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利用CARS算法联合协变量估算盐碱农田土壤水分和有机质含量

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应用生态学报 2024年第5期35卷 1321-1330页

作者：丁启东王怡婧张俊华贾科利黄华雨宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学地理科学与规划学院银川750021 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 西部土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021

快速获取土壤含水率(SMC)和土壤有机质(SOM)含量对于盐碱农田土壤的改良利用至关重要。本研究基于河套平原农田土壤野外高光谱反射率和土壤属性实测数据,对原始光谱反射率(Ref)进行标准正态变量(SNV)转换后,采用竞争性自适应重加权采样... 详细信息

快速获取土壤含水率(SMC)和土壤有机质(SOM)含量对于盐碱农田土壤的改良利用至关重要。本研究基于河套平原农田土壤野外高光谱反射率和土壤属性实测数据,对原始光谱反射率(Ref)进行标准正态变量(SNV)转换后,采用竞争性自适应重加权采样算法(CARS)筛选敏感波段,然后分别以Ref、Ref-SNV和Ref-SNV+土壤协变量(SC)及数字高程模型(DEM)作为建模输入变量的策略Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,基于随机森林(RF)和轻梯度提升机(LightGBM)建立SMC和SOM估算模型,并对模型精度进行验证和对比。结果表明:经CARS筛选后,SMC和SOM敏感波段压缩至全波段的3.3%以下,有效优化波段选择,减少了冗余光谱信息。与LightGBM模型相比,RF模型在SMC和SOM估算中精度更高,输入变量策略Ⅲ优于Ⅱ和Ⅰ,辅助变量的引入有效提升了模型的估算能力。综合分析,基于策略Ⅲ-RF的SMC估算模型验证决定系数(R_(p)~2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)分别为0.63、3.16和2.01,基于策略Ⅲ-RF的SOM估算模型R_(p)~2、RMSE和RPD分别为0.93、1.15和3.52,策略Ⅲ-RF模型是估算土壤水分和土壤有机质的有效方法。研究结论可为盐碱农田土壤水分和有机质含量快速估算提供新方法。

关键词：高光谱遥感土壤协变量变量重要性投影随机森林轻梯度提升机反距离权重法

枯落物输入改变对森林生态系统土壤理化性质的影响

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生态学报 2024年第4期44卷 1755-1763页

作者：何文强陈林庞丹波曹萌豪张雅琪李学斌宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学生态环境学院银川750021

枯落物输入改变是影响森林生态系统土壤理化性质的一个重要因素,探究其对土壤理化性质的影响对了解和保护森林生态系统的稳定性至关重要。为探究森林生态系统土壤理化性质对枯落物输入改变的响应,对国内外已发表的研究论文中筛选出712... 详细信息

枯落物输入改变是影响森林生态系统土壤理化性质的一个重要因素,探究其对土壤理化性质的影响对了解和保护森林生态系统的稳定性至关重要。为探究森林生态系统土壤理化性质对枯落物输入改变的响应,对国内外已发表的研究论文中筛选出712组有效数据通过Meta分析,从枯落物输入改变、气候、海拔、林分类型、处理年限等因素揭示枯落物输入对土壤理化性质的影响程度。研究结果表明:枯落物添加使土壤pH降低2.22%;土壤含水量、有机碳、全氮、铵态氮分别提高3.99%、15.9%、9.82%和16.52%;枯落物去除使土壤含水量、pH、有机碳、全氮、C/N、铵态氮分别降低8.16%、4.02%、6.47%、5.09%、10.55%和8.86%。枯落物输入改变对土壤理化性质的影响还受到气候、海拔、林分类型、处理年限等因素的调控。在枯落物输入改变条件下,气候、海拔、林分类型、处理年限等因素对土壤含水量、有机碳、全氮、铵态氮均有显著的促进作用;海拔对土壤pH产生了显著的促进作用,而林分类型对土壤pH产生了抑制作用。同时得出枯落物输入改变条件下,年均温是土壤pH的主要调控因子,年均降水量是土壤含水量的主要调控因子;海拔是土壤有机碳、全氮、铵态氮的主要调控因子。枯落物输入改变后土壤含水量、pH、有机碳、全氮、铵态氮均显著发生变化,而枯落物输入改变对土壤理化性质影响的程度除了受到枯落物输入改变的调控,还受到气候、海拔、林分类型、处理年限等因素的影响。研究结果对深入理解土壤理化性质对枯落物输入差异化响应的驱动因素有一定的理论意义。

