青藏高原两种植被类型净初级生产力与气候因素的关系及周转值分析

基于2008—2016年青海海北站9年净初级生产力及气候因子监测数据,分析了青藏高原高寒小嵩草草甸和高寒金露梅灌丛两种植被净初级生产力年际动态,并探讨了气候因子对其影响及其不同土层深度根系周转值特征。结果表明:(1)年际尺度上,小嵩草草甸地上净初级生产力表现为显著增加趋势,增幅为7.02 g m~(-2) a~(-1),而金露梅灌丛地上净初级生产力相对较为稳定;对于其地下净初级生产力和总生产力,小嵩草草甸和金露梅灌丛均表现为增加趋势(P0.05),9年间小嵩草草甸地上、地下和总净初级生产力平均值分别为(217.55±9.95)、(1882.75±161.33) g m~(-2) a~(-1)和(2100.30±163.38) g m~(-2) a~(-1),金露梅灌丛地上、地下和总净初级生产力9年间平均值分别为(256.27±11.4)、(1614.31±173.03) g m~(-2) a~(-1)和(1870.58±177.93) g m~(-2) a~(-1)。(2)不同植被类型地上净初级生产力对气候因素响应不同,金露梅灌丛地上净初级生产力主要受温度影响,而温度对小嵩草草甸地上净初级生产力无显著影响。此外,降水不是限制高寒生态系统草地地上净初级生产力主要因子,相比于降水影响,高寒生态系统地上净初级生产力更受温度调控。(3)年均温和年降水对金露梅灌丛和小嵩草草甸地下净初级生产力均无显著影响(P0.05),表明高寒生态系统,其地下生产力受外界气候条件变化影响微弱,是一个稳定的碳库。(4)两种植被类型其根系周转值均随着土壤深度的增加呈逐渐增加趋势,且高寒灌丛根系周转值明显高于高寒草甸根系周转值。研究表明,在全球气候变暖背景下将会增加金露梅灌丛地上净初级生产力,而对小嵩草草甸地上净初级生产力无显著影响。     

内蒙古草原生物量和地下生产力空间格局及其关键影响因子

基于33个样地获取的地上、地下生物量和地下生产力实测数据,结合气候、土壤、空间因子和多样性等多个指标,利用置换检验、回归分析和分类回归树等统计方法,探究了内蒙古草原的地下生产力、生物量和地下/地上生物量比沿环境梯度变化的空间格局及导致形成该格局的关键影响因子。结果表明:由西南向东北方向,地下生产力、地上生物量和地下生物量均呈显著上升趋势,地下/地上生物量比则无任何显著趋势;地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比的分类回归树模型解释率分别为58.3%、53.3%、78.8%和53.8%。模型显示:地下生产力与土壤容重和Pielou均匀度指数关系最为密切,地上生物量则主要受最暖月最高温控制,而地下生物量变异则分别与年均降水量、p H值和土壤含水量等因子有关,地下/地上生物量比与海拔有一定关系;分别以地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比对应分类回归树模型所甄别出的关键因子建立广义可加模型,所有模型的偏差解释率均在50%以上,表明广义可加模型代表了因变量的大部分变异。地下生产力与土壤容重呈分段函数关系,地上生物量与最暖季最高温显示出非线性关系,地下生物量则与年均降水量整体呈正相关关系,地下/地上生物量比与海拔表现出密切但复杂的关系,且受左右两端极值点影响较大。本研究不仅能为较大尺度上生物量、生产力空间格局研究提供了案例支持,同时对于草地生态系统生产力的深入研究、碳循环的长期监测和天然草场的合理利用与管理等均有重要意义。     

Spatial patterns and drivers of root turnover in grassland ecosystems in China

根系周转是陆地生态系统物质循环的关键指标, 也是陆地生态系统净初级生产力及碳固持潜力估算的核心参数。然而, 由于地下净初级生产力数据获取困难, 区域和全球尺度上的相关研究十分有限, 尤其是分布广泛的中国草地, 区域尺度上的整合研究几乎为空白。基于样地实测数据、已发表文献和在线数据库数据, 对中国草地5种植被类型、共计154个草地生态系统根系周转的空间格局进行整合分析, 并结合气象和土壤数据, 揭示了草地生态系统根系周转的关键驱动因子。研究发现: (1)根系周转速率随纬度升高而降低, 低纬度温暖地区根系周转更快; (2)气候因子(年平均气温、年降水量)和土壤理化性质(砾石含量、容重、pH值)共同影响根系周转, 对周转变异性的解释度为44%, 其中气候因子的相对贡献率为57%, 土壤理化性质的相对贡献率为43%; (3)中国草地根系周转的格局和驱动因子与全球尺度的研究结果不尽相同。该研究对根系周转的驱动因子提出了新的观点和证据, 为全球尺度上的整合研究提供了关键数据。     

