香港山坡地草本、灌木群落的植物能量生产

利用收获法和植物热值分析,在研究香港桃金娘灌木群落、芒萁群落和鸭嘴草+野古草+金茅草地植物的生物量和净生产量的基础上,探讨群落各组分的干重热值以及植物能量现存量、净固定量和现存净增量.结果表明,芒萁具有较高的热值,而禾草植物的干重热值较低.草地、芒萁、灌木群落植物的能量现存量分别为18683、38436和65632kJ·m^-2;能量净固定量为13286、20354和18784kJ·m^-2·a^-1;能量现存净增量为3437、9626和6695kJ·m^-2·a^-1.与地带性植被南亚热带常绿阔叶林相比,草地、芒萁、灌木群落的能量现存量、能量净固定量和能量现存净增量都较低.刈割实验也表明,随着人类干扰活动强度加大,植物能量净固定量明显下降.     

风车草和香根草在人工湿地中迁移养分能力的比较研究

为研究风车草(Cyperus alternifolius)和香根草(Vetiveria zizanioides)迁移养分的能力,建立17.0m²风车草潜流式人工湿地和13.3 m²香根草潜流式人工湿地处理猪场废水,在四个季节末测定植物生物量和组织氮、磷、铜、锌含量.结果表明,香根草地下部生物量大于风车草,地上部生物量则是风车草大于香根草.风车草年地上部收获量为3406.47 g·m^-2,比香根草的1483.88 g·m^-2高2.3倍;风车草的氮含量为22.69 mg·g^-1,比香根草的15.44 mg·g^-1高7.25 mg·g^-1;风车草的磷含量为6.09 mg·g^-1,比香根草的5.47 mg·g^-1高0.62 mg·g^-1.植株含铜、锌量风车草略比香根草高.风车草每年迁移N 68.72 g·m^-2和P18.49 g·m^-2,香根草迁移N 8.93 g·m^-2和P 3.69 g·m^-2.风车草人工湿地每年由植物迁移的氮、磷、铜、锌比香根草高4～7倍.     

人工生境条件下几种红树植物的净初级生产力比较研究

选择3种红树植物海桑(Sonneratia caseolaris)、秋茄(Kandelia candel)和桐花树(Aegiceras corniculatum),每种分别按45%、30%和15%的面积比例种植于滩涂海水养殖塘.种植后连续2年对红树植物进行生态监测.结果表明,海桑增高457.0cm,基径增加86.1mm,成活率92.9%;桐花树高、基径分别增长2.1cm和36.5mm,成活率93.9%;秋茄成活率44.7%,增高20.4cm、基径增加2.4mm,说明在不受自然潮汐影响的人工生境条件下,海桑和桐花树对环境的适应能力强,生长较好,秋茄的生长适应性较差.据不同时期树高、基径与干、枝、叶、根的生物量,求得植物各器官生物量与树高、基径的回归方程,分析了3种红树植物的生物量与净初级生产力.海桑单位面积生物量5597.8g·m^-2,桐花树962.5g·m^-2,秋茄66.0g·m^-2.生物量在植物各器官的分配按大小排序,海桑为树干＞树枝＞树根＞树叶;桐花树为树叶＞树枝＞树干＞树根;秋茄为树干＞树根＞树叶＞树枝.单位面积净初级生产力海桑为7051.5g·m^-2,桐花树1105.8g·m^-2,秋茄93.0g·m^-2.高生产力伴随高归还量,凋落物归还量占净初级生产力的比重为海桑20.5%、桐花树15.4%、秋茄7.%.     