关键词：枯落物输入森林生态系统土壤理化性质 Meta分析

根灌外源褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿生理特性的影响研究

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草地学报 2024年第1期32卷 198-206页

作者：张玲麻冬梅刘晓霞马巧利侯汶君李嘉文苏立娜杭嘉慧宁夏大学西北土地退化与生态系统恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏大学生态环境学院宁夏银川750021 宁夏大学林业与草业学院宁夏银川750021

为探究褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长的影响,本研究以‘中苜3号’紫花苜蓿为试验材料,设置正常供水和干旱2个水分梯度,采用盆栽试验根灌不同浓度褪黑素,分析不同条件下幼苗表型、生理生化指标的变化。结果表明:90... 详细信息

为探究褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长的影响,本研究以‘中苜3号’紫花苜蓿为试验材料,设置正常供水和干旱2个水分梯度,采用盆栽试验根灌不同浓度褪黑素,分析不同条件下幼苗表型、生理生化指标的变化。结果表明:90μmol·L^(-1)褪黑素处理能够显著提高紫花苜蓿幼苗株高、茎粗、相对含水量、相对叶绿素含量,此外,90μmol·L^(-1)褪黑素处理显著增加干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片抗氧化酶活性及酶合成相关基因表达水平,并降低脯氨酸、可溶性糖含量及丙二醛、相对电导率、过氧化氢含量。综上所述,褪黑素提高干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化酶生物合成基因表达水平,增强抗氧化酶活性,清除过量活性氧,缓解膜损伤,提高幼苗抗旱性。

关键词：紫花苜蓿干旱褪黑素渗透调节抗氧化酶

荒漠草原不同植物群落蒸散组分特征及其环境因子影响分析

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生态学报 2024年第1期44卷 330-342页

作者：陈林杨新国王磊宋乃平郑松吴梦瑶宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏大学农学院银川750021

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日... 详细信息

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日、月和年变化规律,探讨了影响蒸散组分的主要环境因子。结果表明:晴天时,多年生和一年生植物群落蒸散组分呈先增加后减小的抛物线型,夜间蒸散活动较弱,累积蒸散量较低,不足全天总累积蒸散量的20%;阴天时各蒸散组分无明显峰值,且日累积量均较小,一年生和多年生植物群落的蒸散量、蒸发量和蒸腾量无显著差异;10.64 mm/d及以上降雨对蒸散和蒸发的日变化具有明显影响,随着降雨量的增多,蒸散量和蒸发量也呈增大趋势,但蒸腾量则相对较小。从月动态来看,7—9月占全年蒸散量和蒸发量的一半左右,冬春季蒸散量和蒸发量维持在全年最低水平。年蒸散量与年降雨量接近,而蒸腾量占蒸散量的比例低于10%。总体来看,多年生植物群落蒸散量较一年生植物群落多。采用Mantel检验方法分析不同时间尺度影响蒸散组分的主要气候因素,在小时尺度上太阳辐射与蒸发量和蒸腾量显著性水平较高(P环境因子的影响在不同时间尺度上具有较大差异,说明蒸散组分受多种因子共同影响。

关键词：荒漠草原蒸散组分时间尺度环境因子 Mantel检验

旱作区农田土壤AM真菌对长期有机无机施肥的响应

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第2期32卷 297-308页

作者：田霞王媛张雨郭蓉马琨宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室/宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021

AM真菌群落动态变化对于长期有效的土壤生态系统管理非常重要。为揭示旱作区农田土壤丛枝菌根(AM)真菌对长期有机、无机培肥管理的响应机制,利用单因素随机区组设计,基于连续11年的定位试验及高通量测序方法,研究了不施肥(T0)、长期单... 详细信息

AM真菌群落动态变化对于长期有效的土壤生态系统管理非常重要。为揭示旱作区农田土壤丛枝菌根(AM)真菌对长期有机、无机培肥管理的响应机制,利用单因素随机区组设计,基于连续11年的定位试验及高通量测序方法,研究了不施肥(T0)、长期单施化肥(T1)、长期化肥与牛粪有机肥(T2)和长期化肥与羊粪有机肥(T3)对土壤的影响,比较了土壤AM真菌群落组成及多样性间的差异,探究了驱动土壤AM真菌群落组成及多样性变化的土壤环境因子及其相互作用效应。结果表明:随培肥时间延长,与T0处理相比,T2、T3处理的土壤全氮、有机质含量显著增加,pH显著下降(P环境因子由土壤全氮、pH转变为土壤全磷。长期有机无机培肥没有同步提升土壤全磷、速效钾等主要理化性状。随培肥年限增加,驱动土壤AM真菌群落结构和多样性变化的土壤因子发生了显著改变,AM真菌群落会随土壤环境因子的变化倾向于更加敏感的驱动因子。

