摘要：采用空间序列代替时间演替的方法,分析宁夏中北部盐池县荒漠草地不同沙漠化阶段(荒漠草地、固定沙地、半固定沙地和流动沙地)土壤微生物生物量(SMB)和微生物熵(qMB)的变化特征及其影响因子.结果表明:从荒漠草地到流动沙地,土壤微生物生物量碳、氮、磷分别降低46.1%、80.8%和30.0%.随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤微生物熵碳(qMBC)、土壤微生物熵氮(qMBN)、土壤微生物熵磷(qMBP)均表现为荒漠草地>固定沙地>半固定沙地>流动沙地,而土壤-微生物化学计量不平衡性(C∶Nimb、C∶Pimb、N∶Pimb)基本呈增加趋势.土壤微生物生物量氮与C∶Nimb呈显著正相关,与N∶Pimb呈显著负相关;土壤微生物生物量磷与C∶Pimb呈显著正相关.冗余分析(RDA)显示,土壤生态化学计量(C∶N、C∶P)对微生物熵碳的负效应最明显.荒漠草地沙漠化显著影响土壤微生物生物量和微生物熵.

摘要：农牧系统过程对气候波动的响应机制既是建立农牧耦合系统的主要科学问题又是农牧交错带可持续发展的关键问题之一。以盐池县1954—2013年气候和农牧系统过程为例,运用变异系数、逐步回归方法和经验模态分解法,分析了气候、农业、牧业系统12个指标的波动周期、振幅和方差贡献率,据此研究了它们之间的波动关系。结果表明:1)农牧系统受气候影响具有较大波动性。波动由强到弱依次为气候、农业、牧业,呈逐级传递的特性。三者的高频波动分量的方差贡献率依次减小,而中低频波动分量的方差依次增大。2)近60年农牧系统过程主要受经济系统驱动发生趋势性变化,同时受气候的驱动发生波动。农业在突变前受气候影响较大而突变后明显减小;同样牧业在突变前受农业影响大,突变后也明显减小。经济对农牧系统过程的影响逐渐增强。它在提高和稳定粮食总产量同时导致家畜数量特别是羊只总数的剧增,使得牧业波动加剧。3)农牧系统的波动差异、相互关联以及对气候的响应的分析表明,农牧耦合系统具有减少内部要素波动性的功能。因此,依据生态和经济规律设计具有健全正负反馈机制的农牧耦合系统是实现农牧交错带农牧业可持续发展的重要途径。

摘要：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<0.05);与2018年相比,2021年的T0、T1和T3处理土壤全磷和速效钾含量显著下降。有机无机肥配施下,球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Paraglomus)是土壤AM真菌的优势属,但近明球囊霉属(Claroideoglomus)的相对丰度显著下降,从优势属变为非优势属。近明球囊霉属较球囊霉属和类球囊霉属相对丰度而言,更容易受长期培肥影响而发生显著改变。连续有机无机肥配施到2018年后,T2、T3处理的土壤近明球囊霉属和两性球囊霉属(Ambispora)的相对丰度与T0间有显著差异(P<0.05);培肥至2021年后,T2、T3处理土壤近明球囊霉属和两性球囊霉属的相对丰度与T0处理间无显著差异。随培肥时间延长,不同处理间土壤AM真菌群落的α多样性差异消失。NMDS分析结果表明:长期培肥改变了土壤AM真菌群落的β多样性,但T2与T3处理间土壤AM真菌群落相似性较一致。连续培肥改变了土壤AM真菌群落结构组成和多样性,驱动AM真菌群落变化的土壤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。

摘要：以宁夏引黄灌区种植年限为1～6年(2012-2017年)的紫花苜蓿地土壤为研究对象,采用16S rRNA扩增子测序技术对细菌群落组成、丰度和多样性等特征进行研究,分析了土壤养分与细菌种群多样性的相关关系。结果表明:不同种植年限苜蓿地土壤中共检测出细菌约40个门、78个纲、151个目、275个科和416个属;在门水平下细菌的优势门类为变形菌门、酸杆菌门和拟杆菌门,共占细菌总数的68%;随种植年限的增加,细菌菌群丰度和多样性变化表现为1 yr>5 yr>3 yr>4 yr>2 yr>6 yr;土壤pH、有机碳、全氮和碱解氮呈先降低后增大的变化趋势,且都在第5年时达到最大,与细菌群落组成变化规律基本保持一致。Spearman相关性分析结果表明,有机碳、全氮和碱解氮对细菌群落组成具有显著影响(P<0.05)。

