内蒙古锡林河流域大针茅草原土壤呼吸和凋落物分解的CO2排放速率研究

根据静态气室法对大针茅（ＳｔｉｐａｇｒａｎｄｉｓＳｍｉｒｎ）草原整个生长季土壤呼吸和地表凋落物分解释放ＣＯ２量的测定结果,分析了大针茅草原土壤呼吸和凋落物分解速率的季节动态,并探讨了其与地上、地下生物量及环境因子的关系。结果表明：（１）在整个观测期内,大针茅草原由土壤呼吸和地表凋落物分解所释放ＣＯ２速率的季节动态呈梯形曲线,８月下旬达到最大值２．５１ｇＣ·ｍ－２·ｄ－１;（２）ＣＯ２排放速率的季节变化趋势与地上生物量,尤其是地上绿色生物量部分的季节动态有一定同步性,而与地下生物量的季节变化趋势不同步,甚至相反;（３）地表凋落物层有减缓土壤向大气排放ＣＯ２的作用;（４）土壤呼吸和地表凋落物分解释放ＣＯ２的速率（ｙ）与土壤湿度（ｘ）显著相关,其对数回归模型为：ｙ＝３．４６９ｌｏｇ１０ｘ－２．０５３（ｒ＝０．９２,Ｐ＜０．０１）。     

东北羊草草原微生物在能流中作用的研究——常微分方程稳定性在能流上的应用

在东北地区天然羊草(Leymus chinesis)草原上测定了羊草凋落物生物量、热值含量和分解速率以及土壤微生物生物量的呼吸作用速率,并将测定结果换算成能量。结果指出,在土壤微生物的能量流动过程中,羊草凋落物中的能量含量为206.57千卡/平方米·年;土壤微生物分解羊草凋落物中的能量为83.79千卡/平方米·年;土壤微生物在呼吸作用中消耗的能量为20.64千卡/平方米·年;土壤微生物自身贮存的能量为63.15千卡/平方米·年。据此推算,每年积累在地表上的羊草凋落物约需2.5—3年的时间可全部分解完。用电子计算机对土壤微生物的能量流动进行了稳定性分析表明,其能量流动过程中的平衡态是渐近稳定的,说明该地土壤微生物能量流动过程中平衡态稳定性机制为负反馈机制。即当土壤微生物的能量流动过程受到干扰时,土壤微生物具有抵抗干扰和保持平衡态的自我调节能力,以确保能量流动的正常进行。     

内蒙古典型草原4种优势植物凋落物的混合分解研究

混合凋落物的研究对预测生态系统群落水平的分解以及相应的养分释放和进一步的循环等生态学过程具有重要意义。该研究使用网袋法, 对克氏针茅(Stipa krylovii)、糙叶黄芪(Astragalus scaberrimus)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和羊草(Leymus chinensis) 4种凋落物单种及其混合物的分解速率及分解过程中的养分动态进行了野外实验研究, 以探讨凋落物多样性对内蒙古典型草原生态系统分解速率和过程的影响。通过对凋落物分解速率和养分含量变化历时1年的实际测定, 得到下列研究结果(1)分解341天后, 单种凋落物的剩余重量与初始氮(N)含量呈显著负相关关系(p < 0.001, r = - 0.979)。混合凋落物中, 糙叶黄芪-星毛委陵菜组合剩余重量的实测值比期望值高7.5%, 表明凋落物混合具有显著的正效应, 但在其他几种组合中没有发现显著的凋落物混合效应; (2)在分解初期的N释放阶段, 克氏针茅-糙叶黄芪和克氏针茅-羊草组合的实测N剩余率分别比期望值低4.7%和10.0%, 表明混合凋落物对初期N元素释放具有显著的负效应。不同凋落物混合组合的磷(P)释放或累积在不同分解时期都得到了一定程度的促进, 尤其是星毛委陵菜-克氏针茅、克氏针茅-羊草和克氏针茅-糙叶黄芪组合, 它们在分解前期、中期和后期, 实测P剩余率与期望值的差异分别为31.1%、23.1%和21.8%。研究结果表明, 在内蒙古典型草原生态系统, 多数混合凋落物对分解速率不产生显著的混合效应; 相反, 大多数混合凋落物对分解过程中的养分动态, 尤其是P元素, 具有显著的混合效应, 而混合效应的方向(正或负)可能是十分复杂的。     

