沙地影响玉米产量形成因子的量化研究(I)

采用二次回归通用旋转组合设计方法,对沙地玉米的水肥因子进行了量化试验研究。结果表明,试验条件下沙地农田当土壤相对含水量保持在67.2%,施用尿素52.5 g·m^-2和施用磷肥36.7g·m^-2时,可以获得1.32 kg·m^-2的最高产量。影响玉米产量形成的敏感因子首先是氮肥施用量,其次是土壤相对含水量,而磷肥施用量对玉米增产效果不明显。玉米的产量(Y)与土壤相对含水量因子(X₁)、氮肥施用量因子(X₂)和磷肥施用量因子(X₃)的关系为:Y=5.16+0.151x₁+0.284x₂-0.182x₃+0.199x₁x₂+0.403x₁x₃-0.215x₂x₃-0.193x₁²-0.415x₂²-0.002x₃²。     

沙地春玉米孕穗期和开花期土壤水分与产量的关系研究

采用回归旋转正交组合设计,对盆栽春玉米进行了孕穗期和开花期不同土壤水分处理试验。建立了孕穗期(X₁)和开花期(X₂)土壤水分与产量(Y)的关系模型:Y=90.5+7.98X₁+6.97X₂-2.25X₁X₂+6.38X₁²-7.38X₂²。孕穗期的土壤相对含水量不应低于54%。开花期的理想土壤相对含水量为65%。     

干旱区盐湖沿岸土壤呼吸特征及其影响因素

明确不同生态系统土壤碳排放规律及其影响因素对准确评估全球碳循环具有重要意义。为揭示干旱区典型盐湖沿岸土壤呼吸（R_s）、土壤呼吸温度敏感系数（Q₁₀）变化特征及其影响因素，以新疆干旱区达坂城盐湖和巴里坤湖沿岸土壤为研究对象，在2015—2016年5~10月利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对盐湖沿岸土壤呼吸速率进行测定，分析了土壤呼吸季节性变化特征及其影响因子。结果表明，干旱区盐湖土壤呼吸变幅较大（0.07~11.59 μmol·m^-2·s^-1），平均值为2.45 μmol·m^-2·s^-1，7月土壤呼吸速率最高为4.69 μmol·m^-2·s^-1，10月最低（1.01 μmol·m^-2·s^-1）；土壤CO₂累积排放量为9.30 g·m^-2·d^-1，7月累积排放量最大为17.82 g·m^-2·d^-1。Q₁₀呈“降低—增加—降低”趋势，6月最低（2.25）9月最高（3.52），平均值为2.79。干旱区盐湖沿岸土壤呼吸受土壤有机碳（SOC）、5 cm土壤温度（ST5）、土壤含水量（SM）和土壤盐分（Salt）的共同影响，单因素模型模拟可解释土壤呼吸速率变化的41.7%~75.7%（R²=0.417~0.757，P＜0.05），多因子综合模型拟合结果最佳R_s=0.001×SOC+0.039×SM-0.534×Salt-0.116×ST5+5.06（R²=0.804，P=0.05），且均表明盐分是影响干旱区盐湖沿岸土壤呼吸速率的主要因子。因此，在考虑陆地生态系统碳收支和碳循环时不能忽略干旱区盐湖沿岸土壤碳过程，以及盐分对盐湖生态系统碳排放的影响。     

囊果碱蓬离子含量及分布特点

为研究真盐生植物矿质营养特征,以北疆荒漠囊果碱蓬群落为对象,通过土壤及植株调查,分析其矿质元素特征。结果显示：（1）囊果碱蓬的生长增加了0~30cm土壤的pH值、水分及盐份含量,并使盐分在土层重新分布。（2）根系相对于土壤,具有优先吸收K⁺、Mg²⁺ 养分离子的特点;叶片相对于根系,具有优先运输Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 盐分离子的特点,同一离子在吸收和运输的选择不一致,与其在整株的功能相关。（3）Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 积累于叶片,含量远大于K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ ,Cl^- 和Na⁺ 可能相伴向上运输,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 在根、茎、叶保持基本不变的比例。（4）囊果碱蓬属于SO₄ -Cl 盐积累植物,而背景土壤为Cl-SO₄ 型盐土。     

