土壤动物与陆地生态系统

一除了典型的海洋动物以外,大多数的动物门类,在土壤中都有它的代表。根据它们与土壤的关系可分为两大类,(1)永久土壤动物与(2)暂时土壤动物(只在土壤中度过部分生活的或某一发育阶段的动物)。从生态系统的观点来看,土壤动物的营养来源对估价动物在土壤中栖居的性质是重要的。例如,蟋蟀、虎(虫甲)、扁触角甲虫,以及穴居蜂和许多啮齿类等,它们在土壤中营穴,但主要在地面取食,大多数双翅类和甲虫的幼虫则在土壤中取食。永久土壤动物仅偶然来到地     

陆地生态系统物质交换模型

陆地生态系统物质交换模型是生态系统水、碳、养分循环研究的重要方向和极具发展前景的不可替代的手段.本文对近年来发展的众多陆地生态系统物质交换模型进行了归类:1)根据建模思路不同分为经验模型、过程模型和混合模型;2)根据物质传输机制的不同分为生物物理模型和生物地球化学模型;3)根据对植被结构处理方式的不同分为单层模型、双层模型和多层模型;4)根据模型应用性不同分为诊断性模型和预测性模型;5)根据构建模型的逻辑结构不同分为自下而上模型和由上而下模型;6)根据研究尺度的不同分为生态系统尺度模型、景观尺度模型和区域尺度模型;7)根据植物生理过程的不同分为光合作用模型和蒸腾作用模型.最后对不同类型模型的优缺点进行综合分析,探讨了新的发展方向.     

城市污泥应用于陆地生态系统研究进展

随着城市化进程加快和人口剧增,城市污泥已成为世界许多城市面临的主要环境问题之一,且不合理的管理可引发严重的环境污染.城市污泥含有大量、微量元素和有机质,可能对土壤及其生产力有利,特别对退化土壤能进行有机修复,并改善土壤理化特性,譬如土壤结构和营养含量.目前,污泥作为一种有机肥料已成为普遍措施.但来自工业及生活污水的污泥常含有重金属、病原物及有毒有机物等,潜在的毒性可能对生态系统构成危险,因此必须经过污泥预处理才可安全施用.评述了近年来国内外污泥应用于陆地生态系统4个方面的主要研究进展:(1)污泥处理与处置方法;(2)污泥应用于农田、草地及森林生态系统;(3)污泥对土壤生态系统的影响,包括污泥对土壤理化性质、土壤酶及微生物的影响;(4)污泥应用的环境效应.提出未来我国污泥处置及利用需要重视的研究领域和方向.     

臭氧污染与陆地生态系统生产力

空气污染的严重性、普遍性和不断发展的趋势及其对陆地生态系统生产力造成的重大影响已引起科学工作者的高度重视,成为一个急需解决的重要课题。对流层臭氧(O₃)在空气污染现状与未来发展趋势中占据重要角色,该文重点探讨了O₃对陆地生态系统生产力的光合、分配、生长和产量形成等主要过程的影响及其对整个生态系统的长期效应,并评述了相关研究方法进展。主要结论包括:O₃在生产力形成过程中的每个环节中都有着不同程度的负面影响,通过影响光合作用和气孔导度,减少根冠比改变碳分配量,而最终导致粮食生产和森林生物量损失率高达30%;气候变化、CO₂和O₃协同作用对植物影响较为复杂,有促进也有抑制;生态系统模拟已成为研究O₃污染影响陆地生态系统生产力的主要方法之一,在区域评估和未来气候预测方面都具有重要作用。     

陆地生态系统可溶性有机氮研究进展

可溶性有机氮(dissolved organic nitrogen DON)的流动是陆地生态系统氮循环的重要组成部分。本文就陆地生态系统DON的来源、组成、性质;森林生态系统DON的流动、季节动态以及DON在氮循环中的地位等方面作了概括和探讨。今后的陆地生态系统DON的研究应该集中在以下几个方面：确定陆地生态系统中DON的各分室DON的浓度、流量;DON的源与汇问题;量化不同生态系统中DON库的大小和组成;研究DON在氮的矿化、微生物的固持、以及植物吸收等氮循环过程中的地位;对比研究DON与DOC(dissolved organic carbon)的动态差别;探讨DON与植物营养和碳积累的关系等。     

陆地生态系统碳循环模型研究概述

陆地碳循环研究是全球变化研究中的一个重要组成部分,而碳循环模型已成为目前研究陆地碳循环的必要手段.本文针对有关碳循环研究方面的进展,介绍了陆地碳循环模型的基本结构、碳循环过程中涉及的两个基本模型以及目前陆地生态系统碳循环模型的两大类型,并通过对现有主要陆地生态系统碳收支模式的分析,指出了未来陆地碳循环模型的研究方向可能是发展基于动态植被的生物物理模型.这种耦合模型也可能是地球系统模式的重要组成部分.     

