中国北方林生产力变化趋势及其影响因子分析

森林生产力是反映森林固碳能力的重要指标,是进行碳循环研究的重要环节。用模拟生态系统生物地球化学循环的CENTURY模型,模拟中国北方林(兴安落叶松林)近35a来的生产力动态,用3种趋势分析方法,检验了其变化趋势,并用多元线性回归模型分析了中国北方林生产力的年际波动与气温降水年际波动的关系,以及气温和降水对我国北方林生产力的影响程度。结果表明：中国北方林生产力呈增加的趋势,平均年增长率为0．34％;气温与森林生产力呈显著负相关,对森林生产力的贡献因子为4．0977;降水与森林生产力呈弱的正相关,其对森林生产力的贡献因子为0．3902。从而说明近35a来森林生产力的增加除了受气温降水等非生物因素的影响外,还受其它因素的影响;另外说明以气候变暖为标志的全球变化会对森林生产力产生重要的影响。     

高寒矮嵩草草甸物种多样性与功能多样性对初级生产力的影响

自然生态系统中植物物种多样性是否随功能多样性变化而影响初级生产力的问题存在很大争议。在高寒矮嵩草草甸,对不同放牧强度、不同利用格局和土壤资源水平的4种生境（Ⅰ.畜圈：重度放牧、资源丰富;Ⅱ.牧道：中度放牧、资源适中;Ⅲ.人工草地：轻-中度放牧、资源贫乏;Ⅳ.封育草地：不放牧、资源贫乏）中物种多样性与功能多样性的变化及其对初级生产力的影响进行了研究。结果表明：物种多样性在牧道生境最高,符合中度干扰理论的预测;人工草地物种多样性低但功能多样性却最高;封育草地物种多样性和功能多样性均较高;物种多样性与地上生物量呈正相关,而功能多样性则与地上生物量呈负相关。表明功能多样性不随物种多样性而变化,二者可能在一定程度上是相互独立地作用于生产力的。群落生产力和生物多样性受生境资源、物种特征、放牧历史和放牧强度等因素的综合影响。     

对南方草地资源开发的生态经济效益的再认识

通过比较,从生态经济效益的角度,探讨了开发南方草地资源的意义及最佳开发途径。根据以往的研究和一系列计算,提出了在中国北方草原区应实行以保护为前提的利用和在南方草山草坡实现再利用的同时保护环境的论点,在理论上证明了南方草地具有与北方草原同等的总的初级生产力,而其生态可塑性远远优于北方。并指出由于林业的表观经济效益受到多种因素的制约,未能在振兴山区经济方面扮演主要角色,而林业和草地畜牧业的复合体系可望成为开发南方草地的最佳途径。     

地形对新疆昌吉州草地净初级生产力分布格局的影响

新疆草地资源丰富且地形多变,地形作为影响植被生产力最主要的环境因素之一却未被充分考虑。以Landsat和DEM为数据源,以新疆昌吉州草地为研究对象,应用CASA模型计算得到连年的净初级生产力,采用Arc GIS的空间分析方法对新疆昌吉州草地2000—2016年的净初级生产力分布进行了分析。研究结果表明,地形对生产力的分布有着显著影响,在海拔、坡度和坡向3个地形因子对整体趋势变化的影响分析中发现,坡度引起的NPP变化最大,坡向次之,海拔较小。在整体特征上,海拔每升高30 m,生产力增加4.11 g/m~2;坡度每增加1°生产力增加-0.225 g/m~2;N坡向生产力水平最高(23.23 g/m~2),SW坡向最低(3.54 g/m~2)。不同生产力年份生产力在地形因子作用下变化趋势相同但变化幅度不同,较高生产力年份中3个地形因子的变化幅度都是最大的。     

灌丛化对黄土高原草地植物群落结构和地上生物量的影响

中国北方草地普遍出现灌丛化现象,灌丛化改变植物群落结构、植物多样性和生产力,直接影响着草地生态保护与可持续利用.该研究以黄土高原灌丛化草地为研究对象,通过植被调查,分析比较不同坡向的灌丛斑块与禾草斑块植物群落结构(物种组成、优势种及物种多样性)和地上生物量的差异.结果发现:(1)灌丛化草地不同坡向对物种多样性及地上生物...     

