京津风沙源治理工程对草地土壤有机碳库的影响——以内蒙古锡林郭勒盟为例

研究草地生态建设工程对土壤有机碳库的影响,对于草地生态建设工程成效评估及草地碳循环研究具有重要意义.本文以内蒙古锡林郭勒盟京津风沙源治理工程区为例,采用IPCC推荐的碳收支清单法,分析了2000—2006年京津风沙源治理工程对草地土壤有机碳库的影响,并对3种管理措施下(人工种草、飞播牧草和围栏封育)草地土壤达到最大有机碳密度的时间进行估算.结果表明:2000—2006年,京津风沙源治理工程对草地土壤碳汇具有极大的促进作用,工程区整体表现为碳汇,碳汇量为59.26×104t C;不同草地管理方式下草地土壤固碳速率和效益差异显著,其中,人工种草的土壤固碳速率较快,为0.25 t C·hm-2·a-1,而围栏封育导致土壤固碳效益较高(0.63亿元);与其他草地类型相比,低地草甸和温性草甸草原的土壤固碳速率较快,均为0.14 t C·hm-2·a-1.通过管理措施使草地达到潜在最大土壤有机碳密度是一个长期的过程,相对而言,人工种草所需的时间较短(57.75年).     

青藏高原区域不同功能群植物氮磷生态化学计量学特征

生态化学计量学为揭示植物养分利用状况及植物对环境的适应策略提供了重要手段,研究不同功能群植物在区域尺度生态化学计量学特征中所产生的贡献,有助于揭示区域尺度植物元素特征的形成机制。已有研究多是从不同功能群植物元素生态化学计量学特征的比较上进行分析,未能对每种功能群植物元素含量随地理因子和气候因子的变化规律展开探讨。基于生态化学计量学理论,对青藏高原区域不同功能群植物(豆科、禾本科、莎草科、杂类草)叶片水平N、P元素含量随纬度、海拔、年降水量、年均温度的变化规律展开研究,探讨不同植物功能群在区域尺度植物生态化学计量学特征中所产生的贡献,尝试从植物功能群角度揭示青藏高原高寒区域N、P元素含量特征的形成机制。结果显示,1)不同功能群植物叶片元素含量差异显著,豆科植物N、P元素含量最高,禾本科植物N、P含量最低,N/P比值在不同功能群间差异不显著;2)随纬度变化,莎草科植物P元素及杂类草N元素含量变化显著;随海拔变化,豆科、禾本科植物及杂类草叶片N元素含量变化较为显著;随年降水量和年均温度的变化,杂类草和莎草科植物叶片N、P含量变化显著;3)莎草科植物N、P含量对纬度和降水的响应趋势与区域内所有植物叶片N、P含量对纬度和降水的响应趋势一致,豆科、禾本科及杂类草植物叶片元素含量对海拔和温度的响应趋势与区域内所有植物叶片元素平均含量对海拔和温度的响应趋势一致。研究表明,不同功能群植物元素特征对环境因子的响应不同,植物功能群组成对区域尺度植物生态化学计量学特征有重要作用,但在较大的植物结构层次上(如植物群落、生态系统、区域或全球尺度等),不同功能群植物之间的相互组合会抵消或掩盖掉某一类群的特性,从而对区域尺度植物元素特征的变化规律产生影响。     

北方农牧过渡带农户农业生产系统模式的生态评价和改良研究

农牧过渡带 (或农牧交错带、半农半牧区 )是指我国传统种植业区和传统畜牧业区的镶嵌结合地带。近世纪以来 ,由于人口剧增 ,垦草种粮面积不断扩大 ,滥垦、过牧、滥樵 ,使草地植被大面积消失 ,沙漠化和荒漠化日趋严重。据报道 ,目前我国北方农牧过渡带荒漠化土地面积已达 1 6 7×10 5ｈａ ,占土地总面积的 5 2 73% ,年增长率约为1 39% [3] 。赤峰市是我国北方农牧过渡带较典型、分布面积较大的地区。该地区资源类型丰富 ,互补优势明显 ,特别是农牧结合的潜力巨大。但长期以来这里区域生态环境恶化加剧 ,导致严重的贫困化。解决这一问题的关…     