陆地生态系统植物功能群研究进展

从植物功能群角度探讨陆地生态系统功能与稳定性维持机理、植物对环境变化的适应与响应以及水分、养分利用效率等成为当前生态系统生态学研究的主要技术路线.植物功能群的提出和研究,为研究复杂的生态系统提供了一个良好的方法和途径.综述了陆地生态系统功能群方面的最新研究进展,介绍了植物功能群定义的发展历程,详细比较了植物功能群划分的依据及方法,对于植物功能群与群落稳定性之间的关系、植物功能群对群落生产力的影响以及植物功能群与环境因子的动态关系等进行了深入讨论.这些研究资料表明,植物功能群整合了功能及对环境响应相似的一类植物,但植物功能特征不是绝对的、单一的,所以对植物功能群就会有不同的理解,会有不同的定义及划分方法.许多研究者从不同的角度、尺度来对植物功能群进行研究,这些研究结果有不同的针对方向和目的,使人们可以从不同的角度更全面的理解复杂的陆地生态系统.学者们在研究生态系统时,或多或少地总要与植物功能群相联系,这大大拓宽了植物功能群的应用范围.所有前人的研究使植物功能群的概念、划分、方向、应用等诸方面越来越清晰.这要求应有一个规范、统一、明确的植物功能群研究方案,这样能使对植物功能群的研究更加深入,能整合全球所有植物功能群的相关研究.     

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     

中国陆地生态系统服务价值测量

利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态参数遥感测量的基础上,计算了中国陆地生态系统2000年的生态服务价值.结果表明,中国陆地生态系统2000年所产生的生态服务价值为9.17×10¹²元,总体空间分布由东向西递减、由中部向东北和南部递增,与植被的地带性分布梯度基本一致;森林的平均单位面积价值最高,为18789元·hm^-2,占总生态服务价值的40.80%;其次是灌丛(13789元·hm^-2)和耕地(13054元·hm^-2),分别占总生态服务价值的10.79%和24.23%.从生态系统服务功能来看,气体调节价值的贡献率最大,占总价值的45.16%;其次是水土保持价值(28.83%)和涵养水源价值(14.44%);有机物质生产和营养物质循环的价值最小,其贡献率为11.57%.生态遥感测量方法克服了传统生态统计方法以点代面的缺点,计算结果能更加客观地反映生态系统服务价值及其空间分布,但该方法本身也存在一些不确定性,对生态系统各项服务功能及其价值的评估只是保守和粗略的估计,有待于深入研究.     

陆地生态系统碳汇评估方法研究进展

“碳中和”是我国作出的一项重大的国家战略决策,陆地生态系统碳汇作为碳增汇的重要组成部分,在碳中和目标实现的过程中发挥着重要的作用。但当前基于不同观测数据和方法的陆地碳汇计算仍有很大的不确定性,为了全面了解陆地生态系统碳汇分布特征,提高陆地生态系统碳汇评估的准确性,梳理了近年来关于陆地生态系统碳汇评估的国内外研究进展,从“自下而上”和“自上而下”两类途径阐述了陆地生态系统碳汇评估的主要方法(样地清查法、涡度相关法、模型模拟法和碳同化反演法)的主要原理和特征,优势和缺陷,及在不同尺度碳汇研究中的应用,并从土地利用/覆盖变化、气候因素(大气CO₂浓度、氮沉降)、环境因素(太阳辐射、温度、降水)等因素阐述了陆地系统碳汇主要驱动因子;分析了我国陆地生态系统碳汇的主要特征及时空变化趋势,并从人类活动(生态工程)和环境因素阐述了中国陆地生态系统碳汇的驱动因素;最后,展望了新的监测手段和评估方法在提升陆地生态系统碳汇评估精度中的作用,从而更好的服务于我国“碳中和”的长远目标。     

水域生态系统中的水生昆虫

<正> 在“陆地昆虫生态系统初探”一文中[见《昆虫知识》1982年20(6)],对昆虫在陆地生态系统中所占有的地位,它们通过食物链活动所造成的危害,或者是通过它们的生产活动,对人类的贡献及其经济意义,作了初步探讨。现就水域生态系统中水生和半水生昆虫(Aquaric andsemiaquatic insects)作一概述,作为前文的姐妹篇。     

中国陆地生态系统土壤有机碳变化研究进展

通过文献资料, 对中国陆地生态系统土壤有机碳变化研究进行评述. 20世纪80年代初至21世纪初, 中国森林、草地、灌丛和农田土壤有机碳库合计年均增加(71±19) Tg/a, 三江平原沼泽湿地垦殖导致土壤有机碳损失(6±2) Tg/a. 该结果存在极大的不确定性, 尤其是对森林、灌丛和草地碳库变化的估计. 未来研究需重点关注土地利用变化及其碳源、碳汇效应, 放牧管理对草地土壤有机碳库的影响, 灌丛和非森林树木(经济林、防护林及四旁绿化造林)土壤有机碳变化估算, 深层土壤有机碳变化的测定和估算, 中国土壤的固碳潜力及陆地生态系统碳收支模型开发.     

