Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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黄土高原不同植被带人工刺槐林土壤氮磷转化酶动力学参数及其温度敏感性
No full text土壤酶是有机质降解的催化剂，其动力学特征是表征酶催化性能的重要指标，对评价土壤健康质量有重要作用。本研究选择黄土高原3种植被带下人工刺槐林土壤为对象，探讨了土壤酶动力学参数对温度变化的响应及其温度敏感性（Q10）的变化特征。结果表明：随着培养温度的升高，土壤丙氨酸转氨酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶的潜在最大反应速率（Vmax）和半饱和常数（Km）均呈线性增加，且Vmax呈现出森林带>森林草原带>草原带的地带性规律。Vmax的温度敏感性（Q10(Vmax)）为1.14~1.62，Km的温度敏感性（Q10(Km)）为1.05~1.47，且两者在森林草原带的值均低于其他植被带。在低、高温区，不同土壤酶的Q10在各植被带间的变化也不尽相同。冗余分析显示，Q10与环境变量尤其是土壤养分有显著的相关关系，这表明Q10可能还受到除温度以外其他环境因子的影响。</p
不同形态工程堆积体产流产沙对比研究
No full text通过室内模拟降雨试验，研究了二维平面和三维锥状两种堆积体坡面在不同砾石含量条件下的产流
产沙特征。结果表明：（ １ ）坡面流速和单位面积径流率随产流时间呈“快速增大—缓慢增大—稳定波动”的
变化过程；（ ２ ）平均流速和单位面积平均径流率随砾石含量的增加而减小；砾石含量相同时，二维平面坡面
的流速和径流率大于三维锥状坡面；（ ３ ）二维平面坡面剥蚀率随产流时间呈“稳定—减小—稳定波动”的变
化过程；三维锥状坡面剥蚀率呈“增大—稳定波动”的变化过程；（ ４ ）单位面积侵蚀量随砾石含量的增加先
增大后减小；砾石含量相同时，二维平面坡面的侵蚀量大于三维锥状坡面。</p
氮沉降对细根分解影响的研究进展
No full text随着人类干扰的加剧，大气中氮沉降量迅速增加，并显著影响生态系统碳循环过程。细根分解不但是陆地生
态系统重要的碳汇和矿质养分库，也是土壤碳及养分的主要来源，对陆地生态系统物质和能量循环具有重要意义。
细根分解是植物、土壤动物、微生物及土壤微生态系统间复杂的互作过程，氮沉降对细根分解速率的影响较为复杂，
系统深入地研究氮沉降下植物、土壤动物、微生物与土壤微生态系统的相互作用方式与机理，对探索定向调控细根分
解过程、预测生态系统对全球变化的响应具有重要的指导意义。对细根分解对大气氮沉降的响应进行了全面总结，
系统分析和详细描述了氮沉降对细根分解关键因素的影响，及氮沉降对细根分解影响的机理；总结了目前细根分解
研究中存在的问题，并对未来重点研究方向进行了展望，以期为深入研究氮沉降与陆地生态系统碳循环间的交互作
用及反馈机制提供参考。</p
滴灌灌水均匀系数对温室番茄生长的影响
No full text为探究适宜温室番茄生长的滴灌灌水均匀系数，试验设置了 65%(C1)、75%(C2)、85%(C3)不同
滴灌灌水均匀系数及 190 mm(I1)，220 mm(I2)，250 mm(I3)不同的灌水量处理，以裂区试验法研究各处理对番茄生
长、光合色素及品质的影响。结果表明，滴灌灌水均匀系数对番茄株高增长无显著影响(P＞0．05)，对茎粗增长有显
著影响(P＜0．01)，灌水量、灌水量与灌水均匀系数二者的交互作用对株高、茎粗增长无显著影响(P＞0．05);灌水量对
番茄可溶性糖、番茄红素、维生素 C、可溶性固形物(除有机酸)均有极显著影响(P＜0．01)，灌水均匀系数及二者的交互
作用对以上番茄品质指标无显著影响(P＞0．05);在灌水量、灌水均匀系数及二者的交互作用对果实形态指数均无显著
性影响(P＞0．05)。灌水均匀系数为 75%、灌水量为 190 mm 条件下番茄综合品质最佳。整个生育期内滴灌灌水均匀系
数 65%～85%处理下，土壤含水率均匀系数为 85%～95%，能满足番茄生长需要，因此针对西北地区温室作物建议下调
