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古尔班通古特沙漠土壤理化性质的空间变异及对植物多样性的影响

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古尔班通古特沙漠土壤理化性质的空间变异及对植物多样性的影响

作者：冯雷石河子大学

学位级别：硕士

植被是防风固沙主体,而其分布与土壤属性之间具有紧密联系。土壤是沙漠生态系统的主要基底,在风力波动作用下,不同土壤颗粒被分选,理化属性分布格局重新形成,并表现出时空异质性。研究沙漠土壤理化性质的空间变异及对植物多样性的影响... 详细信息

植被是防风固沙主体,而其分布与土壤属性之间具有紧密联系。土壤是沙漠生态系统的主要基底,在风力波动作用下,不同土壤颗粒被分选,理化属性分布格局重新形成,并表现出时空异质性。研究沙漠土壤理化性质的空间变异及对植物多样性的影响对于了解风蚀变化、沙丘移动状况,剖析植物多样性分布机制等方面具有重要意义。古尔班通古特沙漠是中国最大的固定、半固定沙漠,植物多样性相对内亚沙漠丰富,但受油田开采、放牧等人类活动影响,植被退化,植物多样性降低。因此本文首次从沙漠土壤属性的空间分布特征上,以及对植物多样性的影响,为分析沙丘变化特点,了解植被分布机制,进而为植被恢复奠定基础。本文以植物多样性分布具有代表性的古尔班通古特沙漠南部为研究区,根据沙丘起伏、降水大小和距离绿洲远近,将整个研究区分为古玛纳斯湖地区、沙漠西部、沙漠腹地、沙漠东部和绿洲边缘区域五个部分,使用地统计学等方法分析整个南部和五个分区的局域尺度沙漠理化性质的空间分布,使用除趋势典范对应分析(DCCA)土壤理化性质和植物多样性特征之间的关系,结果表明:一、古尔班通古特沙漠区域与局域尺度土壤理化性质空间变异较大区域尺度上,土壤p H、电导率、硫酸根从沙漠西向东和从北向南递减;全氮、速效钾、速效磷、全磷从西向东的递增;有机质从西北向东南和沙漠南、北两侧向沙漠腹地递减趋势;钠离子从沙漠东、西两侧向沙漠腹地递减;但全氮、速效钾和有机质在局部具有斑块状分布特征。土壤平均粒径表现为从沙漠西北向沙漠东南递减。古玛纳斯湖地区土壤电导率显著高于其它区域,平均粒径介于142.2-152.2μm;绿洲边缘地区土壤有机质和全氮含量最高,平均粒径介于92.2-102.2μm之间;沙漠腹地地区土壤速效钾含量较高,平均粒径介于122.2-132.2之间。局域尺度上,土壤有机质、全氮、钠离子、硫酸根、速效钾和速效磷的含量从坡顶向坡底递增。土壤有机质含量、全氮含量、速效钾含量和速效磷含量的最大值均出现在东坡底,硫酸根和钠离子含量最高值出现在西坡底。沙漠南部表层土壤平均粒径多介于90μm–160μm,尤其在南部绿洲边缘地区与沙漠腹地土壤粒径存在显著差异。沙漠腹地土壤分形维数介于1.08–2.10,绿洲边缘分形维数介于1.64–2.48,沙漠腹地土壤分选强烈。二、不同分区物种组成及分布差异较大沙漠主要分布于藜科、菊科、十字花科、豆科、禾本科、紫草科。优势的物种有梭梭Haloxylon ammodendron、早熟猪毛菜Salsola praecox、角果藜Ceratocarpus arenarius、沙蓬Agriophyllum squarrosum、卷果涩荠Malcolmia scorpioides、琉苞菊Hyalea pulchella、庭荠Alyssum desertorum、倒披针叶虫实Corispermum lehmannianum、弯花黄耆Astragalus flexus、羽芒三芒草Aristida adscensionis、尖花天芥菜Heliotropium acutiflorum、疏齿千里光Senecio subdentatus。古湖区、沙漠西部、沙漠腹地、沙漠东部和绿洲边缘分别分布物种52种、42种、69种、73种和81种。三、沙漠沙粒的粘粒含量和斑块呈现动态变化中2010年到2014年,5年内不同区域土壤均有粗化发展的趋势。绿洲至沙漠腹地的土壤退化程度不同,绿洲边缘地带,土壤粗化的现象明显高于沙漠腹地,沙漠腹地粘粒损失率为36%,而绿洲边缘地带损失率为129%。土壤分形维数的变化能够综合反映土壤结构和土壤养分的变化。研究表明三种沙漠主要斑块(裸地、草本和灌丛)防止风蚀能力不同,5年间,裸地土壤分形维数减小了0.15,草本基部分形维数增加了0.28,灌丛基部维数增加了0.11。依据Raupach的模型模拟绿洲边缘两种地表阻挡风蚀的作用,当植被盖度达到上限35%时,地表临界摩擦速度是1.44m/s,增加了起沙风速阈值;裸地区域地表临界摩擦速度是0.65m/s,表层土壤极易流失,为土壤重新分布提供了重要动力。四、沙漠不同物种对不同土壤属性的依赖差异较大DCCA分析发现电导率、平均粒径、海拔、坡度等土壤环境因子对物种分布的影响极大。蝎尾菊、准噶尔无叶豆、碱蓬、棱果芥、弯花黄耆主要受速效钾、全氮和有机质影响;氯离子主要影响骆驼蓬、刺头菊;平均粒径、坡度和海拔影响螺喙荠,矮蝇子草,沙大戟;速效磷、全磷和电导率影响椭圆叶天芥菜、柽柳、庭荠、犁苞滨藜、喜沙黄耆。综上所述,古尔班通古特沙漠南部土壤理化性质具有明显的空间分布异质性,主要受风蚀、玛纳斯湖、地下水位等因素的影响。沙漠不同分区区域的物种组成及分布差异较大,沙漠土壤属性对植物多样性分布产生显著影响,但不同物种对不同土壤属性的依赖差异较大。沙漠沙粒的粘粒含量和斑块呈现动

