西双版纳片断化热带雨林常绿乔木幼树水分利用效率的边缘效应研究

以植物叶片δ     

木本植物多度在草原和稀树干草原中增加的研究进展

木本植物多度在草原和稀树干草原中增加已经成为全球范围普遍发生的现象。为揭示这一现象发生的原因,从放牧和气候变化与木本植物多度增加的关系、木本植物多度增加过程中的正反馈作用以及木本植物侵入的关键阶段——幼苗的补充和定居,这三个方面综述了目前的研究结果。强调放牧和气候变化之间的相互共同作用,可能引发了木本植物向草原和稀树干草原中的入侵;而生物引起的正反馈作用则进一步促进了木本植物的扩展。从生态系统干扰的角度,讨论了木本植物多度增加机制的复杂性,并指出木本植物幼苗补充和定居的连续性和间断性两种方式,对于草原和稀树干草原木本植物多度增加的贡献。     

水分对土壤呼吸的影响及机理

土壤呼吸是陆地碳循环的重要环节,在全球变化的背景下,研究水分对土壤呼吸的影响,能为探索陆地生态系统在碳循环方面的源—汇功能和揭示碳的失汇之迷提供有力的证据。综述了水分对土壤呼吸的影响及其机理。土壤呼吸是一个复杂的生态学过程,大气降水对土壤呼吸的影响结果是因时、因地而异,在湿润的生态系统或者干湿交替的生态系统中比较湿润的季节．降水事件对土壤呼吸可能会产生比较明显的抑制现象;而在干旱的生态系统或有干湿交替季节的生态系统中比较干旱的季节里,降水事件可能会强烈地激发土壤呼吸。其对土壤呼吸的影响机理包括水分对土壤孔隙中CO2替代、对CO2扩散的阻滞、对微生物活动的刺激和对微生物生物量的影响等。由于实验方法和标准的不一致以及影响土壤呼吸的因素的多样性。水分量的变化对土壤呼吸的影响很难以一个统一的方程来描述,总的来说,最优的水分状况通常是接近最大田间持水力,当土壤处于过于或过湿状态时,土壤呼吸会受到抑制。水分量的变化对土壤呼吸的影响机制在于可溶性有机质、土壤的通透性、微生物与植物根系生命活动等都随土壤水分状况不同而发生相应的改变。关于水分与土壤呼吸的关系研究今后应该主要集中在：(1)水分对根系呼吸和土壤微生物呼吸分别产生的影响;(2)全球变化后水分格局的变化对全球陆地生态系统土壤呼吸格局的潜在影响;(3)人类活动通过直接或间接改变水分状况而对土壤释放CO2的贡献率。     

土地利用变化对陆地生态系统碳贮量的影响

陆地生态系统是重要的碳库之一,在碳素生物地球化学循环中起着重要作用．本文就森林、农田生态系统,综述了土地利用变化对陆地生态系统碳贮量的影响及其可能的作用机制．土地利用变化显著地影响陆地生态系统的结构和功能,造成系统碳贮量的变化,这很大程度取决于生态系统类型和土地利用方式的改变．森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低．土壤碳含量的降低主要是由于凋落物输入的减少,有机质分解速度的提高,以及耕种措施对有机质物理保护的破坏造成的．土壤碳损失主要发生在森林砍伐后较短的时期内,而其降低速率取决于诸多因素以及土壤理化和生物过程．农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用．能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集．森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性。导致土壤碳汇集速率差异极大．保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平．     

放牧对草原土壤的影响

介绍了放牧对草原土壤物理性质 (容重、渗透率 )、化学性质 (有机质、N素 )和微生物的影响。由于草原土壤系统本身的复杂性、滞后性和弹性 ,放牧对土壤性质的影响不尽相同。一般而言 ,随放牧强度的增大 ,动物践踏作用的增强 ,土壤孔隙分布的空间格局发生变化 ,土壤的总孔隙减少 ,特别是大孔隙 (>5 0μm)和较大中等孔隙 (9～ 5 0μm)减少 ,使土壤容重增加 ,土壤的渗透阻力加大 ,土壤的保水和持水能力下降。但在有机质含量很低的沙质土壤中 ,超载过牧 ,造成有机质含量降低 ,土壤的团粒结构减少 ,稳定性团聚体减少 ,土壤结构遭到破坏 ,使得土壤容重反而降低。土壤有机质和放牧之间存在复杂的相互关系 ,土壤有机质对放牧的响应受多种因素的影响 ,这些因素包括植被和土壤的初始状况 ;环境因素 ,特别是水分和温度 ;放牧历史 (强度、频率、持续时间和动物类型 )。同时 ,土壤有机质含量低的土壤比含量高的土壤更易受放牧的影响 ,而使有机质发生变化。土壤微生物量碳是最具活性的土壤碳库 ,对环境的变化敏感 ,能较早地指示生态系统功能的变化。当考虑时间尺度时 ,高强度放牧对土壤肥力有负面的影响 ,短期内 ,由于加速了养分的循环效率 ,产生有利的影响 ,但长期无管理的超载放牧必然造成系统物质 (资源 )输入和输     

