川西云杉(Picea balfouriana)天然群体的遗传变异

青藏高原东南缘由于特殊的生态地理条件，有着丰富的森林资源，这些资源是长江上游涵养水源、保持水土的生态屏障，是生物多样性的资源宝库。但随着过量的森林采伐，使该区曾经丰富的生物多样性资源遭受了前所未有的破坏，天然林的质量严重下降，生态系统退化，功能减弱。与此同时，许多物种的种群规模正在锐减，物种的遗传多样性也严重丧失。川西云杉是西部地区分布最广的云杉树种之一，在较高海拔的地区有着重要的生态学功能，是一种适应性很强的乡土树种。本项目采用简单序列重复标记(SSR)和特定序列位点(STS)研究不同生境条件下川西云杉群体的遗传变异及其时空分布格局，考察遗传变异与复杂的山地生态环境间的潜在联系，系统地揭示川西云杉天然群体与环境系统相互作用的生态适应与分子进化机制。研究成果能有效地为该树种遗传资源的科学保护与合理利用提供理论依据和科学指导，可为中国西南部亚高山天然林的可持续经营及退化生态系统的恢复与重建提供依据。主要研究结果如下： 1 STS和SSR两种分子标记的研究结果表明：川西云杉群体拥有中等水平的遗传多样性(基于SSR标记，平均He = 0.640；基于STS标记，平均He = 0.553)。造成这种中等水平的遗传多样性，可能是由于历史原因，川西云杉天然林被大量采伐，导致了遗传多样性的丧失。两种方法都检测出群体BT有着最高水平的遗传多样性。 2 两种标记的结果都一致说明：检测的10个川西云杉群体间遗传分化比较高，其存在群体间的遗传变异比例要明显地高于广泛分布的挪威云杉、横贯大陆的黑云杉以及兼有连续分布和不连续分布的西加云杉等，但要低于分布范围狭窄且呈不连续分布的粗枝云杉。青藏高原东南部的片段化生境可能是导致高水平遗传分化的主要原因。 3 基于两种标记的UPGMA 聚类和PCA分析结果，以及基于SSR标记的FCA分析结果都显示：群体BY遗传上明显区别于其它群体，其可能原因是青藏高原东南缘山脉阻隔而导致的生殖隔离的结果。 4 根据软件Bottleneck 1.2.02的检测以及不依赖哈迪一温伯格平衡的M比率检测结果：川西云杉种群很有可能经历了近期的遗传瓶颈效应。在本研究中遗传瓶颈效应并没有显著影响到物种的遗传多样性。然而，在这些片断化群体未来的子代群体中很可能出现遗传瓶颈导致的遗传多样性下降的效应。 Due to the extremely complex topography and climatic conditions, the southeast of the Qinghai-Tibet Plateau is region abundant in forest resource, which is benefit to the upper reaches of the Yangtze River water conservation, and protecting natural environment and biodiversity resources. However, by the reason of a plenty of trees were cut in these yeas, the biodiversity resource was destroy with degraded ecosystem and imperfect funcation. Picea balfouriana is one of the regionally distributed conifer species in the southeast of the Qinghai-Tibet Plateau and considered as a constructive species within its distribution area. It is an optimal species for the production of biomass. Moreover, it is well adapted to stressful environments at high altitude, especially to cold and drought conditions which are generally harsh for other trees. In our study, two types of molecular markers (SSR and STS) were used to estimate the genetic diversity and genetic structure of P. balfouriana populations originating from the southeast of the Qinghai-Tibet Plateau with varying climatic and geographical conditions. The results will not only provide a deep insight into its genetic diversity and population genetic structure but also valuable information for further management and breeding programs in P. balfouriana. In summary, the results obtained in this study revealed that: 1 A moderate degree of genetic variation is present in P. balfouriana in the southeast of the Qinghai-Tibet Plateau and it may caused by many trees were cut in the past. Population BT owns the highest level of genetic diversity by both two types of markers. 2 Considerable population differentiation exists among the ten P. balfouriana populations based on both SSR and STS markers, possibly caused by habitat fragmentation and heterogeneous environments. 3 The UPGMA clustering and PCA analyses based on SSR and STS marker, and FCA analyses based on SSR marker congruously separated population BY from other populations, which is likely due to the presence of mountain barriers. 4 The results of bottleneck analysis indicated that P. balfouriana populations that have undergone recent declines. In our research, the bottleneck effect don’t have a significant impact on the genetic diversity of species, however, the level of genetic diversity of P. balfouriana offspring populations growing in the fragmented habitats will decline in the future.

