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1.
陆地生态系统凋落物分解对全球气候变暖的响应   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
 陆地生态系统凋落物分解是全球碳收支的一个重要组成部分, 主要受气候、凋落物质量和土壤生物群落的综合控制。科学家们普遍认为全球气候变化将对陆地生态系统凋落物分解产生复杂而深远的影响。该文结合凋落物分解试验的常用方法——缩微试验、原位模拟实验和自然环境梯度实验, 归纳现有研究结果, 意在揭示全球气候变化对陆地生态系统凋落物分解的直接影响(温度对凋落物分解速率的影响)和间接影响(温度对凋落物质量、土壤微生物群落及植被型的影响)的普遍规律。各种研究方法都表明: 在水分条件理想的情况下, 温度升高往往能加快凋落物的分解速率; 原位模拟实验中, 凋落物分解速率因物种、增温方法和地理方位而异; 全球气候变化能改变凋落物质量, 但可能不会在短期内影响凋落物的分解速率; 凋落物质量和可分解性的种间差异远大于增温所引发的表型响应差异, 那么, 气候变化所引发的植物群落结构和物种组成的变化将对陆地生态系统凋落物分解产生更强烈的影响; 土壤生物群落如何响应全球气候变化, 进而怎样影响凋落物分解过程, 这些都还存在着极大的不确定性。  相似文献
2.
熊沛  徐振锋  林波  刘庆 《植物生态学报》2010,34(12):1369-1376
 冬季的土壤呼吸是生态系统呼吸的重要组成部分, 对气候变化的响应可能更为敏感。该文采用红外辐射加热器模拟土壤增温, 研究了岷江上游华山松 (Pinus armandii)人工林冬季的土壤呼吸、微生物生物量及无机氮库对模拟增温的响应。结果表明: 在冬季(2009年11月–翌年3月), 模拟增温往往能显著提高土壤呼吸速率, 平均增幅达31.4%; 同样模拟增温使土壤微生物生物量碳、氮分别增加23.2%和22.7%, 而对微生物生物量碳氮比没有影响, 温度升高显著促进了微生物的生长, 但没有改变微生物的群落结构; 增温样地土壤的NO3-N和NH4+-N浓度较对照分别增加了38.5%和12.3%, 增温显著提高了土壤的可溶性无机氮含量。综上所述, 该区针叶林冬季土壤呼吸、微生物生长和养分矿化对未来气候变暖非常敏感。  相似文献
3.
矮嵩草草甸植物群落数量特征对模拟增温的响应   总被引:1,自引:1,他引:0  
在5个(A~E)直径不同的开顶式增温小室(OTCs)环境条件下,通过连续5年(2002~2006)的野外试验,分析了植物生长季矮嵩草草甸植物群落地上部分生物量、平均高度、盖度对模拟增温的响应.结果表明:(1)开顶式增温小室能够有效改变微气候环境,室内气温比室外增加0.24~3.41℃,其增温幅度与温室面积大小呈显著负相关(r=-0.993 1·).(2)随着试验时间的持续,各温室植物群落地上部分生物量均逐渐升高,第1年以温室B略高(202.01 g/m2),而第5年以温室A最高(414.56 g/m2)且显著高于其它处理和对照(P<0.05).(3)植物群落平均高度在同一温室呈逐年增加的趋势, 第5年显著高于其它年份(P<0.05);而不同温室间的植物群落平均高度随着室内温度的增高而逐渐显著增加.(4)植物群落总盖度呈逐年上升的趋势,至第5年已接近或达到100%;各温室间分盖度之和无显著差异(P>0.05),而其年际间变化差异极显著(P<0.001),2004~2006年分盖度之和均极显著高于2002和2003年,而2003年又显著高于2002年.可见,随着温室气温的逐渐增加,矮嵩草草甸植物群落地上部分生物量、平均高度、盖度均表现为逐渐上升的趋势.  相似文献
4.
徐满厚  薛娴 《生态学报》2013,33(7):2071-2083
以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P<0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P<0.01)和总生物量(R=0.888,P<0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P<0.05)在6月份较地下生物量(P>0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.  相似文献
5.