关键词：植物多样性分布格局坡位土壤属性粒度变化除趋势典范对应分析

氮沉降对华北落叶松天然次生林短期影响的模拟试验研究

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氮沉降对华北落叶松天然次生林短期影响的模拟试验研究

作者：李琛琛山西农业大学

学位级别：硕士

本文以50a生华北落叶松天然次生林为研究对象,设置对照（CK,0gm-2a-1）、低氮（LN,80gm-2a-1）、高氮（]HN150gm-2a-1）三种氮素处理水平,在一个生长季内进行人工模拟试验,氮沉降对华北落叶松天然次生林的影响,通过测定土壤呼吸速率、... 详细信息

本文以50a生华北落叶松天然次生林为研究对象,设置对照（CK,0gm-2a-1）、低氮（LN,80gm-2a-1）、高氮（]HN150gm-2a-1）三种氮素处理水平,在一个生长季内进行人工模拟试验,氮沉降对华北落叶松天然次生林的影响,通过测定土壤呼吸速率、土壤上层（0-20cm）养分含量、细根特性、当年生针叶形态及营养特性,从土壤、林木针叶和细根三个方面分析大气氮沉降对华北落叶松天然次生林的短期效应,为揭示华北落叶松天然次生林对大气氮沉降的可能响应模式提供依据。结果表明：短期氮沉降显著增加了0-20cm层土壤中的NH4+-N、NO3--N、TOC含量,且0-10cm土层土壤养分含量增加较为明显：低氮沉降水平促进了0-20cm层细根总根长、根表面积、根长密度、生物量、细根氮含量的增加,且0-10cm层细根特性响应更为敏感;低氮沉降水平增加了华北落叶松成年植株当年生针叶的L、SLA和LN,而高氮处理却导致针叶的W和SLA下降,同时未改变LN;另外,氮沉降还显著促进了林下土壤呼吸速率的增加。0-20em层细根根生物量与0-10cm层土壤有机碳和10-20cm层土壤铵态氮含量及全氮含量呈正相关关系;且0-10cm层细根根生物量也与10-20cm层土壤铵态氮含量呈正相关关系;LN与0-20cm、10-20cm层的土壤TN含量以及10-20cm层土壤NH4+-N含量显著正相关,LC则与0-20层土壤TOC含量和0-10cm层土壤的TN含量显著正相关。总的来说,研究区华北落叶松天然次生林处于氮限制状态,短期轻度外源性氮素输入可能会增加土壤的养分含量,提高土壤肥力,并促进林木针叶和细根的生长,但过多的外源性氮素输入则不利于林木针叶和细根的生长,甚至有可能起到抑制作用。

