云南典型热带森林生态系统中微量元素的生物地球化学特征研究

本文以我国云南典型热带森林生态系统为研究对象,在物质循环较封闭的地段,按照不同地貌部位、不同的物质淋溶堆积景观类型进行采样,采样时在同一单元景观内同时收集土壤、风化壳、植物和天然水的样品,分析各样品中九种重金属元素的含量分布以及土壤风化壳样品中各元素的六种赋存形态的含量分布,通过对比元素在不同单元景观间、不同景观要素间和景观要素内部的分异特征,从而给出热带森林生态系统中元素的分布形成规律和动态分异特征。     

红松阔叶混交林凋落物-土壤动物-土壤系统中N、P、K的动态特征

根据对小兴安岭凉水国家级自然保护区红松阔叶混交林的凋落物、土壤动物和土壤2a的连续采样及测定主要营养元素N、P、K的含量,研究凋落物-土壤动物-土壤系统中主要营养元素在各分室的动态变化,并通过比较主要营养元素在不同分室中的分异,进而分析了土壤动物在该系统营养循环中的作用。结果表明,研究区内不同凋落叶分解过程中元素含量的动态变化比较复杂,阔叶落叶中营养元素含量的变化大于针叶落叶,但不同凋落叶在分解过程中的元素损失量之间的差异不显著。在研究时段,腐殖土层各种营养元素的含量高于土壤层;蚯蚓、蜈蚣和马陆大型土壤动物体内的营养元素含量之间差别较大,其中蚯蚓体内全N含量最高,而马陆体内全P含量最高,蜈蚣则全K含量最高。土壤动物和土壤中营养元素含量的动态变化和凋落叶中的变化趋势不同。N和P在土壤动物分室中表现出一定的富集,而K的富集不明显。土壤动物可以通过其新陈代谢活动加速凋落物-土壤动物-土壤系统中营养元素的循环速率。不同凋落物分解过程中养分含量变化复杂可能是由于不同凋落物种类特性差异造成的。土壤动物在营养元素循环,尤其是N、P元素循环中具有重要意义。     

长白山高山苔原牛皮杜鹃群落物质循环的研究

本文利用生态学方法定量地研究了长白山高山苔原主要建群种植物——牛皮杜鹃群落的物质循环。研究结果表明:在植物与土壤之间的封闭循环中,植物年吸收的元素数量大于凋落物年分解释放的量,处于不平衡状态。而在开放循环中,整个群落的物质(除N.P外)循环处于基本平衡状态。在研究不同元素与植物之间的关系时还发现:植物的各部位对不同元素的累积能力具有明显的差异。如植物花、果中的Ca、Mg、N和P含量高,根中的Fe,Al含量高。在植物同一部位中,各元素的累积能力也不同,如Ca,Mg,Mn,P和N在叶肉中的含量高于在叶脉中的含量,而Fe,Al在叶脉中的含量却高于叶肉中的含量。这种差异性标志着不同的化学元素具有不同的植物生理功能。存在于叶肉中的化学元素要比存在于叶脉或纤维中的化学元素循环周期短,植物利用率高,这对保持生态系统内的物质平衡具有重要的作用。     

长江河口九段沙互花米草湿地生态系统N、P、K的循环特征

研究了九段沙外来入侵种互花米草（Spartina alterniflora）湿地生态系统的营养元素含量、分布规律与循环特征。结果表明,九段沙的上沙、中沙和下沙互花米草湿地土壤全量养分含量差异相对较小,而速效性养分含量差异相对较大。土壤剖面中TK含量大大高于TN和TP含量,排序为:TK＞TN＞TP。各沙洲速效性养分含量排序为：速效K＞速效N＞速效P。土壤速效性养分与全量养分的空间分布规律并不一致,土壤剖面营养元素的垂直分布差异比较明显,速效性养分土壤剖面垂直分异比全量养分显著。各深度土壤营养元素含量均存在差异,不同沙洲同一深度土壤营养元素含量也存在差异。各沙洲不同深度土壤TN含量的差异明显大于TP和TK含量差异。植物中3种营养元素含量以K最高,N其次,P最低。湿地生态系统营养元素归还量远大于存留量。吸收系数排序为：N＞P＞K。不同沙洲营养元素的利用系数和循环系数存在明显差异,上沙P元素、中沙与下沙K元素利用系数最大,上沙K元素、中沙P元素与下沙N元素循环系数最大。     