摘要：【目的】基于机载激光雷达点云数据提取的森林高度参数和郁闭度,结合分层地面样地调查数据,采用随机森林算法构建森林蓄积量估测模型,分析机载激光雷达点云数据在森林蓄积量反演方面的潜力,为森林蓄积量高效准确估测提供方法依据。【方法】以直径30 m的地面样圆离散点云数据为数据源,经数据校准等预处理后,利用LiDAR360软件提取森林高度参数(最大高、平均高等)和郁闭度,并将数据随机分成训练数据(70%)和验证数据(30%)。采用随机森林算法构建森林蓄积量估测模型,对仅用高度参数建模以及联合高度参数和郁闭度建模结果进行比较;同时运用R软件VSURF工具包筛选建模变量,对筛选后变量的建模结果进行分析。【结果】仅用高度参数建模的估测精度为R^(2)=0.75、RMSE=40.07 m^(3)·hm^(-2)、MAE=29.21 m^(3)·hm^(-2)、MRE=49.40%,联合高度参数和郁闭度建模的估测精度为R^(2)=0.79、RMSE=36.23 m^(3)·hm^(-2)、MAE=26.16 m^(3)·hm^(-2)、MRE=38.35%。通过变量筛选,建模参数从24个减少至7个,可极大提高运算效率,同时R2未变化,RMSE从36.23 m^(3)·hm^(-2)升至36.50 m^(3)·hm^(-2),rRMSE从31.92%升至32.97%,MAE从26.16 m^(3)·hm^(-2)降至26.08 m^(3)·hm^(-2),MRE从38.35%降至38.05%。【结论】机载激光雷达点云数据可以提取森林的垂直结构信息(高度参数)和水平结构信息(郁闭度),具备三维结构参数提取能力。采用随机森林算法,增加林分郁闭度信息可显著提高森林蓄积量估测精度。通过变量筛选,虽然能够降低参数数量,但对模型精度具有一定影响,在建模精度要求较高的情况下,建议使用全变量进行蓄积量估测;而在数据量较大的情况下,建议使用筛选变量进行蓄积量估测。基于机载激光雷达点云数据估测森林蓄积量显著优于光学遥感数据,可为森林蓄积量高效准确估测提供方法依据,能够满足大范围森林蓄积量快速反演需求。

摘要：为了明确草方格人工固沙造林植被恢复过程中土壤颗粒组成、分形维数及对土壤理化性质的影响,以腾格里沙漠东南缘2016年(1 a)、2013年(4 a)和1987年(30 a)草方格固沙林为研究样地,以周围流动沙地为对照(CK),研究了草方格固沙造林后植被恢复过程中土壤颗粒组成、分形维数及与土壤理化性质的作用关系.结果表明:100～250、250～500μm土壤颗粒含量较高,分别为42.5%～80.1%、12.5%～42.2%; 50～100μm土壤颗粒含量居中,为0.2%～20.8%;1 a>CK>30 a; 250～500μm土壤颗粒分布为CK>1 a>4 a>30 a;但500～1000μm土壤颗粒在各样地分布均较少,且不同样地之间无显著差异.研究区土壤颗粒分形维数为0.54～2.59,并且不同样地间存在显著差异,表现为30 a最高,4 a与1 a居中,而CK最低.土壤颗粒分形维数与土壤黏粒、粉粒、极细砂粒含量呈极显著正相关,而与土壤中砂粒呈极显著负相关.土壤颗粒分形维数与土壤电导率、有机碳、全氮和碳氮比均呈极显著正相关,而与土壤p H和含水量无相关性.土壤中<2、2～50、50～100μm颗粒与土壤电导率、有机碳、全氮和碳氮比均呈极显著正相关,而250～500μm土壤颗粒与上述4个土壤指标和土壤含水量呈显著负相关.500～1000μm土壤颗粒与土壤含水量亦呈极显著负相关.在腾格里沙漠东南缘地区利用草方格进行人工固沙植被建设,可有效促进土壤颗粒细粒化,长期演变导致土壤黏粒和粉粒及土壤分形维数显著增加,促使土壤有机碳和全氮含量提高,有利于土壤理化性质改善和促进沙漠化治理.

摘要：为揭示荒漠草原土壤细菌、真菌群落对降水变化的响应机制,利用人工控制的方法,采用单因素完全随机设计,设自然降水(T_(0))、自然降水减少50%(T_(1))、自然降水减少25%(T_(2))、自然降水增加25%(T_(3))、自然降水增加50%(T4)5个处理,通过Illumina高通量测序和生物信息学分析,研究了不同降水增、减强度对荒漠草原土壤细菌和真菌群落的影响以及植物群落、土壤理化性状和微生物群落三者间的相互关系。结果表明:在荒漠草原的5个降水量下,T4处理的土壤细菌、真菌群落丰富度指数均高于其他处理,与T_(0)处理间差异显著;细菌优势类群中绿弯菌门和真菌稀有类群的壶菌门相对丰度对降水变化敏感。冗余分析表明,环境因子能分别解释土壤细菌和真菌群落总变异的92.8%和87.4%。降水和土壤pH是影响细菌多样性和群落组成的主要环境因子,降水一方面对细菌多样性及群落组成产生极显著的直接正效应,另一方面通过影响土壤水分改变pH,进而对细菌多样性和群落组成产生显著的间接影响。植物群落生物量和丰富度及土壤pH是影响真菌多样性和群落组成的主要环境因子,降水对土壤真菌群落变化未产生直接效应,但其能通过影响植物群落生物量、土壤pH对真菌群落产生显著的间接效应。荒漠草原土壤细菌和真菌群落对降水变化表现出不同的响应机制。