基于遥感-过程耦合模型的1988～2004年青海三江源区净初级生产力模拟

 三江源区不仅是地处青藏高原的全球气候变化的敏感区, 也是我国甚至亚洲最重要河流的上游关键源区。作为提供物质基础的植被净初级生产力(Net primary production, NPP), 是评价生态系统状况的重要指标。该文应用已在碳通量观测塔验证, 扩展到区域水平的遥感-过程耦合模型GLOPEM-CEVSA, 以空间插值的气象数据和1 km分辨率的AVHRR遥感反演的FPAR数据为模型主要输入, 模拟并分析了1988～2004年该区NPP时空格局及其控制机制。结果表明, 该区植被平均NPP为143.17 gC·m^–2·a^–1, 呈自东南向西北逐渐降低的空间格局, 其中, 以森林NPP最高(267.90 gC·m^–2·a^–1), 其次为农田(222.94 gC·m^–2·a^–1)、草地(160.90 gC·m^–2·a^–1)和湿地(161.36 gC·m^–2·a^–1), 荒漠最低(36.13 gC·m^–2·a^–1)。其年际变化趋势在空间上呈现出明显的差异, 西部地区NPP表现为增加趋势, 每10 a增加7.8~28.8 gC·m^–2; 而中、东部表现为降低趋势, 每10 a降低13.1~42.8 gC·m^–2。根据显著性检验, NPP呈增加趋势(趋势斜率b>0), 显著性水平高于99%和95%的区域占研究区总面积的13.43%和20.34%, 主要分布在西部地区; NPP呈降低趋势(趋势斜率b<0), 显著性水平高于99%和95%的区域占研究区面积的0.75%和3.77%, 主要分布在中、东部地区, 尤以该区长江和黄河等沿线区分布更为集中, 变化显著性也更高。三江源NPP的年际变化趋势的气候驱动力分析表明, 整个区域水平上该地区植被生产力受气候变化的主导, 西部地区暖湿化趋势, 造成了该地区生产力较为明显的、大范围的增加趋势; 但东、中部地区则主要受人类活动的影响, 特别是长江、黄河等河流沿线, 是人类居住活动密集的地区, 造成这些地区放牧压力较大、草地退化严重, 而该地区暖干化趋势加剧了这一过程。     

入侵植物加拿大一枝黄花与乡土植物芦苇的相互化感作用

以加拿大一枝黄花和芦苇的共优群落和各自单优群落的种子为化感受体,分析其分别在加拿大一枝黄花和芦苇5个浓度梯度(12.5、25、50、100和200mg·mL-1)浸提液处理下的发芽率和芽长差异,研究2种植物的相互化感作用规律.结果表明:2种植物在共优群落中的千粒重和蒸馏水培养下的发芽率均比单优群落大.加拿大一枝黄花的浸提液对自身种子发芽率在单优和共优群落中均具有在低浓度下(12.5、25 mg·mL-1)轻微促进、中高浓度下(50、100和200mg·mL-1)强烈抑制的作用,其中对共优群落种子的抑制作用尤为显著;而芦苇浸提液对加拿大一枝黄花种子的影响无明显规律.加拿大一枝黄花的种子芽长在单优和共优群落中均随自身浸提液浓度的升高趋于减小,随芦苇浸提液浓度的升高呈波动减小趋势.在芦苇和加拿大一枝黄花浸提液处理下,芦苇种子发芽率在单优群落中均显著大于共优群落(P＜0.05),但2种浸提液处理间无显著差异.     

红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征

叶片性状是决定植物光合能力和羧化能力的关键因素,研究叶片性状在海拔梯度上的变化特征是解释植物对于环境变化的适应策略的重要手段。本文以分布于红池坝(10958′E, 3130′ N)草地的5个常见物种红三叶(Trifolium pratense)、老鹳草(Geranium wilfordii)、紫菀(Aster tataricus)、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和绣线菊(Spiraea prunifolia)为研究对象,分析了所有物种(n=56)和不同物种的叶片比叶重(LMA)、叶氮含量(单位面积氮含量Narea、单位重量氮含量Nmass)以及叶片δ13C含量沿海拔梯度(815-2545m)的变化趋势及叶片性状之间的关系。研究结果表明：所有物种样品(n=56)的比叶重(LMA)、Narea和δ13C含量沿海拔梯度的增加呈显著增加趋势;Nmass沿海拔梯度的变化趋势不明显;δ13C含量与LMA、Narea呈现极显著正相关关系;不同物种的叶片性状沿着海拔梯度的响应特征有所不同,绣线菊(S. prunifolia)和老鹳草(G. wilfordii)的叶片性状沿海拔梯度的分布规律与所有物种(n=56)样品分布规律一致,红三叶(T. pratense)、紫菀(A. tataricus)、火绒草(L. leontopodioides)的各叶片性状沿海拔梯度的分布特征有所不同。     

