高寒草甸生态系统磷素循环

试验在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站进行了实验样地设置在冬春草场上,应用分室模型,将高寒草甸生态系统分为大气,土壤,植物,食草动物４个分室,主要讨论了磷素在各分室内的贮量,流动方向,流通数量及其系统磷素的供需状况,高寒草旬生态系统磷素的循环过程中,大气分室通过降水输入土壤磷量为０．３６ｋｇ／ｈｍ＾２．ａ植物从土壤库摄取速效磷７．０６ｋｇ／ｈｍ＾２．ａ这些磷素一部分（０．５７ｋｇ／ｈｍ＾２．ａ     

辽北平原苏打盐渍土增施泥炭对土壤盐分的影响

对辽河北部平原苏打盐渍化土壤改良试验表明,在增施泥炭条件下,苏打草甸盐土当年玉米产量可达２５００～４４００ｋｇ·ｈｍ－２,苏打碱化草甸土为５５００～６８００ｋｇ·ｈｍ－２,增产率分别为４０～１４４％和１２７～１８１％;第２年后者的持续产量为６２００～８０００ｋｇ·ｈｍ－２,增产率仍高达６９～１１８％．相应地,土壤剖面特别是耕作层呈现为明显脱盐,ｐＨ及碱化度下降,土壤有机质、全氮及全磷含量增加．     

武夷山甜槠群落钙,镁的累积和循环

对５１年生甜槠群落Ｃａ、Ｍｇ含量及其生物循环研究表明,甜槠群落现存量中,Ｃａ、Ｍｇ总量分别为１０２９．９６和２３１．３４ｋｇ·ｈｍ－２;其中地上部分分别为８０１．４０和１５９．６８ｋｇ·ｈｍ－２,地下部分分别为２２８．５６和７１．６６ｋｇ·ｈｍ－２．该群落Ｃａ、Ｍｇ生物循环中,年吸收量分别为６３．１７和１８．６８ｋｇ·ｈｍ－２,年存留量分别为３１．７７和１１．４１ｋｇ·ｈｍ－２,年归还量分别为３１．４０和７．２７ｋｇ·ｈｍ－２;Ｃａ、Ｍｇ的富集率分别为１．６６和２．１４．     

热带山地雨林生态系统的水分生态效应——冠层淋溶、水化学贮滤

以小集水区定位测定方法,系统地测定了海南尖峰岭热带山地雨林更新林系统水文分量及水化学组成,分析比较了热带林生态系统降水化学含量及冠层的淋溶效应;其本实验区年降水量在１８２２．２ｍｍ～３２２５．８ｍｍ林冠层年均截留率为１４．３％,年径流系数在０．３３～０．７１之间,降水养分元素输入总量均值为８５．８１ｋｇ／ｈｍ＾２,ａ．林层的淋溶效应使养分元素增加５７．０４ｋｇ／ｈｍ＾２,ａ。５～１０月是降水,不化     

中国热带天然林变迁对大气CO2的影响及经济损益评估

我国目前保存较好的热带天然林（包括热带原始林、结构良好的天然更新林,而不包括疏林、残次林、灌木林等）面积约１１８７万ｈｍ２,其中云南南部约有６０万ｈｍ２,海南中南部山区约有５８７万ｈｍ２。在过去的４５年中,我国的热带原始林面积减少了５０％（约１１０ｈｍ２）。在海南岛尖峰岭的实例结果表明,热带原始林的生态系统的Ｃ素库为３４２ｔ／ｈｍ２（其中,森林群落Ｃ素库为２３４ｔ／ｈｍ２,土壤为１０５ｔ／ｈｍ２,凋落物层为３ｔ／ｈｍ２）,系统每年净固定ＣＯ２量为１３３６ｔ／ｈｍ２,折合Ｃ量为０３７３ｔ／ｈｍ２;热带天然更新林生态系统每年净固定ＣＯ２量为７２１３ｔ／ｈｍ２,折合成Ｃ量为１９７ｔ／ｈｍ２。在我国现有的热带天然林生态系统中,森林植被层的Ｃ素库为１４４８亿ｔ,土壤中的Ｃ素库为１４２２亿ｔ,与植被层Ｃ库相当。在减少的热带森林中,Ｃ素库减少了约２２３１亿ｔ、ＣＯ２净同化量减少了０１８３亿ｔ,其经济损益高达２２００亿元。最后从森林与ＣＯ２的关系方面探讨了热带林可持续经营的问题。     

