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降水对荒漠草原地上生物量稳定性的影响

草业学报 2023年第11期32卷 30-39页

作者：吴旭东蒋齐王占军季波任小玢宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心宁夏银川750002

基于2019-2021年的野外降水控制试验,研究了增水(+50%)、自然降水量(CK)和减水(-50%)不同降水量对荒漠草原地上生物量稳定性的影响。结果表明:蒙古冰草通过对不同降水量的适应性决定了其在群落中的优势地位,达乌里胡枝子抗旱性能最佳,... 详细信息

基于2019-2021年的野外降水控制试验,研究了增水(+50%)、自然降水量(CK)和减水(-50%)不同降水量对荒漠草原地上生物量稳定性的影响。结果表明:蒙古冰草通过对不同降水量的适应性决定了其在群落中的优势地位,达乌里胡枝子抗旱性能最佳,极端干旱导致猪毛蒿和短花针茅优势地位显著下降,多年生禾本科植物对降水量响应更敏感;增水显著提高了群落、多年生豆科植物、一、二年生植物或多年生杂草、达乌里胡枝子和猪毛蒿地上生物量稳定性(P功能群间的补偿作用来维持;群落地上生物量稳定性的响应机制决定了荒漠草原对极端干旱的反应,异步性和群落抵抗力,并非物种丰富度,通过降低干旱条件下地上生物量的时间变异性,以及不同响应功能群间的补偿作用来促进和维持荒漠草原生态系统的稳定性。

关键词：稳定性异步性抵抗力功能群降水荒漠草原

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宁夏黄土区典型坡面表层土壤有机碳含量的空间变化特征及尺度效应

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林业科学 2024年第1期60卷 19-31页

作者：韩新生刘广全许浩董立国郭永忠安钰万海霞王月玲中国水利水电科学研究院北京100038 宁夏农林科学院林业与草地生态研究所、宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室、宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心银川750002

【目的】定量认识土壤有机碳(SOC)含量在坡面上的空间异质性及尺度效应,探索“由点及面”估算坡面平均SOC含量的精确便捷途径,为细致刻画坡面土壤资源状况、全面理解生态系统碳循环、制定土壤高质量管理方案提供科学基础。【方法】在宁... 详细信息

【目的】定量认识土壤有机碳(SOC)含量在坡面上的空间异质性及尺度效应,探索“由点及面”估算坡面平均SOC含量的精确便捷途径,为细致刻画坡面土壤资源状况、全面理解生态系统碳循环、制定土壤高质量管理方案提供科学基础。【方法】在宁夏半干旱黄土丘陵区,选择3个相邻的由退耕还林工程形成的典型坡面,从坡顶向坡脚设置连续样点,调查各样点的土地利用、植被特征、立地条件及表层(0^20 cm)SOC含量,分析其坡向差异、坡位变化;以“离坡顶的水平距离或相对距离”为自变量,以表层SOC含量的顺坡滑动平均值为因变量,定量描述坡面尺度效应;再以坡面上任一样点表层SOC含量与坡面平均值的比值为因变量,实现由“点”到“面”的尺度上推。【结果】研究区表层SOC含量存在明显的坡向差异、坡位变化、尺度效应。表层SOC含量的坡面平均值在南坡(7.60 g·kg^(-1))最高,东坡(6.42 g·kg^(-1))次之,西坡(5.65 g·kg^(-1))最低,其坡位间变幅在东坡(15.95 g·kg^(-1))最大,其次为西坡(11.34 g·kg^(-1)),最小为南坡(9.72 g·kg^(-1)),说明东坡的坡面效应最强,其次为西坡,南坡最弱。东坡、西坡、南坡表层SOC含量的坡位变化大致相同,均由坡顶向下逐渐减小,至离坡顶水平距离200、150、280 m(相对距离0.73、0.45、0.76)后趋于稳定,主要与坡面“上部为自然状态的坡地+林草植被+恢复年限长、下部为人工梯田+林农植被+扰动频繁”的空间格局有关。在东坡、西坡、南坡上,距坡顶水平距离每增加100 m,SOC含量的滑动平均值分别变化-3.40、-2.50、-1.51 g·kg^(-1);距坡顶相对距离每增加0.1,SOC含量的滑动平均值分别变化-0.96、-0.75、-0.55 g·kg^(-1)。构建3个坡向不同坡位样点表层SOC含量与坡面平均值的比值随离坡顶水平距离或相对距离增加而变化的数量关系(R^(2)>0.7,P所有位点数据融合得出,离坡顶相对距离0.4的位点表层SOC含量最接近坡面平均值。【结论】半干旱黄土丘陵区坡面表层SOC含量沿坡从上至下基本呈先减小后稳定的变化,与土地利用类型、植被类型、恢复年限的坡面分布格局有关。以顺坡(相对)水平坡长增加为尺度变量可较好地定量刻画表层SOC含量的坡面变化特征及尺度效应,藉此可实现坡面表层SOC含量平均值的精确便捷推算。