现行滴灌灌水均匀系数标准。</p
冻融作用对典型黑土土壤风蚀的影响
No full text东北黑土区农田晚春冻融作用通过改变土壤物理性质而对风蚀作用有重要影响。基于室内冻融模
拟试验与风洞试验，分析了东北典型黑土区前期冻融作用对土壤风蚀的影响。试验处理包括３个土壤含
水量（ １６．
５％ ， ２４． ８％ ， ３３． ０％ ）、 ３个风速（ ９ ， １２ ， １５ｍ ／ ｓ ）、 １次冻融循环。试验过程是先将装有不同含水量土
壤的试验土槽进行冻融循环模拟，然后将冻融后的土壤在室温下自然风干（至其土壤含水量为６． ０％～
７． ０％ ）后进行风洞试验。结果表明：前期土壤冻融作用显著增加了风蚀量和输沙量，试验条件下前期土壤
冻融作用使风蚀强度增加２３． ５％～４０４． ２％ ，使平均输沙率增加５９． １％～３０５．
３％ ，其增加幅度受土壤含水
量和风速影响。同时有、无前期冻融作用处理下，风蚀强度和风蚀输沙率皆随风速的增加而显著增加，且
风蚀强度随风速的变化遵循幂函数关系。在冻融作用下，不同土壤冻结含水量下土壤风蚀强度和输沙率
的增幅排序皆为 １６． ５％＞３３． ０％＞２４． ８％ 。风蚀输沙率随地表高度的增加呈指数递减，风蚀输沙主要集中
在距地表 ４０ｃｍ 的范围内，且冻融作用使风蚀输沙高度增加。</p
黄土高原不同植被覆被类型 NDVI 对气候变化的响应
No full text植被与气候是目前研究生态与环境的重要内容。为探究黄土高原地区植被与气候因子之间的响应机制，利用线性趋势分
析、Pearson 相关分析、多元线性回归模型以及通径分析的方法，对黄土高原 2000—2015 年全区和不同植被覆被类型区内 NDVI
与气候因子的变化趋势以及相互作用关系进行分析。植被覆被分类数据和植被指数数据分别来源于 ESA CCI-LC(The
European Space Agency Climate Change Initiative Land Cover)以及 MODND1T/NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)。结果
表明:(1) 2000—2015 年黄土高原全区植被年 NDVI max 显著增加的区域占总面积的 74．25%，不同植被覆被类型年 NDVI max 分别
为常绿阔叶林＞常绿针叶林＞落叶阔叶林＞落叶针叶林＞镶嵌草地＞农田＞镶嵌林地＞草地＞灌木，并且都呈显著增加趋势，其中常
绿阔叶林和农田增加幅度最大，为 0．012/a。(2)黄土高原全区 NDVI 与气温、日照、降水和相对湿度等气候因子之间没有显著
相关性，但在不同植被覆被类型区，气候因子对 NDVI 存在显著作用，且不同植被覆被类型差异明显。(3)在全区和不同植被覆
被类型区 NDVI 仅对降水的响应比较一致，气温无论在整个区域尺度还是不同植被覆被类型区对植被的影响均不显著。(4)常
绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿针叶林及镶嵌林地等以乔木为主的植被覆被类型受年均相对湿度和年总日照时数的显著负效应驱
动，草地、镶嵌草地等以草本为主的植被覆被类型则受到年总降水量的显著正效应影响。这说明对植被类型进行区分，更有利
于揭示气候对植被的作用机制。</p
Effect of soil and water conservation measures on regime-based suspended sediment load during floods