冀北辽河源自然保护区土壤微生物碳代谢特征对凋落物分解主场效应的响应

通过凋落物袋法研究了冀北辽河源地区表层0～5、5～10和10～20 cm土壤微生物生物量碳、微生物呼吸速率和微生物代谢熵对白桦及蒙古栎叶凋落物分解主场效应的响应过程.结果表明： 主场白桦及蒙古栎凋落物处理土壤微生物生物量碳显著高于客场;而土壤微生物呼吸则差异不显著.土壤微生物生物量碳、微生物呼吸对不同植物凋落物分解主场效应的响应程度也不一致.客场蒙古栎叶凋落物处理各土层土壤微生物生物量碳相比主场降低了39.6%、34.9%、33.5%;白桦凋落物则降低了31.6%、27.1%、17.0%.客场蒙古栎凋落物微生物呼吸分别为主场的96.3%、92.4%、83.7%,白桦凋落物为99.4%、97.3%、101.3%.微生物代谢熵则呈现出与微生物生物量碳相反的变化趋势.植物凋落物在主场分解速率较快,可供微生物利用的养分较多,促进了土壤微生物的活动,且土壤中丰富的有机质削弱了植物摄取与微生物需求之间的矛盾,进而导致土壤微生物生物量碳及微生物代谢熵对叶凋落物分解主场效应产生了明显的响应.而土壤微生物呼吸由于受到林地内土壤温度、含水率以及二者共同作用的影响,对主场效应表现出了微弱的响应.此外,由于低质量凋落物会表现出更强的主场效应,从而使土壤微生物生物量碳、微生物呼吸及微生物代谢熵对白桦叶凋落物分解主场效应的响应程度低于蒙古栎凋落物.     

氮沉降和降雨变化对荒漠草原凋落物分解的影响

以荒漠草原凋落物为研究对象,通过设置自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R) 3种水分处理和0 (N0)、30(N30)、50 (N50)和100 kg hm~(-2) a~(-1)(N100)4种氮素(NH_4NO_3)水平处理,用分解袋法,研究内蒙古短花针茅荒漠草原短花针茅(Stipa breviflora)、冷蒿(Artemisia frigida)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)和木地肤(Kochia prostrata)凋落物分解过程,旨在阐明荒漠草原凋落物分解过程及其对氮沉降和降雨变化的响应特征,为荒漠草原生态系统物质循环过程响应气候变化研究提供基础数据。结果表明:1)经过270 d分解后,短花针茅、冷蒿、木地肤和无芒隐子草干物质残留率分别为69.95%—78.67%、68.89%—79.89%、64.68%—79.23%、66.89%—79.38%,分解速率为木地肤无芒隐子草冷蒿短花针茅。2)氮沉降和降雨对短花针茅和冷蒿凋落物分解速率产生显著影响(P0.05),其交互作用对这两种凋落物分解速率不显著(P0.05)。氮沉降和降雨以及交互作用均对无芒隐子草和木地肤凋落物分解速率产生显著影响(P0.05)。3)单一水分或氮素的添加均提高土壤微生物量碳氮含量,而水氮交互作用下更为显著。4)凋落物分解速率受生物及非生物因子的影响,相关分析表明:冷蒿、无芒隐子草、木地肤与土壤微生物量碳呈极显著正相关(P0.01);冷蒿、木地肤、短花针茅与土壤微生物量氮呈极显著正相关(P0.01);木地肤和短花针茅与土壤含水量呈极显著正相关(P0.01);冷蒿、木地肤、短花针茅与地上生物量呈极显著正相关(P0.01)。     

放牧对内蒙古典型草原大针茅凋落物中土壤动物组成及其分解功能的影响

放牧是影响草地生态系统中土壤动物组成和凋落物分解的重要因素.2010—2012年,选择内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场境内的禁牧草地、放牧草地和沙地为研究样地,以凋落物袋法研究了大针茅凋落物分解过程中主要理化特性以及其中土壤动物群落的变化特征.共采集到土壤动物67056头52类,隶属于5门8纲,其中螨类23科,昆虫19科.大针茅凋落物的初始有机质含量为92.5%,分解780 d后分别降至40.0%(禁牧草地)和41.3%(放牧草地),差异不显著;凋落物残留率分别降低至50.0%(禁牧草地)和23.0%(放牧草地),差异显著.放牧影响下,大针茅残留凋落物中土壤动物多度显著降低.将大针茅凋落物置入沙地环境,有机质分解速率无显著变化,但凋落物残留率显著降低,螨类群落组成发生显著变化.在内蒙古典型草原环境下,放牧显著改变了植物凋落物中的土壤动物群落组成和多度,但凋落物中有机质分解速率未发生显著变化;半干旱地区土壤动物的凋落物分解功能较为微弱.     

