Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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作物凋落物分解过程碳氮流通的双同位素示踪研究
No full text凋落物指在生态系统内由生物组分产生并归还到地面，作为分解者物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机物质的总称。凋落物是植物-土壤系统养分循环的基本载体，具有维持土壤肥力，促进生态系统物质循环和养分平衡的重要作用。凋落物分解向土壤的归还过程促进土壤有机碳向大气释放以及土壤氮累积。植物-土壤系统碳氮循环是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分，农业生态系统碳氮循环的变化不仅会影响土壤-植物系统碳氮平衡，而且会进一步影响到国家粮食安全。本研究以黄土高原农业生态系统作物分解为研究对象，通过分析不同物种及不同凋落物器官分解特征和凋落物分解过程碳氮与土壤碳氮的相互影响。研究得出以下主要结论：
（1）凋落物分解过程质量残留率先迅速下降后趋于稳定，符合负指数模型，根凋落物在分解一年过程未达到稳定阶段，茎和叶凋落物质量残留率差异显著，15℃培养凋落物质量残留率高于25℃培养，但与室温培养之间差异不显著；凋落物分解过程CO2累积释放量，先迅速上升后趋于稳定，符合对数模型，凋落物CO2累积释放量根、茎、叶片的平均值分别为0.66 mg/g、0.75 mg/g、0.84 mg/g，土壤介质培养CO2累积释放量高于石英砂培养，同一温度条件，两种介质培养CO2累积释放量表现为叶>茎>根，CO2累积释放量与质量残留率呈显著负相关关系。
（2）凋落物分解前期碳氮残留率迅速下降，3个月之后，逐渐趋于稳定。不同器官碳氮残留率表现为根>茎>叶，不同温度培养条件碳氮的释放速率表现为15℃>室温>25℃培养，凋落物氮素变化呈释放-富集模式，不同器官凋落物C/N表现为叶凋落物C/N差异先增加后缩小，茎凋落物C/N差异随分解时间逐渐增大。凋落物类型、器官类型、温度、分解时间对碳氮残留率、碳氮比有显著影响，质量损失、碳残留率与氮残留率呈显著相关关系。
（3）土壤碳氮变化受凋落物分解过程显著影响，分解时间对凋落物添加土壤碳氮含量有显著差异，凋落物分解前期碳氮以释放为主，分解后期氮素以富集为主。土壤碳含量整体均呈增加趋势，土壤氮含量变化相反，恒温条件培养，凋落物氮含量高者，输入土壤部分的氮较多，变温和高温培养都不利于凋落物输入土壤氮的储存。土壤碳氮含量变化受激发效应影响，高温培养条件，有影响时间短，土壤碳氮含量增量大的特点，叶凋落物比茎凋落物添加土壤碳氮含量增加多；凋落物氮释放最多和土壤氮增量最大存在一定时间差。
（4）凋落物分解过程碳氮同位素丰度变化差异较大，温度对根和茎凋落物δ13C丰度值影响主要体现在前3个月，对叶凋落物δ13C丰度值影响主要体现在前6个月，初始δ13C丰度值较高的凋落物前期下降较迅速，分解后期均趋于稳定，茎凋落物δ15N丰度值以降低为主，叶凋落物δ15N丰度值以增加为主；土壤δ13C丰度值随不同器官和作物类型变化趋势不一致，茎凋落物添加土壤δ13C丰度值呈下降趋势，温度对凋落物添加土壤δ15N丰度值影响不明显，根、茎、叶三种不同器官类型凋落物添加土壤δ15N丰度分解后期以降低为主，不同温度对土壤中凋落物来源碳所占比例变化影响较大，土壤凋落物来源氮所占比例则相反。
（5）不同物种和器官凋落物添加土壤中凋落物来源碳氮变化，茎凋落物添加土壤碳含量高于叶凋落物添加，同一器官类型凋落物添加在不同温度条件下表现为25℃>15℃>室温培养；土壤中凋落物来源氮含量表现为叶>茎>根，不同器官类型凋落物添加对土壤中凋落物来源氮含量影响在分解后期差异减小。
（6）同物种和器官凋落物添加土壤中原有碳氮变化，土壤原有碳含量在分解后期增加，整体为叶>茎>根，温度对叶凋落物添加土壤碳含量影响大于茎凋落物添加；叶凋落物添加土壤原有氮含量高于茎和根，温度对土壤原有氮含量影响较小。</p
水蚀风蚀交错带小流域土壤性质和植被特征的空间分布及其驱动因素
No full text黄土高原地形千沟万壑，错综复杂，土壤与植被性质呈高度空间异质性。土壤性质的空间变异很大程度上影响着植被特征，而植被功能组成和多样性反馈影响生态系统功能。小流域是集水汇水的最基本水力单元，亦是黄土高原水土流失综合治理的基本空间单元。本研究以黄土高原生态环境最为脆弱的水蚀风蚀交错带六道沟一小流域为研究对象，应用经典统计和地统计分析方法，研究了小流域土壤性质与植被特征（地上生物量、盖度、物种多样性）的空间变异规律及分布格局，以及驱动植物群落特征的关键土壤和环境因子，并分析了坡向与植物群落类型对土壤有机碳氮的影响。研究结果对于水蚀风蚀交错带植被恢复与合理建造及生态系统结构与功能评估具有一定的指导价值。取得的主要研究结果有：
（1）研究小流域表层（0—20 cm）土壤理化性质间表现出一定相关性，并具有明显的空间分布格局。土壤含水量与黏粒、粉粒含量极显著正相关（P<0.01），与容重、砂粒含量极显著负相关（P<0.01）；土壤有机碳与全氮、矿质氮、全磷及黏粒含量极显著正相关（P<0.01），与容重极显著负相关（P<0.01）。成土过程中，土壤饱和导水率、砂粒、全磷和速效磷的空间变异主要受结构因素的影响，土壤含水量、容重、黏粒、粉粒、有机碳、全氮、矿质氮的空间变异是结构因素和随机因素共同引起的。饱和导水率和全磷分布相对均匀，其余分布均为斑块状。土壤含水量、黏粒含量、粉粒含量、有机碳、全氮及矿质氮均在流域汇水口处较高。
（2）研究小流域植物以豆科、禾本科和菊科三大科为主，其群落地上生物量（AGB, Above-ground Biomass）、盖度（C, Coverage）、丰富度指数（R）、Shannon多样性指数（H）、Simpson优势度指数（D）及Pielou均匀度指数（J）均呈现一定的空间变异性。AGB的空间变异是结构因素和随机因素综合作用的结果，C、R、H、D、J 的空间变异主要由结构因素主导。AGB呈斑块状分布，与C均沿小流域沟道走向从东北向西南逐渐增加；R、H、D、J分布相对破碎，前三者均在小流域半阴坡海拔最高处明显偏高，D则与其相反。AGB和C主要与土壤水分、有机碳、矿质氮呈正相关，R、H、D、J主要受土壤饱和导水率、颗粒组成及容重的影响。
