高寒矮嵩草草甸冬季CO2释放特征

冬季碳排放在高寒草地年内碳平衡中占有重要位置。为探讨高寒草地冬季碳排放特征及温度敏感性,于2003-2005年在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,利用密闭箱-气相色谱法连续观测了高寒矮嵩草草甸2个冬季的生态系统、土壤呼吸通量特征。结果表明:1)高寒矮嵩草草甸冬季生态系统呼吸、土壤呼吸均具有明显的日变化和季节变化规律,温度是其主要的控制因子,能够解释44%以上的呼吸速率变异。2)冬季生态系统呼吸与土壤呼吸速率在统计上没有显著差异,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例高达85%以上。3)2003-2004年冬季生态系统呼吸、土壤呼吸的Q₁₀值分别为1.53,1.38;2004-2005年冬季生态系统呼吸与土壤呼吸的Q₁₀值为1.86,1.68,2个冬季生态系统呼吸的Q₁₀值均高于土壤呼吸。4)未发现高寒矮嵩草草甸冷冬年份的Q₁₀值高于暖冬年份以及冬季的Q₁₀值高于生长季。     

鄱阳湖湿地两种优势植物叶片C、N、P动态特征

2011年2—6月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区逐月测定了灰化苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)叶片C、N、P含量及其地上生物量,以阐明鄱阳湖湿地优势植物C、N、P含量及化学计量比动态特征与控制因子,探讨湿地养分利用与限制状况。结果表明：1）两种优势植物叶有机碳含量变化范围分别为365.3—386.6 mg/g和352.6—393.2 mg/g,平均值(?标准差)分别为(375.5?17.4) mg/g和(371.7?12.5) mg/g;叶N含量分别为6.96—17.59 mg/g和5.50—20.68 mg/g,平均值分别为(11.35?1.40) mg/g和(11.54?0.84) mg/g;叶P含量变化范围为0.65—2.14 mg/g和0.57—2.25 mg/g,平均含量为(1.56?0.69) mg/g和(1.55?0.68) mg/g。两种植物C:N、C:P、N:P平均值分别为37.65、413.60、9.62和41.05、410.29、9.57,C、N、P及其化学计量比种间差异不显著(P>0.05)。2）气温与地上生物量是N、P及其化学计量比季节变化的主要控制因子,气温和生物量对两种优势植物叶片氮、磷含量的影响要高于对叶有机碳含量的影响。3）植物C:N、C:P与地上生物量变化趋势基本一致,显示N、P养分利用效率随植物的快速生长而提高;根据两种优势植物及土壤N、P含量与化学计量比来判断,研究区植物更多地受氮限制。     

不同土壤水分含量下高寒草地CH4释放的比较研究

2003年6月30日～9月4日,利用密闭箱-气相色谱法,对发育于不同水分状况下的灌丛草甸(GC)、矮嵩草草甸(AC)、藏嵩草草甸(ZC)和季节性湿地(SD)的CH4释放速率进行了比较研究.结果表明,观测期间,季节性湿地处于淹水状态,其它三种土壤平均水分含量分别为39.6%(GC)、38.4%(AC)、65.9%(ZC),而CH4平均释放速率分别为-0.031±0.030(GC)、-0.026±0.018(AC)、1.103±0.240(ZC)和6.922±4.598 mg·m-2·h-1(SD),随着土壤水分含量的增加,高寒草地土壤CH4释放由吸收转为排放,表现出与土壤湿度很好的一致性.矮嵩草草甸不同处理CH4吸收强度AC＜AJ＜AL,它们之间的差异除与土壤水分有关,还可能与处理引起的CH4传输途径不同有关.实验期间,矮嵩草草甸和灌丛草甸土壤-植物系统分别吸收CH438.69和46.13 mg·m-2,是大气温室气体CH4的弱汇,藏嵩草草甸和季节性湿地则是大气温室气体CH4的源,分别排放CH4 1.641和10.30 g·m-2.     

