自控与受控棉田生态系统稳定性的比较

1　前　言稳定性是生物种群、群落与生态系统研究的重要内容之一。稳定性是预测和调控一个系统的基础。棉田生态系统稳定性的研究对于指导棉田生态系统的优化管理 ,对于棉田系统生产力的稳定提高和持续发展具有非常重要的意义。然而 ,生态学的稳定性研究在概念、度量指标 (或称研究方法 )上至今仍未统一[1,2 ],因而研究结果也不一致。Ｗｅｂｓｔｅｒ等[3]认为 ,生态学家关心的不是生态学的系统是否稳定 ,而是系统有多么稳定 ,即稳定的相对程度 ,并提出了绝对稳定性概念(判断是否稳定 )和相对稳定性概念 (判断相对稳定程度 )。其相对稳定性意…     

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。     

森林生态系统碳氮循环功能耦合研究综述

在大气CO2浓度升高和氮沉降增加等全球变化背景下,森林生态系统减缓CO2浓度升高的作用及其对全球变化的响应和反馈存在诸多不确定性.森林生态系统碳氮循环相互作用及功能耦合规律的研究是揭示这些不确定性的基础,也是反映森林生态系统生物产量与养分之间作用规律,涉及林地持久生产力（sustainability of long-term site productivity）的生态学机理问题.森林生态系统碳氮循环的耦合作用表现在林冠层光合作用的碳固定过程,森林植物组织呼吸、土壤凋落物与土壤有机质分解、地下部分根系周转与呼吸等碳释放过程,这些过程存在反馈机理和非线性作用,最终决定森林生态系统的碳平衡.着重在生态系统尺度上,综述了碳氮循环耦合作用研究的一些进展与存在的问题,对今后研究方向进行了展望.     

外来植物对陆地生态系统氮循环的影响途径

外来植物的引种和入侵已成为一个全球性的重要问题.许多外来植物不仅可以改变陆地生态系统的氮输入、输出,而且还可以通过改变氮素吸收、再利用,凋落物质量,土壤环境,土壤生物等因子影响陆地生态系统内都氮循环.在概述陆地生态系统氮循环基础上,系统综述了外来植物对陆地生态系统氮循环的影响方式和途径以及可能造成的生态后果,并对将来研究方向进行了展望:应更多考虑外来植物影响机制的复杂性、不同养分元素循环的相互作用和新技术手段的应用.     

宝天曼自然保护区锐齿栎林生态系统营养元素循环

对河南内乡宝天曼自然保护区内 35年生的天然次生锐齿栎林生态系统的营养元素循环进行研究 ,结果表明 :所测定系统中的 N、P、K、Ca、Mg、Fe、Na、Mn、Zn、Cu1 0种营养元素积累总量为 1 0 387.894kg·hm- 2 ,土壤库贮量 8880 .70 9kg·hm- 2 ,占 85 .49% ;植物体贮量 1 5 0 7.1 82 kg·hm- 2 ,占 1 4.5 1 % ,其中活植物体占 90 .5 6% ,凋落物占 9.44%。系统中 1 0种营养元素年吸收量 2 0 7.5 4 5 kg· hm- 2 ,年存留量1 0 5 .2 85 kg· hm- 2 ,年归还量 1 0 1 .65 1 kg·hm- 2 ,年积累速率为 77.8986kg·hm- 2 ;年归还量占年吸收量48.98% ,表明系统中营养元素的循环处于良好的平衡状态。 1 0种营养元素的平均利用系数为 0 .1 85 ,平均周转期为 9.98a。其中 P、N、Mg、Na、Mn的周转期较短为 4～ 8a,K、Ca、Fe、Cu周转期较长为 1 0～ 1 6a,Zn的周转期最长为 1 7.4a。     

多样化的棉田生态系统控害保益功能特征研究

应用数量分析与能量测定相结合的方法 ,定量地分析和比较了华北棉区多样化的套间作棉田生态系统与单作棉田生态系统中主要害虫、天敌的种群动态及其天敌对害虫的控制作用 .结果表明 ,多样化的套间作系统中苗蚜与 2代棉铃虫发生轻 ,而伏蚜与 3代棉铃虫发生重 ;套间作系统有利于天敌群落能量的生产 ,尤其是利于捕食性蜘蛛类群的能量生产 ;从棉田生态系统棉株 害虫 天敌相互作用关系来看 ,尽管间套作系统内天敌群落生产力增加 ,保护益虫 (天敌 )作用好 ,同时也增加了害虫群落生产力 ,其控害功能较差 .     

