西藏地区春青稞耗水特征及适宜灌溉制度探讨

以中科院拉萨高原生态试验站为依托,通过开展春青稞生长与土壤水分定位观测实验,利用SHAW模型实现对春青稞农田蒸散发与土壤水深层渗漏与补给过程模拟,分析了春青稞的耗水特征,并对其适宜的灌溉制度进行了初步探讨:①春青稞生长期间,耗水450 mm左右,其中,分蘖—拔节、拔节—抽穗、抽穗—蜡熟这3个阶段是春青稞的耗水旺期,耗水量占整个生长期的72%。把握住该时期的水分供应,对提高作物产量十分重要。②在春青稞的需水关键期降水量仅能满足作物需水的58%,必须补充人工灌溉;但现行的灌溉制度由于灌溉量较大,不仅加大土壤蒸发,更造成较大的深层渗漏。③在播种—出苗、拔节—抽穗期分别灌溉50 mm,抽穗—蜡熟期灌溉60 mm,共减少灌溉用水125 mm后,深层渗漏减少了81%(131 mm);深层土壤水向上补给量增加了55%(44 mm)。节水灌溉不仅减少了土壤蒸发与深层渗漏也促使深层土壤水向上补给根系层,应该大力推广这一灌溉制度。     

沈阳市多介质环境铅污染研究

系统研究了沈阳市大气、土壤、灰尘、加杨叶和儿童血铅等多介质环境中Pb的污染特征.结果表明,沈阳市区铅暴露普遍,各环境介质铅污染较严重.铅浓度空间分异大,从市中心到郊区铅污染由重到轻,局部污染十分严重,已经形成4个高浓度中心.儿童血铅有明显的性别差异.大气铅浓度日变化呈双峰型,季节变化是冬>春>秋>夏,年变化呈下降趋势.土壤、灰尘、加杨叶介质中的铅浓度重心相距较近, 且都远离几何中心.儿童血铅与大气铅相关性最大,其次是土壤和灰尘.实行无铅汽油之后,大气铅污染有了很大改善,但是土壤和灰尘中的铅容易以扬尘的方式再次进入大气,成为二次污染源.     

沈阳市环境铅污染对儿童健康的影响

实地调查采样、结合GIS技术进行室内综合分析,系统研究了沈阳市大气、土壤、灰尘中铅污染对儿童健康的影响.结果表明,沈阳市环境中铅暴露普遍,铅污染较严重,铅浓度空间分异大,已形成4个高浓度中心.并且大气铅浓度有明显的日、季和年变化规律沈阳市环境铅污染已经影响了儿童健康,0～10岁儿童(ZPP＞2.3μmol/L)血铅范围是10.98～511.2μg/L,平均值是135.59μg/L,40%的儿童血铅水平超标.儿童血铅与大气铅相关性最大,其次是土壤和灰尘.实行无铅汽油之后,大气铅污染有了很大改善,但是土壤和灰尘中的铅容易以扬尘的方式再次进入大气,存在潜在风险,应引起有关部门足够的重视.     

五道梁高寒草原土壤水分和植被盖度空间异质性的地统计分析

青藏高原高寒草原区,由于长期冻融和地下冰的存在形成了独特的生态水文结构,土壤水分是控制高寒草原生态过程的关键因子。利用地统计学对多年冻土区高寒草原土壤表层含水量和植被盖度的空间变异性进行研究,结果表明,高寒草原生态系统浅层剖面(0~50 cm)土壤水分和植被盖度均符合正态分布,土壤含水量沿垂直方向逐渐增大,介于19.43%~25.37%之间,变异系数介于23.77%~40.92%;植被盖度具有强变异性,变异系数为47.99%。0~50 cm土壤含水量具有高度的空间异质性,其中91.1%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在10~190 m的中尺度上;植被盖度在研究尺度上具有中等程度的空间自相关,植被盖度随机部分的空间变异性占总空间变异性的比例为34.2%,主要体现在10 m的尺度内。各向异性分析表明,土壤水分和植被盖度具有明显的各向异性,其空间格局有明显的差异。     

生态系统健康及其评价指标和方法

生态系统健康是一门研究人类活动、社会经济组织、自然系统和人类健康的跨学科综合性学科。如果一个生态系统是稳定、持续和活跃的,能够维持其组织结构,受到干扰后能够在一段时间内自动恢复过来的话,则这个生态系统是健康和不受胁迫综合症影响的。生态系统健康的基本原理有动态性原理、层次性原理、创造性原理、相关性原理和脆弱积累性原理等5个原理。论文提出了包括活力、组织和恢复力在内的生态系统健康的8个评价指标,具体地介绍了生态系统健康的活力、组织结构和恢复力的评价方法。目前生态系统健康研究还处在发展的初始阶段,也存在不少的问题,在进一步发展生态系统健康理论的同时,需要依靠遥感和GIS等技术来对它进行定量化研究,以促进生态系统健康的发展。     

植物吸收土壤有机氮的研究进展

传统的氮循环模式认为,土壤有机氮只有经过微生物分解转化为无机氮(NH₄⁺+NO₃^-)后才能为植物吸收利用。然而,近年来许多研究证实多种陆地植物具有从土壤中获取小分子有机物质(如自由态氨基酸)的能力,对传统的氮循环模式形成巨大的挑战。论文从土壤中氮素的形态、植物吸收有机氮的证据、有机氮吸收的机制、以有机氮为重要氮源的生态系统类型以及根系吸收与分泌有机氮之间的平衡等5个方面进行了综述,分析了当前研究方法的优缺点,针对本领域内核心科学问题,提出了未来植物吸收有机氮的改进方法及研究方向,为进行植物利用有机氮的研究提供方法基础。     

