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.     

西南地区草地群落灌木植物盖度对生态系统碳库的影响

中国西南地区草地主要为暖性及热性草丛、灌草丛, 约占全国草地面积的1/10, 分析灌木植物盖度与草地碳库及其构成的关系对于准确评估尚处于次生演替阶段的南方草地碳储量具有重要意义。该研究基于野外实地调查, 将西南地区不同地貌类型的41个代表性草地样地依据灌木植物盖度划分为3种类型: 无灌木植物草地群落(灌木植物盖度为0)、低灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度0-10%)和高灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度10%-30%), 测定了群落地上、地下生物量和凋落物生物量以及植物和土壤碳含量, 计算碳密度。结果表明: 随着草地群落灌木植物盖度增大, 生态系统植被碳密度从0.304 kg·m ^-2增加到1.574 kg·m ^-2, 其中根系和凋落物碳库也呈增长趋势; 土壤碳密度从7.215 kg·m ^-2增加到9.735 kg·m ^-2, 生态系统碳密度从7.519 kg·m ^-2增加到11.309 kg·m ^-2。草地碳库构成中, 低灌木植物盖度草地群落的土壤碳库占生态系统碳库比例最小。草地群落灌木植物盖度增加改变了草地生态系统碳库构成并导致生态系统碳库增加, 建议在估算草地生态系统碳库时, 需要统筹考虑并兼顾南方地区草地群落灌木植物盖度变化。     

西南地区草地群落灌木植物盖度对生态系统碳库的影响

中国西南地区草地主要为暖性及热性草丛、灌草丛,约占全国草地面积的1/10,分析灌木植物盖度与草地碳库及其构成的关系对于准确评估尚处于次生演替阶段的南方草地碳储量具有重要意义。该研究基于野外实地调查,将西南地区不同地貌类型的41个代表性草地样地依据灌木植物盖度划分为3种类型:无灌木植物草地群落(灌木植物盖度为0)、低灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度0–10%)和高灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度10%–30%),测定了群落地上、地下生物量和凋落物生物量以及植物和土壤碳含量,计算碳密度。结果表明:随着草地群落灌木植物盖度增大,生态系统植被碳密度从0.304 kg·m~(–2)增加到1.574 kg·m~(–2),其中根系和凋落物碳库也呈增长趋势;土壤碳密度从7.215 kg·m~(–2)增加到9.735 kg·m~(–2),生态系统碳密度从7.519 kg·m~(–2)增加到11.309 kg·m~(–2)。草地碳库构成中,低灌木植物盖度草地群落的土壤碳库占生态系统碳库比例最小。草地群落灌木植物盖度增加改变了草地生态系统碳库构成并导致生态系统碳库增加,建议在估算草地生态系统碳库时,需要统筹考虑并兼顾南方地区草地群落灌木植物盖度变化。     

香港草地,芒萁和灌木群落的养分利用效率

香港草地、芒萁和灌木群落的养分利用效率管东生（中山大学环境科学系广州５１０２７５）ＮｕｔｒｉｅｎｔＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧｒａｓｓｌａｎｄ,ＦｅｒｎｌａｎｄａｎｄＳｈｒｕｂｌａｎｄｉｎＨｏｎｇＫｏｎｇ．￥ＧｕａｎＤｏｎｇｓｈｅ...     

放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响

放牧通过畜体采食、践踏和排泄物归还影响草地群落组成、植物形态和土壤养分,植物通过改变养分利用策略适应环境变化。通过分析呼伦贝尔草原放牧和围封样地中的群落植物和土壤的碳氮磷养分及化学计量比,探讨放牧对生态系统化学计量学特征和养分循环速率的影响机制。结果如下:(1)群落尺度上,放牧和围封草地植物叶片C、N和P的含量没有显著差异;但是在种群尺度上,放牧草地植物叶片N含量显著高于围封草地;(2)放牧草地土壤全C、全N、有机C、速效P含量,低于围封草地,硝态N含量高于围封草地;土壤全P和铵态N指标没有显著差异;(3)放牧草地植物C∶N比显著低于围封草地,植物残体分解速率较快,提高了生态系统养分循环速率。     

·荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制

草食动物采食对草地植物多样性和生态系统功能的影响机制是放牧生态学研究的核心问题。该研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平台, 从既有草地植物多样性和动物偏食性两个层面系统地研究了荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制。结果显示: 1)荒漠草地植物对草食动物采食呈现4种响应模式: 放牧“隐没种”、放牧“敏感种”、放牧“无感种”、“绝对优势种”; 2)在群落尺度上, 物种多样性指数随放牧强度增加而减少, 与不放牧小区相比, 重度放牧(HG)与适度放牧(MG)小区植物多样性均下降, 且这一规律同样适用于功能群多样性, 灌木半灌木这一功能群内物种多样性对放牧干扰较敏感; 3)在草地既有植物的基础上, 以不放牧小区为参考系, 草食动物对植物功能群偏食性的排序为: 一二年生草本(AB) >多年生杂类草(PF) >灌木半灌木(SS) >多年生禾草(PG), 且偏食性物种主要分布于AB和PF中; 4)植物多样性与动物偏食性基本呈显著负相关关系(p < 0.05)。     

阿拉善荒漠典型植物叶片碳、氮、磷化学计量特征

荒漠植物在水分限制、营养元素相对匮缺的条件下,经过长期的进化适应形成了自身独特的生理生态和生态化学计量特征。在阿拉善荒漠选择52个典型群落类型,分析和研究了54种荒漠植物叶片的碳、氮和磷的化学计量特征。结果表明:荒漠植物叶片的碳(C mg/g)、氮(N mg/g)和磷(P mg/g)含量变幅较大,分别为(379.01±55.42)mg/g、(10.65±7.91)mg/g和(1.04±0.81)mg/g,变异系数分别为0.15、0.74和0.78;C/N、C/P、和N/P分别为66.70±60.81、683.16±561.94、11.53±5.06。元素间相关性分析表明,叶片的C和N不相关(P0.05),C与P显著正相关(P0.05),N和P极显著正相关(P0.01)。从植物功能型的角度分析发现,灌木和1年生草本植物对C的存储能力较低;占整体67%的灌木叶片的N、P含量最低,导致总体N、P含量较低;多年生草本和1年生草本植物叶N含量与灌木植物叶片和整体N含量无差别,而P含量明显高于灌木植物叶片和整体P含量且N/P明显低于灌木植物叶片和总体N/P,导致总体N/P较低。该研究结果与全球和中国尺度的研究相比发现,荒漠植物叶片C、N、P含量和N/P明显偏低,N/P14说明阿拉善荒漠植物在受N、P共同作用的同时更易受N限制。     

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

干旱半干旱区灌木、半灌木等木本植物的分布面积持续增加(灌丛化)显著改变了原有植被景观及生态过程,但缺乏对长期封育过程中灌木物种取代草本物种进而影响草地群落组成、结构和功能的研究。为揭示长期封育措施下典型草原灌丛化特征及地上/地下植物群落的响应规律,研究通过对宁夏云雾山典型草原同一封育草地不同时间(2010年、2016年、2021年)植物群落(物种重要值、丰富度、多样性和生物量)和土壤特性(土壤容重、土壤水分及储水量、养分、pH)的定点观测,探讨了长期封育过程中灌木物种矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)驱动的植被和土壤特性变化。结果表明,(1)灌木矮脚锦鸡儿已经取代草本植物成为封育草地的优势种,群落中灌木生物量、总生物量以及盖度、高度显著增加,但对植物密度的影响较小;(2)灌丛化过程中草地群落Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著降低,而Pielou均匀度指数显著增加;(3)灌丛化引起土壤深层(60-100 cm)容重显著增大,土层储水量随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势;(4)灌丛化使得土壤有机碳含量在浅层(0...     

荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制

草食动物采食对草地植物多样性和生态系统功能的影响机制是放牧生态学研究的核心问题。该研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,从既有草地植物多样性和动物偏食性两个层面系统地研究了荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制。结果显示:1)荒漠草地植物对草食动物采食呈现4种响应模式:放牧"隐没种"、放牧"敏感种"、放牧"无感种"、"绝对优势种";2)在群落尺度上,物种多样性指数随放牧强度增加而减少,与不放牧小区相比,重度放牧(HG)与适度放牧(MG)小区植物多样性均下降,且这一规律同样适用于功能群多样性,灌木半灌木这一功能群内物种多样性对放牧干扰较敏感;3)在草地既有植物的基础上,以不放牧小区为参考系,草食动物对植物功能群偏食性的排序为:一二年生草本(AB)多年生杂类草(PF)灌木半灌木(SS)多年生禾草(PG),且偏食性物种主要分布于AB和PF中;4)植物多样性与动物偏食性基本呈显著负相关关系(p0.05)。     

不同放牧强度下高寒灌丛群落特征和演替规律的数量研究

本文应用多样性指数、聚类分析等数学方法,研究了不同放牧强度下高寒灌丛群落特征的变化,用主分量分析方法,研究了不同放牧强度下高寒灌丛的演替规律。多样性分析结果表明,植物多样性指数在放牧强度为C组的草场达到最大。聚类分析结果,当相关系数R≥0.90 时,以重要值为特征的植物聚合为10类,它们分别属于植物群落不同演替阶段的建群种、优势种和伴生种。主分量分析表明,5个不同放牧强度的高寒灌丛群落聚合为3类,A和B组草场属于以灌木和杂类草为优势植物的2层结构的植物群落,C组草场属于以灌木为建群植物、杂类草和耐牧的莎草为共优势植物的2层结构的植物群落,D和E组草场属于以灌木为建群植物、禾草和莎草为共优势植物的3层结构的植物群落。     

长白山阔叶红松林生态系统碳动态及其对气候变化的响应

应用基于干物质生产理论的过程模型（Sim-CYCLE）估算了1982—2003年间长白山阔叶红松林生态系统总第一生产力（GPP）、净第一生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）及其季节动态变化以及碳储量（WE）、植物碳储量（WP）和土壤碳储量（WS）,并分析了这些指标在当前气候情景和碳平衡情况时的差异及其对未来气候变化情景的响应.结果表明：在当前气候情景下, 长白山阔叶红松林GPP、NPP和NEP分别为14.9、8.7和2.7 Mg C·hm^-2·a^-1,三者分别比实测值减少2.8 Mg C·hm^-2·a^-1、增加1.4 Mg C·hm^-2·a^-1和增加0.2 Mg C·hm^-2·a^-1;长白山阔叶红松林6—8月的NEP占全年总量的90%以上,其中,7月最高（1.23 Mg C·hm^-2·month^-1）;研究区WE、WP和WS分别为550.8、183.8和367.0Mg C·hm^-2,其与实测值均具有较高的一致性.从当前气候情景下到达碳平衡前,长白山阔叶红松林碳储量均有不同程度的增加,GPP和NPP分别为17.7和7.3 Mg C·hm^-2·a^-1,表明研究区碳“汇”的作用随着碳储量的增加逐渐减弱;温度增加2 ℃时,不利于长白山阔叶红松林GPP、NPP和NEP的增长,CO²浓度倍增则可有利地促进三者的增长,CO²浓度倍增、温度增加2 ℃对GPP、NPP和NEP增幅的影响与单纯CO₂浓度倍增的影响相似,气候变化情景对长白山阔叶红松林碳储量的影响规律与对生产力幅度的影响相同,这可能是生态系统生产力影响碳积累所致.     

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。     

城市土地利用是否会降低区域碳吸收能力?——台州市案例研究

城市土地利用显著改变了原有生态系统的结构和功能,特别是建成区植被的碳吸收和碳储存能力。该研究通过实地调查和测量,估算城市建成区内乔木、灌木、草坪的生物量和净初级生产力(net primary productivity,NPP),该方法考虑了园林管理(如修剪或割草)对建成区碳吸收和碳储存的影响。结果表明,台州城市树木个体生物量年增量是野外森林中同类树木的近2倍;乔木修剪量占乔木NPP的1/3。目前台州市建成区的植被碳吸收能力为2.1×103kgC.hm–2.a–1(其中乔木的贡献为64%,灌木为9%,草坪为27%),低于本地野外森林同面积的碳吸收能力;通过与野外常绿阔叶林比较发现,增加台州建成区的绿化覆盖率(从23%提高到46%)即可补偿因城市扩张引起的植被碳吸收能力的损失。     

Comprehensive assessments of root biomass and production in a Kobresia humilis meadow on the Qinghai-Tibetan Plateau

