高山林线交错带高山杜鹃的凋落物分解

凋落物分解是维持生态系统生产力、养分循环、土壤有机质形成的关键生态过程。高山林线交错带是陆地生态系统中对气候变化响应的敏感区域。季节变化和海拔梯度上的植被类型差异可能会影响该区域凋落物的分解,进而对高山生态系统的碳氮循环产生重要影响。采用凋落物分解袋的方法,研究了川西高山林线交错带优势种高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落叶在雪被期和生长季的分解特征。结果显示:(1)季节变化和植被类型对高山杜鹃凋落物的分解均具有显著影响(P0.05),凋落叶的质量损失主要发生在生长季且在高山林线最大,暗针叶林中雪被期的质量损失略高于生长季,但差异不显著;(2)林线交错带上高山杜鹃凋落叶分解缓慢,一年干物质失重率为9.62%,拟合分解系数k为0.145;(3)高山杜鹃凋落叶的质量变化主要体现在纤维素降解显著且集中在雪被期,木质素无明显降解,在高山林线上C/N、C/P、木质素/N变化幅度较小且C、N、P的释放表现得稳定而持续。结果表明,季节性雪被对林线交错带内高山杜鹃分解的影响不仅局限在雪被期内,雪被融化期间频繁的冻融作用和雪融水淋洗作用可能会促进高山杜鹃凋落物在生长季初期的分解。总的来看,在气候变暖的情景下,雪被的缩减、生长季的延长和高山杜鹃群落的扩张可能加速高山林线交错带高山杜鹃凋落物的分解。     

北方两省农牧交错带沙棘根围AM真菌与球囊霉素空间分布

2009年7月在内蒙古和河北两省农牧交错带沙棘(Hippophae rhamnoides L)集中分布区选取3个典型样地,分别从0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm和40-50cm土层采集沙棘根围土壤样品,研究了沙棘根围AM真菌与球囊霉素空间分布及与土壤因子的相关性。结果表明,沙棘能与AM真菌形成良好的疆南星型(Arum-type)丛枝菌根。AM真菌定殖率和孢子密度与样地生态条件密切相关。大梁底村和多伦东样地AM真菌不同结构定殖率及孢子密度无明显差别,但均显著高于黄柳条村样地,只在大梁底村发现丛枝定殖;孢子密度在3个样地均随土层加深而降低,不同结构定殖率在大梁底村随土层加深而降低,其他2个样地无明显变化规律;AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-30cm浅土层。根围土壤总球囊霉素(TEG)和易提取球囊霉素(EEG)含量在3个样地均随土层加深而降低。相关性分析表明,孢子密度与菌丝定殖率、泡囊定殖率和总定殖率极显著正相关。AM真菌菌丝、泡囊和总定殖率与土壤pH值、有机C、碱解N和速效P含量、脲酶和碱性磷酸酶活性极显著正相关,丛枝定殖率与土壤碱解N含量和脲酶活性显著正相关。多元线性回归方程表明,AM真菌不同定殖结构和土壤因子对TEG和EEG含量贡献不同,对于TEG:菌丝>孢子>泡囊;有机C>速效P>酸性磷酸酶>pH值,对于EEG:泡囊>孢子>菌丝;有机C>速效P。结果建议,AM真菌孢子密度、菌丝定殖程度和土壤球囊霉素含量在一定程度上能综合反应土壤AM真菌群落、有机C动态和养分循环进程,可以作为土壤质量及功能评价的新指标进一步深入研究。     

北方农牧交错带多伦县生态系统服务权衡与协同关系研究

科学理解生态系统服务的权衡/协同关系,对于正确指导生态系统可持续管理实践具有重要意义。以位于北方农牧交错带的多伦县为研究区,基于土地利用/覆被、气象、土壤类型、归一化植被指数(NDVI)以及社会经济统计资料等多种数据,分析了2000年、2015年食物供给、碳固持、土壤保持、防风固沙及产水量5种生态系统服务的时空变化,识别了5种服务的供给热点区,并基于相关分析法从县域、乡镇及不同地类3种尺度上对生态系统服务间的权衡/协同关系进行分析。结果表明:(1)2000—2015年,食物供给与土壤保持量增幅较大,产水量与碳固持的供给量增幅较小,防风固沙量大幅下降,5种服务的空间格局基本保持不变;(2)多伦县1类热点区面积明显增加,3类热点区面积明显减少;面积占比超过50%的草地提供5种服务的能力强于耕地;(3)多伦县生态系统服务的权衡关系主要存在于产水量与土壤保持、产水量与碳固持、产水量与食物供给三对服务中;由于研究区生态系统环境的空间异质性较强,各乡镇和两种地类(草地和耕地)上分别只有4对和3对生态系统服务的权衡/协同关系与县域保持一致;(4)不同土地利用类型、海拔、土壤类型等因素的组合使多伦县乡镇之间及乡镇与县域之间的权衡/协同关系存在明显差异。因此,在生态环境更为复杂的整个北方农牧交错带,更需选取合适的空间尺度进行生态系统服务的权衡/协同关系分析,以指导决策者制定合理的生态系统管理措施。     

