西双版纳热带季节雨林的生物量及其分配特征

 根据3块1 hm² 样地的调查资料,利用123株样木数据建立以胸径(D)为单变量的生物量预测方程。采用样木回归分析法(乔木层、木质藤本)和样 方收获法(灌木层、草本层), 获取西双版纳热带季节雨林的生物量,并分析了其组成和分配特征。结果表明,西双版纳热带季节雨林的总生物 量为423.908±109.702 Mg•hm^－2(平均值±标准差,n=3) ,其中活体植物生物量占95.28%,粗死木质残体占4.07%,地上凋落物占 0.64%。在 其层次分配方面：乔木层优势明显,占98.09%±0.60%;其次为木质藤本,占0.83%±0.31%;灌木层和草本层生物量均小于木质藤本的生物量; 附生植物最低,仅为0.06%±0.03%。总生物量的器官分配以茎所占比例最高,达68.33%;根、枝、叶的比例分别为18.91%、11.07%和1.65 %。 乔木层生物量的径级分配主要集中于中等径级和最大径级。大树(D＞70 cm)具有较高的生物量,占整个乔木层的43.67%±12.67%。树种分配方 面,生物量排序前10位的树种占乔木层总生物量的63.43%±4.09%,生物量集中分配于少量优势树种。西双版纳热带季节雨林乔木层叶面积指数 为6.39±0.85。西双版纳热带季节雨林乔木层的地上生物量位于世界热带湿润森林的中下范围。     

氮沉降对草地土壤及团聚体元素有效性的影响

深入理解土壤及团聚体元素有效性对氮沉降的响应机制,是研究全球变化背景下土壤养分供应及生态系统结构和功能的关键.本研究综合评述了草地生态系统土壤表土及团聚体内元素分布及其对氮沉降的响应机制.总体而言,草地表土内碳、氮、磷、硫有效性研究较多,且研究结果因氮添加形态、添加时间及生态系统类型而异.氮沉降通过改变碳、氮、磷、硫等生源要素的转化过程及其在土壤团聚体内的再分配,而影响这些元素的生物有效性.然而,氮沉降影响草地土壤交换性盐基及有效态微量元素的研究较少.氮沉降促进土壤酸化,导致各团聚体内钙、镁差异性流失,其中大粒径团聚体内盐基元素更易流失;酸化还有助于提高团聚体内铁、锰、铜、锌有效性.土壤小粒径团聚体内的养分对外界环境变化响应不敏感.当前研究的不足之处在于,较少关注氮沉降对土壤团聚作用及团聚体元素有效性的影响.今后应加强团聚体元素有效性与土壤酶活性耦合变化关系的研究,并分析氮沉降背景下土壤物理结构和化学组成的变化对植物群落的反馈作用.     

氮素补给对呼伦贝尔草甸草原退化草地牧草产量和品质的影响

长期过度利用导致我国草原的生产功能严重衰退,适量补充关键性养分元素是提升牧草产量的关键.以往研究表明,氮素输入可提升牧草产量,但对牧草品质的影响鲜有涉及.本研究以内蒙古草甸草原退化草地为对象开展控制试验,旨在明确氮素补给如何通过改变不同植物类群的牧草品质和植物群落结构影响群落水平上的牧草品质.结果表明: 氮素输入显著提升了牧草产量达23%,主要得益于根茎禾草类群的贡献; 氮素输入对其他植物类群的生产力无显著影响.不同植物类群的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量均存在显著差异.氮素输入显著提高了根茎禾草、丛生禾草、豆科植物、苔草类植物的粗蛋白含量,提高了根茎禾草的粗脂肪含量,而对所有类群的粗纤维含量均无显著影响.在群落水平上,氮素输入显著提高了粗蛋白和粗脂肪含量.这对于理解氮素补给对草甸草原牧草生产的影响具有重要意义.     

