生态系统质量评估方法——理想参照系和关键指标

良好的生态系统质量是社会可持续发展的重要基础,也是国家生态文明建设的重要目标之一。目前,我国在生态系统质量评估体系建设方面取得了很好的进展,但由于缺乏科学的评估标准和统一的指标体系,不同区域间评估结果的可比性差或同一区域不同时期间评估结果难以比较,难以开展区域和国家尺度的集成研究,同时也难以满足快速评估关键区域或国家尺度生态系统质量的需求。为了有效克服上述困难与挑战,迫切需要构建一套科学的、经济可行的、简单快速的、且适用于区域或国家尺度的生态系统质量评估体系。以国内生态系统质量评估现状为基础,通过梳理现有的评估体系,提出了"理想参照系"的概念体系,旨在进一步完善评估体系的基本框架;同时,较详细地阐述了理想参照系中阈值的确定方法。此外,从科学、直观、快速、经济可行等角度出发,建议重新思考生态系统质量评估的关键指标(如生产力、土壤有机质、植物多样性和景观破碎度)。新构建的"理想参照系+关键指标"的新型生态系统质量评估体系,理论上可满足新时期区域或国家生态系统质量快速评估的需求,但许多技术细节仍待于进一步完善;由于新评估体系能量化生态系统质量的恢复潜力与发展阶段,它可为更合理配置资源、提高保护成效等提供科学依据。     

放牧对松嫩平原农牧交错区防护林下草地的影响

针对当前防护林草地已成为松嫩平原农牧交错区牲畜主要放牧场的实际情况,分析了不同放牧强度对防护林草地的影响．结果表明,未放牧防护林草地严重退化,与极度放牧防护林草地最为相似．未放牧和极度放牧均抑制了防护林草地的生长,轻度放牧和中度放牧却促进了防护林草地的生长,草地产量和质量均明显提高,并合理地利用了杨树叶资源．未放牧防护林草地质量指数仅为15．51。属严重退化草地范畴;轻度放牧草地质量指数为86．4,随着放牧强度的增加,草地质量逐渐下降．因此,应提倡轻度放牧、中度放牧,防止未放牧和极度放牧现象出现,促进防护林草地生长,并充分利用杨树叶资源增加畜牧业牧草的来源．     

扦插玉米秸秆对光碱斑地虎尾草和角碱蓬存活率的影响

 通过补播植物种子和扦插玉米秸秆,研究自然状况下虎尾草（Chloris virgata）、角碱蓬（Suaeda corniculata）在松嫩草地次生光碱斑的生长状况;并对次生光碱斑自然恢复进程缓慢的原因、生态恢复模式进行了探讨。结果表明：角碱蓬能直接在次生光碱斑上生长,存活率为61.2％±16.5%;虎尾草很难直接在次生光碱斑上生长,存活率仅为5.7%±6.1%,且虎尾草不能繁殖;扦插玉米秸秆极显著地提高了角碱蓬和虎尾草的存活率,存活率分别为74.8%±18.4%、43.1%±20.8%,并保证植物顺利繁殖,为后续的自然演替提供了必备的种源。由于次生光碱斑土壤种子库极小,耐盐碱植物如角碱蓬可直接在光碱斑上生长,因此,除了可溶性盐离子含量过高外,我们提出土壤繁殖体（包括种子和其它繁殖体）极度缺乏也是松嫩草地次生光碱斑自然恢复进程缓慢的重要原因。最后,根据松嫩草地次生光碱斑的土壤理化性质季节变化、当地气候特征和物种资源,把生态学原理与生态工程有机地结合,提出了加快松嫩草地次生光碱斑恢复进程的生态恢复模式。     

