指數羊草模型
Ⅰ 數學建模，人狼羊草過河問題
設目的地為南 另一端為北
先把羊從北岸運到南岸，此時北岸剩狼和草，
然後人自行駕船回北岸，將草運裝船運到南岸
到南岸之後將草卸下，載上羊返回北岸
到北岸卸下羊 裝上狼，將狼載上運到南岸
到南岸卸下，此時南岸剩狼和草
空載駕船到北岸 裝上羊 返回南岸
Ⅱ 典型地區環境地質指標研究
一、研究區概況
大慶市位於松嫩平原中部，黑龍江省西部，屬松花江流域，是我國最大的石油、石化生產基地。現轄肇州、肇源、林甸、杜爾伯特四個縣，以及薩爾圖、讓胡路、龍鳳、紅崗、大同五個區，總面積21 219 km2，截至2006年10月18日，總人口數為265.7萬人，工業企業1000餘家。其中市區面積5107 km2，人口121.2萬。大慶市區行政區劃主要構成如表7-5所示，地理位置如圖7-1所示。
表7-5 大慶市區行政區劃表（2004年）
圖7-1 大慶市區行政區劃圖
（一）地質與地形地貌
大慶市在地質構造上屬松遼盆地，它位於松遼盆地北部，處於松花江、嫩江一級階地上，地層沉積厚度達6000 m以上。在漫長的地質構造運動作用下，大慶市地下岩層形成兩側為凹陷的構造——三肇凹陷和齊家古龍凹陷，中部為隆起構造——大慶長垣構造。大慶長垣是松遼盆地中央坳陷區北部的一個大型背斜構造帶，南北長140 km，東西最寬處約70 km。正是被稱為「大慶長垣」的構造，孕育了大慶油田的主體，長垣之上，自北而南有喇嘛甸、薩爾圖、杏崗村、太平屯、高檯子、葡萄花和敖包塔7個油田。
從第四紀地質構造上來看，大慶市可以分為：沖擊層、低漫灘堆積層、第四系水系、風積層、高漫灘堆積層、洪積（沖積）層和全新統，見表7-6。
表7-6 大慶市第四紀構造及其面積
全市地勢東北高、西南低，一般地面高程在126～165 m之間，自然坡降在1/5000至1/3000左右，相對高差較小，為10～39 m，境內無山無嶺，地貌表現為坡狀起伏的低平原。
從地貌成因類型及形態特徵看，大慶大面積為沖積洪積湖積低平原，局部為沖積洪積河漫灘、風積沙丘地貌。沖積洪積湖積低平原分布於大慶市中部廣大地區，地形平緩，表現為坡狀起伏：沖積洪積河漫灘呈條帶狀分布於沿江地帶，地勢平坦，地面濕潤，並分布有較多季節性泡沼和沼澤濕地及小塊的殘留階地；風成沙丘呈北西-南東向條帶狀分布，大部分現已固定或半固定。在地勢稍高多為平緩的漫崗，其上植被發育較差，平地上多為耕地、草原，間有許多面積不大的鹽鹼小丘；低處多為排水不暢的季節性積水窪地和低位沼澤，以及大大小小的鹼水泡子。
（二）氣候
大慶市地處北溫帶歐亞大陸東緣大陸季風氣候區，屬於半濕潤與半乾旱區域，受蒙古內陸冷空氣和海洋暖流季風的共同影響。春季多大風，少雨乾燥；夏季短暫，受太平洋高壓氣團影響，雨熱同季，高溫多雨；秋季日照長，常有早霜；冬季漫長，受高空西北氣流控制，嚴寒少雪。市區多年平均氣溫3.2℃，1月份平均氣溫-19.6℃，7月份平均氣溫22.8℃，極端最低氣溫-37.7℃，極端最高氣溫37.4℃。無霜期140天，年平均日照時數為2826h。季節性大風明顯，年平均風速3.9m/s。
大慶市氣候災害最主要的是乾旱，特別是春季，春季降水不到全年的15%。由於年內降水分配不均，強度大，降低了降水的有效性，造成夏、秋洪澇災害。此外，低溫寒冷、霜凍、冰雹、大風出現的頻率較高，造成程度不同的其他災害。
（三）土壤
大慶市區土壤是在特定的地貌、成土母質、氣候、水文、植被等成土因素的綜合作用下形成的。草原土壤占市區總土地面積的 18.64%，是主要的耕地土壤；水文土壤主要有草甸土和沼澤土，其中草甸土占市區總土地面積的52.23%。大慶地區特殊的自然地理環境使區內土壤既有一般的成土規律，又有特殊的隱域性成土方式。第四紀粘土、亞粘土為主的沉積物，決定了大慶地區土壤的基本性質，即具有溫帶平原土壤系列的基本特點。根據土壤普查資料，大慶市土壤共分 6 個土類，13 個亞類、13 個土屬，28 個土種。
（四）植被
大慶市天然植被主要由草甸草原、低地鹽化草甸和沼澤構成。草甸草原是松嫩平原的主要組成部分，分布在漫崗、緩坡地和低平地上，植物主要以中早生的多年生草本植物為建群種，並以叢生和根莖型禾草占優勢。禾本科主要有羊草、貝加爾針茅、野古草、隱子草和洽草等；豆科有興安胡枝子、細葉胡枝子、五脈山薰豆、首箱、草木褲、山野豌豆等，雜草類主要有篙屬、萎陵屬雜草。植被蓋度多在65%以上，草層平均厚度50 cm左右，畝產乾草約100～150 kg。此類草場是畜牧生產主要割草場和放牧地。低地鹽化草甸在大慶市有一定面積的分布，多處在地勢低窪地帶，與草甸草原植被呈鑲嵌分布。植被由鹽中生和早中生禾草、雜草類組成，主要植物有星星草、鹼茅、羊草、蘆葦、野黑麥、鹽生鳳毛菊、鹼蓬、鹼高等，植被蓋度60-80%，草層平均高55 cm，畝產乾草70 kg。此類草地主要作為放牧場。沼澤植被在大慶市有小面積分布，主要在長年積水或季節性積水的內地閉流窪地、無尾河散流低地和江灘窪地，植物主要有蘆葦、小葉樟、三棱草、苔草等組成，蘆葦是最常見的類型，植被蓋度在80-100%，生長高度150～250 cm，產量很高，主要用於造紙工業。除了占優勢的草本植物外，在西部風沙土區還有野生的蒙古杏、榆樹等樹種分布，現已遭受嚴重破壞。沿江地區還有天然的山杏、榆樹、灌木柳等。
不過目前，大慶市天然植被己有很大一部分被開墾為農田，並在村鎮周圍和農田邊緣種植了大量的楊樹。保持天然植被的地段多為干早貧膺的沙地、較重的鹽鹼地以及沼澤地等。另有一部分植被由於油田開發而受到嚴重破壞。
（五）水文
1.降水
大慶市夏季降水量豐沛，冬季降水稀少。多年平均降水量為380～470 mm，最大降水量為664 mm，最小降水量為213 mm。年內降水量分配不均，主要集中在7～8月份，約佔全年降水量的55%。大氣降水明顯表現為年際變化大、年內分配不均，並呈現夏季豐水、冬季枯水、春秋過渡的特點。
2.地表水
大慶市地表水資源表現為明顯的閉流區特徵。境內湖泊、泡沼星羅棋布，但很多泡沼多為鹼性泡子，鹼性強、鹽分含量高，未經處理不能做灌溉用水。市區內無天然河流，松花江、嫩江從西南部邊緣通過。省內兩條最大的無尾河——烏裕爾河和雙陽河的尾部逐漸消失在林甸和杜蒙縣的大片葦塘和濕地中，大氣降雨都匯集到低窪處，形成許多季節性沼澤地，全市有常年水泡208個，其中市區有156個。地表水系由引水系統、排水系統和諸多泡沼組成。引水系統包括三條以嫩江水位水源的北部、中部、南部引嫩工程和相應的蓄水工程組成，蓄水工程主要包括大慶水庫、紅旗水庫、龍虎泡水庫、北湖、東湖等。日供水能力117萬m3。排水系統有南線排水和東線排水組成，東線由石化總廠污水管線進入清肯泡，南線主要是指安肇新河排水系統。
3.地下水
大慶市已探明地下有四個含水系統，即主要由第四系林甸組、泰康組及第三系大安組、白堊系明水組構成。因含水層受古沉積環境影響，其結構特徵、埋藏條件、補給、徑流條件差異很大，各含水層富水性差別較為明顯。總體而言，含水厚度在10～40 m之間，頂板埋深為35～60 m，一般單井出水量為20～50 t/h，地下水可開采量為每年9.6億m3。
大慶市各含水層為低礦化度重碳酸氫鈉（NaHCO3）型水，但主要指標有明顯的差異。在含水層之間，總溶解性固體由高到低依次為大安組、泰康組、林甸組、明水組，總硬度由高到低依次為泰康組、林甸組、明水組、大安組，錳含量由高到低依次為明水組、泰康組、林甸組、大安組，氟含量由高到低為林甸組、泰康組、大安組、明水組，pH值由高到低依次為明水組、林甸組、大安組、泰康組。總的情況分析，明水組水質最好，大安組水質次之，第四系、泰康組水質一般。在平面分布上的總體情況是，大慶長垣以東地區水質好於以西地區。
（六）石油天然氣
大慶市位於松遼盆地的中心部位，是中生代至新生代時期的一個大沉積盆地，地下有豐富的石油天然氣資源。截至 2001 年底，共發現探明石油地質儲量 56.2 億t，已動用地質儲量 47.9 億t，已開發的含油麵積 2123.77 km2，佔大慶市總面積的 41.59%。大慶市天然氣資源也較為豐富，天然氣地質儲量 548.22 億m3。
二、大慶市水土環境變化影響、狀態和後果分析及環境地質指標研究
綜觀大慶市水土環境惡化的各種相關因素，其主要成因為：大慶市地處松嫩平原腹地，地質環境脆弱；油田的開發、建設活動加劇了市區水質和土壤的污染，造成區域地下水位持續大幅下降，導致土地資源流失，土地利用結構發生變化等一系列水土環境問題。
（一）氣象
大氣降水情況表現為年際變化大、年內分配不均的特徵，並呈現夏季豐水、冬季枯水、春秋過渡的特點。夏季受東南季風的影響降水量豐沛，佔全年降水量的60%左右；冬季在乾冷東北風控制下降水稀少，僅佔全年的4%～6%，見表7-7、7-8。
表7-7 大慶市區代表站降水量系列豐枯評定表
表7-8 大慶市區主要代表站多年平均降水量分配表
對於潛水含水層，水位變化受降雨影響較大，豐水位出現在8～9月份，枯水期多出現在4～5月份，圖7-2是市區一潛水含水層地下水位與降雨量的關系曲線圖。
（二）水文地質