沿土壤水分梯度黄囊苔草碳同位素组成及其适应策略的变化

 选取了内蒙古锡林河流域6个水分条件不同的典型植物群落,测定了各群落中黄囊苔草 (Carex korshinskyi) 叶片δ13C值、叶片含水量（LWC）及其种群特征的变化。结果表明：1）不同生境下,黄囊苔草叶片的碳同位素组成发生明显变化（变幅为1.8‰）。沿土壤水分梯度,随着土壤含水量的降低,黄囊苔草叶片δ13C值显著增大,水分利用方式更加保守。2）虽然不同生境下,黄囊苔草叶片含水量变化不大,但其叶片δ13C值与LWC表现出显著的负相关关系(p=0.051)。这表明黄囊苔草水分利用效率对其叶片水分状况变化的反应非常敏感。3）在不同生境下,黄囊苔草种群的植株高度、密度、地上生物量及其在群落中的出现频度明显不同。具有较高δ13C值的黄囊苔草种群在群落中出现的频度和地上生物量所占比例都显著增加。以上结果表明,生长在不同生境下的黄囊苔草种群能够通过改变其水分利用效率适应不同的土壤水分状况,使其在植物群落中表现出更强的竞争能力和生态适应性。     

西双版纳不同热带生态系统土壤有机质的光谱学特性

 为了探讨西双版纳地区土地利用变化对土壤有机质含量及其化学组成的影响,选取了相邻的次生林、耕种6年的农田和定植3年的橡胶园样地,对其0～5 cm和5～20 cm表层土壤中有机质含量、胡敏酸的光谱学特性进行了分析。研究结果表明,次生林转变为农田之后,0～5 cm和5～20 cm 表层土壤有机质含量分别降低33.6%和23.7%;而次生林转变为橡胶园,分别降低28.6%和27.6%。胡敏酸可见-红外光谱结果显示,次生林转变为农田和橡胶园后,0～20 cm表层土壤E4/E6显著降低,这表明胡敏酸化学组成当中芳香族结构增加。傅立叶变换红外光谱结果同样表明,土地利用变化影响土壤有机质的化学组成。次生林转变为农田和橡胶园后,胡敏酸中羧基和酚基结构比例降低,而脂肪族、芳香族和多聚糖比例增加。     

内蒙古典型草原生态系统中N素添加对羊草和黄囊苔草N:P化学计量学特征的影响(英文)

过度放牧是中国典型草原生态系统日趋退化的主要原因。由于养分输入-输出的不均衡,将导致土壤养分库的耗竭,而确定退化草原受何种养分的制约是对其进行恢复的重要途径之一。应用NP化学计量学的原理和方法,有望代替传统的野外养分添加实验,来研究不同草地受养分限制的状况。本文采用这两种方法在物种水平上研究限制性养分。此外,陆地植物器官中的NP比相对恒定是植物在地球上生存的重要适应机制,养分添加为验证这一假说提供了一种有效手段。为此,我们采用野外N素添加的方法,研究了内蒙古典型草原两种演替系列样地中(围封22年的样地A和围封2年的样地B)羊草(Leymuschinensis(Trin.)Tzvel.)和黄囊苔草(CarexkorshinskyiKom)生物量和NP化学计量学特征的变异。N素添加梯度分别为0、5、15、30、50、80gNH4NO3.m-2.a-1。研究结果表明,在施肥第一年,两个物种的地上生物量和P含量均不受N素添加的影响;相关分析结果表明,在施肥第二年两种植物的NP比不受氮素添加的影响;施肥可以显著提高羊草和黄囊苔草地上器官的含N量,P含量只是在第二年有显著增大的趋势;2001年,两块样地中羊草和黄囊苔草的氮磷含量在不同施肥处理下均呈极显著地正相关。这表明,样地A中黄囊苔草缺乏P,样地B中羊草缺乏N,施肥两年后,两个物种器官中的N     

内蒙古退化草原中与小叶锦鸡儿相关的小尺度土壤碳、氮资源异质性动态

小叶锦鸡儿在内蒙古典型草原中有着广泛分布,从而对小空间尺度土壤资源异质性产生强烈影响。退化草原中小叶锦鸡儿能够通过克隆生长形成灌丛斑块,不同大小斑块对应于其发育的不同阶段。因此,通过对与不同大小灌丛斑块相关的土壤有机碳（SOC）、全氮（STN）空间分布状况的分析,能够推断内蒙古退化草原中、与小叶锦鸡儿相关的小尺度SOC与STN异质性动态。结果表明：在内蒙古退化草原中,就0-5cm,5-10cm,10-20cm 3个土壤层次,小叶锦鸡儿均导致了与灌丛斑块相关小尺度上SOC与STN分布的空间异质性,且随着灌丛斑块的发育,这种异质性均不断增强,其中土壤表层0-5cm碳氮资源异质性的增强最为强烈,表现在灌丛斑块内部相对于外部（或边缘）对SOC与STN富集程度均显著增加。这表明内蒙古退化草原中,随着灌丛斑块自身的扩展,与小叶锦鸡儿相关小尺度上土壤碳氮资源空间异质性趋于增强。     

利用草场健康指数监测典型草原的植被退化

利用表征群落总量、放牧退化的主成份和草场健康指数(Grassland Health Index,GHI)与样方光谱反射率之间的相关性,建立了GHI与可见光、红外光因子的回归模型。应用此模型结合TM卫星遥感数据计算GHI,并与同一TM影像的计算出的NDVI作对比研究。研究发现GHI在反映放牧等人为干扰因素对草原植被的影响效应方面比NDVI有明显的优点。此外,GHI对植被分布格局,特别是斑块结构有更好的显示效果。应用GHI到历史TM数据,对所研究地域的植被覆盖变化、农牧业的变迁模式等进行了定性研究。研究发现,有较长放牧史的过度放牧区的植被类型没有沿牧压梯度的规律性分布,而是呈随机斑块模式分布。