中华姬鼠体组织化学成分的分析

在研究生态系统中的元素循环问题时,对每个生物组分的分析,通常是依据其生物量与元素含量的乘积。但是,许多因子又影响到个体和种群元素的含量,这些因子包括体尺大小、性别、繁殖状况、时间、空间和遗传变异等等。因此,元素含量及其变化的研究均有一定意义。中华姬鼠(Apodemus draco)是亚热带山地常绿阔叶林鼠形啮齿类的绝对优势种。既然生态系统内一定营养层中优势种的能学研究在相当程度上可以代表该营养层的能学状况,那么中华姬鼠身体中的元素研究无疑对研究鼠形啮齿类在该生态系统元素循环过程中的地位有所助益。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展北大核心CSCD

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。     

杉木人工林生态系统水文学过程的养分特性

根据5a定位观测的数据,对湖南会同24～28a生的杉木人工林生态系统各水文学过程中的养分特性进行了研究。结果表明：林冠降水是杉木人工林生态系统养分输入的重要来源,其中Ca的养分含量最高,P的含量最低。林内穿透水各养分元素的含量明显高于林冠降水中养分的含量。除Ca外,树干茎流中其它养分元素的含量为林冠降水的6倍以上。可见,林内穿透水和树干茎流是杉木林生态系统内养分循环的重要组成部分,有利于提高系统的养分利用率。地表径流中除硝态氮外,各元素的含量与穿透水的含量接近,其中P、Na和K三种元素的含量较低,但未超过林冠降水中养分元素含量。地下径流中N和K的含量较低,而Ca的含量与林冠降水相比没有差异。因而地表径流和地下径流不可避免的造成生态系统的养分损失,但24～28a生杉木林生态系统的调控能力较强,地表径流和地下径流量较小,生态系统的养分损失也相对较小,养分为净积累。不同季节之间水文学过程中养分元素含量存在一定程度的差异。降水形态、雷电和地形等要素影响养分元素含量。硝态氮在冰雹中未检出,而在雨水中的含量是雪水的2倍。铵态氮、K和Mg等元素在雨水中的含量最高。P和Ca以雪水的含量最高,与雨水和冰雹相比不存在数量级差异。雷电明显增加降水中养分的含量,特别是林冠上层的低空放电使降水中N的含量增加3～5倍。由于山谷和山麓的立地条件较好,其穿透水中养分含量比山坡的高,山谷与山麓的大致相等。在采集水样进行养分分析时,应考虑降水时间、降水形态和地形等因子的影响。     

高原鼢鼠和高原鼠兔骨骼中非必需微量元素的测定

铅、镉、砷、汞、锑和铋等元素是人与动物生命活动非必需且有害的微量元素[1] 。哺乳类动物体内的这些微量元素主要由食物链传递所产生[2 ,3] 。本文对高原鼢鼠 (Ｍｙｏｓｐａｌａｘｂａｉｌｅｙｉ)和高原鼠兔(Ｏｃｈｏｔｏｎａｃｕｒｚｏｎｉａｅ)骨骼中非必需微量元素砷、锑、汞、铋、铅、镉的分布、种间含量差异及其相关性进行了分析和讨论 ,为高寒草甸生态系统研究小哺乳动物的营养生态学、化学生态学以及生态系统的物质循环[4 ,5] 等提供基础资料。1　材料与方法1 1　样品预处理1994年 5～ 6月在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站…     