北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤呼吸对不同形态氮添加和刈割的响应

农牧交错带草地生态系统兼受农业和牧业的影响, 属于脆弱生态系统, 尤其是养分贫瘠的盐碱化草地, 其生态系统结构和功能对外界干扰的响应更加强烈。位于晋西北地区的农牧交错带盐碱化草地, 地理位置独特, 区别于天然牧区草地生态系统。由于毗邻农田, 农业氮肥的过量使用促进了活性氮气体排放, 同时使得农牧交错带草地土壤碳氮循环发生改变。刈割是北方农牧交错草地生态系统的主要管理方式, 为了深入探究氮添加和刈割管理方式对农牧交错带草地碳循环的影响, 进一步厘清该区域草地生态系统的碳动态问题, 该研究设置了一个不同形态氮添加和刈割的裂区实验, 测定土壤呼吸对不同形态氮肥添加和刈割的响应, 为进一步科学管理该区域草地提供可靠的依据。实验样地位于山西省右玉县境内的“山西农业大学农牧交错带草地生态系统野外观测研究站”, 于2017年设置不同形态氮添加和刈割处理, 实验处理包括对照(不刈割和刈割)、尿素添加、缓释尿素添加、刈割+尿素添加、刈割+缓释尿素添加, 每种处理6个重复, 共36个小区。在不同处理条件下测定土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、土壤微生物生物量、土壤无机氮含量、植物地上和地下生物量, 并计算土壤累积碳排放量及CO₂通量。研究结果表明: (1)短期(2017-2018年)尿素和缓释尿素的添加显著提高了该地区土壤呼吸速率和土壤累积碳排放量。与添加缓释尿素相比, 添加尿素处理下的土壤呼吸速率和累积碳排放量更高; (2)刈割显著降低土壤呼吸速率和累积碳排放量; (3)短期氮添加和刈割的交互作用对土壤呼吸速率没有显著影响。因此, 短期氮添加促进了北方农牧交错带盐碱化草地土壤碳释放, 刈割抑制土壤呼吸, 降低了累积碳排放量, 这可能是由于刈割移除地上植物, 减少了凋落物的输入, 底物减少导致土壤微生物活性降低。但是随着处理时间的延长, 氮添加和刈割对该农牧交错带盐碱化草地土壤碳动态的影响还有待进一步探究和发现。     

人地作用关系中生态陷阱现象解析

选择我国北方农牧交错带作为案例对象,分析了该区人地作用关系中生态脆弱的本质与恶性循环链式反应的机理,并用生态陷阱来类比描述人地作用关系中的这一现象过程.指出生态陷阱是特定生态系统属性与相应的人类活动干扰耦合导致人地作用自驱动机制形成,最终导致人地关系不断衰减恶化的现象和过程,本质上是人地作用过程中产生了路径依赖,进入了一种低水平的轨道锁定状态.生态陷阱概念或者研究视角的提出将为生态系统管理、生态建设与恢复提供更加清晰的思路,结合农牧交错带的问题提出了该区生态建设的方向性建议.     

内蒙古武川县农田退耕还草对粪金龟子群落的影响

2006年5-9月,诱捕法采集粪金龟子,以农田为对照,选择内蒙古武川县不同农田退耕管理方式为研究样地,分析了农田退耕后采取不同管理方式对粪金龟子群落的影响,以为农田退耕还草管理措施生态效应的评价和完善提供依据.共捕获粪金龟子21671头,隶属于3科5属25种.优势种为直蜉金龟(Aphodius rectus)和蜉金龟属(Aphodius sp.7),占总捕获量的比例分别为59.34％和11.71％.几种退耕管理方式都导致粪金龟子群落物种丰富度、生物量和多度提高,且具有显著的季节特征.Pearson相关分析表明,粪金龟子群落的物种丰富度、生物量和种数以及不同功能群和主要种的个体数与退耕年限、平均草高和植物群落盖度的变化存在显著正相关关系(P＜0.01或P＜0.05).由于长期农业耕作以及缺少大型食草动物和较大面积放牧草地,研究地区的粪金龟子群落组成以功能群Ⅱ和Ⅲ为主,功能群Ⅰ的多度和物种丰度较低.可以认为,在研究地区以农田景观为主要基质的区域,采取多样化的农田退耕管理方式,提高了生境的空间异质性,在减少人为耕作活动对粪金龟子影响的基础上,对粪金龟子物种丰度和多度的维持起到了促进作用.农田退耕、保留适当面积放牧草地或适当数量大型放牧家畜将有利于功能群Ⅰ物种丰度和多度的提高,有益于粪金龟子群落物种多样性和整体生态功能的维持.     

