面由风积向风蚀转化,风蚀量随风速增大而增大,当风速大于10 m/s,床面均表现为强烈侵蚀,其中饼形和半球形阻沙功能较弱,两者风蚀率最大;(3)无论是净风,还是挟沙风条件,床面风蚀量均受粗糙元的方向比率、高度和间距等因素的影响,相同覆盖度下,细高、有明显边界的粗糙元防护效果好于粗矮的粗糙元。     

高寒冻土区生物结皮对土壤理化属性的影响

生物结皮是高寒地区地被层的重要组分之一。其作为地表特殊的结构层,能够改变地表结构及土壤理化属性,从而影响冻土环境。迄今为止,关于青藏高原高寒生态系统中生物结皮对土壤理化属性的影响尚不清楚。以青藏高原高寒冻土区生物结皮为研究对象,初步研究了生物结皮的特征及其对土壤理化属性的影响。结果表明：生物结皮在高寒草甸退化过程中广泛发育,主要以藻结皮为主,其盖度可达37.3%~51.7%,结皮层平均厚度为12.6 mm。由于生物结皮的发育,高寒地区5~20 cm土层粉粒含量有所增加,但差异不显著,而结皮层土壤田间持水量相比于裸地表层（2 cm）增加了10%~40%,结皮层容重较裸地降低了30%;两种类型藻结皮均显著增加了结皮层及其下0~20 cm土层土壤有机质,而深色藻结皮增加了结皮层及其下0~20 cm土层土壤全氮含量,浅色藻结皮仅增加了结皮层土壤全氮含量,对其下0~20 cm土层土壤全氮含量没有显著影响;生物结皮对土壤pH没有显著影响;生物结皮是高寒生态系统植被退化过程中的关键环节。研究结果为揭示生物结皮在高寒生态系统中发挥重要生态功能提供依据。     

苔藓结皮对碳酸盐岩的风化作用研究进展

岩溶地区碳酸盐岩裸露率高、土壤形成速率缓慢,是世界上石漠化最严重的地区之一。在岩溶石漠化地区,苔藓植物与裸露钙质岩石上的藻类、细菌和真菌共存,形成苔藓结皮。苔藓结皮依赖其独特的形态结构、生理生态和遗传机制在干旱贫瘠的岩石上生长,参与碳酸盐岩的风化、土壤的形成和发育,对岩溶地区退化生态系统的恢复具有不可替代的作用,被誉为“荒漠生态系统工程师”。文章尝试阐明苔藓结皮各组分（微生物、苔藓植物）参与的岩石风化成土过程以及在石漠化治理中的应用,为岩溶区石漠化治理提供理论依据。     

黄土高原陆面过程观测试验的仪器精度和观测误差分析

利用"黄土高原陆面过程观测试验"2009年定西站的平行对比观测资料,分析了微气象观测仪器的精度和观测误差.结果显示:在大多数情况下,A301P型风杯风速计和HMP45D型温湿传感器对风温湿的观测偏差分别不超过±0.10m.s-1、±0.16℃和±1.00%;107型和109型温度传感器对土壤温度的观测偏差分别不超过±0.1℃和±0.03℃;HFP01型热通量板对土壤热通量的观测偏差不超过±11W.m-2;涡动协方差系统(CAST3+Li7500)观测计算得到的感热、潜热和动量通量的偏差分别不超过±8W.m-2、±8W.m-2、±0.02kg.m-1.s-2.此试验对于大气风速、温度、相对湿度、土壤湿度和温度、地表辐射以及地表通量这些要素的观测,相同型号仪器之间的数据都很一致.并且不同型号仪器进行对比观测风速、土壤温度、净辐射、向下长短波辐射和土壤热通量得到的结果也较一致.结果表明,该试验大多数仪器有比较高的精度,仪器之间也比较一致,观测误差较小,基本能够满足陆面过程观测的要求.     

新疆艾比湖地区盐尘的沉积通量及其物质组成

以新疆准噶尔盆地西部的艾比湖地区为研究区,通过野外降尘监测、采样分析等方法,研究了艾比湖地区含盐粉尘的沉积通量和物质组成特征.结果表明:艾比湖干涸湖底是盐尘的输出源,盐尘的化学组成主要是无水芒硝、白钠镁矾、氯化钠等盐碱粉尘及Cr、Pb、Mn、Cu、Ni等潜在毒性元素.艾比湖地区盐尘的沉积通量约为79~381 g·m-2·a-1,盐的沉积通量约为4~61 g·m-2·a-1.盐尘的粒径分布以2~63μm的粉砂粒级为主,大于63μm的砂粒级所占比例很小.特殊的地形条件、大风天气、稀疏的植被覆盖、疏松的大面积尘源是艾比湖湖底风蚀和盐尘输送的有利条件.     