Alpine meadow covers ca. 700,000 km² with an extreme altitude range from 3200 m to 5200 m. It is the most widely distributed vegetation on the vast Qinghai-Tibetan Plateau. Previous studies suggest that meadow ecosystems play the most important role in both uptake and storage of carbon in the plateau. The ecosystem has been considered currently as an active “CO₂ sink”, in which roots may contribute a very important part, because of the large root biomass, for storage and translocation of carbon to soil. To bridge the gap between the potential importance and few experimental data, root systems, root biomass, turnover rate, and net primary production were investigated in a Kobresia humilis meadow on the plateau during the growing season from May to September in 2008 and 2009. We hypothesized that BNPP/NPP of the alpine meadow would be more than 50%, and that small diameter roots sampled in ingrowth cores have a shorter lifespan than the lager diameter roots, moreover we expected that roots in surface soils would turn over more quickly than those in deeper soil layers. The mean root mass in the 0–20 cm soil layer, investigated by the sequential coring method, was 1995?±?479 g?m^?2 and 1595?±?254 g?m^?2 in growing season of 2008 and 2009, respectively. And the mean fine root biomass in ingrowth cores of the same soil layer was 119?±?37 g?m^?2 and 196?±?45 g?m^?2 in the 2 years. Annual total NPP was 12387 kg?ha^?1?year^?1, in which 53% was allocated to roots. In addition, fine roots accounted for 33% of belowground NPP and 18% of the total NPP, respectively. Root turnover rate was 0.52 year^?1 for bulk roots and 0.74 year^?1 for fine roots. Furthermore, roots turnover was faster in surface than in deeper soil layers. The results confirmed the important role of roots in carbon storage and turnover in the alpine meadow ecosystem. It also suggested the necessity of separating fine roots from the whole root system for a better understanding of root turnover rate and its response to environmental factors.     

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％。     

银鹊树群落生物量和能量的分配

 本文研究了安徽大别山天然林内16年生银鹊树和引种于南京的银鹊树幼苗及人工幼林的生物量,分析了光能利用率。研究结果表明：(1)常规芦蒹遮光,一龄苗的生物量为1777.5kg／ha。以一层塑料纱遮光处理的幼苗生物量最大,全光照的幼苗生物量居第二、三层纱遮光生物量最小。(2)天然林内16年生单株银鹊树地上部分干重为107.77kg。(3)8年生人工银鹊树林总生物量为80.63t／ha,其中乔木层平均净生产量为9.563t／ha·a,高于湖南会同、朱亭及江苏南部的杉木林。(4)银鹊树林总初级生产量为1219.18g／m2·a;其中乔木层为956.25g／m2·a,草本及天然幼苗为161.10g／m 2·a,枯枝落叶为101.83g／m2·a．光能利用率为0.527%,其中乔木层的光能利用率为0.417%。     

元江干热河谷稀树灌草丛植被碳储量及净初级生产力

稀树灌草丛作为干热河谷区特殊的植被类型,其碳储量等一直缺乏必要的研究。以元江干热河谷稀树灌草丛植被为对象,利用典型样地法研究该区稀树灌草丛植被的碳储量与净初级生产力。结果表明:元江稀树灌草丛植被的碳储量为32.13 t C/hm~2,其中乔木、灌木和草本各层次的碳储量为26.70、4.04、1.40 t C/hm~2,分别占到总碳储量的83.02%、12.57%、4.4%。乔木层中地上部分碳储量占到66.70%。另外,元江稀树灌草丛的净初级生产力为3.88 t C hm~(-2)a~(-1),其中林分的净初级生产力为1.90 t C hm~(-2)a~(-1),凋落物量为1.98 t C hm~(-2)a~(-1);林下植被层对林分净初级生产力的贡献达到了46.92%。说明元江稀树灌草丛具有较高的碳储量和碳汇能力。结果为稀树灌草丛碳循环及碳汇功能研究提供了基础,同时也为干热河谷区植被的保育与可持续经营提供了科学依据。     

High rates of net primary production and turnover of floating grasses on the Amazon floodplain: implications for aquatic respiration and regional CO2 flux

