1956-2009年内蒙古苏尼特左旗荒漠草原的降水格局

弄清全球变化背景下不同地区降水格局的变化对科学理解气候变化及其影响具有重要意义。苏尼特左旗荒漠草原是温带干旱半干旱地区的典型荒漠草原,对气候变化,特别是降水变化非常敏感。利用1956-2009年的日降水资料探讨了苏尼特左旗荒漠草原降水格局的变化规律,以为揭示气候变化的影响机制提供依据。结果表明,该地区年均降水量为191.9 mm,年际变化剧烈,变异系数达26.63%;年均降水日数为63.8 d,变异系数16.9%。生长季降水占全年的85%,但各月变异系数均>50%;降水日数占全年的63%。年和生长季的各月降水以中等降水量、弱降水日数为主,中等强度以上降水事件较少。近50 a来,年和生长季的降水量、降水日数与各等级降水事件均呈下降趋势,年降水减少的原因在于中等降水事件的减少、生长季降水减少的原因在于弱降水事件的减少。年降水减少将影响草地的土壤水分与植物返青;而生长季降水减少将直接影响草地固碳。气候变化背景下年与生长季降水的减少将进一步加剧该地区干旱程度并影响植物的生长发育,从而直接威胁到草地畜牧业的发展。     

1961-2010年中国春玉米潜在种植分布的年代际动态变化

基于构建的中国春玉米种植分布-气候关系模型,对1961-2010年春玉米潜在种植分布年代际变化进行了分析.结果表明:春玉米潜在可种植面积呈增加趋势;气候最适宜种植面积波动式增加,近10年达5.3×105 km2;适宜种植面积明显扩大,近50年增加约8.2×105 km2,且呈东扩趋势;潜在种植北界呈波动式北移,最大北抬达1.4个纬度.表明,气候变化有利于中国扩大春玉米种植,但一些地区可能受水分条件的限制.     

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.     

刈割对克氏针茅草原群落优势与亚优势植物的影响

基于内蒙古中部克氏针茅草原长期刈割试验,分析了不同留茬高度下克氏针茅草原植物群落中5个优势及亚优势种地上生物量和群落稳定性的变化.结果表明：留茬高度在10 cm以上时对5种植物地上生物量的影响较小.留茬高度为10 cm适于冷蒿生长,而不利于克氏针茅的生长.糙隐子草在留茬高度为2 cm时表现最佳.黄囊苔草对群落的贡献在留茬高度为5 cm时最大,此时其生物量与刈割年限呈正相关.留茬高度为2和15 cm不利于星毛委陵菜生长.植株较高、竞争力强的多年生植物对干扰的耐受能力较强,刈割的留茬高度不低于10 cm时,有益于维持草原生态系统的稳定性.     

神农架巴山冷杉(Abies fargesii)林群落特征及其优势种群结构

采用样方法对神农架自然保护区巴山冷杉林的群落组成、优势种群结构与动态进行了研究.结果表明,该群落具有明显的温带常绿针叶林特征,以中小型革质、单叶的常绿高位芽植物为主.群落成层现象明显,可划分为乔木层、灌木层和草本层,林下苔藓层发达.植物的科属组成较为分散,乔木层主要优势科有松科(Pinaceae)、桦木科(Betulaceae)、杜鹃花科(Ericaceae)、槭树科(Aceraceae)等.区系成分复杂分散,与温带植物区系关系密切.巴山冷杉是该群落的建群种,重要值达54.30%,幼苗储备丰富,占更新层的90.4%,但幼树缺失.巴山冷杉中小径级个体占多数(78.8%),为进展型种群.高度结构基本呈倒金字塔形,集中分布于8～10级3个高度级上(62.2%),10级个体最多,占29.3%.植株个体数随冠幅级的递增呈倒"J"形分布,冠幅小于20m2的植株占87.4%,其中5m2以下最多(30.8%).冠幅与胸径呈指数相关,回归方程为y＝2.7118e0.0308x,R2＝0.520,冠幅与胸径的关系比与树高更密切.     

