土壤元素失衡是导致高寒草甸退化的重要诱因

土壤元素失衡是造成高寒草甸退化的关键诱因,明晰其过程与机制是高寒草甸生态系统可持续利用和退化草地恢复的重要内容。以我国典型青藏高原高寒草甸生态系统为研究对象,选取围封1年样地作为短期恢复、围封6年样地作为中期恢复及围封15年样地作为长期恢复阶段,分析了这些样地的土壤基本理化性质。研究发现,退化高寒草甸的恢复未改变土壤pH,但增大了土壤保水能力和电导率。土壤有机碳和全氮含量随恢复进程变化敏感,而磷含量的变化并不明显,随着恢复时间的增加土壤C∶N,C∶P和N∶P显著升高,土壤可利用氮素特别是铵态氮的供应能力得到显著提升,长期恢复阶段的土壤铵态氮含量为短期恢复阶段的3.1倍。退化草地的恢复大幅度增加了高寒草甸生态系统地上生物量,这进一步增加了植物对土壤中的碳和氮输入,使土壤中的碳氮周转变快,诱发了植物-土壤之间的正反馈,形成良性循环,使退化草甸得以改善。本研究从退化高寒草甸恢复角度初步证实,土壤碳氮与磷元素比例失衡是造成高寒草地退化的重要诱因,研究结果对高寒草地的养护管理以及退化高寒草地的恢复工作具有重要意义。     

中国森林生态系统的土壤净氮矿化研究

 为了更好地了解温度和湿度对土壤氮矿化过程的影响,从而估计森林生态系统土壤有机氮的矿化速率,在中国7种典型森林生态系统中用PVC管采集森林土壤样品,通过在实验室控制土壤的温度与湿度,将不同湿度的土柱置于不同温度的生化培养箱中培养30 d,分析培养前后的NH+4-N和NO-3-N含量,确定土壤的净矿化速率和净硝化速率。结果表明,温度和湿度与土壤的矿化过程存在比较明显的相关关系（p<0.001）。同时建立了三元的方程来描述温度(t)和湿度(wfps)对土壤氮矿化速率(Rmin)的影响,Rmin=e-7.60+0.07×t+14.74×wfps-10.41×wfps2。利用这个实验模型估算了全国森林生态系统的年氮矿化量,估算结果与野外实测数据基本吻合。     

西藏纳木错高寒草原豆科与非豆科优势植物群落碳氮储量及收支的对比研究

豆科植物在青藏高原高寒草原广泛分布, 有离散和集中两种分布格局。集中分布格局中, 豆科植物生物量约占总生物量的30%以上; 离散分布格局中, 豆科植物生物量一般不足总生物量的10%。在西藏纳木错高寒草原, 选取豆科植物集中分布区和典型紫花针茅草原作为豆科和非豆科优势植物群落的代表, 测定和分析两群落土壤碳氮储量、温室气体通量及生态系统CO2 净交换(NEE)的区别, 以初步研究两群落在碳氮储量和收支中的差异, 为深入研究豆科植物集中分布的形成机制提供最基本的数据支持。结果表明, 与非豆科优势植物群落相比, (1)豆科优势植物群落土壤氮储量增加不显著, 土壤氮含量和N2O 排放通量增加不显著, 非豆科植物的氮含量显著增加。(2)豆科植物优势群落土壤碳储量增加不显著, 非豆科植物地下部分碳含量显著增加, 生态系统呼吸(ER)显著增加的同时光合固碳总量(GEP)也显著提高, 但光 合固碳总量(GEP)显著大于生态系统呼吸(ER), 使CO2 净交换(NEE)显著增加, CH4 吸收显著降低。     

基于SHAW模型对拉萨河谷冬小麦农田生态系统水分传输特征的模拟研究

以青藏高原的拉萨河谷下游的农田为研究对象,利用中国科学院拉萨高原生态试验站的观测数据,通过模型模拟的方法分析了高原冬小麦农田生态系统水分传输的主要特征并结合当地的气象条件和灌溉情况对当地制定适宜的冬小麦农田灌溉制度进行了初步探讨.采用2004年5～10月的土壤水分观测数据对SHAW模型进行参数率定,然后,利用2004年10月～2005年10月的土壤水分观测数据对率定的参数进行验证并评价SHAW模型的在该地区的模拟性能.通过分析2004～2005年冬小麦农田水分传输过程的模拟结果,得出该地区农田生态系统水分传输的主要特征:①拔节-灌浆期是冬小麦耗水旺期,水分主要在土壤-植物间传输.②冬小麦生长期间耗水量为826mm,是华北平原的1.7～1.9倍,其中土壤蒸发占了37.5%.③冬小麦根系吸水主要集中于10～40cm土层,在浅层土壤水分供应不足时,冬小麦才倾向于利用深层土壤水分(40cm以下).④整个冬小麦生长期间农田的总深层渗漏量达到约占总灌溉量的50%.其中,播种-返青期间灌溉量的72%渗漏到70cm土层以下.最后,基于研究得出的冬小麦农田生态系统水分传输特征,对该地区适宜的灌溉制度进行了分析探讨.