高寒草甸根际土壤化学计量特征对草地退化的响应

为深入理解高寒草甸退化过程中根际和非根际土壤中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量特征和土壤养分的变化规律,并获得退化草地土壤养分和微生物养分限制的信息,本研究以祁连山东缘4个不同退化程度高寒草甸为对象,通过采集优势植物根际土(0~2 mm)和非根际土(0~10 cm)的土壤样品,分析了土壤C、N、P浓度和比例,土壤中可提取的C、N、P(Ext-C、Ext-N、Ext-P)的浓度和比例,参与C、N、P循环的胞外酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、亮氨酸基肽酶、酸性磷酸酶)的活性和比例,以及土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)的含量及比例.结果表明: 高寒草甸退化过程中优势植物根际养分含量高于非根际养分.随着高寒草甸退化程度的加剧,其土壤的C∶N∶P发生重大改变,表现出C∶N的严重失调,表明草地退化程度越高受到N的限制越严重.不同退化程度的高寒草甸中,经过对数转化的根际C-、N-和P-胞外酶的比例均偏离了在全球生态系统分析中获得的1∶1∶1比例,表明高寒草甸退化主要受到强烈的N限制,P次之.高寒草甸地区土壤全量养分含量较高,土壤中的速效养分较低,成为阻碍牧草生长的限制因子.     

麦-稻两熟集约生产土壤养分平衡与调控研究

以兴化市钓鱼乡为例,研究了麦－稻两熟集约生产的土壤有机质、养分的动态平衡以及调控途径。结果表明,在不同的管理模式下,高产农田有机物归还量比一般产量条件下高１４．２２％￣１８．６９％,氮、磷盈余量、钾亏缺量分别为３８０．０￣４３２ｋｇ／ｈｍ＾２、１９．１５￣３２．７８ｋｇ／ｈｍ＾２、９９．１￣１７４．０ｋｇ／ｈｍ＾２,与一般产量条件下比较,氮、磷盈余量提高,而钾的亏缺量相近,提出了改善高产农田土壤肥     

玉米植株对大田温室气体N2O排放的影响

利用封闭式箱法对玉米田Ｎ２Ｏ排放通量的观测表明,大田种植玉米后,对Ｎ２Ｏ排放产生了很大影响,玉米土壤系统的Ｎ２Ｏ排放通量大于不种玉米的土壤．此外,植物根系能明显促进土壤中Ｎ２Ｏ的排放,特别是在玉米生长后期尤为明显．从播种开始到年底,施尿素导致Ｎ２Ｏ排放为３．３ｋｇ·ｈｍ－２,玉米植株为０．６９ｋｇ·ｈｍ－２,占总排放量的１７．３％．     

草原土壤N2O释放及全球变暖影响下土壤养分变化的反馈效应

对草原土壤Ｎ２Ｏ释放及其受全球变暖土壤养分变化的影响研究表明,以沼泽泥炭土Ｎ２Ｏ释放量最大,生长季节为１３～１２．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,其次灰壤土,为１．５～２．４ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,酸性棕壤最小,为０～３．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１;Ｎ２Ｏ的释放层灰壤土在０～５ｃｍ,其它２种土壤为０～１０ｃｍ;施肥试验表明,Ｎ、Ｐ肥在生长季节对土壤Ｎ２Ｏ释放量影响不显著,但在生长季末期,Ｎ肥对酸性棕壤及灰壤土Ｎ２Ｏ影响显著,施肥后第３天酸性棕壤由对照的１．３提高到４４．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,灰壤土则由对照的１．９提高到３１．１ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,说明全球变暖对土壤有机质分解的影响不会诱发Ｎ２Ｏ释放量的大幅度增加．     