关键词： AM真菌多样性群落组成有机无机肥配施旱作区

1987-2022年黄河银川平原段河道演变特征及影响因素

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干旱区资源与环境 2024年第3期38卷 92-103页

作者：张伊婧璩向宁王磊王筱平谭鹏宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学/西北土地退化与生态系统恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏黄河湿地生态系统国家定位观测研究站银川750011

研究黄河银川平原段河道的演变特征,对河道的保护提供理论依据。文中基于1987-2022年8期Landsat卫星影像,利用修正的归一化水体指数对黄河河道进行提取,计算不同时期的河道宽度、河道面积、摆动幅度以及摆动速率,分析35年间黄河银川平... 详细信息

研究黄河银川平原段河道的演变特征,对河道的保护提供理论依据。文中基于1987-2022年8期Landsat卫星影像,利用修正的归一化水体指数对黄河河道进行提取,计算不同时期的河道宽度、河道面积、摆动幅度以及摆动速率,分析35年间黄河银川平原段的摆动特征及变化规律。结果表明:35年间,河道宽度平均减小0.36km,河段面积平均减小0.66km^(2)。河道左岸平均每年向右摆动0.10km,R1、R2、R3河段左岸向左向右的摆动速率之比分别为1:2.12:2.53和1:4.19:5.33;河道右岸平均每年向右摆动0.004km,R1、R2、R3段河道右岸向左向右平均摆动速率之比分别为1:0.82:2.16和1:1.90:3.19。河道整体呈萎缩趋势且向右偏移,黄河银川平原段下游摆动变化程度更为严重。河道在时间上的变化可能与自然因素与人类筑坝蓄水等人类活动相关,在空间上的变化可能受制于河道径流及河岸物质组成的差异。对于黄河银川平原河段,防护建设应重点关注在下游河段。

关键词：河岸河道摆动堤岸防护黄河

叶面喷施表油菜素内酯对湖南稷子耐盐性的调控作用

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西北植物学报 2024年第4期44卷 517-528页

作者：侯汶君麻冬梅张玲杭嘉慧宁夏大学西北土地退化与生态系统恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏大学生态环境学院银川750021

【目的】土壤盐碱化严重影响着草料兼用牧草湖南稷子的正常生长发育和产量。探讨表油菜素内酯(EBR)对湖南稷子耐盐性的调控作用及其机制,可为其应用于牧草生产提供理论依据。【方法】以‘宁稷1号’品种幼苗为材料,在筛选适宜盐胁迫浓度... 详细信息

【目的】土壤盐碱化严重影响着草料兼用牧草湖南稷子的正常生长发育和产量。探讨表油菜素内酯(EBR)对湖南稷子耐盐性的调控作用及其机制,可为其应用于牧草生产提供理论依据。【方法】以‘宁稷1号’品种幼苗为材料,在筛选适宜盐胁迫浓度的基础上,设置对照、盐(150 mmol/L NaCl)和不同浓度(1,10,100μg/L)EBR单独及复合处理,采用水培试验考察各处理幼苗生长、抗逆生理、光合作用、离子稳态、编码盐过敏(SOS)信号转导途径及抗氧化酶相关基因表达量的变化。【结果】与对照相比,单独盐胁迫幼苗生长(株高、根长、生物量等)受到抑制,叶片光合作用指标[叶绿素含量及PSⅡ实际光合速率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)'/F_(m)')、电子转移速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)等]、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性蛋白)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性降低,根系K^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)含量减少,而Na^(+)含量增加,叶片活性氧(超氧阴离子、过氧化氢)含量、细胞膜透性(丙二醛含量、相对电导率)提高,叶片相关基因表达量显著下调。单独EBR处理对以上指标大多无显著影响。喷施不同浓度EBR均能有效缓解盐胁迫幼苗上述指标的不利变化,并以10μg/L EBR处理效果最佳。【结论】叶面喷施EBR能上调盐胁迫下湖南稷子幼苗叶片SOS信号转导途径和抗氧化酶相关基因的表达量,增强抗氧化和渗透调节能力,维持根系离子稳态平衡,保护其光合作用和正常生长,提高其耐盐性。

