羊草草原和大针茅草原氮素贮量及其分配

不同类型草原氮素贮量及其分配的研究,是草原生态系统物质循环研究的重要内容。它不仅有助于阐明草原生态系统物质循环的规律性,而且对于预测草原发育的方向和趋势,对于草原合理利用和提高草原生产力,都具有重要意义。在我国广大草原地区,草场退化日益严重的今天,研究生命的元素——氮素的循环,不仅有理论意义,而且有其重要现实意义。此项研究,在国际上作为IBP和MAB研究重要课题,受到普遍重视。在我国仅趋开始。本文是作者1979年对内蒙古锡林河流域羊车(Leymus chinensis)、小木草杂类草草原(简称羊草草原)和大针茅(Stipa grandis)草原氮素贮量及其分配研究的结果。     

中国草地生态系统模拟增温实验的综合比较

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。     

草地土壤呼吸研究进展

土壤呼吸是生态系统物质循环和能量流动的重要过程,具有多方面的生态意义。在综合比较了土壤呼吸的各种测定方法,概括了草地土壤呼吸的速率和年排放量,并就影响草地土壤呼吸的一些重要因素进行了阐述,文章最后讨论了草地土壤呼吸今后的研究方向。     

星星草(Puccinellia tenuiflora)人工草地氮素积累对松嫩盐碱草地植被演替的影响

通过对星星草(Puccinellia tenuiflora)生长不同年数盐碱土壤氮素营养状况的比较,研究氮素积累作用的机理,并探讨其在植被演替中的可能作用.结果表明:在一维生态位空间(土壤氮含量)星星草和羊草(Leymus chinense)之间具有较小的生态位分离值和较大的生态位重叠值,表明羊草对土壤高含氮量具有较强的竞争能力.这些也许是羊草以及其他植物在星星草生长一定年数后能够侵入碱斑土壤的机制.星星草作为盐碱土壤改良和植被恢复的先锋植物,它的生长增强了盐碱草地土壤氮素的矿质化作用和生物固氮强度,并减弱了氮素随地表径流的损失.最终促进了盐碱草地的氮素沉积,达到了适合于其它物种(如羊草)生长的水平,从而使碱斑植被得以恢复.     

土壤线虫作为生态指示生物的研究进展

土壤线虫广布于各种类型的土壤中, 在维持土壤生态系统的稳定性、促进物质循环和能量流动等方面发挥着重要的作用, 同时也是理想的环境指示生物。简述了土壤线虫的生活史策略和营养类群的多样性、土壤线虫多样性的生态指数、影响土壤线虫群落多样性的环境因素, 以及线虫作为指示生物在农业生态系统、草地生态系统、森林生态系统的功能作用。提出了全球气候变化背景下对青藏高原高寒草地土壤线虫分类、群落结构特征以及土壤线虫的生物指示作用研究的必要性, 并对土壤线虫未来的发展趋势做了展望。     

放牧对草地土壤氮素循环关键过程的影响与机制研究进展

放牧是人类管理利用草地生态系统的最主要途径之一.食草动物的采食、践踏、卧息和排泄物归还等干扰不仅会改变草地地上植物群落,也会对土壤养分循环产生显著的影响.随着人类活动的加剧,放牧强度和频率也在逐渐增加,从而对草地土壤氮素循环关键过程产生重要影响.放牧主要通过改变土壤的物理性质、土壤氮库以及微生物的组成和结构,进而影响氮素在土壤中的迁移与转化.适度放牧会促进土壤氮素的矿化过程和硝化过程,加快氮素的周转,有利于植物吸收可利用氮素,而对于反硝化的影响与草地的水热条件和土壤类型等密切相关.目前,关于放牧强度对土壤氮素循环关键过程影响的研究结果不一致,其影响机制尚不明晰,尤其对于不同类型的草原仍存在较大的差异.本研究在大量查阅国内外已有研究结果的基础上,论述了放牧对土壤氮素循环关键过程的影响效应,总结了放牧对土壤氮素循环的影响机制,指出了目前研究过程中存在的不足,并对未来研究中值得重点关注和深入研究的科学问题进行了探讨与展望,为进一步理解放牧对草地土壤氮素循环的影响提供参考.     