放牧对若尔盖高寒草甸土壤氮矿化及其温度敏感性的影响

过度放牧和气候暖干化是若尔盖高寒草甸面临的严峻生态问题,它对土壤氮矿化过程的影响将在某种程度上决定高寒草甸生态系统的氮素利用状况。基于野外放牧实验,(禁牧(CK)、轻度放牧(L)、中度放牧(M)、重度放牧(H)),通过室内培养方法(5、10、15、20、25℃),探讨了不同放牧强度对若尔盖高寒草甸土壤氮矿化及其温度敏感性的影响。实验结果表明:放牧增加了土壤硝化速率和净氮矿化速率,其整体趋势为LMHCK。培养温度较低时(5—10℃),温度升高对硝化和净氮矿化速率无显著影响,而培养温度较高时(15—25℃),温度升高显著增加了硝化和净氮矿化速率。土壤硝态氮和无机氮积累量随培养时间增长显著增加,而铵态氮无显著增长。此外,放牧显著提高了土壤氮矿化的温度敏感性,重度放牧样地的土壤具有最高的氮矿化温度敏感性(Q10=2.72)。上述结果预示着在未来温度升高情景下,重度放牧将使土壤氮矿化速率的增速更快,短期内将通过提高氮的可利用性促进植物生长,但长远而言可能加速土壤氮素流失,从而对植物生长和高寒草甸生态系统结构与功能造成负反馈效应。     

内蒙古高原植物气孔性状的空间变异及其适应机制

气孔是植物与大气进行水气交换的阀门,调节着植物的蒸腾与光合作用。因此,气孔性状的变异影响着植物功能,并能够反映植物对环境的适应。目前,内蒙古高原草地植物气孔性状的空间变异及其对环境的响应尚未被探究。于2018年在内蒙古高原草原区沿降水梯度设置了10个受人为干扰较少的天然草地样地,采集每个样地及周围的植物,并对每个物种叶片上、下表皮的气孔性状进行了测量和计算。结果表明：(1)气孔密度(SD)、气孔大小(SS)和气孔相对面积(SRA)的均值分别为262.29个/mm²、378.84μm²和8.10%;下表皮与上表皮的气孔密度比(R.SD)、大小比(R.SS)和相对面积比(R.SRA)的均值分别为1.54、1.04和1.61。(2)由于草地生境开阔,气孔形态性状在不同生活型(草本与木本植物、一二年生与多年生草本)间没有显著差异(P>0.05)。(3)从草甸草原到荒漠草原,叶片SD和SRA减小,SS增大,气孔性状变异的主要驱动因素是年降水。(4)气孔综合指标SRA主要受SD驱动,降低叶片SD是内蒙古高原草地植物提高耐旱性的重要机制之一。(5)植...     

土壤有机质分解的温度敏感性:培养与测定模式

土壤有机质分解的温度敏感性(Q_(10))不仅是生态学和土壤学研究的核心科学问题之一,也是全球变化生态学研究的热点领域。国内外学者对Q_(10)的影响因素或机制开展了大量卓有成效的研究工作,并有不少相关的综述或展望;然而,迄今为止有关培养与测定模式的探讨却非常少。鉴于培养和测定模式对研究结果的重要性,在简要描述Q_(10)定义、基本理论和计算方法的基础上,重点比较了当前Q_(10)研究的不同培养和测定模式及其优缺点。结合最新研究进展,重点介绍了新发展的连续变温培养+连续自动测试模式,并简要阐述了新模式的应用前景。通过探讨,希望能为国内从事Q_(10)研究的学者提供一定的经验与借鉴;同时,希望能引起青年科研人员重视研究方法、技术和仪器的研发,更好更快地推动原创性研究。     

植物源VOCs及其对陆地生态系统碳循环的贡献

综述了近20a来国内外关于植物源VOCs的研究进展。分析了植物源VOCs主要组成成分、生理-生态基础,以及影响植物VOCs释放速率的主要因素。重点探讨了植物源VOCs对陆地生态系统碳循环的潜在重要性,提出一些值得关注的问题。     