中国草地生态系统根系周转的空间格局和驱动因子

根系周转是陆地生态系统物质循环的关键指标, 也是陆地生态系统净初级生产力及碳固持潜力估算的核心参数。然而, 由于地下净初级生产力数据获取困难, 区域和全球尺度上的相关研究十分有限, 尤其是分布广泛的中国草地, 区域尺度上的整合研究几乎为空白。基于样地实测数据、已发表文献和在线数据库数据, 对中国草地5种植被类型、共计154个草地生态系统根系周转的空间格局进行整合分析, 并结合气象和土壤数据, 揭示了草地生态系统根系周转的关键驱动因子。研究发现: (1)根系周转速率随纬度升高而降低, 低纬度温暖地区根系周转更快; (2)气候因子(年平均气温、年降水量)和土壤理化性质(砾石含量、容重、pH值)共同影响根系周转, 对周转变异性的解释度为44%, 其中气候因子的相对贡献率为57%, 土壤理化性质的相对贡献率为43%; (3)中国草地根系周转的格局和驱动因子与全球尺度的研究结果不尽相同。该研究对根系周转的驱动因子提出了新的观点和证据, 为全球尺度上的整合研究提供了关键数据。     

内蒙古草甸草原与典型草原地下生物量与生产力季节动态及其碳库潜力

地下根系是草原生态系统的重要组成部分,其生物量及其净生产力对地下碳库具有直接与间接作用,分析地下生物量季节动态与周转对深入揭示草原生态系统碳库动态及其固碳速率与潜力具有重要意义。应用钻土芯法对不同利用方式或管理措施下内蒙古草甸草原、典型草原地下生物量动态及其与温度、降水的相关性研究表明:草甸草原和典型草原地上生物量季节动态均为单峰型曲线,与上月降水显著正相关(P0.05),但地下生物量季节动态表现为草甸草原呈"S"型曲线,典型草原则是双峰型曲线,与温度、降水相关性均不显著(P0.05);两种草原根冠比和地下生物量垂直分布均为指数函数曲线,根茎型草原地下生物量集中在土壤0—5 cm,丛生型草原地下生物量集中于土壤5—10 cm,根冠比值在生长旺季(7—8月份)最小。草甸草原地下净生产力及碳储量范围分别为2167—2953 g m-2a-1和975—1329 gC m-2a-1,典型草原为2342—3333 g m-2a-1和1054—1450 gC m-2a-1,地下净生产力及其碳储量约为地上净生产力及其碳储量的10倍,具有较大的年固碳能力,且相对稳定;地下净生产力与地上净生产力呈显著负相关性(P0.05);地下生物量碳库是地上生物量碳库的10倍左右,适度放牧可增加地下生产力,但长期过度放牧显著降低其地下生物量与生产力,并使其垂直分布趋向于浅层化。     

高寒草甸植被细根生产和周转的比较研究

植物根系是陆地生态系统重要的碳汇和养分库,细根周转过程是陆地生态系统地下部分碳氮循环的核心环节,在陆地生态系统如何响应全球变化中起着关键作用。在全球变化敏感地区之一的青藏高原,对该地区的主要植被类型矮嵩草草甸同时采用根钻法、内生长袋法和微根管法3种观测方法研究细根生产和周转速率,并探讨了极差法、积分法、矩阵法和Kaplan-Meier法等数据处理方法对计算值的影响。研究结果显示:在估算细根净初级生产力时,根钻法宜采用积分法,内生长袋法宜选用矩阵法;由此进一步以最大细根生物量为基础,根钻法和内生长袋法估测的细根年周转速率分别为0.36 a-1和0.52 a-1,内生长袋法的估算结果是根钻法的1.44倍。对于微根管法,将其观测得到的细根长度转换为单位面积的生物量值后,采用积分法计算出细根周转速率为0.84 a-1,远高于传统方法的估算结果;若采用Kaplan-Meier生存分析方法,则计算出的细根周转速率更高达3.41 a-1。     