大慶市含水層主要由第四系林甸組、泰康組及第三系大安組、白堊系明水組構成。因含水層受古沉積環境影響，其結構特徵、埋藏條件、補給、徑流條件差異很大，各含水層富水性差別較為明顯，根據地下水含水層特徵及埋藏條件可將區域內地下水分為富水區、中等富水區、弱富水區和貧水區四個區域，以大慶長垣為界，將規劃區分為西部含水層系統及東部含水層系統，東部明水組缺失邊界以南為東南部含水層系統。
圖7-2 地下水位與降雨量的關系曲線
1.齊齊哈爾組潛水含水層
岩性為沖積和湖相沉積的細粉砂層。在低平原地區發育，岩性為黃土狀亞粘土、亞粘土、粉細砂，潛水含水層底板埋深一般在5.0～30.0 m之間。賦存孔隙潛水，含水層厚度2.50～8.50 m，水位埋深2.5～8.3 m，滲透系數0.6～3.2 m/d，單井涌水量<100 m3/d，水質類型為低礦化淡水-微鹹水。
2.大興屯組潛水含水層
岩性為沖積相沉積的地層。在區域高平原地區發育，岩性為黃土狀亞粘土、亞粘土、粉細砂，賦存孔隙潛水，含水層厚度0.50～5.50 m，水位埋深3.5～6.5 m 滲透系數0.8～2.5 m/d，單井涌水量<100 m3/d，水質類型為低礦化淡水-微鹹水。
3.林甸組承壓含水層
主要由河流相沉積細砂、砂礫石組成。除大慶長垣頂部缺失外，油田大部分地區都有分布，以油田西部發育最好。油田東部只有龍鳳—卧里屯一帶分布。在油田西部，埋深深度和厚度均自東向西，自南向北加深增厚，在前進水源以南地區逐漸變薄。厚度一般都在10.0 m以上，大部分地區都在20.0～60.0 m之間。少數在75～80 m之間。含水層顆粒粗大，分選較好，有效孔隙度大，透水性強，富水性較強。300 mm井管單井出水量為3615～5462 m3/d。林甸組含水層是規劃區主要開采層位之一，其原始靜水位埋深在3.0～10.0 m之間，目前，在降落漏斗范圍內，水位埋深在15～25.42 m之間。水質類型為低礦化度的重碳酸鈉型水。
4.泰康組承壓含水層
岩性主要是含礫細砂和含礫中粗砂，自上而下由細變粗，呈明顯河流相沉積。上部以中細砂和粉細砂為主，底部為厚層狀含礫中粗砂。含水層只分布於大慶油田的西側地區，與上覆第四系砂礫石層之間有一層分布不穩定的亞土、粘土和粉砂交互層，沉積發育比較穩定，厚度為5.0～20.0 m，且分布不穩定粘土或亞粘土互層相隔，沉積缺失而形成天然的「天窗」。通過弱透水層和「天窗」，使第四系林甸組含水層與該含水層相連通，水利聯系較為密切，可視為同一含水層系統。
5.第三系大安組孔隙承壓含水層
該含水層受沉積構造運動影響，分布不穩定，含水層較薄，厚度在3.0～8.0 m之間，含水層岩性為含礫砂岩，膠結鬆散，顆粒較細，孔隙較小，富水性略差。單井出水量為800～1000 m3/d。礦化度為240～660 mg/l，水質類型為重碳酸鈉型水。
6.白堊系明水組孔隙承壓含水層
又分為明水組二段承壓含水層和明水組一段承壓含水層。前者沉積時受構造運動影響，分布不穩定，多以透鏡體分布。含水層單層較多，一般2～10層。單層厚度在3.0～26.0 m之間，累計厚度在10.0～80.0 m之間，局部最厚可達100 m。含水層岩石顆粒較細，孔隙較小，富水性略差。單井出水量為430～1700 m3/d。礦化度為300～700 mg/l，水質類型為重碳酸鈉型水。後者與明水組二段含水層平面分布范圍基本一致，含水層沉積特徵受構造運動的影響很小，分布穩定性較好，特別是其上部含水層呈連續分布，沉積發育良好。含水層單層數較明水組二段少，一般為1～8個單層，單層厚度在3.0～29.0 m之間。含水層累計厚度為在5.0～55.0 m之間，局部地區最厚可達66.5 m。明水組一段含水層發育較為穩定、厚度為20 m左右，灰黑色泥質砂岩，砂岩分為上下兩部分。其中上部發育良好，單層厚度較大，區域分布十分穩定，岩石顆粒較粗，有效孔隙度較大，富水性較強。而下部則發育較差，分布也不穩定，在三肇凹陷東部，發育相對較好。在龍鳳、東水源地區，該含水層在油田開發初期可噴出地面10餘m。目前，漏斗范圍內最大降深在地面以下50 m。單井開采量為400～1000 m3/d，礦化度為300～800 mg/l，總硬度為96～500 mg/l（以CaCO3計）。
（三）地表水質
地表水是大慶市水資源的重要組成部分。大慶市的地面水體主要由江河、「三引水系」、自然泡沼、人工湖庫和排水渠系共五部分組成。由於大慶以石油開采和石油化工為主體產業結構特點，結合大慶地區地表水體中的主要超標項目，選擇了DO、COD、BOD5、揮發酚、CN-、石油類、總砷、六價鉻、總鎘、氨氮10個為地表水環境質量評價因子。
江河：由表7-9可見，區內松嫩兩江，僅在中部引嫩乾渠渠首及肇源站段為Ⅲ類地表水體，其他站段為Ⅳ級水體。江水的環境質量主要受到沿途納污及江水自凈條件的影響。從北部拉哈站段水體為4.6級，到中部引水渠首江水由於自凈作用綜合級數變為3.60級，至江橋站段由於途中接納了齊齊哈爾市的污水排放使江水綜合級數上升到4.14級。至古恰，松花江接納庫里泡4.87級的排水後江水由4.10級上升為4.69級。各斷面環境監測資料統計表明，松嫩兩江主要超標項目是化學耗氧量、生化需氧量、石油類物質。烏裕爾河和雙陽河因受其上游各縣污水排放的影響，水質較差。其綜合級數分別為5.79和5.38級。屬Ⅴ類地表水體。主要超標項目有化學耗氧量、生化耗氧量和石油類物質。
引水系統：中部引嫩乾渠和北部引嫩總乾渠質量分別為Ⅲ級（3.67級）和Ⅳ級（4.6級）。大慶水庫和紅旗水庫為Ⅲ級地表水體。綜合級數分別是3.31級和3.9級。據不同水期的監測資料分析，大慶水庫枯、平、豐水期綜合級數變化明顯，主要表現為枯水期水質最差，豐水期水質較好，可達Ⅱ類地表水標准。
排水渠：安肇新河和西部排水乾渠為大慶市排水主幹系統，並匯合於大同，而後注入庫里泡。排水系統承泄大慶市的城市污水和工業廢水。安肇新河源於王花泡滯洪區，與東排干，中央排乾和興隆排干構成東部排水系統並串聯於中內泡。主要接納薩爾圖區、龍鳳區和紅崗區及大同區的部分污水。水質較差。綜合級數顯示，東排干為4.93級，中央排干為5.84級，安肇新河為5.44級。西部排水總乾渠北起大慶水庫，南到民榮泡南端入安肇新河，全103.4km。設計流量10m3/s。具有油田排水，工業排水、農田灌溉等功能。西部排水乾渠北部水質較好，基本符合Ⅲ級地表水體標准，其間串聯於啞葫蘆泡，東卡梁泡和八百垧泡後，接受了讓胡路區、紅崗區和大同區的污水排入，幾個斷面的綜合級數都在5.8級以上，污染較為嚴重。
湖泡：大慶地區湖泊眾多，是地表水環境系統的重要組成部分，多數湖泊具有納污功能，城市污水、工業廢水、地表徑流是這些湖泡的主要補給，有的湖泊也有來自地下水潛水的補給，如蓮環湖等，使這些湖泊終年不幹，得以存在，湖泊是污水的匯集地，也是區內污染最為嚴重的區域。據斷面監測，串聯於安肇新河的中內泡1998年豐水期綜合級數為8.06級，枯水期竟高達15.44級。大慶市與水環境密切相關的二十幾個湖泡，除王花泡、八百垧泡、蓮環湖、庫里泡為Ⅳ級地表水體外，其餘皆為Ⅴ級水體或超Ⅴ級水體。其中污染最為嚴重的是：老豬泡、中內泡、周瞎子泡、民榮泡、陳家大院泡。
表7-9 大慶市地表水體質量評價結果表
綜上所述，大慶地區地表水體的污染以化學耗氧量、生化需氧量、石油類、有機污染為主，其次為總氮和總磷超標元素。地表水體污染的主要原因是城市生活污水和工業廢水的排入造成的。其次地表徑流水質也是影響湖泊、河流水質的一個重要方面。
（四）地下水水質
大慶油田自開發以來，就以地下水作為主要的供水水源，由於地下水的大量開采，在開采區形成大面積水位降落漏斗，漏斗中心位於前進水源地附近，而且隨著開采量不斷增加，漏斗中心水位降落也相應增大，在許多水源地，如前進水源、齊家水源、讓胡路水源、喇嘛甸水源、紅衛星水源等水源地的水化學成分發生了變化，地下水的、硬度、Fe和Mn均有升高的趨勢。主要化學成分的情況如下：
1.Cl-離子
大慶市地下水中氯離子含量較低，大部分為Ⅰ級水，小於地下水環境質量標准規定的Ⅰ級水（50mg/L）。Ⅱ級水分布在齊家水源、喇化水源、西水源喇嘛甸水源一帶。
2離子
大慶市地下水中硫酸根含量大部分較低，為Ⅰ級水，低於地下水環境質量標准規定的50mg/l。Ⅱ級水分布在杏二水源、南二水源，龍鳳水源等地。Ⅲ級水主要分布在齊家水源地、西水源和讓湖路水源地。只在喇化、西水源、喇嘛甸水源的個別井點達到Ⅳ級和Ⅴ級水。
3.Fe離子
大慶市地下水中鐵離子的含量普遍較高，多數井點達到了Ⅳ級和Ⅴ級，即超過飲用水水質標准（0.3mg/l）。鐵的分布基本分成三個區，西部地下水中鐵含量較高，為Ⅴ級水，中部鐵含量主要為Ⅳ級水，而東部地下水中鐵含量相對較低，其中北水源、東水源、龍鳳水源至農牧廠一帶的地下水中鐵含量較低，為Ⅰ級水，是白堊系明水組含水層。紅衛星水源、喇嘛甸水源中部分井點及大同等地的地下水為Ⅳ級水，西部地區鐵含量普遍較高。
4.Mn離子
根據錳含量的高低，可將大慶市地下水分為東西兩個區。西區錳含量較高，多數為Ⅳ級水，個別地方為Ⅰ級水，如林甸的慶豐等地；而東部地區地下水中錳含量較低，大多為Ⅰ級水，如北水源、東水源、龍鳳水源至農牧廠一帶的明水組含水層，長垣西側的西水源、紅衛星水源、南水源、南二水源、前進水源等水源地部分井點為Ⅰ級水。
5離子