牦牛粪便对青藏高原东部高寒草甸土壤养分系统的影响

川西北高寒草甸位于青藏高原东部地区，是我国四大牧区之一，也是长江和黄河等江河源区的重要水源涵养功能区。近几十年来，大量牦牛粪便被牧民作为生物能源、肥料或者食用菌产业的原料而利用，为草原生态系统的养分平衡增加了生态风险。鉴于在青藏高原地区针对牦牛粪便的相关研究尚未见报道，本文从粪便和土壤养分相互变化趋势的角度出发，研究了粪便在夏秋两季的分解状况和粪便其下及其周围土壤的养分变化。通过此研究，将有助于了解牦牛粪便在自然状态下的分解速率以及粪便对土壤养分及土壤微生物生物量的影响，为粪便对草地土壤生态系统的贡献提供概念性认识，同时也为高寒草甸草地这种脆弱生态系统的可持续管理提供理论依据。 针对牦牛粪便自身养分释放及其对土壤在时间和空间尺度上的影响，本文通过模拟牛粪堆积，在不同时间和固定区域内对牛粪和土壤进行了夏秋两季的采样测定，分析了牛粪及土壤NO3--N、NH4+-N、速效K、无机P、有机C、全N 和全P 含量随时间的变化趋势。得到如下结果： 1. 在研究区域内，牛粪对草地生态系统具有较强的养分（N、P）贡献能力。据初步统计，其估值大致为氮素699~932 kg ha-1，P 素为110~147 kg ha-1。牛粪（湿重、干重）在夏秋季节的分解速率具有较大差异，夏季显著快于秋季。夏季牛粪湿重、干重在2 个月左右之后分别降为初期的14%和24%，而秋季同期分别降为35%和52%。牛粪养分（NO3--N、NH4+-N、速效K、无机P、有机C、全N 和全P）的分解速率在夏季也要显著快于秋季。秋季经过2 个月左右的分解之后，牛粪以上含量分别降至初始态的32%、60%、36%、64%、58%、63%和43%，远高于夏季的同期水平。 2. 在不同季节，牛粪周围的土壤养分（NO3--N、NH4+-N、速效K 和无机P）含量变化随时间改变呈现相同的趋势。但是，牛粪周围不同远近下土壤养分随时间的动态变化幅度略有不同。粪下土壤养分含量随时间变化波动较大，距粪便越远，随时间变化的变幅越为平缓。总体来说，在夏季由于粪便分解较快，对土壤养分的持续作用时间不及秋季，秋季粪便分解变慢，表现出养分的缓释特征。其次，牛粪对粪下土壤影响的持续时间也长于对周围土壤的作用时间。 3. 粪便对土壤养分（NO3--N、NH4+-N、速效K、无机P）影响的范围在不同季节具有差异。夏季要高于秋季，但对周围土壤养分影响的持续时间低于秋季。在夏季短期内，牛粪对土壤NO3--N 和速效K 含量的影响范围能够超过30cm，而对NH4+-N 和无机P 的影响范围则介于10cm 和30cm 之间。在2 个月左右之后，牛粪对周围土壤养分的影响能力基本消失。在秋季，牛粪对周围土壤养分影响范围难以达到30cm 处。粪便在夏季对其下土壤和周围土壤的有机C、全N 和全P 含量并无显著影响，但在秋季能显著增加其下土壤有机C、全N 和全P 含量。 4. 牛粪在秋季对土壤SMB-C、SMB-N 和SMB-P 含量的影响能够持续2 个月以上，由于秋冬季节牛粪分解缓慢，因此推断这种效应持续时间至少能够1 年左右。另一方面，牛粪在秋季对土壤SMB-C、SMB-N 和SMB-P 含量的影响范围主要集中在其下土壤，而周围的影响效应并不明显。 The grassland on the eastern fringe of Qinghai-Tibetan Plateau was one of the four greatest pasture zones in our country and the main water conservation function zones in the hesastream of Yangtse River and Huanghe river. Rencent years, lots of dung in this area was used as biological energy, fertilizer or material of fungoid growing, leading to high risk of nutrient banlance in grassland ecosystem. In view of the researches on the impact of yak dung in this area are relatively rare, the present study focused on the relationship of dung and soil nutrient transformation in sunmer and autumn, which could profoundly illuminate the mechanism of dung decomposition and the effect of dung on soil chemical properties and soil microbe biomass. The present study also contributed to a basic understand and provided scientific management in the high-frigid ecosystem. Decomposition of yak dung and its effect on soil chemical properties in eastern grassland of Qinghai-Tibetan Plateau were determined. The study simulated the real dung pats, took dung and soil samples at different time and fixed-point in summer and autumn. The samples were analysed for NO3--N, NH4+-N, available K, inorganic P, total organic C (TOC), total N (TN), total P (TP). It was concluded that: 1. In study area, the yak dung supplied to ecosystem substantial nutrient. It is estimated that the N contribution of dung was approximately 699~932 kg ha-1, P contribution was approximately 110~147 kg ha-1. The rate of yak decomposition was more rapid in summer than autumn, the wet and dry weight of yak decreased to 14% and 24% respectively after 2 months when dung excreted in summer, with 35% and 52% in autumn. The content of NO3--N、NH4+-N、available K、inorganic P、TOC、TN and TP in dung decomposed more rapid in summer too. After 2 months when dung excreted in autumn, the content of above nutrient decreased to 32%、60%、36%、64%、58%、63% and 43% respectively，which were significantly higher than summer. 2. The content of NO3--N、NH4+-N、available K and inorganic P in soil around dung had the same transformation trend in each season, whereas it was distinguishing at different gradient of distance from dung, the nutrient in soil below dung had the most significant change while the more far from dung, the less change in soil. It was concluded that the yak dung had prolong impacts on soil in autumn compared with summer, besides, it aslo showed that the yak dung had protract effect on soil below dung compared with soil around dung. 3. The yak dung had expansive impact on soil around dung in summer whereas had relatively short effect compared with autumn. In short-term at summer, there was a significant increase about the content of NO3--N and available K around 30cm radius from dung pat while the content of NH4+-N and inorganic P between 10cm to 30cm. After 2 months, the impact almost disappeared. In autumn, the effect was hard to reach 30cm. The yak dung had no significant effects on the content of TOC、TN and TP in soil below or around dung in summer whereas there was a obvious increase in soil below dung pat in autumn. 4. The duration of effect of yak dung on soil microbial biomass(SMB) C、N and P was at least 2 months, maybe even more than 1 year. On the other hand, the impact of dung on SMB-C、SMB-N and SMB-P mainly acted on soil below dung while no obious effect on soil around dung.

