松嫩草地次生光碱斑种子流及其生态恢复意义

通过陷井法 ,对松嫩草地次生光碱斑的表面种子流、土壤种子库动态进行了分析 ,调查发现次生光碱斑种子流数量巨大 ,种类相当丰富 ;次生光碱斑的表面种子流月份间差异极显著 ,6月份最小 ,10月份最大。次生光碱斑的土壤种子库很小 ,种类单一 ,原有的土壤种子库严重流失 ;与典型羊草群落相比 ,土壤种子库在种类和数量上均有很大差异。次生光碱斑的土壤种子库很小 ,尤其在 5、6月 ,造成次生光碱斑种子极度缺乏 ,是次生光碱斑植物自然恢复进程极其缓慢的重要原因之一。根据种子流的生理 -生态特征和数量特征 ,它对次生光碱斑的植被恢复具有重要意义 ,是潜在种源。     

人为干扰强度对村级景观破碎度的影响

村落具有人类活动所造成的许多景观特征,是研究人为干扰对景观破碎度影响的良好场所;本文运用地表植被的改变状况和主要辅助能的投入为指标,按重度干扰强度、中度干扰强度和轻度干扰强度3个等级把村落分为中心区、过渡区和基质区,分别不同研究区的景观破碎度与人为干扰强度的相互关系,3个研究区域的斑块密度指数分别为0．3416、0．3109和0．0028;景观破碎度分别为0．0820、0．0746和0．0007,重度干扰和中度干扰比轻度干扰下景观具有明显高的斑块密度指数和破碎化指数,随着人为干扰强度的增加,景观破碎化程度相应增加,中度人为干扰使景观破碎度值较高。     

内蒙古放牧草地土壤碳固持速率和潜力

放牧是典型草地最重要的利用方式,弄清放牧对草地碳固速率的影响,将为我国内蒙古地区草地碳汇管理提供重要的科学依据。通过在平坦草地和斜坡草地设置相同的放牧梯度实验 (放牧强度0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 羊/hm²),探讨了放牧和地形对草地土壤碳固持速率的影响。实验结果表明:轻度放牧草地表现为碳固持,重度放草地表现为碳流失;对放牧草地而言,存在碳源/碳汇的转化阈值(或放牧强度),且坡地阈值低于平地。为了实现草地碳增汇目的,平坦草地的放牧强度应低于 4.5羊/hm²(放牧期6-9月),斜坡草地应低于3 羊/hm²。地形因素(平地VS斜坡)使准确评估放牧草地土壤的碳固持速率变得更加复杂。总之,内蒙古地区放牧草地具有较大的碳固持潜力,通过控制放牧强度是实现其碳固持潜力的重要途径之一。     

氮沉降强度和频率对羊草叶绿素含量的影响

氮沉降强度和沉降频率是决定其对陆地生态系统影响的重要决定因素。我们结合当前世界上各地区的氮沉降状况,设计了包括9个氮沉降梯度的长期控制实验,并将氮沉降分为两种沉降频率（一年2次和每月1次）、草原管理方式分为封育和割草两种。本文主要基于上述实验平台的优势植物（羊草）叶片叶绿素含量来探讨氮沉降方式（强度和频度）和草原管理方式（封育和打草）对草地生态系统结构和功能的影响。实验结果表明：1）氮沉降显著增加了植物叶片叶绿素含量（P < 0.001）;2）每月一次模拟氮沉降处理的植物叶绿素含量显著低于一年两次氮沉降的处理（P = 0.026）;3）在相同的氮沉降强度处理下,打草地相对于封育草地具有更高的叶绿素含量（P = 0.012）;4）羊草叶绿素含量与其叶片氮浓度显著正相关（P < 0.001）;5）羊草叶绿素含量与该植株高度极显著正相关（P < 0.001）。根据上述结果我们可以看出一年一次或一年两次的模拟氮沉降（类似于施肥处理或低频率的氮素添加实验）可能会夸大真实氮沉降对草地生态系统结构和功能的影响,今后在外推类似实验结论时应更加谨慎。此外,氮沉降下打草管理有利于增加了植物叶片叶绿素含量,可提高植物的光合作用,因此在未来氮沉降加剧状况下,打草可以保持或提高内蒙古草地生产力,有利于该地区草地的可持续利用。     

