尕海湿地CH4、CO2和N2O通量特征初步研究

2011年7月-2012年7月,采用静态箱-气相色谱法同步研究了尕海4种典型湿地类型的CH₄、CO₂和N₂O通量及其与温度因子的关系,并估算了其全球变暖潜势值(GWP)。结果表明,尕海湿地的CH₄、CO₂和N₂O通量具有明显的空间变化特征,CH₄、CO₂和N₂O通量最小值分别为亚高山草甸(-0.014±0.126) mg/(m²·h),沼泽湿地(137.17±284.51) mg/(m²·h)和高山湿地(-0.008±0.022) mg/(m²·h),而最大值分别为沼泽湿地(0.498±0.682) mg/(m²·h),高山湿地(497.81±473.09) mg/(m²·h)和草本泥炭地(0.094±0.117) mg/(m²·h);同时CH₄、CO₂通量有明显的时间变化特征,通量最大值分别出现在2011年的7-10月和2012年的5-7月,而后降低并维持相对稳定的变化趋势;5 cm地温、气温、地表温度及箱内温度与4种类型湿地CO₂通量呈极显著正相关关系(P<0.01),与高山湿地CH₄通量均存在显著正相关关系(P<0.05),与其他3种湿地类型CH₄通量的相关性均较差,但与4种湿地类型N₂O通量无显著相关性;尕海草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸4种类型湿地的温室效应贡献潜力依次为35.311,13.520,34.816和30.236 t CO₂/(hm² ·a), 沼泽湿地能够显著降低温室效应。     

黄土高原半干旱区不同颜色地膜对土壤温度的影响

【目的】探索不同颜色地膜全年覆盖对土壤温度的影响。【方法】在陕北米脂试验站进行野外试验,分别设置裸地(CK)、白色薄膜(TF)与黑色膜(BF)3种处理,观测不同土层深度的土壤温度随时间的变化规律。【结果】(1)覆膜显著提高土壤温度,白色薄膜垄内土壤温度与黑色膜差异不显著;昼夜温度变化幅度最大的是TF处理,最大温差达到3.74℃;最小的是BF处理,温度变幅只有3.15℃;(2)在0~30 cm土层,夏季TF处理土壤温度变幅最大,冬季最小,春季BF处理最小,秋季TF、BF处理较CK更加明显;冬春季2种覆膜差异显著(P0.05),BF处理较CK差异不显著;夏秋季2种覆膜土温差异不显著,TF、BF处理与CK差异显著(P0.05);(3)TF、BF处理土壤温度在45 cm土层以下各土层之间差异不显著,CK在90 cm土层以下各土层之间差异不显著,土壤温度振幅随深度向下减小,在45 cm以上土层BF处理振幅变化小于TF处理,45 cm土层往下BF处理振幅变化最小,BF处理土壤温度变化较为稳定。【结论】综上可知,覆膜可显著提高土壤温度,白色膜在冬、春季覆盖较为适宜,黑色膜在夏、秋季覆盖较为适宜。     

祁连山东段不同高寒灌丛草地土壤性状特征变化

为探讨祁连山东段不同高寒灌丛草地土壤性状的变化,在该区内选取了金露梅（Porentilla fruticosa）、柳（Salix）和杜鹃（Rhododendron）3类高寒灌丛草地,研究了不同高寒灌丛草地土壤物理和化学性状特征变化。结果表明：高寒灌丛草地土壤理化性状差异显著。土壤含水量表现为杜鹃灌丛草地>柳灌丛草地>金露梅灌丛草地;容重表现为金露梅灌丛草地>柳灌丛草地>杜鹃灌丛草地;总孔隙度表现为柳灌丛草地>杜鹃灌丛草地>金露梅灌丛草地;杜鹃灌丛草地土壤有机质含量最高为127.638 g·kg^-1,金露梅灌丛草地最低为89.954 g·kg^-1;土壤全P、全K和速效N,P,K含量均表现为杜鹃灌丛草地>柳灌丛草地>金露梅灌丛草地,土壤全N含量金露梅灌丛草地最大为2.912 g·kg^-1,杜鹃灌丛草地最小为2.586 g·kg^-1。相关性分析表明,3类高寒灌丛草地的土壤性状的各个因子之间有显著的相关关系。     

祁连山东段不同退化高寒草甸土壤有机碳密度研究

于2008年在祁连山东段天祝地区选取轻度、中度和重度3个不同退化程度的高寒草地,以土壤有机碳密度为研究对象,探讨高寒草地在不同退化程度干扰下土壤有机碳密度的变化特征。结果表明:随着高寒草地退化程度的加重,土壤含水量降低,容重和pH值增大;土壤有机质和全氮有相似的变化趋势,中度与轻度或重度退化草地土壤有机质和全氮差异显著(P<0.05);土壤有机碳密度在0-10 cm土层显著高于其他土层(P<0.05),并随着土层加深有显著的垂直变化趋势;不同退化程度草地在0-30 cm土层总土壤有机碳密度表现为中度>轻度>重度退化草地。     