The response of soil respiration to different N compounds addition in a saline–alkaline grassland of northern China

不同形态氮化合物添加对中国北方盐渍化草地土壤呼吸的影响 持续增加的氮沉降在提高陆地生态系统生产力的同时也会对土壤微生物产生显著影响;土壤呼吸由植物根系呼吸和土壤微生物呼吸组成,因此影响植物生产力和微生物的因子都会影响到土壤呼吸。以往氮富集对土壤呼吸的研究主要在土壤中性的草地生态系统开展,而对于盐渍化草地土壤呼吸是如何响应氮沉降的研究尚不多见,这限制了全球变化陆地生态系统土壤呼吸模型预测的准确性和完整性。本研究以中国北方农牧交错带盐渍化草地为研究对象,通过3年(2017–2019年)野外监测土壤呼吸及相关生物和非生物因子的变化,探讨了不同形态氮化合物添加(NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄和NH₄HCO₃)对盐渍化草地土壤呼吸的影响及其调控机制。结果表明：(i)土壤呼吸受大气温度、土壤温度及降水的调控,呈现双峰的季节动态变化趋势和显著的年际差异。(ii)与对照相比,经过3年的处理,土壤呼吸在NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄和NH₄HCO₃添加处理下分别提高了19.9%、13.0%和16.6%。(iii)NH₄NO₃添加对土壤呼吸较高的促进作用与较高的地上生物量、地下生物量以及土壤NO₃⁻含量有关。(iv)在NH₄HCO₃ 添加处理下,土壤碳排放(土壤呼吸)显著增加而碳输入(净生产力)无显著改变,表明NH₄HCO₃添加会降低土壤碳的固持。(v)净地下生产力(BNPP)是盐渍化草地土壤呼吸的最主要调控因子,并且土壤阳离子浓度和pH值通过影响土壤微生物间接影响土壤呼吸。上述研究结果表明,草地添加NH₄NO₃的研究高估了氮沉降对土壤呼吸的影响,并且在碳循环预测模型中应充分考虑盐渍化草地土壤碳动态。     

草地植物生产力主要影响因素研究综述

草地是全球分布面积最大的陆地生态系统,植物初级生产力是反映草地功能的重要指标。从植物种多样性、资源有效性、放牧、退化草地恢复和气候变化等方面较系统综述了影响草地植物生产力的关键要素和驱动力。大量研究表明,植物多样性与生产力的关系尚未有一致的结论,依据试验地点、起始状态甚至度量指标不同而不同;特别是资源有效性调节着生产力水平并对植物多样性和生产力关系产生显著影响;放牧改变了植物群落特征和养分有效性进而影响生产力的形成过程,也改变了资源有效性-植物多样性-生产力之间的关系;对于退化生态系统,在退化草地恢复过程中植物与土壤资源有效性的互作效应对植物生产力的变化起着关键作用;而在未来气候变化特别是增温对植物生产力的影响因地点和生态系统的不同而异,但多数研究结果显示增温提高了草地植物生产力。与国外其它草地分布区相比,国内的相关研究不仅在数量上明显不足,更重要是欠缺机理上的深入研究。在放牧和未来气候变化背景下如何维持和提高草地生产力,如何加速退化草地生态系统的恢复,进而实现生态安全建设和经济社会协调发展,是我国当前急需解决的理论和实践问题。     

Drivers of understorey biomass: tree species identity is more important than richness in a young forest

