羊草草地植被-土壤系统氮循环研究

研究表明, 0～30 cm土层7月氮（N）总储量为479.2 g·m－2,其中主要为有机N,占总N量的98.5%,土壤中的无机N年度变化很大,在2.55～11.3 g·m－2之间,7月无机N储量为7.3 g·m－2,与其它类型草地不同,该类型草地土壤铵态N与硝态N含量有些季节相差不大,有些季节硝态N的含量超过铵态N的含量,铵态N的峰值出现的时间早于硝态N。植物根系吸收利用的无机N约为3.48 g·m－2·a－1,植物根系向地上每年输送的N量为2.97 g·m－2·a－1, 地上活体向地下转移的N量为1.54 g·m－2·a－1,植物地上部分每年转为立枯凋落物的N量为1.43 g m－2·a－1, 由立枯凋落物转为土壤有机N的量大于1.08 g·m－2·a－1,植物根系每年转为土壤有机N的量为1.51 g·m－2·a－1。     

内蒙古典型草原羊草群落氮素去向的示踪研究

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草样地,采用15N同位素示踪技术研究了羊草（Leymus chinensis）群落标记氮素的去向。结果表明：在我国典型草原羊草群落,植物对标记氮素的回收率为31.61%,氮素添加显著影响植物对标记氮素的回收,随着氮素添加量的增加,地上和地下植物器官对标记氮素的回收量均显著提高。标记氮素被凋落物的回收率为2.92%,地下凋落物的回收率显著高于地上凋落物。标记氮素的土壤存留率为36.16%,主要分布在地表0～40 cm的土层范围内;各土层存留的标记氮素量均随着氮素添加量的增加而显著提高。标记氮素的当季损失率为21.77%～43.38%。风险/收益比分析表明,在该试验条件下,添加5.25 g N•m-2与28 g N•m-2的处理风险大于收益,添加17.5 g N•m-2的处理风险最低,收益最高,在草原生态系统的管理中可供参考。     

滇西北高原纳帕海湿地湖滨带优势植物生物量及其凋落物分解

选取滇西北高原湿地纳帕海湖滨带优势植物茭草(Zizania caducifolia)、水葱(Scirpus tabernaemontani)和刘氏荸荠(Heleocharis liouana),研究其生物量及其凋落物分解特征,结果表明:水葱、茭草、刘氏荸荠为纳帕海湿地湖滨带单优植物群落,均具有较高的地上生物量,不同植物群落地上生物量不同,其中,茭草地上生物量(853.6±58.2)g·m-2·a-1显著高于水葱(730.7±7.8)g·m-2·a-1与刘氏荸荠(338.9±32.6) g·m-2·a-1的地上生物量.3种植物群落凋落物分解速率不同、并随月平均气温升高均呈增加的趋势,其中,刘氏荸荠分解速率k值最大(0.067±0.0026)、茭草(0.062±0.0072)其次、水葱最小(0.039±0.0062).凋落物经过1年的分解,水葱、茭草和刘氏荸荠凋落物存留率分别为(62.0±8.8)％、(47.5±9.0)％和(44.5±7.9)％.综合3种湖滨带植物地上生物量与凋落物年分解,水葱地上生物量年存留量(453.1±4.9)g·m-2·a-1显著高于茭草(405.4±27.7)g·m-2·a-1和刘氏荸荠(150.9±14.5) g·m-2·a-1.研究进一步表明滇西北高原湿地湖滨带植物具有极高的生物量存留率,成为该类型湿地生态系统碳汇功能的基础,其碳汇过程及其贡献率需要进一步深入研究.     

长白山高山冻原土壤呼吸及其影响因子分析

主要研究了长白山高山冻原土壤呼吸与生物量、凋落物和土壤理化因子的相互关系。运用典范相关分析法(CanonicalCorrelationAnalysis)分析了长白山高山冻原生态系统中影响土壤呼吸的主要理化因子。结果表明,长白山高山冻原4种典型土壤类型的土壤呼吸量依次为泥炭化高山冻原土250·79g·m-2·yr-1、草甸化高山冻原土227·69g·m-2·yr-1、潜育化高山冻原土211·36g·m-2·yr-1和石质化高山冻原土209·42g·m-2·yr-1。土壤呼吸与地下生物量显著相关(R2=0·85,n=15,P<0·05);土壤呼吸与凋落物量的空间变化不完全相同;影响长白山高山冻原土壤呼吸的主要理化因子是C/N、土壤持水量、有机质和总氮。     