桂东北栲树林营养元素的空间格局

具有顶极群落稳定性的亚热带天然拷树群落内不同层次、不同树种和不同器官的营养元素含量存在明显差异,反映了该群落大分利用上的多样性。通过分析主要建群树种的养分含量以及营养元素在群落中不同层次和树种中的积累和分配规律,提示出稳定性的养分机制。栲树的５种营养元素累积总量为１７１６．５ｋｇ／ｈｍ＾２,其中,各元素的累积量为：Ｎ５９６．７Ｐ４１．９,Ｋ３９１．４Ｃａ５３８．１ｋｇ／ｈｍ＾２,Ｍｇ１１４８．４．     

青藏高原高寒草甸植被和土壤对短期禁牧的响应

为探讨青藏高原高寒草甸对短期禁牧的响应,设置冬季自由放牧和短期(2年)禁牧的对比试验。采用随机样方法调查植被群落盖度,分析地上和地下生物量、根冠比、植被地上和地下部分以及表层(0-10cm)土壤全碳、全氮和全磷含量、生态化学计量以及营养元素的关联性。研究结果显示:1)短期禁牧显著改变高寒草甸植被盖度、地上生物量、根冠比、植被全磷含量和N∶P,以及土壤全磷含量。2)相关性分析表明,禁牧后土壤全碳含量与植被地上全碳含量呈显著相关性,自由放牧后土壤全碳和全氮含量分别与植被地下部分全碳和全氮含量呈显著相关性。结果表明,不同的草原管理措施(禁牧、放牧)会改变高寒草甸植被与土壤养分分配及其平衡关系,同时,植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分植物器官与部分营养元素之间。     

黄土区降水降尘输入农田土壤中的氮素评估

随着人类活动引起大气活性氮的急剧增加,大气氮沉降亦明显增加,由此引发的各生态系统的响应也逐渐表现出来.研究黄土区氮沉降,对农业生态系统的氮素循环与平衡提供一定的数据支持,同时为农民科学合理施肥提供依据,为研究氮沉降的环境生态效应和生物有效性提供科学支撑.用APS-2A型降水降尘自动采样器对陕西杨凌和洛川地区2006～2007年的降水降尘输入氮总量、月动态变化及各形态N的贡献率进行了监测与分析.结果显示杨凌点2006年总降雨量为507.8 mm,总N沉降通量为20.6 kg/(hm2·a),其中N湿沉降通量为19.1 kg/(hm2·a),占93%;降尘输入的N通量为1.5 kg/(hm2·a),占7%.总N沉降通量中NO-3-N为7.3 kg/(hm2·a),占36%.洛川点2006年6月～2007年5月总降雨量为579.5 mm,总N沉降通量为12.7 kg/(hm2·a),其中N湿沉降通量为11.4 kg/(hm2·a),占90%;降尘输入N的通量为1.2 kg/(hm2·a),占10% .总N沉降通量中NO-3-N为8.7kg/(hm2·a),占69%.两个点N沉降通量和氮素形态的差异在很大程度上反映了活性N主要来自人为活动,即农业生产排放的活性N.     