湖泊硫循环微生物研究进展

湖泊是响应气候和环境变化的关键生态系统,是研究元素(如碳、氮和硫等)生物地球化学循环的热点环境。湖泊(尤其咸盐湖)具有硫酸盐含量高且含硫化合物种类丰富的特点,因而湖泊中硫元素生物地球化学循环过程非常活跃。微生物是驱动湖泊硫循环的重要推手。因此,研究湖泊中微生物参与的硫元素生物地球化学循环过程以及相关微生物类群构成,对于深入探索微生物在湖泊生态系统中的作用具有重要意义。本文综述了湖泊中驱动硫循环的微生物(硫氧化菌和硫酸盐还原菌)种群多样性、功能基因、代谢途径、硫氧化/硫酸盐还原速率及其对环境条件变化响应等方面的研究现状,并对未来湖泊微生物驱动的硫循环研究方向进行了展望。     

森林生态系统硅素循环研究进展

硅是植物生长发育的有益元素,其在生态系统内的迁移转化是维持生态系统结构与功能的决定性因素之一。近年来,陆地生态系统硅循环特别森林生态系统硅循环在全球生物地球化学循环中的重要性,受到越来越多的关注。该文总结了国内外森林生态系统硅循环研究的成果,在综述了硅在森林生态系统中的存在形态、分布、循环过程的基础上,总结了森林生态系统硅循环的特点、作用及其影响因素,并指出典型森林生态系统类型中硅循环规律的研究、森林生态系统与其它生态系统硅循环的比较研究、森林生态系统硅循环对全球气候变化的影响和响应研究和人类干扰对森林生态系统硅循环的影响的研究将是今后开展森林生态系统硅循环研究的重点。     

青藏高原不同高寒草地类型土壤酶活性及其影响因子

土壤酶活性作为生态系统养分循环的关键因素, 是反映土壤质量和生态系统功能的重要指标, 但是关于高寒草地生态系统中不同草地类型间酶活性的差异研究还很少。因此, 该研究在藏北高寒草地选择高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠5种草地类型进行野外原位调查和采样, 测定了涉及碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的14种酶的活性, 并建立了高寒草地酶活性与土壤微生物和土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明: C循环酶(蔗糖酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和过氧化物酶)和P循环酶(碱性磷酸酶)在不同高寒草地类型间活性差异明显, N循环酶中仅芳香氨基酶和亚硝酸盐还原酶两种酶在不同高寒草地类型间活性差异明显。同时, C、N和P循环酶之间存在一定的相关关系, 其中, 蔗糖酶和碱性磷酸酶、纤维素酶和α-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关, 多酚氧化酶与亚硝酸还原酶和β-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著负相关。在测定的19个环境指标中, 土壤有机质(SOM)含量、革兰氏阴性菌数量、土壤N和P含量计量比、革兰氏阳性菌数量、细菌数量、放线菌数量、全氮含量、真菌数量是影响土壤酶活性的关键因子, 且SOM含量的影响最大(解释量为11.9%)。综上所述, 不同高寒草地类型间C循环酶、P循环酶和两种N循环酶(芳香氨基酶和亚硝酸还原酶)活性差异显著, SOM含量、微生物数量和N含量等是影响高寒草地生态系统土壤酶活性的关键因子。     

长白山土壤动物在物质循环中作用的初步探讨

土壤动物是土壤生态系统中的重要组成部分。在物质的生物循环过程中,对于生命元素的转换、储存和释放,土壤动物作为中间环节具有特殊的功能性作用。 本文讨论了长白山北坡四个垂直景观带的土壤动物类群的数量和分布,分析了其化学元素含量和生物富集量。探讨了土壤动物在每公顷土地面积上对绿色植物必需的常量元素K、Na、Ca、Mg、Fe以及微量营养元素Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Cu、Sr、Mo的转换量。     