No full textUnderstanding the changes in runoff-sediment relationships is a great help for implementing soil and water conservation measures, particularly in regions with severe erosion. We selected a typical coarse sandy catchment on the Loess Plateau to investigate the changes of the runoff-sediment relationships with a data set of 62 years. A change point occurred in 1979, dividing the runoff and sediment load series into a baseline period (1954–1979) and a changing period (1980–2015). A total of 342 flood events were classified into three regimes using hierarchical
clustering method. Regime A (162 events) was characterized by the shortest duration, lowest flood crest, and the least flow depth. Regime B (165 events) was characterized by a medium runoff depth, medium flow
variability, and medium duration. Regime C merely include fifteen events with longest flood duration, the highest runoff depth, and the largest peak discharge. The sediment yield of flood regime A, B, and C accounted
14.2 % (1.09×108 t), 51.8 % (3.99×108 t), and 34.0 % (2.62×108 t) of the total sediment yield, respectively. The Support vector machines method was applied to established models to predict event sediment yield. It is
demonstrated that the performance of models are good for different flood regimes.</p
不同管理措施对黄土高原油松林土壤微生物功能计量特征的影响
No full text 植被建设是区域水土流失治理和生态环境改善的关键措施，人工造林是黄土高原植被建设的重要措施。油松作为具有保持水土、涵养水源、改良土壤的作用，已成为黄土高原退耕还林工程中生态恢复的主要造林树种。 自上世纪九十年代末对黄土丘陵区宜川县境内铁龙湾林场油松林进行皆伐后，采取不同管理措施进行经营管护。本研究以不同管理措施下油松林为对象， 未人为干扰的油松人工林作为对照， 进行野外试验和室内分析，对土壤水溶性碳、水溶性氮组分含量、土壤易氧化有机碳组分、 土壤有机碳稳定性以及土壤微生物特性进行研究，分析了不同管理措施对土壤微生物群落结构和代谢功能多样性以及土壤微生物特性对有机碳稳定性的影响作用，进一步探讨土壤与微生物计量特征的相互作用及其变化规律，阐明不同管理措施对土壤微生物计量特征的影响，以期为黄土高原油松林的适应性管理以及植被恢复提供科学依据。主要研究结
果如下：
（1）管理措施影响土壤 WSOC 含量和土壤水溶性氮组分含量，特别是自然灌木更新（SL） 和皆伐后种植油松幼林（SPL） 对 0-20 cm 土层的 WSOC 含量和土壤水溶性氮组分含量影响较大。 在 0-20 cm 土层， SL 的 WSOC 含量最高，而 SPL 的水溶性总氮（WSN）、土壤铵态氮（NH4+-N）和水溶性有机氮（WSON）含量最高。 WSOC 含量和水溶性总氮（WSN）、土壤硝态氮（NO3--N）含量变化相似： 0-20 cm 土层高于 20-40 cm 土层。 三维荧光光谱分析表明，土壤溶解性有机质（DOM） 的主要成分为腐殖质。其中， SPL 的土壤 DOM 腐殖质含量较高， 所占比例为 64.93%。