氮素对内蒙古典型草原羊草种群的影响

为了研究氮素对内蒙古典型草原植物种群的影响, 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 实施了长期的氮素添加试验。就两年来不同梯度氮素处理对羊草 (Leymuschinensis) 种群的影响进行了分析。结果表明, 氮素对羊草种群具有显著的调节效应, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群密度、种群高度、地上生物量、地下生物量、总生物量均显著增加, 羊草种群地下生物量 /地上生物量比值逐渐降低。氮素对羊草种群构件的生物量分配有显著影响, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群生物量向根茎的分配比例显著降低, 向叶片和根系的分配比例显著提高。羊草种群的相对密度和相对生物量也随着氮素梯度的增加而显著提高。     

羊草研究大成草地生态力作——评《羊草生物生态学》

羊草是欧亚草原东部地区草地的优势植物,也是优良牧草.虽然针对羊草这一同时具有较高生态价值和经济价值的物种,广大的研究者在不同地区、侧重不同问题进行了浩繁的研究,但对其进行全面系统报道的大成之作尚嫌少见.这既不利于克服羊草研究中的盲目性和重复性,也不利于提炼主要科学问题并进行精深研究.由众多科学家加盟,东北师范大学从20世纪50年代初期开始在松嫩平原进行羊草草地研究,经过40余年努力,取得了丰硕的成果.以这些研究成果为主,祝廷成教授主编了《羊草生物生态学》一书,这不仅弥补了羊草研究成果系统报道的不足,也为草地生态学和…     

中国草地生态系统服务功能间接价值评价

草地是我国陆地面积最大的生态系统类型 ,对维持我国自然生态系统格局、功能和过程具有特殊的生态意义。目前 ,草地退化导致的区域生态问题越来越突出 ,评价我国草地资源生态服务功能的经济价值 ,尤其是其潜在的生态调节功能和生命支持功能的价值 ,对于制定合理的区域生态保护和经济开发决策、保护和恢复草地生态系统具有重要意义。构成草地生态系统服务功能间接价值的功能指标主要包括侵蚀控制、截留降水、土壤 C累积 (气候调节 )、废弃物降解、营养物质循环、空气质量调节、文化多样性和生境提供等。本研究选取其中的侵蚀控制、截留降水、土壤 C累积、废弃物降解、营养物质循环和生境提供 6类功能进行了评价 ,基于服务功能机制对其物质量评价方法进行了探索 ,并在此基础上对其生态经济价值进行了评价 ,得出我国草地生态系统 6类服务功能的年生态经济价值分别为 2 2 8.2 1× 10 8、6 92 .0× 10 8、6 5 75 .0 6× 10 8、2 2 8.35× 10 8、832 .6 2× 10 8和2 4 6 .77× 10 8元人民币 ,6类功能的总价值为 880 3.0 1× 10 8元。研究结果表明 ,草地生态系统除为社会提供直接产品价值外 ,还具有巨大的间接使用价值 ,而且这种价值对人类的贡献与提供产品本身同样重要。今后草地生态系统服务功能及其价值评价     

羊草草原和大针茅草原地上和地下部分生物量的分配

研究植物群落生物量在地上和地下部分的分配,是草原生态系统物质循环的重要内容,1981、1985和1989年作者对内蒙古羊草草原和大针茅草原地上和地下部分生物量的季节动态     

温度和湿度对我国内蒙古羊草草原土壤净氮矿化的影响

土壤氮素的矿化是反映土壤供氮能力的重要因素之一 ,也是目前国内外研究的热点。通过测定内蒙古典型羊草草原自由放牧地土壤净氮矿化量和净氮矿化速率 ,揭示影响草地生态系统土壤氮循环过程的有关机理 ,为草地生态系统建模提供理论依据。在实验室条件下 ,运用恒温恒湿培养箱控制土壤的温度与湿度 ,测定羊草草原长期自由放牧地土壤氮素矿化量的积累。将不同水分含量的土柱分别放在温度为 - 10℃、0℃、5℃、15℃、2 5℃和 35℃的恒温恒湿培养箱中培养 ,培养 1、2、3、5周后取出 ,分析培养前后的 NH 4- N和 NO- 3- N含量 ,以确定土壤净氮矿化 (NH 4- N NO- 3- N)的累积和不同时间段内的矿化速率。结果表明 :不同处理温度和水分之间的差异均达到显著水平 (p<0 .0 0 0 1)。温度和水分之间具有显著的交互作用 (p<0 .0 0 0 1)。随着培养时间的延长 ,矿化氮累积量增加 ,但是矿化速率下降     

生物质炭对土壤氮素循环的影响及其机理研究进展

生物质炭因其特殊的理化性质,具有改良土壤、持留养分、提高肥力及增加土壤碳库贮量的作用,成为土壤生态系统生物地球化学循环和农业固碳减排领域的研究热点.作为一种人为输入的新材料,生物质炭将直接或间接地参与土壤氮素物质的周转,进而对土壤生态系统功能产生深远的影响.本文综述了生物质炭输入对土壤生态系统氮素循环的影响研究,重点概述了生物质炭对土壤氮素物质吸附作用以及硝化作用、反硝化作用和固氮作用等生物化学过程的影响,并对其潜在的机理进行了分析.在此基础上,对今后生物质炭与土壤氮素循环的相互作用进行了展望.     

