砂田不同覆盖方式对土壤微生物组成的影响

为研究砂田(GSMF)表面覆盖的砾石层对土壤微生物组成的影响,于2004年春布设试验,分别为砾石覆盖厚度试验、覆盖砾石粒径试验和不同粒径砾石按不同比例混合覆盖试验。于2009年5月对未经扰动的土壤细菌、真菌、放线菌组成和土壤含水量进行研究,土壤剖面深度分别为0~1 cm、1~2 cm、2~4 cm和4~20 cm。结果表明,砾石覆盖可以增加土壤含水量和土壤微生物数量,当土壤表面覆盖的砾石粒径越小或者组成覆盖层的砾石以小粒径为主时,有利于土壤水分的积累和细菌的生长,反之则利于放线菌的生长,粒径范围在1~8 cm时,较利于真菌生长,在砾石覆盖厚度试验中观察到有超过50%的真菌分布在0~1 cm深的土壤剖面中这一特有现象。砾石层覆盖厚度为7~9 cm时,最适宜微生物生长。     

不同覆盖条件对土壤水热分布影响的计算机模拟Ⅰ——数学模型

本文建立了用于数值解的不同覆盖条件下土壤二维水热运动数学模型。该模型中多孔材料覆盖层(砂砾、秸秆等)被当作传热多孔介质处理,对水分传输的影响被当乍具有一定阻力的阻挡层处理,且将油纸、塑膜及土面增温剂等均视为薄膜类材料。省略了许多假设条件,因而使覆盖效应的研究建立在更加科学的基础上,可以更为深入地了解覆盖层在不同气候条件下对土壤水分蒸发、入渗及地温影响机理和程度。为综合评价和选用农用覆盖材料及其参数提供了手段。     

覆盖和耕作对黄土高原冬小麦土壤入渗特性的影响

用人工模拟降雨器对黄土高原冬小麦收获后6个耕作措施:不翻耕(NT),不翻耕 覆盖(NTC),浅翻耕(LT),浅翻耕 覆盖(LTC),深翻耕(DT),深翻耕 覆盖(DTC)处理下土壤的入渗进行了研究,测定了土壤表面结皮、粗糙度等指标因子。结果表明,在模拟降雨强度为66 mm/h的条件下,覆盖处理的稳定入渗率>60 mm/h,降雨开始的40 m in内,平均入渗量>93%;深翻耕(DT)的稳定入渗率(26.4 mm/h)是浅翻耕(LT)(13.0 mm/h)的2倍,是不翻耕(NT)(6.4 mm/h)的4.1倍,降雨历时20m in时,深翻耕(DT)和浅翻耕(LT)分别比不翻耕处理(NT)减少径流28%和7%,40 m in时,浅翻耕(LT)和不翻耕(NT)处理径流量相当,深翻耕(DT)比这两个处理减少径流30%左右,土壤翻耕后在前期能提高土壤的入渗率,表现出经长年耕作后土壤退化的强烈特征,是“耕地越深,入渗越快”观念的根源;地表结皮是影响降雨入渗的主要因素,覆盖等保护性耕作更有利于土壤入渗。     

不同覆盖条件对土壤水热分布影响的计算机模拟Ⅱ——有限元分析及应用

在本研究的第一部分已建立了数学模型的基础上,本文进行了有限元分析。应用Galerkin法进行了空间域的离散,应用差分法及Douglas-Dapont预报校正法完成了时间域的离散及非线性处理。然后用Fortran-77编写了计算机程序,实现了不同覆盖层下非匀质土壤水热分布的定量分析,并进行了田间实验验证。计算与验证结果表明:塑膜膜侧种植校膜中心种植在地温稍高含水量稍低的情况下,可节约用膜7%;透水率很低的纸张在改进耐久性的基础上可能在一定条件下作为塑膜的代用品。     