沙化程度和林龄对湿地松叶片及林下土壤C、N、P化学计量特征影响

为阐明沙化程度和林龄对湿地松(Pinus elliottii)叶片及林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征影响,探讨C、N、P化学计量比对沙山植被恢复的指示意义,在鄱阳湖多宝沙山沿沙化梯度测定了不同林龄湿地松叶片及林下土壤C、N、P含量。结果表明:1)在叶片C、N、P及其化学计量比中叶N与C∶N对沙化程度和林龄变化反应最为敏感。对于轻度与中度沙化区的5年生与10年生湿地松林,林龄、林龄与沙化程度的交互作用均对叶N及C∶N产生显著影响;对于中度与重度沙化区的2年生和10年生湿地松林,林龄和沙化程度均显著影响叶N与C∶N。2)叶片与土壤二者C、N、P及化学计量比对沙化程度与林龄变化的响应不完全一致。林龄、林龄与沙化程度的交互作用对轻度与中度沙化区5年生和10年生湿地松林土壤全N有显著影响;对于中度与重度沙化区2年生和10年生湿地松林,仅沙化程度对土壤全磷以及林龄对土壤有机碳影响显著。3)10年生湿地松叶片N∶P平均值为20.63,10年生以下湿地松叶片N∶P平均值为15.61,随着林龄的增加,湿地松生长由N、P共同限制逐渐转向更受P的限制。     

土壤养分变化对鄱阳湖湿地植物叶片氮磷及其化学计量关系的影响

在鄱阳湖湿地典型分布区采集常见植物的叶片与根际土壤样品,以探讨土壤养分变化对湿地植物叶片氮磷含量及其化学计量关系的影响。结果表明:鄱阳湖湿地植物叶N含量变化范围为4.98~52.29 g·kg~(-1),平均值为(21.71±8.99) g·kg~(-1);叶P含量波动范围为0.44~3.02 g·kg~(-1),平均值为(1.38±0.53) g·kg~(-1); N∶P平均值为(17.19±8.23);叶片N、P含量受土壤P含量的影响显著,对土壤P含量的变化较N更敏感;叶片N∶P化学计量关系具有稳定性特征,不随土壤N、P养分变化而产生显著差异,且叶片N-P线性关系在不同土壤养分环境下没有发生策略位移现象。     

鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菰(Zizania latifolia(Griseb.))、灰化苔草(Carex cinerascens)、红穗苔草(Carex argyi)和水蓼(Polygonum hydropiper)等6种优势植物新鲜叶片、凋落物及表层0—15cm土壤样品测定了碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明不同物种、不同生活型间C、N、P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异。结果表明:1)C、N、P含量变化范围分别为:叶片380.6—432.2 mg/g,15.3—32.6 mg/g和1.3—2.0 mg/g;凋落物345.4—416.1 mg/g,10.8—20.8 mg/g和1.1—1.7 mg/g;土壤15.0—38.1 mg/g,1.2—3.1 mg/g和0.7—1.1mg/g,不同物种间叶片、凋落物及土壤C、N、P含量差异显著,且叶片C、N、P含量显著高于凋落物与土壤。2)土壤C∶N、C∶P及N∶P值显著低于叶片与凋落物,且土壤C、N、P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的C∶N、N∶P分别能解释土壤C∶N、N∶P变异的35%、18%。3)挺水植物与湿生植物之间叶片C∶N、N∶P值差异显著,C∶P则差异不显著,凋落物C∶N、C∶P与N∶P均未达到显著性差异。     

土壤-牧草氮素供需状况变化对高寒草甸植被演替与草地退化的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站 ,选取处于不同退化阶段的具有典型代表意义的草甸草场为研究对象 ,通过对其土壤氮素矿化补给能力、牧草对氮素的需求量的研究 ,探讨土壤 牧草氮素供需状况变化对高寒草甸植被演替与草地退化的影响。结果表明 ,在牧草生长季 5～ 8月 ,高寒草甸土壤的氮素矿化补给量为 15 86 g·m-2 ,而随着高寒草甸退化程度的加重 ,植物群落中优势种群由禾草演替为禾草 苔草 嵩草、嵩草至杂类草 ,其牧草生长需要的总氮量分别为 2 2 86、2 4 87、37 3、14 96g·m-2 ,只有在杂类草草甸阶段 ,其牧草生长对氮素的需求才与其土壤氮素供求相适配 ,可见养分是高寒草甸植被演替与草场退化的重要驱动因子之一。     