氮沉降和刈割条件下羊草光响应模型比较及响应特性

草地覆盖全球陆地面积的40%左右,在全球碳循环中发挥着重要作用。近年来,人类活动,如化石燃料燃烧和畜牧业的发展显著增加了氮在全球环境中的沉积。草地管理方式（如刈割）在介导氮沉降对草地植物的影响方面具有重要作用。因此,筛选合适的模型对光响应过程进行拟合并计算相关参数对研究植物光合特性具有重要意义。依托6种氮添加（NH₄NO₃）梯度和两种草原管理方式（刈割和不刈割）交互处理的野外控制实验,利用Li-6400便携式光合作用系统测定上述实验平台的优势种羊草（Leymus chinensis）的光合作用-光响应过程。采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型4种光响应模型对羊草光响应曲线进行拟合,从参数拟合效果和模型拟合优度筛选氮添加和刈割条件下羊草的最佳拟合模型并分析羊草的光合特性。结果表明：指数模型对表观量子效率（α）、光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）具有较好的参数拟合效果,非直角双曲线模型的模型拟合优度最好。在所有处理中,羊草均未表现出明显的光抑制现象,具有一定的光合潜力和适应环境变化的能力。适度氮添加和刈割处理能提高羊草净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、P_nmax、α和LSP等,提升了羊草的光能利用率并拓宽了光强利用范围,但过度氮添加并不能进一步提高光合能力。综上,指数模型和非直角双曲线模型较适用于氮添加和刈割条件下羊草的光响应曲线拟合,施氮浓度为20 g N m^-2 a^-1并刈割是最有利于提高羊草光合能力的草原管理措施。探讨了不同氮添加浓度和刈割处理对优势种羊草的交互影响,从光合作用角度分析羊草的适应机制,将对未来全球氮沉降增加情况下的草地管理方案提供科学依据。     

中国北方草地土壤呼吸的空间变异及成因

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键指标,决定了土壤源二氧化碳(CO₂)进入大气的通量,对预测全球气候变化背景下区域乃至全球碳循环变化具有重要意义.本文通过室内短期培养试验测定了中国北方草地样带土壤样品的呼吸速率,研究了北方草地土壤呼吸的区域尺度格局及其与主要调控因子的关系.结果表明：土壤呼吸速率自西向东随年均降水量(MAP)增加呈逐渐增加的趋势,变化范围为0.35～2.09 μg CO₂C·g^-1·h^-1.其中,MAP<100 mm时,土壤呼吸速率为0.35～0.73 μg CO₂C·g^-1·h^-1;100 mm 2C·g^-1·h^-1;MAP>300 mm时,土壤呼吸速率为0.83～2.10 μg CO₂ C·g^-1·h^-1.土壤呼吸速率与年均降水量、地上生物量、土壤有机碳氮含量呈显著正相关,而与年均温和pH值呈显著负相关.增强回归树分析显示,年均降水量、地上生物量、土壤有机碳含量和土壤有机氮含量分别解释了土壤呼吸总变异的25.5%、23.6%、18.3%和12.5%,而土壤pH和年均温仅解释了10.8%和9.2%.     

内蒙古草原不同基因组大小植物对氮水添加的响应

被子植物基因组大小的种间差异巨大,约为2400倍.基因组大小与植物从细胞核到个体水平的一系列性状密切相关,进而影响植物对环境变化的响应.作为水分和养分共同限制的生态系统,内蒙古草原植物群落对氮素、水分有效性变化的响应具有明显的种间差异,这种差异可能与种间基因组大小不同有关.本研究利用流式细胞术测定了内蒙古典型草原水分、氮素添加实验平台植物的基因组大小,研究了不同基因组大小植物地上净初级生产力(ANPP)和物种丰富度对水分、氮素添加及其交互作用的响应.结果表明:基因组大小显著影响了不同植物ANPP对水分的响应,小基因组植物ANPP对氮水添加响应更敏感,加水和氮水共同添加显著增加了小基因组植物ANPP,而大基因组植物ANPP对所有处理响应均不显著.加氮对大小基因组植物ANPP都无显著影响.大小基因组植物的物种丰富度对氮水添加的响应也均不显著.基因组大小影响内蒙古草原不同植物ANPP对水分增加的响应.作为植物细胞核水平上十分稳定且种间差异巨大的物种性状,将基因组大小引入生态学研究将对全球变化背景下生态系统结构与功能变化研究起到重要作用.     

