指数羊草模型
Ⅰ 数学建模，人狼羊草过河问题
设目的地为南 另一端为北
先把羊从北岸运到南岸，此时北岸剩狼和草，
然后人自行驾船回北岸，将草运装船运到南岸
到南岸之后将草卸下，载上羊返回北岸
到北岸卸下羊 装上狼，将狼载上运到南岸
到南岸卸下，此时南岸剩狼和草
空载驾船到北岸 装上羊 返回南岸
Ⅱ 典型地区环境地质指标研究
一、研究区概况
大庆市位于松嫩平原中部，黑龙江省西部，属松花江流域，是我国最大的石油、石化生产基地。现辖肇州、肇源、林甸、杜尔伯特四个县，以及萨尔图、让胡路、龙凤、红岗、大同五个区，总面积21 219 km2，截至2006年10月18日，总人口数为265.7万人，工业企业1000余家。其中市区面积5107 km2，人口121.2万。大庆市区行政区划主要构成如表7-5所示，地理位置如图7-1所示。
表7-5 大庆市区行政区划表（2004年）
图7-1 大庆市区行政区划图
（一）地质与地形地貌
大庆市在地质构造上属松辽盆地，它位于松辽盆地北部，处于松花江、嫩江一级阶地上，地层沉积厚度达6000 m以上。在漫长的地质构造运动作用下，大庆市地下岩层形成两侧为凹陷的构造——三肇凹陷和齐家古龙凹陷，中部为隆起构造——大庆长垣构造。大庆长垣是松辽盆地中央坳陷区北部的一个大型背斜构造带，南北长140 km，东西最宽处约70 km。正是被称为“大庆长垣”的构造，孕育了大庆油田的主体，长垣之上，自北而南有喇嘛甸、萨尔图、杏岗村、太平屯、高台子、葡萄花和敖包塔7个油田。
从第四纪地质构造上来看，大庆市可以分为：冲击层、低漫滩堆积层、第四系水系、风积层、高漫滩堆积层、洪积（冲积）层和全新统，见表7-6。
表7-6 大庆市第四纪构造及其面积
全市地势东北高、西南低，一般地面高程在126～165 m之间，自然坡降在1/5000至1/3000左右，相对高差较小，为10～39 m，境内无山无岭，地貌表现为坡状起伏的低平原。
从地貌成因类型及形态特征看，大庆大面积为冲积洪积湖积低平原，局部为冲积洪积河漫滩、风积沙丘地貌。冲积洪积湖积低平原分布于大庆市中部广大地区，地形平缓，表现为坡状起伏：冲积洪积河漫滩呈条带状分布于沿江地带，地势平坦，地面湿润，并分布有较多季节性泡沼和沼泽湿地及小块的残留阶地；风成沙丘呈北西-南东向条带状分布，大部分现已固定或半固定。在地势稍高多为平缓的漫岗，其上植被发育较差，平地上多为耕地、草原，间有许多面积不大的盐碱小丘；低处多为排水不畅的季节性积水洼地和低位沼泽，以及大大小小的碱水泡子。
（二）气候
大庆市地处北温带欧亚大陆东缘大陆季风气候区，属于半湿润与半干旱区域，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风的共同影响。春季多大风，少雨干燥；夏季短暂，受太平洋高压气团影响，雨热同季，高温多雨；秋季日照长，常有早霜；冬季漫长，受高空西北气流控制，严寒少雪。市区多年平均气温3.2℃，1月份平均气温-19.6℃，7月份平均气温22.8℃，极端最低气温-37.7℃，极端最高气温37.4℃。无霜期140天，年平均日照时数为2826h。季节性大风明显，年平均风速3.9m/s。
大庆市气候灾害最主要的是干旱，特别是春季，春季降水不到全年的15%。由于年内降水分配不均，强度大，降低了降水的有效性，造成夏、秋洪涝灾害。此外，低温寒冷、霜冻、冰雹、大风出现的频率较高，造成程度不同的其他灾害。
（三）土壤
大庆市区土壤是在特定的地貌、成土母质、气候、水文、植被等成土因素的综合作用下形成的。草原土壤占市区总土地面积的 18.64%，是主要的耕地土壤；水文土壤主要有草甸土和沼泽土，其中草甸土占市区总土地面积的52.23%。大庆地区特殊的自然地理环境使区内土壤既有一般的成土规律，又有特殊的隐域性成土方式。第四纪粘土、亚粘土为主的沉积物，决定了大庆地区土壤的基本性质，即具有温带平原土壤系列的基本特点。根据土壤普查资料，大庆市土壤共分 6 个土类，13 个亚类、13 个土属，28 个土种。
（四）植被
大庆市天然植被主要由草甸草原、低地盐化草甸和沼泽构成。草甸草原是松嫩平原的主要组成部分，分布在漫岗、缓坡地和低平地上，植物主要以中早生的多年生草本植物为建群种，并以丛生和根茎型禾草占优势。禾本科主要有羊草、贝加尔针茅、野古草、隐子草和洽草等；豆科有兴安胡枝子、细叶胡枝子、五脉山薰豆、首箱、草木裤、山野豌豆等，杂草类主要有篙属、萎陵属杂草。植被盖度多在65%以上，草层平均厚度50 cm左右，亩产干草约100～150 kg。此类草场是畜牧生产主要割草场和放牧地。低地盐化草甸在大庆市有一定面积的分布，多处在地势低洼地带，与草甸草原植被呈镶嵌分布。植被由盐中生和早中生禾草、杂草类组成，主要植物有星星草、碱茅、羊草、芦苇、野黑麦、盐生凤毛菊、碱蓬、碱高等，植被盖度60-80%，草层平均高55 cm，亩产干草70 kg。此类草地主要作为放牧场。沼泽植被在大庆市有小面积分布，主要在长年积水或季节性积水的内地闭流洼地、无尾河散流低地和江滩洼地，植物主要有芦苇、小叶樟、三棱草、苔草等组成，芦苇是最常见的类型，植被盖度在80-100%，生长高度150～250 cm，产量很高，主要用于造纸工业。除了占优势的草本植物外，在西部风沙土区还有野生的蒙古杏、榆树等树种分布，现已遭受严重破坏。沿江地区还有天然的山杏、榆树、灌木柳等。
不过目前，大庆市天然植被己有很大一部分被开垦为农田，并在村镇周围和农田边缘种植了大量的杨树。保持天然植被的地段多为干早贫膺的沙地、较重的盐碱地以及沼泽地等。另有一部分植被由于油田开发而受到严重破坏。
（五）水文
1.降水
大庆市夏季降水量丰沛，冬季降水稀少。多年平均降水量为380～470 mm，最大降水量为664 mm，最小降水量为213 mm。年内降水量分配不均，主要集中在7～8月份，约占全年降水量的55%。大气降水明显表现为年际变化大、年内分配不均，并呈现夏季丰水、冬季枯水、春秋过渡的特点。
2.地表水
大庆市地表水资源表现为明显的闭流区特征。境内湖泊、泡沼星罗棋布，但很多泡沼多为碱性泡子，碱性强、盐分含量高，未经处理不能做灌溉用水。市区内无天然河流，松花江、嫩江从西南部边缘通过。省内两条最大的无尾河——乌裕尔河和双阳河的尾部逐渐消失在林甸和杜蒙县的大片苇塘和湿地中，大气降雨都汇集到低洼处，形成许多季节性沼泽地，全市有常年水泡208个，其中市区有156个。地表水系由引水系统、排水系统和诸多泡沼组成。引水系统包括三条以嫩江水位水源的北部、中部、南部引嫩工程和相应的蓄水工程组成，蓄水工程主要包括大庆水库、红旗水库、龙虎泡水库、北湖、东湖等。日供水能力117万m3。排水系统有南线排水和东线排水组成，东线由石化总厂污水管线进入清肯泡，南线主要是指安肇新河排水系统。
3.地下水
大庆市已探明地下有四个含水系统，即主要由第四系林甸组、泰康组及第三系大安组、白垩系明水组构成。因含水层受古沉积环境影响，其结构特征、埋藏条件、补给、径流条件差异很大，各含水层富水性差别较为明显。总体而言，含水厚度在10～40 m之间，顶板埋深为35～60 m，一般单井出水量为20～50 t/h，地下水可开采量为每年9.6亿m3。
大庆市各含水层为低矿化度重碳酸氢钠（NaHCO3）型水，但主要指标有明显的差异。在含水层之间，总溶解性固体由高到低依次为大安组、泰康组、林甸组、明水组，总硬度由高到低依次为泰康组、林甸组、明水组、大安组，锰含量由高到低依次为明水组、泰康组、林甸组、大安组，氟含量由高到低为林甸组、泰康组、大安组、明水组，pH值由高到低依次为明水组、林甸组、大安组、泰康组。总的情况分析，明水组水质最好，大安组水质次之，第四系、泰康组水质一般。在平面分布上的总体情况是，大庆长垣以东地区水质好于以西地区。
（六）石油天然气
大庆市位于松辽盆地的中心部位，是中生代至新生代时期的一个大沉积盆地，地下有丰富的石油天然气资源。截至 2001 年底，共发现探明石油地质储量 56.2 亿t，已动用地质储量 47.9 亿t，已开发的含油面积 2123.77 km2，占大庆市总面积的 41.59%。大庆市天然气资源也较为丰富，天然气地质储量 548.22 亿m3。
二、大庆市水土环境变化影响、状态和后果分析及环境地质指标研究
综观大庆市水土环境恶化的各种相关因素，其主要成因为：大庆市地处松嫩平原腹地，地质环境脆弱；油田的开发、建设活动加剧了市区水质和土壤的污染，造成区域地下水位持续大幅下降，导致土地资源流失，土地利用结构发生变化等一系列水土环境问题。
（一）气象
大气降水情况表现为年际变化大、年内分配不均的特征，并呈现夏季丰水、冬季枯水、春秋过渡的特点。夏季受东南季风的影响降水量丰沛，占全年降水量的60%左右；冬季在干冷东北风控制下降水稀少，仅占全年的4%～6%，见表7-7、7-8。
表7-7 大庆市区代表站降水量系列丰枯评定表
表7-8 大庆市区主要代表站多年平均降水量分配表
对于潜水含水层，水位变化受降雨影响较大，丰水位出现在8～9月份，枯水期多出现在4～5月份，图7-2是市区一潜水含水层地下水位与降雨量的关系曲线图。
（二）水文地质