（2）微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）和微生物量磷（MBP）含量在 0-20 cm 土层高于 20-40 cm 土层。不同管理措施微生物量对比结果表明，SL 的 MBC、 MBN 和 MBP 含量最高， 其次是 SPL 的 MBC 和 MBP 含量。总磷脂脂肪酸(T-PLFAs)、革兰氏阴性细菌 PLFAs(G--PLFAs)、革兰氏阳性细菌PLFAs(G+-PLFAs)和真菌 PLFAs 变化相似： 0-20 cm 土层高于 20-40 cm 土层。微生物群落功能多样性中六种碳源的平均颜色变化率（AWCD）的变化趋势一致，在 240 h 时达到最高。不同管理措施对比结果表明， SL 的基础呼吸（BR）、诱导呼吸（SIR）和四种 PLFAs 最高， 其次是 SPL。其中， SL 的碳水化合物、羧酸类和氨基酸类碳源的利用效率最高，而撂荒草地（GL） 的聚合物、酚类化合物和胺类化合物碳源的利用效率最高。丰富度指数（HPLFA, HBIOLOG）和均匀度指数（EPLFA, EBIOLOG）结果表明，微生物群落结构多样性和微生物群落功能多样性基本保持不变。
（3） SL 的易氧化有机碳第四组分（C4）含量和土壤碳库指数 (CPI)显著高于其它管理措施， 易氧化有机碳第一组分（C1）含量则最低。 土壤微生物特性和土壤碳库管理指数的通径分析表明， MBC 直接影响 CPI 和碳库活度指数(LI)，而 MBC 通过 HBIOLOG和 EBIOLOG对 CPI 有较大的间接影响。
（4） β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、 β-1,4- N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)， 三种酶活性在 0-20 cm 土层高于 20-40 cm 土层。 SL 在 0-20 cm 土层的土壤酶 BG、 NAG、 AP 活性和土壤酶 BG： NAG 化学计量比高于其它管理措施。回归分析表明， 土壤 C:N 与 MBC:MBN 化学计量比在 0-20 cm 土层和 20-40cm 土层分别呈现弱敏感型和弱稳态型， 土壤 C:P 与 MBC:MBP 化学计量比在0-20 cm 土层和 20-40 cm 土层则呈现弱稳态型和稳态型。</p
晋陕蒙接壤区新构土体水分特征及对植物生长的影响机制
No full text 晋陕蒙接壤区位于黄土高原北部，气候干旱少雨，生态环境脆弱，同时也是我国重要的能源基地。煤炭开采带来经济效益的同时对当地环境造成了极大的破坏。土地复垦改善当地矿区生态环境的主要措施。然而，该地区的土地复垦受到土壤水分不足的制约。为更好认识矿区土地复垦对土壤水分的影响以及新构土体的土壤水分运动规律，本研究选择晋陕蒙接壤区的三种主要土壤（硬黄土，风沙土，黄绵土），采取原状土，测定其入渗能力、水分变化及植物的生长状况，为选择适宜的土壤类型进行土体新构提供基础支撑；在排土场附近的原地貌布设样地，采用双环测定土壤的入渗能力，使用中子仪监测2 m深剖面的土壤水分变化，并监测植被变化（包括植被盖度和植物群落组成等），为矿区生态恢复提供背景数据；在排土场选择5种主要植被类型设置观测小区，使用双环测定土壤的稳渗率等入渗指标，并监测0—300 cm土壤剖面的水分变化状况，采用相对差分法对土壤水分的时间稳定性进行分析，以筛选适宜的植被恢复模式，并为矿区土体新构提供数据支撑；在矿区排土场设置小区（长120 cm宽120 cm深100 cm）使用硬黄土、风沙土和砒砂岩进行土体新构，并种植苜蓿，测定新构土体的土壤物理质量，并对土壤水分的入渗和动态变化进行观测，以筛选适宜矿区气候条件的新构土体模式；设置土柱（内径23 cm，高度100 cm）试验研究新构土体（风沙土和砒砂岩混合，以及砒砂岩和黄土混合）的土壤—植物系统水分运动，以明确新构土体的土壤水分运动过程和特征，阐明土壤类型对新构土体土壤水分运动和分布的影响机制，主要得到以下下结论：