林下生物量影响因素：幼龄林树种特性比丰富度更重要 生物多样性与生态系统功能的正相关关系已被广泛报道,其主要来源于对草原生态系统的研究。然而,该结论并不一定适用于更复杂的环境,例如具有不同垂直层次的森林。举例而言,已有研究表明上层乔木树种丰富度与林下生产力降低有关。树种丰富度是否会通过增加(由于生境异质性)或降低(通过增强竞争)资源的可利用性进而影响林下生产力,以及林下生产力是否受树种特性的影响更大,这些影响机制都可能会随着时间的推移而改变。此外,研究还表明,丰富度-生产力关系随着环境背景的变化而改变。本研究利用可以操控树种丰富度的实验林场研究了这些不同垂直层位里的时间和环境动态。在中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能(BEF-China)研究计划的框架下,我们在3年时间里沿树种丰富度梯度反复采集林下生物量样本,研究了不同环境处理中树种丰富度、树种特性和时间对林下生物量的影响。尽管我们发现乔木层特性对林下生物量有显著和一致的影响,但是树种丰富度对后者却不具有这种影响。另外,在森林结构层之间,可能并不存在单一的、具有普遍性的上层乔木树种丰富度与林下生产力的相关关系,并且与上层乔木相关的环境因素(如透光率)对林下生产力的贡献程度会随着时间而变化。总体而言,我们的结果表明,在研究森林结构层之间的关系时应将时间动态变化考虑在内。     

南方山地人工草地群落结构组建及其与环境因子的关系

采用CCA排序技术,定量分离了刈割和放牧下环境、空间、生物和随机因素对亚热带山地人工草地群落结构组建的贡献,分析了不同管理制度下的群落．环境关系．放牧和刈割条件下,与环境因素有关的群落结构变化分别为27．4％、25．9％(其中环境因素独立作用分别为18．9％、19．8％),空间因素解释的变化分别为32．5％、24．2％,生物及随机因素造成的变化分别为48％、56％．说明放牧削弱了生物学过程(主要是物种相互作用和种子扩散)对群落结构组建的作用,增强了空间因素的影响．空间因素主要是通过与环境因素耦合(改变直接环境的空间分布)对群落结构组建起作用、刈割条件下,群落结构和物种多度沿环境变化呈梯度分布．放牧条件下,环境因素与群落、物种的关系比较复杂,不同干扰程度的群落小斑块向不同方向演替．     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。     

Are regional precipitation–productivity relationships robust to decadal-scale dry period?

降水-生产力的空间关系是否稳定不变？ 降水是全球陆地生态系统中植被生长和净初级生产力的主要驱动因素。因此,探究降水和生产力关系有助于深入了解气候变化如何改变生态系统功能。降水-生产力的空间关系在全球不同草地上非常相似,但在连续多年气候异常的情况下,这种关系是否会发生变化以及如何变化尚不清楚。本研究利用 利用中国北方温带草地长达10年低于多年平均降水的时期,基于遥感植被指数数据,量化了区域尺度上降水-植被生产力关系在持续多年的干湿期之间将如何变化。结果表明,在连续10年的干期,降水-生产力空间相关性急剧下降,而该空间关系的下降主要是由于不同草原类型对干旱的响应在空间上存在高度的异质性,即不同生态系统对干旱的响应程度存在差异。因此,如果未来气候变化进一步加剧全球草地的干旱,那么基于历史时期(平水期)得到的降水-生产力空间关系推测区域尺度植被生产力可能导致误差。     