大庆市含水层主要由第四系林甸组、泰康组及第三系大安组、白垩系明水组构成。因含水层受古沉积环境影响，其结构特征、埋藏条件、补给、径流条件差异很大，各含水层富水性差别较为明显，根据地下水含水层特征及埋藏条件可将区域内地下水分为富水区、中等富水区、弱富水区和贫水区四个区域，以大庆长垣为界，将规划区分为西部含水层系统及东部含水层系统，东部明水组缺失边界以南为东南部含水层系统。
图7-2 地下水位与降雨量的关系曲线
1.齐齐哈尔组潜水含水层
岩性为冲积和湖相沉积的细粉砂层。在低平原地区发育，岩性为黄土状亚粘土、亚粘土、粉细砂，潜水含水层底板埋深一般在5.0～30.0 m之间。赋存孔隙潜水，含水层厚度2.50～8.50 m，水位埋深2.5～8.3 m，渗透系数0.6～3.2 m/d，单井涌水量<100 m3/d，水质类型为低矿化淡水-微咸水。
2.大兴屯组潜水含水层
岩性为冲积相沉积的地层。在区域高平原地区发育，岩性为黄土状亚粘土、亚粘土、粉细砂，赋存孔隙潜水，含水层厚度0.50～5.50 m，水位埋深3.5～6.5 m 渗透系数0.8～2.5 m/d，单井涌水量<100 m3/d，水质类型为低矿化淡水-微咸水。
3.林甸组承压含水层
主要由河流相沉积细砂、砂砾石组成。除大庆长垣顶部缺失外，油田大部分地区都有分布，以油田西部发育最好。油田东部只有龙凤—卧里屯一带分布。在油田西部，埋深深度和厚度均自东向西，自南向北加深增厚，在前进水源以南地区逐渐变薄。厚度一般都在10.0 m以上，大部分地区都在20.0～60.0 m之间。少数在75～80 m之间。含水层颗粒粗大，分选较好，有效孔隙度大，透水性强，富水性较强。300 mm井管单井出水量为3615～5462 m3/d。林甸组含水层是规划区主要开采层位之一，其原始静水位埋深在3.0～10.0 m之间，目前，在降落漏斗范围内，水位埋深在15～25.42 m之间。水质类型为低矿化度的重碳酸钠型水。
4.泰康组承压含水层
岩性主要是含砾细砂和含砾中粗砂，自上而下由细变粗，呈明显河流相沉积。上部以中细砂和粉细砂为主，底部为厚层状含砾中粗砂。含水层只分布于大庆油田的西侧地区，与上覆第四系砂砾石层之间有一层分布不稳定的亚土、粘土和粉砂交互层，沉积发育比较稳定，厚度为5.0～20.0 m，且分布不稳定粘土或亚粘土互层相隔，沉积缺失而形成天然的“天窗”。通过弱透水层和“天窗”，使第四系林甸组含水层与该含水层相连通，水利联系较为密切，可视为同一含水层系统。
5.第三系大安组孔隙承压含水层
该含水层受沉积构造运动影响，分布不稳定，含水层较薄，厚度在3.0～8.0 m之间，含水层岩性为含砾砂岩，胶结松散，颗粒较细，孔隙较小，富水性略差。单井出水量为800～1000 m3/d。矿化度为240～660 mg/l，水质类型为重碳酸钠型水。
6.白垩系明水组孔隙承压含水层
又分为明水组二段承压含水层和明水组一段承压含水层。前者沉积时受构造运动影响，分布不稳定，多以透镜体分布。含水层单层较多，一般2～10层。单层厚度在3.0～26.0 m之间，累计厚度在10.0～80.0 m之间，局部最厚可达100 m。含水层岩石颗粒较细，孔隙较小，富水性略差。单井出水量为430～1700 m3/d。矿化度为300～700 mg/l，水质类型为重碳酸钠型水。后者与明水组二段含水层平面分布范围基本一致，含水层沉积特征受构造运动的影响很小，分布稳定性较好，特别是其上部含水层呈连续分布，沉积发育良好。含水层单层数较明水组二段少，一般为1～8个单层，单层厚度在3.0～29.0 m之间。含水层累计厚度为在5.0～55.0 m之间，局部地区最厚可达66.5 m。明水组一段含水层发育较为稳定、厚度为20 m左右，灰黑色泥质砂岩，砂岩分为上下两部分。其中上部发育良好，单层厚度较大，区域分布十分稳定，岩石颗粒较粗，有效孔隙度较大，富水性较强。而下部则发育较差，分布也不稳定，在三肇凹陷东部，发育相对较好。在龙凤、东水源地区，该含水层在油田开发初期可喷出地面10余m。目前，漏斗范围内最大降深在地面以下50 m。单井开采量为400～1000 m3/d，矿化度为300～800 mg/l，总硬度为96～500 mg/l（以CaCO3计）。
（三）地表水质
地表水是大庆市水资源的重要组成部分。大庆市的地面水体主要由江河、“三引水系”、自然泡沼、人工湖库和排水渠系共五部分组成。由于大庆以石油开采和石油化工为主体产业结构特点，结合大庆地区地表水体中的主要超标项目，选择了DO、COD、BOD5、挥发酚、CN-、石油类、总砷、六价铬、总镉、氨氮10个为地表水环境质量评价因子。
江河：由表7-9可见，区内松嫩两江，仅在中部引嫩干渠渠首及肇源站段为Ⅲ类地表水体，其他站段为Ⅳ级水体。江水的环境质量主要受到沿途纳污及江水自净条件的影响。从北部拉哈站段水体为4.6级，到中部引水渠首江水由于自净作用综合级数变为3.60级，至江桥站段由于途中接纳了齐齐哈尔市的污水排放使江水综合级数上升到4.14级。至古恰，松花江接纳库里泡4.87级的排水后江水由4.10级上升为4.69级。各断面环境监测资料统计表明，松嫩两江主要超标项目是化学耗氧量、生化需氧量、石油类物质。乌裕尔河和双阳河因受其上游各县污水排放的影响，水质较差。其综合级数分别为5.79和5.38级。属Ⅴ类地表水体。主要超标项目有化学耗氧量、生化耗氧量和石油类物质。
引水系统：中部引嫩干渠和北部引嫩总干渠质量分别为Ⅲ级（3.67级）和Ⅳ级（4.6级）。大庆水库和红旗水库为Ⅲ级地表水体。综合级数分别是3.31级和3.9级。据不同水期的监测资料分析，大庆水库枯、平、丰水期综合级数变化明显，主要表现为枯水期水质最差，丰水期水质较好，可达Ⅱ类地表水标准。
排水渠：安肇新河和西部排水干渠为大庆市排水主干系统，并汇合于大同，而后注入库里泡。排水系统承泄大庆市的城市污水和工业废水。安肇新河源于王花泡滞洪区，与东排干，中央排干和兴隆排干构成东部排水系统并串联于中内泡。主要接纳萨尔图区、龙凤区和红岗区及大同区的部分污水。水质较差。综合级数显示，东排干为4.93级，中央排干为5.84级，安肇新河为5.44级。西部排水总干渠北起大庆水库，南到民荣泡南端入安肇新河，全103.4km。设计流量10m3/s。具有油田排水，工业排水、农田灌溉等功能。西部排水干渠北部水质较好，基本符合Ⅲ级地表水体标准，其间串联于哑葫芦泡，东卡梁泡和八百垧泡后，接受了让胡路区、红岗区和大同区的污水排入，几个断面的综合级数都在5.8级以上，污染较为严重。
湖泡：大庆地区湖泊众多，是地表水环境系统的重要组成部分，多数湖泊具有纳污功能，城市污水、工业废水、地表径流是这些湖泡的主要补给，有的湖泊也有来自地下水潜水的补给，如莲环湖等，使这些湖泊终年不干，得以存在，湖泊是污水的汇集地，也是区内污染最为严重的区域。据断面监测，串联于安肇新河的中内泡1998年丰水期综合级数为8.06级，枯水期竟高达15.44级。大庆市与水环境密切相关的二十几个湖泡，除王花泡、八百垧泡、莲环湖、库里泡为Ⅳ级地表水体外，其余皆为Ⅴ级水体或超Ⅴ级水体。其中污染最为严重的是：老猪泡、中内泡、周瞎子泡、民荣泡、陈家大院泡。
表7-9 大庆市地表水体质量评价结果表
综上所述，大庆地区地表水体的污染以化学耗氧量、生化需氧量、石油类、有机污染为主，其次为总氮和总磷超标元素。地表水体污染的主要原因是城市生活污水和工业废水的排入造成的。其次地表径流水质也是影响湖泊、河流水质的一个重要方面。
（四）地下水水质
大庆油田自开发以来，就以地下水作为主要的供水水源，由于地下水的大量开采，在开采区形成大面积水位降落漏斗，漏斗中心位于前进水源地附近，而且随着开采量不断增加，漏斗中心水位降落也相应增大，在许多水源地，如前进水源、齐家水源、让胡路水源、喇嘛甸水源、红卫星水源等水源地的水化学成分发生了变化，地下水的、硬度、Fe和Mn均有升高的趋势。主要化学成分的情况如下：
1.Cl-离子
大庆市地下水中氯离子含量较低，大部分为Ⅰ级水，小于地下水环境质量标准规定的Ⅰ级水（50mg/L）。Ⅱ级水分布在齐家水源、喇化水源、西水源喇嘛甸水源一带。
2离子
大庆市地下水中硫酸根含量大部分较低，为Ⅰ级水，低于地下水环境质量标准规定的50mg/l。Ⅱ级水分布在杏二水源、南二水源，龙凤水源等地。Ⅲ级水主要分布在齐家水源地、西水源和让湖路水源地。只在喇化、西水源、喇嘛甸水源的个别井点达到Ⅳ级和Ⅴ级水。
3.Fe离子
大庆市地下水中铁离子的含量普遍较高，多数井点达到了Ⅳ级和Ⅴ级，即超过饮用水水质标准（0.3mg/l）。铁的分布基本分成三个区，西部地下水中铁含量较高，为Ⅴ级水，中部铁含量主要为Ⅳ级水，而东部地下水中铁含量相对较低，其中北水源、东水源、龙凤水源至农牧厂一带的地下水中铁含量较低，为Ⅰ级水，是白垩系明水组含水层。红卫星水源、喇嘛甸水源中部分井点及大同等地的地下水为Ⅳ级水，西部地区铁含量普遍较高。
4.Mn离子
根据锰含量的高低，可将大庆市地下水分为东西两个区。西区锰含量较高，多数为Ⅳ级水，个别地方为Ⅰ级水，如林甸的庆丰等地；而东部地区地下水中锰含量较低，大多为Ⅰ级水，如北水源、东水源、龙凤水源至农牧厂一带的明水组含水层，长垣西侧的西水源、红卫星水源、南水源、南二水源、前进水源等水源地部分井点为Ⅰ级水。
5离子