关键词：氮沉降华北落叶松土壤属性土壤呼吸细根特性叶营养特性短期影响

喷灌条件下马铃薯产量及品质的空间变异特性研究

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喷灌条件下马铃薯产量及品质的空间变异特性研究

作者：张瑞晞西安理工大学

学位级别：硕士

马铃薯种植的粗放式管理方式导致了灌溉水利用效率较低,精准农业将成为解决这一问题的主要选择之一。从理论上认识田间土壤的空间变异性及其对马铃薯产量和品质空间变异的影响将对精准农业的实施具有重要的现实意义和科学价值。本研究... 详细信息

马铃薯种植的粗放式管理方式导致了灌溉水利用效率较低,精准农业将成为解决这一问题的主要选择之一。从理论上认识田间土壤的空间变异性及其对马铃薯产量和品质空间变异的影响将对精准农业的实施具有重要的现实意义和科学价值。本研究选取位于毛乌素沙漠东南部陕西省榆林市界内的马铃薯种植基地作为研究区域,面积为38.7公顷,灌溉方式为指针式喷灌,分别于2015年至2016年测定了土壤属性与马铃薯块茎产量、品质指标,采用经典统计学、地统计学的基本理论与方法,结合ArcGIS10.3和SPSS22.0等相关软件,分析了各指标的空间变异特性及其相互影响,并采用聚类分析法进行管理区域的划分,主要研究结果如下:(1)研究区域内土壤质地、容重与电导率均具有空间变异性,且空间分布呈现明显渐变性分布规律,其中土壤砂粒含量与电导率的变异主要由结构性因素引起。马铃薯块茎形成期土壤含水率具有空间变异性,且20-40cm深度土壤含水率的空间结构较稳定。(2)马铃薯块茎产量与品质大都具有空间变异性,干物质含量、淀粉、VC含量连续两年空间结构比较相似,具有时空稳定性;土壤属性对马铃薯块茎产量与品质有明显影响。(3)为了提出合理的精准灌溉方案,本文分别依据土壤水分、砂粒含量、容重、电导率与作物产量、品质的空间分布特征将研究区域划分为不同的管理区域,各指标在区域内的性质表现出均一性,区间差异较大,分组后变异程度有所下降,分区结果较为合理;不同的分区方式的适用性存在差异,决策者可根据种植目的选择不同的分区方式。

关键词：土壤属性产量品质空间变异管理分区

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不同地貌区土壤肥力要素空间插值方法研究

不同地貌区土壤肥力要素空间插值方法研究

作者：刘泳宏四川农业大学

学位级别：硕士

土壤是一种独立的自然体,它是在自然以及人为活动等复杂的成土因素的相互作用下形成的,具有高度的空间异质性：这种空间异质性随着土壤环境、地貌类型等因素的变化而变化,针对不同环境和地貌类型土壤选取相对最优的空间插值方法进行空... 详细信息