呼伦贝尔草甸草原优势种贝加尔针茅根系组织和地上部分凋落物的分解

采用凋落物分解袋法, 研究了呼伦贝尔草甸草原主要优势种贝加尔针茅(Stipa baicalensis)根系组织和地上部分凋落物分解的季节动态以及凋落物的放置位置(置于地表和15 cm土壤表层)对分解的影响。结果表明, 置于表层土壤中的根系组织和地上部分凋落物的分解速率比置于地表的快, 但是根系组织在两个放置位置分解的差异不显著。无论置于地表还是置于表层土壤中, 地上部分凋落物的分解均快于根系组织的凋落物分解。在分解过程中, 凋落物碳(C)损失的季节变化模式与重量损失相似; 而氮(N)变化模式明显不同, 地上部分凋落物表现为释放—累积—释放, 根系则表现为释放—累积, 并且地上部分或者根系在不同放置位置中N含量变化的差异较小。地上部分和根系组织凋落物的初始化学组成的差异可能是导致其分解过程差异显著的主要原因, 其次的原因才是土壤含水量。因此, 该地区未来环境温度、湿度因子的变化将会显著影响贝加尔针茅地上部分凋落物的分解过程, 而对根系组织凋落物的分解作用较小。     

羊草草原分解者亚系统的特性及作用

在内蒙古羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）草原,对其分解者亚系统的特性及作用开展研究,采用网袋法对不同物候期羊草植株和凋落物的分解作用进行了测定。结果如下：１．植株分解的最初２－３ａ中,其残体表面的微生物生物量及转化酶、蛋白酶的活性均呈现返青期植株＞结实期植株＞果后营养期植株＞凋落物。植株分解的速度亦为上述规律。２．羊草植株被分解后,可提高临近土壤的微生物活性。各植株分解均引起土壤的Ｃ／Ｎ值下降,老熟植株分解使土壤的ＨＡ／ＦＡ值升高。３．幼嫩植株分解时,其体内营养元素会较快释放;凋落物分解则导致氮和磷元素的积累,但钾不会。４．通过指数衰减模型估算,羊草凋落物的分解常数为０．１５３ｇ／ｇ·ａ,９５％被分解掉约需１９ａ时间。５．羊草草原凋落物的最大积累量为年输入量的６．５４倍,即１１７５．６ｇ／ｍ￣２。６．分用凋落物的微生物其生物量平均为４．４×１０￣（－３）ｇ／ｇ·ＤＷ,微生物所含能量仅占凋落物贮存能量的０．５％左右。     

冀北辽河源自然保护区土壤微生物碳代谢对阔叶林叶凋落物组成的响应

利用凋落物袋法研究了冀北辽河源地区阔叶混交林内山杨、白桦、蒙古栎叶凋落物单一分解及混合分解对0~5、5~10和10~20 cm表层土壤微生物生物量碳、微生物呼吸和微生物代谢熵的影响.结果表明:0~20 cm土层对照、白桦、山杨和蒙古栎处理的土壤微生物生物量碳平均含量分别为124.84、325.29、349.79和319.02 mg·kg-1;微生物呼吸平均速率分别为0.66、1.12、1.16和1.10μg·g-1·h-1.0~20 cm土层单一凋落物处理、两种叶凋落物混合处理、3种叶凋落物混合处理的土壤微生物生物量碳平均含量分别为331.37、418.52和529.34mg·kg-1;微生物呼吸平均速率分别为1.13、1.30和1.46μg·g-1·h-1.土壤微生物代谢熵则呈现出与微生物生物量碳、微生物呼吸相反的变化趋势.说明凋落物质量不同,其土壤微生物碳代谢特征不同,表现为高质量凋落物土壤微生物生物量碳、微生物呼吸速率以及微生物对土壤中有机质的利用效率较高,低质量凋落物则与之相反.植物叶凋落物混合能够增强土壤微生物活性,增加土壤微生物对土壤碳的利用效率,促进土壤微生物代谢途径的多样化,有利于林地土壤质量的维护和提高.     