不同类型沙漠化土地差不嘎蒿种群热值研究

在科尔沁固定、半固定及流动沙地上,测定了沙地植被的主要建群植物——差不嘎蒿种群及其无性系构件的热值,得出如下结论:①差不嘎蒿植物种群干物质热值表现为:Q₁^固定沙地 > Q₁^{半固定沙地} > Q₁^流动沙地,且固定沙地和半固定沙地极显著地高于流动沙地。②差不嘎蒿植物种群所有构件的有机干物质比无显著性差异,干物质热值和去灰分热值的变化趋势基本一致,Q₁^固定沙地 > Q₁^{半固定沙地}≥Q₁^流动沙地,Q₂^固定沙地 > Q₂^{半固定沙地} ≥ Q₂^流动沙地。③差不嘎蒿植物种群各发育时期干物质热值、去灰分热值和有机干物质比表现出不同程度的差异。一般干物质热值表现为:Q₁^营养体 > Q₁^生殖枝 > Q₁^生殖枯枝。④营养体不同龄枝去灰分热值在固定沙地随枝龄的增加而显著地提高,流动沙地则随着枝龄的增加而显著地下降;半固定沙地介于两者之间,表现为中龄枝的去灰分热值显著地高于其它龄枝。⑤差不嘎蒿植物种群同一构件的有机干物质比与去灰分热值的相关性,除四龄枝外,其它各构件基本上表现为正相关,尤其是三龄枝最为典型;分析同一生境中处于不同发育状态的有机干物质比和去灰分热值呈现出负相关性,尤以固定沙地最为典型。     

砾石床面的空气动力学粗糙度

通过砾石床面的空气动力学粗糙度(Z₀)的风洞实验研究,结果表明,砾石床面的空气动力学粗糙度(Z₀)与砾石粒径、砾石覆盖度和自由风速有关,Bagnold的1/30定律和其它有关空气动力学粗糙度与粗糙元高度的固定比例对砾石床面都不适用。在各种一定砾石覆盖度条件下,砾石床面的Z₀随自由风速的增加而呈指数衰减。在各种一定自由风速条件下,Z₀随砾石覆盖度C的变化遵循二次曲线:Z₀=F₁+F₂C+F₃C^1.5+F₄C²,砾石覆盖度为40%~75%时,Z₀达到最大值。建立了包含自由风速和砾石覆盖度两个因子的Z₀的双因子综合模型。     

甘肃省武威市大气降水特征及水汽来源

对2013年4月至2014年7月甘肃省武威市降水事件中常量离子进行测定,运用相关分析、富集因子分析、因子分析和HYSPLIT后向轨迹分析对常量离子的化学特征进行分析。结果表明：武威市降水pH值的变化范围为6.69～8.84,加权平均降水pH值为7.56;降水电导率的分布范围为33.9～1 011 μS·cm^-1,加权平均降水电导率为191.07 μS·cm^-1;降水中离子浓度SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > K⁺ > Mg²⁺ > NH₄⁺ > F^-。SO₄^2-、Ca²⁺、NO₃^-、Cl^-和Na⁺浓度占总离子浓度的92.14%;阴阳离子浓度随季节变化均表现出显著的波动,Na⁺、Ca²⁺、NH₄⁺均在春季出现最大值,K⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-均在冬季出现最大值。人类活动产生的污染对武威市降水离子浓度有很大影响,特别是工农业生产以及人类活动排放SO₂、NO_x以及氯化物等污染物。据水汽通量、流线分布和后向轨迹将武威市的降水划分为西风源降水和混合源降水（受季风和西风共同影响）。     

