内蒙古地带性针茅植物对CO2和气候变化的适应性研究进展

收集了1992—2013年关于模拟CO2浓度升高及气候变化(温度升高、降水变化)对内蒙古地带性草原群落的5个建群种针茅植物(贝加尔针茅、本氏针茅、大针茅、克氏针茅、短花针茅)影响的实验研究结果表明,模拟CO2浓度升高、增温和增雨将提高针茅植物的光合作用和株高生长,但CO2处理时间延长会导致光合适应;温度和降雨变化将改变针茅植物的物候进程,但物种之间反应有差异;CO2浓度升高有助于针茅植物生物量增加,增温和干旱则相反,CO2浓度升高对干旱的影响具有补偿作用;干旱和涝渍胁迫将提高针茅植物植株C/N,CO2浓度升高将加剧水分胁迫下针茅植物植株C/N的增加效应,导致牧草品质下降。由于当前在适应性指标、针茅植物对气候变化协同作用的适应机理及其敏感性研究等方面存在的不足,导致目前无法全面比较各针茅植物对CO2和温度、降水变化的响应差异及其敏感性,因而无法预测未来在全球变化背景下,这几种针茅植物的动态变化及其在地理分布上的迁移替代规律。为科学应对气候变化,未来应加强内蒙古地带性针茅植物的适应性指标、针茅植物对多因子协同作用的适应机理及敏感性研究。     

花生对非繁殖期雌性黑线仓鼠细胞免疫和血液指标的影响

食物的数量和质量是影响动物免疫功能的重要因素。野生动物在选择食物时是否会优先选择有利于其健康的食物？为解决该问题,我们以黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)为研究对象,通过饲喂其喜食食物花生(Arachis hypogaea),然后检测反映健康状况的细胞免疫能力和血液指标。将30只非繁殖期成年雌性黑线仓鼠随机分为正常饲料组(normal fodder group,NF,n=10)、花生加饲料组(normal fodder plus peanuts group,NP,n=10)和花生组(Peanut,n=10),饲喂39 d后检测各项指标。结果发现Peanut组的体重增加,NP和Peanut组的摄食量降低。NP组注射植物血球凝集素(Phytohaemagglutinin,PHA)后12 h的PHA反应显著高于NF组。3组间白细胞数和淋巴细胞数在统计学上没有显著差异,但NP和Peanut组白细胞数比NF组分别高22.9%和25.0%,淋巴细胞数分别高15.0%和22.5%。NP和Peanut组红细胞数和红细胞压积显著高于NF组,而Peanut组血小板数显著高于NF和NP组。这些结果表明饲喂花生能增强黑线仓鼠的细胞免疫能力、输氧能力和凝血功能,这可能是其喜食花生的生理原因。     

Carbon balance along the Northeast China Transect (NECT-IGBP)

The Northeast China Transect (NECT) along a precipitation gradient was used to cal-culate the carbon balance of different vegetation types, land-use practices and temporal scales. NECT consists of mixed coniferous-broadleaved forest ecosystems, meadow steppe ecosystemsand typical steppe ecosystems. Analyses of the C budget were carried out with field measurement based on dark enclosed chamber techniques and alkali absorption methods, and the application of the CENTURY model. Results indicated that: (1) soil CO_2 flux had a strong diurnal and seasonal variation influenced by grassland type and land-use practices. However, the seasonal variation on soil CO_2 fluxes did not show obvious changes between non-grazing and grazing Leymus chinensis dominated grasslands. (2) Hourly soil CO_2 fluxes mainly depended on temperature, while dailyCO_2 fluxes were affected both by temperature and moisture. (3) NPP of the three typical ecosys-tems showed linear relationships with inter-annual precipitation, but total soil carbon of those eco-systems did not. NPP and total soil carbon values decreased westward with decreasing precipita-tion. (4) Model simulation of NPP and total soil carbon showed that mean annual precipitation was the major limiting factor for ecosystem productivity along NECT. (5) Mean annual carbon budget is the largest for the mixed coniferous- broadleaved forest ecosystem (503.2 gC m~(-2)a~(-1)), followed bythe meadow steppe ecosystem (227.1 gC m~(-2)a~(-1)), and the lowest being the typical steppe eco-system (175.8 gC m~(-2)a~(-1)). This study shows that concurrent field measurements of terrestrial ecosystems including the soil and plant systems with surface layer measurements along the wa-ter-driven IGBP-NECT are valuable in understanding the mechanisms driving the carbon cycle in different vegetation types under different land-use practices. Future transect research should be emphasized.     

