内蒙古乌审旗有机碳库变化及其增汇调控途径

干旱区面积占陆地总面的积30%—40%,在全球碳循环过程中占有十分重要的地位。以乌审旗陆地生态系统为研究对象,通过对该区域1977—2012年间半灌木及草本植被、草甸与沼泽、盐生植被等几种主要植被和土壤有机碳密度进行调查,在InVEST碳储与吸收模块支持下,结合5期植被类型图,估算了该旗有机碳储量;并以2012年为基准年,采用8种不同的土地利用情景,对其生态系统碳增汇潜力进行估算,并提出适应该旗地域特点的碳增汇调控途径。结果表明:在1977—2012年35 a中,乌审旗陆地生态系统有机碳储量呈"V"型变化,平均碳库为47.38 TgC,1977—1997年为有机碳库储量减少阶段,减少1.68TgC,1997—2012年为有机碳库储量增加阶段,增加0.80 TgC;通过情景分析表明,乌审旗沙地生态系统存在较大的碳增汇潜力,增加森林植被覆盖度、转变土地利用方式、湿地保育等措施是适宜该地区有效的碳增汇途径。通过该研究,以期为权衡生态环境保护和社会经济发展、为形成适合该地区的碳增汇调控途径和措施提供科学依据。     

达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成

以达里诺尔湖沉积物为研究对象,运用连续浸取法分析测定了沉积物中不同形态的无机碳,开展了沉积物中无机碳形态的分布特征研究,初步探讨了沉积物中不同形态生源要素与无机碳的相互关系.研究表明,表层和柱芯沉积物中无机碳的主导形态均为NH2OH·HCl相;空间分布上,湖心区为各形态无机碳的高值区,东部和北部湖区为低值区;计算结果表明,碳酸钙在湖水中可达过饱和,揭示达里诺尔湖具备形成自生碳酸盐沉淀的条件;沉积柱芯中氮、磷和生物硅与无机碳的相互关系反映了营养水平升高可促进水体对碳酸钙过饱和条件的形成,藻类光合作用对水体理化性质的改变是导致碳酸盐沉淀的重要因素之一.     

基于环境流体动力学模型的浅水草藻型湖泊水质数值模拟

针对内蒙古乌梁素海面临的污染现状,基于三维环境流体动力学模型(EFDC)的计算模式,将其与CE-QUAL-ICM模型耦合,模拟了不同情景下的乌梁素海藻类、总氮、总磷、化学需氧量年际和季节变化规律,模型中不仅考虑了风速和蒸发对模型的影响,也加入了挺水植物密度、高度、直径等形态指标,以此反映水生植物存在的区域中植物吸收降解污染物质、风速对底部应力、流场变化等因素对模型模拟结果的影响。研究结果表明:考虑挺水植物分布的耦合模型能够很好的模拟藻类和污染物质在乌梁素海内的年际、季节变化过程,模拟结果更接近于实际,模拟值与实测值间的相对误差基本控制在30%以内,大部分相对误差已控制在20%以内;降低入湖污染物质负荷直接影响着湖区内水质浓度的变化。另外,对于浅水或挺水植物密集而无法进入取得信息的区域,利用所建耦合模型能够为这些区域湖泊规划、管理、修复提供依据。     

半干旱草原大中型土壤动物在畜粪分解中的作用

土壤动物是陆地生态系统的重要组分, 在有机质分解过程中具有重要作用。目前有关土壤动物在生态系统分解中的作用研究主要聚焦于植物凋落物的分解, 而对动物粪便分解的研究稀少。本研究在内蒙古典型草原设置了马粪和牛粪分解原位实验, 使用不同孔径的金属隔离网排除不同体型大小的土壤动物, 通过测定大中型土壤动物对畜粪分解过程中质量损失、碳氮含量和微生物呼吸以及土壤养分动态变化的影响, 解析其在分解中的作用。设置5个处理, 即CK, 仅土壤, 无粪; T0, 粪添加+0.425 mm隔离网(排除了粪居型和掘洞型粪金龟和中型土壤动物); T1, 粪添加+1 mm隔离网(排除了粪居型和掘洞型粪金龟); T2, 粪添加+2 mm隔离网(排除了掘洞型粪金龟); T3, 仅粪添加(不排除土壤动物)。结果表明: (1)在畜粪分解60天内, 土壤动物对畜粪的干质量损失没有显著的促进作用(P > 0.05); 相反, 在畜粪分解360天, 不隔离土壤动物处理(T3)显著地提高了牛粪干质量损失(P < 0.05), 而降低了马粪干质量损失(P < 0.05)。(2)在畜粪分解的60天内, 畜粪中碳和氮含量下降速度在有土壤动物存在的情况下(T3)快于隔离土壤动物(T0和T1)。(3)两种畜粪添加增加了土壤微生物的呼吸, 且这种增加趋势在实验的第15天和第30天在土壤动物存在时(T3)最明显。(4)与对照(CK)相比, 马粪添加处理提高了土壤速效氮、有机碳的含量和土壤含水量, 且这种增加趋势在排除掘洞型粪金龟(T2)和不排除土壤动物(T3)条件下表现更显著(P < 0.05), 而牛粪添加处理没有明显改变这些指标(P > 0.05)。研究表明, 分解初期粪金龟的取食和活动会改变畜粪的理化性质, 进而影响分解后期土壤生物在畜粪分解中的作用。     

