内蒙古锡林河流域典型草原初级生产力和土壤有机质的动态及其对气候变化的反应

应用Ｃｅｎｔｕｒｙ 生态系统模型,作者模拟内蒙古锡林河流域羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉｎｅｎｓｅ）草原和大针茅（Ｓｔｉｐａ ｇｒａｎｄｉｓ）草原在１９８０～１９８９ 年的生物量动态,并估测气候变化和大气ＣＯ２ 浓度倍增对典型草原初级生产力和土壤有机质含量的影响。Ｃｅｎｔｕｒｙ 模拟的生物量季节动态和年际变化同野外实测值显著地吻合。在大针茅草原,野外实测值为１４２．４５～１４４．３７ ｇ／ｍ ２,而模拟值为１２７．０４～１５６．２３ ｇ／ｍ ２;在羊草草原,野外实测值为２１０．３８～２２７．４４ ｇ／ｍ ２,而模拟值为１８９．２５～１９３．９８ ｇ／ｍ ２。根据加拿大气候中心和美国地球物理流体动力学实验室的大气环流模型预测的气候变化数据,气候变化将导致羊草草原和大针茅草原初级生产力和土壤有机质含量显著下降     

锡林河流域一个原生草原群落的碳素平衡研究

野外调查与历史资料相结合 ,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)草原群落 (原生草原群落 )的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计。结果表明 :1 )该群落中地上部净初级生产的碳素固定量的多年平均值为 79.8gC·m-2 ·a-1 ,根系碳素输入量的多年平均值为 31 1 .9gC·m-2 ·a-1 ,碳素输入总量为 391 .7gC·m-2 ·a-1 ;2 )土壤净呼吸量为 34 6 .9gC·m-2 ·a-1 ,动物 (昆虫 )采食量 1 4 .7gC·m-2·a-1 ,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为 3 .2gC·m-2 ·a-1 ,碳素输出总量为 36 4 .8gC·m-2 ·a-1 ;3)该群落中碳素输入略大于输出 ,净积累速率为 2 6 .9gC·m-2 ·a-1 ,0 - 30cm土壤中的碳素周转速率为 6 .2 % ,周转时间为1 6年。     

秦岭山地植被净初级生产力及对气候变化的响应

基于1999~2009年的NDVI数据和气象数据,利用CASA模型对秦岭山地植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）进行模拟估算,并分析了秦岭NPP的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：1999~2009年11年间秦岭山地的平均年NPP为542.24 gC·m^-2·a^-1;研究期内秦岭NPP呈显著增长趋势（P<0.01）,2008年最高（718.77 gC·m^-2·a^-1）,2001年最低（471.78 gC·m^-2·a^-1）;四季对全年NPP的贡献率大小依次为夏季（49.90%）>春季（26.16%）>秋季（18.87%）>冬季（5.07%）;月NPP与温度和降水都显著相关,但与温度的相关性更高,月水平上温度对NPP的影响比降水大;生长季期间NPP与温度和降水的相关性在空间分布上都以正相关为主。     

平衡与非平衡生态学在锡林河流域典型草原放牧系统中的应用

为认识放牧系统的复杂性和稳定性 ,产生了放牧系统的平衡生态学和非平衡生态学原理。放牧系统的平衡生态学原理假定 :一旦干扰在系统中发生 ,系统将偏离平衡态 ;而当干扰解除后 ,系统将自动返回原来的状态或在新的领域实现平衡。在对内蒙古锡林河流域典型草原放牧系统动态的研究中 ,来自平衡生态学的 Clem ents- Duksterhuis演替理论提供了一个基本的研究框架。尽管已经证实对退化不太严重的典型草原放牧系统 ,平衡生态学原理是适用的 ,但是对于这一地区严重退化的放牧系统的动态 ,它显然并不能给予合理的解释。事实上许多放牧系统动态遵循非平衡生态学原理。在非平衡放牧系统中 ,稳定的状态是不会实现的 ,因为在这样的系统中 ,非生物变量对于植被的动态似乎起着决定性的影响 ,从而也决定着草食动物的种群动态。状态与过渡模型基于非平衡生态学原理 ,它能够解释过度放牧下典型草原生态系统的崩溃或灌丛化 ,因此它适于该地区严重退化的典型草原放牧系统的动态。鉴于内蒙古锡林河流域典型草原放牧系统普遍严重退化的现实 ,未来该地退化放牧系统的研究应更多地应用非平衡生态学原理 ,并且严重退化的草原生态系统的恢复试验 ,特别是灌丛化草原的重建也应置于它的指导之下     