关键词：表油菜素内酯湖南稷子盐胁迫抗氧化系统光合作用离子代谢

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人工混播草地土壤丛枝菌根真菌对轮牧的响应

浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第2期50卷 231-243页

作者：王媛米扬郭蓉张雨田霞王占军蒋齐俞鸿千季波马琨宁夏大学生态环境学院宁夏银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏银川750021 宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏银川750001

为探究轮牧对人工混播草地生态系统中植被群落及土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落的影响机制,以宁夏盐池县人工混播草地为试验对象,采用单因素随机区组设计,设置T1(无芒雀麦+新麦草+紫羊茅+苜蓿+菊苣)、T2(垂穗披碱草+... 详细信息

为探究轮牧对人工混播草地生态系统中植被群落及土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落的影响机制,以宁夏盐池县人工混播草地为试验对象,采用单因素随机区组设计,设置T1(无芒雀麦+新麦草+紫羊茅+苜蓿+菊苣)、T2(垂穗披碱草+新麦草+早熟禾+苜蓿+鹰嘴紫云英)、T3(扁穗冰草+新麦草+蒙古冰草+苜蓿)3种混播组合模式,并通过Illumina高通量测序和生物信息学分析,开展轮牧影响下3种人工混播草地土壤AM真菌群落差异性研究,分析人工混播草地生态系统中植被-土壤-AM真菌群落的相互作用关系。结果表明:连续2年轮牧对植被群落生物量产生了显著影响,与轮牧第1年相比,豆科植被群落的相对重要值降低,但禾本科植被群落的相对重要值分别增加了51.16%、81.25%和33.33%。土壤AM真菌中球囊霉属和类球囊霉属为优势属;与轮牧第1年相比,连续轮牧2年后,T1处理的土壤AM真菌群落Chao 1指数较第1年显著降低了12.35%,T3处理的土壤AM真菌群落Chao 1指数、香农-维纳指数、均匀度指数和物种数较第1年分别提升了20.73%、12.80%、7.69%和31.16%(P环境因子由土壤有效磷(p=0.006)和碱解氮(p=0.016)转变为植被群落生物量(p=0.036)。综上所述,不同类型人工混播草地植被群落和土壤AM真菌群落对轮牧表现出不同的响应特征,其中以T3混播组合处理的效果较好。

关键词：人工混播草地草地生态系统丛枝菌根真菌多样性轮牧

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乙撑胺改性生物炭螯合金属材料的磷吸附性能及解吸特性

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环境化学 2024年

作者：杨佳芝杨帆钟艳霞贺婧王世全西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地宁夏大学生态环境学院

以芦苇秸秆制备的生物炭为载体，采用化学改性方法键合不同链长的乙撑胺，螯合不同金属制备了7种乙撑胺改性生物炭螯合金属材料.通过SEM、FTIR、元素分析进行了表征，比较了7种螯合材料对水中磷酸盐的吸附性能.结果表明，7种材料在1 mi... 详细信息

以芦苇秸秆制备的生物炭为载体，采用化学改性方法键合不同链长的乙撑胺，螯合不同金属制备了7种乙撑胺改性生物炭螯合金属材料.通过SEM、FTIR、元素分析进行了表征，比较了7种螯合材料对水中磷酸盐的吸附性能.结果表明，7种材料在1 min内均可达到平衡吸附量的90%. Al/TEPA-BC的吸附效果最佳，pH为6时吸附量最高；7种吸附剂对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附模型，在材料表面积为2.286 m2·g-1的情况下，吸附性能最佳的Al/TEPA-BC的理论最大吸附量达到了9.53 mg·g-1；吸附行为均符合准二级速率模型；当磷酸盐初始浓度为15 mg·L-1,pH=6，投加量为0.1 g，温度为25℃时，Al/TEPA-BC对磷酸盐的吸附量可达到7.11 mg·L-1. Cl-、SO42-、NO3-共存时，Al/TEPA-BC对磷酸盐的选择性吸附为93.4%.推测其吸附机理以静电作用和配位作用为主.

关键词：乙撑胺改性生物炭螯合材料磷酸盐吸附解吸