恢复状态下羊草（Leymus chinensis）草原植被根冠比动态及影响因子

利用内蒙古羊草草原围栏样地连续两年的地上、地下生物量数据和当地同时期的降水、气温资料,分析了退化羊草草原,在恢复过程中植被根冠比动态及与水热因子之间的关系。研究结果表明：（1）羊草草原植被地上、地下生物量季节变化均呈单峰型曲线,峰值出现在8月。（2）羊草草原植被根冠比具有明显的季节变化,生长季初和生长季末根冠比值较大,最低值出现在地上生物量最高的8月中下旬。（3）羊草草原植被月根冠比与上上月月降水量相关关系极显著,与七月平均气温相关关系显著;以根冠比为因变量,上上月月降水量、上月平均气温为自变量可分别建立线性回归方程。该方程可以较好地模拟羊草草原植被生长季内月根冠比的动态变化,这样在草地恢复过程中,可由上月的水热因子来指导下月的草地管理,并为更准确地估算草原生态系统生产力及碳储存动态提供重要参数。     

克氏针茅(Stipa krylovii)草原土壤呼吸及其影响因子

基于LI6400-09便携式光合作用测量系统的土壤呼吸观测系统对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)草原2005年5月至9月的土壤呼吸作用的测定结果,研究了克氏针茅草原土壤呼吸速率的日、生长季动态及其控制因子.结果表明,在生长季节,克氏针茅草原土壤呼吸速率的日季动态均呈单峰型变化;日最大值和最小值分别出现在10:00～13:00和凌晨4:00左右;生长季日均最大值(0.14mgCO2m-2s-1)出现在6月份,日均最小值(0.03mgCO2m-2s-1)出现在8月份.在日尺度上,随着生长期的变化,控制土壤呼吸作用的环境因子有所不同;在生长初期和末期土壤呼吸速率的限制因子主要为总辐射,而在生长中期,控制因子则为气温和土壤含水量.在整个生长季的尺度上,极显著影响土壤呼吸作用的环境因子则为土壤含水量(0～10cm、10～20cm、20～30cm)、总辐射和气温.约有72%的土壤呼吸作用生长季变异是由表层土壤含水量和总辐射共同决定的,其中0～10cm土壤含水量是影响克氏针茅草原土壤呼吸作用在生长季节变化的主导环境因子,可以单独解释土壤呼吸作用变异的51%.     

田野菟丝子(Cuscuta campestris)寄生对薇甘菊(Mikania micrantha)入侵群落土壤微生物 生物量和酶活性的影响

比较分析了广东省内伶仃岛薇甘菊未入侵群落、薇甘菊入侵群落、田野菟丝子刚寄生的薇甘菊入侵群落和田野菟丝子寄生3a的薇甘菊入侵群落的土壤化学特性、微生物生物量碳氮磷及土壤酶活性的变化,旨在探讨薇甘菊入侵如何改变土壤特性及田野菟丝子的寄生如何改变薇甘菊入侵地土壤特性.薇甘菊入侵群落土壤的pH值(6.046)、有机碳(35.937 g·kg-1) 、全氮(2.449 g·kg-1)、有机氮(2.383 g·kg-1)和氨态氮(0.051 g·kg-1)含量要显著地高于薇甘菊未入侵群落土壤(5.593,29.512 g·kg-1, 0.800 g·kg-1, 0.722 g·kg-1, 0.043 g·kg-1),而土壤硝态氮含量(0.015 g·kg-1)要显著地低于薇甘菊未入侵群落土壤(0.033 g·kg-1),土壤全磷和有效磷没有明显的差异;薇甘菊入侵群落土壤的微生物生物量碳、氮、磷、土壤酸性磷酸酶、脲酶和β-D-葡萄糖苷酶活性要显著地高于薇甘菊未入侵群落土壤.田野菟丝子寄生可以使薇甘菊入侵地的土壤pH值(5.634)、有机碳(27.225 g·kg-1) 、全氮(1.836 g·kg-1)、有机氮(1.793 g·kg-1)和氨态氮(0.024 g·kg-1)含量显著性下降,对于全磷、有效磷和硝态氮则无明显影响;同时田野菟丝子寄生可以使土壤微生物生物量碳、氮、磷、土壤酸性磷酸酶、脲酶及β-D-葡萄糖苷酶活性显著下降,但改变后的土壤与未入侵地之间仍具有一定的差异.田野菟丝子寄生达3a的薇甘菊入侵地的土壤总有机碳(35.719 g·kg-1)、全氮(2.356 g·kg-1)、有机氮(2.304 g·kg-1)和氨态氮(0.040 g·kg-1)含量相对于寄生早期显著增加,有机碳、全氮、有机氮等含量恢复到薇甘菊入侵地的水平,与未入侵地之间存在显著性差异;田野菟丝子寄生时间对土壤微生物生物量氮磷及土壤酸性磷酸酶和β-D-葡萄糖苷酶活性无显著性影响,但微生物生物量碳及脲酶活性显著升高,甚至超出薇甘菊入侵地.薇甘菊入侵可以改变土壤微生物生物量和酶活性,最终改变土壤化学特性,有利于其入侵;而田野菟丝子寄生可以打破土壤微生物生态系统的动态平衡,引起土壤微生物生物量和酶活性的改变,而最终又引起土壤化学特性的改变.此研究结果对于评价薇甘菊入侵的后果、田野菟丝子防治的可能机制及带来的后果具有重要的意义.     