陆地生态系统类型转变与碳循环

 土地利用变化引起的陆地生态系统类型转变对于全球碳循环有着极其重要的作用。　通过总结国内外有关森林砍伐以及森林、草地转变成农田对于碳循环的影响,阐述了可能引起全球“未知汇”现象的重要原因,强调未来中国陆地生态系统碳循环研究应充分重视陆地生态系统类型转变对于全球碳循环的影响研究,包括研究陆地生态系统的不同发展阶段(自然与退化生态系统)、利用方式的改变(森林转化为人工林或农田,草地转化为农田、退耕还林草等)所引起的碳库类型转换的增汇机理及其对全球变化响应,并指出了建立统一观测方法与规范的陆地生态系统碳通量观测网     

羊草叶片气孔导度对环境因子的响应模拟

准确定量描述植物气孔对环境的响应是了解植物光合作用机理、预测植物生产力及其大气－植被－土壤系统中水分和热量交换的关键。利用松嫩平原盐碱化草地羊草光合生理特征的野外观测数据,分析了羊草叶片气孔导度对环境因子的反应,结果表明：羊草叶片气孔导度对环境因子变化敏感,尤其对瞬时光合有效辐射（ＰＡＲ）、叶片与空气间的水汽压亏损（ＶＰＤ）和空气温度（Ｔａ）反应十分明显。依据野外实测资料对国际上两类代表性气孔导度     

恢复状态下羊草（Leymus chinensis）草原植被根冠比动态及影响因子

利用内蒙古羊草草原围栏样地连续两年的地上、地下生物量数据和当地同时期的降水、气温资料,分析了退化羊草草原,在恢复过程中植被根冠比动态及与水热因子之间的关系。研究结果表明：（1）羊草草原植被地上、地下生物量季节变化均呈单峰型曲线,峰值出现在8月。（2）羊草草原植被根冠比具有明显的季节变化,生长季初和生长季末根冠比值较大,最低值出现在地上生物量最高的8月中下旬。（3）羊草草原植被月根冠比与上上月月降水量相关关系极显著,与七月平均气温相关关系显著;以根冠比为因变量,上上月月降水量、上月平均气温为自变量可分别建立线性回归方程。该方程可以较好地模拟羊草草原植被生长季内月根冠比的动态变化,这样在草地恢复过程中,可由上月的水热因子来指导下月的草地管理,并为更准确地估算草原生态系统生产力及碳储存动态提供重要参数。     

1956-2009年内蒙古苏尼特左旗荒漠草原的降水格局

弄清全球变化背景下不同地区降水格局的变化对科学理解气候变化及其影响具有重要意义。苏尼特左旗荒漠草原是温带干旱半干旱地区的典型荒漠草原,对气候变化,特别是降水变化非常敏感。利用1956-2009年的日降水资料探讨了苏尼特左旗荒漠草原降水格局的变化规律,以为揭示气候变化的影响机制提供依据。结果表明,该地区年均降水量为191.9 mm,年际变化剧烈,变异系数达26.63%;年均降水日数为63.8 d,变异系数16.9%。生长季降水占全年的85%,但各月变异系数均>50%;降水日数占全年的63%。年和生长季的各月降水以中等降水量、弱降水日数为主,中等强度以上降水事件较少。近50 a来,年和生长季的降水量、降水日数与各等级降水事件均呈下降趋势,年降水减少的原因在于中等降水事件的减少、生长季降水减少的原因在于弱降水事件的减少。年降水减少将影响草地的土壤水分与植物返青;而生长季降水减少将直接影响草地固碳。气候变化背景下年与生长季降水的减少将进一步加剧该地区干旱程度并影响植物的生长发育,从而直接威胁到草地畜牧业的发展。     