围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响

土壤呼吸及其控制机理是全球变化研究的重点之一,其中土壤呼吸的温度敏感性和激发效应是近年来的研究热点.以长期围封的大针茅草地(Fenced grassland,FG)和自由放牧草地(Grazing grassland,GG)为对象,通过不同温度(5、10、15、20、25℃和30℃)和添加混合凋落物的室内培养途径,探讨了长期围封对草地碳矿化(或土壤微生物呼吸)的温度敏感性和激发效应的影响.实验结果表明:在培养42 d内,长期围封的大针茅草地的土壤碳矿化累积量高于自由放牧草地;土壤碳矿化量随温度的升高而升高,围封对大针茅草地土壤碳矿化的温度敏感性的影响不显著,Q10值介于1.1-1.9之间.添加混合凋落物使土壤碳矿化表现出了明显的激发效应,且自由放牧草地的激发效应高于长期封育草地;在培养的前7d,土壤激发效应随着培养温度升高而增强,激发效应最高值达6.38;但在整个培养期(42 d)土壤激发效应15℃为最大.从长远角度看,中间温度更有利于土壤激发效应以及土壤碳矿化.在相同的有机物质输入状况下,长期围封大针茅草地的激发效应更低,可能是大针茅草地在长期围封状况下仍然具有碳固持效应的重要机制之一.     

青藏高原北部戈壁植物群落物种、功能与系统发育β多样性分布格局及其影响因素

戈壁荒漠广泛分布于全球干旱和极旱区域, 是我国陆地生态系统的重要组成部分。由于自然环境恶劣和交通条件限制, 目前有关戈壁植物群落物种、功能和系统发育等多维度β多样性形成机制的系统研究还很缺乏, 严重制约着对戈壁植物多样性维持机制的认知。本文以青藏高原北部61个典型戈壁生境植物群落为研究对象, 通过构建系统发育树和测量8个关键功能性状, 获取戈壁生境的物种、功能和系统发育β多样性, 比较3个维度β多样性格局与零模型的差异, 同时量化环境距离和地理距离对其的相对影响, 以探讨戈壁植物多样性的形成机制。结果显示: (1)戈壁植物的物种、功能和系统发育β多样性均表现出显著的距离衰减效应; (2)戈壁植物的物种、功能和系统发育β多样性均表现为非随机的格局; (3)由于功能性状趋同进化, 植物功能和系统发育β多样性变化趋势并不一致; (4)环境差异对植物3个维度β多样性均有着比空间距离更为重要的影响, 且土壤含水量、地表砾石盖度等局域生境因素的影响比气候更为强烈。以上结果表明, 戈壁植物的β多样性可能主要由局域生境过滤作用控制, 且不同维度的β多样性分布格局并不一致。     

中国森林和草地凋落物现存量的空间分布格局及其控制因素

凋落物是陆地生态系统的重要组成部分,它对生态系统的养分循环非常重要。凋落物现存量是凋落物输入量与分解量的净累积量,理论上影响凋落物输入过程和分解过程的因素都会对凋落物现存量产生重要影响。目前,我国科学家对部分区域典型陆地生态系统凋落物现存量及其影响因素进行了探讨,但迄今为止,全国尺度下的关于凋落物现存量评估的结果还未见报道。因此,如何准确地评估凋落物现存量对揭示生态系统应对全球变化具有重要意义。收集了2000—2014年公开发表文献中的森林和草地凋落物现存量数据(共1864个样点),并结合气候、土壤和地上生产力探讨了中国森林和草地凋落物现存量的空间格局及其主要控制因素,此外,还利用森林和草地凋落物的碳氮含量,结合凋落物现存量估算了不同区域和全国尺度的凋落物的碳氮贮量。分析结果表明:中国森林和草地的凋落物现存量存在较弱的经度和纬度格局,然而按照不同经度和纬度间隔整理数据后凋落物现存量表现出显著的空间分布格局。森林的凋落物现存量表现为随着经度和纬度的增加而逐渐增加,主要控制因素为温度。草地的凋落物现存量表现为随着经度的增加而逐渐升高,其主要影响因素为降水。森林和草地凋落物现存量在局部(或区域内)存在非常大的变异,这是造成其大尺度格局较弱的重要原因。结合1∶100万中国植被图的森林和草地面积数据,估算出中国森林的凋落物现存量约为1135.56 Tg,其碳氮贮量约为517.93 Tg C和15.33 Tg N;此外,中国草地的凋落物现存量约为119.63 Tg,其碳氮贮量分别为47.11 Tg C和1.59 Tg N。首次尝试对全国尺度森林和草地凋落物现存量及其碳氮贮量进行估算,其研究结论有助于揭示凋落物在碳氮循环中的重要作用,并可为准确评估中国陆地生态系统碳氮贮量提供重要参考。     