干旱气候对白羊草群落地下部生长影响的初步观察

对大旱之后白羊草（Bothrichloa ischaemum）群落地下部的生长状况与1991平水年该群落地下部的生长关况进行比较,以反映干旱气候对白羊草群落地下部生长的影响,结果表明,极旱年下生物量的峰值达到1249g.m^-2,比平水年峰值586g.m^-2高1倍多,在极旱年或旱季根系主要集中分布的层次下移,而在平水年或雨季则上移,极旱年群落地下生物量的周转值为52．64％,显著高于平水年时的周转值18．36％,极旱年群落的地下生物量与地上生物量在生长中互为消长关系,而平水年两者在生长季同时增另,基本呈直线关系,极旱年群落的地下生物量与地上生物量比为11．19,显著高于水平年时的比值2．03,极旱年群落的地下净初级生产量为390．7g.m^-2.年^-1,比平水年时的生产量107．6g.m^-2.年^-1高2．63倍。     

树木根系碳分配格局及其影响因子

根系作为树木提供养分和水分的“源”和消耗C的“汇”,在陆地生态系统C平衡研究中具有重要的理论意义。尽管20多年来的研究已经认识到根系消耗净初级生产力占总净初级生产力较大的比例,但是,根系（尤其是细根）消耗C的机理以及C分配的去向一直没有研究清楚。主要原因是细根消耗光合产物的生理生态过程相当复杂,准确估计各个组分消耗的C具有很大的不确定性,常常受树种和环境空间和时间异质性、以及研究方法的限制。综述了分配到地下的C主要去向,即细根生产和周转、呼吸及养分吸收与同化、分泌有机物、土壤植食动物,及有关林木地下碳分配机理的几种假说,分析了地下碳分配估计中存在的不确定性。目的是在全球变化C循环研究中对生态系统地下部分根系消耗的C以及分配格局引起重视。     

杉木林年龄序列地下碳分配变化

  森林地下碳分配在森林碳平衡和碳吸存中具有重要作用, 而揭示人工林生长过程中地下碳分配变化对于人工林碳汇估算和碳汇管理等有重要意义。通过采用年龄序列方法研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)林生长过程中地下碳分配变化特点。年龄序列为福建省南平7 a生(幼龄林)、16 a生(中龄林)、21 a生(近熟林)、41 a生(成熟林)和88 a生(老龄林)的杉木林。细根净生产力测定采用连续土芯法, 根系呼吸测定采用壕沟法, 生物量增量测定采用异速生长方程, 地上年凋落物量采用凋落物收集框测定。结果表明: 杉木林细根净生产力在中龄林前没有显著差异, 维持在较高水平; 但此后则显著下降。细根净生产力/地上凋落物量比值随林龄增加而显著下降。老龄林的根系呼吸显著低于其它林龄林分, 根系呼吸与细根生物量间呈显著线性相关。中龄林和近成熟林的地下碳分配(Total belouground carbon allocation, TBCA)显著高于幼龄林和成熟林, 而老龄林的则最低。中龄林、近成熟林和成熟林的地上部分净生产力/TBCA比值显著高于幼龄林和老龄林, 而杉木林的根系碳利用效率(RCUE)则呈现出随林龄增加而降低的趋势。     

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%。     

关于植物竞争强度CI测定方法的评述

关于竞争强度(ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙ,ＣＩ)与环境条件相关的假设,存在于一些植物群落的组织结构模型中。根据“ＲＣＳ(杂草竞争耐压)模型”[10]的假设,植物的竞争强度随生境生产力增大而增大;相反,“ＲＲ(资源利用率,ＲｅｓｏｕｒｃｅＲａｔｉｏ)模型”[17,19]则假设植物地上部分与地下部分的比率虽然存在竞争差异,但总的竞争强度不受生境生产力的影响;最后,植物群落的“ＨＴ(生境模块,ＨａｂｉｔａｔＴｅｍｐｌｅｔ)模型”[14],假设竞争强度与生境生产力不相关,但受干扰强度控制。最近的研究指出,用于量化竞争强度的精…     