（3）坡向和植物群落类型显著影响研究小流域土壤有机碳、全氮含量与密度及C/N。半阴坡较适宜的生境条件使得其土壤有机碳和全氮含量高于半阳坡和沟头，但C/N呈现半阳坡高于半阴坡和沟头的分布规律。各坡向豆科植物群落间碳氮含量差异不显著，但均显著高于菊科和禾本科群落。表层0—20 cm有机碳密度和全氮密度对60 cm剖面的平均贡献率均为51%。整个研究小流域1 m深度平均土壤有机碳密度为2.13 g·cm-3，远低于黄土高原其他地区和全国草地平均水平。</p
玉米作物系数无人机遥感协同地面水分监测估算方法研究
No full text该文研究不同水分胁迫条件下无人机遥感与地面传感器协同估算玉米作物系数的可行性。利用自主研发的六旋 翼无人机遥感平台搭载多光谱传感器获取内蒙古达拉特旗昭君镇试验站不同水分胁迫下大田玉米冠层光谱影像，计算植 被指数，采用经气象因子和作物覆盖度校正后的 FAO-56 双作物系数法计算玉米的作物系数，研究作物系数与简单比值 植被指数（simple ratio index，SR）、叶面积指数（leaf area index，LAI）和表层土壤含水率（surface soil moisture，SM） 的相关关系，结果表明，作物系数与 SR、LAI 和 SM 的相关程度与水分胁迫程度有关，但均呈现出显著或极显著的线性 关系，说明了基于这些指标建立作物系数估算模型的可能性。利用逐步回归分析方法建立了作物系数的估算模型，其估 算模型，修正的决定系数、均方根误差和归一化的均方根误差分别为 0.63、0.21、25.16%。经验证，模型决定系数、均 方根误差和归一化的均方根误差分别为 0.60、0.21、23.35%。研究结果为利用无人机多光谱遥感平台进行作物系数估算 提供技术参考。</p
黄土丘陵区降水变化对退耕草地土壤水分特征的影响
No full text摘 要：在全球气候变化背景下，我国黄土高原的降水格局将呈现出季节波动增强和极端降水事件增加的趋势。土壤水分是黄土丘陵区的主要限制因子，降水变化所引起的土壤水分的改变必然对该区生态系统的结构和功能产生显著的影响。选取黄土丘陵区退耕草地为研究对象，连续定位观测自然恢复小区不同降雨梯度下（０，±２０％，±４０％，±６０％， ±８０％）土壤水分动态变化，研究土壤水分变化特征及其对降水变化的响应。结果表明：（１）随年内季节性降水变化，退耕草地生长季内土壤含水量呈“ Ｗ ”形波动变化；（２）随降水梯度的增加，各土层土壤含水量变化趋势一致，均呈“ Ｍ ”型变化；（３）－2０％下５—９月份土壤含水量均能保持较高水平，适当的干旱处理有助于维持较高的土壤含水量。但减雨超过４０％ 或增雨超过６０％ 都不利于土壤水分的积累；（４） ０—３０ｃｍ 土层土壤含水量对降水的响应最为明显，随着土层深度的增加响应逐渐减弱；维持和利用浅层地表水是植被恢复的关键。</p
Effect of grassland afforestation on soil N mineralization and its response to soil texture and slope position
No full textGrassland afforestation, which is a major form of land-use change, has expanded considerably in the last few decades. However, the effect of conversion from grassland to shrubland on soil nitrogen (N) cycling and availability with regard to soil textures and slope positions is unclear. This lack of clarity has hindered our understanding of how grassland afforestation influences soil N availability and transformation on a larger spatial scale. In this study, we compared the net N mineralization rates and mineral N concentrations in soils from native grassland and under legume shrub (Caragana korshinskii Kom.) with contrasting soil textures (sandy-loam vs. loamy-sand) and slope positions (upper vs. lower) in the northern region of China’s Loess Plateau. The objective of this study is to understand how soil texture and slope position regulate the response of soil N cycling to grassland afforestation. The results showed that the concentrations of soil nitrate and total mineral N and the rates of net nitrification and mineralization were higher in soils under shrub (0.64 ± 0.10 g N m−2, 1.01 ± 0.11 g N m−2, 23.19 ± 5.22 mg N m−2 d-1 and 22.07 ± 5.44 mg N m−2 d-1) than in grassland (0.22 ± 0.03 g N m−2, 0.56 ± 0.04 g N m−2, 1.48 ± 1.51 mg N m−2 d-1 and 1.36 ± 1.96 mg N m−2 d-1). However, soil ammonium concentration and net ammonification rate were not