大慶市地下水中硝酸根含量大部分為Ⅰ級水，小於2mg/l。
6.F-離子
氟離子含量基本分為兩個區，西部地區含水層中含量較低，大部分為Ⅰ級水，包括綠色草原、胡吉吐莫、古龍、新肇、古恰等地，林源、新華、大興和肇源等地也為Ⅰ級水，而東部一些地區氟含量較高，為Ⅳ級水甚至Ⅴ級水。
7.TDS
大慶市地下水中溶解性總固體含量低的Ⅰ級水（<300mg/l）主要分布在明水組的慶賓館、九廠深、一廠作業一帶及肇源的個別地區，如源3。西部地區主要為Ⅱ級水，即TDS介於300～500mg/l。Ⅲ級水主要分布大同及杏二水源等地。只是在個別地方為Ⅳ級或Ⅴ級水，如喇化水源地、喇嘛甸水源地等。
8.硬度
大慶市西部地區地下水硬度含量介於150～350mg/l，為Ⅱ級水。
（五）地下水位
大慶市區是地下水開採的集中區域，由於大慶市無江無河缺乏地表水資源，開發初期主要以開發地下水作為主要的供水水源。在集中開采區先後建立地下水水源46座，經過40多年的開采，已形成東西兩個降漏漏斗。
西部漏斗區：主要開采目的層為第四系林甸組和第四系泰康組含水層，先後建成地下水水源地26座，由於集中開采形成南北長約104 km，寬40 km的降落漏斗，漏斗影響面積為4000 km2，從動態分析可以發現，水量和水位呈直線的相關，漏斗的分布直接受地下水開采量控制，漏斗中心水位已經由最初的地面以下9 m，下降至現在的45.6 m，平均每年下降0.96 m（圖7-3、表7-10）。開采區在1972年開采量達約1.0億m3時，地下水位埋深19.62 m，使地下水位下降9～14 m，地下水降落漏斗開始擴大，從1972年起開采量逐年增加，到1976年開采量達1.48億 m3，降落漏斗影響面積2500 km2，開采強度達5920m3/km2·年，漏斗中心水位埋深達29.50 m，此時降漏斗迅速發展面積擴大，1986年地下水開采2.0億m3，漏斗中心水位埋深達34.24 m，從1986～1988年之間，開采量減少，到1988年開采量為1.7億 m3，漏斗中心水位相應有所回升，漏斗中心水位埋深33.28 m，1989年以後地下水開采量逐年增加，漏斗水位又隨之下降，到1996年達2.4億m3，水位埋深為45.6 m，水位總下降約30 m，1997年地下水開采量為2.3億m3，形成北起林甸花園鄉，南到採油七廠，西起新店，東到大慶長垣西側，漏斗中心位於獨立屯水源及相鄰地區降落漏斗，漏斗面積4000 km2，開采強度達6.57×103 m3/km2·年。
東部漏斗區：地下水主要開采目的層為明水組白堊系含水層，有集中開采水源10座，開采區1970年上開采量達0.28億m3，地下水位埋深25.00 m，地下水降落漏斗擴大，到1984年開采量達0.32億m3，漏斗中心水位達33.50m，1984年以後逐年增加開采量，1992年開采量達0.38億m3，漏斗中心水位持續下降為42 m，到1997年水位下降到53.4m，開采強度達6.51萬m3/km2·年，形成了北起青龍山奶牛場，南到安達畜牧農場，東起安達中本鄉，西至缺乏邊界的長約50 km，東西寬30 km的降落漏斗1560 km2，見圖7-4、表7-11。
圖7-3 西部開采區開采量與水位變化的關系
表7-10 西部漏斗區水源井開采量與水位的變化關系統計表
圖7-4 東部開采區開采量與水位變化的關系
表7-11 東部漏斗區水源井開采量與水位的變化關系統計表
（六）土地利用結構
2001 年大慶市區耕地面積 2042.16 km2，占總土地面積的 39.96%，牧草地面積 1486.97km2，占總土地面積的 29.10%，水域面積 431.96 km2，占總土地面積的 8.45%，建設用地 400.86km2，占總土地面積的 7.84%，未利用地733.34 km2，占總土地面積的 14.35%。與 1990 年相比（表7-12），11年期間耕地面積凈增 285.1 km2，年增長率 1.48%，牧草地面積減少 85.39 km2，平均每年遞減 0.49%，水域面積減少 51.54 km2，年遞減率 0.96%，建設用地增加 105.82 km2，年增長率 3.26%，未利用地減少 258.56 km2，平均每年遞減2.37%。1979年到1990 年期間，耕地增加 314.61km2，平均年增長 1.98%，牧草地減少 933.37km2，平均每年以 3.10%的速度減少，水域面積增加78.94 km2，年均增長 1.63%，建設用地增加 149.98 km2，年均增長 8.62%，未利用地增加 398.98 km2，年均增加 5.61%。其中各區1990、2001年土地利用情況見表7-13、表7-14。
表7-12 大慶市區土地利用類型統計表
表7-13 大慶市區1990年各區土地利用類型統計表
表7-14 大慶市區2001年各區土地利用類型統計表
1979 到 1990 年的 11 年期間研究區耕地主要去向是轉化為草地、居民點和未利用地，同時大量的草地轉變為耕地、水域、居民點和未利用地，未利用地一少部分轉變為居民點和耕地，大部分變成草地和水域用地。土地利用類型復雜的轉換過程，說明這一時期區域土地利用十分劇烈，人類的干擾活動是強烈而持續的。主要是由於大慶油田正處於中興鼎盛時期，一方面要保證產量，油井不斷加密，佔用了大量的耕地、草地，被佔用的土地建了油井和輸油管線以後不能再耕種和放牧形成了大面積的未利用地。另一方面大量人口的遷入和人口的自然增長使得城市建設的步伐不斷加快，油田佔用土地以後，剩餘的草地或被城市用地佔用，或者被開墾成耕地。而水域面積的增加主要是來自於草地和未利用地，則可能是由於氣候條件適宜，降水量增加導致地勢低窪處形成季節性積水的原因。居民點和建設用地主要轉變為草地和未利用地，主要原因是在油田區內建造的臨時居民點搬遷出油田。
1990 年到 2001 年期間，土地利用類型的相互轉化，主要表現為：草地面積因開墾耕地和城市建設佔用繼續減少，耕地面積繼續增加，城市建設用地增加，20世紀80年代形成的未利用地有一部分轉化為天然草地，大面積的天然水域萎縮變為未利用地，這與20世紀90 年代大慶氣候逐漸變干有著密切的關系。
（七）土壤質量
大慶市及周邊地區的土壤中，石油烴均值含量達78.01 mg/kg（背景值為48.36mg/kg），污染率為60%；揮發酚均值0.048 mg/kg（背景值為0.032mg/kg），污染率為48%；總鉛均值為24.34mg/kg（背景值為15.42mg/kg），污染率為43%；硫化物均值為0.13mg/kg（背景值為0.07mg/kg），污染率25%。上述資料明顯反映了大慶及周邊地區的土壤已遭受不同程度的污染。雖然石油類污染物在土壤中經3～5a即可降解；但這些物質可通過食物鏈進入人畜體內，從而危害人體健康。這些污染物來源於油田開發區和石油化工區的鑽井及輸油管線冒漏、井噴漏；石油化工廠的泄漏及廢氣廢液的排放和原材料堆放等；另外石油鑽井的廢液泥漿也是土壤污染的一個重要因素。每口井產生的廢液約60～80m3，20世紀80年代以前全部就地掩埋；以後2萬多口井液按80%回收，剩餘140萬m3井液就地掩埋。這些井液毒性大，顆粒小，呈黏稠狀，對土壤構成了嚴重威脅。
（八）水資源衰減
大慶全市地表水域面積42萬hm2，地下水可開采量每年為9.6億m3。由於採油過程中過量開采地下水，造成區域地下水位下降，在大慶長垣附近已經產生兩個區域性水位下降漏斗，漏斗面積分別為：4500 m2、1600 m2（包括林甸、杜蒙、安達部分），中心水位下降分別為36.00 m、44.00 m。由於漏斗范圍內承壓含水層壓力較小，可能導致地面沉降和地面塌陷。據不完全統計，自20世紀70年代開始，大慶市地下水水位年均下降16～19m。至2005年底，西部地區地下水水位埋深達48173m，而原始靜水位埋深僅210～1010m。
（九）土地退化
大慶市土地沙化、鹽鹼化及草原「三化」問題突出。據大慶市人大常委會數據，全市2.12萬km2土地，荒漠化土地面積已達8279 km2，占土地總面積的47%。由於土地沙化和鹽鹼化，使土壤黑土層變薄，有機質含量降低。據調查，大慶墾前黑土層厚度為40cm，墾後黑土層厚度僅為15～20cm。大慶現有1034萬畝草原，由於連年乾旱，載畜量過大，原生土壤高含鹼性，「三化」面積已達810萬畝，占總面積的78%。
（十）水文
濕地面積萎縮問題顯現。據黑龍江日報2006年報道，大慶市擁有濕地120萬公頃，佔全國已知濕地總面積的3.12%，接近1/30。大慶濕地發育的環境基礎為流速緩慢的河溪、淡水湖泊及相鄰的沼澤地，濕地類型屬河流及河漫灘沼澤濕地、湖泊及周邊沼澤濕地、草甸沼澤濕地。其中沼澤、葦地等 14.43 萬畝，水域 41.87萬畝。主要分布在肇源縣、杜蒙縣、林甸縣和市區。由於油田的深度開發，油田范圍不斷向外延伸，大量的濕地被開發利用。隨著石油化工的發展，污染排放物加劇，「落地油」及鑽井過程中產生化學泥漿和洗井廢水使得許多濕地變成了泥漿地、排污地、廢水排放池等。土壤、植被及濕地水體的大面積污染。
（十一）水土環境污染