梭梭林土壤结皮发育对黄花补血草种子萌发和种群特征的影响

通过梭梭林下黄花补血草种群发育和土壤种子萌发动态的野外调查以及模拟土壤结皮、降水试验,研究了土壤结皮发育(无结皮覆盖土壤NSC、物理结皮覆盖的土壤PSC、生物结皮覆盖的土壤BSC)对其土壤种子萌发、幼苗死亡、种群特征的影响以及土壤结皮发育与模拟降水的相互作用,旨在为梭梭林下黄花补血草种群建植以及灌草结合的治沙模式提供理论依据。研究结果表明:(1)土壤结皮的发育可以促进黄花补血草土壤种子萌发,表现为BSCPSCNSC,且处理间差异极显著(P0.01);而种群密度则受到限制,NSC和PSC覆盖的土壤与BSC覆盖的土壤之间差异极显著(P0.01);种群的平均株高和冠幅逐渐增大,但差异不显著(P0.05)。(2)在15 mm模拟降水条件下,土壤结皮发育对种群密度和土壤种子萌发均具有显著促进作用,具体表现为PSCBSCNSC,且差异极显著(P0.01),对种群的平均株高和冠幅没有显著影响(P0.05),而幼苗死亡率表现为NSCBSCPSC,且差异性极显著(P0.01)。(3)随着模拟降水量的逐渐增加,3种土壤结皮覆盖的土壤种子萌发率逐渐增大,而其幼苗死亡率逐渐减小;而不同结皮间存在差异性,表现为土壤种子萌发率BSCPSCNSC,幼苗死亡率NSCPSCBSC。梭梭林下土壤结皮发育既增加了土壤表层水土环境的稳定性,又增加了黄花补血草土壤种子基数,有利于土壤种子萌发和种群的更新和发育,而模拟降水可有效改善土壤水分条件,特别是结皮层土壤水分,为黄花补血草土壤种子萌发和种群更新提供了必要的物质基础和环境条件。     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。     

人类活动和气候变化对红碱淖植被覆盖变化的影响

利用GIMMS NDVI、SPOT VGT两种归一化植被指数(NDVI)数据和气候资料对红碱淖地区植被覆盖变化、气候变化进行了研究, 从气候变化和人类活动的角度分析了植被覆盖变化的原因。结果表明,1957—2007年期间红碱淖地区温度上升趋势显著,降水经历了由少许的增加转向减少的过程,进入了一个相对干旱气候态。1982—2007年期间红碱淖地区植被覆盖变化趋势是在波动中逐渐增加,大致经历了4个阶段：①1982—1988年植被覆盖持续增加;②1989—1998年小幅波动,相对稳定;③1999年植被覆盖迅速下降,1999—2001年维持较低值;④2002年快速增加到较高水平,2007年达最大值。气候变暖使春季生长季节提前、秋季生长期延长。春季的降水量对春季的植被覆盖影响明显,春夏之交降水量对NDVI的影响存在一个月的滞后现象。生长季的降水量变化趋势与植被覆盖的变化趋势相一致。夏季温度上升加速了地表蒸散发过程,同时降水具有减少的趋势,干旱对植被生长有抑制作用,夏季的植被覆盖却在显著增加。     

黄土高原地区气象干旱动态格局演变及其对植被的影响

本文以黄土高原为研究区域,通过识别气象干旱的三维连续时空体,剖析了1982—2018年夏秋季节气象干旱(SPEI)事件发生发展过程与区域植被覆盖(NDVI)之间的响应关系。结果表明：(1)基于空间聚类识别的黄土高原三维气象干旱事件与历史真实干旱事件的发展演变过程基本吻合;(2)从时间和空间维度综合来看,黄土高原气象干旱发生区域NDVI往往会比同区域非干旱时期减少,且NDVI减少程度与气象干旱强度显著相关(R²=0.438 9,P<0.05);(3)从黄土高原不同土地利用类型(耕地、草地和林地)对干旱事件响应关系来看,草地最易受干旱胁迫且对干旱强度的变化最敏感,抗旱性最差;而耕地在干旱强度较大的干旱事件中更易受到影响。本研究对科学合理地理解区域干旱的动态格局演变及阐明其对植被生态系统的影响机制均具有重要参考意义。     