切根和浅耕翻措施对退化草地生长季土壤性质及植物群落的影响

草地退化是我国主要生态问题之一,研究草地不同改良措施的生态效应对于科学有效地恢复草地生态系统具有重要意义。以切根、浅耕翻两种典型改良措施为对象,在内蒙古锡林郭勒盟毛登草原内蒙古大学生态学研究基地研究了两种改良措施对土壤硝化速率、羊草群落植物生物多样性和生物量的影响。结果表明:与对照相比,浅耕翻措施显著降低了土壤硝化速率(P0.05),切根措施对土壤硝化速率有提高效果,且土壤硝化速率呈现出明显的时间动态,土壤硝化速率6月份显著最高、9月份显著最低;浅耕翻措施显著降低了羊草群落植物多样性和生物量(P0.05),而切根处理则显著提高了羊草群落植物多样性(P0.05),切根处理对植物生物量提高有作用但效果不显著。研究结果表明不同草地恢复措施显著影响了土壤性质和植物群落,在短期内,浅耕翻措施不是草地恢复的有效措施,而切根处理有助于提高退化草地生物多样性。     

森林土壤氮素转换及其对氮沉降的响应

近几十年人类活动向大气中排放的含氮化合物激增 ,并引起大气氮沉降也成比例增加。目前 ,氮沉降的增加使一些森林生态系统结构和功能发生改变 ,甚至衰退。近 2 0 a欧洲和北美有关氮沉降及其对森林生态系统的影响方面的研究较多 ,而我国少有涉及。森林土壤氮素转换是森林生态系统氮素循环的一个重要的组成部分 ,而矿化、硝化和反硝化作用是其核心过程 ,氮沉降作为驱动因子势必改变森林土壤氮素转换速度、方向和通量。根据国外近 2 0 a有关研究 ,首先介绍了森林土壤氮素转换过程和强度 ,论述森林土壤氮素在生态系统氮素循环中的作用 ,然后在此基础上 ,介绍了氮沉降对森林土壤氮素循环的研究途径 ,探讨了氮沉降对森林土壤氮素矿化、硝化和反硝化作用的影响及其机理     

消落带生态系统氮素截留转化的主要机制及影响因素

消落带是陆地与水体(河流、湖泊、水库、湿地以及其他特殊水体)之间的生态过渡带,具有独特的生态水文学和生物地球化学过程,是截留和转化NH₄⁺、NO₃^-等非点源氮素进入水体的最后一道生态屏障.整合已有相关研究成果发现: 1)植物固持作用改变氮素在土壤-植被-土壤-大气中相对存在位置;2)微生物反硝化作用将氮素从系统内永久性地去除,是消落带生态系统氮素截留转化的主要机制,但其相对贡献率仍有很大的不确定性.在不同流域背景条件下,影响消落带生态系统氮素生物地球化学循环的主要生态因子变化较大,很难确定地下水位高低、植被状况、微生物属性和土壤基质等哪一个生态因子是驱动消落带生态系统氮素循环的关键因子.研究方法的局限性、大的时空尺度数据的缺乏及对植被宽度认识的模糊性,是导致消落带生态系统氮素截留转化结果变异性大的主要原因.因此,应在消落带生态系统具体研究区位环境因子基础上,利用数学模型、GIS、RS等分析方法及同位素示踪和气体联用测定等定量分析技术,从不同时空尺度研究消落带生态系统氮素的循环与转化规律,以实现消落带生态系统氮素截留转化最优化,为消落带生态系统的科学管理提供理论基础.     

