黄河景电灌区土壤盐渍化反演的多模型对比北大核心CSCD

位于中国西北干旱区东部的景电灌区是黄河景泰川电力提灌二期工程覆盖的重要地区。不合理的水资源利用和区内排水不畅导致该区成为次生盐渍化发生的重点区域。为更好地预测景电灌区的土壤盐渍化问题,服务盐渍化防治和盐渍土改良的国家需求,基于地表实测高光谱反射率和土壤电导率数据,从模型稳定性、噪声问题、共线性问题和准确度4个方面对比分析了深度神经网络(Deep neural network,DNN)、分布式随机森林(Distributed random forest,DRF)和梯度提升机(Gradient boosting machine,GBM)3个模型在景电灌区土壤盐分预测方面的适用性。结果表明:(1)实测高光谱反射率数据与土壤电导率之间存在较强的相关性,高光谱数据为土壤盐分预测研究提供了便利;(2)DNN模型的稳定性高,对噪声和共线性问题的处理能力更强,模拟准确度相对较高,而DRF和GBM模型模拟结果差别较小。DNN模型更适于景电灌区土壤盐分预测研究,这在模型适用性方面为该区域的土壤盐渍化研究提供了参考。     

基于植被盖度和高度的不同退化程度高寒草地地上生物量估算

由于气候变化和不合理的人类活动，20世纪80年代以来青藏高原高寒草地发生严重退化。地上生物量是评价草地退化的直观指标。通常采用植被盖度和高度来估算草地地上生物量，但草地退化后，植被盖度和高度与地上生物量之间的关系是否会发生变化目前还不清楚，这影响着退化草地生物量估算的精度。通过多元回归分析研究了青藏高原中部和东北部高寒草甸、高寒草原在不同退化程度下植被盖度和高度与地上生物量的关系。结果表明：（1）高寒草甸与高寒草原地上生物量整体上及不同退化阶段都没有显著差异（P>0.05）。（2）随着退化程度的加剧植被盖度和高度对地上生物量的影响也发生改变，体现在未退化阶段地上生物量主要受植被高度影响，退化后主要受植被盖度影响。（3）无论是高寒草甸还是高寒草原分退化程度的回归模型估算结果都较不分退化程度模型估算的生物量更接近实测值。我们建议在退化高寒草地研究中采用盖度和高度估算生物量时，根据退化阶段采用不同的估算模型。     

干旱区绿洲耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响

土地利用变化会改变土壤质地与结构,影响土壤水力性质,进而改变土壤水分有效性,影响植物生长。由于区域气候的干湿交替与水资源利用效率的提高,干旱区绿洲耕地普遍存在着撂荒-复耕现象。为了明确干旱区耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响,以民勤绿洲北部边缘的耕地、撂荒地与撂荒复耕地为研究对象,测定0—40 cm深度土壤理化性质,分析不同土地利用下土壤水力性质差异及其影响因素。结果表明：耕地撂荒导致0—40 cm深度黏粒与粉粒比重增加,有机质含量降低,容重降低（P<0.05）,土壤孔隙度显著增加（P<0.05）,犁底层消失;在高水势阶段,土壤持水与导水能力增强,在土壤有效含水量对应的水势阶段,土壤持水与导水能力变差,有效含水量显著降低（P<0.05）。撂荒地复耕后,0—40 cm深度黏粒与粉粒含量继续增加,有机质含量转而增加,容重增加（P<0.05）,土壤孔隙度降低（P<0.05）,犁底层重新出现,土壤持水与导水能力又逐渐趋向于耕地水平。撂荒对干旱区绿洲土壤肥力与蓄水能力的提升不显著,而留茬免耕、深耕灭茬还田等保护性耕作措施能有效提高持水能力。利用研究区易测的土壤黏粒、砂粒含量与土壤容重,采用多元线性回归方法,可以准确、快捷预测土壤水分常数,这将有利于研究区农田灌溉制度的准确制定与优化,以及耕地利用变化对土壤水力性质影响的快速评估。     

高寒草旬地区沙漠化发展过程及成因分析——以黄河源区玛多县为例

遥感监测和野外调查研究结果表明：玛多县的沙漠化经历了由迅速发展到急剧逆转的过程，其中，20世纪80年代到2000年是沙漠化迅速发展的时期，沙漠化土地面积从1987年的12827．6km^2增加到16330．7km^2，达到全县土地总面积的64．7％，而在此后的6a里，沙漠化状况得以有效逆转，在2006年，沙漠化土地下降到12977．2km^2，年均逆转面积为559km^2；研究区沙漠化发生、发展的主要原因是气候变暖引起的冻土退化，以及随之引起的表土干旱化、草场退化、鼠害等；人类活动虽然在研究区沙漠化发生、发展过程中没有起到主导作用，但是可以通过以草定畜、围栏、灭鼠等措施有效控制沙漠化的发展，并使其得到逆转。     