关键词：黄土丘陵区立地条件土地利用土壤有机碳含量坡面变化尺度效应

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5种豆科牧草抗旱性研究与评价

草业学报 2023年第10期32卷 187-199页

作者：王占军季波纪童蒋齐宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室宁夏银川750002

通过对牧草生长的水分条件进行系统分析,筛选出适合干旱地区的优质抗旱牧草,本研究以5种多年生豆科牧草(草木樨状黄芪、牛枝子、达乌里胡枝子、小冠花、鹰嘴紫云英)为研究对象,测定土壤水分、牧草农艺性状(绿叶数与株高),利用均方根偏差... 详细信息

通过对牧草生长的水分条件进行系统分析,筛选出适合干旱地区的优质抗旱牧草,本研究以5种多年生豆科牧草(草木樨状黄芪、牛枝子、达乌里胡枝子、小冠花、鹰嘴紫云英)为研究对象,测定土壤水分、牧草农艺性状(绿叶数与株高),利用均方根偏差(RMSD)计算绿叶数和株高离散度与土壤水分离散度,并计算两者间的权衡关系,以土壤水分为自变量,权衡值为因变量,利用分位数模型界定维持植物正常生命活动的土壤水分阈值,同时结合干旱胁迫下牧草生理指标,达到科学评价牧草抗旱性的目的,结果表明:1)胁迫前期牧草农艺性状优于对照,随胁迫时间延长,牧草农艺性状大体呈下降趋势;2)土壤水分阈值(绿叶数)分别为草木樨状黄芪(17%)、牛枝子(10%)、鹰嘴紫云英(5%),土壤水分阈值(株高)分别为草木樨状黄芪(16%)、牛枝子(14%)、鹰嘴紫云英(10%);3)以隶属函数法对7项生理指标进行综合评价,5种多年生豆科牧草抗旱性强弱表现为:牛枝子>达乌里胡枝子>小冠花>鹰嘴紫云英>草木樨状黄芪;4)综合牧草外部性状与内部生理评价,选出可耐受中度干旱地区的牧草为牛枝子,可作为中度干旱区的引种牧草。

关键词：豆科牧草干旱胁迫水分阈值综合评价

宁南黄土区典型林草地土壤水分年际动态变化特征

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北方园艺 2023年第22期 68-75页

作者：王月玲许浩安钰万海霞韩新生董立国宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心宁夏银川750002

以宁夏彭阳中庄小流域典型林草地(山杏林、沙棘林、苜蓿地)为供试样地,采用土壤温湿度监测仪定位监测了2020—2022年样地生长季(5—10月)0~2 m土壤体积含水量,研究了不同林草地土壤水分动态变化规律,以期为该区域林草的合理选择和水资... 详细信息

以宁夏彭阳中庄小流域典型林草地(山杏林、沙棘林、苜蓿地)为供试样地,采用土壤温湿度监测仪定位监测了2020—2022年样地生长季(5—10月)0~2 m土壤体积含水量,研究了不同林草地土壤水分动态变化规律,以期为该区域林草的合理选择和水资源有效利用提供参考依据。结果表明:1)在生长季内,不同林草地土壤水分的季节变化可以划分为消耗期(5—8月)和补偿期(9—10月),平水年(2020和2021年)土壤水分波动较大,干旱年(2022年)土壤水分变化较为平缓;3年间不同林草地土壤水分均表现为山杏林>沙棘林>苜蓿地;2)不同林草地0~40 cm土壤水分易受降雨影响,季节波动性最大,40~100 cm土壤水分受降雨影响较小,季节波动性开始减弱,100~200 cm土壤水分受降雨影响最小,季节波动性相对比较稳定;3)不同林草地土壤水分剖面分布年度变化趋势是一致的,土壤水分变化均表现为平水年(2020年)>平水年(2021年)>干旱年(2022年),与年度降雨量的变化相一致。