（1）通过对3种土壤（风沙土、黄绵土和硬黄土）的土壤水分入渗和水分变化特征的进一步分析发现，土壤质地对水分入渗的影响明显，三种土壤的稳渗率差异较大，硬黄土的稳渗率最小（0.014 cm/min），风沙土的稳渗率是硬黄土的近10倍。硬黄土由于持水能力强，储水量高，且蒸散发较慢，变异系数小；在越冬期，硬黄土剖面的土壤水分均匀减小，风沙土底部含水量明显高于上层的现象。土壤水分条件好的年份，土壤类型对生物量没有显著影响，在土壤水分不足或生长时间较短的条件下，土壤类型会对生物量造成显著影响。
（2）原地貌的植物覆盖度为38%左右；植物种类共有15种，优势种为窄颖赖草、披碱草和本氏针茅禾本科植物，其他为伴生种；原地貌土壤为黄绵土，具有较好的入渗性能；有机质含量低，土壤为弱碱性，保水保肥能力较弱。四种表土层处理方式（原植被、深翻、种植苜蓿、裸地）对原地貌3年间的土壤水分没有明显影响。降雨对土壤水分的补给深度一般在30-90 cm，100 cm土层以下的土壤含水量几乎没有明显变化。
（3）排土场沙打旺和长芒草植被（SC）具有较高的入渗能力（稳渗率0.196 cm/min），显著高于排土场的其他植被类型，接近原地貌的土壤稳渗率；荒地（H）的土壤水分含量显著高于排土场其他4种植被类型，苜蓿（M）和沙打旺（S）植被条件下的土壤含水量最低；M和S对水分的消耗分别集中在60-220 cm和120-260 cm，沙棘（SJ）和沙打旺与长芒草（SC）植被分别集中在表层的80 cm和40 cm。5种植被对土壤水分的消耗量顺序为M>S>SJ>SC>H（排土场农田撂荒地）；时间稳定性的结果分析表明，90，120，180，140和140 cm分别可以作为M，S，SJ，SC和H的代表性土层。长芒草植被或自然恢复有利于矿区排土场的土壤水分保存，苜蓿和沙打旺会造成排土场土壤水分的严重亏缺。
（4）砒砂岩改良风沙土和硬黄土的小区试验结果表明，砒砂岩中添加少量硬黄土可以显著改善砒砂岩的渗透性；此外，添加砒砂岩后，风沙土的土壤物理质量显著改善，表现为有效含水量和相对田间持水量增加，土壤通气容量降低，其中以F3P1处理的改善效果最为明显，接近于土壤物理质量指标的最优范围；但添加砒砂岩对硬黄土的土壤质量指标的影响不大；添加砒砂岩显著提高了风沙土的剖面平均含水量；随砒砂岩添加量的增加，剖面上的水分分布更为均匀，代表性土层的深度变浅。在风沙土中添加少量砒砂岩（或在砒砂岩中添加少量风沙土）可以显著提高风沙土（或硬黄土）的生物量。同时在硬黄土中添加少量砒砂岩可以显著提高硬黄土的苜蓿生物量。
（5）土柱试验表明，砒砂岩的添加可以显著降低风沙土的稳渗率，提高风沙土的保水性；在砒砂岩中添加少量硬黄土（即硬黄土与砒砂岩1:3处理）显著提高了砒砂岩的稳渗率（约1倍）；砒砂岩的添加显著改变了风沙土的水分特征曲线和特征参数，但对硬黄土的影响较小。Hydrus 1D模型模拟的结果表明，砒砂岩添加降低了模型模拟的拟合效率，增加了拟合的根均方误差；对水平衡各组分的分析表明，砒砂岩的添加可以显著降低风沙土的蒸发量，提高根系对土壤水分的吸收利用。
（6）对比小区试验和土柱试验的生物量结果发现，对于风沙土处理而言，小区试验与土柱试验的结果相似，但对硬黄土处理，小区试验与土柱试验的结果差异较大。造成这一差异的主要原因可能与从土柱到田间的尺度变化，以及试验条件的控制有关。一方面，土柱由于内径相对于小区较小，边壁效应的影响可能比较大；另一方面由于土柱底部悬空，接近零势面，一定程度上阻止了土壤水分进一步向下迁移，起到了保水的作用，增加了土柱底部的土壤水分含量，使得不同土壤处理对生物量的影响被弱化；此外，由于土柱采用人工灌水（每次50 mm），相对小区试验的自然降雨（总量同为50 mm雨量，但分次降下），这种方式可以使更多的水分保存在土壤中，减少土壤蒸发损失。
本研究对晋陕蒙接壤区煤炭开采后的土地复垦和植被选择具有重要的参考价值。然而本论文主要集中于土壤的混掺处理，对土壤混掺的深度以及新构土体的剖面构型对土壤水分运动和分布的影响没有涉及。后期应当聚焦于土壤混掺深度以及剖面构型对土壤水分运动和分布以及植物生长的影响，以确定适宜当地气候条件土体配置模式。</p