广东鹤山人工林群落主要优势植物的热值和灰分含量

从广东鹤山南亚热带丘陵5种人工林群落中采集20种主要植物器官及3种群落凋落叶样品,利用PARR-1281氧弹热量计和马福炉分别测定样品的干质量热值和灰分含量,再计算去灰分热值;按器官、个体和生长型等比较分析植物的热值和灰分特征.结果表明：植物各器官的干质量热值、去灰分热值分别在10.7～22.17和13.89～23.04 kJ·g^-1之间,叶片的干质量热值和去灰分热值明显高于其他器官(P＜0.05).个体加权平均干质量热值和去灰分热值分别在14.24～19.43和16.63～20.99 kJ·g^-1群落各层次植物去灰分热值平均值的高低依次为：乔木(19.55 kJ·g^-1)＞灌木(19.46 kJ·g^-1)＞草本(18.77 kJ·g^-1),其中,乔木层树木的去灰分热值平均值大小为：本地针叶树(19.86 kJ·g^-1)＞本地阔叶树(19.55 kJ·g^-1)＞外来桉树(19.18 kJ·g^-1),灰分含量的排序则相反.马占相思林、针叶林和木荷林群落的凋落叶热值均高于所在林分各层次的热值(P＜0.01),马占相思林和针叶林的凋落叶热值大于所在乔木层叶片的热值,而木荷林凋落叶热值小于乔木层叶片的热值.     

基于冠层塔吊原位测定长白山温带阔叶红松原始林群落主要树种的光合特征

为了更好地理解温带阔叶红松原始林群落主要树种的生理生态学特征,为森林生态系统碳动态的模拟预测提供基础数据,本研究依托中国科学院长白山森林生态系统定位站,首次利用冠层塔吊原位测定了阔叶红松原始林群落4个主要树种成熟大树的CO₂响应曲线,并利用FvCB模型计算了一些重要的光合生理参数.结果表明: 红松的光合速率(A)、最大羧化速率(V_{c max})和气孔导度(g_s)均最小,而其气孔对光合的限制性(L_s)最大.水曲柳、蒙古栎和紫椴这3个阔叶树种的光合特征也存在显著差异.基于叶片面积的V_{c max}大小顺序为:水曲柳(83.2 μmol·m^-2·s^-1)、蒙古栎(89.3 μmol·m^-2·s^-1)>紫椴(68.4 μmol·m^-2·s^-1)、红松(68.8 μmol·m^-2·s^-1)(P<0.05),而基于叶片质量的V_{c max}大小顺序为:水曲柳(1.36 μmol·g^-1·s^-1)>蒙古栎(1.03 μmol·g^-1·s^-1)>紫椴(0.90 μmol·g^-1·s^-1)>红松(0.42 μmol·g^-1·s^-1)(P<0.05).7—9月,水曲柳和蒙古栎的A值显著降低,而紫椴和红松的A值变化不显著;所有树种V_{c max}都随季节发生显著下降.在温带阔叶红松林生态系统碳动态的模拟预测中,应该考虑V_{c max}的季节变化.     

高寒草甸土地退化及其恢复重建对植被碳、氮含量的影响

以青海省达日县高寒草甸原生高寒嵩草(Kobresia)草甸封育系统为对照,研究了土地退化对植被生产力的影响,检验了不同人工重建措施(两个人工种植处理:混播(HB)、翻耕单播(DBF)和1个退化草地封育自然恢复处理(NR)及1个退化草地自然状态(SDL))对植被生产力的相对影响程度。结果表明,原生植被封育处理(YF)地上总生物量为265.1 g·m^-2,混播(HB)和翻耕单播(DBF)处理中地上总生物量分别为原生植被封育处理的116%和68%。退化草地封育自然恢复处理(NR)和重度退化自然状态下地上总生物量分别为原生植被封育的76%和53%。YF处理根系生物量远大于其它处理。原生植被封育系统中植被地上部分碳储量为 110.14 g·m^-2,地下根系(0~30 cm)碳储量为2 957 g·m^-2,植被总碳储量为 3 067.14 g·m^-2;重度退化草地系统中植被地上部分碳储量为 57.07 g·m^-2,地下根系(0~30 cm)碳储量为 357 g·m^-2,植被总碳储量为 414.07 g·m^-2。由此可见,高寒草甸严重退化后,通过植物组织流失的碳达到2 653.35 g·m^-2,即86.5%的碳损失;原生植被封育系统植被总氮储量为 56.85 g·m^-2,而重度退化草地植被总氮储量为 18.02 g·m^-2,高寒草甸严重退化使植物组织68.30%氮损失。与重度退化地相比,由于恢复重建措施增加了植物的生物量输入和群落组成,除翻耕单播处理外,其它恢复重建措施均能恢复系统植被的碳氮储量。这些恢复重建措施将会逐步改善土壤的物理和化学特性,最终使这些生态系统逐步由碳源向碳汇方向的转变成为可能。     