大庆市地下水中硝酸根含量大部分为Ⅰ级水，小于2mg/l。
6.F-离子
氟离子含量基本分为两个区，西部地区含水层中含量较低，大部分为Ⅰ级水，包括绿色草原、胡吉吐莫、古龙、新肇、古恰等地，林源、新华、大兴和肇源等地也为Ⅰ级水，而东部一些地区氟含量较高，为Ⅳ级水甚至Ⅴ级水。
7.TDS
大庆市地下水中溶解性总固体含量低的Ⅰ级水（<300mg/l）主要分布在明水组的庆宾馆、九厂深、一厂作业一带及肇源的个别地区，如源3。西部地区主要为Ⅱ级水，即TDS介于300～500mg/l。Ⅲ级水主要分布大同及杏二水源等地。只是在个别地方为Ⅳ级或Ⅴ级水，如喇化水源地、喇嘛甸水源地等。
8.硬度
大庆市西部地区地下水硬度含量介于150～350mg/l，为Ⅱ级水。
（五）地下水位
大庆市区是地下水开采的集中区域，由于大庆市无江无河缺乏地表水资源，开发初期主要以开发地下水作为主要的供水水源。在集中开采区先后建立地下水水源46座，经过40多年的开采，已形成东西两个降漏漏斗。
西部漏斗区：主要开采目的层为第四系林甸组和第四系泰康组含水层，先后建成地下水水源地26座，由于集中开采形成南北长约104 km，宽40 km的降落漏斗，漏斗影响面积为4000 km2，从动态分析可以发现，水量和水位呈直线的相关，漏斗的分布直接受地下水开采量控制，漏斗中心水位已经由最初的地面以下9 m，下降至现在的45.6 m，平均每年下降0.96 m（图7-3、表7-10）。开采区在1972年开采量达约1.0亿m3时，地下水位埋深19.62 m，使地下水位下降9～14 m，地下水降落漏斗开始扩大，从1972年起开采量逐年增加，到1976年开采量达1.48亿 m3，降落漏斗影响面积2500 km2，开采强度达5920m3/km2·年，漏斗中心水位埋深达29.50 m，此时降漏斗迅速发展面积扩大，1986年地下水开采2.0亿m3，漏斗中心水位埋深达34.24 m，从1986～1988年之间，开采量减少，到1988年开采量为1.7亿 m3，漏斗中心水位相应有所回升，漏斗中心水位埋深33.28 m，1989年以后地下水开采量逐年增加，漏斗水位又随之下降，到1996年达2.4亿m3，水位埋深为45.6 m，水位总下降约30 m，1997年地下水开采量为2.3亿m3，形成北起林甸花园乡，南到采油七厂，西起新店，东到大庆长垣西侧，漏斗中心位于独立屯水源及相邻地区降落漏斗，漏斗面积4000 km2，开采强度达6.57×103 m3/km2·年。
东部漏斗区：地下水主要开采目的层为明水组白垩系含水层，有集中开采水源10座，开采区1970年上开采量达0.28亿m3，地下水位埋深25.00 m，地下水降落漏斗扩大，到1984年开采量达0.32亿m3，漏斗中心水位达33.50m，1984年以后逐年增加开采量，1992年开采量达0.38亿m3，漏斗中心水位持续下降为42 m，到1997年水位下降到53.4m，开采强度达6.51万m3/km2·年，形成了北起青龙山奶牛场，南到安达畜牧农场，东起安达中本乡，西至缺乏边界的长约50 km，东西宽30 km的降落漏斗1560 km2，见图7-4、表7-11。
图7-3 西部开采区开采量与水位变化的关系
表7-10 西部漏斗区水源井开采量与水位的变化关系统计表
图7-4 东部开采区开采量与水位变化的关系
表7-11 东部漏斗区水源井开采量与水位的变化关系统计表
（六）土地利用结构
2001 年大庆市区耕地面积 2042.16 km2，占总土地面积的 39.96%，牧草地面积 1486.97km2，占总土地面积的 29.10%，水域面积 431.96 km2，占总土地面积的 8.45%，建设用地 400.86km2，占总土地面积的 7.84%，未利用地733.34 km2，占总土地面积的 14.35%。与 1990 年相比（表7-12），11年期间耕地面积净增 285.1 km2，年增长率 1.48%，牧草地面积减少 85.39 km2，平均每年递减 0.49%，水域面积减少 51.54 km2，年递减率 0.96%，建设用地增加 105.82 km2，年增长率 3.26%，未利用地减少 258.56 km2，平均每年递减2.37%。1979年到1990 年期间，耕地增加 314.61km2，平均年增长 1.98%，牧草地减少 933.37km2，平均每年以 3.10%的速度减少，水域面积增加78.94 km2，年均增长 1.63%，建设用地增加 149.98 km2，年均增长 8.62%，未利用地增加 398.98 km2，年均增加 5.61%。其中各区1990、2001年土地利用情况见表7-13、表7-14。
表7-12 大庆市区土地利用类型统计表
表7-13 大庆市区1990年各区土地利用类型统计表
表7-14 大庆市区2001年各区土地利用类型统计表
1979 到 1990 年的 11 年期间研究区耕地主要去向是转化为草地、居民点和未利用地，同时大量的草地转变为耕地、水域、居民点和未利用地，未利用地一少部分转变为居民点和耕地，大部分变成草地和水域用地。土地利用类型复杂的转换过程，说明这一时期区域土地利用十分剧烈，人类的干扰活动是强烈而持续的。主要是由于大庆油田正处于中兴鼎盛时期，一方面要保证产量，油井不断加密，占用了大量的耕地、草地，被占用的土地建了油井和输油管线以后不能再耕种和放牧形成了大面积的未利用地。另一方面大量人口的迁入和人口的自然增长使得城市建设的步伐不断加快，油田占用土地以后，剩余的草地或被城市用地占用，或者被开垦成耕地。而水域面积的增加主要是来自于草地和未利用地，则可能是由于气候条件适宜，降水量增加导致地势低洼处形成季节性积水的原因。居民点和建设用地主要转变为草地和未利用地，主要原因是在油田区内建造的临时居民点搬迁出油田。
1990 年到 2001 年期间，土地利用类型的相互转化，主要表现为：草地面积因开垦耕地和城市建设占用继续减少，耕地面积继续增加，城市建设用地增加，20世纪80年代形成的未利用地有一部分转化为天然草地，大面积的天然水域萎缩变为未利用地，这与20世纪90 年代大庆气候逐渐变干有着密切的关系。
（七）土壤质量
大庆市及周边地区的土壤中，石油烃均值含量达78.01 mg/kg（背景值为48.36mg/kg），污染率为60%；挥发酚均值0.048 mg/kg（背景值为0.032mg/kg），污染率为48%；总铅均值为24.34mg/kg（背景值为15.42mg/kg），污染率为43%；硫化物均值为0.13mg/kg（背景值为0.07mg/kg），污染率25%。上述资料明显反映了大庆及周边地区的土壤已遭受不同程度的污染。虽然石油类污染物在土壤中经3～5a即可降解；但这些物质可通过食物链进入人畜体内，从而危害人体健康。这些污染物来源于油田开发区和石油化工区的钻井及输油管线冒漏、井喷漏；石油化工厂的泄漏及废气废液的排放和原材料堆放等；另外石油钻井的废液泥浆也是土壤污染的一个重要因素。每口井产生的废液约60～80m3，20世纪80年代以前全部就地掩埋；以后2万多口井液按80%回收，剩余140万m3井液就地掩埋。这些井液毒性大，颗粒小，呈黏稠状，对土壤构成了严重威胁。
（八）水资源衰减
大庆全市地表水域面积42万hm2，地下水可开采量每年为9.6亿m3。由于采油过程中过量开采地下水，造成区域地下水位下降，在大庆长垣附近已经产生两个区域性水位下降漏斗，漏斗面积分别为：4500 m2、1600 m2（包括林甸、杜蒙、安达部分），中心水位下降分别为36.00 m、44.00 m。由于漏斗范围内承压含水层压力较小，可能导致地面沉降和地面塌陷。据不完全统计，自20世纪70年代开始，大庆市地下水水位年均下降16～19m。至2005年底，西部地区地下水水位埋深达48173m，而原始静水位埋深仅210～1010m。
（九）土地退化
大庆市土地沙化、盐碱化及草原“三化”问题突出。据大庆市人大常委会数据，全市2.12万km2土地，荒漠化土地面积已达8279 km2，占土地总面积的47%。由于土地沙化和盐碱化，使土壤黑土层变薄，有机质含量降低。据调查，大庆垦前黑土层厚度为40cm，垦后黑土层厚度仅为15～20cm。大庆现有1034万亩草原，由于连年干旱，载畜量过大，原生土壤高含碱性，“三化”面积已达810万亩，占总面积的78%。
（十）水文
湿地面积萎缩问题显现。据黑龙江日报2006年报道，大庆市拥有湿地120万公顷，占全国已知湿地总面积的3.12%，接近1/30。大庆湿地发育的环境基础为流速缓慢的河溪、淡水湖泊及相邻的沼泽地，湿地类型属河流及河漫滩沼泽湿地、湖泊及周边沼泽湿地、草甸沼泽湿地。其中沼泽、苇地等 14.43 万亩，水域 41.87万亩。主要分布在肇源县、杜蒙县、林甸县和市区。由于油田的深度开发，油田范围不断向外延伸，大量的湿地被开发利用。随着石油化工的发展，污染排放物加剧，“落地油”及钻井过程中产生化学泥浆和洗井废水使得许多湿地变成了泥浆地、排污地、废水排放池等。土壤、植被及湿地水体的大面积污染。
（十一）水土环境污染