土壤是一种独立的自然体,它是在自然以及人为活动等复杂的成土因素的相互作用下形成的,具有高度的空间异质性：这种空间异质性随着土壤环境、地貌类型等因素的变化而变化,针对不同环境和地貌类型土壤选取相对最优的空间插值方法进行空间插值有利于提高土壤肥力要素的预测精度。本研究以新都区、三台县、会东县三个不同地貌类型县域为研究区,运用反距离权插值法、普通克里格插值法、协同克里格插值法、回归克里格插值法四种口前最常用且有效的空间插值方法对三个不同地貌区的耕地地力调查土壤肥力要素(pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾)进行空间插值,研究平原、丘陵、山地不同地貌区较大尺度下的常规土壤肥力要素相对最优的空间插值方法,以期为目前全国正在开展的测土配方施肥耕地地力评价提供实际参考。研究结果表明：(1)平原区(新都区)土壤肥力要素空间预测总体推荐普通克里格插值法。土壤有机质、碱解氮、速效钾均为普通克里格插值法最优;其中,土壤有机质其插值平均绝对误差(MRE)较其余几种方法平均降低了近1个百分点,均方根误差(RMSE)平均降低了0.3,这主要由于平原区地势平坦,地形地貌条件简单,考虑地形地貌条件等的其他插值方法不如普通克里格插值法。土壤pH和土壤有效磷空间自相关性较弱,其块金值与基台值的比例分别为79.60%、87.17%;空间变异主要受随机性因素的影响较大;同时与其对应的辅变量DEM相关性较强,其中,土壤有效磷与高程(DEM)的相关系数为-0.280**,在P=0.01上极为显著;因此协同克里格插值法体现出一定优势,但由于本研究是针对较大尺度的县域土壤肥力要素空间插值,其样点密度较大,因而各插值方法的插值精度差异总体较小。(2)丘陵区(三台县)土壤肥力要素空间预测总体推荐协同克里格插值法。其中土壤pH、有机质、碱解氮的相关辅变量分别为坡度、地形湿度指数(TI)、地形湿度指数(TI);通过相关分析发现,各肥力要素与其相关因子的相关性均较强,其相关系数均在P=0.01上极为显著;因此结合辅变量进行空问插值的协同克里格法较优。土壤有效磷块金值与基台值的比例为76.83%,空间自相关性较弱,其空间变异受随机性因素的影响较大;同时与地形因子均没有明显的空间相关性,使反距离权插值法成为土壤有效磷最相对较优的空间插值法提供可能性。土壤速效钾与地形因子没有明显的空间相关性,其与相关辅变量高程(DEM)的相关系数仅为-0.061,同时其块金值与基台值的比例为65.81%,为中等空间相关性,因此结合GS+半方差分析的普通克里格法略优于其他空间插值方法。(3)山地区(会东县)土壤肥力要素空间预测总体推荐回归克里格插值法和协同克里格插值法。其中土壤pH和土壤碱解氮相对最优插值法为回归克里格插值法：经分析发现,土壤pH、土壤碱解氮与各环境因子的回归方程拟合较好,回归方程均在P=0.01上极为显著;同时其回归残差的空间自相关性均较好,因此山地研究区土壤pH和土壤碱解氮以回归克里格插值法为较优。土壤有机质、有效磷与坡度相关性较强,其相关系数分别为-0.259**、-0.131**,均在P=0.01上极为显著;因此在山地研究区用坡度作辅变量进行协同克里格插值效果较好;通过分析发现,由于山地研究区土壤速效钾与地形等环境因子的空间相关性较弱,其相关系数的绝对值均不足0.1,因此普通克里格插值法略优于其他基于地形因子的空间插值方法。

关键词：县域尺度地貌类型土壤属性空间变异空间插值方法相关分析

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西藏拉萨脆弱生态系统土壤理化特征研究

西藏拉萨脆弱生态系统土壤理化特征研究

作者：巩玉玲山东农业大学

学位级别：硕士

土壤是陆地生态系统的基础,是陆表环境的重要组成部分之一。土壤的理化性质不仅影响生物与环境间能量和物质的交换过程,而且影响植物群落组成,制约生态系统的稳定性。近年来由于全球变暖、人类活动加剧,西藏高寒生态系统的退化威胁日益... 详细信息