植被类型变化对长白山森林土壤碳矿化及其温度敏感性的影响

土壤有机质是陆地生态系统最大的碳库,土壤有机质分解速率及其温度敏感性对生态系统碳循环及其碳汇功能具有重要影响。为揭示植被类型变化对森林土壤有机质分解的影响,以长白山针阔混交林的原生林和次生林为研究对象,分别将土壤在不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量(SSM))和不同温度(5、10、15、20、25和30 ℃)下培养,在为期56 d的培养期内分9次测定土壤碳矿化速率。实验结果表明:植被类型、培养温度和水分对土壤碳矿化速率具有显著影响,且三者间存在显著的交互效应(P < 0.001)。次生林土壤碳矿化累积量显著高于原生林(P < 0.05),在90% SSM和温度30 ℃培养状况下分别为346.41 μgC/g和241.01 μgC/g。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤碳矿化速率的变化,温度和水分可共同解释土壤碳矿化速率的82.7%-95.9%变异。次生林土壤碳矿化温度敏感性(Q₁₀)显著高于原生林;水分对温度敏感性的影响较复杂,次生林在60% SSM最高,而原生林在90% SSM最高。总之,原生林遭砍伐后将会加速土壤有机质的分解,从而降低土壤有机质含量;另外,根据Q₁₀值可以预测次生林土壤有机质的分解速率对全球变暖反映更明显。     

扦插玉米秸秆改良松嫩平原次生光碱斑的研究

根据野外实验,提出了改良松嫩平原次生光碱斑的新方法,即通过扦插玉米秸秆截留植物种子,在玉米秸秆分解作用下,以玉米秸秆本身及其邻近区域,为植物提供生长平台,使被截留的植物种子得以顺利定居、生长;达到低成本、快速地恢复次生光碱斑植被的日的．结果表明,扦插玉米秸秆可显著提高土壤种子库,改良区土壤种子数量为4020．0±1773．6粒·m^2,次生光碱斑土壤种子库为10．0±31．6粒·m^2,被截留的种子为植被恢复提供了种源．改良区土壤理化特性得到一定改善,但仍具有高pH值、高盐分含量和低有机质含量等特征．虎尾草能在玉米秸秆周围存活,每个玉米秸秆周围可生长3．9±2．2株,产量可达68．64±38．72g·m^-2．该方法投入少、成本低、技术简单,在次生光碱斑呈斑块状、且面积相对较小的区域．具有更大的推广潜力．     

氮添加对山西太岳山天然油松林主要植物叶片性状的影响

为探讨植物性状对大气氮沉降的响应与适应机制, 该文以中国特有的、在北方温性针叶林中广泛分布的天然油松(Pinus tabuliformis)林为研究对象, 在2009-2013年开展了氮添加对植物叶片性状影响的野外控制试验, 4个氮添加浓度分别为0 kg·hm^-2·a^-1 (CK)、50 kg·hm^-2·a^-1 (低氮)、100 kg·hm^-2·a^-1 (中氮)和150 kg·hm^-2·a^-1 (高氮)。试验过程中分别测定了油松、蒙古栎(Quercus mongolica)、茶条槭(Acer ginnala)、毛榛(Corylus mandshurica)、沙梾(Cornus bretschneideri)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、金银忍冬(Lonicera maackii)、羊须草(Carex callitrichos)、龙常草(Diarrhena mandshurica)、大火草(Anemone tomentosa)和玉竹(Polygonatum odoratum)等11种主要植物的9种叶片性状, 包括叶厚度(LT)、比叶面积(SLA)、干物质含量(LDMC)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)等。结果表明: 1)在氮添加影响下, 玉竹等个别物种的LT和SLA、绣线菊等部分物种的叶面积(LA)和LDMC差异显著, 上述所有物种的LNC与大多数物种的叶绿素含量(CC)、LPC显著增加, 油松等9种植物叶片N:P发生显著变化, 不同年龄、不同类型的植物叶片对氮添加的响应不同。2)叶性状之间普遍存在显著相关性, 如SLA与LNC和LPC极显著正相关, LT与LNC和LPC极显著负相关, 且相关性随氮添加强度变化。3) 11种植物的叶片特征空间分布规律与叶经济谱的描述一致, 氮添加使植物在特征空间中的位置向叶片薄、生长快、叶寿命短的“快速投资-收益型”一端发生移动; 在垂直方向上, 阔叶乔木、灌木及草本的位置与针叶乔木的移动方向相反。当环境改变时, 植物会改变生存策略, 调整资源分配, 从而保证物种间相对位置和群落整体结构的稳定性。叶经济谱的形成不依赖于环境的变化, 而是植物一种固有的属性。