不同地表覆盖下低温季节对西南亚高山土壤微生物量碳动态的影响

西南亚高山森林土壤是我国土壤碳密度最高区域之一,作为敏感的低温生态系统越来越受到关注。通过对均质化土壤重装土柱在积雪与凋落物覆盖(Control)、积雪覆盖(BNS)、凋落物覆盖(LNS)和裸露土壤(BNS)条件下原位培养,测定各处理0～10 cm和10～20 cm土壤微生物量变化。结果显示,低温季节亚高山土壤微生物量仍处于较高水平,显示低温季节是亚高山土壤生态过程重要时期;雪被和凋落物覆盖对亚高山森林土壤低温季节的微生物量碳影响显著,在0～10 cm土层control微生物量最高,裸地(BNS)最低,只有凋落物(LNS)或积雪覆盖(BS)处理介于二者之间;control在10～20 cm深度的土壤微生物量碳也维持较高水平。在低温季节不同覆盖处理下时间动态差异显著,对于0～10 cm土壤,BNS和BS呈单峰变化,即微生物量碳在低温季节中期显著高于前期和末期,LNS在低温季节前期显著低于后期含量,而control则是在低温季节中期显著低于前期和后期。效应和交互作用分析显示,土壤表面雪被、凋落物、培养时间和土壤深度对土壤微生物量碳的作用均显著,同时这4个因素之间也存在显著的交互作用。这显示全球暖化或者土地利用变化导致的地表覆盖和积雪消失,在短期内可能降低亚高山森林土壤微生物量,有助于土壤碳固存。     

中国温带昼夜增温的季节性变化及其对植被动态的影响

结合1982-2015年归一化植被指数（NDVI）、植被类型和气象数据,分别利用一元线性回归和二阶偏相关分析方法,揭示了中国温带地区的生长季不同季节昼夜增温的时空格局以及昼夜增温的不对称性对各类型植被活动的影响。结果表明：① 近34年来中国温带大部分地区季节性昼夜气温都存在显著的上升趋势;生长季昼夜增温速率呈现出不对称性,春季、夏季白天气温上升速度略快于夜间,秋季夜间增温快于白天;② 不同季节的昼夜增温对植被活动的影响呈现出明显的分异特征,相对于夜间增温,白天增温对植被活动影响程度更大,影响区域更为广泛;相比夏季和秋季,春季昼夜增温对植被活动的影响范围更广;③ 不同类型植被对昼夜增温速率的不对称性产生了不同的响应,并且在不同季节上的响应程度存在差异。     

民勤天然梭梭种群特征初步研究

对民勤荒漠区新发现的天然梭梭种群进行了调查,并分析了沙地梭梭和盐碱地梭梭种群生长及其与土壤水分的关系,种群结构及其分布格局。结果表明,沙地梭梭种群生长优势明显,种群密度大,盖度高,平均为47株丛·hm-2和2.1%,盐碱地梭梭种群生长缓慢,密度、盖度较小,为24株丛·hm2和1.2%,这与土壤水分条件具有较好的一致性。沙地梭梭和盐碱地梭梭种群均属于衰退型种群,需要采取适宜的措施进行保护,否则将可能被其他更新力较强的伴生种所取代。沙地梭梭种群呈集群分布格局,盐碱地梭梭种群则为均匀分布,这不仅与梭梭种群密度不同出现种内或种间竞争的结果,也与生态环境存在着密切的关系。     

沙坡头人工植被区中的油蒿种群动态与稳定性

利用种群生态学中的年龄结构、静态生命表和种群动态指数对沙坡头包兰铁路北侧1964年和1981年沙地人工植被区中的油蒿种群结构动态进行分析,发现1981年区和1964年区的油蒿种群都属于增长型,但1981年区的增长性大于1964年区,也就是说,随着人工植被建立的时间延长,油蒿种群结构由快增长型转向慢增长型.因此,沙地中的油蒿种群的动态趋势是由快增长向慢增长,以及衰退方向演变,最终有从人工植被区中消失的趋势.同时,油蒿种群结构的增长型是油蒿能长期存在的种群生态学原因,是它具有适应干旱、半干旱区的沙地生境的生物学特性所决定的.     