森林生态系统性状的空间格局与影响因素研究进展——基于中国东部样带的整合分析

性状(Trait)或功能性状(Functional trait)是植物、动物和微生物等对外界环境长期适应和进化后所呈现出来的可量度的特征,也是人们认识自然、利用或改造自然的重要途径和技术手段。近几十年来,科学家对植物、动物和微生物功能性状的研究取得了令人瞩目的成就,尤其在物种水平的植物叶片和根性状的研究领域;然而,自然生态系统是复杂的,植物、动物和微生物自身的多种性状间及其不同生物间性状的相互作用是广泛存在的,因此需要跨学科、系统性、集成式地调查和研究。以中国东部南北样带(NSTEC)森林生态系统为对象开展了植物、微生物和土壤性状的综合测定;基于其核心的研究结论并适当整合NSTEC前期的相关研究成果,希望能给性状研究提供新的调查模式和分析思路。沿NSTEC从热带雨林到寒温带针叶林3700km样带选取了9个地带性森林生态系统,在群落结构调查基础上对群落内所有植物种类(总计1177物种)开展了系统性的性状测定(叶-枝-干-根多元素含量,叶片形态性状-气孔性状-解剖性状-叶绿素含量-多元素含量-非结构性碳水化合物、细根形态性状-解剖性状-多元素含量等),测定了土壤微生物群落结构、酶活性、土壤有机质结构与组成、土壤碳氮周转及其温度敏感性等参数。基于上述数据,不仅按传统途径系统性地探讨了植物、微生物和土壤多种性状的纬度变异规律与影响因素;还从不同角度探讨了"如何科学地将器官水平测定性状推导至天然森林群落水平"科学难题,并从多个性状角度建立了自然森林生态系统中性状与功能的定量关系。在此基础上提出"性状网络"和"生态系统性状"概念,以其更好地用于揭示自然界复杂的森林生态系统,为验证和发展生态学理论、探讨多种性状间协同(权衡)的生态系统生产力优化机制提供重要的数据支撑。希望通过解决性状尺度拓展的技术难题,未来将传统性状研究拓展至群落或生态系统水平,并与高速发展的宏观观测手段(遥感观测、通量观测、模型模拟)有机结合,使性状研究更好地服务于区域乃至全球性的生态环境问题。     

陕西省森林各生态系统组分氮磷化学计量特征

研究森林植被、枯落物和土壤的氮(N)磷(P)化学计量关系对于理解生态系统各组分的相互作用和养分循环具有重要意义。该研究对陕西省不同类型森林生态系统植被、枯落物和土壤的N和P含量及其化学计量关系进行了研究分析。结果表明: 1)森林生态系统各组分的N、P化学计量特征存在显著差异(p < 0.05), N、P含量均以林下灌草层植物和枯落物层较高, 乔木层植物和土壤层较低; N:P值则稍有不同, 以枯落物层最高, 土壤层最低, 其他各层差异不显著; 各组分N、P含量和N:P值分别为0.72-11.99 mg·g^-1、0.47-1.07 mg·g^-1和1.86-14.84。0-1 m土层内N含量、N:P值均随土层加深而降低(p < 0.05), P含量则不随土层发生明显变化。2)各组分N、P含量和N:P值多表现为阔叶林高于针叶林, 但其差异不显著。3)生态系统同一组分内, N、P含量间极显著正相关, N、P含量与N:P值分别呈极显著正相关、负相关关系, 但是土壤层内N、P含量无显著相关关系。各组分间, 枯落物层与乔木层、草本层和土壤层的N、P含量和N:P值也均极显著正相关, 而枯落物层与灌木层植物无显著相关关系。4)生态系统各组分N、P含量和N:P值随空间变化表现不尽一致, 总体上呈稳态。该文通过对N、P化学计量特征的研究, 揭示了森林生态系统植被、枯落物和土壤组分间所存在的养分循环联系, 这些联系中也表现出分异特征, 而分异可能由各自所执行的不同生态功能所致。     

荒漠草原土壤动物与降雨关系研究现状

在全球性气候变化背景下,极端降雨事件频发,总结土壤动物多样性与降雨变化间的关系及其响应机制,有助于理解全球变化对土壤生态系统结构与功能的作用过程,对于探讨陆地生态系统应对全球变化具有重要科学意义。荒漠草原生态系统极度脆弱,对气候变化敏感,但是关于荒漠草原土壤动物与降雨变化间关系的研究报道比较少,严重制约了对荒漠草原生态系统的有效管理和可持续利用。本文从地上、地面和地下3个方面总结了土壤动物和降雨变化间的关系,并就荒漠草原土壤动物应对气候变化研究提出了一些建议。研究表明,降雨变化直接影响土壤动物群落结构;土壤动物对降雨变化反应强烈,不同动物类群产生了积极的响应规律;某些土壤动物类群对于降雨变化还具有重要指示作用。在荒漠草原生态系统中,今后需要从降雨变化对土壤动物产生的长期影响、土壤动物对降雨变化的适应方式和某些动物类群对土壤水分敏感性以及土壤动物与气候变化间的互为反馈关系等方面加强研究。     