affected by grassland afforestation. The effect of afforestation on nitrate and total mineral N concentrations was greater in the lower slope than in the upper slope but was similar between the sandy-loam and loamy-sand soils. The effect of this land-use change on net nitrification and mineralization rates varied with soil texture and slope position, with greater effects in the upper slope than in the lower slope in more clayey soils, but with the opposite influencing pattern in more sandy soils. These results suggested that planting C. korshinskii in grassland ecosystems increased soil N mineralization and availability. More importantly, soil texture and slope position should be considered when assessing the effects of grassland afforestation in complex landscape conditions. </p
Runoff-sediment dynamics under different flood patterns in a Loess Plateau catchment, China
No full textInvestigating the suspended sediment dynamic is useful for gaining a more comprehensive understanding of runoff and sediment yield process. The study analyzes the sediment flow behavior in relation to the flood patterns in the Xichuan River catchment on the Loess Plateau. Based on 23-year hydrological data collected from Zaoyuan hydrological station and K-medoids clustering method, one hundred and twelve flood events data were classified into four flood patterns. The hydrologic features of different flood patterns exhibit significant differences. The values of the mean runoff depth, the mean flood duration, and the mean flood peak discharge decreased as the following order: Pattern A > Pattern C > Pattern D > Pattern B. Each flood pattern results in differing levels of the event sediment yield (SY), the SY of Pattern A (10,275.33 t·km−2) and Pattern C (1196.39 t·km−2) were larger than those from Pattern B (218.84 t·km−2) and Pattern D (693.84 t·km−2). These results indicated that greater attention should be paid to Pattern A and Pattern C because of the largest sediment delivery effect. Multiple stepwise regressions analysis suggested that the contribution of main runoff-related factors to event sediment yield varied with different flood patterns. In addition, hysteretic analysis between suspended sediment concentration and runoff suggested that counter-clockwise and figure-eight loops were the
dominant loops. The results provided a useful information to flood pattern classifications and suspended sediment dynamics research, and enriched the sediment control theory at the watershed scale.</p
宁南山区红梅杏桃小食心虫的发生与防治
No full text介绍了宁南山区红梅杏桃小食心虫的危害特征、形态特征及发生规律，指出宁南山区红梅杏桃小食心虫一年发生一代且较集中，
发生期较苹果桃小食心虫早 20 d 左右。提出防治红梅杏桃小食心虫应以预防为主，在农业防治的基础上，加强地面防治和树上防治，积
极诱捕越冬幼虫和成虫，适时开展生物防治与化学防治，并根据桃小食心虫的生活阶段，选择不同类型的生物及化学药剂。</div