大慶是我國著名的油都，在貢獻高額利潤的同時，也對當地水土環境產生了極大的破壞。最為突出的表現就是水土環境污染。2004年度，大慶市排放廢水12414.0萬t，其中工業廢水7799.04萬t，生活污水4615萬t。工業廢水中主要的污染物有COD、BOD5、SS、氨氮、石油類、硫化物、揮發酚、CN、砷、六價鉻、鉛等。由於境內無江無河，除每年約7000萬t的污水經凈化處理重新利用外，其餘全部排入地表泡沼中，致使分布於大慶市境內大部分納污泡沼皆為V級水或劣V級水。另外，對納污泡渠一定范圍內淺層地下水樣的檢測發現，色度、濁度、總硬度、鐵、錳、氟化物、高錳酸鹽指數、溶解性總固體超標。其中，鐵、錳、氟化物超標反映受原生地質環境影響。而色度、濁度、總硬度和高錳酸鹽指數超標，表明受人為活動所致。
水體受到污染的同時，土壤污染也不容小覷。油田石油化工區、石油開發區土壤污染比較嚴重，污染物排量大、濃度高、毒性強，且在土壤中存留時間長，難於降解，並能通過食物鏈在人體內蓄積而影響人體健康。污染來源主要有鑽井泥漿、鑽井岩屑及石油開采過程中的落地原油。1995年，區域土壤污染調查時發現，主要的污染物為石油總烴、酚類和硫化物及重金屬元素鉛、銅等。2005年，重點對石油開發區內的土壤中（面積196km2）重金屬元素展開調查，發現污染程度呈增加趨勢。
Ⅲ 什麼是理查茲方程
Richards equation
描述生物種群消長的數學模型。范·伯塔蘭菲（L.Von Ber-talanffy，1938，1957）最早提出動物體重的變化與合成和分解代謝速率成比例，在種群y＜1/e時用這些過程的速率描述。理查茲（F.J.Richards，1959）將范·伯塔蘭菲模型推衍為生長速度或瞬時速率即dy/dt隨t而變的曲線，提出以下形式的可塑性生長模型：
dy/dt＝rRy(1－ym－1)/(m－1)
式中，rR為速率參數；m為斜率參數，其值可以從0到無限大。當m＝0時，模型可轉化為指數模型，當m＝2時，則轉化為邏輯斯蒂模型（見邏輯斯蒂模型），而m接近1時可轉化變為岡伯茨模型（見岡伯茨方程）。因此，這是一個可塑性很強的模型（見圖）。該模型的積分形式為：
荔枝其他常見病害
粒線蟲屬（A nguina）
A nguina
楊榮錚
屬墊刃線蟲目粒線蟲科能夠刺激禾本科部分植物的種子、莖葉和花形成癭瘤的一類專性寄生線蟲。該屬已知有10餘種，如小麥粒線蟲、剪股穎粒線蟲和禾穀粒線蟲等。
形態特徵
雌蟲肥大，體長1.5～6毫米，左右，體表具有細的環紋，兩端尖細，常作螺旋狀捲曲，唇區低，不縊縮或稍縊縮，口針細弱，約10微米，基部球明顯。中食道球卵圓形，但個別蟲種（Anguina cecidoplas-tes）缺乏發育的中食道球，食道腺肥大耳狀或畸形，常稍擴展覆蓋腸端。雌蟲單卵巢，前端有1～2次四折，卵母細胞呈多行軸狀排列，陰門位體後部85%～90%處，有後陰子宮囊，長為肛陰距長的二分之一左右。雄蟲較小，線形，長約1～2毫米，單精巢，前端1～2次彎折，交合刺較寬，抱片包至尾亞末端部，雌雄尾均為圓錐形。二齡幼蟲細小，為侵染期幼蟲，亦有個別蟲種（Anguina millefolli）3齡幼蟲為侵染期。
生物學特性
粒線蟲幼蟲侵染寄主幼苗，進行外寄生，後逐漸向上移動，為害植株地上部分，刺激種子、莖、葉和花形成蟲癭，（大麥受害後一般不產生癭瘤）致使植株矮化，莖、葉彎曲畸形皺縮，有的蟲種可引起植株枯死。幼蟲在蟲癭內過冬（夏）。由於蟲癭表皮堅硬，內部水少，幼蟲代謝活動降低，處於休眠狀態，因而抗逆力較強，乾燥情況下可存活數年以上。有的蟲種蟲癭在低溫－15～－18℃下放置5小時，或用100℃乾熱處理1小時內部線蟲仍可存活。當蟲癭遇到適宜條件，幼蟲復甦活動，鑽出蟲癭，再度侵染。每年發生一代或一代以上。粒線蟲主要為害小麥、大麥、黑麥及禾本科雜草等單子葉植物，但有少數蟲種（Anguina amsinckiae和A.balsamophila）寄生於雙子葉植物。
重要病原線蟲
有小麥粒線蟲和剪股穎粒線蟲。
小麥粒線蟲[Anguina
tritici（Steinbuch）Chit-wood]1743年首先在英國發現。是最早發現的一種植物病原線蟲。該線蟲廣泛分布於世界各產麥區，中國絕大部分麥區小麥被害嚴重，一般可減產5%～10%，重者可達30%以上。主要為害小麥以及黑麥、山羊草等部分禾本科植物，亦可侵染大麥和燕麥，但發病輕微，不產生蟲癭。混於種子和土壤中蟲癭是下一季節的主要侵染來源。一般一年發生一代。小麥粒線蟲還可傳播小麥蜜穗病的病原細菌[Coryne bacterium fritici（Hat.）Buskholder]對小麥造成復合侵染。蟲癭內的這種病原細菌也可存活數年。這種線蟲的防治關鍵是進行種子檢驗和處理（見小麥線蟲病）。
剪股穎粒線蟲[Anguina
agrostis（Stembach）Filipjev.]歐洲、北美各國以及澳大利亞、紐西蘭和亞洲部分國家發生和為害。中國的內蒙古自治區部分地區亦有發生。主要為害剪股穎、羊茅草、黑麥草和早熟禾、鴨茅草、梯牧草、黃三毛草等禾本科植物，引起花序變形和形成蟲癭，嚴重影響牧草產量。蟲癭可抵抗不良環境，在乾燥情況下可數年不失去生活力。有些寄主如在澳大利亞的黑麥草（Lolium rigim），受害後形成的蟲癭還可傳帶能夠產生毒素的細菌（Corynebacterium rathayi Smith），這種細菌毒素以蟲癭厚壁上含量最大，含細菌蟲癭表面多呈黃色，可引起牲畜中毒，甚至致死。另據報道紫羊茅草（Festuca rubra，var.commutata）被害形成的蟲癭對羊、牛亦有毒害。控制這種線蟲，首先要查清其分布和為害情況，防止擴展蔓延。
Ⅳ 亞洲小車蝗主要禍害哪些植物
在典型草原區以田間籠罩的方法，調查了亞洲小車蝗(Dedaleus decorus asiaticus)在不同發育階段及不同密度下的草場損失。並在室內測定了亞洲小車蝗在4種濕度梯度下對4種代表性植物的取食量，測定結果表明：亞洲小車蝗在50～80%濕度下的取食量顯著大於其它濕度，並且亞洲小車蝗對羊草的取食量顯著大於其它植物。並結合草場濕度變化估測亞洲小車蝗單頭單日取食量；再結合不同處理下籠罩內的產草量，對亞洲小車蝗取食危害—產草量損失曲線進行了初步的擬合，得到該草場上亞洲小車蝗對牧草危害損失曲線：在補償極值前：Y_1=14/(1+e(3.44828+2.14034x))(Y_1：補償生長量，x：危害損失估計值)，在補償極值後：Y_2=((117.5+14)·x~(-2.95248))/(0.00098+x~(-2.95248))-117.5(Y_2：危害損失量，x：危害損失估計值) 籠罩試驗與人工模擬試驗的方法結合綜合評價了不同密度不同齡期的亞洲小車蝗對草場產草量的影響，最後的結果表明：在籠罩試驗中，3齡與4齡的亞洲小車蝗在蟲口密度低於15頭/m~2部不會對該草場造成危害；但在人工模擬試驗中4齡的亞洲小車蝗在15頭/m~2時已對草場造成危害；如果是一直連續性為害到成蟲階段，即使在5頭/m~2的低密度水平下，也會對草場造成危害，這是因為在成蟲階段草地生產力降低的原因；籠罩試驗以及人工模擬剪草試驗中發生危害的蟲口密度都在5頭/m~2與15頭/m~2之間，因此可以確定本草場的防治指標應在5-15頭/m~2之間，並結合兩個試驗不同齡期的為害情況，可以確定防治適期因在3齡階段。 通過余鳴(2006)所建立的生態經濟閾值模型ECT=(-1/(E×LnR))×(B+CC/(FL_n×P×EC))計算出當地草場的生態經濟閾值，其中的環境因子E在本試驗中取1，蓋度R通過數碼相機拍照的方式測得；其中的B值為亞洲小車蝗的允許生存數量，通過控制原則「亞洲小車的的總取食量=牧草的總生長量」計算求得；CC/(FL_×P×EC)部分即為傳統經濟閾值模型。最後得出：在該草場上，亞洲小車蝗的生態經濟閾值為11.04頭/m~2，防治適期為3齡蟲態。該結果與籠罩以及人工模擬剪草試驗的結果相符合，在與傳統經濟閾值的結果相比較後可知生態經濟閾值模型的結果准確性更高。亞洲小車蝗為害草場損失估計分析的研究。
Ⅳ 草原荒漠化（打一植物）
植物葉片是生態系統生命物質同化系統的主要構件,是生態系統物質生產和能量轉化的基礎。許多研究認為,植物的一些葉片性狀與植物的生長對策及植物利用資源的能力緊密聯系, 能夠反應植物適應環境變化所形成的生存對策，有關植物葉特性與土壤的相關研究主要集中在農田和森林生態系統方面本文選取草原植物主要葉特性——比葉面積和葉面積指數對沙漠化演變(自然狀態下)的響應研究。
樣地的選擇：研究在選擇的沙漠化梯度上進行。依據1985年草原普察在多倫縣境內的布點, 2001年8月用GPS重新尋找到其中的35個樣地,每個樣地隨機取3個1m*1m樣方做生態學調查; 2002和2003年的8月分別在縣境內沙質草原地帶分3個方向選取有明顯沙漠化梯度的樣地12個(包含4個梯度), 每個樣地隨機取 3個1m*1m樣方做生態學調查。在對3年取得的群落、種群和土壤數據進行聚類分析的基礎上對多倫縣境內的沙質草原劃分5階段。
取樣與測定：在5種類型樣地中每個樣方分植物種測地上生物量、葉乾重和葉面積,選取每個梯度上都有的植物種——羊草、糙隱子草、冷蒿和扁蓿豆,於植物生長旺盛期隨機採集新鮮植物葉片 (中部 ), 分種混合, 用於葉面積指數測定。