巴山冷杉的种实特性及其种子萌发力

对我国特有树种巴山冷杉(Abies fargesi)的球果长、球果宽、球果重量、单果出种量等球果特征和种子长、种子宽、种子厚和种子重等种子特性进行了分析,通过发芽实验测定了种子萌发能力.结果表明,巴山冷杉球果平均长5.37±0.75cm,球果宽3.01±0.32cm,球果重量18.93±6.06g,单果出种量59-567粒,种子长1.08-8.68mm,种子宽1.16-6.42mm,种子厚0.6-3.48mm,千粒重7.30g.各项球果特征指标和种子特征指标在种群内和种群间均存在显著差异,单果出种量在不同种群的频数分布格局不同.不同母树的种子发芽率和发芽势不等,且萌发速率也不相同.巴山冷杉种子败育率高,参试种子的空粒率75.79%.     

波浪冠层栽培模式对高油大豆叶片活性氧代谢和膜脂过氧化的影响

 为探明波浪冠层栽培模式增产增效的机理,为其推广应用提供理论依据,2005～2006年以高油大豆(Glycine max）品种‘鲁豆9号’为试验材料 ,采用大田试验和室内生理生化测定相结合的方法,研究了波浪冠层栽培模式对高油大豆叶片活性氧代谢和膜脂过氧化的影响。结果表明,波浪 冠层群体与对照CK相比,可溶性蛋白质含量平均增加1.56 mg·g^-1,增加0.034％,其中结荚期最多,为9.43 mg·g^-1,增加1.35％,差异达到极 显著水平;可溶性糖含量平均增加了3.82 mg·g^-1,增加7.18％,其中开花期最多,为12.51 mg·g^-1,高达48.41％,差异达到极显著水平。可 溶性蛋白质和可溶性糖含量的变化更利于C、N代 谢和源、库、流的协调,其中,C代谢改善和提高的水平高于N代谢。保护性酶过氧化物酶 （Peroxidase, POD）活性平均增高20.13％,在结荚期最多,高达46.53%,差异达到极显著水平,POD是关键保护性酶,其保护作用强于超氧化 物歧化酶（Superoxide dismutase, SOD）和过氧化氢酶（Catalase, CAT）;SOD活性平均增高2.28％;CAT活性平均增高0.48％;膜脂过氧化 产物丙二醛（Malondialdehype, MDA）含量降低。保护性酶POD、SOD和CAT活性升高,MDA含量降低,作物清除活性氧的能力增强,延缓衰老。 波浪冠层群体与对照保护性酶变化规律一致,即SOD活性高峰出现时期最早,CAT次之,POD最晚,这表明在大豆不同的生育期,不同保护酶分别 发挥着不同程度的保护作用。因此,该栽培模式对大豆活性氧代谢和膜脂过氧化的影响明显,有利于作物高产优质高效目标的实现。