高寒矮嵩草草甸大气-土壤-植被-动物系统碳素储量及碳素循环

对高寒矮嵩草草甸生态系统中大气 -土壤 -植被 -动物分室碳素储量及碳素循环进行了研究 ,结果表明 ,草毡寒冻雏形土土壤库 0～ 30 cm碳素储量为 2 4 7.30 t C/ hm2 。土壤 CO2 平均释放速率 70 .94± 54.76kg/ (hm2· d) ,年释放量为 6.630 t C/ (hm2·a) ,比退化草地 4.62 0 t C/ (hm2·a)释放量高。植物包括根系总固碳量为 4.648t C/ (hm2· a) ,动物亚系统中 ,藏系绵羊个体同化的碳素为 7.562 kg C/ (hm2· a) (成年羊 ) ,作为畜产品迁出生态系统。生态系统初级生产固碳量占每年土壤 CO2 释放量的 70 .1 6% ,占生长季土壤 CO2 释放量的 96.43% ,退化草地土壤 CO2 释放量比初级生产固碳量要低。认为高寒矮嵩草草甸生态系统土壤是大气温室气体 CO2 的小的排放源。     

鄱阳湖苔草湿地非淹水期CO2释放特征

2009年9月至2010年4月非淹水期,在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,选择以灰化苔草为建群种的洲滩湿地,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分(TJ)2个试验处理（分别代表生态系统和土壤呼吸）,利用密闭箱-气相色谱法测定了非淹水期鄱阳湖苔草湿地CO₂释放通量.结果表明：苔草湿地生态系统呼吸与土壤呼吸均具有明显的季节变化模式,释放速率变化范围分别为89.57～1243.99和75.30～960.94mg CO₂·m^-2·h^-1,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例为64%(39%～84%);土壤温度是苔草湿地CO₂通量的主要控制因子,可以解释呼吸速率80%以上的变异;生态系统呼吸与土壤呼吸的温度敏感性指数(Q₁₀)分别为3.31和2.75,且冬季的Q₁₀值明显高于春秋季节;土壤水分与CO₂释放速率之间未达到显著相关;非淹水期,鄱阳湖苔草湿地是大气CO₂的汇,其强度为1717.72 g C·m^-2.     

鄱阳湖沉水植物区不同深度土壤甲烷排放对温度水分变化的响应

采集鄱阳湖沉水植物区0-10 cm和10-30 cm土壤样品,通过设置2个温度（18℃和28℃）和2个水分（淹水2 cm和土柱取出水面后的实际土壤水分含量）处理组合,进行持续2年的甲烷（CH₄）排放室内培养实验,以探讨不同深度土壤CH₄排放对温度、水分变化的响应差异,以及温度、水分和土层对湿地土壤CH₄排放的交互影响。结果表明：0-10 cm和10-30 cm土壤CH₄排放速率变化范围分别为0.01-3.63 μgCH₄-C kg^-1d^-1、0.02-1.99 μgCH₄-C kg^-1d^-1;均值分别为0.72和0.15 μgCH₄-C kg^-1d^-1。温度、水分和土层3因素及其交互作用均对土壤CH₄排放有显著影响（P<0.01）,且土层的影响最大。两水分处理下的CH₄排放对温度变化的敏感性均表现为0-10 cm（Q₁₀为1.78、3.26）高于10-30 cm土层（Q₁₀为1.04、1.08）。CH₄平均排放速率及累计排放量均表现为0-10 cm显著高于10-30 cm土层,且培养前期高于培养后期,显示基质有效性对土壤CH₄排放的重要影响。