比葉面積和葉面積指數測定：用葉面積測量儀測量
烘乾稱重法測定1m*1m樣方植物葉片的乾重,根據以下公式計算:
葉片面積葉面積測量儀測量直接得到數據
比葉面積=葉片面積/葉片乾重( g )
葉面積指數=比葉面積*1m2樣方植物葉片的乾重
結果表明:隨著沙漠化加劇, 羊草和糙隱子草的比葉面積在沙漠化初期(梯度? )下降顯著 (P < 0101) ,菊葉萎陵菜和冰草的比葉面積在沙漠化後期(梯度ó )下降顯著(P < 0105), 寸草苔比葉面積下降不顯著(P > 0105) ,冷蒿比葉面積從沙漠化中、 後期開始顯著增加(P < 0105),扁蓿豆比葉面積從沙漠化初期開始顯著增大 (P < 0101); 羊草、糙隱子草和冷蒿的葉面積指數總體上呈顯著下降趨勢(P < 0101), 扁蓿豆葉面積指數顯著增加(P < 0101);羊草、 糙隱子草葉面積指數與土壤粘粒、 C、 N含量、 土壤含水量呈顯著正
相關(P < 0101), 與土壤 C /N比呈顯著負相關 (P < 0101);冷蒿和扁蓿豆葉面積指數與土壤因子的相關性和上述二者正好相反 (P < 0105) ;在葉面積指數與土壤因子線性擬合中,糙隱子草葉面積指數與土壤 C /N擬合最高(R 2= 1),其次是羊草葉面積指數與土壤含水量的擬合(R2= 01992), 扁蓿豆葉面積指數與土壤 C /N擬合最低(R 2= 01268)。土壤 C /N是影響草原沙漠化過程中共有種葉面積的關鍵因子(P < 0105), 其影響大小為糙隱子草>羊草>冷蒿>扁蓿豆。
Ⅵ 重要環境地質指標釋義
一、地表特徵
名稱：地表特徵
簡介：地表特徵指標主要測量或監測地表植被的變化及地表面的裸露程度。為衡量草地退化的最為直觀的指標之一。一般來說，草地退化的過程是：草地的茂盛程度降低，逐漸稀疏，高度呈下降趨勢，耐旱型植物開始逐漸占優勢，退化到一定程度，地表的裸露程度不斷增加，造成土地沙化、鹽漬化等。
意義：草地退化是草地生態系統的退化，其後果表現在各個方面。最直接、最易為人們看到的是草地植被的變化。嚴重退化的草地，其植物群落的高度，蓋度明顯下降，據調查，羊草的高度從45cm降到7cm，其蓋度即從30%降到10%，而大針茅的高度由27cm降到3cm，蓋度由5%降到0%，所以退化的草原最顯著的後果是植被的矮化。此後，生產力也大大下降，生物量只有原生植被的40%左右。
植被變化的另一個表現是植物群落組成的變化，在家畜的過度啃食條件下，不耐牧的植物顯著減少，而耐牧的植物則被保存下來，其結果導致退化草地由低適口性的植物所組成，這也就是為什麼退化草場的最終類型都可能是由耐旱耐牧的植物所組成的原因。在內蒙古典型草原，草原退化後，植物主要由冷蒿、星毛委陵菜構成。
地表植被的分布是反映草地退化最為直觀的指標之一，通過統計一個地區草地植被的覆蓋度、高度和產草量等參數，可以很好地衡量這個地區的草地退化情況。另外一些標志著某類草地植被類型出現的特徵種植物或標志草地出現退化具有指示意義的植物種，也具有很重要的意義。
人為或自然原因：自然因素與人為因素綜合作用。
適用環境：適合於處在退化過程中草原地區。
監測場地類型：已出現不同程度植被退化、地表裸露的退化地區。
空間尺度：塊段至景觀/中尺度至區域尺度。
測量方法：採用面積統計的方法進行測量。方法是隨機量取一定面積的地塊，分別計算其中草地面積與非草地面積占其總面積的百分率。
測量頻率：1～2年。
數據與監測的局限性：在進行指標參數測量和計算的過程中，會有部分人為主觀因素的影響。
過去與未來的應用：仝川（2000）根據地被物明顯減少、地被物消失以及表土裸露，甚至出現鹽鹼斑為臨界值，將草地退化程度劃分為輕度、中度、重度3個等級。李博（1997）以地被物明顯減少、地被物消失、地表裸露、呈現裸地或鹽鹼斑為臨界值，劃分出輕度、中度、重度和極度退化4個等級。我國現行的國家標准——天然草地退化、沙化、鹽漬化的分級指標（GB 19377—2003）其中也包括對地表特徵的監測參數（見表4-7）。
可能的臨界值：對於草地退化、草地沙化和草地鹽漬化，浮沙堆積面積占草地面積相對百分數的增加率、鹽鹼斑面積占草地面積相對百分數的增加率2個參數有不同的臨界值。
生態環境地質指標研究
主要參考文獻：
李博.中國北方草地退化及其防治對策.中國農業科學，1997（6）：1-9.
天然草地退化、沙化、鹽漬化的分級指標（GB 19377—2003）.
仝川.草地退化指數的研究.內蒙古大學學報（自然科學版），2000（5）：508-512.
其他資料來源：農林牧、環保等相關部門。
有關的環境與地質問題：草地退化、草地沙化和草地鹽漬化。
總體評價：可用於測量和監測草地退化、草地沙化和草地鹽漬化的現狀及發展趨勢。
二、土壤理化性質
名稱：土壤理化性質
簡介：土壤理化性質包括土壤物理特性和土壤化學特性。物理特性包括土壤結構、土壤質地、土壤含水量、土壤容重等，化學特性包括酸鹼度（pH值）、含鹽量等。
意義：土壤的物理特性主要指土壤溫度、水分含量及土壤質地和結構等。土溫是太陽輻射和地理活動的共同結果。不同類型土壤有不同的熱容量和導熱率，因而表現出相對太陽輻射變化的不同滯後現象。這種土溫對地面氣溫的滯後現象對植物有利，影響植物種子萌發與出苗，制約土壤鹽分的溶解、氣體交換與水分蒸發、有機物分解與轉化。較高的土溫有利於土壤微生物活動，促進土壤營養分解和植物生長。土壤水分直接影響各種鹽類溶解、物質轉化、有機物分解。土壤水分不足不能滿足植物代謝需要，會產生旱災，同時好氣性微生物氧化作用加強，有機質消耗加劇。水分過多使營養物流失，還引起嫌氣性微生物缺氧分解，產生大量還原物和有機酸，抑制植物根系生長。土壤中空氣含量和成分也影響土壤生物的生長狀況，土壤結構決定其通氣度，其中CO2含量與土壤有機物含量直接相關，土壤CO2直接參與植物地上部分的光合作用。土壤的質地、結構和土壤的水分空氣和溫度狀況密切相關，並直接或間接的影響著植物和土壤動物的生活。沙土類土壤黏性小，氣孔多，通氣透水性強，蓄水和保肥能力差，土壤溫度變化劇烈；黏土類土壤的質地黏重，結構緊密，保水保肥能力強，但孔隙小，通氣透水性差，濕時黏干時硬；壤土類土壤的質地比較均勻，土壤既不太松又不太黏，通氣透水性能良好且有一定的保水保肥能力。
土壤化學特性主要包括酸鹼度（pH值）、含鹽量等。土壤酸鹼度是土壤最重要的化學性質，因為它是土壤各種化學性質的綜合反映，對土壤肥力、土壤微生物的活動、土壤有機質的合成和分解、各種營養元素的轉化和釋放、微量元素的有效性以及動物在土壤中的分布都有著重要的影響。土壤酸鹼度（pH值）間接影響生物對礦質營養的利用，它通過影響微生物的活動和礦質養分的溶解度進而影響養分的有效性。對一般植物而言，土壤pH=6～7時養分的溶解度最高，最適宜植物生長。在強鹼性土壤中容易發生鐵、硼、銅、錳、鋅等的不足；在酸性土壤中則易發生磷、鉀、鈣、鎂的不足。
人為或自然原因：人為/自然因素綜合作用。
適用環境：適用於乾旱、半乾旱地區的草地類型。
監測場地類型：適合在有較厚第四系堆積層的草原地區監測。
空間尺度：適宜在小-中尺度的區域進行測量與監測。
測量方法：土壤理化性質包括土壤結構、土壤質地、土壤含水量、土壤容重、土壤酸鹼度（pH值）、土壤含鹽量等。
（1）土壤結構：是指土壤顆粒（包括團聚體）的排列與組合形式。土壤結構是成土過程或利用過程中由物理的、化學的和生物的多種因素綜合作用而形成，按形狀可分為塊狀、片狀和柱狀3大類型；按其大小、發育程度和穩定性等，再分為團粒、團塊、塊狀、棱塊狀、稜柱狀、柱狀和片狀等結構。其測量方法主要採用野外直接描述測定。
（2）土壤質地：土壤質地即土壤機械組成，是指土壤中各級土粒含量的相對比例及其所表現的土壤砂粘性質。可劃分為3大質地類型，即沙土類、壤土類和粘土類。可採用野外直接描述測定和野外采樣實驗室分析2種方法。
野外直接描述測定方法：根據土壤中砂粒、粉粒和黏粒三級含量，並參考礫石量，可劃分為3大質地類型，即沙土類、壤土類和粘土類。各種土壤質地如下：
沙土：干土塊不用力即可用手指壓碎，肉眼可看出是沙粒，在手指上摩擦時，可發出沙沙聲。抓一把沙用手捏緊，沙粒即行下瀉，愈緊握下瀉愈快。濕時不能揉成球，或在水分較多時，能揉成球或粗條狀，但都有裂縫。膠結力弱，用力即碎。
沙壤土：干土塊不用力即可用手指壓碎，用小刀在其上刻劃有條紋，痕跡不整，肉眼可見單粒，摩擦時也有沙沙聲。濕土可揉成球，亦可搓成圓條。
粉沙壤土：干土塊壓碎用力較大，用小刀刻劃，痕跡較沙壤土明顯，但邊緣破碎不齊。干摩擦時仍有沙沙聲。濕土可搓成球，稍用力也致散開，有一定可塑性，可揉成圓條，粗約3毫米，手持一段，即破碎為數段。
壤土：干土塊壓碎時必須用相當大的力量，用刀刻劃，刀痕粗糙，唯邊緣稍平整，濕土可揉成細圓條狀，彎成直徑2～3cm的小圓圈時，既出現裂縫折斷。
粉沙粘壤土—粘壤：干土塊用手指不能壓碎，用刀刻劃痕跡較小，濕土用力較大也可搓成球，手揉時，不費力即可揉成粗為1.5～2mm細條，也可變成直徑為2cm的圓環，壓扁圓環時，其外圈部分發生裂縫，可塑性較大，可用兩指搓成扁平的光面，光滑面較粗糙，不顯光亮。很濕的土置於二手指間，再抬手指，粘著力不強，有稜角.