土壤是陆地生态系统的基础,是陆表环境的重要组成部分之一。土壤的理化性质不仅影响生物与环境间能量和物质的交换过程,而且影响植物群落组成,制约生态系统的稳定性。近年来由于全球变暖、人类活动加剧,西藏高寒生态系统的退化威胁日益加大,生态系统脆弱性逐渐显现。研究脆弱生态区土壤属性特征,有助于监测和掌握生态系统状况,稳定与提升生态系统服务功能。本研究选择西藏拉萨河谷灌丛草甸和湿地两类典型脆弱生态系统,分别采集了灌丛草甸区4000-4800m海拔范围内100m梯度和湿地区0-5cm、5-10cm、10-20cm、20-30cm四个深度层次的土壤样品,分析了土壤温度、总氮、全磷、全钾、有机质、pH值,以及钙、镁、钠、铁、锰等元素的含量,运用数据统计的方法,分析了脆弱生态系统土壤理化属性的空间分异特征及不同指标间的相关关系。主要研究结论如下:(1)拉萨周边灌丛草甸区及湿地区土壤温度变化特征:年内土壤日平均温度变化呈余弦曲线,土壤温度的昼夜变化呈正弦曲线。灌丛草甸区土壤温度低于湿地区,湿地区年内土壤温度的日变幅(12.13℃)略高于灌丛草甸区(11.63℃)。一年中湿地区的冻结时间(53d)明显短于灌丛草甸区土壤冻结时间(147d),但湿地区土壤的升温速率和降温速率都高于灌丛草甸区。20cm深度是灌丛草甸区和湿地区土壤温度较为稳定的土层。(2)灌丛草甸区和湿地区土壤理化特征:灌丛草甸区土壤呈酸性,湿地区土壤呈中性;除钙和锰外,灌丛草甸区其他土壤化学指标含量高于湿地区土壤对应指标值;灌丛草甸区土壤中有机质、总氮、钙的含量随着土壤深度的增加逐渐降低,全钾、钠、铁的含量随深度增加而上升;全磷、镁和锰的含量与土壤深度不存在显著相关性;而湿地区土壤中有机质、总氮、锰的含量随着土壤深度的增加逐渐降低,而钙、铁、pH值随深度的增加呈上升趋势;全磷、全钾、钠、镁的含量与土壤深度的相关性不明显。(3)灌丛草甸区与湿地区土壤氮、磷、钾与有机质、温度等指标的相关性:灌丛草甸区与湿地区土壤有机质与氮和磷的相关性较高。但灌丛草甸区土壤氮、磷、钾的含量存在明显的垂直分布规律,土壤温度是重要的影响因素;湿地区土壤总氮与土壤pH值相关性明显,而灌丛草甸区土壤总氮的含量与pH值的关系不明显。

关键词：土壤属性灌丛草甸湿地青藏高原

基于Sentinel-2数据的典型绿洲植被参数动态监测

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基于Sentinel-2数据的典型绿洲植被参数动态监测

作者：顾峰新疆大学

学位级别：硕士

绿洲是我国西北干旱区内人类及各种生物生存的基础,植被则是维系绿洲存在和健康发展的关键。特别在国家“绿水青山就是金山银山”的号召下,对绿洲内的植被实现精准、高效、经济且大范围的动态监测进而及时掌握绿洲发展动态、保护绿洲生... 详细信息

绿洲是我国西北干旱区内人类及各种生物生存的基础,植被则是维系绿洲存在和健康发展的关键。特别在国家“绿水青山就是金山银山”的号召下,对绿洲内的植被实现精准、高效、经济且大范围的动态监测进而及时掌握绿洲发展动态、保护绿洲生态环境意义重大。遥感手段可通过对几种主要的植被参数进行有效监测从而达到这一目的。现阶段,使用遥感技术监测植被主要依靠植被参数产品和少数高分辨率遥感数据。但常见的基于MODIS、AVHRR数据的植被参数产品空间分辨率较低（＞250m）,难以在绿洲区域实现高精度的植被监测;而WorldView-2、资源三号、高分一号等高空间分辨率的遥感数据代价高昂又普遍缺少对植被敏感的光谱波段。针对上述问题,本研究以塔里木河中游典型绿洲——渭干河-库车河绿洲（简称“渭库绿洲”）为靶区,使用具有经济、较高精度（10m）、对植被敏感特点的Sentinel-2数据结合随机森林模型、PROSPECT+SAIL辐射传输模型,选取4种典型植被参数（植被覆盖度、冠层叶绿素含量、光合有效辐射率、冠层含水量）对该绿洲内的植被实现了以月为单位的动态监测。研究发现:（1）Sentinel-2数据在两种模型下均展现出较高的估算精度（R2＞0.6）。对于冠层叶绿素含量,随机森林模型达到了R2=0.826;辐射传输模型达到了R2=0.925的精度。（2）在不同植被覆盖下,4种植被参数与土壤属性的关系不同。棉花、枣树、玉米覆盖下的4种植被参数自相关度较高,在0.8以上,与各土层土壤属性关系紧密;芦苇、梭梭覆盖下的植被参数自相关度较低,有的在0.6左右,且仅有1到2种植被参数与土壤属性关系密切。（3）植被参数随季节变化明显,每年的4至11月为当地植被的生长期;5至6月则是植被生长速度最快的阶段;6至9月期间的植被参数变化幅度微小;7、8月为区内植被参数的峰值。（4）植被参数和盐渍化程度在绿洲内部和外围呈现反向分布,每年的10月的盐渍化程度较重,7、8月份的盐渍化程度最轻。研究为绿洲内植被监测提供了参考方法和数据源。今后将针对绿洲内1到2种经济作物进行连续时间的参数监测,以期在获得更高反演精度的同时更好地服务于当地精准农业。