内蒙古锡林河流域植被退化的格局及驱动力分析

草地退化是中国北方草原面临的主要生态问题。该文以1984和2004年草原植被群落调查数据为主要依据, 以优势种、建群种和群落类型及其比例的变化作为主要指标, 并与20世纪80年代的植被类型图比较, 分析了内蒙古锡林河流域草地的退化趋势及其空间分布。根据流域内草地退化的实际情况, 将其分为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5种退化类型。另外, 根据近20年前后草地植被变化的实际情况, 又划分了恢复和盐化两个类型。结果表明: 草地退化呈现明显的空间分布, 以锡林河为标志, 总体上从上游到下游退化程度逐渐加剧, 表现为浑善达克沙地进入锡林河的部分及沿河地区为重度退化, 锡林浩特市以北的区域, 尤其是流域的西北部, 已经达到了极度退化; 流域中部的白音锡勒牧场主要是中度退化; 轻度退化则均匀地分布于整个流域; 未退化类型多分布于锡林河的西部, 锡林河中下游地区由于农田退耕、草地围封出现了一定程度的恢复; 锡林浩特市以北沿锡林河植被的盐化程度较重。不同的植被类型退化程度也不同, 沙地灌丛植被轻度退化比例较高, 占植被的43%; 羊茅(Festuca ovina)草原和榆树(Ulmus pumila)疏林沙地中度退化草地的比重较高, 超过50%; 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原和无芒雀麦(Bromus inermis)杂类草草甸的重度退化面积达50%以上; 极度退化比例较大的有克氏针茅(S. krylovii)草原和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化草原。对于羊草(Leymus chinensis)草原, 以轻度和中度退化为主。导致不同区域和不同植被类型草地退化的原因也不尽相同, 从近20年的时间尺度来看, 过度放牧、不合理的居民点布局, 以及道路等是草地退化的主要人为驱动因子。研究结果还显示, 仅以生物量的变化来划分草地退化存在一定的局限性, 因此, 该文以群落优势种和建群种来表征草地的退化类型更具有客观性和实际的应用价值。     

内蒙古锡林河流域三种草原蝗虫对植物高度选择的观察

在实验条件下,观察了发生期及个体大小不一致的3种草原蝗虫对植物高度选择情况．结果表明：蝗虫对植物高度的选择与其本身发生时期及个体大小相关,是物种长期进化的结果,同时,还探讨了蝗虫对植物高度的选择与温度、温度及光照强度之间的关系．     

内蒙古草原植物的生态替代及其对全球变化下草原动态的指示（英）

在内蒙古草原区,从荒漠草原带到森林草原带,沿气候干燥度变化的方向调查了119个草原样地的植被与环境特征,依此定量分析了植被—环境关系。 根据表述环境因子取样质量的环境因子墒值及环境因子与出现频率最高的50个植物种间的平均相互信息,分析了所调查30个环境因子在决定植被组成中的作用优势度。结果表明,气候因子的影响是占绝对优势的,而地形和管理因子的作用是次一级的,或是地区性的。群落的物种组成与其第一优势种关联极好,因而依群落第—优势种识别的植物群落类型是组成和结构相对稳定的群落单位。基于植物种在降水和气温梯度上最适区域的计算及依此在植物降水-气温平面上的直接排序,揭示出广泛的草原植物在气候梯度上的生态替代。这种替代,尤其是包括针茅属(Stipa)植物在内的草原优势植物的替代,导致了针茅草原的生态替代。本研究也定量刻划了内蒙古主要草原植物群落的植被特征,及其在气候、土壤和人为影响梯度上的分布幅度和生态适宜区域。草原植物种和植物群落在气候和放牧梯度上的直接排序提供了气候和土地利用变化后草原植被动态的可能图景。     