基于多项植被指数的景观生态类型遥感解译与分类——以额济纳天然绿洲景观为例

基于研究区2001年Landsat7ETM+遥感影像数据,运用遥感与GIS技术手段,在对遥感影像的边界裁定、几何校正、辐射校正等预处理的基础之上,根据绿洲景观生态类型分类体系,通过综合应用非监督分类、植被指数与波段比值指数聚类、监督分类以及类型叠加与图像整合等方法,进行绿洲景观生态类型的遥感解译与分类,生成研究区2001年的景观生态类型图。为尽可能利用到遥感影像的所有原始数据信息,论文选取5种植被指数(NDV I、DV I、RV I、IPV I、SA VI)和9种波段比值指数(Index1I-ndex9)参与到遥感影像的解译与分类当中,结果表明:NDV I、DV I、IPV I、SAV I、R VI、Index5、Index6具有较大的相似性,能够明显地将具有植被信息的类别分离出来,利于划分具有植被信息的景观类型;Index1-Index4具有较好的类别空间分离性,利于不同类别间的聚类与区分;而Index7-Index9的类别分离性则较差,不利于类别聚类与划分。因此,在实际的应用中,选取多项植被指数参与景观分类,不仅能够发现新的信息,而且也会明显提高景观生态类型、尤其是干旱区绿洲景观生态类型的遥感解译与分类能力。     

稳定氢氧同位素在定量区分植物水分利用来源中的应用

全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气候变化的响应方式、程度和响应结果,因此跟踪和分析植物利用水分的来源是制定全球气候变化对策的一个重要研究内容。本文介绍了稳定氢氧同位素技术研究历史及其在定量区分植物利用水分的来源研究中的应用原理与具体方法。由于土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中,与外界环境不发生水分交换,因此不存在同位素的分馏过程,所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值,利用二项或三项分隔线性混合模型(two-orthree-compartment linear mixing model),可以估算出植物对不同来源水分的相对使用量。而由于植物叶片水分同位素组成受到周围环境的温度、湿度、降雨和土壤水分的异质性等许多因素的影响,通过比较分析植物茎木质部水分和叶片水分同位素组成的差异可以得到植物周围环境的气候信息。植物利用水分的来源存在显著的季节性差异,并且,不同生活型植物在利用水分来源上存在明显不同。植物根系的分布及根深是决定植物利用水分来源的一个重要的因素,表层和深层根系的相对分布及其活性影响着植物吸收水分的范围。当然,利用线型分隔混合模型定量区分植物利用水分的不同来源,还有许多值得改进的地方,而且,尽管稳定同位素技术在植物科学中的应用正迅速发展起来,但利用稳定氢氧同位素来分析环境因素对植物影响的研究还只是刚刚展开,还有许多方面值得去进一步探索。     

农林复合生态系统氮素平衡及其评价

农业生态系统中养分的平衡状况及其合理性评价，是探讨农业生产和环境变化的前提和基础。选择三峡库区上游川中丘陵区一典型农林复合生态系统，依据系统养分循环概念模型，进行了农田和林地定位监测、耕地和盆钵模拟试验以及参与式农户调查等，研究系统的氮素各收入支出参数，计算系统的氮素平衡并对平衡合理性进行评价。结果表明，本复合生态系统旱地和整个农田子系统氮素略有盈余，盈亏量分别为56.1 kg/hm2·a和42 kg/hm\2·a，实际盈亏率为10.4%和8.2%；而水稻田和复合系统有少量亏缺，盈亏量分别为-13.21 kg/hm2·a和-37.5 kg/hm2·a，实际盈亏率分别为为-3.2%和-7.8%；林地亏缺较大，盈亏量为-165.9 kg/hm2·a，实际盈亏率为-39.2%。模型计算的允许盈亏率（旱地23.4%，水稻田-37.2%）评价表明，旱地和水稻田目前的氮素平衡基本上是合理的。与1960s系统氮平衡比较，可以看到林地在减少水土流失、促进养分的合理循环方面发挥了重要作用，应受到充分的重视。     

西藏高寒草原生态系统表层土壤活性有机碳梯度分布及其与气候因子的关系

基于西藏高寒草原生态系统以水分为主要驱动力的东西样带和以温度为主要驱动力的南北样带内采集土样的实测数据,分析了表层(0～20 cm)土壤活性有机碳的分布特征及其与气候因子之间的关系.结果表明,在280°46'-31°40'N的南北样带内,表层土壤活性有机碳含量随着纬度的增加而增加,当纬度增加到一定程度后,则随着纬度的增加而减少,呈现出南北低、中间高的分布特征.在80°02'-91°50'E的东西样带内,表层土壤活性有机碳含量随着经度的增加而增加,当经度增加到一定程度后,则随着经度的增加而减少,呈现出东西低、中间高的分布特征.影响南北样带内表层土壤活性有机碳分布的关键气候因子是年均气温,而影响东西样带内表层土壤活性有机碳分布的关键气候因子则是年均降水量.