黄土丘陵沟壑区林地水文生态效应

根据安塞水土保持试验站1993～2002年林地径流小区的降雨产流产沙的定位观测资料及2002年土壤含水量资料,分析了不同树种对坡面尺度降雨产流产沙及土壤水分的影响。结果表明:场降雨径流小区的产流量、产沙量与降雨量具有较好的相关性;多元回归分析表明,场降雨产流量和产沙量与降雨量和最大30min雨强的乘积呈正相关,与植被覆盖度呈负相关,场降雨产沙量回归方程复相关系数为0.253,各处理场降雨产流量回归方程复相关系数的变化范围为0.465～0.723,均达到了极显著的水平(P<0.01)。同时,各树种均具有良好的减流减沙功能,与农地相比,年均产流量和产沙量分别减少4.8%～52.9%和26.8%～86.0%;沙棘纯林及其混交林的减流减沙效益优于油松纯林。同时,沙棘纯林及其各混交林在造林初期就表现出良好的减流减沙效益,随着树龄的增长,其作用更加明显;而油松纯林在造林初期作用不明显,甚至出现产流量和产沙量大于农地的现象,但随着树龄的增长,减流减沙作用逐渐呈现并增大。沙棘纯林及其混交林30cm以下土壤含水量在整个生长季中均呈递减趋势,生长季初(4月份)土壤含水量最高,而生长季末(10月份)降到最低值。2002年沙棘纯林的...