氨氧化古菌及其在氮循环中的重要作用

氨氧化作用作为硝化过程的第一步,是氮素生物地球化学循环的关键步骤.长期以来,变形菌纲卢和',亚群中的氨氧化细菌一直被认为是氨氧化作用的主要承担者.然而,近年来研究发现氨氧化古菌广泛存在于各种生态系统中,并且在数量上占明显优势,在氮素生物地球化学循环中起着非常重要的作用.本文概述了氨氧化古菌的形态、生理生态特性及其系统发育特征,对比分析了氨氧化古菌和氨氧化细菌的氨单加氧酶及其编码基因的异同,综述了氨氧化古菌在水生和陆地等生态系统氮素循环中的作用,同时就氨氧化古菌在应用生态和环境保护领域今后的研究重点进行了展望.     

羊草根茎的贮藏碳水化合物及对氮素添加的响应

 为了研究氮素对羊草(Leymus chinensis)根茎碳水化合物贮藏的影响,在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草样地,设计了不同水平和不同时期的氮素添加试验。采用高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）对羊草根茎中的贮藏性碳水化合物进行了测定。结果表明,羊草根茎中的贮藏碳水化合物组分包括果聚糖、甘露糖醇、蔗糖、葡萄糖和果糖。其中果聚糖是最主要贮藏碳水化合物,约占60%;其次是甘露糖醇,约占20%。氮素添加量对羊草根茎中的贮藏碳水化合物有显著影响。在0～17.5 g N·m－2范围内,随着氮素添加量的增加,碳水化合物总量、果聚糖、甘露糖醇的含量均逐渐升高。氮素添加时期对羊草根茎中的贮藏碳水化合物的含量亦有显著影响。在7月初添加氮素比4月份添加氮素更有利于贮藏碳水化合物的积累。 关键词     

羊草草原退化演替中的状态转变和可持续性

生态系统稳定性已经成为研究的热点,对于认识生态系统功能,科学进行生态系统管理提供了重要的理论基础。本文结合内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原放牧退化演替特征,建立了适用于该区的结构-功能状态转变模型,综述了羊草草原放牧退化演替过程中出现的几种草地生态系统状态及其相互之间的转变条件及特征,并阐述了该区草地生态系统的不稳定性和利用方式的不合理性。由状态转变模型可知,内蒙古羊草草原退化演替过程中出现了4种不同退化状态,其中,不退化的羊草+杂类草、轻度退化的羊草+针茅和中度退化的羊草+糙隐子草3种群落具有相似的环境特征,且这3种状态之间既可正向也可负向相互转化。但是,当草地进一步退化到冷蒿群落时,群落结构和功能将会发生较大的变化,且环境条件也严重恶化。因此,冷蒿群落的恢复,可能无法完成向前一个状态糙隐子草群落的演替,而是出现一种新的功能较低的群落类型。     

牲畜排泄物返还对草地土壤氮转化和氧化亚氮(N2O)排放的影响研究进展

牲畜排泄物返还被认为是对草地的一种天然的施肥措施,也是草地养分归还的一种重要途径,对于维持土壤肥力和植被生产力具有十分重要的生态学意义。论述了放牧牲畜粪便和尿液自身降解及其氮素变化、粪尿返还对草地土壤氮转化和氧化亚氮(N₂O)排放的作用机制及影响效应,指出排泄物氮输入使粪尿斑块成为草地土壤氮转化和N₂O排放的活跃点,且不同排泄物类型、土壤理化特性和气候条件等使土壤氮素矿化、固持、硝化及反硝化等关键过程具有复杂性和差异性,进而导致不同类型草地生态系统N₂O排放对牲畜排泄物返还的响应不尽相同。建议未来在全球气候变化背景下,应加强草地牲畜排泄物-植被-土壤体系氮素生物地球化学循环过程的系统研究,进一步加深天然草地关键氮素转化过程和N₂O排放的微生物作用机制方面的认识,从而有助于为优化放牧牲畜排泄物的管理模式、制定科学合理的草地土壤养分调控策略和维持草地生态系统可持续发展提供科学有效的理论指导。     

宏基因组方法揭示草地土壤微生物群落响应全球变化

草地在生物圈中发挥着重要的生态服务功能,而草地土壤微生物又是维持生态系统功能和稳定的关键要素之一。过去十几年间,宏基因组方法的进步为微生物群落分析提供了有力的工具。本文综述了宏基因组方法应用于草地土壤微生物群落响应全球变化的最新研究进展,特别是针对气候变化、大气组成变化、土地利用方式改变和外来物种入侵等条件下微生物群落的响应规律和反馈机制的研究。这些研究对于我们认识和了解微生物群落的生态功能十分重要,同时也对维持地球生态系统平衡具有积极的意义。最后,我们对未来应用宏基因组方法研究草地微生物群落进行了展望。