乌鲁木齐冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源

为了探讨乌鲁木齐冬季大气细颗粒物的污染水平及其水溶性离子的特征,于2013年1-3月采集大气PM_2.5样品,并利用离子色谱仪分析其中的水溶性离子,采用硫转化率、离子相关性分析及后向轨迹模型对其可能来源进行了讨论。结果表明:观测期间采样点PM_2.5平均质量浓度为170.13±51.39 μg·m^-3,水溶性离子总浓度平均值为53.47±23.76 μg·m^-3,其中3种二次离子(SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺)是水溶性离子的主要组分;不同天气类型下PM_2.5和离子浓度差异较大,雾、霾天气二次离子浓度占总浓度的81.99%和86.24%,硫转化率均大于0.1;春节期间由于燃放大量的烟花爆竹,使得PM_2.5可溶性离子K⁺和Cl^-浓度急剧上升;NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-相关系数分别为0.975和0.748,(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄和NH₄NO₃是细颗粒物水溶性组分的可能结合方式,Cl^-和K⁺的相关性显著,说明两者具有同源性;固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源,局地大气输送会使大气污染加重。     

科尔沁沙地奈曼地区地下水水质时空变化特征

区域地下水水质是水质评价的重要内容,也是合理制定地下水开发利用及保护治理方案的基本前提。以科尔沁沙地奈曼地区地下水水质为研究对象,选取2005-2014年地下水水质监测数据,分析地下水水质时空变化特征。结果表明：近10年来奈曼地区地下水水质各指标均值均低于地下水Ⅱ类标准,pH值、NO₃^-含量、化学需氧量（COD_cr）在局部地区出现超标现象,但水质总体较好;该地区地下水矿化度（TDS）与Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及COD_cr具有明显的正相关关系,即随着Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺、COD_cr浓度的增加,TDS也会增加;各主要指标浓度随时间呈下降趋势,SO₄²⁺、Na⁺、HCO₃^-浓度及TDS较稳定,而Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、PO₄^3-浓度及COD_cr随时间变化较为明显;Ca²⁺、Mg²⁺ 、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及TDS农田非灌溉井> 农田灌溉井> 沙地水位井,Na⁺、COD_cr浓度沙地水位井> 农田非灌溉井> 农田灌溉井,NO₃^-浓度沙地水位井> 农田灌溉井> 农田非灌溉井;该地区地下水水质变化主要与碳酸盐岩溶解、农药化肥的使用、工业及生活污水排放有关。     

大兴安岭多年冻土区森林土壤温室气体通量

多年冻土温室气体排放对全球气候变化有重要影响。采用静态暗箱—气相色谱法,于2016—2017年生长季（5—9月）,对大兴安岭多年冻土区兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）通量进行野外原位观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子。结果表明：3种林型土壤CO₂通量范围为65.88~883.59 mg·m^-2·h^-1;CH₄通量范围为-93.29~-2.82 μg·m^-2·h^-1;N₂O通量范围为-5.31~45.22 μg·m^-2·h^-1。整个生长季兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤均表现为CO₂、N₂O的排放源、CH₄的吸收汇,土壤CO₂和CH₄通量在不同林型和年际间差异显著。3种林型土壤CO₂通量与5 cm、10 cm和15 cm土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）;CH₄通量受土壤含水量和10 cm、15 cm土壤温度的影响较大（P < 0.05）;兴安落叶松林和樟子松林土壤N₂O通量与气温呈显著正相关（P < 0.05）,而白桦林土壤N₂O则与15 cm土壤温度呈显著负相关（P < 0.05）。基于100 a时间尺度计算温室气体全球综合增温潜势,3种林型土壤温室气体的排放对气候变暖具有正反馈作用。     