高寒草地植物群落地上-地下净初级生产力权衡

植物生产力分配和权衡是植物生态学研究中的热点,反映植物对环境的适应性,是了解植物响应全球气候变化的关键。青藏高原作为气候变化敏感区,研究其植物地上与地下部分权衡对了解高寒草地植被生存策略和生态系统可持续发展具有重要意义。目前,生物量分配调控机制已被广泛研究,但主要使用植物根冠比和地上-地下生物量比等方法来表征植物分配模式,缺乏考虑因植物生长周期导致的差异。使用青藏高原高寒草地103个样点的地上和地下净初级生产力数据,分析高寒草甸和高寒草原两种主要草地类型的地上-地下净初级生产力权衡关系。利用气候因素和土壤因素等相关数据,结合方差分析、相关分析、相对重要性分析和结构方程模型的方法,探究环境因素对两种草地类型地上-地下净初级生产力权衡的影响机制。研究发现：（1）高寒草甸的地上净初级生产力、地下净初级生产力和土壤养分含量显著高于高寒草原（P<0.05）;（2）高寒草地植被生产力均向地下权衡（0.0199）,且高寒草原（0.0354）的权衡值高于高寒草甸（0.0173）;（3）结构方程模型发现,年平均降水量、土壤容重和土壤速效氮含量是影响高寒草甸生产力权衡的主导因子,而年平均温度和年平均降水量是影响高寒草原生产力权衡的主导因子。研究表明高寒草甸的生产力权衡主要受气候和土壤因素共同影响,而高寒草原主要受气候因素调节。研究为理解植物地上-地下生物量分配调控机制提供了新的视角和方法,对系统了解高寒草地生物量分配模式和准确预测高寒草地植被动态过程具有指导意义。     

林火干扰对北方针叶林林下植被的影响

林下植被在北方针叶林植被群落中的物种多样性最高, 且具有较高的生物量周转率和地上部分净初级生产力, 对北方针叶林生态系统功能起着重要作用。火干扰是决定北方针叶林林下植被结构与功能的一个重要景观过程。该文综述了火干扰是如何通过与地形、火前林冠组成的交互作用而影响环境资源和林下植被的。最近的研究表明: 林下植被能够影响火后树木更新苗的定植、重建速率及森林演替轨迹; 林下植被还会通过影响元素的生物地球化学过程(凋落物降解和养分循环)影响林下环境资源的数量与异质性。因此, 研究火后初期北方针叶林林下植被的动态变化, 对于物种多样性保护和森林管理具有重要意义。     

Plant functional groups mediate effects of climate and soil factors on species richness and community biomass in grasslands of Mongolian Plateau

植物功能群在调控气候和土壤因子对蒙古高原草原群落物种丰富度和生物量影响中的作用 植物功能群组成主要受环境因素驱动,同时植物功能群组成也是影响草地生物多样性和生产力的主要因素之一。因此,理解植物功能群在调控环境因素对生态系统功能和生物多样性影响中可能发挥的作用至关重要。通过对蒙古高原草原65个样点的植物生物量和物种丰富度的调查,将157种多年生草本植物分为两种植物功能群(即禾草和杂类草)。通过随机森林模型和普通最小二乘回归,确定与植物功能群物种丰富度和地上生物量显著相关的环境因素(即干燥度、土壤总氮和pH),并利用结构方程模型探讨筛选出的环境因素与群落物种丰富度和生物量间的关系,以及植物功能群在驱动这种关系中发挥的作用。干燥度与禾草、杂类草以及整个群落的地上生物量和物种丰富度均呈显著的单峰关系。所有的物种丰富度和生物量指标均与土壤总氮和pH值显著相关。禾草在维持蒙古高原草原生态系统群落生物量中起着关键作用,并受气候因素的直接影响。而杂类草物种丰富度决定了群落总丰富度,并受到土壤因素直接的调控。因此,群落组成在调控环境因素对群落生物量和植物多样性的影响中起着关键作用。     

The influence of abiotic and spatial variables on woody and herbaceous species abundances in a woodland–grassland system in the Eastern Terai of India

印度特莱东部林地-草地系统中非生物和空间变量对木本和草本物种丰度的影响 目前尚不清楚哪些环境因素决定了热带稀树草原特别是在潮湿地带的林地和草地镶嵌处的林地和草地的物种多度。基于此,本研究探究了非生物和空间变量对印度东北部的台拉河生态系统木本和草本物种分布的影响,评估了气候和非气候因素在整个景观中保持可变的树草比和空间连通性和分散性的相对重要性。在519 km²的受保护的特莱栖息地中随机建立了134个30 m × 30 m的抽样样方,并调查了每个样方的木本和草本植物的物种多度和气候,以及非气候环境因素。基于不同的地点空间连通性模型,通过构建变量检验气候和非气候环境因素对物种多度的影响。使用冗余分析和方差分解定量解析环境变量和空间结构对林地和草地物种多度的相对重要性。研究结果表明,降雨、火灾、水分胁迫、地形和土壤养分在内的环境变量对物种多度和林草比有显著的影响。空间结构显著,最佳空间模型为反距离加权模型(inverse distance-weighted model), 而且显示最大的空间扩散距离可以达到23.5 km,表明扩散限制较弱。约21%的物种多度变化能够被环境和空间因素解释。这些结果揭示了植物群落动态的决定因素,即环境因子的时空变化可能驱动物种分布和多度的随机性,并对植被镶嵌产生主导影响。     