关键词：土壤水分典型林草地动态变化宁南黄土区

宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

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林业科学 2024年第4期60卷 79-90页

作者：韩新生许浩蔡进军董立国郭永忠王月玲万海霞安钰宁夏农林科学院林业与草地生态研究所、宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室、宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心银川750002 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内... 详细信息

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0~120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120~200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0~60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(37.8%),但在60~200 cm土层为林带内(23.2%)高于林带间(19.1%)。土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3—4月)、耗损期(5—8月)、恢复期(9—11月)和衰退期(12月—次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0~50 cm)、活跃层(50~90 cm)、次活跃层(90~170 cm)、相对稳定层(170~200 cm)。相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度。【结论】宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深。综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素。其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0~120 cm土层内的土壤湿度为林带内高于林带间。本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义。

关键词：山杏人工林土壤湿度土壤温度气象因子水平沟整地半干旱黄土区

宁夏沿黄城市带土壤重金属分布特征及其生态风险评价

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环境科学与技术 2024年第S01期47卷 165-174页

作者：许浩吴旭东蒋齐马丽慧于江珊宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏银川750021 宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室宁夏银川750021 宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心宁夏银川750021

宁夏沿黄城市带是黄河中上游重要的产业聚集区,其土壤健康状况对黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设具有重要意义。为摸清沿黄城市带土壤重金属现状及生态风险,该研究取样检测了该区域682个样点的土壤重金属元素含量,分析了其生态... 详细信息

宁夏沿黄城市带是黄河中上游重要的产业聚集区,其土壤健康状况对黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设具有重要意义。为摸清沿黄城市带土壤重金属现状及生态风险,该研究取样检测了该区域682个样点的土壤重金属元素含量,分析了其生态风险,并进行了溯源。研究结果表明:(1)宁夏沿黄城市带0~20 cm土壤砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、锰(Mn)、铅(Pb)、锌(Zn)、镍(Ni)和镉(Cd)8种重金属元素平均值分别为(3.11±1.88)、(60.66±15.64)、(17.86±6.10)、(509.92±186.74)、(17.62±11.10)、(57.36±25.33)、(25.23±4.95)和(0.77±0.49) mg/kg。0~20 cm土层重金属元素平均含量均低于土壤背景值,也低于农用地土壤污染风险筛选值。0~5 cm土层重金属元素含量高于0~20 cm土层,且Cr、Mn、Zn和Cd 4种元素含量超过了土壤背景值。(2)沿黄城市带中As、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn和Ni这7种元素对环境污染风险极低。大部分区域土壤Cd含量明显高于背景值,污染风险较高。(3)沿黄城市带重金属元素有5种来源,其中母质源对重金属来源贡献率最高,其次为农业和工业复合源、交通运输源,农业源和工业源对重金属元素贡献小。研究结果表明宁夏沿黄城市带土壤重金属有较高等级的Cd生态风险,值得关注。

关键词：宁夏沿黄城市带土壤重金属潜在生态风险溯源

不同时间尺度山杏树干液流密度对环境因子的响应

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西北林学院学报 2023年第3期38卷 31-39页

作者：韩新生许浩刘广全安钰王月玲董立国郭永忠万海霞宁夏农林科学院林业与草地生态研究所/宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室/宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心宁夏银川750002 中国水利水电科学研究院北京100038

确定不同时间尺度树干液流的主要影响因子,对理解液流密度响应环境的驱动机制提供理论基础。以宁夏黄土丘陵区的山杏为对象,在生长季同步监测树干液流密度、气象要素、土壤环境等指标,分析时、日和月尺度树干液流对环境因子的响应关系... 详细信息

