北方风沙区生态修复的科学原理、工程实践和恢复效果

北方风沙区位于欧亚草原的东部,是我国生态环境最为脆弱的地区之一,其在北方生态安全屏障和丝绸之路经济带建设中具有十分重要的战略地位。在国家一系列生态保育工程的支持下,该地区的生态环境得到明显改善。但是,由于受人类活动和全球气候变化的影响,该地区仍然面临着严峻的环境压力。在中国科学院科技服务网络计划(STS计划)等项目支持下,开展了北方风沙区土地沙化成因及退化土地空间分布研究,集成了北方风沙区重点脆弱区生态恢复的理论和技术体系,以内蒙古中部的阴山北麓地区、内蒙古浑善达克沙地和蒙辽交界的科尔沁沙地为重点研究区域,进行了高效人工草地建植、天然草地恢复和管理、沙化草地治理等相关工程技术的示范,开展生态恢复模式的效果跟踪监测和生态效益评估,确定生态恢复技术和模式的技术参数和指标,明确不同集成技术与模式在北方风沙区的适用区域和范围,为技术模式的推广应用提供科学依据。通过上述研究,可以为中央和地方政府制定生态系统管理和退化生态系统恢复政策、建立我国北方生态安全屏障提供决策依据,为生态修复产业提供技术指南,为相关研究提供全面系统的基础数据支撑。     

内蒙古克氏针茅草原土壤种子库对刈割和放牧干扰的响应

种子库是潜在的植物群落并在一定程度上预示着群落的演替方向。草原牧区自退牧还草政策实施以来,草原利用方式由自由放牧为主逐步转向以围封割草为主。为研究割草和放牧对土壤种子库密度、植物功能群和种类组成的影响及其与地上植被的相似性关系,在内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)典型草原区设置3个不同强度的刈割处理,即无刈割对照(CK)和分别留茬15 cm(M15)、5 cm(M5)的处理,以及一个自由放牧处理(GR),土壤种子库采用环刀法多点取样结合四唑染色法测定种子活力,计数所有被检测有生命力的种子,并计算土壤种子库与地上植被在物种组成方面的相似性。结果表明:不同处理的土壤种子库密度范围为6245.0±1351.9~8155.9±909.1粒·m-2,无刈割对照的土壤种子库密度显著高于M15;从种子库的功能群组成来看,多年生杂类草种子密度最大,占种子库总量的55%~60%,1年生杂类草占36%~43%,GR与M15有显著差异;从物种组成来看,只有克氏针茅、砂韭的种子数量在刈割和放牧处理下显著低于对照。采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,CK、GR、M5、M15相似系数分别为0.55、0.58、0.48和0.60;研究预示,内蒙古典型草原土壤种子库对割草和自由放牧有很强的敏感性,刈割和自由放牧均降低土壤种子库密度,将降低退化克氏针茅草原的自然恢复能力。     

锡林河流域一个原生草原群落的碳素平衡研究

野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草( Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)草原群落(原生草原群落)的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计.结果表明:1)该群落中地上部净初级生产的碳素固定量的多年平均值为79.8 g C*m-2*a-1,根系碳素输入量的多年平均值为311.9 g C*m-2*a-1,碳素输入总量为391.7 g C*m-2*a-1; 2)土壤净呼吸量为346.9 g C*m-2*a-1,动物(昆虫)采食量14.7 g C*m-2*a-1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 g C*m-2*a-1,碳素输出总量为364.8 g C*m-2*a-1; 3)该群落中碳素输入略大于输出,净积累速率为26.9 g C*m-2*a-1,0-30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年.     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计,对生物量各组分(地上、地下部分)之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析.结果表明:在测定年度(1998年)整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在14%～39%之间,平均为27%;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系.上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性.     

锡林河流域一个放牧草原群落中根系呼吸占土壤总呼吸比例的初步估计

 采取根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个放牧羊草(Leymus chinensis)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计。结果表明：在测定年度整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在15%～37%之间,平均为24%;根系呼吸所占比例较高的月份与根系生长的高峰期基本一致,均出现在6月中旬和8月上旬;上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性。     

乌兰布和沙区紫花苜蓿生长发育模拟研究

借鉴积温学的原理,结合紫花苜蓿（Meicago sativa)生理生态学特性,建立了水分限制条件下干旱沙区紫花苜蓿生长发育模拟模型,该模型主要由生长发育阶段子模型,叶面积动态子模型,干物质积累子模型和干物质分配子模型组成。模拟计算结果表明,该模型能较好地预测沙地紫花苜蓿生长发育进程,叶面积变化动态及牧草产量变化动态,具有一定的实际应用价值。     