油茶林生态系统中营养元素循环的研究

本文研究了两种优化经营措施油茶林中营养元素的含量、净积累和循环,以综合措施的油茶林作一实例,分析了生态系统中营养元素的循环过程,并提出了氮、磷、钾元素的循环局部动态模型。结果表明:(1)油茶林各器官的营养元素的含量呈现出氮>钾>镁>钙>磷的趋势,最高的是果或叶,最低的是树干。(2)当油茶林采取优化经营管理后,器官养分随之增高。如综合措施一年生叶氮、磷、钾含量分别高于对照的32.5％、26.5％、8.6％;而一年生枝中氮、磷、钾含量分别高于对照的26.5％、33.9％、1.7％。这更进一步证实了优化措施之所以产果量高,就是因为积累了充分养分,保证了生长发育的需要这一点。     

免耕法对棉田生态系统能流功能的影响

比较了常规与免耕法对棉田生态系统中土壤微生物、害虫、天敌、棉株及其整个棉田生态系统能流功能的影响 .结果表明 ,免耕棉田土壤微生物量与年呼吸耗氧量均明显高于常规棉田 ,分别为常规棉田的 1 .32倍和 1 .63倍 ;免耕棉田的苗蚜与秋蚜、2代与 4代棉铃虫种群生产力下降 ,而伏蚜与 3代棉铃虫种群生产力增加 ;免耕棉田内天敌种群生产力及其捕食利用效率下降 ;免耕可提高棉田系统的光能利用率和总生产力 ,减少辅助能的投入 ,具有低耗、高效的特点 .     

不同类型的棉田生态系统功能特征

通过对 7种不同时空类型的华北棉区棉田生态系统能流、价值流和 N、P、K变化的研究表明 ,华北棉区棉田生态系统的能量生产为 3 0 .41× 1 0 3～ 71 .63× 1 0 3k J/(m2· a) ,纯收入为每 hm2 3 5 65 .80～ 81 46.5 0元 ,主要能量投入为劳动力的投入 ,占总投入能的 75 .80 %～ 81 .1 4%。其在不同时空类型棉田所表现出的变化特征为 :随着播种期的推后 ,棉田内害虫的取食为害作用增加 ,天敌的捕食作用减少 ,光能的利用效率下降 ,棉田经济效益降低 ;实行间套作 ,棉田内害虫的为害作用和天敌的捕食作用均增加 ,光能利用率增加 ,棉田经济效益上升 ;进行免耕种植 ,棉田内害虫的为害取食作用减少 ,天敌的捕食作用增加 ,光能利用率增加 ,棉田经济效益上升。由此进一步探讨了华北棉田生态系统生态调控的途径。     

冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程的影响效应及其机制

冻融作用是中、高纬度及高海拔地区土壤普遍存在的一种自然现象,是非生长季陆地生态系统氮循环的重要影响因素.冻融作用主要通过改变土壤的理化性质及生物学性状来影响氮素在土壤中的迁移与转化.目前,冻融作用对陆地生态系统氮循环各个过程影响的研究结果不尽一致,理论机制尚不明晰,研究方法也需进一步地探索与创新,因此有必要对现有成果进行梳理和分析,以更好地把握冻融作用下的氮循环过程.本文结合国内外已有研究成果,论述了冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程（氮矿化、固持、硝化与反硝化过程、氮淋溶及气态损失）的影响效应及其主要机制,对目前研究中存在的不足进行了剖析,并对未来研究中迫切需要关注的重点研究方向进行了探讨与展望.     

