暖温带两种针叶林生态系统中茎流和穿透雨的养分特征研究

通过对暖温带地区两种典型人工针叶林生态系统内树干茎流和穿透雨的收集,对其中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ和Ａｌ等７种元素进行了测定。研究发现这些养分元素在树干茎流和穿透雨中的含量在年内有明显的时间动态变化,这些变化主要受元素在水分中的含量和它们在植物生命活动中的活跃程度等影响,甚至在不同的针叶林生态系统之间都有一定的差异,其中表现为明显的是Ｎ、Ｋ和Ｓ。     

中国东部主要松林营养元素循环的比较研究

 中国的松林主要分布在亚热带和温带地区,在亚热带和温带地区东部主要是马尾松林、华山松林、油松林、红松林和樟子松林。松林由于树种、起源和年龄的差别,其生物量的变化幅度较大,在65～200t·hm-2之间(东北地区的原始红松林最高生物量可达360t·hm-2),松林的生物量表现出区域分异的特点。即从南到北随着纬度的增加,林分的生物量有逐渐降低的趋势。松树针叶中5种主要营养元素含量表现为[N]>[K]≥[Ca]>[Mg]≥[P],而且营养元素表现出因种而异,N的含量为华山松≥马尾松>油松≥红松>樟子松,而P和K在油松和红松针叶中含量较高;Ca的含量表现出较大的波动,与其母岩关系密切。松林主要营养元素(N、P、K、Ca、Mg)的积累量中N一般占25％～40％,松林营养元素循环速率受生境,树种、年龄的影响,但总的来说,亚热带地区松林营养元素的循环速率高于温带地区松林。     

内蒙古典型草原土壤固碳潜力及其不确定性的估算

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原围封和放牧对照的实测数据为基础,比较了不同植物群落类型的碳储量和固碳量,并估算了重度退化草地完全恢复后的土壤固碳潜力.结果表明: 在局地尺度上,以羊草、大针茅和克氏针茅为优势种的3种植被类型的年均固碳量均随着围封年限的增加而减少.羊草和大针茅草原群落的碳储量显著高于克氏针茅草原群落,而在过牧导致的退化过程中,后者流失了更多的土壤有机碳,其固碳潜力高于前两者.在区域尺度上,内蒙古典型草原土壤表层0～20 cm的固碳潜力在-0.03×10⁴～3.71×10⁴ kg C·a^-1范围内变化,总固碳潜力为12.1×10⁸kg C·a^-1.不确定性分析发现,忽略石砾含量不会造成土壤固碳潜力估算值的较大偏差,而气象数据空间插值造成的误差为±4.7×10⁹ kg C·a^-1.假设未来生长季降水的平均变化值为-3.2 mm·(10 a)^-1时,土壤固碳潜力将减少1.07×10⁸ kg C·(10 a)^-1.     

羊草根茎的贮藏碳水化合物及对氮素添加的响应

 为了研究氮素对羊草(Leymus chinensis)根茎碳水化合物贮藏的影响,在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草样地,设计了不同水平和不同时期的氮素添加试验。采用高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）对羊草根茎中的贮藏性碳水化合物进行了测定。结果表明,羊草根茎中的贮藏碳水化合物组分包括果聚糖、甘露糖醇、蔗糖、葡萄糖和果糖。其中果聚糖是最主要贮藏碳水化合物,约占60%;其次是甘露糖醇,约占20%。氮素添加量对羊草根茎中的贮藏碳水化合物有显著影响。在0～17.5 g N·m－2范围内,随着氮素添加量的增加,碳水化合物总量、果聚糖、甘露糖醇的含量均逐渐升高。氮素添加时期对羊草根茎中的贮藏碳水化合物的含量亦有显著影响。在7月初添加氮素比4月份添加氮素更有利于贮藏碳水化合物的积累。 关键词     