微根窗技术及其在植物根系研究中的应用

植物根系对固定植株和获得水分和养分起重要作用,但是土壤不可观测性的限制,给根系生态学的研究带来一定的困难。因此,找到原位观察根系生长的方法对研究根系生态学就显得尤为重要。目前微根窗技术被认为是研究根系生态学最有前途的方法。从微根窗系统的组成、微根窗管的安装、微根窗图象的收集及微根窗数据的利用等几个方面进行了概述。阐述了在微根窗使用和操作过程中需要注意的几个问题,微根窗管与土壤之间的良好接触是获得高质量微根窗图像数据的前提和基础;图象收集的频率依赖于测定和计算的根系参数,如果想得到根系现存量、生产力、更新和寿命的信息,必须避免采样间隔时间过长。     

锡林河流域一个原生草原群落的碳素平衡研究

野外调查与历史资料相结合 ,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)草原群落 (原生草原群落 )的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计。结果表明 :1 )该群落中地上部净初级生产的碳素固定量的多年平均值为 79.8gC·m-2 ·a-1 ,根系碳素输入量的多年平均值为 31 1 .9gC·m-2 ·a-1 ,碳素输入总量为 391 .7gC·m-2 ·a-1 ;2 )土壤净呼吸量为 34 6 .9gC·m-2 ·a-1 ,动物 (昆虫 )采食量 1 4 .7gC·m-2·a-1 ,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为 3 .2gC·m-2 ·a-1 ,碳素输出总量为 36 4 .8gC·m-2 ·a-1 ;3)该群落中碳素输入略大于输出 ,净积累速率为 2 6 .9gC·m-2 ·a-1 ,0 - 30cm土壤中的碳素周转速率为 6 .2 % ,周转时间为1 6年。     

氮添加对内蒙古温带典型草原生态系统碳交换的影响

生态系统碳交换(NEE)是评估碳循环及平衡的重要指标,由生态系统总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(ER)共同决定。以往研究表明,N添加能显著促进草地生态系统植物的生长进而提高生态系统的生产力,但N添加如何影响生态系统碳交换的结论仍不明确。同时,对于不同剂量的N添加对生态系统碳交换影响有何差异也不清楚。于2012和2013年在内蒙古草原开展N添加控制实验,设置中等剂量(10 g N m~(-2)a~(-1),N10)和高等剂量(40 g N m~(-2)a~(-1),N40)两个N添加处理,并采用生态系统原位观测箱系统监测不同N处理条件下的NEE动态。结果表明:2年中等剂量N添加处理(N10)下GPP较对照分别增加了15.6%和20%,而ER的变化不显著,该处理下NEE较对照显著降低了230%和337%(即固碳能力增强)。与中等剂量N添加处理结果不同,高等剂量N添加处理下GPP和ER均有不显著的降低趋势,同时,尽管该处理下NEE有升高的趋势(即固碳能力降低),但并不显著。土壤水分改善、土壤温度下降以及叶片N浓度增加可能是中等剂量氮添加促进该生态系统固碳能力的重要机制,而土壤酸化和物种组成改变可能是导致高等剂量N添加下生态系统固碳能力低于中等剂量的重要原因。研究结果表明,不同剂量N添加对生态系统生产力与呼吸的作用机制存在差异,导致生态系统固碳能力有着明显区别。     

Chitosan-DTPA-Gd舌间质磁共振淋巴造影显示兔颈淋巴的研究

目的：探讨磁共振间质淋巴造影剂Chitosan-DTPA-Gd经舌黏膜下注射后,显示颈淋巴的应用价值。方法：选取健康成年纯种新西兰大白兔12只,麻醉并仰卧位固定磁共振平扫,再于每只兔双侧舌缘中后交界处粘膜下各注射0.1 mL造影剂,注射部位按摩30秒,按摩后5、10、15、20、25、30、35、40 min行三维增强磁共振淋巴造影成像,测量增强前后不同时间颈部淋巴结的信号强度（SI）,计算相对应的信号强化率（E%）,采用SPSS软件进行数据的统计学分析。结果：Chitosan-DTPA-Gd于兔双侧舌缘粘膜下注射后很快吸收进入颈部淋巴引流区,淋巴结及淋巴管明显、均匀的强化,血管无显影。颈部淋巴结于注射后15 min信号强度达到峰值,并可保持一段时间,25 min后信号强化率开始明显降低,40分钟后淋巴系统显影与周围组织无差别。结论：间质磁共振淋巴造影剂Chitosan-DTPA-Gd用量小,强化效应明显,能够有效的显示颈部淋巴结形态及淋巴管走形。