基于GIS的区域水土流失生态风险评价

为了给区域尺度的水土流失治理、规划及评价提供科学的依据,将"风险评价"的概念引入水土保持学科之中,定义了区域水土流失生态风险评价的概念,提出了评价的方法与步骤,构建了区域水土流失生态风险评价模型框架,并以延河流域为例进行了应用。结果表明:延河中游及安塞县和宝塔区为优先治理区;证明区域水土流失生态风险评价可以为政府水土保持管理决策提供参考。

水库集水区水土保持与流域产水量——以密云水库上游潮白河流域为例

针对密云水库上游承德"21世纪水资源可持续利用项目"中水土流失治理后来水减少,加剧下游城市(北京)水资源供需矛盾的问题,探讨集水区减少水土保持用水,增加流域产水量,从而水资源在下游(首都圈)发挥最大效益的思路。在将流域分成3种类型区的基础上,提出了流域分区治理方案及其标准:1)生态产水功能区,以增加产水供给下游为主要目的,提出以需水量最低的低覆盖度草地配置为主的水土流失坡面治理模式和减少蓄水、增大拦沙的弱化与强化相结合的沟道治理模式;2)生产生活功能区,以满足流域基本粮食生产为主要目的,提出以黄土丘陵区坝地为主的水土流失治理模式及其标准;3)生态产水与生产生活复合功能区,兼顾二者功能,提出以需水量中等的灌木林和疏林配置为主的水土流失治理模式及标准。

黄土高原沟壑区不同树种的水土保持效益及其适应性评价

研究黄土高原沟壑区不同树种幼林的水土保持效益及其适应性。【方法】以草地为对照,对黄土高原沟壑区刺槐、油松、沙棘、侧柏纯林及其混交林径流小区的产流产沙情况、土壤水分状况及各树种的生理特性进行了分析。【结果】造林初期,各树种及其不同造林方式的水土保持效益均比较差,处于水土保持功能低下阶段,土壤侵蚀的差异主要是由植被的不同覆盖度引起的,二者呈二次多项式关系;回归分析表明,当覆盖度达53%时土壤侵蚀较为轻微。草地和各树种林下0~250 cm土层土壤水分变化较大,其中以刺槐消耗土壤水分最多,其次是侧柏,油松、沙棘和草地之间差异不明显;刺槐纯林与其混交林下土壤水分的差异比较明显,而其他树种不同造林方式下的土壤水分无明显差异。各树种叶片的水分利用效率表现为侧柏>油松≈沙棘>刺槐,油松与沙棘混交造林后两者的水分利用效率都有显著提高;各树种叶片的蒸腾速率表现为刺槐≈沙棘>油松>侧柏,沙棘与油松或刺槐混交后,油松与刺槐的蒸腾速率均有所降低,而沙棘变化不显著。【结论】综合考虑树种的水保效益及其适应性可以发现,沙棘与油松混交可能是黄土高原沟壑区较为适宜的一种造林方式。

黄土沟壑区小流域水土保持减水效益分析

在实测资料的基础上借助流域水沙耦合模型中的产流模式 ,将水土保持减水型措施和植被型措施在减流中的作用定量分割开来 ,为区域水土流失综合治理提供基础数据 .结果显示 ,高度综合治理的插财主沟和杨家沟小流域平均减水分别为 6 6 .2 %和 5 8.7% .其中减水型措施分别减水 42 .0 %和 19.8% ,植被型措施分别为 2 4.2 %和 38.9% .与未治理小流域相比 ,综合治理使小流域拦蓄水程度明显提高 ,减水型措施拦蓄径流作用显著高于植被型措施

黄土高原水土保持的水文环境效应研究进展

黄土区大面积、高强度的植被营造工程和各项水利工程虽充分利用了有限的水资源 ,减少了入黄泥沙 ,但同时也人为的切断或改变了水分循环的途径 ,对水环境产生不同方向和程度的影响。尽管国内外学者对水土保持的水环境效应已进行了不少研究 ,但仍存在一些问题 ,主要表现在单项措施 ,特别是林草措施下的水环境效应研究比较深入 ;在水环境研究内容上 ,多注重对地表径流减水减沙的分析 ,而对水量平衡、水文情势等研究较少 ;在研究尺度上 ,多集中于对径流小区的分析 ,单点研究深入而面研究不够

黄土高原典型小流域综合治理的水文生态效应(英文)

