火因子对荒漠化草原草本层片植物群落组成的影响

火烧是世界许多地区关键的生态因子,也是人工和自然生态系统重要的干扰因素和管理工具,对格局与过程有着深刻的影响。采用人为放火试验研究了春季不同时间火烧对典型温带荒漠化草原草本植物群落组成的影响,结果表明:晚春火烧后当年,草本植物层片物种多度显著高于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片物种多度与未火烧样地差异不显著(P>0.05);晚春火烧后当年和第2年及早春火烧后当年,草本植物物种丰富度、多样性和均匀度均有所降低,且晚春火烧对植物群落组成的影响大于早春火烧。晚春火烧当年草本植物层片地上部分生物量显著大于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片地上部分生物量大于未火烧样地,但差异不显著(P>0.05);不同物种多度、高生长对火因子的响应不同。表明春季不同时间火烧处理对荒漠化草原草本植物层片植物群落组成的影响存在差异。     

草原化荒漠草本植物对人工施加磷素的响应

荒漠地区因土壤水分和养分含量较低而限制了植被的生长,且磷素对于植物的生长具有重要的作用。利用人工施加磷素的控制实验研究了不同磷肥处理对荒漠区草本植物物种丰富度、多度、盖度、生物量、植物株高等群落学特征的影响。实验表明：物种丰富度和多度在施肥量分别为12.5,25和50 g?m-2的梯度下,施肥当年和第二年相较于对照均有所降低,且施肥梯度越高,降低越明显;植被盖度和地上部生物量则在两年的实验中表现出相似的规律,在不同的施肥梯度下均有所提高,高肥处理对其促进作用更大,且在降水充足的07年高于降水较少的08年,说明水肥耦合更有助于群落生产力的提高;优势种株高则对磷素的响应存在种间差异,年际间的差异也较大,这或许与荒漠植物本身特有的生物学特性有关。     

沙坡头地区草本植物层片对施加氮素的响应

以沙坡头人工固沙区草本层片植物为研究对象,分析不同氮肥处理下,物种丰富度、多度、盖度、高生长以及地上部生物量等群落学特征对不同氮肥水平的响应。人工施加氮肥1年的试验结果表明:除50g·m-2的施肥水平外,其他各施肥水平下群落物种丰富度均高于对照;多度随施肥梯度的增加整体上呈下降趋势,施肥梯度越高,下降越明显,其中在50g·m-2的施肥水平下,多度相比于对照下降了86.7%;盖度随施肥水平梯度的增大呈先上升后下降的趋势,在20g·m-2的施肥水平下盖度达到最大值,其与对照间的差异达到了显著性水平(P<0.05);植物高生长对氮肥水平的响应存在种间差异;地上部生物量则在低肥水平下高于对照,而高肥水平下低于对照。总体而言,氮肥水平对荒漠生态系统群落物种多样性和生产力的影响呈低肥促进、高肥抑制的效应。     

氮沉降对荒漠化草原草本植物物种多样性和群落组成的影响

采用野外条件下人工外源施加氮素模拟氮沉降的方式,设置了0、6、12和24g.m-2 4个纯氮素投加水平,在试验第一年(2007年)将不同水平的氮素随机投加到样方中,随后两年(2008～2009年)不再继续投加,研究氮沉降对荒漠化草原草本植物物种多样性和群落物种组成的影响。结果表明:植物物种丰富度和多度在年内均随着氮素投加水平的增大而降低,且物种多度比丰富度的降低程度更大;植物物种丰富度和多度年际间的变化则表现为低氮水平下差异显著(P<0.05),高氮水平下差异不显著的规律(P>0.05)。氮沉降改变了草本层片植物群落的物种组成,相对于多年生禾本科植物,多年生非禾本科植物在氮素处理下消失的概率更大。可见,氮沉降会降低荒漠化草原草本植物的物种多样性,改变草本植物群落的物种组成,且对荒漠化草原草本植物群落的影响是一个长期的过程。     