内蒙古羊草草原植物群落地上初级生产力时间动态对降水变化的响应

植被生产力对水热因子的反应是气候 -植被关系研究的焦点之一。利用 1981～ 1994年的固定围栏样地植物群落调查数据及同期降水资料 ,分析了羊草草原群落地上初级生产力和降水的年际变化特征及植物群落地上初级生产力的时间动态与降水年际变化的相互关系。结果表明 ,羊草草原年降水以及月降水的年际波动明显 ;年内降水分配不均匀 ,降水集中分布于 6～ 8月份。月均降水以 7月份最高 ,基本呈对称分布。群落地上初级生产力年际间变化介于年降水与月降水的年际变化之间。影响群落地上初级生产力时间动态最显著的因子是植物生长周期内前一年 10月至当年 8月的累积降水 ,而与年降水和月降水无显著相关。群落地上初级生产力时间动态对累积降水波动的反应呈显著的二次曲线关系 ,与空间尺度上地上初级生产力与年降水呈线性相关关系不同。因此 ,降水波动对羊草草原地上初级生产力的影响是一个累积效应 ,确定对植物生长产生影响的有效降水时间对建立羊草草原生产力模型关系具有十分重要的意义。     

内蒙古地区羊草草原植被对温度变化的动态响应

 1981～1994年连续14年内蒙古羊草草原温度随时间变化结果显示,该区域温度变化具有不对称性,冬季最低均温升高明显,而最高温及平均温度无明显增加趋势。羊草草原气候的变化主要表现在冬季最低温的增加,而不是平均温度的增加。羊草群落的结构和功能对冬季最低均温变化的响应研究表明,随着冬季最低均温的升高,阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus)和冰草(Agropyron michnoi)的重要值及地上初级生产力将明显增加,而寸草苔(Cares duriuscula)则呈下降趋势,作为群落主要优势种的羊草(Leymus chinensis)和大针茅(Stipa grandis)及其它优势植物对冬季最低均温变化反应不明显。同时,群落的生物多样性指数(Simpson指数、Shannon-Wiener指数)、物种饱和度及地上初级生产力对冬季最低均温也均无显著相关,14年间冬季最低均温的变化并没有对群落的结构和功能产生明显影响。然而,因寸草苔和冰草等少数优势植物对冬季最低均温变化反应的敏感,温度变化的幅度增加或时间延续很可能造成少数优势种在群落中地位的改变,进而可能导致羊草群落结构和功能的变化。这表明在进行气候变化的模拟和模型研究时,不能仅简单地考虑平均温度增加的情况,而应确定主导影响因子,从而了解草原生态系统对全球变化的响应,选取适宜的模型参数。     

基于CASA模型的内蒙古典型草原植被净初级生产力动态模拟

 植被净初级生产力及其对气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。在利用内蒙古典型草原连续13年的地上生物量资料对基于遥感信息的生态系统碳循环过程CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型验证的基础上, 分析了内蒙古典型草原1982~2002年植被净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的时间变异及其影响因子。结果表明: 1) 1982~2002年21年间内蒙古典型草原的平均年NPP为290.23 g C·m^–2·a^–1, 变化范围为 145.80~502.84 g C·m^–2·a^–1; 2)内蒙古典型草原NPP呈增加趋势, 但没有达到显著性水平, 其中1982~1999年的18年间NPP呈现非常显著的增加趋势(p<0.01), NPP增加的直接原因是由于生长旺季生长本身增强所致; 3)内蒙古典型草原NPP与年降水量呈极显著的相关关系, 年降水量显著影响NPP的变异, 而NPP与年均温无显著相关关系。