黄淮海平原农林生态系统N、P、K营养元素循环——以泡桐-小麦、玉米间作系统为例

农林生态系统泡桐-小麦、玉米间作类型N、P、K营养元素循环研究表明,在整个群落中,P发生亏损,N和K基本平衡;在植物组分库和枯落物库中,N、P、K均发生累积;在土壤库中,N、P、K均发生亏损。土壤表层(0—20cm)中N和P的含量是限制农作物生长的主要因子。20—80cm土层中P的含量是限制泡桐生长的主要因子。群落内N、P、K的吸收系数分别为0.078、0.014、0.052,利用系数分别为0.95、0.90、0.94,循环系数分别为0.042、0.05、0.063.     

西双版纳热带季节雨林生态系统氮的生物地球化学循环研究

 用小流域集水区和物质平衡方法,于1999年对西双版纳热带季节雨林生态系统的氮素循环进行了初步研究。西双版纳季节雨林生态系统的氮库总储量为6 481.2 kg·hm-2,其中活体生物量、凋落物层和土壤（0～30 cm）中的氮储量分别为970.9、37.7、5 481.2 kg·hm-2。土壤中的氮占生态系统氮总储量的84.4%,活体生物量占15.0%,凋落物层仅占0.6%。结果表明季节雨林的氮主要分布在土壤中,而在生物量中只占很少部分。大气降水、林内穿透水、树干流及地表径流的氮含量分别为0.565、0.828、0.983和1.042 mg·dm-3,氮通量则分别为8.89、10.97、3.57、5.95 kg·hm-2·a-1。大气降水输入氮8.89 kg·hm-2·a-1,径流输出氮5.95 kg·hm-2·a-1, 收支平衡（输入—输出）为2.94 kg·hm-2·a-1。氮的生物循环：吸收为149.86 kg·hm-2·a-1,存留为69.30 kg·hm-2·a-1,归还为80.56 kg·hm-2·a-1,循环系数为0.54。结果表明未受干扰的季节雨林生态系统处于氮积累的状态,有利于该生态系统的稳定与持续发展。     

棉田生态系统能流特征分析

为丰富生态系统的能流功能理论,开展以此为基础的生态调控,本文采用田间调查与室内测定相结合的方法,系统地测定了棉田初级生产者（棉株）、次级生产者（害虫、天敌）和土壤分解者的能流参数值,分析和比较了以棉株－害虫－天敌相互作用为中心,受人为干扰作用较大的棉田生态系统能流特征。     

我国农田生态系统重金属的循环与调控

本文系统分析了我国农田土壤重金属的含量状况,探讨了农田生态系统中重金属的输入、输出及其平衡.农田生态系统中重金属存在一定的累积效应,但整体上超标风险较小,而部分作物、特别是蔬菜可能存在一定的超标风险.在采矿区和冶炼厂周边地区,以及废弃物利用强度较大的农区,土壤和作物中重金属超标的风险较大,是普通农区的十倍甚至数十倍以上.针对我国农田重金属污染现状,提出了调控农田生态系统重金属循环的有效措施,并对相关领域今后的研究进行了展望.     

有机-无机态肥氮在微型农业生态系统的转移和循环研究

本文应用~(15)N示踪法研究了有机态和无机态肥料氮在微型农业生态系统中循环的机理,以及配施下各自的功能和相互影响。初步结果表明,在土壤-黑麦草-兔亚系统中,草对硫铵~(15)N利用率达59.36％;以草饲兔,所收集兔粪~(15)N回收率为11.78％,尿为17.98％。兔粪尿N与硫铵N以1:0,0.5:0.5,0.3:0.7和0.1配施种稻,结果表明,在土壤-水稻亚系统中:(1)0.5:0.5配施促进穗头和根系发育;(2)稻株吸收有机态和无机态肥料N的比例,受配施比例的影响;(3)与单施无机肥料氮比较,配施下无机肥料氮利用率未提高或甚至下降;(4)0.3:0.7配比使有机态肥料N利用率提高;(5)0.5:0.5配比,有机肥能明显地促进无机态肥料N从秆向谷运输;(6)有机肥使无机态肥N在土壤中的固化作用增加,从而使无机肥料氮向环境转移量下降。农业生态系统具有多组分和牧食-碎屑复合食物链,氮素再循环指数达0.5,生态稳定性和发育程度优于单一种植系统。