粘土：干土塊堅硬，手指壓不碎，濕土可揉成球或細條，但仍會有裂縫，手揉時較費力。干土加水不能很快浸潤，粘性大，很濕的土置於二指間粘力較大，有粘膠的感覺。土壤壓成扁片時，表面光滑有反光。
重粘土：干土十分堅硬，以斧頭打始碎，土塊有白痕，並粘在斧上，濕土可塑性大，粘著力更強，搓成條或球均光滑，手指感覺細膩，塑性甚大，土壤壓成片時表面光滑有亮光。
野外采樣實驗室分析方法：採用篩分法，分析採集的土壤樣本的顆粒組成，按DT-82土工試驗規程進行命名。
（3）土壤含水量：土壤中所含水分的數量。一般是指土壤絕對含水量，即100g烘乾土中含有若干克水分。也稱土壤含水率。可採用野外直接描述測定和野外采樣實驗室分析2種方法。
野外直接描述測定方法：採用TDR水分測定儀測定。
野外采樣實驗室分析方法：採用烘乾稱重法。野外用環刀取樣並即時稱重，實驗室用恆溫箱對土壤樣本進行烘乾後稱重，由此計算土壤總量含水量。
（4）土壤容重：一定容積的土壤（包括土粒及粒間的孔隙）烘乾後的重量與同容積水重的比值。它與包括孔隙的1立方厘米烘乾土的重量用克來表示的土壤容重，在數值上是相同的。採用野外采樣實驗室分析方法。
（5）土壤酸鹼度（pH值）：又稱「土壤反應」。它是土壤溶液的酸鹼反應。主要取決於土壤溶液中氫離子的濃度，以pH值表示。可採用野外直接描述測定和野外采樣實驗室分析2種方法。
野外直接描述測定方法：採用土壤pH計測定。
野外采樣實驗室分析方法：採用電位測定法進行測定。
（6）土壤含鹽量：指土壤中鹽分的含量。採用野外采樣實驗室測定方法。
測量頻率：5～10年。
數據與監測的局限性：在指標參數的野外測定過程中，會受人為主觀因素的影響，另外實驗室分析數據也可能存在一定的誤差。
過去與未來的應用：陳有君、紅梅等（2004）研究過渾善達克沙地不同植被下的土壤水分狀況，結果表明植物的生長使根層土壤含水量下降，而且不同植物利用水的土層及利用土壤水的量不同。在乾旱半乾旱地區，植被影響著降水在土層中的分布及地表的蒸散條件，使土壤有效水向淺層分配。而降水在土壤不同深度的分配及入滲深度，決定著地表植被的生活型，從而影響地表植被的演替方向及頂級類型。
朱志梅、楊持等（2007）以內蒙古多倫縣為例，進行了草地退化對土壤理化性質質的影響研究。結果表明，隨著草地退化的加劇：①土壤顆粒組成發生變化，黏粒含量趨於減少，砂粒增多。不同粒徑對土壤團粒結構形成和保水保肥的貢獻不同，黏粒的減少抑制了土壤的膨脹、可塑性及離子交換等物理性質。②土壤含水量下降。上層（0～20cm）土壤含水量下降明顯，隨著沙漠化梯度的增加，表層土壤含水量下降速度加快，從而深層土壤含水量逐漸高於表層。③土壤容重呈上升趨勢。容重的增加必然影響土壤中水分和空氣的移動及植物根系的發育。不同深度的土壤容重與草地退化也存在一定的關系，潛在階段深土層（30～50cm）的容重最小，而嚴重階段表土層（0～5cm）容重最小。④土壤有機質、C、N含量下降，方差分析顯示各沙漠化梯度間均差異極顯著。且土壤N的衰減要快於C。土壤C/N比呈增加趨勢，說明伴隨著土壤C，N的顯著下降，質地變粗，植物N素供應不足更為突出。⑤土壤容重與土壤全N，C及黏粒含量的相關分析表明，細顆粒物多，有機質含量高，土壤容重減小，從而有助於提高土壤的穩定性，且5～10cm土層的性質表現突出。⑥土壤的顆粒組成狀況與土壤營養元素之間有著同增同減性，但黏粒與N的關系要密切於黏粒與C和C，N間的關系。因此，土壤中細顆粒物的減少會導致N素的衰減十分明顯，從而導致土壤穩定性降低。
可能的臨界值：對於草地退化，有土壤容重相對百分數的增加率的臨界值；對於草地沙化，有土壤質地>0.05mm粗砂粒含量相對百分數的增加率、<0.01mm物理性粘粒含量相對百分數的減少率的臨界值；對於草地鹽漬化，有土壤含鹽量、土壤酸鹼度的臨界值。
生態環境地質指標研究
其他可能的臨界值：一般含礦物質多而結構差的土壤（如砂土），土壤容積比重在1.4～1.7之間；含有機質多而結構好的土壤（如農業土壤），在1.1～1.4之間。土壤酸鹼度對土壤肥力及植物生長影響很大，我國西北、北方不少土壤pH值大，南方紅壤pH值小。因此，可以種植和土壤酸鹼度相適應的作物和植物。如紅壤地區可種植喜酸的茶樹，而苜蓿的抗鹼能力強等。土壤酸鹼度對養分的有效性影響也很大，如中性土壤中磷的有效性大；鹼性土壤中微量元素（錳、銅、鋅等）有效性差。在農業生產中應該注意土壤的酸鹼度，積極採取措施，加以調節。土壤pH=6～7時養分的溶解度最高，最適宜植物生長。另外土壤含鹽量超過0.3%，土壤便會發生鹽鹼化。
主要參考文獻：
陳有君，紅梅等.渾善達克沙地不同植被下的土壤水分狀況.乾旱區資源與環境.2004，18（1）：68-73.
天然草地退化、沙化、鹽漬化的分級指標（GB 19377—2003）.
朱志梅，楊持等.多倫草原土壤理化性質質在沙漠化過程中的變化.水土保持通報，2007年，27（1）：1-5.