非平稳风沙运动研究进展

风蚀输沙起动条件与输沙率预测是风蚀预报、沙尘数值预报与风沙地貌演化以及防沙治沙工程研究所需的关键参数,因而一直是风沙物理学研究的重点课题。早期的研究主要关注稳态输沙过程,对野外实际输沙过程的预测存在相当大的误差。近年高频的实时同步输沙、风速测量显示:大气边界层近地表风速脉动强烈,因而导致野外实际输沙具有高度的时空变化。研究发现:风沙输运的非平稳特性与边界层湍流结构密切相关,因而会对沙粒起动条件判断、输沙率预测等产生影响。回顾了近20年中非平稳输沙研究在实验、理论以及数值模拟方面的进展,并提出了目前存在的问题和今后发展的趋势。     

祁连山冻土区天然气水合物储层岩石热物性实验研究

采用扫描电镜测试了祁连山冻土区天然气水合物储层泥岩和砂岩微观结构。在显微镜下观察到,泥岩由微小均匀的片状多边形块体构成,这种微观结构使得泥岩中水合物以浸染状赋存;而砂岩内部存在分散状孔隙,砂岩中水合物为孔隙赋存。采用瞬变平面热源法测试了含甲烷水合物储层岩石的导热系数和热扩散率。在温度为-941~941 ℃时,干泥岩导热系数为0577~0853 W·m-1·K-1,含甲烷水合物储层泥岩导热系数为0704~1050 W·m-1·K-1。在温度为-811~928 ℃时,干砂岩导热系数为0828~1271 W·m-1·K-1,含甲烷水合物储层砂岩导热系数为3850~4555 W·m-1·K-1。在温度为-941~941 ℃时,干泥岩热扩散率为0712~0894 mm2·s-1,含甲烷水合物储层泥岩热扩散率为0792~1006 mm2·s-1,干砂岩热扩散率为1198~1674 mm2·s-1,含甲烷水合物储层砂岩热扩散率为1403~1769 mm2·s-1。测试数据表明,对于孔隙型水合物,测定导热系数是一种较好的辨识水合物存在的辅助手段。     

桂林地区石灰岩表面生物岩溶溶蚀作用研究

桂林岩溶区石灰岩表面生物岩溶溶蚀形态可分为四类:(1)微溶孔,包括壳状内生地衣微溶孔和藻类微溶孔;(2)溶孔,藻类成因的口小腹大的囊袋状溶蚀;(3)溶坑,藻类、地衣、苔藓及腐殖土成因的柱状、锥状、半球状溶蚀;(4)溶盆,各类生物及腐殖土共同作用而成的壁陡底平的盆状溶蚀。经对桂林靖江王墓群石灰岩雕像上生物岩溶溶孔的粗略统计计算,本地区最大直接生物岩溶溶蚀率为17.87mm/ka,约占区域混合岩溶溶蚀率20％。      

阿尔金山国家级自然保护区冬、夏季气象状况分析

根据阿尔金山国家级自然保护区自动气象站冬、夏季数据资料,对该区冬、夏气象状况的特点进行了分析.结果表明:阿尔金山国家级自然保护区是新疆中部气温低值中心之一,冬季平均气温-14.0℃左右,夏季平均气温9.0℃左右.日温差大,冬季日较差平均值为16.0℃,夏季为12.0℃.夏季多风,日平均瞬时风速3.6 m·s-1,高于冬季日平均瞬时风速2.4 m·s-1;年降水量可达300 mm,主要集中在夏季,表现为雨暖同期.     