不同水稻品种产量形成过程的能量积累与热值特征

通过测定晚季稻汕优63 (三系杂交稻)、两优2186（两系杂交稻）和IR64（常规稻）生长过程中的干物质和热值,研究了不同水稻品种生长过程中的热值动态和能量固定特征.结果表明,完熟期汕优63、两优2186和IR64 3种水稻的干物质积累量分别为1926.38、1933.80和1842.30 g·m^-2,能量积累量分别为31137.05、31060.63和30454.89 kJ·m^-2,不同水稻品种的干物质及能量积累量间无显著差异.在灌浆过程中,汕优63、两优2186和IR64总的能量表观转化率分别为38.95%、 28.38%和32.66%,汕优63和IR64的能量流动比两优2186顺畅,两优2186茎器官能量输出受阻.完熟期3种水稻分配到籽粒中的能量依次占53.03%、46.43%和50.11%,三系杂交稻汕优63具有能量分配优势.热值分析表明,3种水稻各生育期间的热值平均值间无显著差异;不同器官热值大小依次为：叶＞籽粒＞鞘＞茎＞根,热值范围为：叶16.81～17.25 kJ·g^-1,籽粒15.89～16.54 kJ·g^-1,鞘14.33～15.49 kJ·g^-1,茎14.23～15.15 kJ·g^-1,根11.51～13.25 kJ·g^-1,叶片的热值显著高于其它器官,而根的热值显著低于其它器官.水稻叶片热值与其碳含量、叶绿素a含量、氮含量存在显著正相关,确定系数R²分别为0.609、0.471和0.485.     

氮沉降下纳帕海草甸植被与土壤变化对微生物生物量碳氮的影响

为探明高原草甸土壤微生物对短期氮沉降的响应,以纳帕海典型高寒草甸云雾薹草群落为对象,野外原位布设低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(10 g N·m^-2·a^-1)和高氮(15 g N·m^-2·a^-1)3种施氮处理,研究氮沉降引起高寒草甸植物多样性及土壤性质变化对微生物生物量碳氮的影响。结果表明：氮添加显著增加土壤微生物生物量碳氮及其熵值,中氮处理下微生物生物量碳增量最高,达139.3%;微生物生物量碳氮的垂直变化表现为沿土层显著降低,降幅为24.1%～75.1%。氮添加显著提高群落地上生物量,降低Shannon和Simpson多样性,变幅达6.6%～65.4%;氮添加显著降低土壤pH,增加土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量,且在中氮处理下变幅(7.0%～511.1%)最大;土壤pH随土层加深而增大,而其他理化指标则沿土层加深而显著减少,变幅达19.5%～91.2%。结构方程模型表明,土壤铵态氮、硝态氮和有机质对微生物生物量起促进作用,而土壤pH和植...     

短期氮沉降对纳帕海高寒退化疏花早熟禾草甸土壤呼吸干湿季变化的影响

为探究氮沉降增加背景下高寒草甸土壤呼吸干湿季变化及其与环境因子的耦合关系,选择纳帕海典型退化草甸疏花早熟禾群落,设置对照(0 g·m^-2·a^-1)、低氮(5 g·m^-2·a^-1)、中氮(10 g·m^-2·a^-1)和高氮(15 g·m^-2·a^-1)4个水平的氮沉降模拟试验,分析氮沉降引起的地上生物量、植物多样性及土壤理化性质变化对土壤呼吸的影响。结果表明：不同氮沉降处理均显著促进草甸土壤呼吸,干季和湿季土壤呼吸速率相较于对照分别增加了21.9%～53.9%和27.3%～51.2%,且在中氮处理下增幅最大。氮沉降显著提升草甸地上生物量(增幅达52.2%～66.4%);植物多样性随氮添加总体呈降低趋势,湿季最大降幅(13.5%～24.2%)出现在高氮处理。氮沉降显著增加土壤铵态氮、有机质、微生物生物量碳氮、温度和含水率(增幅为14.3%～333.5%),氮沉降显著降低土壤pH(减幅达9.0%～34.6%)。结构方程表明...     