基于生态足迹的阿拉善地区生态安全评价

生态安全关系到一个地区的资源利用以及社会经济发展的可持续程度。基于生态足迹法核算阿拉善地区1990—2017年生态足迹和生态承载力, 运用区域生态赤字、生态压力和万元GDP生态足迹指数评价阿拉善地区生态安全及可持续发展状态。结果表明: 研究期间阿拉善地区生态足迹与生态承载力均显著上升, 生态足迹和生态承载力分别提高4倍和8.5倍; 虽然研究区在研究期间生态承载力增速远高于生态足迹, 但总体上区域生态足迹仍大于生态承载力, 表现为生态赤字; 近30年阿拉善地区生态压力呈下降趋势, 生态压力指数由1.57下降到0.81, 下降了48.40%; 研究期内阿拉善地区万元GDP生态足迹指数显著下降, 由0.72下降到0.02, 下降95%, 表明研究期间该区域资源利用效率显著提高。相关分析结果表明城镇化的推进以及居民的收入水平通过影响生态足迹及生态承载力驱动生态安全。从生态足迹与生态承载力核算角度分析, 阿拉善地区社会经济发展目前尚处于非可持续状态, 而区域生态承载力以及区域资源利用效率已有大幅提升, 可更新资源的生态承载力仍低于区域生态足迹, 区域生态安全问题仍需高度重视。     

干热河谷土壤酶活性对碳氮添加的响应

碳氮是生态系统物质循环中的关键元素,然而碳氮对土壤生态系统功能是否具有交互作用还缺乏深入研究。通过干热河谷土壤的葡萄糖和硝酸铵的交互添加实验,研究了氮、碳添加及其交互作用对干热河谷土壤酶活性及其化学计量学特征的影响。结果表明:碳氮交互作用显著影响了葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和亮氨酸胺肽酶活性。在对照样方的土壤中,碳添加使葡萄糖苷酶活性降低了31.4%;在施氮样方的土壤中,碳添加使葡萄糖苷酶活性增加了54.4%。对照样方中的土壤中,碳添加对酸性磷酸酶和亮氨酸胺肽酶活性促进作用较小(分别增加了102.4%和28.8%);相比之下,在施氮样方的土壤中,碳添加使酸性磷酸酶和亮氨酸胺肽酶活性分别增加了302.2%和68.8%。碳添加对葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性的促进作用与土壤初始有效氮含量显著正相关。几丁质酶活性在碳添加下增加了53.7%,对氮添加没有响应。碳氮交互作用也显著影响了C∶N和C∶P的水解酶化学计量关系。在对照样方中碳添加使C∶N水解酶化学计量比降低了16.9%,C∶P水解酶化学计量比降低了19.9%;而在施氮样方土壤中,碳添加的影响较小C∶N和C∶P水解酶化学计量比分别降低了1.9%和5.8%。碳氮交互作用对干热河谷土壤酶活性的影响表明碳氮在土壤生态系统功能具有重要作用。     

中间锦鸡儿叶表皮微形态的经度格局及其影响因素

环境因子是影响植物种内变异的主要因素,而叶片是植物体最易受环境影响的器官。为了探究中间锦鸡儿植物叶表皮微形态是否具有经度变异及其影响因素,该研究在内蒙古高原调查了8个中间锦鸡儿种群叶片的气孔密度、气孔指数、表皮毛密度、气孔器长、气孔器宽,并利用回归分析探究其变异程度以及影响因子。结果表明：(1)锦鸡儿上下表皮均被有单细胞非腺毛,角质层粗糙,气孔下陷,为抗旱特征;中间锦鸡儿上表皮气孔密度、气孔指数、表皮毛密度、气孔器长和气孔器宽的均值分别为302.81个/mm²、9.94、204.81个/mm²、11.78 μm和5.95 μm,而叶片下表皮分别为272.83个/mm²、10.43、187.45 个/mm²、12.49 μm和6.18 μm。(2)中间锦鸡儿叶片的气孔密度与气孔指数随经度的增加而增加,而表皮毛密度随经度的增加却减小。(3)叶片上下表皮的可塑性指数排序均为：表皮毛密度>气孔密度>气孔指数>气孔器宽>气孔器长;中间锦鸡儿的叶表皮主要通过调节表皮毛密度及气孔密度来响应环境的变化,环境因子中日照时数、有效积温、相对湿度、土壤全碳、全磷、全氮含量显著影响叶片表皮的微形态特征。     

湿地土壤微生物DNA提取及其脱腐技术

DNA分子生物学技术的广泛应用,为全面了解微生物群落提供了有力的工具。本文建立了一种新的从湿地土壤中提取微生物总DNA的方法,即氯化钙-SDS-酶法。在直接提取DNA过程中采用氯化钙去除腐殖酸,DNA提取缓冲液中不使用EDTA螯合剂,提取过程用时4h左右。与其他两种方法相比,该方法高效去除湿地土壤腐殖酸,纯度较高,满足PCR扩增,为微生物生态学研究提供了一种高效的湿地土壤微生物总DNA提取和纯化技术。     

乌梁素海长时序水质变化及其驱动因子

为了解乌梁素海长时间的水质变化规律,本文基于1999-2019年乌梁素海水质数据,采用幂函数加和型普适指数EI进行富营养化评价,并利用Mann-Kendal与STARS突变检验法,研究乌梁素海水质突变.结果表明:乌梁素海富营养化程度总体呈波动下降趋势,入口、湖中、出口区域水质突变年份分别为2012年、2014年和201...