贵州5种喀斯特石生藓类成土及保土生态功能研究

研究普定喀斯特石生穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum)、扭口藓(Barbula unguiculata)、真藓(Bryum argenteum)、美灰藓(Eurohypnum leptothollum)和东亚砂藓 (Racomitrium japonicum)的成土特点和保土效益。结果显示:5种石生藓类的成土率在45.0%~842.8%之间,最高为穗枝赤齿藓的842.8%,最低为真藓45%;成土量与成土率趋势基本一致,美灰藓最高为1 970.5 g·m-2,真藓最低仅为14.85 g·m-2。苔藓层对提高土壤抗冲性具有极其显著的增强作用,随苔藓层厚度的增加而增强,随着冲刷坡度的增大而减弱,苔藓层厚度≥2.5 cm,坡度≤20°时能有效地控制土壤的流失。      

神农架大九湖泥炭湿地CH4通量特征及其影响因子

开展大九湖湿地生态系统CH₄通量研究,对深入了解碳循环机制、科学经营以及准确评估湿地生态系统碳收支等方面具有重要意义.以湖北省神农架林区大九湖亚高山泥炭湿地为研究区域,采用涡度相关法对CH₄通量进行原位连续观测,分析了泥炭湿地CH₄通量变化特征及其影响因素.结果表明,大九湖泥炭湿地在2015年8月至2016年5月期间表现为CH₄的源,日通量均值为15.57 nmol·m-2·s-1.CH₄通量具有“夜间极大值”(2:00或22:00) 和“三峰模式”(6:00、12:00和22:00) 两种昼夜变化规律;CH₄通量具有明显季节变化规律,8月释放最多(36.46 nmol·m-2·s-1),3月释放最少(3.92 nmol·m-2·s-1).相关性分析表明,大九湖泥炭湿地CH₄通量受空气温度(T_a)、土壤温度(T_s)、土壤含水量(SWC)和摩擦风速(U*)的共同影响;不同时间尺度上,各影响因子与CH₄通量的相关性有所差异.曲线拟合得出,CH₄通量与T_a和T_s呈指数增长趋势,与SWC呈二次曲线关系.      

草原生长期地表辐射和能量通量月平均日变化特征

利用2008年5—9月锡林浩特国家气候观象台辐射和通量观测资料,分析了锡林浩特典型草原生长期各辐射分能量和同期能量通量的月平均日变化以及地表能量闭合度.结果表明:草原生长期总辐射月平均日最大值出现在7月,平均日最大辐射强度达到753.14W·m-2,最小值出现在5月,为697.27W·m-2.受地表反照率和太阳总辐射的影响,生长期反射辐射最大值出现在5月份,平均日积分值为4.92MJ·m-2;9月份最小,平均日积分值为3.76MJ·m-2.生长期获得的辐射能量为1385.67MJ·m-2,平均净辐射(Rn)强度为104.52W·m-2;感热通量(H)共支出640.39MJ·m-2,日平均强度为53.40W·m-2;潜热通量(LH)共支出772.96M·m-2,日平均强度为55.10W·m-2.Rn和H+HL+G线性回归的结果显示,草原生长期日平均能量闭合率为90%,能量不闭合程度为10%.     

土壤氡析出率活性炭累积吸附法

为解决大面积多点快速土壤氡析出率测量问题, 设计开发并进行了土壤氡析出率活性炭累积吸附法的方法技术研究.在参考氡析出率装置和野外实验数据的基础上, 进行了测量装置及材料的选择、装置刻度、野外累积暴露时间、活性炭盒吸附氡有效衰变常数等研究.通过2002-2003年22次重复观测, 北京西北郊区粘土类土壤氡析出率平均值为20.15mBq.m-2.s-1, 最大值和最小值分别为26.75和13.49mBq.m-2.s-1, 标准偏差为3.55mBq.m-2.s-1.与仪器静电收集法比对结果表明, 两种方法的相对误差小于±10%.实验结果表明: 活性炭方法测量结果稳定可靠, 简便易行, 适用于全国大面积土壤氡析出率调查.      

风沙环境下沙漠路基风蚀破坏数值模拟研究

基于Fluent气固两相流,运用 湍流模型,对风沙环境下沙漠路基的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析路基不同横断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基障碍物的存在对风沙流扰动后造成的风速减弱区和恢复区,总结路基坡面特征点的风速变化规律,与现场实测结果作比较,二者具有很好的一致性。研究结果表明,不同路基横断面下风速减弱区和恢复区的分布对路基高度变化敏感,受边坡坡率的影响较小,不同路基高度、不同边坡坡率下路基沿程风速变化明显不同。边坡坡率一定,随路基高度的增加,路基周围流场扰动被增强,迎风坡坡顶风速增大显著,背风坡坡底风速下降愈明显;路基高度一定时,边坡坡率越小,路基沿程风速变化越平缓。当边坡坡率为1:3时,路基模型高度由1m增加到3 m时,迎风坡坡顶风速增加12%,背风坡坡底风速降低约80%。建议为避免沙漠路基的风蚀破坏,路基高度不宜太大,边坡坡率较小为宜。     