凋落物层对东北羊草草原微环境的影响

采用模拟方法,建立不同量凋落物层,凋落物量范围为0～1000g.m-2,梯度为100g.m-2,探讨凋落物层对草原微环境影响。研究结果表明,土壤水分总的趋势随着凋落物量的增加,土壤含水量逐渐提高,当凋落物量达到一定时趋于平稳状态;地表温度和地下温度(5cm)变化趋势在各月份基本相似,均随凋落物层厚度增加而降低,至一定厚度达到稳定;土壤pH值和电导率与凋落物量均呈显著负相关;有凋落物层土壤中有机质、N、P、K的含量均高于无凋落物层的含量,其含量随凋落物量而逐渐升高。凋落物平均每增加100g.m-2,有机质提高17.9%,N提高7.6%,P提高26.4%,K提高3.8%。当凋落物量达600g.m-2时,有机质含量比无凋落物层提高了近1.8倍,N提高81.5%,P提高1.8倍,K提高24.6%。     

青海海北地区高山蒿草草甸植物群落生物量动态及能量分配

 对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸、矮嵩草(K．humilis)草甸、藏嵩草(K．tibetica)沼泽化草甸地上生物量动态和能量分配的研究结果表明,不同植物群落年地上净生产量及其年际动态和主要植物类群生物量季节动态具明显的差异,其生物量季节动态可由如下模型表示： Wi＝Ki/(1+exp(Ai-Bit)) 植物群落地上、地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。小嵩草草甸、矮嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸的地上净生产量依次为368.4g·m-2·a-1、418.5g·m-2·a-1和518.4g·m-2·a-1,所固定的太阳能值依次为6655.16kJ·m-2·a-1、7610.09kJ·m-2·a-1、9488.77kJ·m-2·a-1。光能利用率分别为0.1097％、0.1256％、0.1568％。     

科尔沁沙地封育过程中植被特征的动态变化

为研究沙地退化植被封育恢复过程中植被特征的动态变化规律,分别于2011年、2013年和2015年8月中旬在流动、半固定、固定沙丘和沙质草地上开展了3次植被特征调查。结果表明:2011—2015年,流动沙丘优势植物沙米(Agriophyllum squarrosum)的优势度逐渐降低,半固定沙丘优势植物差巴嘎蒿(Artemisia halodendrom)的优势度波动下降、一年生植物优势度有所增加;固定沙丘和草地中一年生植物的优势度有所下降,多年生植物所占比例逐渐增加;随着退化植被封育恢复,植被盖度、物种丰富度、凋落物量和地上-地下生物量明显增加; 2011—2015年,4种生境上的平均凋落物量和半固定沙丘的植被盖度逐年增加,而物种丰富度和地上生物量表现出波动变化趋势,地下生物量年际间变化不显著;沙地退化植被封育恢复过程中,物种丰富度与植被盖度、地上生物量、凋落物量、地下生物量和总的植物生物量呈极显著线性正相关。沙地退化植被封育恢复过程中植物群落组成和优势种的动态变化,反映了沙地植物群落的正向演替与群落结构复杂化的趋向;沙地退化植被的封育恢复导致了物种多样性与生物量的线性正相关。     

内蒙古东部线叶菊草地生物量与净第一性生产力的初步研究

 线叶菊草地总地上生物量的增长规律符合Logistic增长,最大值出现在8月中旬,为198.15g／m2。返青后,线叶菊较同群落内的禾草和杂类草提前达到其生物量最大值。线叶菊、禾草和杂类草的地上生物量的增长与降水量和≥5℃积温呈显著或极显著正相关。地下生物量的季节变化曲线大致为“U”字形,最低值出现在8月中旬,而在早春和秋末时期地下生物量基本相等。地下生物量最大值出现在10月中旬,为1608.5g／m2(干物质)。该草地地上部分净第一性生产力为256.74gm2·a,地下部分为599.51g／m2·a(干物重计)。将生长季内以凋落物形式损失的生物量计算在内,得到的地上净第一性生产力比用极大现存量法估测的结果高出29.57%。     

放牧对草原生态系统地下生产力及生物量的影响

放牧作为一种人类活动的干扰因子,主要通过动物的采食、践踏及其排泄物的输入对草原生态系统产生影响,这些影响直接作用于草原生态系统的地上部分和土壤,从而影响草原生态系统的物质生产和分配,进而影响到地下生产力和生物量.以蒙古克氏针茅 Stipakrylovii -冷蒿 Artemisiafrigida 草原为研究对象,对自由放牧区和围栏禁牧封育区草原生态系统地下生产力、生物量进行了比较研究.结果表明:自由放牧区草原生态系统地下生产力为147.6g·m-2·y-1,围栏禁牧封育区地下生产力达187.3g·m-2·y-1,二者地下生产力差异显著 α=0.05 ,说明封育保护可以提高过牧草原生态系统的地下生产力.地下生物量在自由放牧区为2032.6g·m-2,其中活地下生物量占54.9%,死地下生物量占45.1%;在围栏禁牧封育区平均为2071.8g·m-2,其中活地下生物量占56.4%,死地下生物量占43.6%,两者没有明显差异.地下生物量在土壤中垂直分布规律在两个试验区均表现为自地表向下呈指数函数减小,主要集中分布在0～30cm的土层.     