不同种源五角枫幼苗叶片N、P化学计量学特征对氮添加的响应

不同土壤氮环境下植物对氮沉降的响应趋势不同,因此研究不同种源地的五角枫(Acer mono)对氮沉降的响应机理具有重要的意义。为了深入了解不同种源五角枫对氮沉降的适应和响应机制,主要通过3个种源的五角枫幼苗氮添加控制实验,分析不同种源的五角枫幼苗比叶面积(SLA)和叶片干物质含量(LMDC)以及叶片N、P含量和N∶P对氮添加的响应规律。结果表明:(1)不同氮添加处理下,内蒙古种源五角枫幼苗(NW)和山西种源五角枫幼苗(SW)的LDMC均显著低于对照,NW和SW在N4条件下表现为显著的促进作用。随着氮添加浓度的增加,NW与北京种源的五角枫幼苗(BW)的SLA在N4条件下显著增加;SW的SLA在N2的水平下显著增加。(2)氮添加下,只有SW的P_(mass)在N1水平下显著增加,N_(mass)在N1和N3水平下表现为显著增加。说明在低氮水平下,能够促进SW对P的吸收,从而增加植物体内对P的积累。同时在低氮和中高氮条件下,能够促进SW对N的吸收,说明SW能较好的适应低氮和高氮环境,使其生存能力更强。(3)分析变异来源及各指标的相关性得出,氮添加条件下,五角枫的SLA、LDMC、P_(area)及N∶P与氮添加处理呈显著的相关关系,而SLA、LDMC、N_(mass)、P_(mass)、Narea、P_(area)和N∶P对氮添加处理和种源的交互作用均未表现出相关关系,说明引起五角枫各性状主要受氮添加处理影响。(4)综合各指标的变化,氮添加条件下,NW的LDMC显著降低,SLA显著增大,同时叶N含量、叶P含量以及N∶P比较高;SW的LDMC显著降低,SLA增大,同时叶N含量、叶P含量表现为显著增大,结合叶经济谱理论分析得出,SW和NW属于"快速投资-收益"型,而BW倾向于"缓慢投资-收益"型。因此,不同种源的五角枫对于氮沉降的响应存在差异,并且持续的氮添加已经改变了五角枫的适应性。     

长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响

土壤微生物群落结构和代谢多样性对于维持草地生态系统的功能和稳定性具有重要意义.本研究运用磷脂脂肪酸法(PLFA法)和Biolog微平板技术,研究了青藏高原长期围封和自由放牧2种草地利用方式下的土壤微生物群落结构和群落碳代谢多样性的差异以及影响机制.结果表明: 1)长期围封和自由放牧草地上的土壤微生物群落结构和碳代谢多样性存在显著差异;2)长期围封显著增加了土壤中总PLFA、细菌、真菌和放线菌生物量;3)长期围封草地土壤微生物的碳代谢活性、多样性和丰富度高于自由放牧草地,而均匀度低于放牧草地;4)与自由放牧相比,长期围封显著增加了土壤微生物对聚合物类、糖类、羧酸类、胺类碳源的利用;5)冗余分析表明,植被盖度显著影响了微生物的群落结构和碳代谢多样性.长期围封草地的土壤微生物量、碳代谢多样性指数和丰富度均高于自由放牧土壤,表明长期围封有利于提高草地生态系统中土壤微生物群落及其对碳源代谢的多样性.     

宏观生态学中的植物功能性状研究:历史与发展趋势

植物功能性状通常是指能直接或间接影响植物生长、存活和繁殖的形态学、生理学和物候学等相对稳定和可测量的特征参数。经过多年发展,植物功能性状的定义、内涵以及测量手段已经科学化和规范化,人们利用在不同地点、不同时间测定的数据,深入阐述了植物功能性状的种内与种间变异、区域乃至全球植物功能性状的空间变异规律及其调控机制、多种功能性状间的协同与权衡以及植物功能性状的演化等。随着20世纪90年代开始的大尺度和全球整合型植物功能性状数据库的逐步建成,植物功能性状的研究已经不再局限于个体、特定群落和局域尺度:一方面,区域和全球的植物功能性状生物地理学研究蓬勃发展;另一方面,植物功能性状研究也逐步被拓展到群落物种共存机制、生态系统功能形成与变异等的机理解释。随着植物功能性状研究逐步深入到复杂的自然群落或生态系统,科研人员发现传统“零星数据收集性数据库”难以很好地满足相关数据要求,迫切需要考虑与群落复杂性和植物不同器官功能性状相匹配的新型数据库,该数据库的基本要求和特色是基于原位群落调查和多种功能性状协同测量。随着科学概念和新型数据库的发展,相关研究呈现出如下发展趋势:1)进一步强调了植物不同器官间功能性状...