科尔沁沙地沙丘植被对丘间低地水体的影响北大核心CSCD

在流动沙丘以建立固沙植被的方式向固定沙丘转化的过程中,植被将改变沙丘水分再分配过程,影响沙丘的水文调节功能,甚至可能引起沙丘生态系统水资源失衡。为探明植被对沙丘水文调解功能的影响,以科尔沁沙地不同植被盖度的沙丘-丘间地水体组合体为研究对象,于2021年生长季开展了沙丘植被盖度、丘间低地水体变化特征、气象因素的动态观测,以期明确沙丘植被变化对丘间低地水体的影响。结果表明:(1)沙丘植被盖度影响沙丘水分对外补给能力,随着沙丘表面固沙植被盖度增加,单位面积沙丘对外水分补给能力降低,表现为流动沙丘(58.25 mm)>半固定沙丘(24.75 mm)>固定沙丘(14.87 mm),占同期降水量的比例分别为21.39%、9.09%、5.46%。(2)生长季流域降水补给量、植被盖度、气温显著影响沙丘对丘间低地水体的水分补给量,丘间低地水体获补量与流域降水补给量显著正相关,与植被盖度、气温极显著负相关。(3)依据水量平衡原理推导出沙丘水分对外补给量(Y)与影响因素(降水补给量X_(1),植被盖度X_(2),平均气温X_(3))的关系模型,Y=1052.737+0.1X_(1)-11.459X_(2)-37.585X_(3),R2=0.641。可根据模型预测沙丘水分对外补给量,为流动沙丘生物治理模式的合理选择提供支持。     

沙地不同施肥量对玉米产量形成的影响

对沙地玉米进行不同施肥量的试验研究。结果表明,试验条件下在沙地增加施肥量特别是N肥可显著增加玉米的产量,增幅达14.2%~73.8%,而增施P肥则对产量增加不显著;玉米产量与施肥量显著相关,相关系数为0.827;同时随着沙地玉米产量的增加,其水分利用率也明显提高,增幅达13.5%~70.8%。     

水分胁迫对冷蒿和差不嘎蒿体内水分状况的影响

在土壤正常水分条件下,冷蒿的ψ_w,ψ_π和ψ_π100远远低于差不嘎蒿,RWD、Va及Va·Vs^-1远远大于差不嘎蒿,维系其生命活动的膨压只占差不嘎蒿的30%。土壤极端干旱时,差不嘎蒿的上述参数发生大幅度变化,抗旱能力随之提高。极旱的午后,二种灌木均遭旱害威胁,其水分状况参数值(ψ_w,ψ_O、Va和RWD)相差很小。旱后复灌的情况下,差不嘎蒿上述参数同样发生大幅度变化,各参数值可恢复到对照水平;冷蒿在干旱和复灌期间参数相对变化较小。多水环境使二种灌木束缚水含量明显提高,从外观生长状况看差不嘎蒿优于冷蒿。     

河套永济灌域土壤酸碱性与养分元素的关系

为了探讨干旱区灌区不同土地利用方式下盐碱化土壤剖面pH值与土壤水分和养分之间的关系,测定河套永济灌域荒地、林地、农田3种土地利用方式下0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm剖面土壤pH值、含水率（SMC）、有机质（OM）、总氮（TN）、Zn、Cu的含量。结果表明：土壤pH值平均值为9.13;土壤含水率2.96%~31.35%;土壤OM、TN含量平均值分别为11.30、0.49 g·kg^-1;微量营养元素Zn、Cu平均值分别为107.20、32.78 mg·kg^-1,是相应背景值的1.9、1.7倍;3种土地利用方式下,土壤pH值差异性极显著（P<0.001）,高低顺序为荒地 > 农田 > 林地,在垂直剖面含量差异并不显著（P>0.05）;3种土地利用方式下,土壤pH值主要受TN含量的影响,回归方程为Y_pH=9.336-0.409X_TN（P=0.001）;表层（0~40 cm）土壤pH值在一定程度上受Cu含量的影响,回归方程为Y_pH=0.018 X_Cu+8.523（P=0.003）。在河套永济灌域,一方面土壤碱化会导致土壤养分含量的贫瘠,另一方面施肥等农业活动在一定程度上降低了土壤表层碱性,同时造成微量元素的累积,加重土壤碱性的作用也非常显著,因此在增加农业投入的同时应合理科学地施用农药化肥。     