关键词： Sentinel-2 植被参数土壤属性 PROSPECT

基于数字土壤制图技术的森林土壤有机碳储量估算——以济源市南山林场为例

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基于数字土壤制图技术的森林土壤有机碳储量估算——以济源市南山...

作者：何林倩河南农业大学

学位级别：硕士

掌握森林土壤有机碳储量对于森林资源管理和服务具有重要意义,要想提升估算的精度,就必须获得精准的碳储量估算材料,即土壤属性的空间分布信息。在本次的研究中,选择位于济源市的国有林场-南山林场作为研究区域,采样方法选择条件拉丁超... 详细信息

掌握森林土壤有机碳储量对于森林资源管理和服务具有重要意义,要想提升估算的精度,就必须获得精准的碳储量估算材料,即土壤属性的空间分布信息。在本次的研究中,选择位于济源市的国有林场-南山林场作为研究区域,采样方法选择条件拉丁超立方抽样法,在实验室对土样进行分析获取采样点数据。在对景观环境因子进行筛选时,共选取了高程等六个地形因子,作为本次土壤碳储量估算的预测因子,并将这六个因子进行模糊C均值(FCM)聚类。通过模糊聚类可以得到12种聚类类别,并对每个类别进行赋值,也就是选取各类别的典型值,然后再运用ArcGIS 10.2软件,基于聚类结果对土壤的四个属性进行预测制图。基于这四个土壤属性图,按照有机碳密度的计算公式进行计算,就可以得到有机碳密度预测图。根据得到的各土层密度预测图,进行叠加计算,可以得到研究区全剖面的土壤有机碳储量的估算值。研究结果如下:(1)计算得到研究区土壤有机碳密度预测图,其有机碳密度平均值为4.24 kg·m-2,对有机碳密度预测图进行精度评价,计算各个精度评价指标,其中平均误差(ME)为0.08 kg·m-2,平均绝对误差(MAE)为2.80 kg·-2,均方根误差(RMSE)为5.03 kg·m-2。通过精度评价的结果可以发现,数字土壤制图法预测结果的精度跟高,稳定性更好,更加适用于碳密度的估测。(2)该研究最后的碳储量估算结果为3.08×108kg,是一个较为准确的估算结果。最后估算碳储量共用了三个方法,除了数字制图方法,还比较了只用典型点的传统类型法以及用了所有样点的传统类型法。通过这三种方法的结果对比,可以发现,传统类型方法的两种方法差别特别大,其预测特别不稳定;数字制图方法虽然采用的样点少,但其精确度确不低,并且预测模型还很稳定,更适用于碳储量的估算研究。研究发现,利用数字土壤制图技术可以对森林土壤的有机碳储量实现较高精度估算,结果较为可靠,且不需要大量的采样,其预测图很稳定并且还能将土壤信息的空间变化及分布情况以图示化的形式表达出来,更加详尽连贯。本研究是对土壤有机碳储量估算方法的一种新的探索,对以后的类似研究起了示范作用,并且在预测制图效率的提高和精度的提升方面有一定的帮助。

关键词：土壤属性有机碳密度模糊C均值聚类数字土壤制图碳储量

丘陵区农田面源污染源头防控技术推广策略研究 ——以渠溪小流域为例

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丘陵区农田面源污染源头防控技术推广策略研究 ...