摘要：测定荒漠草原甘草、赖草、蒙古冰草以及黑沙蒿等植物群落枯落物分解过程中质量损失量分析荒漠草原枯落物分解速,同时通过枯落物自身化学成份、含水率的测定,结合气候因子进行偏相关分析,探讨荒漠草原枯落物分解的影响因素。结果表明:荒漠草原4种植物群落枯落物的质量累积损失率随分解时间的延长而增加,但枯落物分解的质量损失量与时间并不呈线性相关;4种群落枯落物质量损失量大小依次均为:甘草群落>赖草群落>蒙古冰草群落>黑沙蒿群落;荒漠草原枯落物分解采用单指数衰减的Olson模型拟合效果较好,4种植物群落中甘草群落枯落物分解最快,黑沙蒿群落分解最慢;蒙古冰草、赖草和甘草群落枯落物中N、P、K的含量显著高于黑沙蒿群落,但是C、木质素、纤维素、C/N、木质素/N和纤维素/N值则显著低于黑沙蒿群落枯落物,蒙古冰草群落、甘草群落、赖草群落和黑沙蒿群落4种群落枯落物分解速率(k)与枯落物初始N、P、K含量均呈显著正相关;偏相关分析表明,4种植物群落枯落物分解速率与降雨量、枯落物自身含水量的偏相关系数达显著水平,其余因子偏相关系数均未达显著水平。结合上述研究可以确定荒漠草原枯落物分解50%所需时间为2—5a,分解95%需8—24a。

摘要：在宁夏盐池风沙区选取油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、柠条(Caragana korshinskii)4种草方格人工固沙灌丛林地为研究样地,以周围流动沙地为对照,研究了4种固沙模式下土壤理化性质变化特征,采用土壤质量综合指数探讨了不同人工灌丛固沙措施对土壤质量的影响。结果表明:(1)与流动沙地相比,土壤粗砂含量表现为油蒿林地显著提高,花棒、柠条和沙拐枣林地无显著变化。土壤细砂含量表现为沙拐枣林地显著提高,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤极细砂含量表现为沙拐枣林地显著降低,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤黏粉粒含量表现为油蒿林地显著增大,而花棒和沙拐枣林地显著减小,柠条林地则无显著变化。(2)从流动沙地到固沙林地,土壤容重表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿林地显著减小,花棒和柠条林地则无显著变化。土壤pH表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿、花棒和柠条林地无显著变化。土壤含水量、电导率、有机碳、全氮和碳氮比均表现为油蒿林地显著提高,而花棒、沙拐枣和柠条林地间以上5项指标均无显著变化。(3)土壤质量综合指数表现为油蒿林地(3.15)>流动沙地(-0.03)>柠条林地(-0.56)>花棒林地(-1.05)>沙拐枣林地(-1.54)。研究表明,流动沙地扎设草方格营造油蒿林能在短期内提高风沙土壤综合质量,而其他造林方式固沙效果有限。

摘要：在宁夏农牧交错区通过L18(6×36)正交设计进行人工草地建植试验,目的是筛选出该地区草地建植的最优组合,并分析正交设计的可靠性。结果表明:正交设计得到牧草适应性的最优组合为紫花苜蓿(Medirago sativa)+有机肥36 t·hm-2+NPK中肥配比(N165 kg·hm-2+P135 kg·hm-2+K135 kg·hm-2)+苦豆子(Sophora alopecuroides)秸秆废渣10 t·hm-2,这与适应性最强的处理12基本一致,各因素中品种与有机肥对适应性的影响程度较大,NPK与植物废渣的影响程度较小;产量的最优组合为草木樨(Melilotus suaveolens L.)+有机肥36 t·hm-2+NPK中肥配比(N165 kg·hm-2+P135kg·hm-2+K135 kg·hm-2)+苦豆子秸秆废渣10t·hm-2,这与处理15完全一致,各因素中品种和NPK对株高和产量的影响程度较大,植物废渣的影响程度较小;同时证明用正交设计方法进行草地建植是可靠的。