鼎湖山马尾松群落能量分配及其生产的动态

对鼎湖山马尾松群落各组分热值、能量现存量、能量净生产量及群落太阳能转化效率进行了研究。结果表明:(1)乔木层马尾松各器官热值相差不大,为19.02~20.30 kJ/g(总平均 19.34 kJ/g);灌木层植物热值低于乔木层,为16.55~18.78 kJ/g(总平均17.82 kJ/g);草本层植物热值低于灌木层,为13.07~16.16 kJ/g(总平均15.03 kJ/g)。(2)群落能量总现存量随时间而增加,且组分分配比例因年份不同而异。在 1990、1995和2000年分别为167 141.4、270 295.9和321 294.3 kJ/m2,其中乔木层占93.4%、79.8%和86.7%,林下层占3.5%、10.6%和7.2%,而地表现存凋落物层仅占3.2%、9.5%和6.1%。(3)群落在1990~1995年和1995~2000年期间能量净生产每年分别为 1 7083. 2 kJ/m2 和 21 571. 8 kJ/m2,其中乔木层占 96. 6%和95 5%,林下层仅占3.4%和5.0%。所有能量生产量中,群落自身增长能量(即年能量存留量)占 72.7%和57.6%,而释放到其它子系统的能量占27.3%和42.4%。(4)群落太阳能转化效率在 1990~1995 年和 1995~2001年分别为0.759%和0.958%,10年平均为0.873%。     

宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系

采用控制取样和典型取样相结合的方法,对比分析了红寺堡扬黄灌区玉米地和枸杞地、未利用地0 ～40 cm分层土壤质地、盐渍化特征、阳离子交换量(CEC)值及其相关关系.结果表明:控制取样条件下,除未利用地0～10 cm土壤含盐量(TS)达1.74 g·kg-1外,3种利用方式下0～40 cm TS在0.69～1.30 g· kg-1之间变化,盐化特征不明显;枸杞地20～40 cm土壤钠吸附比(SAR)和土壤碱化度(ESP)分别达到12.18％和l4.1％;玉米地0～20 cm粘粉粒和(CPS)为13.5％,构杞地O～40 cm CPS达37.3％.控制取样条件下,20～40 cm土层玉米地土壤碱化和沙化指标间显著相关;典型取样条件下,上述相关性消失,但CEC与沙化指标及盐渍化指标均显著相关.不同土地利用方式下灌区土壤沙化和盐渍化呈复杂的交互关系,CEC可以作为土壤环境质量变化的综合指示因子.     

盐土和沙土对新疆常见一年生盐生植物生长和体内矿质组成的影响

选用古尔班通古特沙漠南缘荒漠-绿洲交错带常见的一年生盐生植物盐角草、刺毛碱蓬、叉毛蓬、猪毛菜和碱地肤为材料,比较了它们在原状盐土和沙土中的生长及体内矿质元素组成的差异。结果表明：① 原状盐土0—100 cm各土层的pH值低于沙土,但电导率和含水量明显高于沙土;② 原状盐土中生长的植物干重是沙土中生长植物干重的7—118倍,后者的根冠比是前者的2—6倍。③ 体现肉质化程度的地上部含水率为52%—81%,中低耐盐植物含水率在两种土壤中差异显著,强耐盐植物差异不显著;④ 5种一年生盐生植物地上部氮浓度为11—34 g/kg,在有效氮含量高的盐土上植物氮浓度也高;磷浓度为1—4 g/kg,在有效磷高的盐土上植物磷浓度也较高（盐角草除外）;但沙土中的植物地上部钾浓度明显高于盐土中植株的地上部钾浓度,这与两种土壤在0—60 cm土层中的钾浓度差异相反;⑤ 尽管原状盐土0—100 cm土层中的水溶性钙、镁、钠、氯、硫浓度显著高于沙土,盐土与沙土中生长的植物地上部钠、水溶性氯和硫的浓度比值远远低于土壤中的相应元素浓度的比值,甚至盐土中的植株钙、镁浓度等于或显著低于沙土中生长的植物。表明盐土不仅影响一年生盐生植物的生长,也显著影响这些植物对矿质元素的吸收和累积。一年生盐生植物能够选择性吸收不同生境中的矿质元素。本研究期望为进一步深入研究盐生植物耐盐的适应机制提供依据,也可为植物修复盐碱土的品种选择提供参考。     