作者：孙铭阳西南大学

学位级别：硕士

农田面源污染是我国当下的污染治理重点,也是全球都正在关注的问题。解决农田面源污染问题迫在眉睫,而当下从源头防控面源污染是其关键。施肥用量不恰当和方法不规范是导致农田面源污染的重要因素,而仅仅为农户提供施肥建议不能完全改... 详细信息

农田面源污染是我国当下的污染治理重点,也是全球都正在关注的问题。解决农田面源污染问题迫在眉睫,而当下从源头防控面源污染是其关键。施肥用量不恰当和方法不规范是导致农田面源污染的重要因素,而仅仅为农户提供施肥建议不能完全改变农户的施肥管理方式,难以达到污染防控目的。本研究将结合施肥管理调查与土壤属性调查,构建农田面源污染源头防控技术推广策略,旨在对丘陵区农田面源污染源头防控提供依据。本文首先采用实地调研、问卷调查的方法,调查渠溪小流域农田施肥管理现状;其次运用实地采样与室内分析、统计分析等方法,了解农田土壤属性概况;之后构建与验证农田面源污染源头防控技术推广策略;最后调查农田面源污染源头防控技术推广策略满意度,运用多元线性回归分析其影响因素。主要得到以下结论:（1）经入户走访,实地调研,了解施肥概况,并分析其与农户行为之间的关系。其结果表明在榨菜玉米季,农户施肥量高,榨菜施肥量高于玉米施肥量,氮肥施用量偏高;农户施肥方法不合理,大部分为撒施,应推广穴施的方法;农户环境保护意识低,对过量施肥不了解,需以农户为切入点,以农户易接受的方式,研究技术推广策略。（2）土壤属性调查结果表明,研究区地块有效态养分均达到二级水准,土壤全磷平均含量达到一级水准、全氮和有机质平均含量达到三级水准、全钾平均含量为四级水准。研究区土壤肥力水平总体一般,酸性土壤占比较高,需进行酸性土壤改良。土壤属性指标均为中等变异程度,其中有机质和有效磷变异程度最强。（3）根据土壤属性测定结果,以有效磷、速效钾、碱解氮为减量施肥的主要指标,依托最佳施肥量,为研究区提出施肥建议。为了探究有效的推广方案,依据汇水口将研究区分为A区和B区,分别采用传统与精准推广的方式实施技术推广。入户走访,分发地块施肥卡,并为其讲解化肥减量原因,普及农田面源污染相关知识,让农户成为农田面源污染源头防控的一员。经检验,精准推广的方式效果更好,可行性高,是几乎零成本推广方法。以此总结出基于土壤调查、农户意愿、专属定制、精准指导的链条式技术推广模式,为丘陵区农田面源污染源头防控提供参考。（4）扩大范围调研丘陵区农户对推广策略的满意度,有99.16%的农户表示满意,愿意配合技术推广。通过影响因素分析,提出几点建议:党员与村干部带头参加农田面源污染源头防控,带领农户和社员一起参与;提高农户环境保护意识;让农户认识到过量施肥的危害;鼓励农户集约化经营。以提高农户对农田面源污染源头防控的参与度,更高效得进行防控技术推广。

关键词：农田面源污染土壤属性减量施肥精准指导推广策略

围封对天山北坡温性草原植物和土壤性质的影响

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围封对天山北坡温性草原植物和土壤性质的影响

作者：张攀新疆农业大学

学位级别：硕士

围封禁牧是草地生态系统恢复与重建的重要措施。研究围封对草地植被特征、土壤理化性质和土壤微生物的影响,可为草地生态系统的可持续利用和管理提供科学依据。天山是新疆畜牧业发展的重要基地,本研究以新疆天山北坡中段的温性草原为研... 详细信息