其他資料來源：農林牧、環保等相關部門。
有關的環境與地質問題：草地退化、草地沙化及草地鹽漬化。
總體評價：土壤的理化性質是反映自然和人為因素的靈敏指標，有助於進行草地退化的監測。
三、土壤養分
名稱：土壤養分
簡介：土壤養分指土壤中的養分貯量、強度因素和容量因素，主要取決於土壤礦物質及有機質的數量和組成。就世界范圍而言，多數礦質土壤中的氮、磷、鉀三要素的大致含量分別是0.02%～0.5%、0.01%～0.2%和0.2%～3.3%。但土壤向植物提供養分的能力並不直接決定於土壤中養分的貯量，而是決定於養分有效性的高低；而某種營養元素在土壤中的化學位又是決定該元素有效性的主要因素。化學位是一個強度因素，從一定意義說，它可以用該營養元素在土壤溶液中的濃度或活度表示。由於土壤溶液中各營養元素的濃度均較低，它們被植物吸收以後，必須迅速地得到補充，方能使其在土壤溶液中的濃度即強度因素維持在一個必要的水平上。所以，土壤養分的有效性還取決於能進入土壤溶液中的固相養分元素的數量，通常稱為容量因素。在實用中，養分容量因素常指呈代換態的養分的數量（代換性鉀、同位素代換態磷等）。土壤養分的實際有效性，即實際被植物吸收的養分數量，還受土壤養分到達植物根系表面的狀況，包括植物根系對養分的截獲、養分的質流和擴散三方面狀況的影響。
意義：土壤養分是土壤化學性質的體現。但與土壤的酸鹼度等參數相比，土壤養分指標對植物生長的過程具有相當的控製作用，植物生長發育主要取決於土壤中有機質和氮磷鉀含量，且還受這幾者之間供給比例的影響。J.von Liebig（1843）提出了植物生長的最小養分律，意指植物的產量由含量最少的養分所支配的定律。如果相對增加最少的某個因子（最少因子），那麼產量將與此成比例地增加。其次如果其他某個因子成為相對最少時，產量也不會增加，一旦增加這個因子，則產量就會再次增加。例如氮供給不充足時，即使多施磷等，但植物產量仍受氮的施用量所決定。
另外，除主要的養分因素之外，土壤還提供植物體生長發育的一些微量元素。微量元素雖然在植物體內的含量不多，但與其生長發育息息相關。微量元素最突出的作用是與生命活力密切相關，能發揮巨大的生理作用。其中B、Mo、Cu、Zn、Fe、Mn等微量元素對植物的生長具有重要意義。
人為或自然原因：土壤養分主要取決於土壤礦物質及有機質的數量和組成，但受人為活動影響。
適用環境：適用於乾旱、半乾旱地區的草地類型。
監測場地類型：適合在有較厚第四系堆積層的草原地區開展監測。
空間尺度：適宜在小至中尺度的區域進行測量與監測
測量方法：具體測量參數為有機質、氮、磷、鉀及一些微量元素。
土壤有機質：泛指土壤中來源於生命的物質。包括：土壤微生物和土壤動物及其分泌物以及土體中植物殘體和植物分泌物。
氮、磷、鉀：氮是構成蛋白質的主要成分，對莖葉的生長和果實的發育有重要作用，是與產量最密切的營養元素。磷能夠促進幼苗根系生長和改善植物品質。鉀能促進植株莖稈健壯，改善植物品質，增強植株抗寒能力。
微量元素：生物體是由60多種元素所組成，其中C、H、O、N、Ca、P、Mg、Na等含量較大的元素，稱為宏量元素。而占生物體總重量0.01%以下的如Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Mo、Co、F等，為微量元素。微量元素雖然在生物體內的含量不多，但與生物體的生存和健康息息相關。它們的攝入過量、不足、或缺乏都會不同程度地引起生物體生理的異常或發生疾病。微量元素最突出的作用是與生命活力密切相關，能發揮巨大的生理作用。而這些微量元素必須直接或間接地由土壤供給。到目前為止，已被確認與人體健康和生命有關的必需微量元素有18種，即有Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Co、I、Ni、F、Mo、V、Sn、Si、Sr、B、Ru、As等。
測量方法主要採用野外取樣實驗室測試方法。
測量頻率：5～10年
數據與監測的局限性：數據的獲取主要依靠實驗室分析獲取，在經濟上受一定限制，因此該項指標不宜開展大規模的測量和監測。
過去與未來的應用：國內的研究者對土壤養分與地表植被退化的相關性進行了大量的研究。如趙利君，王艷榮等（2005）進行了土壤養分在草原退化過程中的變化分析，研究了三個不同退化強度草原的有機質含量和全磷含量的差異及其季節變化，結果表明，不同群落土壤有機質和全磷含量大小順序都為：未退化群落>中退化群落>重退化群落，方差分析指出中度退化群落與不退化群落土壤有機質的最大差異出現在0～10cm土層處，而重度退化群落與中度退化群落土壤有機質的最大差異出現在10～20cm土層處。在0～10cm層次三種群落全磷含量之間都沒有顯著差異。在10～20cm和20～40cm層次上，未退化群落與中度、重度退化群落之間存在極顯著差異。中、重度退化群落之間差異不顯著。
閆順國（1991）對河西走廊鹽漬化草地土壤生態環境進行了研究，分析了土壤鹽分組成對植被生長的影響，對土壤鹽分組成，pH及有機質含量（OM）進行了主成分分析。結果表明，各變數在環境分類中的作用秩序為：。
鍾志祥、萬開元等（2006）研究了武漢植物園遷地保護植物樟科和木蘭科21種珍稀植物的營養狀況及其所生長土壤的營養條件。結果表明：酸性土壤中Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo 6種微量元素的有效態含量順序為Fe>Mn>Cu>Zn>B>Mo，其平均值大小與全國平均值相差不大；植物葉片中微量元素含量大小順序為Fe>Mn或（Mn>Fe）>B>Zn（或Zn>B）>Cu>Mo，與正常含量范圍相比，所有植物Mn含且偏高，部分植物Fe含量較大，Cu、Zn、B含量較為正常，Mo含量偏低，生物吸收系數大小順序為Zn>Fe>Mn>B>Cu。
可能的臨界值：對於草地退化，有0～20cm土層有機質含量相對百分數的減少率和0～20cm土層全氮含量相對百分數的減少率的臨界值；對於草地沙化，有有機質相對百分數的減少率、全氮含量相對百分數的減少率的臨界值：
生態環境地質指標研究
其他可能的臨界值：多數礦質土壤中的氮、磷、鉀三要素的大致含量分別是0.02%～0.5%、0.01%～0.2%和0.2%～3.3%。
主要參考文獻：
天然草地退化、沙化、鹽漬化的分級指標（GB 19377—2003）.
閆順國.河西走廊鹽漬化草地土壤生態指標的選擇與分類.草業科學，1991，8（3）：22-25.
趙利君，王艷榮等.土壤環境質量在草原放牧退化過程中的變化研究.內蒙古科技與經濟，2005：35-36.
鍾志祥，萬開元，余場冰等.21種遷地保護植物微量元素與土壤養分狀況分析.中南林學院學報，2006（10）.
其他資料來源：農林牧、環保等相關部門。
有關的環境與地質問題：草地退化、草地沙化及草地鹽漬化。
總體評價：土壤養分是土壤化學性質的體現。但與土壤的酸鹼度等參數相比，土壤養分指標對植物生長的過程具有相當的控製作用，植物生長發育主要取決於土壤中有機質和氮磷鉀含量，且還受這幾者之間供給比例的影響。
四、地下水水位與水質
名稱：地下水水位與水質
簡介：地下水水位指的是指地下含水層中水面的高程。根據鑽探觀測時間可分為初見水位、穩定水位、豐水期水位、枯水期水位、凍前水位等。作為草地生長的地下水分「倉庫」，地下水對植物的生長發展有著及其的作用。研究表明，地下水位埋深很大程度上決定著地表植被的生長狀況。地下水位是由降水和地表水下滲量等因素所控制。還在一定程度上取決與人類的活動，如農業灌溉抽取地下水、居民生產生活用水等。
地下水水質指未經人類活動污染的自然界地下水的物理化學特性及其動態特徵。物理特性主要指水的溫度、顏色、透明度、嗅和味。水的化學性質由溶解和分散在天然水中的氣體、離子、分子、膠體物質及懸浮質、微生物和這些物質的含量所決定。天然水中溶解的氣體主要是氧和二氧化碳；溶解的離子主要是鉀、鈉、鈣、鎂、氯、硫酸根、碳酸氫根和碳酸根等離子。生物原生質有硝酸根、亞硝酸根、磷酸二氫根和磷酸氫根離子等。此外，還有某些微量元素，如溴、碘和錳等。膠體物質有無機硅酸膠體和腐殖酸類有機膠體。懸浮固體以無機質為主。微生物有細菌和大腸菌群。地下水水質主要與含水層岩石的化學成分和補給區的地質條件有關，除此之外還受人類活動影響。
意義：在乾旱半乾旱地區，地下水位與水質和生態環境的關系十分密切。尤其對於植物的生長發育，有著密不可分的關系。我國西北地區是典型的乾旱半乾旱地帶，乾旱少雨，蒸發量大，年降水一般在400 mm以下，荒漠地帶則在250 mm以下，局部地區甚至只有30～40 mm，其地帶性植被為荒漠植被，十分稀疏。對生態環境起主要作用的是依靠地下水維持生存的非地帶性中生和中旱生植被。
人為或自然原因：地下水位和水質的變化受氣候降水的影響，也與岩土性質有關，但也受人類活動的制約。
適用環境：適用於乾旱、半乾旱地區的草地類型。
監測場地類型：適合在地下水位埋深較淺的草原地區開展。
空間尺度：適宜在小至中尺度的區域進行測量與監測
測量方法：地下水水位與水質的測量參數包括潛水位埋深、總溶解固體。
潛水位埋深：潛水井中地下水的自由表面為潛水面。潛水面的絕對高程為潛水位，從地表到潛水位的深度稱為潛水位埋深。
總溶解固體：總溶解固體是水化學成分測定的重要指標，用於評價水中總含鹽量，是農田灌溉用水適用性評價的主要指標之一。
測量方法：地下水位採用野外實際觀測方法測量，總溶解固體主要採用野外取樣實驗室測試方法，主要有重量法，電導法，陽離子加和法，離子交換法，比重計法等。
測量頻率：3～5年。
數據與監測的局限性：潛水位的測量若無較好的潛水井，在野外較難測定；地下水質數據的獲取主要依靠實驗室分析獲取，在經濟上受一定限制，因此該項指標不宜開展大規模的測量和監測。
過去與未來的應用：國內的眾多學者對植物與地下水位之間的關系也做了大量的研究。有學者提出把滿足乾旱區非地帶性天然植被生長需要的地下水位埋藏深度稱作生態地下水位（簡稱生態水位）。還有學者從不同角度研究了植物生長與地下水位的關系，提出了適宜水位、最佳水位、鹽漬臨界深度、生態警戒水位等等。
如楊澤元、王文科等（2006）從陝北風沙灘地區水資源可持續發展的角度深入探討了地下水位埋深與植被生長及土地荒漠化的關系，提出了「生態安全地下水位」的概念，將其定義為「在乾旱半乾旱地區，維系植被的正常生長，維系河流、湖泊、沼澤（或濕地）正常的生態功能，且不發生土地荒漠化、水質惡化、地面沉降等生態環境問題的地下水位埋深」。通過研究表明：陝北風沙灘地區地下水位埋深小於1.5m為鹽漬化水位埋深，1.5～3m為最佳地下水位埋深，3～5m為喬灌木承受地下水位埋深，5～8m為警戒地下水位埋深，8～15m為喬木衰敗地下水位埋深，大於15m為喬木枯梢地下水位埋深。
張麗、董增川等（2004）以生態適宜性理論為基礎，根據塔里木河幹流流域典型植物的隨機抽樣調查資料，建立了乾旱區幾種典型植物生長與地下水位關系的對數正態分布模型。根據建立的模型得出乾旱區典型植物的最適地下水位。結果表明：①最適地下水位：乾旱區典型植物出現頻率最高的地下水埋深分別為：胡楊2.51m，檉柳2.2m，蘆葦1.36m，羅布麻2.51m，甘草2.39m，駱駝刺2.84m。最適宜區間為2～3m。②生態地下水位：適宜乾旱區植物正常生長的地下水位為2～4m。因此，乾旱區合理的生態地下水位應保持在2～4m之間，這樣才有利於植被生長和生態環境恢復。③植物的生態幅度：不同的植物對地下水位的忍耐范圍不同，胡楊、怪柳、駱駝刺的方差較大，說明它們可以在較大的地下水位范圍內生存，生態幅度較大；蘆葦、羅布麻、甘草的方差較小，說明它們可以在較小的地下水位范圍內生存，生態幅度較小。④植被蓋度、頻率與地下水位的關系：植被蓋度！出現頻率與地下水位存在一定的關系，在植被最適地下水位附近，植被生長最好，出現頻率最高，相應的植被蓋度最高；在植物的適宜地下水范圍內，植被生長良好，出現頻率較高，相應的植被蓋度也較高；在其他地下水范圍內則植被長勢受水分虧缺或土壤鹽漬化的影響，生長相對不好，出現頻率相應就低，蓋度也低。
紀連軍、高洪彬等（2006）研究了半乾旱地區地下水位埋深對楊樹生長發育的影響，結果表明在半乾旱地區，當地下水位埋深在1.2～2.5m時，楊樹幼樹生長發育正常，幼樹基本無枯梢枯乾現象；當地下水位深度超過3m時，幼樹枯梢枯乾現象隨地下水位下降而增多。
周緒、劉志輝等（2006）研究了新疆鄯善南部地區地下水位降幅對天然植被衰退過程的影響分析，研究結果表明地下水位降幅位於5～8m之間為天然植被覆蓋變化敏感區間，降幅超過10m天然植被將會出現嚴重衰敗。
可能的臨界值：對於草地鹽漬化，有潛水位和總溶解固體相對百分數的減少率的臨界值：
生態環境地質指標研究
其他可能的臨界值：水的總溶解固體通常以1l水中含有各種鹽分的總克數來表示（g/l）。根據總溶解固體的大小，水可分為以下5種。
生態環境地質指標研究
主要參考文獻：
天然草地退化、沙化、鹽漬化的分級指標（GB 19377—2003）.