大庆是我国著名的油都，在贡献高额利润的同时，也对当地水土环境产生了极大的破坏。最为突出的表现就是水土环境污染。2004年度，大庆市排放废水12414.0万t，其中工业废水7799.04万t，生活污水4615万t。工业废水中主要的污染物有COD、BOD5、SS、氨氮、石油类、硫化物、挥发酚、CN、砷、六价铬、铅等。由于境内无江无河，除每年约7000万t的污水经净化处理重新利用外，其余全部排入地表泡沼中，致使分布于大庆市境内大部分纳污泡沼皆为V级水或劣V级水。另外，对纳污泡渠一定范围内浅层地下水样的检测发现，色度、浊度、总硬度、铁、锰、氟化物、高锰酸盐指数、溶解性总固体超标。其中，铁、锰、氟化物超标反映受原生地质环境影响。而色度、浊度、总硬度和高锰酸盐指数超标，表明受人为活动所致。
水体受到污染的同时，土壤污染也不容小觑。油田石油化工区、石油开发区土壤污染比较严重，污染物排量大、浓度高、毒性强，且在土壤中存留时间长，难于降解，并能通过食物链在人体内蓄积而影响人体健康。污染来源主要有钻井泥浆、钻井岩屑及石油开采过程中的落地原油。1995年，区域土壤污染调查时发现，主要的污染物为石油总烃、酚类和硫化物及重金属元素铅、铜等。2005年，重点对石油开发区内的土壤中（面积196km2）重金属元素展开调查，发现污染程度呈增加趋势。
Ⅲ 什么是理查兹方程
Richards equation
描述生物种群消长的数学模型。范·伯塔兰菲（L.Von Ber-talanffy，1938，1957）最早提出动物体重的变化与合成和分解代谢速率成比例，在种群y＜1/e时用这些过程的速率描述。理查兹（F.J.Richards，1959）将范·伯塔兰菲模型推衍为生长速度或瞬时速率即dy/dt随t而变的曲线，提出以下形式的可塑性生长模型：
dy/dt＝rRy(1－ym－1)/(m－1)
式中，rR为速率参数；m为斜率参数，其值可以从0到无限大。当m＝0时，模型可转化为指数模型，当m＝2时，则转化为逻辑斯蒂模型（见逻辑斯蒂模型），而m接近1时可转化变为冈伯茨模型（见冈伯茨方程）。因此，这是一个可塑性很强的模型（见图）。该模型的积分形式为：
荔枝其他常见病害
粒线虫属（A nguina）
A nguina
杨荣铮
属垫刃线虫目粒线虫科能够刺激禾本科部分植物的种子、茎叶和花形成瘿瘤的一类专性寄生线虫。该属已知有10余种，如小麦粒线虫、剪股颖粒线虫和禾谷粒线虫等。
形态特征
雌虫肥大，体长1.5～6毫米，左右，体表具有细的环纹，两端尖细，常作螺旋状卷曲，唇区低，不缢缩或稍缢缩，口针细弱，约10微米，基部球明显。中食道球卵圆形，但个别虫种（Anguina cecidoplas-tes）缺乏发育的中食道球，食道腺肥大耳状或畸形，常稍扩展覆盖肠端。雌虫单卵巢，前端有1～2次四折，卵母细胞呈多行轴状排列，阴门位体后部85%～90%处，有后阴子宫囊，长为肛阴距长的二分之一左右。雄虫较小，线形，长约1～2毫米，单精巢，前端1～2次弯折，交合刺较宽，抱片包至尾亚末端部，雌雄尾均为圆锥形。二龄幼虫细小，为侵染期幼虫，亦有个别虫种（Anguina millefolli）3龄幼虫为侵染期。
生物学特性
粒线虫幼虫侵染寄主幼苗，进行外寄生，后逐渐向上移动，为害植株地上部分，刺激种子、茎、叶和花形成虫瘿，（大麦受害后一般不产生瘿瘤）致使植株矮化，茎、叶弯曲畸形皱缩，有的虫种可引起植株枯死。幼虫在虫瘿内过冬（夏）。由于虫瘿表皮坚硬，内部水少，幼虫代谢活动降低，处于休眠状态，因而抗逆力较强，干燥情况下可存活数年以上。有的虫种虫瘿在低温－15～－18℃下放置5小时，或用100℃干热处理1小时内部线虫仍可存活。当虫瘿遇到适宜条件，幼虫复苏活动，钻出虫瘿，再度侵染。每年发生一代或一代以上。粒线虫主要为害小麦、大麦、黑麦及禾本科杂草等单子叶植物，但有少数虫种（Anguina amsinckiae和A.balsamophila）寄生于双子叶植物。
重要病原线虫
有小麦粒线虫和剪股颖粒线虫。
小麦粒线虫[Anguina
tritici（Steinbuch）Chit-wood]1743年首先在英国发现。是最早发现的一种植物病原线虫。该线虫广泛分布于世界各产麦区，中国绝大部分麦区小麦被害严重，一般可减产5%～10%，重者可达30%以上。主要为害小麦以及黑麦、山羊草等部分禾本科植物，亦可侵染大麦和燕麦，但发病轻微，不产生虫瘿。混于种子和土壤中虫瘿是下一季节的主要侵染来源。一般一年发生一代。小麦粒线虫还可传播小麦蜜穗病的病原细菌[Coryne bacterium fritici（Hat.）Buskholder]对小麦造成复合侵染。虫瘿内的这种病原细菌也可存活数年。这种线虫的防治关键是进行种子检验和处理（见小麦线虫病）。
剪股颖粒线虫[Anguina
agrostis（Stembach）Filipjev.]欧洲、北美各国以及澳大利亚、新西兰和亚洲部分国家发生和为害。中国的内蒙古自治区部分地区亦有发生。主要为害剪股颖、羊茅草、黑麦草和早熟禾、鸭茅草、梯牧草、黄三毛草等禾本科植物，引起花序变形和形成虫瘿，严重影响牧草产量。虫瘿可抵抗不良环境，在干燥情况下可数年不失去生活力。有些寄主如在澳大利亚的黑麦草（Lolium rigim），受害后形成的虫瘿还可传带能够产生毒素的细菌（Corynebacterium rathayi Smith），这种细菌毒素以虫瘿厚壁上含量最大，含细菌虫瘿表面多呈黄色，可引起牲畜中毒，甚至致死。另据报道紫羊茅草（Festuca rubra，var.commutata）被害形成的虫瘿对羊、牛亦有毒害。控制这种线虫，首先要查清其分布和为害情况，防止扩展蔓延。
Ⅳ 亚洲小车蝗主要祸害哪些植物
在典型草原区以田间笼罩的方法，调查了亚洲小车蝗(Dedaleus decorus asiaticus)在不同发育阶段及不同密度下的草场损失。并在室内测定了亚洲小车蝗在4种湿度梯度下对4种代表性植物的取食量，测定结果表明：亚洲小车蝗在50～80%湿度下的取食量显著大于其它湿度，并且亚洲小车蝗对羊草的取食量显著大于其它植物。并结合草场湿度变化估测亚洲小车蝗单头单日取食量；再结合不同处理下笼罩内的产草量，对亚洲小车蝗取食危害—产草量损失曲线进行了初步的拟合，得到该草场上亚洲小车蝗对牧草危害损失曲线：在补偿极值前：Y_1=14/(1+e(3.44828+2.14034x))(Y_1：补偿生长量，x：危害损失估计值)，在补偿极值后：Y_2=((117.5+14)·x~(-2.95248))/(0.00098+x~(-2.95248))-117.5(Y_2：危害损失量，x：危害损失估计值) 笼罩试验与人工模拟试验的方法结合综合评价了不同密度不同龄期的亚洲小车蝗对草场产草量的影响，最后的结果表明：在笼罩试验中，3龄与4龄的亚洲小车蝗在虫口密度低于15头/m~2部不会对该草场造成危害；但在人工模拟试验中4龄的亚洲小车蝗在15头/m~2时已对草场造成危害；如果是一直连续性为害到成虫阶段，即使在5头/m~2的低密度水平下，也会对草场造成危害，这是因为在成虫阶段草地生产力降低的原因；笼罩试验以及人工模拟剪草试验中发生危害的虫口密度都在5头/m~2与15头/m~2之间，因此可以确定本草场的防治指标应在5-15头/m~2之间，并结合两个试验不同龄期的为害情况，可以确定防治适期因在3龄阶段。 通过余鸣(2006)所建立的生态经济阈值模型ECT=(-1/(E×LnR))×(B+CC/(FL_n×P×EC))计算出当地草场的生态经济阈值，其中的环境因子E在本试验中取1，盖度R通过数码相机拍照的方式测得；其中的B值为亚洲小车蝗的允许生存数量，通过控制原则“亚洲小车的的总取食量=牧草的总生长量”计算求得；CC/(FL_×P×EC)部分即为传统经济阈值模型。最后得出：在该草场上，亚洲小车蝗的生态经济阈值为11.04头/m~2，防治适期为3龄虫态。该结果与笼罩以及人工模拟剪草试验的结果相符合，在与传统经济阈值的结果相比较后可知生态经济阈值模型的结果准确性更高。亚洲小车蝗为害草场损失估计分析的研究。
Ⅳ 草原荒漠化（打一植物）
植物叶片是生态系统生命物质同化系统的主要构件,是生态系统物质生产和能量转化的基础。许多研究认为,植物的一些叶片性状与植物的生长对策及植物利用资源的能力紧密联系, 能够反应植物适应环境变化所形成的生存对策，有关植物叶特性与土壤的相关研究主要集中在农田和森林生态系统方面本文选取草原植物主要叶特性——比叶面积和叶面积指数对沙漠化演变(自然状态下)的响应研究。
样地的选择：研究在选择的沙漠化梯度上进行。依据1985年草原普察在多伦县境内的布点, 2001年8月用GPS重新寻找到其中的35个样地,每个样地随机取3个1m*1m样方做生态学调查; 2002和2003年的8月分别在县境内沙质草原地带分3个方向选取有明显沙漠化梯度的样地12个(包含4个梯度), 每个样地随机取 3个1m*1m样方做生态学调查。在对3年取得的群落、种群和土壤数据进行聚类分析的基础上对多伦县境内的沙质草原划分5阶段。
取样与测定：在5种类型样地中每个样方分植物种测地上生物量、叶干重和叶面积,选取每个梯度上都有的植物种——羊草、糙隐子草、冷蒿和扁蓿豆,于植物生长旺盛期随机采集新鲜植物叶片 (中部 ), 分种混合, 用于叶面积指数测定。
比叶面积和叶面积指数测定：用叶面积测量仪测量