内蒙古草原凋落物分解对生物多样性变化的响应

生物多样性与生态系统功能紧密相关。凋落物分解作为生态系统重要功能之一, 对植物群落的物种组成和多样性具有反馈作用。本研究在内蒙古草原通过功能群去除产生不同的多样性梯度, 应用分解网袋法, 研究了草原生态系统的生物多样性变化对凋落物分解过程的影响。实验分为相互补充的三个部分, (1)分解微生境实验: 研究了由于功能群多样性改变引起的分解微生境变化对凋落物分解的影响; (2)凋落物组成实验: 研究了4个功能群的优势物种羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、细叶葱(Allium tenuissimum)、刺穗藜(Chenopodium aristatum)的单种及不同组合的混合凋落物在相同的分解微生境下物种间的相互作用对凋落物分解过程的影响; (3)综合分解微生境和凋落物组成两种影响因素, 将收集的凋落物的单种及其混合物放回原样方进行分解。结果表明, 功能群多样性高的样方中, 其微生境有利于凋落物的分解; 混合凋落物的分解具有非加和性效应。混合凋落物的分解速率与其初始碳含量呈负相关, 与其初始氮、磷含量呈正相关; 当混合凋落物在功能群多样性不同的微生境中分解时, 重量降解速率与微生境中的功能群多样性没有显著的相关关系, 氮流失与功能群多样性呈正相关。我们的研究表明, 群落中凋落物组成和凋落物的功能群多样性相比, 前者是影响凋落物分解的决定性因素; 与地上存活植株所参与的生物学过程相比, 凋落物分解受生物多样性的影响较小; 在生物多样性更高的区域, 氮的循环加速, 有利于提高群落的生产力。     

羊草草甸枯枝落叶的分解、积累与营养物质含量动态

通过数理统计,建立了枯枝落叶的分解和积累模型。枯枝落叶的消失率为0.4065g／g·a,消失量比率的季节变化符合于logisitic曲线,分解活动在5—9月份最活跃,这段时间的消失量约占全年消失量的90%。 分解作用冬季基本停止。羊草草甸在现有情况下,积累量达95%稳定状态大约需要8年。最大积累量约为572g／m2,在分解过程中,枯枝落叶中化学成分的含量和分解初期相比不断下降。氮、磷、钾较其它化学元素损失得快。纤维素分解较慢。各种化学成份损失的顺序是：K>P>N>Na>Ca>Mg>Fe>纤维素。     

草地植物群落地上生物量非破坏性估测方法的探讨

 羊草群落的高度和盖度与地上生物量存在良好的复相关关系(R=0.9316),所获多元回归方程可用于该群落地上生物量的估测。通过对羊草群落、羊草+杂类草群落和贝加尔针茅群落植冠红光(0.63—0.69μm)和近红外辐射(0.76—0.90μm)反射率实测数据的分析,表明这些群落的光谱反射率比IR、IR/R和VI与地上生物量呈高度的指数相关关系,其中由VI和IR/R所获各群落不同生长时期地上生物量回归模型的估测效果较好。     

东北羊草草地钾,钠含量特征的研究

东北羊草(Aneurolepidium chinense)各器官地上部分的钾含量在生长初期最高,以后逐渐降低;钠含量的变化规律与钾相似,仅在8月份有明显增高。群落地上部分的钾、钠含量高于地下部分。羊草地上部分的钾、钠积累量在生长季中的变化为单峰曲线,峰值分别出现于7月和8月,寸草苔(Carex duriuscula)和针蔺(Heleocharis acicularis)地上部分的钾、钠积累量变化与生物量相似,为双峰型。群落地下部分的钾、钠积累量明显高于地上部分,茎、叶中钾、钠积累量相近。群落的钾、钠积累量分别占根层土壤钾、钠贮量的0.25%和0.17%,占交换性及水溶性钾、钠贮量之和的2.31%和0.93%。     

人工和自然羊草种群的高生长及生物量季节动态的研究

本文所研究的人工羊草草地是在内蒙古锡林河中游南岸羊草草原的基础上建成的。此项研究试就人工种植的羊草(Aneurolepidium chinensis)和原生群落建群种羊草在高生长和生物量增长方面作一比较。 （1）从返青后四十天开始,人工羊草种群的高生长表现为曲线 种群平均高度最大值达52.98cm,并在垂直结构上控制着群落的中层和上层;原生群落中羊草的高生长曲线为：种群平均高度最大值为40.61cm。(2) 人工羊草种群的生物量按方程增长,植物地上部分的干物质含量依直线CA=27.4874+0.2245t变化。生物量峰值(172.00g／m2)和干物质含量极值 (58.24%)都超过了天然生长的羊草。目前人工草地适于作为割草场使用,可获得优质高产的牧草。     