瓜州绿洲胡杨种群结构与动态研究

在瓜州四工和桥子天然胡杨林区设置两个样方,采用相邻格子法进行每木调查,建立胡杨种群年龄结构和存活曲线,分析其动态量化特征。结果表明,研究区胡杨种群的年龄结构不完整,大体呈偏正态分布型,为衰退种群。不同生境胡杨种群年龄结构差异显著。其中,桥子缺失幼苗和Ⅷ-Ⅺ级大树、老树,幼树较多,中树最多,占总数的84.91%,林分年轻,十分稠密、相对矮小;四工幼苗和Ⅲ级中树缺失,幼树甚少,中、大树比例高,分别占总数的51.27%和45.57%,林分偏大,相对稀疏、高大。胡杨种群存活曲线基本接近Deevey I型,为下降种群;幼、中树存活率较高,大树、老树存活率很低。桥子的存活率明显高于四工。胡杨种群发育过程存活数量的动态量值计算表明,幼、中树的动态量值为负值,变化幅度大;大、老树为正值,变化幅度小,种群总体为衰退的结构动态关系。总之,研究区胡杨种群未来因幼苗缺乏而趋于衰退演替,且以四工胡杨种群的演替速度更快。     

不同生境条件下泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)种群的空间格局及动态分析

应用生态空间理论(theory of spatial ecology)和地统计技术，分析了不同生境条件下泡泡刺种群的空间分布特征及其动态。结果表明：受气候条件的控制，泡泡刺种群是以斑块状格局形式存在。在较小的尺度上，生境条件起到了明显的作用，戈壁生境中的泡泡刺灌丛沙堆趋向于斑块小、密度大、空间自相关距离短，而沙漠生境中的结果相反。另外，沙埋和地下水位下降不仅为泡泡刺种群拓宽了生态位，而且是该种群演化的驱动力。     

辽中南城市群人口分布的时空演变特征

采用人口分布的结构指数和空间自相关分析方法,并结合GIS技术对20世纪90年代以来辽中南城市群人口分布的时空演变特征进行分析。研究结果表明:①2007年,辽中南城市群的人口分布具有各地市人口总量差异较大、人口密度呈西高东低态势、市县人口密度差异显著、人口沿交通轴线集中分布、人口分布的局部空间集聚现象十分显著等现状特征;②20世纪90年代以来,城市群的人口分布变化具有各地市人口增幅差异明显、人口分布具有不断集中趋势、人口重心逐渐由东北向西南方向移动,人口分布趋同趋势不断增强等演变特征。研究结果表明空间自相关的统计分析方法能够更好地揭示出人口的分布特征、人口集聚及其变化的热点,对于人口的合理布局方案等政府决策具有重要的参考价值。     

滴灌棉花ABA不同氮肥处理下与土层20 cm田间持水率之间的响应特征

利用滴灌盆栽试验,研究蕾期和花铃期不同施N水平的条件下,滴灌棉花ABA浓度与土层20 cm田间持水率之间的响应特征,结果表明:在蕾期不同处理纯N分别为N2、N4、N6 g/盆的条件下,滴灌棉花ABA含量与土层20 cm田间持水率之间的相关性系数(r)的分别为-0.946、-0.917、-0.966, T检验显著水平P为0.015、0.029、0.007;模型拟合决定系数(R²)分别为0.977、0.852、0.934;花铃期,滴灌棉花ABA含量与土层20 cm田间持水率之间的相关性系数(r)的分别为-0.788、-0.959、-0.861;模型拟合决定系数(R²)分别为0.737、0.937、0.872;因而,蕾期盆栽滴灌棉花在纯N分别为N2、N4、N6 g/盆的条件下,滴灌棉花ABA含量与土层20 cm田间持水率之间的相关性为负相关, N6 g/盆的相关性达到显著水平, N6 g/盆处理拟合决定系数(R²)达到极显著水平,其模型为对数。花铃期滴灌棉花ABA含量与土层20 cm田间持水率之间的相关性为负相关, N4 g/盆的相关性达到极显著水平,模型拟合决定系数(R²) N4 g/盆达到极显著水平其模型为指数函数。本文研究的回归模型很好地描述了滴灌棉花腾发量及需水特性,为内陆干旱区绿洲农业滴灌棉花耗水量的估算提供了新计算方法和科学依据。     