烘干称重法测定1m*1m样方植物叶片的干重,根据以下公式计算:
叶片面积叶面积测量仪测量直接得到数据
比叶面积=叶片面积/叶片干重( g )
叶面积指数=比叶面积*1m2样方植物叶片的干重
结果表明:随着沙漠化加剧, 羊草和糙隐子草的比叶面积在沙漠化初期(梯度? )下降显著 (P < 0101) ,菊叶萎陵菜和冰草的比叶面积在沙漠化后期(梯度ó )下降显著(P < 0105), 寸草苔比叶面积下降不显著(P > 0105) ,冷蒿比叶面积从沙漠化中、 后期开始显著增加(P < 0105),扁蓿豆比叶面积从沙漠化初期开始显著增大 (P < 0101); 羊草、糙隐子草和冷蒿的叶面积指数总体上呈显著下降趋势(P < 0101), 扁蓿豆叶面积指数显著增加(P < 0101);羊草、 糙隐子草叶面积指数与土壤粘粒、 C、 N含量、 土壤含水量呈显著正
相关(P < 0101), 与土壤 C /N比呈显著负相关 (P < 0101);冷蒿和扁蓿豆叶面积指数与土壤因子的相关性和上述二者正好相反 (P < 0105) ;在叶面积指数与土壤因子线性拟合中,糙隐子草叶面积指数与土壤 C /N拟合最高(R 2= 1),其次是羊草叶面积指数与土壤含水量的拟合(R2= 01992), 扁蓿豆叶面积指数与土壤 C /N拟合最低(R 2= 01268)。土壤 C /N是影响草原沙漠化过程中共有种叶面积的关键因子(P < 0105), 其影响大小为糙隐子草>羊草>冷蒿>扁蓿豆。
Ⅵ 重要环境地质指标释义
一、地表特征
名称：地表特征
简介：地表特征指标主要测量或监测地表植被的变化及地表面的裸露程度。为衡量草地退化的最为直观的指标之一。一般来说，草地退化的过程是：草地的茂盛程度降低，逐渐稀疏，高度呈下降趋势，耐旱型植物开始逐渐占优势，退化到一定程度，地表的裸露程度不断增加，造成土地沙化、盐渍化等。
意义：草地退化是草地生态系统的退化，其后果表现在各个方面。最直接、最易为人们看到的是草地植被的变化。严重退化的草地，其植物群落的高度，盖度明显下降，据调查，羊草的高度从45cm降到7cm，其盖度即从30%降到10%，而大针茅的高度由27cm降到3cm，盖度由5%降到0%，所以退化的草原最显著的后果是植被的矮化。此后，生产力也大大下降，生物量只有原生植被的40%左右。
植被变化的另一个表现是植物群落组成的变化，在家畜的过度啃食条件下，不耐牧的植物显著减少，而耐牧的植物则被保存下来，其结果导致退化草地由低适口性的植物所组成，这也就是为什么退化草场的最终类型都可能是由耐旱耐牧的植物所组成的原因。在内蒙古典型草原，草原退化后，植物主要由冷蒿、星毛委陵菜构成。
地表植被的分布是反映草地退化最为直观的指标之一，通过统计一个地区草地植被的覆盖度、高度和产草量等参数，可以很好地衡量这个地区的草地退化情况。另外一些标志着某类草地植被类型出现的特征种植物或标志草地出现退化具有指示意义的植物种，也具有很重要的意义。
人为或自然原因：自然因素与人为因素综合作用。
适用环境：适合于处在退化过程中草原地区。
监测场地类型：已出现不同程度植被退化、地表裸露的退化地区。
空间尺度：块段至景观/中尺度至区域尺度。
测量方法：采用面积统计的方法进行测量。方法是随机量取一定面积的地块，分别计算其中草地面积与非草地面积占其总面积的百分率。
测量频率：1～2年。
数据与监测的局限性：在进行指标参数测量和计算的过程中，会有部分人为主观因素的影响。
过去与未来的应用：仝川（2000）根据地被物明显减少、地被物消失以及表土裸露，甚至出现盐碱斑为临界值，将草地退化程度划分为轻度、中度、重度3个等级。李博（1997）以地被物明显减少、地被物消失、地表裸露、呈现裸地或盐碱斑为临界值，划分出轻度、中度、重度和极度退化4个等级。我国现行的国家标准——天然草地退化、沙化、盐渍化的分级指标（GB 19377—2003）其中也包括对地表特征的监测参数（见表4-7）。
可能的临界值：对于草地退化、草地沙化和草地盐渍化，浮沙堆积面积占草地面积相对百分数的增加率、盐碱斑面积占草地面积相对百分数的增加率2个参数有不同的临界值。
生态环境地质指标研究
主要参考文献：
李博.中国北方草地退化及其防治对策.中国农业科学，1997（6）：1-9.
天然草地退化、沙化、盐渍化的分级指标（GB 19377—2003）.
仝川.草地退化指数的研究.内蒙古大学学报（自然科学版），2000（5）：508-512.
其他资料来源：农林牧、环保等相关部门。
有关的环境与地质问题：草地退化、草地沙化和草地盐渍化。
总体评价：可用于测量和监测草地退化、草地沙化和草地盐渍化的现状及发展趋势。
二、土壤理化性质
名称：土壤理化性质
简介：土壤理化性质包括土壤物理特性和土壤化学特性。物理特性包括土壤结构、土壤质地、土壤含水量、土壤容重等，化学特性包括酸碱度（pH值）、含盐量等。
意义：土壤的物理特性主要指土壤温度、水分含量及土壤质地和结构等。土温是太阳辐射和地理活动的共同结果。不同类型土壤有不同的热容量和导热率，因而表现出相对太阳辐射变化的不同滞后现象。这种土温对地面气温的滞后现象对植物有利，影响植物种子萌发与出苗，制约土壤盐分的溶解、气体交换与水分蒸发、有机物分解与转化。较高的土温有利于土壤微生物活动，促进土壤营养分解和植物生长。土壤水分直接影响各种盐类溶解、物质转化、有机物分解。土壤水分不足不能满足植物代谢需要，会产生旱灾，同时好气性微生物氧化作用加强，有机质消耗加剧。水分过多使营养物流失，还引起嫌气性微生物缺氧分解，产生大量还原物和有机酸，抑制植物根系生长。土壤中空气含量和成分也影响土壤生物的生长状况，土壤结构决定其通气度，其中CO2含量与土壤有机物含量直接相关，土壤CO2直接参与植物地上部分的光合作用。土壤的质地、结构和土壤的水分空气和温度状况密切相关，并直接或间接的影响着植物和土壤动物的生活。沙土类土壤黏性小，气孔多，通气透水性强，蓄水和保肥能力差，土壤温度变化剧烈；黏土类土壤的质地黏重，结构紧密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性差，湿时黏干时硬；壤土类土壤的质地比较均匀，土壤既不太松又不太黏，通气透水性能良好且有一定的保水保肥能力。
土壤化学特性主要包括酸碱度（pH值）、含盐量等。土壤酸碱度是土壤最重要的化学性质，因为它是土壤各种化学性质的综合反映，对土壤肥力、土壤微生物的活动、土壤有机质的合成和分解、各种营养元素的转化和释放、微量元素的有效性以及动物在土壤中的分布都有着重要的影响。土壤酸碱度（pH值）间接影响生物对矿质营养的利用，它通过影响微生物的活动和矿质养分的溶解度进而影响养分的有效性。对一般植物而言，土壤pH=6～7时养分的溶解度最高，最适宜植物生长。在强碱性土壤中容易发生铁、硼、铜、锰、锌等的不足；在酸性土壤中则易发生磷、钾、钙、镁的不足。
人为或自然原因：人为/自然因素综合作用。
适用环境：适用于干旱、半干旱地区的草地类型。
监测场地类型：适合在有较厚第四系堆积层的草原地区监测。
空间尺度：适宜在小-中尺度的区域进行测量与监测。
测量方法：土壤理化性质包括土壤结构、土壤质地、土壤含水量、土壤容重、土壤酸碱度（pH值）、土壤含盐量等。
（1）土壤结构：是指土壤颗粒（包括团聚体）的排列与组合形式。土壤结构是成土过程或利用过程中由物理的、化学的和生物的多种因素综合作用而形成，按形状可分为块状、片状和柱状3大类型；按其大小、发育程度和稳定性等，再分为团粒、团块、块状、棱块状、棱柱状、柱状和片状等结构。其测量方法主要采用野外直接描述测定。
（2）土壤质地：土壤质地即土壤机械组成，是指土壤中各级土粒含量的相对比例及其所表现的土壤砂粘性质。可划分为3大质地类型，即沙土类、壤土类和粘土类。可采用野外直接描述测定和野外采样实验室分析2种方法。
野外直接描述测定方法：根据土壤中砂粒、粉粒和黏粒三级含量，并参考砾石量，可划分为3大质地类型，即沙土类、壤土类和粘土类。各种土壤质地如下：
沙土：干土块不用力即可用手指压碎，肉眼可看出是沙粒，在手指上摩擦时，可发出沙沙声。抓一把沙用手捏紧，沙粒即行下泻，愈紧握下泻愈快。湿时不能揉成球，或在水分较多时，能揉成球或粗条状，但都有裂缝。胶结力弱，用力即碎。
沙壤土：干土块不用力即可用手指压碎，用小刀在其上刻划有条纹，痕迹不整，肉眼可见单粒，摩擦时也有沙沙声。湿土可揉成球，亦可搓成圆条。
粉沙壤土：干土块压碎用力较大，用小刀刻划，痕迹较沙壤土明显，但边缘破碎不齐。干摩擦时仍有沙沙声。湿土可搓成球，稍用力也致散开，有一定可塑性，可揉成圆条，粗约3毫米，手持一段，即破碎为数段。
壤土：干土块压碎时必须用相当大的力量，用刀刻划，刀痕粗糙，唯边缘稍平整，湿土可揉成细圆条状，弯成直径2～3cm的小圆圈时，既出现裂缝折断。
粉沙粘壤土—粘壤：干土块用手指不能压碎，用刀刻划痕迹较小，湿土用力较大也可搓成球，手揉时，不费力即可揉成粗为1.5～2mm细条，也可变成直径为2cm的圆环，压扁圆环时，其外圈部分发生裂缝，可塑性较大，可用两指搓成扁平的光面，光滑面较粗糙，不显光亮。很湿的土置于二手指间，再抬手指，粘着力不强，有棱角.