高山草甸小哺乳动物身体热值、水分和脂肪含量的季节变化

动物或植物的热值是它们的遗传结构、营养状态和生活阶段的表现,而这些因素可随物种、季节和环境条件而发生变化。为了对特定的生态系统生产力进行研究,必须把干物质转换为能量,所以,愈来愈多的生态学家在他们的生产力研究中,对生态群落的动、植物作热值含量的测定,以便对生态系统的能量收支和平衡作出正确的评价,故热值是不同生态系统能量流研究必不可少的基础资料。同时,动物热值指数的季节变化,对小哺乳动物种群生产力的计算也是很重要的。     

梅州沙田柚结果树的叶片营养特点研究

研究了梅州沙田柚两个果园的土壤养分化率为养分,结果树营养在片不同生存时期的矿质元素含量及季节性动态变化情况和各元素的相互关系。结果表明,柚树根际土壤养分正常树和退化树相比没有明显差别,营养叶中的各元素在不同的生育时期含量均不同,且退化树各元素在各生育期的与正常树相近。各元素的年周期变化规律不同。说明沙田柚在不同的生育时期对各元素的需求量及它们之间的需求比列有不同要求。可见,树体内各营养元素间的关系     

互花米草入侵对土壤生态系统的影响

互花米草是全球海岸滩涂湿地生态系统最成功的入侵植物之一,对中国沿海湿地土壤生态系统也产生了重大影响.本文主要从入侵地土壤生态系统的结构组分(土壤微生物和土壤动物)与物质循环(土壤碳循环、氮循环、磷循环和重金属元素)两大方面,综述了近年来国内外互花米草入侵对沿海滩涂与河口地区土壤生态系统的影响.此外,本文还指出了未来互花米草的研究方向,包括加强互花米草对入侵地土壤微生物的影响的研究,整合互花米草对地上、地下资源竞争和生态过程影响的研究,以及互花米草在全球变化大背景下入侵动态预测.     

Dynamic characteristics of metal element content and return of Casuarina equisetifolia litter at different distances to the coastline

精确估算生态系统内部环境梯度引起的养分循环差异, 对评估其生态功能十分重要。为探讨不同距海生境对木麻黄(Casuarina equisetifolia)凋落叶金属元素含量及养分归还动态的影响, 以福建省惠安赤湖国有防护林场木麻黄凋落叶为研究对象, 按照离海由近及远的顺序设置5个距离(T₁到T₅), 收集凋落叶测定金属元素含量。结果表明: 1)海岸梯度环境对木麻黄凋落叶各元素含量及归还量具有显著影响, 由基干林带向林内元素含量、归还量呈线性规律, 总体上近海高于远海, 按照离海由近及远元素含量逐渐降低, 铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)和锰(Mn)在T₄后上升, 归还量变化趋势与含量相似。2)凋落叶元素含量在不同月份存在显著差异, Na、Fe、Cu、Zn具有相似性, 6月、11月存在明显低谷; Mn在2至4月下降后波动上升。归还量总体表现为钠(Na)、Cu相似, 5、8、次年1月出现峰值;Mn、Fe、Zn相似, 5、8、11、次年1月出现峰值。3)土壤Na含量按照离海由近及远逐渐降低, 其他元素波动变化, 各距离之间差异不明显。4)凋落叶Na-Fe含量存在显著正相关关系, Na-Zn、Fe-Cu、Fe-Zn含量存在极显著正相关关系; 土壤与凋落叶相同元素含量间存在正相关关系, Na和Cu达到显著水平。究其原因, 叶片元素含量差异受叶凋落时间差异造成的重吸收差异影响大; 月间差异因植物生命活动对元素需求量存在差异; 归还量差异与凋落叶量及元素含量有关。