桂西北喀斯特山区人口分布特征及其与自然因素的关系

选择第六次全国人口普查的最小行政单位——乡（镇）为基本单元,利用Lorenz曲线和空间相关分析方法分析桂西北喀斯特山区乡（镇）级尺度下的人口空间分布特征,运用地理探测器方法探测自然因素单独和叠加作用后对区域人口空间分布的影响强度。结果表明： 乡（镇）级研究尺度下的人口空间分布具有不均衡性特征,呈现一般显著正相关和一定的聚集性; 各自然因素空间分布对人口分布的影响呈现显著差异,研究区西北和中南部没有喀斯特分布的乡镇,人口密度随有利于人类居住因素的增加而增加,但平均人口密度仅79人/km ²。东部和南部有喀斯特分布的乡镇,人口密度与自然因素空间分布并非简单的增减关系,其随喀斯特分布面积的变化呈现起伏波动。 地理探测器的因子探测结果显示对人口空间分布的影响强度最大的为海拔高度,交互探测结果显示,任意两个自然因素叠加交互作用后的影响强度呈现非线性增强和双因子增强。可见,桂西北喀斯特山区与其他地区类似,海拔高度是影响人口空间分布的最主要因素之一,但喀斯特山区的河网密度及特有的地质地貌等因素对其人口的空间分布具有较强的催化作用,与其他因素叠加交互作用可进一步加强对人口分布的影响。     

厦门鳄鱼屿潮间带中国鲎的种群动态与底栖环境

为了解鳄鱼屿潮间带中国鲎资源状况,2018年6月—2019年5月,调查厦门鳄鱼屿潮间带中国鲎种群的个体数、软壳率、损伤率、头胸部长和宽、腹部长和剑尾长。结果表明:鳄鱼屿潮间带中国鲎个体数从2018年6月的12只增加到9月的37只,2018年12月和2019年1月未发现中国鲎,2019年3月增加到22只。2018年8—11月为中国鲎蜕壳期,2019年2—5月损伤率较高。2019年2月鳄鱼屿潮间带中国鲎种群的头胸部长和腹部长最大,分别为39.66 mm和31.20 mm,2019年5月头胸部长和腹部长最小,分别为22.93 mm和20.53 mm。2018年7月头胸甲宽和剑尾长最大,分别为60.42 mm和71.19 mm,2018年6月头胸甲宽和剑尾长最小,分别为43.93 mm和42.88 mm。厦门鳄鱼屿潮间带采集到大型底栖动物136种,优势类群主要是多毛类、甲壳类和双壳类。鳄鱼屿潮间带A、B、C 3个区的沉积物中均没有砾成分,从较高潮位(A区)到较低潮位(C区)砂和叶绿素a含量减少,而碳、氮、粉砂和黏土含量增加。由于受牡蛎养殖和池塘养殖等人类活动的影响,厦门鳄鱼屿潮间带的中国鲎种群及其栖息地较小。     

喀斯特山区不同强度石漠化与人口因素空间差异性的定量研究

利用喀斯特石漠化生态脆弱区2004年的ASTER遥感影像,在GIS操作平台上获取了研究区喀斯特石漠化景观和人口分布信息,用数学方法定量分析了石漠化比重与人口指标的相互关系,并建立起与之相应的数学模型。结果表明:石漠化的严重程度只与人口密度、农户居住的聚集程度及单位面积上的壮劳动力数量等3个人口指标有密切关系,与其他人口指标关系不大,且不同强度石漠化的人口影响因子不同,数学关系迥异。在石漠化严重的地区,人口密度、农户居住的聚集程度、单位面积上的劳动力数量等人口指标相对较低。人口主要集中分布在石漠化面积比例相对较小的地区,但这些区域的潜在石漠化比例却相对较高,这是值得引起重视的。     

三峡库区人口、资源、环境与经济的协调发展

全面分析了三峡库区的面临的人口,资源与环境问题及其对经济发展产生的影响,通过模型分析了人口,资源,环境可持续发展的相关指标;提出了经济与人口,资源及环境协调发展的相关措施。