确定不同时间尺度树干液流的主要影响因子,对理解液流密度响应环境的驱动机制提供理论基础。以宁夏黄土丘陵区的山杏为对象,在生长季同步监测树干液流密度、气象要素、土壤环境等指标,分析时、日和月尺度树干液流对环境因子的响应关系。结果表明:1)日尺度上,树干液流与太阳辐射(R_(s))、饱和水汽压差(V_(PD))、气温(T_(a))、相对湿度(R_(H))、风速(W_(a))、降雨量(P_(re))、土壤水分(V_(SM))、土壤温度(T_(s))8个环境因子相关性极显著;时尺度上,树干液流与除W_(a)外的其他7个环境因子呈极显著相关;月尺度上,树干液流仅与V_(SM)、T_(a)呈极显著相关。2)从时尺度到日尺度,树干液流对V_(PD)和T_(s)的响应程度逐渐增强;从日尺度到月尺度,树干液流对R_(s)、V_(PD)、T_(s)的响应程度逐渐减弱,而对V_(SM)的响应程度逐渐增强;在3个时间尺度,树干液流对R_(s)、T_(a)、T_(s)、V_(PD)呈正响应,对R_(H)、W_(a)、V_(SM)呈负响应。3)建立了3个时间尺度树干液流与环境因子的关系式,在较小的时尺度,入选的因子包括R_(s)和T_(a)等7个;在较大的月尺度,入选的因子仅为V_(SM);处于中间的日尺度,入选的因子包括V_(SM)、R_(s)等4个;随尺度从时、日到月转变,树干液流的解释率依次为61.5%、76.6%、80.5%;时和日尺度树干液流的首要影响因子均为R_(s),而月尺度为V_(SM)。

关键词：树干液流环境因子时间尺度山杏

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宁南典型退耕模式对土壤有机碳固存的影响

浙江农业学报 2017年第3期29卷 483-488页

作者：季波李娜马璠蔡进军董立国许浩韩新生宁夏农林科学院荒漠化治理研究所宁夏银川750002 宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室宁夏银川750002 宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心宁夏银川750002

以宁南退耕区采取的5种主要退耕模式——纯山杏林、山杏+柠条林、山杏+山桃+柠条林、沙棘林和苜蓿人工草地为研究对象,以撂荒地为对照,探讨不同退耕模式对土壤有机碳固存的影响。结果表明:在100 cm土层内5种退耕模式和撂荒对照的土壤有... 详细信息

以宁南退耕区采取的5种主要退耕模式——纯山杏林、山杏+柠条林、山杏+山桃+柠条林、沙棘林和苜蓿人工草地为研究对象,以撂荒地为对照,探讨不同退耕模式对土壤有机碳固存的影响。结果表明:在100 cm土层内5种退耕模式和撂荒对照的土壤有机碳储量基本上呈现出随土层深度加深而递减的趋势,其中浅层(0~20 cm)是土壤有机碳固存的聚集层,且极显著高于其他层的土壤有机碳累积;100 cm土层累积的总碳量表现为山杏+柠条林>山杏林>沙棘林>山杏+山桃+柠条林>撂荒地>苜蓿人工草地。从有机碳蓄积来看,在宁南山区采用单一的乔灌混交、乔木林或灌木林的退耕模式较采用人工草地或自然恢复的模式更有利于土壤有机碳的累积。

关键词：宁南退耕区土壤有机碳退耕模式

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宁南山区不同植被类型土壤水分变化特征

北方园艺 2024年第8期 59-65页

作者：安钰韩新生郭永忠王月玲许浩宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室宁夏银川750002

以宁夏南部山区山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林3种典型植被为试材,采用野外定位监测法,对3种植被0~100 cm不同深度土壤水分进行连续1年定位观测,研究了不同植被类型土壤水分时间变化和垂直变化规律,以期了解宁南山区主要植被类型的... 详细信息

以宁夏南部山区山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林3种典型植被为试材,采用野外定位监测法,对3种植被0~100 cm不同深度土壤水分进行连续1年定位观测,研究了不同植被类型土壤水分时间变化和垂直变化规律,以期了解宁南山区主要植被类型的土壤水分状况及耗水特性。结果表明:不同植被类型土壤储水量在年内变化趋势整体呈“M”型,土壤储水量按照从大到小的排序为山杏林(158.35 mm)>山杏×沙棘混交林(139.72 mm)>沙棘林(123.24 mm)。不同植被类型日平均土壤含水量的变化动态相似,其变化趋势与降雨量密切相关,9月山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林地的土壤含水量分别是8月的1.56、1.41、1.49倍;3种植被类型平均土壤含水量最大值均在10月,最小值均在8月。在垂直方向上,3种植被土壤水分的变化有一定的差异性,随着土层深度的增加,沙棘林土壤含水量呈先增加后降低的趋势,山杏林、山杏×沙棘混交林土壤含水量呈波形变化趋势;3种植被类型土壤水分的变异系数总体呈下降趋势,沙棘林各土层变异系数的均值最大,为39.36%。综上,山杏林土壤水分状况最好,其次是山杏×沙棘林,为该区域植被恢复与可持续管理提供重要参考依据。

关键词：宁南山区土壤水分山杏沙棘