东祁连山不同高寒灌丛草地土壤抗蚀性研究

为探讨祁连山东段不同高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征,采用野外调查和室内试验的方式,对东祁连山金露梅、柳、杜鹃3类高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同灌丛草地土壤水稳性团聚体主要以0.5mm的大粒径水稳性团聚体为主,土壤团聚结构破坏率表现为:柳灌丛草地杜鹃灌丛草地金露梅灌丛草地;土壤水稳性指数依次为:杜鹃灌丛草地(97.1%)柳灌丛草地(96.9%)金露梅灌丛草地(95.8%);土壤抗蚀指数表现为:杜鹃灌丛草地最大(95.0%),金露梅灌丛草地最小(92.9%)。总体上,杜鹃灌丛草地的土壤抗蚀性最强,金露梅灌丛草地的土壤抗蚀性最差。通过灰色关联度法,对0.5mm的机械团聚体含量、0.25mm的机械团聚体含量、0.25mm的水稳性团聚体含量、0.5mm的水稳性团聚体含量、土壤结构破坏率、水稳性团聚体平均质量直径、有机质、土壤崩解率、土壤水稳性指数、土壤抗蚀指数10个土壤抗蚀性指标进行评价分析认为,影响高寒灌丛草地土壤抗蚀性最主要的因素是水稳性指数、0.25mm水稳团聚体和水稳性团聚体平均质量直径。     

祁连山东段六种灌丛降雨再分配特征

基于2018年6~9月野外采集的数据,采用野外观测与统计分析相结合的方法,研究了祁连山天祝地区金强河流域典型灌丛:山生柳(Salix oritrepha)、硬叶柳(Salix sclerophylla)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)、金露梅(Potentilla fruticosa)和千里香(Murraya paniculata)灌丛的降雨截留特征,分析了降雨对灌丛的穿透雨量、茎干流量和截留量的影响。结果表明:研究期间共观测到降雨22次,总降雨量为322.2mm。6种灌丛的茎干流量、穿透雨量和截留量与降雨量之间均呈极显著正相关关系(P<0.01),在观测的雨量范围内,茎干流率与穿透雨率随着降雨量的增加而增加,最后趋于稳定,而截留率则随着降雨量的增加而减小,最后也趋于稳定;6种灌丛的茎干流率和穿透雨率随着雨量级的增加而增大,而截留率则随之减小。在所有雨量级中,山生柳的茎干流率最大;在>20mm雨量级中,千里香灌从的穿透雨率最大,绣线菊灌从的截留率最大。     

祁连山东段高寒植被类型对土壤理化特征的影响

[目的]探讨祁连山东段不同高寒植物的土壤理化特征,为区域水资源合理利用提供理论依据。[方法]对祁连山东段6种灌丛植被和高寒草地的土壤基本性状、土壤持水能力和土壤渗透性进行了相关指标的测定。[结果]①祁连山东段高寒植被的土壤容重随着土层深度的增加而增大,土壤含水量则随着土层深度的增加而降低。②祁连山东段土壤总孔隙度随着土层深度的增加而减小,毛管孔隙和非毛管孔隙无明显的垂直变化规律;③祁连山东段土壤最大持水量随着土层深度的增加而递增,土壤毛管持水量表现为先减少后增加的变化趋势;土壤非毛管持水量变化规律则不太明显。④祁连山东段土壤初渗透率(0.58~2.81 mm/min)高于平均渗透率(0.05~1.26 mm/min)和稳渗透率(0.04~1.31 mm/min),6种高寒植被的土壤初渗透率表现为高寒草地>山生柳>硬叶柳>绣线菊>千里香杜鹃>金露梅>头花杜鹃;平均渗透率表现为绣线菊>金露梅>千里香杜鹃>山生柳>硬叶柳>高寒草地>头花杜鹃;稳渗透率表现为绣线菊>金露梅>千里香杜鹃>山生柳>硬叶柳>头花杜鹃灌丛>高寒草地。[结论]研究区域高寒植物类型的不同会对该区域土壤理化特征产生不同影响,即土壤理化特征与植物之间存在相互联系与相互作用的关系。     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

五种生物质炭的特性分析

以南北方5种农林废弃物水稻壳、果壳、花生壳、玉米秸秆和竹子为原料,采用限氧控温法制备生物质炭,分析生物质炭的基本性质及结构特征。结果表明:5种生物质炭呈碱性,炭化结构清晰良好,呈疏松多孔结构;竹炭的pH值、灰分含量、电导率和阳离子交换量显著高于秸秆类炭和壳渣类炭,500℃热裂解条件下竹炭适合作为土壤改良剂;花生壳炭平均孔径最大且为多孔隙结构,表明有最佳的组成与结构用于重金属的吸附固定。     

祁连山东段金强河河谷高寒草地土壤的水文特征

祁连山东段高寒草地土壤水文效应对该区域陆面水文过程、水文循环、石羊河水资源和生态环境维持等作用巨大。因此,深入开展高寒草地土壤水文效应研究对深入了解和认识高寒地区土壤水文过程和陆面水文过程有重要意义。为此,本研究以祁连山东段金强河河谷高寒草地为对象,分析了土壤含水量、持水特征、入渗速率和草地蒸散等土壤水文特征和变化规律。结果表明:河谷山地阳坡和河谷山地阴坡下部高寒草地田间持水量、毛管持水量和饱和持水量随土层加深先增大后减小,河谷水平阶地和山地阴坡上部高寒草地土壤持水量随土层加深逐渐增大;河谷0-30 cm土层高寒草地田间持水量和毛管持水量均为阴坡上部>阳坡下部>阴坡下部>阳坡上部>水平阶地,饱和持水量表现为阴坡上部>阳坡下部>阳坡上部>阴坡下部>水平阶地。高寒草地土壤初渗透率最小,渗透性随着渗透时间的增加土壤渗透速率不断增大,当渗透达到稳定状时土壤渗透速率最大。河谷高寒草地0-30 cm土层土壤含水量为阴坡下部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地>阳坡上部。河谷高寒草地在6月-9月的日均蒸散量为2.429 mm·d^-1,蒸散总量为293.254 mm。可见,研究区河谷地形对高寒草地土壤水文特征有显著的影响,因此对祁连山东段高寒区水资源合理管理与利用过程中要综合考虑地形与土壤水文特征之间的关系。