甘肃天祝主要高山草地的生物量及光能转化率

 本文报道了天祝高山草地的杜鹃+柳-苔藓草地、珠芽蓼草地、线叶嵩草草地及其改良的禾草—杂类草半人工草地、多年生禾草人工草地和一年生燕麦人工草地的生物量特征,净第一性生产力和光能转化率。位于阴坡的天然杜鹃+柳—苔藓草地和珠芽蓼草地的地上和地下生物量都较大。灌溉、施肥、翻耕和播种措施,可提高培育的草地的地上生物量和现存量,并降低地下生物量和现存量(活根量)。天然草地中珠芽蓼草地的地上、地下和地上+地下的净第一性生产力均最高,杜鹃+柳—苔藓草地最小。三类培育的草地的地上部分净第一性生产力显著较其原生草地——线叶嵩草草地为高,并依培育强度而递增;但地下部分显著较低,并依培育强度而递减。杜鹃+柳—苔藓草地、珠芽蓼草地和线叶嵩草草地的地上部分光能转化率分别为0.074、0.155和0.110%。三类培育的草地地上部分的光能转化率大于天然草地,地下部分小于天然草地,全群落的光能转化率只有燕麦草地大于天然草地。     

亚热带典型森林地上和地下凋落物输入对土壤新老有机碳动态平衡的影响

凋落物是森林土壤有机碳(SOC)形成、稳定和周转的重要影响因子。目前针对亚热带不同类型森林地上和地下凋落物对新SOC累积和老SOC输出动态平衡的影响仍不清楚。本研究以中亚热带常绿阔叶天然林、马尾松人工林和杉木人工林为对象,基于C3/C4植物-土壤置换试验,利用稳定同位素¹³C示踪方法开展3年野外定位试验,分析了森林地上、地下凋落物输入对SOC周转的影响。结果表明: 森林类型、凋落物处理和时间均能显著影响SOC含量、土壤δ¹³C值、新SOC和老SOC含量,且存在显著的森林类型×凋落物处理交互效应。地上和地下凋落物输入均能显著提高SOC含量和净增量,与杉木人工林相比,天然林SOC对凋落物输入的响应更敏感。凋落物输入显著降低了土壤δ¹³C值,且天然林、马尾松人工林土壤δ¹³C显著低于杉木人工林。在马尾松人工林,地下凋落物处理的新SOC含量显著高于地上凋落物;在天然林和马尾松人工林,地下凋落物输入处理的老SOC含量显著低于地上凋落物处理。此外,地上凋落物归还量和地下根生物量与SOC含量和净增量呈显著正相关,而地下根凋落物量和C/N与新SOC含量呈显著正相关。森林地下凋落物比地上凋落物输入对SOC周转的影响更重要,且不同森林凋落物输入对SOC的影响存在差异性。本研究可为揭示亚热带典型森林土壤有机碳库的形成和可持续管理提供依据。     

黄土丘陵区两类天然草地群落地下部生长及其与土壤水分关系的比较研究

对陕北安塞两个典型的天然草地群落：铁杆蒿（Artemisiagmelinii）群落和长芒草（Stipabungeana）群落的地下部生长状况进行了整个生长季的调查和测定。从其地下生物量的季节变化、垂直变化、周转值、地上都生长与地下都生长的关系、地下生物量与土壤水分的关系等几个方面作了系统的比较分析,以反映黄土丘陵区森林草原带不同立地条件下天然草地群落地下部的生长状况．     

微型生态系统中正磷酸盐的周转时间的估算

在考查罗非鱼或鲢、鳙下行影响的微型生态系统实验后期,以水柱正磷酸盐(PO4-P)完全被浮游植物摄取所需要的时间为指标,估算了系统中PO4-P的周转时间,其中浮游植物的PO4-P摄取率是采用挂瓶法来测定和估算的。结果表明,两组实验中大多数有鱼系统的浮游植物PO4-P摄取率都显着地比无鱼系统高,而PO4-P周转时间的估算值均最着地小于无鱼系统。经相关分析测定,两组实验中浮游植物的PO4-P摄取率皆显着地正相关于浮游植物密度和初级生产力,同水柱PO4-P浓度之间的负相关关系则不显着。根据估算结果看来,罗非鱼对系统中磷循环速率的影响比鲢、鳙大得多,而鳙的影响又明显地大于鲢。这些鱼类使微型生态系统中PO4-P的周转时间缩短,可能主要是它们加速了系统中PO4-P再生的结果。       

