气温和降雨量对中国湿地生态系统CO2交换的影响

湿地由于具有较高的初级生产力以及较低的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的潜在有效碳汇.虽然近年来中国湿地生态系统CO₂交换过程及其影响机制研究取得了一系列进展,但尚缺乏对数据进行系统性整合分析.基于29篇文献的数据,对中国21个典型湿地植被净生态系统CO₂交换(NEE)、生态系统呼吸(R_eco)、总初级生产力(GPP)、NEE的光响应参数以及R_eco的温度响应参数进行整合分析,并探讨了这些指标对温度与降雨的响应.结果表明： 年尺度上,气温和降雨量对NEE(R²=50%,R²=57% )、GPP(R²=60%,R²=50%)和R_eco(R²=44%,R²=50%)均有显著影响(P<0.05).生长季尺度上,NEE (R²=50%)、GPP (R²=36%)和R_eco(R²=19%)与气温呈显著相关(P<0.05);同时NEE(R²=33%)和GPP(R²=25%)也与降雨量呈显著相关(P<0.05),但R_eco与降雨量的相关关系不显著(P>0.05).生长季降雨量与最大光合速率(A_max)之间呈显著相关 (P<0.01),但与表观量子产率(α)、白天生态系统呼吸速率(R_eco,day)无显著相关(P>0.05).生长季气温对α、A_max和R_{eco, day}均无显著影响(P>0.05).生态系统基础呼吸速率(R_ref)与降雨量无显著相关(P>0.05),但是生态系统呼吸的温度敏感系数(Q₁₀)与降雨量呈显著的线性负相关(P<0.05),同时气温对Q₁₀(R²=0.35)、R_ref(R²=0.46)均产生显著影响(P<0.05).     

黄河三角洲自然湿地动态演变及其驱动因子

以1989、2000和2009年3期Landsat TM和ETM+影像为基本数据源,结合地理信息系统技术与实地考察校正,分析黄河三角洲自然湿地的演变动态及其驱动因子.结果表明,受水盐等因素的影响,自然湿地的分布在空间上呈现出规律性变化.1989-2000年,黄河三角洲的自然湿地面积的年变化率为-0.3,动态度为3.1,而在2000-2009年,其年变化率为-1.8,动态度为5.1,表明自然湿地面积变化情况有所加剧.对湿地变化原因的分析表明,黄河水情是自然因素中最重要的方面,部分自然湿地亚类之间存在相关性;养殖池、水田建设等人为因素与自然湿地的减少有着显著的相关性,灌草地减少则与居民和工矿建筑用地增加有密切关系.     

盐胁迫下菊芋根系脱落酸对钠离子转运和光系统Ⅱ的影响

通过根系施加脱落酸(ABA)合成抑制剂钨酸钠,研究盐胁迫(150 mmol·L^-1 NaCl)下菊芋根系ABA信号对根系Na⁺转运、叶片Na⁺积累和光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响。结果表明:钨酸钠抑制盐胁迫下根系ABA合成,降低根系Na⁺外排,提高根系Na⁺向叶片的转运系数。盐胁迫增加叶片Na⁺含量,没有影响叶片膜脂过氧化、PSⅡ反应中心蛋白合成和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)。根系ABA合成受抑制,显著增加盐胁迫下叶片Na⁺积累,加剧叶片膜脂过氧化,损伤PSⅡ反应中心蛋白,显著降低F_v/F_m,诱发PSⅡ光抑制。总之,盐胁迫下菊芋根系ABA信号诱导根系Na⁺外排,抑制Na⁺向地上部转运,有利于减少叶片Na⁺积累,防御PSⅡ氧化损伤。     

黄河三角洲高潮滩芦苇植被区天津厚蟹的食源食性

通过稳定同位素方法,研究植物在大型底栖动物的食源占比,可以为滨海湿地下行效应提供直接证据。本文研究了黄河三角洲高潮滩芦苇区天津厚蟹的食性和食源。结果表明: 该植被区蟹类密度为(5.5±1.5) ind·m^-2,存在夜间攀爬芦苇取食的行为。在室内试验条件下,天津厚蟹具有明显的食物偏好,偏好取食芦苇新鲜叶片。通过稳定同位素食源分析发现,在野外自然环境下,芦苇叶片是天津厚蟹的重要食源之一。鲜叶[5月:(6.4±4.9)%;7月:(5.8±4.9)%;9月:(12.5±8.8)%]和枯叶[5月:(12.4±7.8)%;7月:(15.5±9.9)%;9月:(15.1±9.4)%]的食源占比均具有时间异质性。天津厚蟹不仅可能通过取食抑制芦苇生长,还可能通过取食的扰动行为影响该植被区的枯落物分解。     