北方农牧交错带草地生物多样性与草地生产力和土壤状况的关系

于2010年选择内蒙古多伦和河北的围场、沽源3个旗县10个样地的草甸草原和典型草原,探讨了北方农牧交错带草地生物多样性与草地生产力和土壤状况的关系.结果表明:3个地区的草地均匀度指数与物种丰富度指数呈显著正相关(P＜0.05),且草地生物多样性指数(H)和均匀度指数与草地生产力之间呈极显著正相关(P＜0.01),而与土壤含水量(0 ～30 cm)的相关性不显著(P＞0.05);草地生物多样性指数和均匀度指数与土壤全氮呈负相关(P＜0.05),且与中上层土壤全氮(10 ～20 cm)呈极显著负相关(P＜0.01),而与土壤有机质之间的相关性不显著(P＞0.05).表明提高草地多样性可以增加草地生态系统的生产力和稳定性.     

放牧对草地生态系统影响的研究进展

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

Research progress on the effects of grazing on grassland ecosystem

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

水淹干扰对羊草草地地上生物量影响的初步研究

为在一定程度上揭示水淹干扰后草地净初级生产力变化的机制,对松嫩平原羊草草地水淹干扰梯度上的地上生物量进行了测定和比较,并对经历水淹干扰后土壤水分及主要养分(N、P)的变化以及植被物种组成的变化作了比较分析。结果表明,轻度和重度水淹干扰样带的地上生物量显著高于未受水淹干扰的对照样带,分别高出对照样带89．54％和113.45％,表明水淹干扰消除了对草地生产力起限制作用的因素,使草地净初级生产力有了大幅度提高,水淹干扰首先改变了土壤的水分状况,而水分状况是限制草地生产力的最主要的因素,尤其是在干旱年份,消除了干旱对草地生产力的限制;土壤水分的增加导致土壤养分(N、P等)的有效性显著增加,消除了原来土壤养分匮乏对草地生产力造成的限制;在水淹干扰作用下,群落的物种组成由相对低矮的物种组合趋向于向形态高大的、具有更高生产力潜力的物种组合转变。     

呼伦贝尔草原不同草地利用方式下生物多样性与生物量的关系

生物多样性与生产力的关系是当前生态学中研究的重点之一,以呼伦贝尔草原为研究对象,通过连续两个生长季的野外监测,从草地植物功能型的角度探讨了在不同利用方式下草地物种丰富度与地上生物量的关系,结果表明：（1）不同草地利用方式显著影响草地生物多样性和生产力,在3种不同利用方式中,生物多样性总体的趋势是割草〉围封〉放牧,其中Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种丰富度均差异显著;割草草地地上生物量最高,围封草地次之,放牧草地最少。（2）将草地植物按照植物功能型分类,放牧草地1、2年生植物占优势,随着物种丰富度的增加,1、2年生植物生物量没有明显的变化趋势;割草草地以禾本科植物和非禾本科植物为主,随着物种丰富度的增加,禾本科植物生物量呈下降趋势,而非禾本科植物变化不明显;围封草地中禾本科植物占优势,其他功能型植物分布较均匀,多度、频度和生物量等差异不显著。（3）3种草地利用方式中只有围封草地物种丰富度和地上生物量存在显著的正相关,即随着物种丰富度的增加,生物量也随之升高。其他两种利用方式下,物种丰富度对地上生物量没有显著影响。