徐满厚  薛娴 《生态学报》2013,33(10):3158-3168
以广布于青藏高原的高寒草甸为研究对象,进行模拟增温实验,探讨高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系,并试图论证高寒草甸植被是否符合生物多样性代谢理论.结果表明:①高寒草甸植被物种多样性的对数与绝对温度的倒数呈显著线性递减关系,空气-地表-浅层土壤(0-20 cm)温度(R2 >0.6,P<0.01)较深层土壤(40-100 cm)温度(R2<0.5,P<0.05)对物种多样性影响大;其植被新陈代谢平均活化能为0.998-1.85 eV,高于生物多样性代谢理论预测值0.6-0.7 eV,这是高寒草甸植被对长期低温环境适应进化的结果.②除趋势对应分析和冗余分析显示,温度对植被地上部分影响较大,而土壤水分对全株影响均较大,适当的增温与降水均可极显著促进高寒草甸植被生长.③逐步回归和通径分析显示,40 cm、60 cm深度土壤水分对植被地上部分产生直接影响,20 cm高度空气相对湿度和40 cm深度土壤温度对其产生间接影响;40 cm深度土壤温度和60 cm深度土壤水分对植被地下部分产生直接影响,红外地表温度对其产生间接影响.深层土壤温度和水分对高寒草甸植被具有影响作用,这可能与增温后冻土的融化有关,但其机理尚待进一步研究.  相似文献
6.
采用国际冻原计划(ITEX)模拟增温对植物影响的研究方法,将开项式生长室(OTC)按不同直径设置5个增温梯度,并按其直径从小到大的顺序依次标记为A、B、C、D、E 5个处理,研究了增温效应对青藏高原高寒草甸3种植物生理生化特性的影响。研究表明:(1) A~E 5个增温处理使OTC内部气温依次比对照升高了2.68 ℃、1.57 ℃、1.20 ℃、1.07 ℃ 和0.69 ℃,土壤温度依次比对照升高了1.74 ℃、1.06 ℃、0.80 ℃、0.60 ℃和0.30 ℃。(2)增温对3种植物的叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、谷胱甘肽等生理生化特性产生了一系列的影响,3种植物对增温效应的响应也不尽相同。(3)增温对青藏高原3种植物生理生化特性的影响明显且复杂,适度增温0.69 ℃~1.07 ℃(D、E处理)对3种植物生理生化特性在总体上表现为正效应。  相似文献
7.
近年来,全球增温对陆地生态系统的影响成为科学家研究的热点之一。草地生态系统是最重要的陆地生态系统之一,故研究草地生态系统对增温的响应尤为重要。本文通过对近10年国内外研究文献的回顾,论述了陆地生态系统增温实验的发展及其在中国草地生态系统的应用,从植物种群、群落、土壤、草地生态功能及动物等方面综合分析了增温对我国高寒草甸、亚高山草甸、羊草草甸、荒漠草原等不同草地类型的影响。结果表明,短期增温有利于草甸区禾本科植物的生长;在植物的不同生长时期增温对地上生物量的重要性存在差异;增温会改变植物的整体物候,显著降低羊草草甸土壤湿度;适度增温可以增加土壤微生物生物量碳、氮,促进高寒草甸土壤碳、磷循环。在此基础上,提出了将来应着重研究的几个科学问题。  相似文献
8.
基于国际冻原计划(ITEX)模拟增温效应对植物影响的研究方法,以高寒矮嵩草草甸4种植物(矮嵩草、垂穗披碱草、棘豆、麻花艽)为实验材料,设置大(OTC1)和小(OTC2)两类增温小室,测定了其叶片碳氮及其稳定性碳同位素(δ13C、δ15N)等指标在增温3年后的变化。结果表明:除矮嵩草在较小增温小室(OTC2)中 C/N比值比对照降低了14.1%,其它物种C/N在两个增温处理下都有所增加,但差异均不显著(P>0.05)。4种植物叶片δ13C值在-24.12‰~-28.34‰之间,矮嵩草叶片δ13C值随增温而升高,棘豆、麻花艽随增温而降低,且矮嵩草在OTC2的δ13C值变化达到显著水平(P<0.05)。矮嵩草和麻花艽的叶片δ15N值在OTC1和OTC2中均比对照增加,且麻花艽增加较显著(P<0.05)。垂穗披碱草在OTC1和OTC2的叶片δ15N值比对照分别减少18.7%和26.9%,差异都不显著(P>0.05);棘豆叶片δ15N值在OTC2内比对照低11.0%(P>0.05),在OTC1的内比对照高2.8%(P>0.05)。可见,高寒矮嵩草草甸不同功能群植物物种碳氮含量及稳定性碳氮同位素含量对短期增温有不同的响应模式和规律。  相似文献
9.