松嫩草原优势植物羊草立枯体分解的研究

在羊草草原上当年羊草的枯死体大部分以立枯体的形态存在,立枯量约占枯死量的７５．３４％。立枯体与凋落物的分解速率的季节变化趋势基本相同,均呈抛物线型。每月凋落物的分解速率均大于立枯体分解速率,二者最小值均出现在１０月份。其中立枯体分解速率最大值出现在７月,凋落物出现在８月。立枯体和凋落物损失率的季节变化曲线均呈指数形式,立枯体的所损失量约占凋落物损失量的７７．１１％。立枯体的分解与水热因子均呈指数正     

羊草草原土壤微生物的数量和生物量

羊草原原土壤微生物数量特征是,细菌数量在名生境中分布的顺序为：拂子茅群落〉杂类草〉榆树疏林〉羊草群落〉碱蓬群落;真菌的分布：榆树疏林〉羊草群落〉杂类草群落〉指子茅群落〉碱茅群落〉碱蓬群落,放线菌为：羊草群落〉发类草群落〉碱茅群落〉碱蓬群落〉指子茅群落〉榆树疏林。土壤微生物生物量在６个植物群落中的大小顺序为：羊草群落〉杂类草群落〉榆树疏林〉拂水茅群落〉碱茅群落〉碱蓬群落,土壤微生物数量在土壤剖面中的     

松嫩平原羊草草地土壤水盐运动规律的研究

 羊草草地植物群落的分布与土壤水盐运动有着十分密切的关系。研究结果表明,羊草、拂子茅、獐毛和角碱蓬群落的土壤饱和导水率分别为0.0586cm·h-1,0.0567cm·h-1,0.0175cm·h-1和0.0004cm·h-1。当土壤含水量相同时,角碱蓬群落下土壤水吸力高于羊草群落。在相同的土壤水吸力范围内,角碱蓬群落下土壤非饱和导水率高于羊草群落。因此,角碱蓬群落在春季干旱时,土体内上行水流的数量和强度远远大于羊草群落。夏季降水集中时,角碱蓬群落下土体内下行水流又远远小于羊草群落。造成土体上部甚至表层的盐分积累。     

Decomposition and nitrogen dynamics of <Emphasis Type="Italic">Rhynchospora asperula</Emphasis> in floating soils of Esteros del Iberá, Argentina

In floating soils, organic matter accumulation is the result of the imbalance between decomposition rate and macrophytes’ production, and it can limit nutrient availability. In this study, we determined the percentage of litter that is added to the floating soil in one year and the nitrogen dynamics of Rhynchospora asperula (Nees) Steud (Cyperaceae), an abundant species in Esteros del Iberá, a South American wetland with extended areas of floating soils. According to the decomposition rate determined (k = 0.0032 day⁻¹), the annual percentage of mass lost was 69%. Conditions of the floating soil were simulated in a 146-day field experiment. The results show that the decomposition rate was higher when the litter was in water contact, and the mass loss in the field sampling at the beginning of the decomposition was similar to that of the treatments that simulated this condition. The nitrogen concentration in the aboveground biomass was almost constant, and the results indicate that there was translocation from the senescent leaves, but not a preferential nitrogen translocation from the rhizomes and roots. During summer the maximum biomass and the low nitrogen concentration in the floating soil coincide, but the nitrogen intake by the aboveground biomass was only 4% of the total nitrogen content of the floating soil. Nitrogen concentration in the litter increased and, though immobilization cannot be ruled out, there was net mineralization. The nitrogen mineralized in the first decomposition year was 30% of the nitrogen added to aboveground biomass during the study period.     

羊草种群地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学（Ｆｒａｃｔａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）的原理和方法对羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉ－ ｎｅｎｓｅ）种群地上部生物量与株高的关系进行了研究．结果表明．羊草种群的地上部生物量 与株高存在很好的静态分形关系,所得分形维数是对地上部生物量在各器官中积累规律 （生物量配比）的表征;羊草种群地上部生物量与株高的动态分形关系表明在整个生长季 内该种群地上部生物量的增长具有自相似性．是一个分形生长过程,增长规律为分形维数 值Ｄ;在此基础上建立了羊草种群的分形生长模式．认为成熟植株可以看作是其幼苗经生 长放大过程而得到的．     

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。