关中地区地理条件与生产投入对粮食生产的影响

基于陕西关中地区半干旱的地理条件,针对1980—2017年农业生产的实际统计数据,以5年为计算时间尺度单元,建立了关中地区农业生产的主成分回归(PCR)分析模型,定量地研究了陕西关中地区地理环境和生产投入对农业生产的绩效贡献。结果表明:(1)对各时段的PCR方程模型自变量平均弹性系数的计算分析表明,促进农业生产效益提高的主要指标有Y₃(实际灌溉农田面积,0.117)、Y₄(高产稳产农田面积,0.509)、Y₇(农用施用化肥总量,0.793)、Y₈(农用机械总动力,0.091)、Y₉(总农业用电量,0.478)、Y₁₀(农业劳动力人数,0.106);减少效益的主要指标有Y₁(农田面积,-0.763)、Y₅(受灾农田面积,-0.052)、Y₆(成灾农田面积,-0.062)。(2)自然灾害对关中地区农业粮食生产的影响处于非常显著位置,但影响总的而言比较平稳。(3)在这些指标因素的综合影响下,关中农业粮食生产产量呈现高低起伏、周期性循环、持续增长的趋势。     

石羊河下游人工梭梭林土壤呼吸变化特征及其与水热因子的关系

土壤呼吸不仅是反映土壤生物活性的重要指标，也是全球碳循环研究中备受关注的热点问题。在地处典型干旱区的石羊河下游，以流动沙丘和去除土壤结皮人工梭梭林为对照，采用LI-8100土壤碳通量监测系统研究了栽植约40 a、30 a、10 a和5 a的人工梭梭林生长季和非生长季的土壤呼吸日变化，并分析了土壤水分和温度对土壤呼吸的影响。结果表明：（1）不同林龄梭梭林生长季和非生长季土壤呼吸速率的日变化均为明显的单峰曲线，且呈现出一定的波动性，日最大排放速率出现在12:00～14:00时，最小值出现在8:00时左右。（2）梭梭林营造和去结皮处理显著提高了沙漠土壤呼吸速率，而且不同林龄土壤呼吸速率大体上随着种植年限的增加而递增，表现为MC >40 a>30 a>10 a>MS >5 a，非生长季表现为MC >40 a>10 a>5 a>30 a>MS。（3）不同林龄梭梭林土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征，生长季（8 月）的土壤呼吸作用明显强于非生长季（1月）。（4）相关性分析表明，生长季和非生长季土壤呼吸均与0～5 cm土壤水分显著相关，且均呈二次曲线关系，分别为Y =-0.205 8X ²+0.946 5X-0.316 6（R ² =0.506 ²，P= 0.041 7）和Y= 0.118 7 X ²+0.156 3X+0.118 8（R ²=0.675 7，P =0.001 1）；但与10 cm土壤温度的相关性不显著，土壤水分是影响人工梭梭林土壤呼吸的关键因素。该研究进一步证明了人工梭梭林的营造有效改善了沙漠土壤的生物活性，提高了土壤碳通量水平，以土壤结皮破坏为基本特征的人工梭梭林退化和沙漠化必然在短期内加剧碳排放。因此，需要在沙漠地区合理营造人工林，并在造林和林业管理过程中注意保护土壤结皮，以减少CO²排放。     

利用梯度分析技术对12种锦鸡儿属植物抗旱性的定量研究

利用梯度分析技术对锦鸡儿属12种植物8个生理指标进行分析, 计算出了植物的抗旱梯度值; 建立了抗旱梯度轴; 排出了植物的抗旱性顺序; 并指出了影响植物抗旱能力的主导因子。植物的抗旱梯度值与束/自比之间呈线性相关, 相关系数为0.9204, 相关方程为y=1.5696+0.0911x。