不同氮磷钾施肥方式对水稻碳、氮累积与分配的影响

基于我国南方双季稻区20年长期田间定位施肥试验,研究了不同氮磷钾施肥方式对水稻碳、氮积累与分配的影响.结果表明:偏施氮肥处理水稻籽实的碳、氮含量最高,分别达到433和18.9 g·kg-1.水稻植株的碳、氮储量以氮磷钾平衡施肥(NPK)及氮磷钾基础上有机物料循环施肥处理(NPKC)最高,其中NPKC和NPK处理籽实碳储量分别为2015和1960kg hm-2,茎叶碳储量分别为2048和2002 kg·hm-2;籽实氮储量分别为80.6和80.5kg·hm-2,茎叶氮储量则以NPK处理最高,为59.3 kg·hm-2.有机无机肥的配合施用显著增加了水稻植株体内碳和氮的累积;与偏施氮肥处理相比,氮磷钾的综合施用更利于水稻生长过程中碳、氮的累积与分配.     

高寒草甸生态系统——小哺乳动物能量动态的研究 Ⅱ.通过高原鼠兔种群能流的初步估计

本文对栖息于高寒草甸优势种小哺乳动物--高原鼠兔(Ochotona curzoniae)种群的密度、食物的摄入、消化和同化、平均每日代谢率(ADMR)、每日能量收支(DEB)、种群的生产量(P)和呼吸量(R)进行了长期研究的基础上,按照 A=P+R的途径,估计了通过高原鼠兔种群的能流。     

三江平原典型小叶章湿地土壤硝化反硝化作用与氧化亚氮排放

应用C₂H₂抑制原状土柱培育法研究了三江平原典型小叶章湿地土壤N₂O排放速率及反硝化速率的变化,分析了它们与环境因子的关系,并估算了N₂O排放量及反硝化损失量.结果表明：草甸沼泽土和腐殖质沼泽土N₂O排放速率的变化基本一致,其范围分别为0.020～0.089 kg N·hm^-2·d^-1和0.012～0.033 kg N·hm^-2·d^-1,前者的N₂O排放速率均明显高于后者(平均为1.79±1.07倍),且其差异达到显著水平(P＜0.05);二者反硝化速率的变化并不一致,其范围分别为0.024～0.127 kg N·hm^-2·d^-1和0.021～0.043 kg N·hm^-2·d^-1,前者的反硝化速率一般也要高于后者(平均为1.67±1.56倍),但其差异并未达到显著水平(P＞0.05);硝化作用在前者N₂O排放和氮素损失过程中发挥了重要作用,而反硝化作用则是导致后者N₂O排放和氮素损失的重要过程;氮素物质基础不是影响二者硝化-反硝化作用的重要因素;温度对前者硝化 反硝化作用的影响比后者更为明显,其反硝化速率与5、10和15 cm地温均呈显著正相关(P＜0.05);二者所处湿地水分条件的差异是导致其N₂O排放速率及反硝化速率差异的重要原因.生长季内,前者的N₂O排放量和反硝化损失量分别为5.216 kg N·hm^-2和6.166 kg N·hm^-2,而后者分别为3.196 kg N·hm^-2和4.407 kg N·hm^-2;在二者的反硝化产物中,N₂O/N₂的比率最高,分别为5.49和3.76,表明N₂在后者反硝化产物中所占的比例明显高于前者,说明季节积水条件会导致N₂O/N₂比例降低.     

牦牛种群的能量流动态及其在系统能量流中的地位和作用

继作者(1984)初步探讨了高寒草甸生态系统中牦牛种群的能流动态以后,本文深入探讨了牦牛种群的能流动态及其在生态系统能流过程中的地位和作用。从测定牦牛的日摄入能、消化能着手,估算了由于瘤胃微生物发酵而产生的甲烷能量损失和代谢能,研究了高寒草甸生态系统中,每公顷面积上通过绿色植被和牦牛种群的能量流密度之物候期动态。比较了次级营养层上3种优势草食动物的种群密度、现存生物量以及每公斤体重、每公斤代谢体重的物质和能量消耗,分析了牦牛种群在高寒草甸生态系统中的地位和作用。     