荒漠草原典型植物群落土壤活性有机碳组分特征及其与酶活性的关系

以宁夏荒漠草原典型植物柠条(Caragana korshinskii)、沙蒿(Artemisia ordosica)、短花针茅(Stipa breviflora)和蒙古冰草(Agropyron mongolicum)群落为研究对象,分析不同植物群落不同土层深度(0~5、5~10和10~15cm)土壤活性有机碳组分土壤微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(EOC)特征及其与土壤酶(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶)活性之间的关系。结果表明:(1)4种典型植物群落土壤SOC、MBC、EOC含量均随土层深度的增加而减少,且表层(0~5cm)土壤显著高于亚表层(5~10cm)和深层(10~15cm)土壤(P0.05),而土壤DOC含量随土层深度的增加呈先增加后减少的趋势。在同一土层深度,灌木(柠条和沙蒿)群落土壤活性有机碳组分含量高于禾本科植物(短花针茅和蒙古冰草)。(2)4种典型植物群落土壤酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶)活性整体上随土层深度的增加而降低,局部土层深度表现出波动性;同一土层不同植被群落土壤酶活性未表现出一定的变化规律。(3)4种典型群落土壤活性有机碳各组分除DOC外,其余均与SOC呈显著正相关关系,与土壤酶活性、微生物量熵以及有机碳活度具有一定的相关关系,表明土壤活性有机碳不仅依赖于总有机碳,也与土壤酶活性密切相关。     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力(NPP)对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制.本文使用1982～1999年间的AVHRR/NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异.结果表明,在1982～1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势.其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节.不同植被类型对全球变化的响应有很大差异.常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致,而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛、温带草原及草甸、稀树草原、高寒植被、荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献.从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增加量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区、小兴安岭-长白山区、三江平原、松辽平原、四川盆地、雷州半岛、长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原-西藏东部和呼伦湖的周围等地区.不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关.     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力（NPP）对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制。本文使用1982－1999年间的AVHRR／NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异。结果表明,在1982－1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势。其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节,不同植被类型对全球变化的响应有很大差异。常绿阔叶林,常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致。而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛,温带草原及草甸,稀树草原、高寒植被,荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献。从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区,小兴安岭－长白山区,三江平原,松辽平原,四川盆地,雷州半岛,长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原－西藏东部和呼伦湖的周围等地区。不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关。     

锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

内蒙古锡林河流域羊草草原主要建群植物热值及灰分动态变化

草地植物作为生物燃料供给料已经被人们所提及,而植物的热值和灰分含量作为评价生物燃料质量的重要指标,却很少被人们研究。本文通过对内蒙古锡林河流域羊草草原5种多年生禾本科植物(羊草、冰草、大针茅、羽茅和隐子草)的热值和灰分进行测定,探讨了植物热值和灰分的月变化及二者之间相关性。结果表明:5种植物干重热值及去灰分热值月变化均为单峰形变化曲线,干重热值的最大值出现在8月(19.2MJ·kg-1),去灰分热值最大值出现的月份因植物种类不同而表现一定的差异;灰分含量的月变化趋势表现为先降低后升高;冰草、大针茅和隐子草干重热值与灰分含量之间表现为极显著线性负相关(P<0.01),羽茅干重热值与灰分之间表现为显著线性负相关(P<0.05),而羊草干重热值与灰分含量之间的相关性不显著。     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计,对生物量各组分(地上、地下部分)之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析.结果表明:在测定年度(1998年)整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在14%～39%之间,平均为27%;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系.上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性.     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析(英)

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计 ,对生物量各组分 (地上、地下部分 )之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析。结果表明 :在测定年度 (1998年 )整个生长季的不同月份 ,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在 14 %～ 39%之间 ,平均为 2 7% ;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差 ,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系。上述结果与国外同类研究结果相比 ,具有很好的一致性。     

锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较

采用碱液吸收法对锡林河流域一个半干旱典型草原群落的土壤呼吸进行了5个月的野外测定,并对其与气候因子和生物量之间的关系进行了分析.另选择了锡林河岸边的一个沼泽化草甸群落作为对比来研究土壤湿度和植被类型对土壤呼吸的影响.主要结果包括:1)两个群落土壤呼吸的季节动态基本一致,均出现了两个峰值,其中草原群落和草甸群落土壤呼吸速率的变化范围分别为312.8～1 738.9mgC@m-2@d-1和354.6～2 235.6 mg C@m -2@d-1.草甸群落的土壤呼吸速率明显高于草原群落,它们的日平均土壤呼吸速率分别为1 349.6 mg C@m-2@d-1和785.9mg C@m-2@d1;2)在草原群落中,土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性比其与温度的关系更加显著,而在草甸群落正好相反,反映出这两种气候因子在不同生境中起着不同的作用.根据土壤呼吸与气温之间的同归关系外推出2001年生长季草原群落和草甸群落的土壤呼吸量分别为142.4 g C/m2和236.1 g C/m2;3)在草甸群落中,地上总生物量与土壤呼吸速率之间没有显著的相关关系,而地上部活体生物量与土壤呼吸速率之间则存有很显著的幂函数关系.在草原群落中,土壤呼吸速率与地上活体生物量或地上总生物量的相关性均很弱.     

围封对内蒙古锡林河流域羊草草原主要构成植物个体、枯落物及群落热值的影响

2010年8月,对中国科学院内蒙古草原生态系统定位站1979、1999和2004年围封的羊草样地进行取样,测定植物个体、枯落物及群落的热值,探讨不同围封时间对羊草草原主要构成植物、枯落物、群落热值及单位面积能量积累量的影响.结果表明:围封对羊草草原主要植物个体、枯落物、群落热值及单位面积能量积累量均具有显著影响.1979和1999年围封的羊草草原单位面积能量积累量显著高于2004年围封,2004年围封群落和枯落物的热值均显著高于1979和1999年围封,而1979和1999年之间无显著差异.在不同围封时间下,同种植物的热值差异显著,而不同种植物的热值则表现出一定差异;群落热值高低取决于构成植物,而单位面积能量积累量主要由草地的生物产量决定,二者的变化趋势均为短期内有一定波动,长期围封之后基本维持在一个较稳定的水平,最终达到生态能量平衡.     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原植物多样性及生物量的影响

为了解草原植物群落物种多样性和植物地上生物量对氮沉降增加和降水变化的响应,在内蒙古贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原,分别设置对照(N0)、1.5 g/m2(N15)、3.0 g/m2(N30)、5.0 g/m2(N50)、10.0 g/m2(N100)、15.0 g/m2(N150)、20.0g/m2(N200)和30.0 g/m2(N300)(不包括大气沉降的氮量)8个氮素(NH4NO3)添加梯度和模拟夏季增加降水100mm的水分添加交互试验,研究氮素和水分添加对草原群落植物物种多样性和几种常见植物地上生物量的影响。结果表明:(1)氮素和水分的添加降低了草原群落植物物种多样性,且氮素和水分有显著的互作效应。在水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性减小;在无水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性呈先增加后减小的"单峰"变化趋势。(2)不同植物对氮素和水分添加的响应不同,随着施氮水平的增加,羊草地上生物量显著增加;贝加尔针茅、羽茅、糙隐子草、寸草苔和冷蒿先增加后减少,呈单峰曲线;星毛委陵菜、牧马豆、扁蓄豆和线叶菊地上生物量则逐渐减少。而且氮素和水分对贝加尔针茅、羽茅、扁蓄豆地上生物量有显著的交互作用。     

近51年来祁连山植被净初级生产力对气候变化的响应

本研究以分辨率为0.1°×0.1°的植被、土壤和气象数据为驱动,利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)模拟了祁连山地区1958~2008年植被净初级生产力(NPP),并对近51年来祁连山地区植被NPP对气候变化的响应进行了分析。结果表明:近51年来祁连山植被(常绿针叶林、落叶针叶林、草地、灌木、农田)在气温升高和降水量增加的影响下,NPP总量呈增加趋势,且增加速率依次为:农田>常绿针叶林>落叶针叶林>草地>灌木。植被NPP的变化与气温和降水量的变化均呈正相关关系,且温度变化对植被NPP的影响大于降水,即温度变化是影响祁连山地区植被NPP变化的主导因素。从区域平均来看,气温年平均上升速率为0.043℃·a-1,降水量的平均增加速率为1.355mm·a-1,在气温和降水量的共同作用下,1958~2008年祁连山地区植被NPP总量呈增加趋势,平均增加速率为0.718g·m-2·a-1。