氮磷输入对过度放牧退化草原土壤线虫群落的影响

线虫是陆地生态系统中数量最多的一类无脊椎后生动物,在土壤碎屑食物网中占据多个营养级,并在能量流动和养分循环中发挥重要的生态功能.土壤线虫的群落结构和多样性水平可以反映生态系统功能的变化.多年来,过度放牧等不合理的开发利用导致我国大面积的草原处在不同程度的退化之中,外源性养分输入是维持其养分平衡进而恢复其生态和生产功能的重要措施.本研究以内蒙古锡林郭勒退化草原为对象,就氮磷输入对土壤线虫丰度和群落结构的单独效应和交互效应进行了研究.本研究获得线虫38属,其中垫咽属、滑刃属、索努斯属和盾垫属是该退化草原线虫群落优势属.氮输入降低了土壤线虫总丰度、捕食杂食线虫丰度以及植物寄生线虫丰度,而磷输入提高了土壤线虫总丰度、食真菌线虫丰度、捕食杂食类线虫丰度以及植物寄生线虫丰度,氮输入抑制了磷输入对线虫总丰度、捕食杂食线虫和植物寄生线虫丰度的促进作用.氮磷输入对线虫多样性无影响,可能与不同养分输入下稳定的植物群落多样性有关.氮输入显著提升了退化草原线虫成熟度指数,降低了植物寄生线虫成熟度指数(PPI),并且能缓解磷输入对PPI和瓦斯乐斯卡指数的负面作用,表明氮输入提高退化草地土壤健康程度,促进线虫群落和食物网的稳定性.上述研究结果有助于从土壤生物学角度理解氮磷输入对退化草地恢复的影响机理.     

氮素添加对呼伦贝尔草甸草原植物氮钾元素含量和计量比的影响

钾(K)是植物叶片中仅次于氮(N)的第二大营养元素,在调节植物生长发育、稳态维持和胁迫响应等方面具有重要作用。以往关于氮素输入对植物养分状况影响的研究中多关注了氮磷养分,较少关注钾及其与其他元素的计量关系。本研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为对象,研究氮素添加和刈割对植物功能群水平和群落水平钾含量及计量特征(N∶K)的影响,分析功能群自身养分状况和群落组成改变对群落水平养分状况变化的相对贡献。结果表明: 为期6年的氮素添加提高了所有植物功能群的N含量以及根茎禾草和豆科植物的K含量,刈割降低了根茎禾草和丛生禾草的N含量,而对所有功能群的K含量和N∶K均无显著影响。氮素添加显著提高了群落水平植物N和K含量,刈割仅增加了群落植物的N含量。氮素添加和刈割对功能群和群落水平上的植物N∶K均无显著影响。功能群本身的养分变化情况对群落水平植物养分状况的贡献大于群落组成的贡献。在对群落水平养分特征的影响方面,功能群本身养分变化的贡献与群落组成的贡献具有负的协变关系。呼伦贝尔草甸草原植物具有较高的N∶K内稳性,能够较好地调节自身的氮钾平衡,这对氮沉降背景下维持氮钾元素计量关系具有重要意义。     

氮素输入和刈割对草甸草原植食性昆虫多度和物种丰富度的影响

为了揭示氮素输入和刈割2种管理措施对草甸草原中昆虫群落多度和丰富度的影响,本研究基于长期控制实验平台,于2022年8月采用抽吸取样法调查对照、氮素添加、刈割以及氮素添加和刈割交互作用4种处理下内蒙古草甸草原植食性昆虫多度和多样性变化。结果表明：氮素添加显著增加植食性昆虫群落多度,刈割显著降低植食性昆虫群落多度;在不刈割条件下,氮素添加对昆虫多度具有促进作用,而在刈割条件下作用不显著。氮素添加导致由禾本科植物多度增加介导的优势类群叶蝉科和长蝽科多度增加,进而增加了昆虫群落多度,刈割则恰好相反。氮素添加、刈割及其交互作用均不影响植食性昆虫的多样性。上述结果表明,植食性昆虫的多度受食物资源的直接调控,当资源可用性增多时,其数量会相应增加,且优势昆虫类群对资源变化的响应更为强烈。