温性草原利用方式对生态系统碳交换及其组分的影响

为了解管理利用方式变化对原本以放牧利用为主的草地生态系统的碳交换及碳平衡将产生怎样的影响。在中国北方温性草原区域利用连接同化箱的便携式红外分析系统,在相互毗连的地块调查了3种典型草地管理利用方式植被生长旺季的生态系统碳交换及其精细组分。结果表明,相比放牧草地,开垦农用显著降低生态系统的日均碳交换(下降56%,P0.05),而长期围封也趋向降低生态系统的日均碳交换,但变化并不显著(P0.05)。与之近似,NPP在放牧与禁牧草地间差异不显著,开垦农用使NPP显著下降,但降幅小于NEP。GPP在3种管理利用方式间差异相对较小。生态系统总呼吸、自养、异养、地上和地下呼吸在放牧和禁牧草地间均无显著差异,均显著低于开垦后的麦田,根系呼吸在3种管理利用方式间无显著变化。相比草地放牧,草地开垦显著增加自养呼吸在总呼吸中的占比,而土壤呼吸和根系呼吸的占比均显著下降,禁牧对呼吸组成的影响不明显。不同管理利用方式草地的地下生物量能很好的解释土壤呼吸占比(95%)和根系呼吸占比(77%)的变化,而LAI则与自养呼吸占比显著正相关(P0.001)。草地开垦利用增强生态系统的碳释放、减少CO_2固定,相比开垦农用,禁牧对放牧草地碳交换及其组分的影响相对较小。     

三江源区生态承载力与生态安全评价及限制因素分析

三江源区作为国家生态安全“两屏三带”战略格局的重要组成,其生态安全状况对全国乃至东南亚地区都有重要影响。本文以遥感参数反演和模型计算数据,结合实地调查和社会经济统计等数据,采用层次分析法和指标体系法,对三江源区生态承载力和生态安全状况进行了评价,并根据短板效应分析了限制三江源区生态承载力和生态安全的因素。结果表明：（1）三江源区生态承载力处于中等水平,空间上呈现出由东南向西北逐渐减少的格局;（2）限制三江源区生态承载力的因素主要是水源涵养量、初级生产力、地表水水质、植被覆盖度以及受威胁动物数量等;（3）三江源区生态安全状况基本处于濒危到较安全之间;（4）三江源区西部欠发达地区生态承载力水平较低,相对落后的经济水平限制了环境保护的力度和水平;而东部较发达地区,人口增长快但文化素质不足,难以满足社会经济快 速发展与生态安全保护的双重需求。     

低温处理种子对植物生长和开花习性影响的研究

本试验在对15种植物进行了低温处理种于对植物生长和开花习性的观测研究后发现,Bromus sterilis,Capsella bursa-pastoris 和Myosotis arvensis 3种植物的种子经低温处理后,其开花(小穗形成)时向提前,数量增加,枝条长度增加;同时,还讨论了在全球气候变暖的条件下,植物产生的这种现象可能对该种群的繁殖和演替带来的重大影响     

在不同压力和干扰条件下黑麦草与其它6种植物的竞争研究

 对黑麦草(Lolium perenne)与白三叶(Trifolium repens)、鸭茅(Dactylis glomerata)、白茅(Imperata cylindrical)、芒(Miscanthus sinensis)、绣线菊(Spiraea japonica var. nepalensis)和地榆(Sanguisorba officinalis)等6种植物之间在不同压力和干扰条件下的竞争关系进行了试验研究,以便进一步探讨黑麦草草地群落退化演替的机理,为今后这种草地的有效管理提供科学依据。试验设置水分条件和土壤肥力两个压力因子处理及刈割频率和刈割强度两个干扰因子处理,其中,水分条件处理包括自然降水（1 800 mm）和自然降水＋浇水（2 300 mm）两个水平;土壤肥力处理包括施肥0 kg·hm-2·a-1、75 kg·hm-2·a-1和150 kg·hm-2·a-1 3个水平;刈割频率处理包括每年刈割1、3、6次3个水平;刈割强度处理包括刈割留茬2 cm和10 cm 两个水平。在专门设计的固定试验装置中,按各种植物单植和分别与黑麦草混植的方法以相同密度种植植物,通过对各处理植物产量的测定,运用de Wit提出的植物相对拥挤系数（RCC）,确定在不同压力和干扰条件下黑麦草对其它6种植物的竞争关系。试验表明,黑麦草对白三叶、鸭茅、地榆、白茅、芒、绣线菊的竞争力依次增强。同时,随着刈割次数的增加、水分条件和土壤肥力的提高,黑麦草的竞争力也明显增加,其中刈割次数对黑麦草竞争力变化的影响最大。另一方面,试验还表明,黑麦草等栽培牧草的生长速度和竞争力及耐刈割干扰程度均高于大部分野生杂草植物,但它们忍受环境压力的能力明显低于野生杂草植物,在环境压力大的地区,它们对杂类草的竞争力明显减弱,使得杂类草逐渐占优势。此外,分析表明,对于黑麦草来说,在试验的其它6种植物中绣线菊是压力忍耐（S）型植物;白三叶和鸭茅属于干扰忍耐（D）型植物;其它几种植物对压力和干扰的忍耐性处于中等水平。