盐胁迫对植物的影响及AMF提高植物耐盐性的机制

土壤盐渍化是在特定的自然和人类活动共同作用下产生的全球性土壤退化问题。丛枝菌根真菌(AMF)作为一种有益土壤微生物,在盐渍土壤中数量繁多、种类丰富,且能够与植物根系形成互惠共生体——丛枝菌根,从而提高植物耐盐性,进而改良盐渍土。在分析盐胁迫对植物影响机制的基础上,总结了AMF提高植物耐盐性的相关机制:(1)通过重建植物体内离子平衡,缓解盐离子毒害和改善植物体内营养平衡;(2)通过扩大植物根系吸收范围和提高渗透调节能力,缓解植物体内水分亏缺;(3)通过激活植物抗氧保护体系,抵抗氧化胁迫对植物造成的损伤,从而保护植物细胞膜系统和光合系统的完整性,提高植物耐盐性。最后,提出了AMF改善土壤盐渍化研究的不足与亟需解决的科学问题,以期为我国西北干旱区盐渍土的改良和土地生产力的提高提供理论指导,服务于国家建设"西部生态屏障"和"丝绸之路经济带"战略目标的实施。     

民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆演化阶段及其空间格局

通过野外调查,分析了民勤荒漠绿洲过渡带不同地下水位埋深的3个白刺灌丛沙堆样方内灌丛沙堆水平投影面积与高度的关系、灌丛沙堆的空间分布及空间自相关关系,确定各个样方白刺灌丛沙堆的演化阶段,并分析了地下水位、沙源及植被生长对灌丛沙堆发展的影响。结果表明,白刺灌丛发育阶段灌丛沙堆的水平投影面积和高度之间为线性关系;稳定阶段白刺灌丛沙堆高度与水平投影面积为幂函数关系;退化阶段白刺灌丛沙堆高度和水平投影面积为二次函数关系。不同演化阶段白刺灌丛沙堆的空间自相关尺度为5 m,且3个样方之间自相关尺度没有显著差异。     

高寒草甸地区沙漠化发展过程及成因分析——以黄河源区玛多县为例

遥感监测和野外调查研究结果表明：玛多县的沙漠化经历了由迅速发展到急剧逆转的过程,其中,20世纪80年代到2000年是沙漠化迅速发展的时期,沙漠化土地面积从1987年的12 827.6 km²增加到16 330.7 km²,达到全县土地总面积的64.7%,而在此后的6 a里,沙漠化状况得以有效逆转,在2006年,沙漠化土地下降到12 977.2 km²,年均逆转面积为559 km²;研究区沙漠化发生、发展的主要原因是气候变暖引起的冻土退化,以及随之引起的表土干旱化、草场退化、鼠害等;人类活动虽然在研究区沙漠化发生、发展过程中没有起到主导作用,但是可以通过以草定畜、围栏、灭鼠等措施有效控制沙漠化的发展,并使其得到逆转。     

莫高窟窟顶风况及输沙势研究

以1998—2001年莫高窟窟顶自动气象观测站记录的风资料为基础,通过对风况的统计和输沙势的计算,从风沙环境特征阐明了研究区主要受西北、东北和偏南三组风向共同作用。三组风况出现频率明显不同,其输沙势有一定差异。研究区风向变率指数较小,风况复杂,属于中风能环境。通过对风况的分析及输沙势的理论计算,以期对莫高窟的风沙危害防治提供科学理论依据。最后通过对莫高窟2001年输沙势（量）的对比计算,指出了现有输沙势公式存在的局限与不足。     

盐爪爪(Kalidium foliatum)群落对土壤盐分影响

近年来,地下水超采和不合理的灌溉方式导致民勤绿洲北部地区严重盐渍化。盐爪爪(Kalidium foliatum)群落是高度盐渍化地区主要的盐生、旱生群落。采集盐爪爪群落下部以及群落间空地的土壤样品和盐爪爪植物样品,分析了盐爪爪群落对土壤盐分的影响。结果表明,随着与盐爪爪群落距离的增加,土壤盐分增加;这种空间变化主要发生在土壤表层(0~5cm);盐爪爪茎的盐分含量显著高于根和叶,与冠层下0~5cm土壤盐分接近、高于5~10cm土壤盐分;盐爪爪从土壤吸收的Na+、Cl-、和SO2-4主要存储于茎部,而Mg2+存储于叶部。     

阿里荒漠区土壤有机碳分布特征及其与土壤物理性质的关系

为完善阿里荒漠区土壤本底数据,提高对高寒荒漠土壤碳汇水平的认识,以青藏高原阿里荒漠区0～100 cm土层为研究对象,通过对分布在全区34个样点的野外调查、样品收集与室内试验,探讨了土壤有机碳含量(soil organic carbon, SOC)与土壤有机碳密度(soil organic carbon density, SOCD)的分布特征及其与植被类型和土壤物理性质的关系。结果表明：(1)0～100 cm深度的SOC和SOCD均值分别为3.74 g·kg^-1和4.91 kg·m^-2,在全国范围内处于较低水平;在垂直方向上,SOC与SOCD从表层逐渐向深层递减,具有明显的表聚现象。(2)全区的SOC与SOCD表现为强变异性,而且因植被类型不同呈显著差异(P≤0.05),水平方向上呈现为由东北向西南从荒漠草原、草原化灌木荒漠、半灌木-矮半灌木荒漠再到无植被区域的递减趋势。(3)区内土壤的容重和砂粒含量随深度增加而逐渐增加,含水量、黏粒含量和粉粒含量逐渐减少,在部分植被盖度低的区域土壤含水量和黏粒含量随土层深度呈现出低—高—低趋势。土壤含水量、粉...