粘土：干土块坚硬，手指压不碎，湿土可揉成球或细条，但仍会有裂缝，手揉时较费力。干土加水不能很快浸润，粘性大，很湿的土置于二指间粘力较大，有粘胶的感觉。土壤压成扁片时，表面光滑有反光。
重粘土：干土十分坚硬，以斧头打始碎，土块有白痕，并粘在斧上，湿土可塑性大，粘着力更强，搓成条或球均光滑，手指感觉细腻，塑性甚大，土壤压成片时表面光滑有亮光。
野外采样实验室分析方法：采用筛分法，分析采集的土壤样本的颗粒组成，按DT-82土工试验规程进行命名。
（3）土壤含水量：土壤中所含水分的数量。一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分。也称土壤含水率。可采用野外直接描述测定和野外采样实验室分析2种方法。
野外直接描述测定方法：采用TDR水分测定仪测定。
野外采样实验室分析方法：采用烘干称重法。野外用环刀取样并即时称重，实验室用恒温箱对土壤样本进行烘干后称重，由此计算土壤总量含水量。
（4）土壤容重：一定容积的土壤（包括土粒及粒间的孔隙）烘干后的重量与同容积水重的比值。它与包括孔隙的1立方厘米烘干土的重量用克来表示的土壤容重，在数值上是相同的。采用野外采样实验室分析方法。
（5）土壤酸碱度（pH值）：又称“土壤反应”。它是土壤溶液的酸碱反应。主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度，以pH值表示。可采用野外直接描述测定和野外采样实验室分析2种方法。
野外直接描述测定方法：采用土壤pH计测定。
野外采样实验室分析方法：采用电位测定法进行测定。
（6）土壤含盐量：指土壤中盐分的含量。采用野外采样实验室测定方法。
测量频率：5～10年。
数据与监测的局限性：在指标参数的野外测定过程中，会受人为主观因素的影响，另外实验室分析数据也可能存在一定的误差。
过去与未来的应用：陈有君、红梅等（2004）研究过浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况，结果表明植物的生长使根层土壤含水量下降，而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。在干旱半干旱地区，植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件，使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度，决定着地表植被的生活型，从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。
朱志梅、杨持等（2007）以内蒙古多伦县为例，进行了草地退化对土壤理化性质质的影响研究。结果表明，随着草地退化的加剧：①土壤颗粒组成发生变化，黏粒含量趋于减少，砂粒增多。不同粒径对土壤团粒结构形成和保水保肥的贡献不同，黏粒的减少抑制了土壤的膨胀、可塑性及离子交换等物理性质。②土壤含水量下降。上层（0～20cm）土壤含水量下降明显，随着沙漠化梯度的增加，表层土壤含水量下降速度加快，从而深层土壤含水量逐渐高于表层。③土壤容重呈上升趋势。容重的增加必然影响土壤中水分和空气的移动及植物根系的发育。不同深度的土壤容重与草地退化也存在一定的关系，潜在阶段深土层（30～50cm）的容重最小，而严重阶段表土层（0～5cm）容重最小。④土壤有机质、C、N含量下降，方差分析显示各沙漠化梯度间均差异极显著。且土壤N的衰减要快于C。土壤C/N比呈增加趋势，说明伴随着土壤C，N的显著下降，质地变粗，植物N素供应不足更为突出。⑤土壤容重与土壤全N，C及黏粒含量的相关分析表明，细颗粒物多，有机质含量高，土壤容重减小，从而有助于提高土壤的稳定性，且5～10cm土层的性质表现突出。⑥土壤的颗粒组成状况与土壤营养元素之间有着同增同减性，但黏粒与N的关系要密切于黏粒与C和C，N间的关系。因此，土壤中细颗粒物的减少会导致N素的衰减十分明显，从而导致土壤稳定性降低。
可能的临界值：对于草地退化，有土壤容重相对百分数的增加率的临界值；对于草地沙化，有土壤质地>0.05mm粗砂粒含量相对百分数的增加率、<0.01mm物理性粘粒含量相对百分数的减少率的临界值；对于草地盐渍化，有土壤含盐量、土壤酸碱度的临界值。
生态环境地质指标研究
其他可能的临界值：一般含矿物质多而结构差的土壤（如砂土），土壤容积比重在1.4～1.7之间；含有机质多而结构好的土壤（如农业土壤），在1.1～1.4之间。土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，我国西北、北方不少土壤pH值大，南方红壤pH值小。因此，可以种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜酸的茶树，而苜蓿的抗碱能力强等。土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大，如中性土壤中磷的有效性大；碱性土壤中微量元素（锰、铜、锌等）有效性差。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，积极采取措施，加以调节。土壤pH=6～7时养分的溶解度最高，最适宜植物生长。另外土壤含盐量超过0.3%，土壤便会发生盐碱化。
主要参考文献：
陈有君，红梅等.浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况.干旱区资源与环境.2004，18（1）：68-73.
天然草地退化、沙化、盐渍化的分级指标（GB 19377—2003）.
朱志梅，杨持等.多伦草原土壤理化性质质在沙漠化过程中的变化.水土保持通报，2007年，27（1）：1-5.