围封禁牧是草地生态系统恢复与重建的重要措施。研究围封对草地植被特征、土壤理化性质和土壤微生物的影响,可为草地生态系统的可持续利用和管理提供科学依据。天山是新疆畜牧业发展的重要基地,本研究以新疆天山北坡中段的温性草原为研究区域,分析围封及其不同年限（2年、10年和11年）对草地植被特征（群落组成、丰富度和生物量等）、土壤理化性质（p H、容重、电导率、碳氮含量等）和土壤微生物（多样性及群落结构）的影响。主要研究结果如下:（1）围封及其不同年限下植被特征和土壤理化性质变化特征:相比于围封外,围封2年后,豆科植物所占总地上生物量的比例增加了11.81%;5～10 cm、10～20cm土壤全氮含量及密度显著降低。围封10年后,禾本科植物的比例降低了30.08%;10～20 cm土壤容重、全氮含量及密度和有机碳密度均显著降低。围封11年后,禾本科植物的比例显著降低了48.46%,杂类草增加了219.40%;植物物种丰富度和地上活体及凋落物生物量显著增加;土壤表层容重和p H显著降低;10～20 cm土壤有机碳含量显著增加。本研究还发现,围封年限越长对植被特征和土壤理化性质的影响面越广,影响越深。（2）围封及其不同年限下土壤微生物多样性和群落结构变化特征:土壤微生物在围封及其不同年限下的变化特征:放线菌门（Actinobacteria,21.71%-47.29%）是土壤细菌优势菌门中丰度最高的,其次是变形菌门（Proteobacteria）,丰度占比为16.21%-30.86%,酸杆菌门（Acidobacteria）作为第三大优势菌占比也达11.42%-33.19%;相比于围栏外,变形菌门的相对丰度在围封10年后显著增加,酸杆菌门则显著降低;在纲分类水平,占比最高为放线菌纲（Actinobact eria）,平均丰度达36.20%。土壤真菌以子囊菌门（Ascomycota）为主,丰度占比高达46.63%-72.19%,其次是担子菌门（Basidiomycota,8.68%-22.28%）和被孢霉门（Mortierellomycota,0.74%-2.75%）;已分类的真菌纲主要为粪壳菌纲（Sordariomycetes）,但平均丰度占比仅为14.20%,更多的真菌未在纲水平被确定分类;围封11年显著增加了伞菌纲（Agaricomycetes）的丰度。土壤古菌门分类水平相对简单,奇古菌门（Thaumarchaeota,59.10%-92.61%）占据绝对优势,其次是广古菌门（Euryarchaeota,2.40%-5.04%）;纲分类水平以Nitrososphaeria（59.10%-92.61%）和Thermoplasmata（1.74%-4.72%）为主。细菌和真菌群落（OTU丰度）在时间序列上围封2年与围封10年和11年明显区分开,但围栏内外未表现出明显的差异性。同时,无论细菌、真菌还是古菌,其多样性均未受到围封及其年限的显著影响。（3）土壤理化性质和植被特征对微生物的影响:Pearson相关性分析表明,微生物多样性和优势微生物群落与植被特征和土壤理化性质无显著相关性。通过土壤微生物与主要环境因子的相关分析得出,土壤有机碳、硝态氮、铵态氮以及植物丰富度和覆盖度会对细菌（基于OTU）群落组成产生影响,真菌（基于OTU）群落组成则受土壤有机碳、硝态氮、铵态氮以及植物丰富度、植物多样性和覆盖度的影响;进一步分析得出,特定细菌菌群主要受植物多样性的影响,特定真菌菌群的主要环境影响因素则为土壤含水率,而这些环境因子对古菌群落组成影响不大。本研究显示,围封会改变植物群落组成,使地上生物量增加,并降低土壤的容重、p H和电导率,表明围封有利于放牧后草地植被和土壤的恢复。植被和土壤受围封年限影响较大,且围封年限越长影响面越广,影响越深。围封及其不同年限之间对土壤微生物多样性没有显著影响,微生物相对丰度的变化主要表现在细菌和真菌上。土壤有机碳含量、植物多样性等环境因子会对细菌和真菌群落产生影响,而古菌群落则相对稳定。综合分析土壤-植被-微生物对围封的响应,有利于我们对退化草地的恢复找到切入点,研究结果可为新疆草地资源的开发利用提供新思路。

关键词：天山温性草原土壤属性植被特征微生物多样性微生物群落结构