陆地生态系统中马陆的生态功能

马陆是陆地生态系统中物种多样性极高的大型土壤无脊椎动物类群。作为营腐生动物, 马陆在陆地生态系统中具有不可替代的重要功能。通过大量取食及随后的肠道过程, 马陆在很大程度上决定着陆地生态系统凋落物的破碎、转化和分解过程, 从而驱动碳和关键养分元素的循环周转。然而, 目前对马陆生态功能的研究还非常有限, 远远落后于其他土壤动物类群(如蚯蚓等)。本文初步总结了马陆的生态功能: (1)通过破碎、取食凋落物来加速凋落物的分解。马陆偏好取食半分解的凋落物, 其同化效率受到凋落物来源、温度和凋落物中微生物含量的影响。(2)主要通过取食和排泄等活动影响养分循环。但对于马陆如何影响土壤碳循环, 存在两种不同的观点: 一是马陆粪球的分解速率比凋落物更快, 加速了碳的循环; 二是马陆粪球更难分解, 有助于碳的固存和稳定。马陆破碎凋落物后, 凋落物释放氮素进入土壤。此外, 马陆的活动也影响土壤磷的循环, 提高土壤中有效磷的含量。(3)调控微生物特性, 与蚯蚓也有互作关系。通过以上三个方面的总结, 展望了未来马陆的主要研究方向, 以期引起更多思考和研究。     

陆地生态系统混合凋落物分解研究进展

凋落物分解在陆地生态系统养分循环与能量流动中具有重要作用,是碳、氮及其他重要矿质养分在生态系统生命组分间循环与平衡的核心生态过程。自然生态系统中,植物群落大多具有较高的物种丰富度和多样性,其混合凋落物在分解过程中也更有可能发生养分传递、化学抑制等种间互作,形成多样化的分解生境,多样性较高的分解者类群以及复杂的级联效应分解,这些因素和过程均对研究混合凋落物分解过程、揭示其内在机制形成了极大的挑战。从构成混合凋落物物种丰富度和多样性对分解生境、分解者多样性及其营养级联效应的影响等方面,综合阐述混合凋落物对陆地生态系统凋落物分解的影响,探讨生物多样性在凋落物分解中的作用。通过综述近些年的研究发现,有超过60%的混合凋落物对其分解速率的影响存在正向或负向的效应。养分含量有差异的凋落物混合分解过程中,分解者优先利用高质量凋落物,使低质量的凋落物反而具有了较高的养分有效性,引起低质量凋落物分解加快并最终使混合凋落物整体分解速率加快;而凋落物物种丰富度对土壤动物群落总多度有轻微的影响或几乎没有影响,但是对线虫和大型土壤动物的群落组成和多样性有显著影响,并随着分解阶段呈现一定动态变化;混合凋落物改变土壤微生物生存的理化环境,为微生物提供更多丰富的分解底物和养分,优化微生物种群数量和群落结构及其分泌酶的活性,并进一步促进了混合凋落物的分解。这些基于植物-土壤-分解者系统的动态分解过程的研究,表明混合凋落物分解作用不只是经由凋落物自身质量的改变,更会通过逐级影响分解者多样性水平而进一步改变分解速率和养分释放动态,说明生物多样性确实在一定程度上调控凋落物分解及其养分释放过程。     

陆地生态系统中水溶性有机质的环境效应

目前水溶性有机质（Dissolved Organic Matter)已逐步成为陆地生态系统中的一个研究热点。系统地评述了陆地生态系统中DOM的组成特点及其环境效应。尽管关于陆地生态系统中DOM的研究还不完善,至今对其性质,组成和分类方法等问题看法不一,但现有结果已经表明DOM是一种十分活跃的重要化学组分,它对陆地生态系统中污染物质的溶解,吸附,解吸,吸收,迁移和生物毒性,微生物活动以及土壤形成过程等均有显著的影响。影响DOM在地生态系统中的环境效应的主要因素包括：DOM与污染物的络合作用,污染物溶解／沉淀作用,土壤对DOM的吸附作用,土壤质地,酸碱缓冲作用等。     