其他资料来源：农林牧、环保等相关部门。
有关的环境与地质问题：草地退化、草地沙化及草地盐渍化。
总体评价：土壤的理化性质是反映自然和人为因素的灵敏指标，有助于进行草地退化的监测。
三、土壤养分
名称：土壤养分
简介：土壤养分指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素，主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。就世界范围而言，多数矿质土壤中的氮、磷、钾三要素的大致含量分别是0.02%～0.5%、0.01%～0.2%和0.2%～3.3%。但土壤向植物提供养分的能力并不直接决定于土壤中养分的贮量，而是决定于养分有效性的高低；而某种营养元素在土壤中的化学位又是决定该元素有效性的主要因素。化学位是一个强度因素，从一定意义说，它可以用该营养元素在土壤溶液中的浓度或活度表示。由于土壤溶液中各营养元素的浓度均较低，它们被植物吸收以后，必须迅速地得到补充，方能使其在土壤溶液中的浓度即强度因素维持在一个必要的水平上。所以，土壤养分的有效性还取决于能进入土壤溶液中的固相养分元素的数量，通常称为容量因素。在实用中，养分容量因素常指呈代换态的养分的数量（代换性钾、同位素代换态磷等）。土壤养分的实际有效性，即实际被植物吸收的养分数量，还受土壤养分到达植物根系表面的状况，包括植物根系对养分的截获、养分的质流和扩散三方面状况的影响。
意义：土壤养分是土壤化学性质的体现。但与土壤的酸碱度等参数相比，土壤养分指标对植物生长的过程具有相当的控制作用，植物生长发育主要取决于土壤中有机质和氮磷钾含量，且还受这几者之间供给比例的影响。J.von Liebig（1843）提出了植物生长的最小养分律，意指植物的产量由含量最少的养分所支配的定律。如果相对增加最少的某个因子（最少因子），那么产量将与此成比例地增加。其次如果其他某个因子成为相对最少时，产量也不会增加，一旦增加这个因子，则产量就会再次增加。例如氮供给不充足时，即使多施磷等，但植物产量仍受氮的施用量所决定。
另外，除主要的养分因素之外，土壤还提供植物体生长发育的一些微量元素。微量元素虽然在植物体内的含量不多，但与其生长发育息息相关。微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关，能发挥巨大的生理作用。其中B、Mo、Cu、Zn、Fe、Mn等微量元素对植物的生长具有重要意义。
人为或自然原因：土壤养分主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成，但受人为活动影响。
适用环境：适用于干旱、半干旱地区的草地类型。
监测场地类型：适合在有较厚第四系堆积层的草原地区开展监测。
空间尺度：适宜在小至中尺度的区域进行测量与监测
测量方法：具体测量参数为有机质、氮、磷、钾及一些微量元素。
土壤有机质：泛指土壤中来源于生命的物质。包括：土壤微生物和土壤动物及其分泌物以及土体中植物残体和植物分泌物。
氮、磷、钾：氮是构成蛋白质的主要成分，对茎叶的生长和果实的发育有重要作用，是与产量最密切的营养元素。磷能够促进幼苗根系生长和改善植物品质。钾能促进植株茎秆健壮，改善植物品质，增强植株抗寒能力。
微量元素：生物体是由60多种元素所组成，其中C、H、O、N、Ca、P、Mg、Na等含量较大的元素，称为宏量元素。而占生物体总重量0.01%以下的如Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Mo、Co、F等，为微量元素。微量元素虽然在生物体内的含量不多，但与生物体的生存和健康息息相关。它们的摄入过量、不足、或缺乏都会不同程度地引起生物体生理的异常或发生疾病。微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关，能发挥巨大的生理作用。而这些微量元素必须直接或间接地由土壤供给。到目前为止，已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种，即有Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Co、I、Ni、F、Mo、V、Sn、Si、Sr、B、Ru、As等。
测量方法主要采用野外取样实验室测试方法。
测量频率：5～10年
数据与监测的局限性：数据的获取主要依靠实验室分析获取，在经济上受一定限制，因此该项指标不宜开展大规模的测量和监测。
过去与未来的应用：国内的研究者对土壤养分与地表植被退化的相关性进行了大量的研究。如赵利君，王艳荣等（2005）进行了土壤养分在草原退化过程中的变化分析，研究了三个不同退化强度草原的有机质含量和全磷含量的差异及其季节变化，结果表明，不同群落土壤有机质和全磷含量大小顺序都为：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与不退化群落土壤有机质的最大差异出现在0～10cm土层处，而重度退化群落与中度退化群落土壤有机质的最大差异出现在10～20cm土层处。在0～10cm层次三种群落全磷含量之间都没有显著差异。在10～20cm和20～40cm层次上，未退化群落与中度、重度退化群落之间存在极显著差异。中、重度退化群落之间差异不显著。
闫顺国（1991）对河西走廊盐渍化草地土壤生态环境进行了研究，分析了土壤盐分组成对植被生长的影响，对土壤盐分组成，pH及有机质含量（OM）进行了主成分分析。结果表明，各变量在环境分类中的作用秩序为：。
钟志祥、万开元等（2006）研究了武汉植物园迁地保护植物樟科和木兰科21种珍稀植物的营养状况及其所生长土壤的营养条件。结果表明：酸性土壤中Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo 6种微量元素的有效态含量顺序为Fe>Mn>Cu>Zn>B>Mo，其平均值大小与全国平均值相差不大；植物叶片中微量元素含量大小顺序为Fe>Mn或（Mn>Fe）>B>Zn（或Zn>B）>Cu>Mo，与正常含量范围相比，所有植物Mn含且偏高，部分植物Fe含量较大，Cu、Zn、B含量较为正常，Mo含量偏低，生物吸收系数大小顺序为Zn>Fe>Mn>B>Cu。
可能的临界值：对于草地退化，有0～20cm土层有机质含量相对百分数的减少率和0～20cm土层全氮含量相对百分数的减少率的临界值；对于草地沙化，有有机质相对百分数的减少率、全氮含量相对百分数的减少率的临界值：
生态环境地质指标研究
其他可能的临界值：多数矿质土壤中的氮、磷、钾三要素的大致含量分别是0.02%～0.5%、0.01%～0.2%和0.2%～3.3%。
主要参考文献：
天然草地退化、沙化、盐渍化的分级指标（GB 19377—2003）.
闫顺国.河西走廊盐渍化草地土壤生态指标的选择与分类.草业科学，1991，8（3）：22-25.
赵利君，王艳荣等.土壤环境质量在草原放牧退化过程中的变化研究.内蒙古科技与经济，2005：35-36.
钟志祥，万开元，余场冰等.21种迁地保护植物微量元素与土壤养分状况分析.中南林学院学报，2006（10）.
其他资料来源：农林牧、环保等相关部门。
有关的环境与地质问题：草地退化、草地沙化及草地盐渍化。
总体评价：土壤养分是土壤化学性质的体现。但与土壤的酸碱度等参数相比，土壤养分指标对植物生长的过程具有相当的控制作用，植物生长发育主要取决于土壤中有机质和氮磷钾含量，且还受这几者之间供给比例的影响。
四、地下水水位与水质
名称：地下水水位与水质
简介：地下水水位指的是指地下含水层中水面的高程。根据钻探观测时间可分为初见水位、稳定水位、丰水期水位、枯水期水位、冻前水位等。作为草地生长的地下水分“仓库”，地下水对植物的生长发展有着及其的作用。研究表明，地下水位埋深很大程度上决定着地表植被的生长状况。地下水位是由降水和地表水下渗量等因素所控制。还在一定程度上取决与人类的活动，如农业灌溉抽取地下水、居民生产生活用水等。
地下水水质指未经人类活动污染的自然界地下水的物理化学特性及其动态特征。物理特性主要指水的温度、颜色、透明度、嗅和味。水的化学性质由溶解和分散在天然水中的气体、离子、分子、胶体物质及悬浮质、微生物和这些物质的含量所决定。天然水中溶解的气体主要是氧和二氧化碳；溶解的离子主要是钾、钠、钙、镁、氯、硫酸根、碳酸氢根和碳酸根等离子。生物原生质有硝酸根、亚硝酸根、磷酸二氢根和磷酸氢根离子等。此外，还有某些微量元素，如溴、碘和锰等。胶体物质有无机硅酸胶体和腐殖酸类有机胶体。悬浮固体以无机质为主。微生物有细菌和大肠菌群。地下水水质主要与含水层岩石的化学成分和补给区的地质条件有关，除此之外还受人类活动影响。
意义：在干旱半干旱地区，地下水位与水质和生态环境的关系十分密切。尤其对于植物的生长发育，有着密不可分的关系。我国西北地区是典型的干旱半干旱地带，干旱少雨，蒸发量大，年降水一般在400 mm以下，荒漠地带则在250 mm以下，局部地区甚至只有30～40 mm，其地带性植被为荒漠植被，十分稀疏。对生态环境起主要作用的是依靠地下水维持生存的非地带性中生和中旱生植被。
人为或自然原因：地下水位和水质的变化受气候降水的影响，也与岩土性质有关，但也受人类活动的制约。
适用环境：适用于干旱、半干旱地区的草地类型。
监测场地类型：适合在地下水位埋深较浅的草原地区开展。
空间尺度：适宜在小至中尺度的区域进行测量与监测
测量方法：地下水水位与水质的测量参数包括潜水位埋深、总溶解固体。
潜水位埋深：潜水井中地下水的自由表面为潜水面。潜水面的绝对高程为潜水位，从地表到潜水位的深度称为潜水位埋深。
总溶解固体：总溶解固体是水化学成分测定的重要指标，用于评价水中总含盐量，是农田灌溉用水适用性评价的主要指标之一。
测量方法：地下水位采用野外实际观测方法测量，总溶解固体主要采用野外取样实验室测试方法，主要有重量法，电导法，阳离子加和法，离子交换法，比重计法等。
测量频率：3～5年。
数据与监测的局限性：潜水位的测量若无较好的潜水井，在野外较难测定；地下水质数据的获取主要依靠实验室分析获取，在经济上受一定限制，因此该项指标不宜开展大规模的测量和监测。
过去与未来的应用：国内的众多学者对植物与地下水位之间的关系也做了大量的研究。有学者提出把满足干旱区非地带性天然植被生长需要的地下水位埋藏深度称作生态地下水位（简称生态水位）。还有学者从不同角度研究了植物生长与地下水位的关系，提出了适宜水位、最佳水位、盐渍临界深度、生态警戒水位等等。
如杨泽元、王文科等（2006）从陕北风沙滩地区水资源可持续发展的角度深入探讨了地下水位埋深与植被生长及土地荒漠化的关系，提出了“生态安全地下水位”的概念，将其定义为“在干旱半干旱地区，维系植被的正常生长，维系河流、湖泊、沼泽（或湿地）正常的生态功能，且不发生土地荒漠化、水质恶化、地面沉降等生态环境问题的地下水位埋深”。通过研究表明：陕北风沙滩地区地下水位埋深小于1.5m为盐渍化水位埋深，1.5～3m为最佳地下水位埋深，3～5m为乔灌木承受地下水位埋深，5～8m为警戒地下水位埋深，8～15m为乔木衰败地下水位埋深，大于15m为乔木枯梢地下水位埋深。
张丽、董增川等（2004）以生态适宜性理论为基础，根据塔里木河干流流域典型植物的随机抽样调查资料，建立了干旱区几种典型植物生长与地下水位关系的对数正态分布模型。根据建立的模型得出干旱区典型植物的最适地下水位。结果表明：①最适地下水位：干旱区典型植物出现频率最高的地下水埋深分别为：胡杨2.51m，柽柳2.2m，芦苇1.36m，罗布麻2.51m，甘草2.39m，骆驼刺2.84m。最适宜区间为2～3m。②生态地下水位：适宜干旱区植物正常生长的地下水位为2～4m。因此，干旱区合理的生态地下水位应保持在2～4m之间，这样才有利于植被生长和生态环境恢复。③植物的生态幅度：不同的植物对地下水位的忍耐范围不同，胡杨、怪柳、骆驼刺的方差较大，说明它们可以在较大的地下水位范围内生存，生态幅度较大；芦苇、罗布麻、甘草的方差较小，说明它们可以在较小的地下水位范围内生存，生态幅度较小。④植被盖度、频率与地下水位的关系：植被盖度！出现频率与地下水位存在一定的关系，在植被最适地下水位附近，植被生长最好，出现频率最高，相应的植被盖度最高；在植物的适宜地下水范围内，植被生长良好，出现频率较高，相应的植被盖度也较高；在其他地下水范围内则植被长势受水分亏缺或土壤盐渍化的影响，生长相对不好，出现频率相应就低，盖度也低。
纪连军、高洪彬等（2006）研究了半干旱地区地下水位埋深对杨树生长发育的影响，结果表明在半干旱地区，当地下水位埋深在1.2～2.5m时，杨树幼树生长发育正常，幼树基本无枯梢枯干现象；当地下水位深度超过3m时，幼树枯梢枯干现象随地下水位下降而增多。
周绪、刘志辉等（2006）研究了新疆鄯善南部地区地下水位降幅对天然植被衰退过程的影响分析，研究结果表明地下水位降幅位于5～8m之间为天然植被覆盖变化敏感区间，降幅超过10m天然植被将会出现严重衰败。
可能的临界值：对于草地盐渍化，有潜水位和总溶解固体相对百分数的减少率的临界值：
生态环境地质指标研究
其他可能的临界值：水的总溶解固体通常以1l水中含有各种盐分的总克数来表示（g/l）。根据总溶解固体的大小，水可分为以下5种。
生态环境地质指标研究
主要参考文献：
天然草地退化、沙化、盐渍化的分级指标（GB 19377—2003）.