施肥对高寒草甸植物多样性和经济类群的影响

以地处青藏高原东部边缘的甘南高寒草甸为研究对象 ,研究了施肥对植物群落物种多样性和经济类群的影响 .2年的研究结果表明在沿着施肥水平增加的梯度上 ,高寒草甸物种丰富度、Sim pson指数、Shannon- Wiener指数和 Pielou均匀度指数均显著降低 .当施肥水平达到 12 0 g· m- 2 时 ,以不施肥为对照 ,在施肥的第 2年和第 3年 ,0 .2 5 m2面积种丰富度分别下降 15 .16 %和 73.93% ;Simpson指数降低 4 .6 8%和 34.75 % ;Shannon- Wiener指数下降 13.14 %和 5 5 .39% ;Pielou均匀度指数降低 8.6 2 %和 2 4 .6 1% .不同经济类群对施肥的响应不同 .禾草类地上生物量随施肥量的提高而增加 ,莎草类、豆科、杂类草和毒草地上生物量则随施肥量的提高总体上呈下降趋势 .以不施肥为对照 ,在 12 0 g· m- 2施肥水平下 ,地上生物量禾草类增加 5 74 .81% ,莎草类、豆科、杂类草和毒草分别减少 95 .4 1%、93.99%、6 2 .83%和 84 .0 6 % 施肥后 2年平均值 .当施肥水平达到 6 0 g· m- 2时 ,豆科在群落地上生物量的比例比不施肥下降 80 .94 % 14 .98% :2 .92 % ,从维持草地营养品质考虑 ,高寒草甸施肥量不应超过 6 0 g·m- 2水平 .以上结果为高寒草地的管理提供了定量依据     

羊草种群地上部生物量形成规律的探讨

本文从种群生态的水平研究了中国东北草原的主要优势植物——羊草种群地上部生物量的若干形成规律。羊草种群每年从4月初返青,其地上部生物量的相对增长速率在抽穗前(5月中旬一下旬)最快,达0.1142克／克／天,绝对增长速率在盛花期(6月中旬一下旬)最快,达7.46克／米2／天。前者决定于羊草的自身发育节律,后者受生长季内的气温和降水的约制。羊草种群总生物量的变化曲线呈单峰形式,峰值出现在8月中旬,达305克／米2。继后,生物量逐渐下降至10月中旬地上部全部枯死。据观测,影响羊草种群地上部总生物量的限制因素是：生长季前期(4一7月)的降水量。羊草种群地上部总生物量峰值的高低,依赖同化器官生物量的增长,总生物量与同化器官生物量的增长呈强正相关(r=0.9472**)。     

沙打旺生物量及营养物质形成规律的研究

沙打旺种群生长期地上部生物量、营养物质产量呈单峰曲线。各器官生物量及营养物质的高峰期不一致,地上部生物量在9月上旬(花期)达最大值;其中茎杆量峰值在花期以后;叶量峰值在花期以前。粗蛋白,粗脂肪产量高峰在生物量高峰前,分别为166g／m2,29g／m2;粗纤维、无氮浸出物产量高峰在生物量高峰后,达591g／m2、663g／m2。沙打旺生物量形成过程中土壤水分逐渐亏缺。从返青到生物量高峰,地上部生物量与根区3m土层贮水量呈显著负相关(r=-0.7726**)。沙打旺绝对生长速度为一单峰曲线,在7月上旬达最大值(14.9g／m2·d)：净同化率在返青后有一短暂上升期;相对生长速度持续下降。不同器官在不同生长发育阶段营养成份含量及其积累速度显著不同。     

东北盐碱化羊草草地生物治理的研究

 盐碱草地的生物治理包括两种形式：一是人工建立枯草层,改变盐碱土的理化性质,直接种植羊草,恢复植被;二是种植耐盐碱植物,自然积累有机质,逐渐恢复植被。枯草层可改变盐碱土的理化性状,当枯草量达1.5kg·m-2时,与对照区相比,土壤容重由1.71g·cm-3减少 到1.10g·cm-3,土壤孔隙度和空气含量分别提高了41.7％和1.7倍,土壤含水量增加31.7％。土壤pH值由10.05下降到8.5,含盐量和电导率分别下降了34.1％和40％,碱化度由64.59％下降到35.75％。种植虎尾草改良盐碱化草地是一种有效的途径,4年后,光碱斑已全部被植被覆盖,群落产量达450g·m-2,羊草在群落中大量出现,约占总产量的45％以上。实验结果表明当枯草量达1.5g·m-2时,播种羊草即可在盐碱上壤上存活,4年后,羊草群落的产量可达600g·m-2,基本上恢复到了羊草草地。     