楊澤元，王文科等.陝北風沙灘地區生態安全地下水位埋深研究.西北農林科技大學學報（自然科學版），2006，34（8）：67-74.
張麗，董增川等.乾旱區典型植物生長與地下水位關系的模型研究.中國沙漠，2004，24（1）：110-113.
其他資料來源：農林牧、環保等相關部門。
有關的環境與地質問題：草地退化、草地沙化及草地鹽漬化。
總體評價：地下水位和水質與植物的生長有著不可分割的聯系，不同植物種屬對於地下水位有著不同的需求，地下水位和水質的變化直接決定著地上植被群落的演替。近年來，我國北方的大部分地區地下水位都存在不同程度的下降，伴隨著這個過程，大量的親水性植被開始凋落，耐旱型植被逐漸占優勢，若地下水位持續下降，很可能導致大面積的植被凋謝和死亡，促成草地退化和土地退化。
Ⅶ 回答下列有關生物進化與多樣性的問題．某草原有羊草、貝加爾針茅、羽茅、黃囊苔草、糙隱子草、麻花頭等草
（1）調查植物多樣性和種群密度都可用樣方法．同一空間的相同物種的總和稱為種群．
（2）生物多樣性分遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性，不同草種之間的差異屬物種層次的多樣性．這些草種細胞內細胞色素c的氨基酸序列差異是生物進化的生物化學方面的證據．進化的證據還有化石、比較解剖學、細胞學、基因學等等．
（3）從表3數據分析可見，多樣性的各種指標都呈現先略微升高後下降的趨勢．
（4）從表3數據可見，輕度放牧比無放牧的各種多樣性指標都高，說明人類對資源的適度利用有利於增加生物多樣性．但中度和過度放牧又使各種多樣性指標降低，說明過度利用會降低生物多樣性．
故答案為：
（1）樣方法 種群
（2）物種 生物化學
（3）E
（4）研究結果數據顯示，隨著放牧強度增加，多樣性的各種指標都呈現先略微升高後下降的趨勢，這說明人類對資源的適度利用有利於增加生物多樣性，但過度利用會降低生物多樣性
Ⅷ 土壤因子對植物生長的影響 試從土壤因子和大氣因子對植物生長的影響,來說明提高作物產量的
土壤水分、土壤微生物、太陽輻射、大氣溫度、空氣相對濕度、風速、等因素。
氣候因子
土壤微生物包括細菌、真菌和放線菌等．溫度和降水等
氣候因子通過調控土壤的養分供給、數量及活性等影響土壤
微生物呼吸作用．
2．1．1溫度在全球變暖的背景下，土壤呼吸作用所釋放的
CCh將隨著地球表面溫度升高而增加，溫度升高和土壤呼吸
作用增加構成全球變化的正反饋效應【 。，40, ．但許多研究
表明，隨著溫度升高．土壤呼吸作用對溫度的敏感性將逐漸
降低，產生溫度適應現象，從而可能在短期內緩沖氣候的進
一步變暖．Luo等[ 。 認為基質的數量與質量可以調控土壤
呼吸作用對溫度的響應，因為在溫暖環境下，如果為微生物
生命活動提供能量的基質有限，微生物群落組成就會出現變
化；或者，對與土壤呼吸作用有關的生理和生態功能進行相
應的調整[ ，從而減少土壤呼吸量．土壤呼吸是一個酶促生
化反應過程，隨著溫度條件不同，微生物體內與呼吸作用有
關的酶的活性會產生一些變化，當溫度超過一定的生理閾
限，一些酶的活性可能降低，甚至失活[ 。。，從而導致微生物
呼吸作用的溫度敏感性降低．
另外，溫度作用使得不同季節內微生物與根系呼吸作用
圖1 土壤呼吸作用的主導影響因子
Fig．1 Affecting factors of soil respiration．
所佔比例大小不同．李凌浩等【45]認為，在溫度低於15℃ 的6
月中旬之前和8月下旬之後，土壤呼吸作用以微生物對土壤
有機質的分解為主；而在6月中旬至8月下旬之間，除土壤
微生物呼吸作用之外，植物活根系呼吸作用佔有較大比例，
此時土壤呼吸作用由溫度和水分共同控制．
2．1．2降水降水既可影響土壤含水量，又通過沖刷和淋溶
作用促進地上的有機殘體向地下運輸，使之成為土壤呼吸作
用的重要基質【34]．降水對土壤呼吸作用的影響是一個極為
復雜的過程，在不同生態系統中，因為不同的植被類型與覆
蓋狀況、土壤理化性質、降水前土壤中的水分狀況、微生物種
類的構成和降水特點等等，降水對土壤呼吸作用的影響結果
是不一樣的["]、降水促進微生物的活性與種群數量增
加[41 o6o]，土壤呼吸量因此迅速增大．AnderSon 2、Orchard
等[55]將降水對微生物活動和土壤可溶性有機碳分解的促進
作用當作一個短時效應(1 h內)，而降水後土壤中微生物生
物量的激增對土壤C02排放的促進作用則是一個長時效應
(1 d以內)、也有研究表明，降水將使土壤的通透性變差，
cch在土壤中的擴散阻力因此增大，導致雨後實際測定的土
壤呼吸作用減少[ t6o]、
2．2 土壤因子
土壤是微生物生存的基礎，土壤環境變化將對微生物呼
吸作用產生直接影響，其中主要包括土壤水分、土壤有機質、
土壤pH值和土壤空氣cch濃度等、
2．2．1土壤水分土壤中溶解性有機質是土壤微生物活動
能量的主要來源【24]，土壤水分的變化可能會使土壤中溶解
的有機碳總量發生變化、當土壤水分含量過低時，土壤溶液
中可溶性有機質的擴散受到妨礙，細菌等微生物將處於飢餓
環境之中．Linn等【48]將水分低於某一最適狀態時土壤水膜
上可溶性有機質的限制歸結為土壤呼吸量下降的原因．另
外，當土壤水分含量發生變化時，土壤微生物會適當調整能
量的用途、例如，一旦土壤含水量降低，微生物為了防止發生
萎蔫現象，就會將能量轉移到生產適當的溶質上去[61]，從而
減少cch的產生．
與體積或質量含水量影響相比，土壤水的基質勢(Ma—
tfic Potentia1)更適合描述由於土壤含水量降低所引起的微
生物或根系的乾旱脅迫[23]、Orchard等[55]發現，基質勢與微
生物呼吸之間存在著很好的指數關系．當基質勢低於
一0．01 MPa時，微生物呼吸作用開始下降，這歸因於細菌活
動的減弱，而真菌可以忍耐更大的水分脅迫．
2．2．2土壤有機質土壤微生物呼吸作用實際上是微生物
作用下的土壤有機質(SOM)分解過程，SOM 不僅為微生物
活動提供能源，而且對土壤物理、化學和生物學性質都有深
刻影響．土壤呼吸作用與SOM 含量及其組成有關，一般將
SOM 依分解難易程度劃分為活性、中間和惰性組分3種、
CENTURY模型將性土壤異養呼吸作用80％ 歸為活性組分
的分解，其餘20％為中間組分的貢獻【65]、另外，SOM 不同組
分對溫度和C02濃度升高的反應不同[69]，從而間接影響土
壤呼吸作用、
2．2．3土壤pH值土壤pH值是土壤各種化學性質的綜合
反應，可影響微生物生理代謝酶活性和細胞膜的穩定性，進
而影響菌體對環境營養物質的利用[33]、另外，有機質的合成
和分解、土壤微生物的活動、根系的生長發育和吸收功能等
都與土壤pH值有關．對東北羊草草原4種群落類型研究表
明，pH值與微生物呼吸速率呈負相關[ 引，而在海北高山草
2．2．4土壤空氣CCh濃度土壤空氣CCh濃度主要與土壤
中生成COz活性的大小和土壤通透性有關，隨著土壤深度、
土壤含水量、土壤類型以及季節的不同而變化【l ．土壤空氣
coz濃度較高時將抑制微生物的呼吸作用【砣， ．在農業生
產中．地膜覆蓋栽培在增產的同時亦阻礙了土壤空氣與地表
空氣的交換。增加了土壤CCh濃度，土壤微生物的呼吸作用
受到極大抑制．因此，玉米生育期覆膜處理土壤呼吸強度大
多低於裸地