杨泽元，王文科等.陕北风沙滩地区生态安全地下水位埋深研究.西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（8）：67-74.
张丽，董增川等.干旱区典型植物生长与地下水位关系的模型研究.中国沙漠，2004，24（1）：110-113.
其他资料来源：农林牧、环保等相关部门。
有关的环境与地质问题：草地退化、草地沙化及草地盐渍化。
总体评价：地下水位和水质与植物的生长有着不可分割的联系，不同植物种属对于地下水位有着不同的需求，地下水位和水质的变化直接决定着地上植被群落的演替。近年来，我国北方的大部分地区地下水位都存在不同程度的下降，伴随着这个过程，大量的亲水性植被开始凋落，耐旱型植被逐渐占优势，若地下水位持续下降，很可能导致大面积的植被凋谢和死亡，促成草地退化和土地退化。
Ⅶ 回答下列有关生物进化与多样性的问题．某草原有羊草、贝加尔针茅、羽茅、黄囊苔草、糙隐子草、麻花头等草
（1）调查植物多样性和种群密度都可用样方法．同一空间的相同物种的总和称为种群．
（2）生物多样性分遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性，不同草种之间的差异属物种层次的多样性．这些草种细胞内细胞色素c的氨基酸序列差异是生物进化的生物化学方面的证据．进化的证据还有化石、比较解剖学、细胞学、基因学等等．
（3）从表3数据分析可见，多样性的各种指标都呈现先略微升高后下降的趋势．
（4）从表3数据可见，轻度放牧比无放牧的各种多样性指标都高，说明人类对资源的适度利用有利于增加生物多样性．但中度和过度放牧又使各种多样性指标降低，说明过度利用会降低生物多样性．
故答案为：
（1）样方法 种群
（2）物种 生物化学
（3）E
（4）研究结果数据显示，随着放牧强度增加，多样性的各种指标都呈现先略微升高后下降的趋势，这说明人类对资源的适度利用有利于增加生物多样性，但过度利用会降低生物多样性
Ⅷ 土壤因子对植物生长的影响 试从土壤因子和大气因子对植物生长的影响,来说明提高作物产量的
土壤水分、土壤微生物、太阳辐射、大气温度、空气相对湿度、风速、等因素。
气候因子
土壤微生物包括细菌、真菌和放线菌等．温度和降水等
气候因子通过调控土壤的养分供给、数量及活性等影响土壤
微生物呼吸作用．
2．1．1温度在全球变暖的背景下，土壤呼吸作用所释放的
CCh将随着地球表面温度升高而增加，温度升高和土壤呼吸
作用增加构成全球变化的正反馈效应【 。，40, ．但许多研究
表明，随着温度升高．土壤呼吸作用对温度的敏感性将逐渐
降低，产生温度适应现象，从而可能在短期内缓冲气候的进
一步变暖．Luo等[ 。 认为基质的数量与质量可以调控土壤
呼吸作用对温度的响应，因为在温暖环境下，如果为微生物
生命活动提供能量的基质有限，微生物群落组成就会出现变
化；或者，对与土壤呼吸作用有关的生理和生态功能进行相
应的调整[ ，从而减少土壤呼吸量．土壤呼吸是一个酶促生
化反应过程，随着温度条件不同，微生物体内与呼吸作用有
关的酶的活性会产生一些变化，当温度超过一定的生理阈
限，一些酶的活性可能降低，甚至失活[ 。。，从而导致微生物
呼吸作用的温度敏感性降低．
另外，温度作用使得不同季节内微生物与根系呼吸作用
图1 土壤呼吸作用的主导影响因子
Fig．1 Affecting factors of soil respiration．
所占比例大小不同．李凌浩等【45]认为，在温度低于15℃ 的6
月中旬之前和8月下旬之后，土壤呼吸作用以微生物对土壤
有机质的分解为主；而在6月中旬至8月下旬之间，除土壤
微生物呼吸作用之外，植物活根系呼吸作用占有较大比例，
此时土壤呼吸作用由温度和水分共同控制．
2．1．2降水降水既可影响土壤含水量，又通过冲刷和淋溶
作用促进地上的有机残体向地下运输，使之成为土壤呼吸作
用的重要基质【34]．降水对土壤呼吸作用的影响是一个极为
复杂的过程，在不同生态系统中，因为不同的植被类型与覆
盖状况、土壤理化性质、降水前土壤中的水分状况、微生物种
类的构成和降水特点等等，降水对土壤呼吸作用的影响结果
是不一样的["]、降水促进微生物的活性与种群数量增
加[41 o6o]，土壤呼吸量因此迅速增大．AnderSon 2、Orchard
等[55]将降水对微生物活动和土壤可溶性有机碳分解的促进
作用当作一个短时效应(1 h内)，而降水后土壤中微生物生
物量的激增对土壤C02排放的促进作用则是一个长时效应
(1 d以内)、也有研究表明，降水将使土壤的通透性变差，
cch在土壤中的扩散阻力因此增大，导致雨后实际测定的土
壤呼吸作用减少[ t6o]、
2．2 土壤因子
土壤是微生物生存的基础，土壤环境变化将对微生物呼
吸作用产生直接影响，其中主要包括土壤水分、土壤有机质、
土壤pH值和土壤空气cch浓度等、
2．2．1土壤水分土壤中溶解性有机质是土壤微生物活动
能量的主要来源【24]，土壤水分的变化可能会使土壤中溶解
的有机碳总量发生变化、当土壤水分含量过低时，土壤溶液
中可溶性有机质的扩散受到妨碍，细菌等微生物将处于饥饿
环境之中．Linn等【48]将水分低于某一最适状态时土壤水膜
上可溶性有机质的限制归结为土壤呼吸量下降的原因．另
外，当土壤水分含量发生变化时，土壤微生物会适当调整能
量的用途、例如，一旦土壤含水量降低，微生物为了防止发生
萎蔫现象，就会将能量转移到生产适当的溶质上去[61]，从而
减少cch的产生．
与体积或质量含水量影响相比，土壤水的基质势(Ma—
tfic Potentia1)更适合描述由于土壤含水量降低所引起的微
生物或根系的干旱胁迫[23]、Orchard等[55]发现，基质势与微
生物呼吸之间存在着很好的指数关系．当基质势低于
一0．01 MPa时，微生物呼吸作用开始下降，这归因于细菌活
动的减弱，而真菌可以忍耐更大的水分胁迫．
2．2．2土壤有机质土壤微生物呼吸作用实际上是微生物
作用下的土壤有机质(SOM)分解过程，SOM 不仅为微生物
活动提供能源，而且对土壤物理、化学和生物学性质都有深
刻影响．土壤呼吸作用与SOM 含量及其组成有关，一般将
SOM 依分解难易程度划分为活性、中间和惰性组分3种、
CENTURY模型将性土壤异养呼吸作用80％ 归为活性组分
的分解，其余20％为中间组分的贡献【65]、另外，SOM 不同组
分对温度和C02浓度升高的反应不同[69]，从而间接影响土
壤呼吸作用、
2．2．3土壤pH值土壤pH值是土壤各种化学性质的综合
反应，可影响微生物生理代谢酶活性和细胞膜的稳定性，进
而影响菌体对环境营养物质的利用[33]、另外，有机质的合成
和分解、土壤微生物的活动、根系的生长发育和吸收功能等
都与土壤pH值有关．对东北羊草草原4种群落类型研究表
明，pH值与微生物呼吸速率呈负相关[ 引，而在海北高山草
2．2．4土壤空气CCh浓度土壤空气CCh浓度主要与土壤
中生成COz活性的大小和土壤通透性有关，随着土壤深度、
土壤含水量、土壤类型以及季节的不同而变化【l ．土壤空气
coz浓度较高时将抑制微生物的呼吸作用【砣， ．在农业生
产中．地膜覆盖栽培在增产的同时亦阻碍了土壤空气与地表
空气的交换。增加了土壤CCh浓度，土壤微生物的呼吸作用
受到极大抑制．因此，玉米生育期覆膜处理土壤呼吸强度大
多低于裸地