基于人地关系视角的鄱阳湖水陆交错带范围划分

水陆交错带是典型的过渡性地理空间,是地理学研究的关键样带,承载着特殊且复杂的人地关系。根据鄱阳湖过水性、吞吐型、季节性特点,考虑行政区划完整性与尺度效应,基于高分辨率遥感影像和长时间序列水位变化数据,利用非监督分类、目视解译、调查验证等方法,从自然和行政区划两个维度划分了鄱阳湖水陆交错带的地域范围,阐述了其自然、经济和社会等基本特征,分析了其理论基础、现实意义及科学内涵。研究表明：(1)鄱阳湖水陆交错带最大自然范围约为2508.08 km~2,行政范围涉及11个县(市、区)78个乡镇单元,包含行政村974个;(2)其景观要素变化多样,经济发展主要以生态农业、生态旅游业为主,人口分布呈现带状特征,与交错带范围高度吻合;(3)自然基础、尺度效应和内涵特征是其范围划分的理论基础,探究其人与环境相互作用的过程、机理与规律是重要现实意义;(4)未来可以从景观格局变化、人地关系分解、社会生活变迁等方面开展进一步研究,以揭示该区域特殊人地关系变化。     

关帝山次生林区典型森林交错带物种多样性研究

森林交错带富于高的生物多样性。应用Shannon-Weiner指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielou指数,研究了关帝山次生林区森林交错带中处于不同演替阶段的群落物种多样性动态特征,同时对交错带内群落与相邻群落的物种多样性特怔进行了对比分析。结果表明：处于森林演替不同阶段的交错带,在由阔叶林、针阔叶混交林到针叶林的演替过程中,Shannon－Weiner多样性指数、Margalef丰富度指数均表现出单峰变化趋势,在演替中后期的针阔叶混交林阶段,指数值最高。Simpson优势度指数则表现出凹形变化．不同于多样性、丰富度指数,在演替中后期,达到最低值。Pielou均匀度指数表现出下降趋势。交错带内群落与相邻群落相比,Shannon－Weiner多样性指数较高,具有高的物种多样性,边际效应表现为正效应。Margalef丰富度指数变化与Shannon－Weiner多样性指数变化不一致,只在一定程度上证明了边际正效应的影响。两指数共同反映出研究地区的森林交错带内群落具有较高的物种多样性。     

黄土高原退耕地的生态恢复

在刈割干扰下,黄土高原退耕地恢复进程中植被从沙蓬（Agriophyllum arenarium)单优群落向以达乌里胡枝子（Lespedeza davurica)为优势种的群落演替。物种增加速度初期快,后期慢,退耕后恢复初期的新增物种主要是沙蓬和白草（Pennisetum flaccidum);中前期主要是茵陈蒿（Artemisia capillaris),可成为群落的次优势种;中后期新增物种主要是多年生豆科植物,只是群落的伴生种,群落中1年生和多年生植物地上生物量分别以8.8%的年平均速率减少或增加,豆科植物地上生物量及所占比例上升,在退耕地恢复过程中,上层土壤中植物地下生物量比例与变化幅度增加,表现出浅层化趋势,退耕地恢复演替1-7年,土壤粘粒和粉粒减少,砂粒增加,7年后变化趋势相反,退耕地0-100cm土壤含水量在恢复期间呈逐渐上升趋势,中期增幅显著,全N和速效N在恢复前期减少,后期增加,在刈割利用下,退耕地恢复过程中土壤全P,速效P和有机C持续衰竭,退耕地恢复到当前稳定的群落所需时间分别为优势种群8-9年,群落9-11年和土壤11-12年。     

放牧干扰对岷江上游山地森林/干旱河谷交错带土壤活性有机碳的影响

研究放牧干扰对岷江上游山地森林-干旱河谷交错带人工刺槐林、人工杨柳林、锥花小檗灌丛和草地4种植被类型土壤有机碳含量和活性组分的影响.结果表明:各放牧强度下,0~10 cm土层土壤有机碳及其活性组分含量大于10~20 cm土层.随放牧强度的增加,人工刺槐林表层(0~10 cm)土壤总有机碳(TOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化碳(LOC)含量呈逐渐降低趋势;人工杨柳林表层土壤LFOC含量呈降低趋势,POC含量呈升高趋势,TOC和LOC含量先降低再升高;锥花小檗灌丛土壤POC含量呈降低趋势,TOC、LFOC和LOC含量先降低再升高;草地土壤TOC和POC含量呈降低趋势,LFOC和LOC含量先降低再升高.4种植被类型土壤LOC、LFOC和POC含量随放牧强度增加而下降的幅度是TOC含量的1.1~8.9倍.土壤TOC含量与LOC、LFOC和POC含量呈显著正相关,表明活性有机碳组分能够反映土壤总碳的变化情况.