深圳湾不同生境湿地大型底栖动物次级生产力的比较研究

以深圳湾红树林为例,于2010年1—12月每月1次对红树林和3种对照生境(芦苇鱼塘,基围鱼塘和光滩)的大型底栖动物进行了采样调查,并对其次级生产力、P/B值(次级生产力与生物量的比值)、优势种和生物多样性进行了计算与分析。结果表明,不同生境大型底栖动物群落次级生产力和P/B值差异明显,芦苇鱼塘、基围鱼塘、光滩和红树林生境的次级生产力分别为:6.81、147.50、74.70和105.78 g.m-.2a-1;P/B值分别为:1.10、1.53、1.41和3.58 a-1。红树林生境的次级生产力较高,仅次于基围鱼塘,P/B值显著高于其他3种生境,周转速率最快。结合大型底栖动物优势种和生物多样性的季节变化分析表明,红树林生境大型底栖动物生物多样性最丰富,生态系统抵抗力和恢复力最高,生态系统最稳定。由此说明城市化地区红树林生境对大型底栖动物周转速率和物种多样性有明显促进作用,可以增加生态系统营养的保持力和生态系统的稳定性,对于缓解城市化对湿地生态系统造成的威胁具有重要作用。     

蕨类植物碳氮磷化学计量特征及其与土壤养分的关系

为探讨蕨类植物碳氮磷化学计量特征与土壤养分的关系,对福建省亚热带森林林下芒萁和乌毛蕨地上部分和地下部分的碳、氮、磷(C、N、P)含量和0~10 cm和10~20 cm两个土层的养分含量进行了测定。结果表明,无论是芒萁还是乌毛蕨,地上部分的N、P含量均高于地下部分,而C含量则无显著差异,导致地上部分的C∶N和C∶P均低于地下部分。与乌毛蕨相比,芒萁地上部分的N、P含量更低,地上和地下部分的C含量、C∶N和C∶P以及N、P含量的变异系数和表型可塑性指数则更高,表明芒萁采取了较高的养分利用效率和"表现最大化"的策略,而乌毛蕨则选择了较低的养分利用效率和"表现维持"的方式。两种蕨类植物地上和地下部分的N含量与土壤N含量(0~20 cm)均无显著相关。芒萁两个部位的P含量则均与土壤P含量(0~10 cm和10~20 cm)呈显著正相关,乌毛蕨P含量总体上与土壤P含量的相关性不显著(除地下部分的P含量与10~20 cm土层的P含量呈弱的正相关外)。这表明芒萁具有作为亚热带森林土壤P库指示植物的潜力。     

植物地下生物量研究进展

在生物量的研究过程中,地下部分生物量十分重要却又多被忽视本文首先比较了当前地下生物量研究中较为常用的4种研究方法:挖土块法、钻土芯法、内生长土芯法和微根区管法.然后总结了地下生物量在空间和时间上变化规律的研究成果.最后又讨论了环境因素诸如水分、温度和开垦、放牧对地下生物量的影响以及地下生物量的周转.     

植物地下生物量研究进展

在生物量的研究过程中,地下部分生物量十分重要却又多被忽视本文首先比较了当前地下生物量研究中较为常用的4种研究方法:挖土块法、钻土芯法、内生长土芯法和微根区管法.然后总结了地下生物量在空间和时间上变化规律的研究成果.最后又讨论了环境因素诸如水分、温度和开垦、放牧对地下生物量的影响以及地下生物量的周转.     

林木细根寿命及其影响因子研究进展

 细根周转要消耗大量的C,它影响森林生态系统C分配格局与过程和养分循环,对生态系统生产力具有重要意义。细根的周转取决于细根的寿命,细根寿命越短,周转越快,根系对C的消耗也越多。大量研究表明,细根的寿命与地上部分C向根系供应的多少有密切关系,同时也与细根直径大小、土壤中N和水分的有效性、土壤温度以及根际周围的土壤动物和微生物的活动有关。本文综述了国外近年来在该领域里的研究进展,特别是对控制细根寿命的机理和主要影响因子进行了评述,目的是引起国内研究者的关注,促进我国根系生态学的研究与发展。