黄河三角洲河滩与潮滩芦苇对盐胁迫的生理生态响应

研究黄河三角洲两种生境芦苇对盐胁迫的生理生态响应差异,能为退化滨海湿地生态修复中芦苇植株来源的选择提供重要的理论支持。在盐胁迫(300 mmol/L NaCl)下,比较研究了黄河三角洲河滩芦苇(低盐生境)和潮滩芦苇(高盐生境)叶片中的Na~+含量、根部分生区Na~+流速、叶片的光合作用参数、H_2O_2的含量、抗氧化酶的活性、丙二醛和脯氨酸的含量。结果表明:盐胁迫显著提高了河滩芦苇叶片中Na~+含量,但对潮滩芦苇叶片Na~+影响不显著。进一步通过非损伤微测技术研究发现,盐胁迫后,潮滩芦苇比河滩芦苇的根部分生区的Na~+外排流速更高(潮滩芦苇:(1982.05±122.74) pmol cm~(-2) s~(-1)vs.(87.93±12.94) pmol cm~(-2) s~(-1),P0.01;河滩芦苇:(1574.16±458.90) pmol cm~(-2) s~(-1)vs.(-126.88±23.01) pmol cm~(-2) s~(-1),P0.01),能有效调节细胞内离子平衡。另外,盐处理7天后潮滩芦苇光合速率((16.36±1.09)μmol m~(-2) s~(-1)vs.(22.79±0.67)μmol m~(-2) s~(-1),P0.01)显著高于河滩芦苇((12.71±0.97)μmol m~(-2) s~(-1)vs.(23.81±0.55)μmol m~(-2) s~(-1),P0.01)。盐胁迫诱导了两种芦苇叶片中H_2O_2含量和丙二醛含量的显著升高,而脯氨酸及抗氧化酶的活性也随之显著升高,并且也显著升高了潮滩芦苇的谷胱甘肽还原酶(GR)活性((6.90±1.73) U/mg蛋白质vs.(3.54±0.54) U/mg蛋白质,P0.05)。综上,潮滩芦苇比河滩芦苇更适应盐胁迫,因其根系具有更高的排Na能力,且脯氨酸含量及抗氧化酶活性较高,提高了抗逆性。因此,在黄河三角洲退化滨海湿地生态修复中,可以优先选择潮滩芦苇作为植被修复的材料。     

玉米农田土壤呼吸作用的空间异质性及其根系呼吸作用的贡献

基于4月底到9月底东北地区玉米农田土壤呼吸作用全生长季的观测,阐明了土壤呼吸作用的空间异质性特征,综合分析了水热因子、土壤性质、根系生物量及其测定位置对土壤呼吸作用空间异质性的影响,并对生长季中根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行了估算。结果表明,在植株尺度上,土壤呼吸作用存在着明显的空间异质性,较高的土壤呼吸速率通常出现在靠近玉米植株的地方。根系生物量的分布格局是影响土壤呼吸作用空间异质性的关键因素。在空间尺度上,土壤呼吸作用与根系生物量呈显著的线性关系,而土壤湿度、土壤有机质、全氮和碳氮比对土壤呼吸作用空间异质性的影响并不显著。通过建立土壤呼吸作用与玉米根系生物量的回归方程,对根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行了间接估算。玉米生长季中,根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在43．1％～63．6％之间波动,均值为54．5％。     

刈割加淹水对互花米草萌发和幼苗生长的影响

互花米草(Spartina alterniflora)是我国危害最严重的外来入侵植物之一,探索环保、经济、有效地防治互花米草的技术对保护我国海滩生态环境具有重要意义。本研究通过人工气候室(20~25℃)的盆栽实验,研究刈割与淹水对互花米草萌发和幼苗生长的影响。实验持续4个月,对互花米草地上部分进行了2次刈割,首次刈割是在互花米草生长季结束时,3个月后进行第二次刈割。首次刈割后持续淹水至实验结束,淹水处理设计0、5、10、20 cm四个淹水深度。首次刈割后各淹水处理互花米草根茎上迅速萌发克隆苗,种子的萌发比克隆苗晚约3个月。不同淹水深度对克隆苗的萌发和生长均有抑制作用,克隆苗株数、株高和地上生物量均随淹水深度增加而减少。第二次刈割后各淹水处理均没有再萌发克隆苗,但有少量种子实生苗,其中20 cm水深处理的实生苗数量最少。刈割加淹水可以很好地抑制互花米草的萌发和幼苗生长,据此建议互花米草防治方案为:在春季萌芽前,修筑堤坝,保持淹水20 cm,在营养生长期后期贴地刈割互花米草,继续淹水,第二年重复同样的刈割和淹水。为防止二次入侵,需要在邻近的互花米草分布区同时进行治理。     

潮汐作用下干湿交替对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO2交换的影响

潮汐作用作为盐沼湿地独特的水文特征能在短时间内强烈影响盐沼湿地的碳平衡.利用涡度相关和微气象监测技术,对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO₂交换(NEE)和环境因子进行监测,并同步监测潮汐变化,探究潮汐过程及潮汐作用下干湿交替对NEE的影响.结果表明: 潮汐过程促进了白天生态系统CO₂的吸收但未对夜晚CO₂的释放产生显著影响,潮汐淹水成为影响白天NEE的主要因子.干旱阶段和湿润阶段NEE的日平均动态均呈“U”型曲线,但干旱阶段NEE的变幅较小.干湿交替增强了白天生态系统CO₂的吸收,干旱阶段最大光合速率(A_max)、表观量子产量(α)和生态系统呼吸(R_eco)的均值均高于湿润阶段.此外,干湿交替减少了盐沼湿地夜晚NEE释放的同时增强了其温度敏感性.     

模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3～4.8 ℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望:加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.