南海东北部全新世早期高生产力的直接证据

南海东北部的17940站(水深1728m)是西太平洋海区地层分辨率最高的深海剖面之一。用抱粉学方法从92个样品中分析鉴定出的有机壁浮游藻类包括海相沟鞭藻的囊孢和陆相淡水绿藻。前者属旋沟类(GOnyaulacoids)和多甲类(Peridihioids)沟鞭藻,后者为盘星藻(Pediastrum)和双星藻(Zygnema)。就含量而言,沟鞭藻囊抱占浮游藻类的绝大部分,淡水绿藻虽存在于大多数样品中,却含量甚微。采取外加标志法获得浮游藻类浓度后,以下列公式求出两种浮游藻类成分的输人通量浮游藻类输人通量(粒／Cm²·a)=粒／g×g/cm³×cm/a式中．粒／。为g。沉积物(干重)含浮游藻类个体数;g     

落石冲击荷载作用下的桩板拦石墙结构动力响应

桩板拦石墙是针对2008年"5·12"汶川震区高陡斜坡带高位落石灾害难以实施主动加固,而在拟设拦挡部位所采用的一种被动防护措施,适用地形坡度介于25°~35°。为研究此类桩板结构在落石冲击荷载下的动力响应,采用有限元与无限元耦合进行数值模拟,结合经典弹塑性理论,系统分析了桩板拦石墙在不同冲击工况下弹塑性加载与卸荷回弹过程中冲击力、贯入深度、结构耗能效果等特征参量,明确了结构的抗冲击特性。结果表明,本文采用的"无限元"边界可以有效地减小应力波在人工截断边界处反射造成的误差。在冲击速度为10 m·s-1、15 m·s-1、20 m·s-1、25 m·s-1的情况下,本文计算冲击力的大小分别为1.9 MN、2.5 MN、3.1 MN、3.7 MN,结果与Kawahara模型一致,但较Labiouse模型和Hertz弹性解大。根据混凝土损伤理论,提出了损伤等级分类,有效地量化结构破损程度。当速度大于20 m·s-1时,桩、板混凝土拉压损伤严重,结构存在丧失承载力的风险。本文的计算方法与结果可为相关结构设计提供实际指导。     

光照强度对隐藻吸收铁和磷的影响

在模拟条件下,通过深入研究光照强度对隐藻生长率的影响,以及不同光照强度下藻细胞对Fe和P的吸收差异,提出了光照强度控制藻细胞对营养元素的吸收,最终限制赤潮藻爆发性增殖的作用途径.研究表明,藻细胞的生长率与光照强度之间呈指数相关关系;隐藻生长的光饱和值与光半饱和值分别为150 μmol/(m2·s)和47 μmol/(m2·s);在低光照强度下藻细胞的生长率较低,但是藻细胞却需要吸收更多的Fe和P,以及Zn、Mn、Co和Mo等微量元素,在光照强度为10 μmol/(m2·s)时,藻细胞生长率仅为光照强度150 μmol/(m2·s)时的十分之一,而藻细胞对Fe和P的吸收量分别提高了1.5倍和1倍.这些研究结果为揭示导致赤潮常在光照良好天气后发生的根本原因提供了全新的认识.     

念青唐古拉山拉弄冰川气象要素变化特征

利用在念青唐古拉山拉弄冰川垭口架设的自动气象站观测资料,分析了2006年9月1日至2007年8月31日的气温、气压、相对湿度和风等气象要素的日和季节变化特征.结果表明:拉弄冰川垭口气温日变化呈现升温快降温慢的特点,年平均气温为-8.1℃,最冷月为2月,最暖月为7月,其温度分别为-17.6℃和0.7℃;相对湿度日变化呈单峰单谷型,年平均相对湿度为53.4%,8月最大1月最小;气压日变化呈双峰双谷型,年均气压值为497.1hPa,9月值最大2月值最小,其气压分别为501.9hPa和489.9hPa;冬春季的风速日变化比夏秋季大,年均风速为4.2m.s-1,1月最大8月最小,其风速分别为7.5m.s-1和2.5m.s-1,全年盛行以偏南风和偏北风为主,约占全年盛行风向频率的75.2%.