We investigated whether rates of net primary production (NPP) and biomass turnover of floating grasses in a central Amazon floodplain lake (Lake Calado) are consistent with published evidence that CO₂ emissions from Amazon rivers and floodplains are largely supplied by carbon from C4 plants. Ground‐based measurements of species composition, plant growth rates, plant densities, and areal biomass were combined with low altitude videography to estimate community NPP and compare expected versus observed biomass at monthly intervals during the aquatic growth phase (January–August). Principal species at the site were Oryza perennis (a C3 grass), Echinochloa polystachya, and Paspalum repens (both C4 grasses). Monthly mean daily NPP of the mixed species community varied from 50 to 96 g dry mass m^?2 day^?1, with a seasonal average (±1SD) of 64±12 g dry mass m^?2 day^?1. Mean daily NPP (±1SE) for P. repens and E. polystachya was 77±3 and 34±2 g dry mass m^?2 day^?1, respectively. Monthly loss rates of combined above‐ and below‐water biomass ranged from 31% to 75%, and averaged 49%. Organic carbon losses from aquatic grasses ranged from 30 to 34 g C m^?2 day^?1 from February to August. A regional extrapolation indicated that respiration of this carbon potentially accounts for about half (46%) of annual CO₂ emissions from surface waters in the central Amazon, or about 44% of gaseous carbon emissions, if methane flux is included.     

基于CASA模型的内蒙古典型草原植被净初级生产力动态模拟

 植被净初级生产力及其对气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。在利用内蒙古典型草原连续13年的地上生物量资料对基于遥感信息的生态系统碳循环过程CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型验证的基础上, 分析了内蒙古典型草原1982~2002年植被净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的时间变异及其影响因子。结果表明: 1) 1982~2002年21年间内蒙古典型草原的平均年NPP为290.23 g C·m^–2·a^–1, 变化范围为 145.80~502.84 g C·m^–2·a^–1; 2)内蒙古典型草原NPP呈增加趋势, 但没有达到显著性水平, 其中1982~1999年的18年间NPP呈现非常显著的增加趋势(p<0.01), NPP增加的直接原因是由于生长旺季生长本身增强所致; 3)内蒙古典型草原NPP与年降水量呈极显著的相关关系, 年降水量显著影响NPP的变异, 而NPP与年均温无显著相关关系。     

1958-2008年太白山太白红杉林碳循环模拟

太白红杉(Larix chinensis林主要分布于我国秦岭太白山的林线位置,对气候变化的响应十分敏感.为了定量分析太白山太白红杉林在气候变化背景下的碳循环特征,基于模型(MTCLIM)模拟的温度和降水数据,应用植被动态过程模型(LPJ-GUESS)模拟了太白山南北坡1958-2008年太白红杉林的净初级生产力(NPP)、生物量和净生态系统碳交换量(NEE).结果表明:1)太白红杉和巴山冷杉(Abies fargesii)的NPP和生物量在太白红杉林占有优势,太白红杉的NPP和生物量均大于巴山冷杉.1958-2008年间太白红杉南北坡NPP的平均值为0.38 kgC·m-2·a-1,巴山冷杉为0.25 kgC·m-2,a-1,两者之和占整个太白红杉林NPP的86％;1958-2008年间太白红杉南北坡生物量的平均值为2.91 kgC/m2,巴山冷杉为2.02 kgC/m2,两者之和占太白红杉林生物量的94％.2)太白红杉和巴山冷杉的NPP均表现为北坡大于南坡,且南北坡均有逐年增加的趋势,北坡的增幅小于南坡,所以太白山南北坡太白红杉林的NPP差异有逐年减少的趋势.3)太白红杉生物量的年际波动较大,南北坡呈交替上升趋势,南坡的平均值(2.94 kgC/m2)大于北坡(2.89 kgC/m2).巴山冷杉生物量的年际波动相对较小,北坡生物量水平大于南坡.4)1958-2008年南北坡太白红杉林平均NEE均为-0.023 kgC·m-2·a-1,表现为碳汇.南北坡碳汇水平均呈逐年增加趋势,南坡的增加幅度(0.91 g·m-2·a-1)大于北坡(0.42 g·m-2·a-1).以气候和CO2为驱动因子对太白山太白红杉林的长期碳循环动态做了定量分析,从机理上揭示气候变化与生态系统碳循环的关系,还需要做进一步的野外观测和控制实验研究.