氮素添加对内蒙古羊草草原净氮矿化的影响

为了更好地了解天然草原氮素矿化对全球氮沉降背景和草原施肥管理模式的响应, 从2000年起对内蒙古典型草原羊草 (Leymu schinensis) 群落开展了长期的氮素添加实验, 分别设置对照 (N0), 添加5gNH4NO3·m-2 (N1.75) 、30gNH4NO3·m-2 (N10.5) 和80gNH4NO3·m-2 (N28) 4个氮素添加梯度。2002年, 从相邻的同时进行施肥的两个生态系统类型, 即1979年围封的样地A和1999年围封的样地B进行土壤取样, 在最佳温度 (25℃) 和最适土壤湿度 (即60%田间持水量) 下进行5周的室内培养, 并用阶段性淋溶方法研究了氮素添加对土壤氮矿化动态的影响。在A和B两个样地内, 氮素添加都显著改变了土壤的累积氮矿化量。最高氮素处理N28对应于最低的累积氮矿化量, 而低氮素处理N1.75使得累积氮矿化量达到最高。在N0和N1.75处理中, 硝态氮的含量高于铵态氮;在N28处理中, 却表现出相反的趋势。氮素添加显著降低了土壤的pH值, 但累积氮矿化量与土壤pH值、有机碳和全氮均没有显著的相关性。大多数氮素添加处理水平在样地A具有比样地B更高的土壤累积氮矿化量。     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计,对生物量各组分(地上、地下部分)之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析.结果表明:在测定年度(1998年)整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在14%～39%之间,平均为27%;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系.上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性.     

锡林河流域一个原生草原群落的碳素平衡研究

野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草( Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)草原群落(原生草原群落)的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计.结果表明:1)该群落中地上部净初级生产的碳素固定量的多年平均值为79.8 g C*m-2*a-1,根系碳素输入量的多年平均值为311.9 g C*m-2*a-1,碳素输入总量为391.7 g C*m-2*a-1; 2)土壤净呼吸量为346.9 g C*m-2*a-1,动物(昆虫)采食量14.7 g C*m-2*a-1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 g C*m-2*a-1,碳素输出总量为364.8 g C*m-2*a-1; 3)该群落中碳素输入略大于输出,净积累速率为26.9 g C*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.     

哀牢山木果柯林及退化植被下土壤氮素矿化和硝化作用

采用封顶埋管法,我们于11月21日至次年4月15日,分3个培养期共165天(包括干季初期、中期和末期),对哀牢山原生木果柯林(Lithocarpusxylocarpusforest)、栎类次生林(secondary oakforest)和人工茶叶地(teaplantation)三种群落类型的土壤氮素矿化和硝化作用进行了研究.结果表明:在3个培养期中,不同群落下土壤的氮素矿化和硝化作用都具有明显差异;而且它们均具有明显的干季动态,但变化趋势不尽相同.净氨化速率远高于净硝化速率,后者约为前者的0.5%～10%.结果表明,培养期、群落类型和样方诸因子对净氮矿化速率和净硝化速率的影响均存在不同程度的交互作用.人为干扰能导致氮素矿化和硝化速率等生态系统过程的变化,我们的研究结果为此提供了证据支持.与木果柯原始林相比,茶地和次生林的氮素转化过程更多地受物理因素的控制(如温度和水分).这意味着哀牢山地区的木果柯原始林的保护应该受到重视.     

模拟放牧斑块与氮素添加对半干旱草原群落植物生长的影响

放牧时,动物采食及其排泄物会影响植物的生长,但动物彩食及其排泄物的空间异质性可能会影响这咱效应.在位于我国北方典型农牧交错区的内蒙古多伦县,我们研究了模拟入牧斑块和施氧肥对植物生长的影响,实验采用模拟放牧采食斑块(观割半径分别0、10、20、40和8cm)和土壤施氮(分别为0、5、20Gn\m2)两种处理,植物地上部收获后分为绿体和立柯两部分,并分析其含氮量.结果表明,刈割降低了植物的生物量(40.5%),而施氮可增加生物量(57.8%)刈割交通规则植物生长的抑制作用在面积最水又施肥的斑块上表现更明显.土壤施氮可以促进杜物生长并且影响刈割效应.同时植物的绿-枯比阻碍施氮水平的增回而增回,因此氮会延迟植物的衰老.以上结果表明,刈割(模拟动物采食)斑块的大小会影响草原植物的生长,土壤施氮(模拟动物尿氮)可以提高草原生态系统的初级生产力,并影响刈割效应.     

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。