水曲柳根系生物量、比根长和根长密度的分布格局

采用连续钻取土芯法在生长季内对东北林业大学帽儿山实验林场17年生水曲柳人工林根系取样,研究水曲柳不同直径根系现存生物量、比根长和根长密度及垂直分布状况.结果表明,水曲柳人工林根系总生物量为1 637.6 g·m^-2,其中活根生物量占85%,死根占15%.在活根生物量当中,粗根(直径5～30 mm)占的比例最高（69.95%）,其次为活细根（直径<1 mm,13.53%）,小根(1～2 mm)和中等直径的根(2～5 mm)比例较小（分别为7.21%和9.31%）.直径<1 mm活细根的比根长为32.20 m·g^-1,直径5～30 mm粗根的比根长为0.08 m·g^-1.单位面积上活根的总长度为6 602.54 m·m^-2,其中直径<1 mm的细根占92.43%,其它直径等级则不到活根总长度的8%.直径<1 mm的细根生物量与根长密度具显著线性关系（R²=0.923）,但与比根长无显著相关关系（R²=0.134）.     

东部草原露天矿区粘土改良模拟研究

以我国东部草原露天矿区粘土为研究对象,采用盆栽试验方法,以粘土与表土和沙土混合物为培养基质,三叶草(Trifolium repens Linn)为供试植物,研究不同比例下三叶草生物量、养分吸收量、土壤理化和生物学性状的差异,为寻找最佳配比提供依据。结果表明:不同混合比例显著影响三叶草生物量,粘土+表土(1∶1、1∶2和1∶3)生物量最高(26.5—40.0 g/盆),平均为31.2 g/盆,粘土+沙土(1∶1、1∶2和1∶3)次之(14.9—20.3 g/盆),平均为18.9 g/盆,粘土、沙土和表土平均分别是9.0、5.4 g/盆和41.7 g/盆,同样地,粘土+表土混合基质上三叶草氮吸收量平均为1071 mg/盆,分别是粘土+沙土、粘土和沙土氮吸收量660、321 mg/盆和190 mg/盆的1.62、3.34倍和5.64倍,磷和钾吸收量具有相似变化规律,这与三叶草根直径、根长、根表面积和根尖数有显著关联性;粘土和表土与粘土和沙土混合基质的容重和最大持水量分别显著下降7.4%—21.5%和24.5%—71.8%,饱和入渗率、孔隙度和标准化平均重量直径分别显著增加26.9%—96.3%、45%—218%和34%—72%;全氮、有机质、速效磷、速效钾、饱和电导率显著增加23.0%—88.3%、25.1%—146%、44.0%—91.5%、70.3%—114.8%和3.5%—59.3%;磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、硝酸还原酶和固氮酶活性显著提高45.5%—105%、65.2%—172.3%、160%—252%、53.4%—62.7%和197%—374%;真菌、细菌和放线菌数量增幅为119%—142%、93.5%—107%和83%—147%。相关性分析表明,生物量与土壤理化性状、酶活性和微生物数量呈显著或极显著正相关,表现为粘土+表土=表土粘土+沙土粘土沙土。因此,表土或沙土均能改良粘土性状,其中粘土和表土1∶2配比效果最优。     

施用泥炭对风沙土改良及蔬菜生长的影响

通过盆栽试验比较了施用不同剂量的泥炭(0％、2％、5％、8％及10％)对风沙土改良的效果和对白菜生长及产量的影响。结果表明,泥炭能增强风沙土的持水能力,降低土壤的pH值,增加土壤中有机质、全氮、速效氮和速效磷等的含量;白菜根系长度、生物量、高生长和地上部分的生物量均有增加,其中8％泥炭处理为最佳,其根系长度、根鲜重、干重、高生长、地上部分鲜重、干重依次比对照增加71％、402％、464％、107％、847％和1001％;同时施用泥炭还有利于提高白菜干物质的积累及其品质。     