露天煤矿排土场不同配置人工植被对草本植物物种多样性的影响

2012年8—9月对黑岱沟露天煤矿北排土场乔木、乔木+灌木、乔木+草本(禾本科)、乔木+草本(豆科)和撂荒地5种人工植被配置条件下草本植物种类和数量进行了调查。结果表明:撂荒地的植物物种多度为181.00±12.52,显著高于其他植被配置条件的物种多度;撂荒地和乔木+草本(豆科)配置的植物物种丰富度最高,分别为4.50±0.95和4.78±0.87,显著高于其他植被配置条件的物种丰富度。植物物种多度、丰富度与土壤有机质和全氮呈正相关,与磷含量呈显著负相关。增加排土场浅层土壤有机质和全氮含量,控制土壤磷的输入是促进露天煤矿排土场植物物种多样性恢复的有效措施。促进排土场草本植物多样性恢复,应优先考虑种植能够明显改善土壤质量的物种,如豆科植物。     

腾格里沙漠东南缘生物土壤结皮的固氮潜力

以腾格里沙漠东南缘广泛分布的3类典型生物土壤结皮(藻类结皮、地衣结皮和藓类结皮)为研究对象,在野外环境下连续一年(2010年6月至2011年5月)测定了不同类型结皮的固氮潜力、季节变化,及其对环境因子的响应特征.结果表明：整个试验期间,藻类、地衣和藓类结皮的固氮活性分别为14～133、20～101和4～28 mol·m^-2·h^-1,差异显著,这种差异主要是由结皮种类组成的差异所致.3类结皮固氮活性对环境因子的响应特征基本一致.3类结皮固氮活性与降水量关系不显著,但与试验前3天小于3 mm的降水量均呈显著的正相关关系,说明该地区3类结皮在3 mm降水条件下即可达到最大固氮速率.3类结皮固氮活性与试验期温度均呈显著的二次函数关系,随气温升高均呈先上升后下降的趋势,藻类和地衣结皮的固氮活性在超过30 ℃后即迅速下降,而藓类结皮的固氮活性在超过25 ℃后即开始下降,说明不同类型结皮具有不同的固氮适宜温度区间.3类结皮固氮活性的季节变化均表现为秋季>春季>夏季>冬季,夏季高温和冬季低温抑制了结皮固氮酶活性,而春末秋初适宜的水热条件促进了其固氮活性的提高,结皮固氮活性的季节变化主要受水热因子的共同调控.温带荒漠区生物土壤结皮在湿润条件下全年均具有固氮能力,环境因子对其氮固定的控制作用层次分明,水分是影响其固氮速率和持续时间的关键因子,在水分和碳源充足的条件下,温度则是制约其固氮能力的主要因子.     

考虑气候因子变化的湖泊富营养化模型研究进展

气候因子是影响湖泊营养状态和进程的主要自然因素.在全球气候变化的趋势下,将气候因子的变化纳入湖泊富营养化模型中,可以为湖泊演化趋势分析和环境管理决策提供技术支持.本文首先分析了气温、降水、光照和大气等气候因子对湖泊富营养化的影响,进而对考虑气候因子变化的数理统计与分析模型、生态动力学模型、系统生态学模型及智能算法等的研究进行了综述.在此基础上,对完善气候因子变化下湖泊营养状态变化的模型研究进行了展望：1)加强气候因子作用于湖泊营养状态的机理研究;2)选择合适的气候模拟模型,合理设置气候变化情景,在不同模型嵌套时保证时空尺度的匹配;3)以水动力学模型为基础,耦合生态模型及智能算法等,并结合良好的气候模拟模型,以精确模拟预测气候变化下湖泊富营养化的演化过程和趋势.     

施氮对荒漠化草原土壤理化性质及酶活性的影响

以腾格里沙漠东南缘的荒漠化草原为对象,设置添加0、1.75、3.5、7和14 g N·m^-2·a^-1 5个氮素水平,研究了施氮对该地区土壤理化性质和土壤酶活性的影响.结果表明: 施氮导致表层(0～10 cm)和下层(10～20 cm)土壤中总氮、NO₃^--N、NH₄⁺-N和有效氮的累积,土壤pH下降,对土壤有一定的酸化作用.施氮明显抑制了土壤酶活性,且不同酶活性在氮素投加水平、土层深度和年际间有所差异.土壤酶活性与土壤氮素水平、土壤pH及土壤水分之间存在显著相关关系.