灌丛化对黄土高原草地植物群落结构和地上生物量的影响

中国北方草地普遍出现灌丛化现象,灌丛化改变植物群落结构、植物多样性和生产力,直接影响着草地生态保护与可持续利用。该研究以黄土高原灌丛化草地为研究对象,通过植被调查,分析比较不同坡向的灌丛斑块与禾草斑块植物群落结构(物种组成、优势种及物种多样性)和地上生物量的差异。结果发现:(1)灌丛化草地不同坡向对物种多样性及地上生物量均无显著影响(P 0.1),但不同斑块植物群落结构(P=0.001)及地上生物量(P0.001)存在显著差异。(2)灌丛化草地共出现植物29种,其中禾草斑块有27种,灌丛斑块有18种;灌丛化显著改变了植物群落的物种组成,优势种由长芒草(Stipa bungeana)更替为矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda),且灌丛化降低了草地物种丰富度,增加了群落均匀度。(3)灌丛化显著改变了草地地上生物量,其中灌丛斑块地上生物量较禾草斑块地上生物量增加251.2 g·m~(-2),灌丛斑块中灌木/半灌木地上生物量提高了452.1 g·m~(-2),多年生丛生禾草减少了176.5 g·m~(-2),其余功能群植物的地上生物量减少了24.4 g·m~(-2)。(4)灌丛化过程(从禾草斑块—灌丛斑块)中,植物种丢失对地上生物量减少的影响较小,新增物种和群落优势种更替促进了灌木斑块地上生物量增加;虽然灌丛化导致草地地上生物量增加,但植物物种丰富度降低和优势种更替很有可能改变草地多样性和稳定性维持机制。     

锡林河流域一个放牧羊草群落中碳素平衡的初步估计

 野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个放牧羊草（Leymus chinensis）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计,在此基础上对放牧情况下该群落的碳素收支进行了概算。结果表明：1）该群落中地上部净初级生产固碳量的两年平均值为78.2 gC·m－2·a－1, 根系碳素输入量的平均值为322.5 gC·m－2·a－1, 碳素输入总量为400.7 gC·m－2·a－1; 2）土壤净呼吸量为343.7 gC·m－2·a－1,家畜采食量为49.7 gC·m－2·a－1,动物（昆虫）采食量为14.7 gC·m－2·a－1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 gC·m－2·a－1,碳素输出总量为411.3 gC·m－2·a－1; 3）该群落中碳素输出略大于输入,净释放速率为10.6 gC·m－2·a－1,0～30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年。     

闽江河口湿地植物氮磷吸收效率的季节变化

以闽江河口湿地土著种芦苇与入侵种互花米草为研究对象,测定了二者地上生物量和氮、磷吸收效率.结果表明：芦苇和互花米草地上生物量的季节变化呈典型的单峰值曲线,芦苇夏季地上生物量最大,达到2195.33 g·m^-2,互花米草则秋季最大,达到3670.02 g·m^-2;不同季节芦苇和互花米草氮、磷吸收效率均呈单峰值曲线,芦苇氮、磷吸收效率分别在夏季和秋季达到最高(21.06 和1.12 g·m^-2),互花米草均在秋季达到峰值(26.76和3.23 g·m^-2);芦苇和互花米草的氮吸收效率极显著大于磷(P<0.01),且互花米草的氮、磷吸收效率显著大于芦苇(P<0.05);植物N/P、C/N和C/P对植物氮、磷吸收效率有一定指示意义.     

种群密度与施肥对垂穗披碱草刈割后补偿作用的影响

 以甘南亚高山草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为对象,通过考察种群密度、施肥与刈割处理等对植物生长和生殖的影响效应,比较了垂穗披碱草在5个密度及2个施肥实验处理条件下对4种刈割处理的补偿性反应特点。结果表明,在所有密度及施肥处理条件下,早期轻度刈割处理 (分蘖期刈割,留茬4 cm) 都有利于植物的补偿作用,后期重度处理 (拔节期刈割,留茬2 cm) 可显著降低植物的地上部分生物量及生殖部分干重 (穗重)。在不施肥情况下,刈割对垂穗披碱草的影响程度随种群密度而加大,在低密度处理中早期轻度刈割的植物发生了超补偿。可以认为,低密度种群中植物具有较多的分蘖是植物在刈割后表现出较高补偿能力的一个重要生物学原因。实验还发现,施肥可提高植物个体的分蘖能力和秆叶再生能力,因而总体上可增强植物的补偿能力,并且在中等密度条件下垂穗披碱草的补偿能力较强,尽管没有发生超补偿现象。不过,施肥主要是有利于植物地上营养器官的补偿,生殖器官的补偿程度较小一些。试验结果对科学管理人工草场具有一定的指导意义。