从流域产流规律及水土保持措施改变引起的土壤水分状况和流域蒸散发的变化等方面评价了黄土丘陵沟壑区泉家沟流域水土保持措施变化对流域水分生态环境的影响。结果表明:水土保持与生态建设过程改变了土地利用结构,对小流域水环境变迁具有很大的影响作用,主要表现在:减少地表径流量,径流模数1996～2000年平均较1980～1985年减少了36.1%;不同治理措施土壤水分状况不同,灌木林地、人工草地和乔木林地均存在深度和厚度不等的土壤"干层";不同地貌部位土壤储水差异很大,阴坡的水分环境优于阳坡,沟底优于峁顶,缓坡优于陡坡;林草措施对流域总蒸散量起着决定性作用,1991～1995年流域林草地面积达到最大,总蒸散量也达到最大,与治理初期相比,总蒸散量累计增加了56.3mm。

水土保持是生态环境建设的主体

论述了水土保持与生态环境的关系 ,分析了水土流失对生态环境造成的严重影响和由此造成的经济损失 ,搞好水土保持不但可以改善生态环境 ,而且提高了人民的生活水平

浅论黄土高原集雨补灌农业的地位与作用

干旱缺水与水土流失并存是制约黄土高原经济发展的两大瓶颈性因素.集雨补灌农业作为雨水利用的更高发展阶段,更加强调了从时间和空间2个方面对有限雨水资源实施主动调控与利用.大量研究与实践证明,集雨补灌农业不仅是黄土高原不可缺少的水资源开发利用形式,也是黄土高原水土保持工程技术体系的重要组成部分,更是黄土高原旱地农业持续发展的一种综合模式和战略性措施,是对旱地农业的进一步继承和发展.另外,具有工程化、科技化、规模化内涵的集雨补灌农业也已经成为现代节水农业技术体系的重要研究内容之一.黄土高原集雨补灌农业研究的深度和广度将会持续深入,其技术发展更加依赖于高新技术的支撑与应用.

黄土丘陵沟壑区不同植被类型的水土保持功能及养分流失效应

对黄土丘陵沟壑区安塞水土保持试验站3种草本、3种灌木、3种乔木、1种农田共计10种植被类型径流小区进行径流和侵蚀泥沙观测,并分别分析其养分含量,研究黄土丘陵区不同植被类型水土保持功能及养分流失效应。结果表明,乔、灌、草植被类型的水土保持功能相对农田较好,在径流和土壤养分流失方面相对农田较少。因此,该地区要注意建设和恢复草、灌植被,使之尽快起到水土保持作用,近而减少土壤养分流失。

黄土高原地区耕作技术效益研究

黄土高原地区地形破碎 ,坡地所占比例大 ,水土流失严重。调查和试验表明 ,在坡耕地上 ,因地制宜地采取各种水土保持耕作技术措施 ,对改变坡面微地貌 ,减少水土流失 ,增加土壤抗蚀、蓄水、保土性能 ;培肥地力和提高作物产量 ,都具有显著作用。着重分析了效果明显的八种耕作技术及其特征 ,供决策部门在制订规划时参考

沙棘的水土保持功能及其在治理和开发黄土高原中的作用(英文)

研究表明 ,5～ 7年生沙棘林冠层可截留降水 8 5%～ 4 9 0 % ,并降低雨滴动能 ;枯枝落叶层重5 4 6t·hm- 2 ,其最大持水量可达 15 31t·hm- 2 ,有 1cm厚枯枝落叶层覆盖地表 ,即可基本控制水土流失 ;根系可以提高土壤的抗冲性和抗蚀性 ,与无根系土壤相比 ,可减少土壤冲刷量 55%～ 88% .据1988～ 1994年雨季径流小区测定 ,沙棘林在栽植后 4～ 5年可充分发挥水土保持作用 ,与农地相比 ,可减少地表径流量 87 1% ,减少土壤流失量 99 0 % .此外 ,它还可以每 4～ 5年提供薪材 10～ 30t·hm- 2 ,提高土壤中有机质和氮素含量 115%和 90 % ,生产沙棘果实 50 0kg·hm- 2 .所有这些表明了沙棘在治理黄土高原水土流失和改善人民生活条件 ,在实现由“恶性循环”向“良性循环”转变等方面 ,具有十分重要的作用 .目前 ,黄土地区已建立起若干利用沙棘固坡、防洪、解决燃料短缺和综合治理小流域的成功典型