高寒草甸生态系统中高原鼠兔和高原鼢鼠的捕食风险及生存对策

调查青藏高原高寒草甸生态系统中两种主要啮齿动物及其天敌动物的种群密度,分析天敌动物对两种啮齿类的捕食方式、捕食强度,探讨啮齿类动物的捕食风险及生存对策。研究结果表明,高原鼠兔和高原鼢鼠的种群密度分别为4．97只／hm^2和10．6只／hm^2,而它们的主要天敌赤狐、艾虎和香鼬的种群密度分别为0．16只／100hm^2、0．37只／100hm^2、3只／100hm^2。艾虎和香鼬在取食过程中主要搜寻啮齿类的洞道系统,全部食物几乎都来源于洞道系统内;赤狐或取食地面活动的鼠兔,或挖掘洞口待高原鼢鼠封闭洞口时取食猎物。高原鼠兔在赤狐、艾虎和香鼬的食物中所出现的频次分别为100％、96．1％、100％,高原鼢鼠在3种天敌动物的食物中所出现的频次分别为87．5％、73．2％、0％。3种天敌动物对高原鼠兔和高原鼢鼠的捕食强度分别为0．703％和0．038％,高原鼠兔和高原鼢鼠所承受的捕食风险分别为0．780和0．393。高原鼠兔在高的捕食风险下通过行为对策和繁殖对策增加其适合度,而承受捕食风险较小的高原鼢鼠主要通过封闭的洞道系统和高的存活率增加其适合度。     

高原鼠兔种群生产量生态学的研究 Ⅰ.高原鼠兔体重生长动态数学模型的研究

动物生长数学模型的研究是生态学和遗传学理论中重要的研究领域之一。广泛地研究T动物生长过程(Wemouth等,1930; Laird, 1964, 1965a, 1965b, 1966a, 1966b; Laird等,1965; Laitd等,1967; Kidwell等1969)。高原鼠兔(Ochotona curxoniae)是高寒草甸生态系统的主要初级消费者之一(刘季科,1982),定量地探讨其体重生长规律,是估计种群的生物生产量和能量动态必不可少的资料。有关自然条件下,高原鼠兔体重生长的研究,还尚乏报道。本文旨在报道其自然种群中,个体平均体重生长的逻辑斯蒂一指数饱和(Logistic-exponential saturation)动态数学模型,为分析高原鼠兔种群生产量动态提供子模型,亦为科学地制订管理该鼠种的对策提供理论根据。     

不同草鱼池塘混养系统结构优化的实验研究

研究采用陆基围隔实验法,对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲢鱼(Hypophythalmichthys molitrix)、鲤鱼(Cyprinus carpio)和凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)不同混养系统的养殖产量、投入产出比、氮磷利用率和综合养殖效果进行了研究。实验设置6个处理组,分别为草鱼单养(G)、草鱼和鲢鱼二元混养(GS)、草鱼、鲢鱼和鲤鱼按照不同比例放养的三元混养(GSC1和GSC2)和草鱼、鲢鱼和凡纳滨对虾按照不同比例放养的三元混养(GSL1和GSL2)。研究结果表明,各处理组总产量在770480—11492.50 kg/hm2之间;饲料系数在1.00—1.38之间,以GSC1最低,各处理组之间差异显著(P<0.05)。N、P总相对利用率在2.01—7.37之间,以GSL2最高,G最低;投入产出比在1:1.41—1:2.12之间,以GSL2最高,G最低;综合效果指标在0.59—1.39之间,以GSL2最高,G最小。研究结果表明,混养组能显著提高养殖系统的产量,降低饲料系数,提高N、P利用率,从而有效提高草鱼养殖的经济效益和生态效益。     

根田鼠平均每日代谢率及每日能量需要的估计

结合中国科学院西北高原生物研究所的“高寒草甸生态系统的结构功能和生物生产力的研究”工作,我们于1983年5-10月,对海北定位站地区的小型啮齿动物--根田鼠的能量代谢进行了研究。