垃圾填埋场渗滤液灌溉及覆土土质对填埋场氧化亚氮释放的影响

采用静态箱法,现场监测黏土和砂土覆盖层生活垃圾填埋场N₂O释放通量的春夏季节及昼夜变化,研究渗滤液灌溉、覆土土质对填埋场N₂O释放的影响.结果表明：砂土和黏土覆盖层填埋场N2O夏季的释放通量均值分别为（242±576）和（591±767） μg N₂ON·m^-2·h^-1,是春季［分别为（74.4±314）和（269±335） μg N₂ON·m^-2·h^-1］的3.2（P>0.05）和2.2倍（P<0.05）.渗滤液灌溉促进了砂土填埋场覆土N₂O的释放,填埋场中灌溉区N₂O的释放通量为无灌溉区的2倍（P>0.05）.渗滤液灌溉的砂土覆盖层填埋场N₂O春夏两季释放通量均值［（211±460） μg N₂ON·m^-2·h^-1］仅为无渗滤液灌溉的黏土覆盖层填埋场［（430±605） μg N₂ON·m^-2·h^-1］的1/2（P>0.05）.无论渗滤液灌溉与否,选择贫瘠的砂性覆盖土均有助于减少生活垃圾填埋场N₂O释放.     

沙质林地土壤阻抗系数测量方法

介绍了土壤阻抗系数的测量目的及测量的一般方法;重点描述了应用大地阻抗仪(Yokogawa Type 3244)(specific earth resistance tester)测量沙质林地土壤阻抗系数的理论背景和室内、外操作步骤与数据处理方法。结果表明,使用3244大地阻抗仪,即运用Wenner法测量沙质林地土壤阻抗系数是可行的。其测量结果在对土壤分层、确定表层土壤含水量、初步确定地下水位等具有一定的应用前景。     

鼎湖山亚热带常绿针阔叶混交林凋落物及矿质氮输入对土壤有机碳分解的影响

2010年7-12月,选取鼎湖山国家级自然保护区亚热带针阔叶混交林,采用全因子控制试验,研究不同类型的凋落物(针叶和阔叶凋落物)添加及氮处理(加氮模拟氮饱和、减氮模拟根吸收)对表层(0～10 cm)和下层(20～30 cm)土壤有机质分解(呼吸)的影响.结果表明： 2010年7-11月间,两种凋落物的添加使土壤-凋落物系统的呼吸速率显著增加,但这种影响在12月消失.减氮和加氮处理均显著增加了土壤-凋落物系统的呼吸.叶凋落物短期内完全分解,对土壤碳分解和积累的影响十分有限,可能不是该系统中土壤有机质的主要来源.通过减少土壤可利用氮模拟根系对氮的吸收能够明显促进土壤有机质的分解.     

Long-term warming effects on root morphology, root mass distribution, and microbial activity in two dry tundra plant communities in northern Sweden

Effects of warming on root morphology, root mass distribution and microbial activity were studied in organic and mineral soil layers in two alpine ecosystems over>10 yr, using open-top chambers, in Swedish Lapland. Root mass was estimated using soil cores. Washed roots were scanned and sorted into four diameter classes, for which variables including root mass (g dry matter (g DM) m(-2)), root length density (RLD; cm cm(-3) soil), specific root length (SRL; m g DM(-1)), specific root area (SRA; m2 kg DM(-1)), and number of root tips m(-2) were determined. Nitrification (NEA) and denitrification enzyme activity (DEA) in the top 10 cm of soil were measured. Soil warming shifted the rooting zone towards the upper soil organic layer in both plant communities. In the dry heath, warming increased SRL and SRA of the finest roots in both soil layers, whereas the dry meadow was unaffected. Neither NEA nor DEA exhibited differences attributable to warming. Tundra plants may respond to climate change by altering their root morphology and mass while microbial activity may be unaffected. This suggests that carbon may be incorporated in tundra soils partly as a result of increases in the mass of the finer roots if temperatures rise.