我国陆地生态系统的植物太阳能利用率

本文计算分析了我国陆生植物在各种情况下的净初级生产力及其太阳能利用率。 计算表明,每年进入我国960万平方公里国土上的太阳总辐射Q和光合有效辐射PAR分别为13×10~(18)千卡和6.4×10~(18)千卡,其所含能量约合标准煤20,000亿吨和10,000亿吨。在充分利用我国光、温、水气候资源,而其他条件都处于最适状况时每年净初级气候潜力Y_(ptw)的全国总量为250亿吨(植物质干重,下同)。由植被产量的实际资料与气候因子的经验关系估算的自然植被产量Y_n的全国总量为每年70亿吨。 就全国加权平均单产而言,净初级光能潜力Y_p=87吨/公顷·年;净初级光温潜力Y_(pt)=50吨/公顷·年;净初级气候潜力Y_(ptw)=30吨/公顷·年;自然植被生产力Y_(?)=8吨/公顷·年;现阶段主要农作物的净初级实际生产力Y_α=8.7吨/公顷·年。各省区情况见表1。 太阳能利用率:就全国加权平均而言,如果把总辐射Q计为100％,则光合有效辐射PAR约占49％;具有最佳叶冠层的高产植物在生长盛期对Q的利用率上限为7％;相应于Y_p、Y_(pt),Y_(ptw)和Y_n的太阳能利用率R_p、R_(pt)、R_(ptw)和R_n分别为2.5％,1.4％、0.82％和0.22％,我国当前主要农作物的净初级产量对我国农田上Q的利用率R_α为0.28％。各省区情况见表2。     

菌根真菌在陆地生态系统中的作用

对菌根真菌在陆地生态系统中与植物共生、固定土壤中的营养元素及水分、作为动物的食物以及影响植物群落的演替和区系组成以及调节生态系统中的资源配置、维持系统的物种多样性等方面的生态作用进行了讨论。     

陆地生态系统碳密度格局研究概述

 准确了解陆地生态系统中碳密度的时空格局及其影响因子和作用机制,对于估算和预测不同类型生态系统中的植被和土壤的碳存储能力、判定碳汇、制定缓解全球变化的合理政策措施,具有重要意义。该文综述了现有研究中发现的世界陆地生态系统碳密度空间分布的地带性规律及中国陆地生态系统碳密度格局的独特特点。在全球尺度上,植被碳密度分布与植物生物量格局基本一致,除北方森林外其余大部分随纬度升高而减小;土壤碳密度则随纬度升高而增大。陆地生态系统中北方森林和热带森林的总体碳密度最高,不同的是,前者的碳主要集中在土壤中,而后者则集中在植被中。但在区域尺度上,由于气候、地形及人类活动影响,这种规律性可能会发生变化甚至不起作用。水热条件、土壤养分、生物多样性、气候和大气CO2浓度的变化以及土地利用与覆盖变化等是碳密度空间格局形成和发生变化的驱动因子。在某一特定区域,它们通过直接或间接提高植被净初级生产力,抑制呼吸和分解作用来增加陆地生态系统碳密度。综合分析特定时空条件下各因子对碳存储量的影响是解释碳密度分布现状,预测碳密度格局变化的关键,但目前的研究对各项驱动因子的作用机制、影响强度及多个因子间的相互作用仍不是很清楚,需要加强该方面的研究力度。碳密度研究中的数据获取、机理分析和过程模拟等方面仍存在很大的不确定性,因此有必要建立规范统一的碳密度测量估算系统和更为精准有效的估算模型,进行多尺度、多精度水平的综合研究。     

陆地生态系统植被氮磷化学计量研究进展

因化学功能的耦合和元素的不可替代性, 植物对N、P的需求和利用存在严格的比例。植物N、P化学计量在不同功能群、生长地区、生长季、器官之间以及环境梯度下存在明显的变化规律。多数研究从N、P浓度、N:P及N、P间异速指数等角度分析了植物化学计量变化规律, 并探讨其在全球范围内的具体数值。为增进对植物响应全球变化的理解, 该文综述了N、P化学计量的影响因素及其机理的最新研究进展, 并指出未来拟重点研究的方向。     

陆地生态系统磷素循环及其影响因素

 磷是生命系统的重要组成成分,其在生态系统内的迁移转化是生态系统结构和功能的决定性因素之一。近20年来,磷在陆地生态系统内的重要性受到越来越多的关注。该文总结了国内外磷循环研究的成果,从磷的来源、在土壤中的存在形态和固定特性、影响因素的复杂性等方面分析了磷素循环的特点;系统阐述了磷在陆地生态系统各库之间及其内部,主要是植被-土壤亚系统内的迁移转化规律及影响因素。陆地生态系统磷素循环主要是系统内部的生物化学循环,由植物自身的遗传特性和土壤的生物、理化性质共同控制,不同控制因素的相对重要性因生态系统类型、时间和空间尺度而异。文章简述了磷循环研究方法的发展及存在的局限性;另外,分析了干旱、半干旱地区磷循环研究的重要性和意义;干旱区生态系统的脆弱性及其植被、土壤特性决定了其磷素循环有其自身的特点及研究的必要性。最后指出了当前陆地生态系统磷循环研究的发展趋势。