为了研究气温升高、氮素增加和人为干扰对亚高山草甸植物生长和非结构性碳水化合物(NSC)的影响,该研究采用开顶式生长箱(OTC)模拟增温,同时进行施加氮肥和除草处理,对青藏高原东南缘邛崃山脉东坡巴郎山(四川盆地向青藏高原的过渡地带)的亚高山草甸植物的生长和NSC含量进行测定分析。结果显示:(1)各处理土壤全磷(P)和全钾(K)含量与对照均无显著差异,增温加施肥处理的土壤全氮(N)含量与对照无显著差异,但增温处理、施肥处理、除草处理、增温加除草处理、施肥加除草处理和增温加施肥加除草处理的土壤全氮含量较对照均显著降低。(2)增温促进禾本科和杂类草功能群生长,抑制莎草科功能群生长,提高禾本科功能群重要值,降低杂类草功能群重要值,且对莎草科功能群重要值的作用受施氮和除草的影响;施肥促进禾本科和杂类草功能群的高生长,并且促进莎草科功能群生长;除草促进莎草科功能群生长,抑制禾草科和杂类草功能群的生长;而施肥和除草的交互作用有利于禾草科功能群生长,施肥和除草都提高了莎草科功能群的重要值,降低了禾草科功能群的重要值。(3)不同物种NSC含量及分配对于各处理的响应有所不同,紫地榆的NSC含量与物种分盖度相关性显著,珠芽蓼的NSC含量与物种高度相关性显著。研究表明,气候变暖和土壤氮素增加有利于禾本科和莎草科植物的生长,并使植物改变体内非结构性碳水化合物的分配来抵御环境压力。  相似文献
10.
目前,有关增温条件下荒漠生物土壤结皮(BSCs)-土壤系统与大气之间主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量变化的研究十分匮乏,以致很难准确地评估荒漠生态系统温室气体通量对气候变暖的响应与反馈的方向和程度。该文选择腾格里沙漠东南缘天然植被区由藻类、藓类以及二者混生的3种类型的BSCs覆盖土壤为研究对象,以开顶式生长室(OTC)为增温方式模拟全球变暖,采用静态箱-气相色谱法探究了2012年7月至2013年6月增温和不增温处理下CO2、CH4和N2O通量的变化特征。结果表明:增温和结皮类型对CO2、CH4和N2O通量没有显著影响。采样日期、结皮类型与采样日期,以及增温与结皮类型和采样日期的互作显著影响CO2和CH4通量,增温和采样日期互作显著影响CH4通量。BSCs-土壤系统的CO2、CH4和N2O年通量及其增温潜能在增温和不增温处理下的差异均不显著。CO2通量与5 cm深度的土壤温度呈显著的指数正相关关系,与10 cm深度的土壤湿度呈线性正相关关系;藓类、混生结皮的CH4通量与5 cm深度的土壤温度和10 cm深度的土壤湿度均呈显著的线性负相关关系;3种结皮类型的N2O通量与5 cm深度的土壤温度均无相关关系,藓类结皮的N2O通量与10 cm深度的土壤湿度呈显著的线性负相关关系。藓类结皮的CO2和CH4在增温和不增温两种处理下的通量差异与5 cm深度的土壤温度差异呈显著的负线性相关,藻类结皮N2O的通量差异与温度差异呈近似正相关关系(p=0.051)。以上结果说明:在全球变暖的背景下,荒漠BSCs-土壤系统主要温室气体通量不会有明显的变化,意味着荒漠生态系统温室气体的排放可能对气候变暖没有明显的反馈。  相似文献
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