长期封育演替下典型草原植物群落生产力与多样性关系

封育是退化草地的重要恢复措施, 理解长期封育过程中草地群落生产力和植物多样性变化特征及两者间关系, 有助于草地植被的恢复管理与利用。该研究依托宁夏云雾山国家级自然保护区典型草原长期封育演替梯度, 选择持续放牧、封育9年、26年和34年的草地群落作为研究对象, 分析其地上生产力、物种多样性和功能多样性的变化特征及内在联系。结果表明, 封育显著提高典型草原植物群落的地上生产力、凋落物生物量、功能丰富度和功能离散度, 未改变草地群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和功能均匀度, 但Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在长期封育(34年)后显著下降。此外, 封育对不同植物群落加权平均功能性状的影响存在差异。随机森林模型和方差分解结果显示, 群落加权平均功能性状对封育草地群落地上生产力变异的解释度高达70.70%, 其中植株高度是最主要的解释因子; 功能多样性的解释度为36.86%, 主要由功能丰富度贡献; 而物种多样性的解释度仅为14.72%。由此可见, 植物功能性状和功能多样性对草地群落地上生产力的贡献远高于物种多样性, 建议将其纳入植物群落恢复演替动态研究, 以便全面了解植物多样性与生态系统功能的关系, 为更好地实现生态恢复目标奠定基础。     

百年尺度地球系统模式模拟的陆地生态系统碳通量对CO2浓度升高和气候变化的响应

利用了加拿大地球系统模式CanE SM2(Canadian Earth System Model of the CCCma)的结果,针对百年尺度大气CO_2浓度升高和气候变化如何影响陆地生态系统碳通量这一问题,分析了1850—1989年间陆地生态系统碳通量趋势对二者响应,以及与关键气候系统变量的关系。结果表明,140年间,当仅仅考虑CO_2浓度升高影响时,陆地生态系统净初级生产力(NPP)增加了117.1 gC m~(-2)a~(-1),土壤呼吸(Rh)增加了98.4 gC m~(-2)a~(-1),净生态系统生产力(NEP)平均增加了18.7 gC m~(-2)a~(-1)。相同情景下,全球陆地生态系统的NPP呈显著增加的线性趋势(约为0.30 PgC/a~2),Rh同样呈显著增加线性趋势(约为0.25 PgC/a~2)。仅仅考虑气候变化单独影响时,NPP平均减少了19.3 gC/m~2,土壤呼吸减少了8.5 gC/m~2,NEP减少了10.8 gC/m~2。在此情景下,整个陆地生态系统的NPP线性变化趋势约为-0.07 PgC/a~2(P0.05),Rh线性变化趋势约为-0.04 PgC/a~2(P0.05)。综合二者的影响,前者是决定陆地生态系统碳通量变化幅度和空间分布的最重要影响因子,其影响明显大于气候变化。值得注意的是,CanE SM2并没有考虑氮素的限制作用,所以CO_2浓度升高对植被的助长作用可能被高估。此外,气候变化的贡献也不容忽视,特别是在亚马逊流域,由于当温度升高、降水和土壤湿度减少,NPP和Rh均呈显著减少趋势。     

基于变异系数的植被NPP人为影响定量研究——以石羊河流域为例

人类活动是NPP变化的重要影响因子,定量计算NPP人为影响值具有较重要的意义。提出基于变异系数法的NPP人为影响模型,对其基本概念、理论基础、计算流程等进行了阐述,并以石羊河流域为研究区,分析该流域NPP人为影响分布规律。研究结果表明:(1)该模型基于一种间接计算的思想回避了人为作用的复杂过程,模型理论科学,以变异系数为参数,所需参数少,技术可行,计算结果为NPP值,易于定量评价。(2)2000—2010年期间,石羊河流域人类活动对植被NPP的影响广泛而严重,年均影响值大于40g C m~(-2)a~(-1)的面积占96.21%,影响程度严重以上占26.94%。NPP人为正负影响均较大,正影响年均为1.63×106g C m~(-2)a~(-1),负影响年均为1.21×106g C m~(-2)a~(-1),年均净增加4.20×105g C m~(-2)a~(-1);正向平均影响强度为136.84 g C m~(-2)a~(-1),负向平均影响强度为100.32 g C m~(-2)a~(-1),全流域表现为正影响。(3)凉州区是人为影响最为剧烈的地区,表现为强烈正影响;其次是天祝县,为强烈负影响;接下来是民勤县,表现为正影响;其它县区依次是永昌、古浪、肃南和金昌。(4)2000—2010期间,NPP人为影响值变化较大,人为活动减弱面积占53.90%,增加占46.10%;影响值正向减弱8.12×105g C m~(-2)a~(-1),负向减弱8.07×105g C m~(-2)a~(-1),正向增强8.02×105g C m~(-2)a~(-1),负向增强3.94×105g C m~(-2)a~(-1),人为活动影响净减少4.25×105g C m~(-2)a~(-1),人为作用总体呈减弱趋势。     

基于遥感和地面数据的景观尺度生态系统生产力的模拟

描述了一个反映系统碳循环和水循环的景观尺度生态系统生产力过程模型(EPPML)．该模型以遥感图像作为数据源,从中获取影响植被生产力的重要变量——叶面积指数(LAI);主要对景观尺度生态系统的净初级生产力(NPP)和蒸散量的空间分布格局和时间动态进行模拟;用地理信息系统(GIS)手段对空间数据进行处理、分析和显示,从而实现将植物生理生态研究的结果从小尺度向中尺度进行拓展和转换．本研究用EPPML对1995年长白山自然保护区的植被生产力进行了模拟,结果表明,EPPML可以比较准确地模拟该保护区主要植被的NPP．NPP的模拟值年均为0．680kgC·m^-2,变幅为0．105—1．241kgC·m^-2(82.1％),其中阔叶红松林的年NPP最高(1．084kgC·m^-2)．NPP年总量为1．332×10^6tC,以阔叶红松林和云冷杉林最高,分别为0．540×10^6tC和0．428×10^6tC．NPP的季节变化呈明显的单峰型,7月最大(6．13gC·m^2·d^-1)．NPP在夏季积累最多(0．465kgC·m^-2),春季次之,冬季最少。     

温度和湿度对我国内蒙古羊草草原土壤净氮矿化的影响

土壤氮素的矿化是反映土壤供氮能力的重要因素之一 ,也是目前国内外研究的热点。通过测定内蒙古典型羊草草原自由放牧地土壤净氮矿化量和净氮矿化速率 ,揭示影响草地生态系统土壤氮循环过程的有关机理 ,为草地生态系统建模提供理论依据。在实验室条件下 ,运用恒温恒湿培养箱控制土壤的温度与湿度 ,测定羊草草原长期自由放牧地土壤氮素矿化量的积累。将不同水分含量的土柱分别放在温度为 - 10℃、0℃、5℃、15℃、2 5℃和 35℃的恒温恒湿培养箱中培养 ,培养 1、2、3、5周后取出 ,分析培养前后的 NH 4- N和 NO- 3- N含量 ,以确定土壤净氮矿化 (NH 4- N NO- 3- N)的累积和不同时间段内的矿化速率。结果表明 :不同处理温度和水分之间的差异均达到显著水平 (p<0 .0 0 0 1)。温度和水分之间具有显著的交互作用 (p<0 .0 0 0 1)。随着培养时间的延长 ,矿化氮累积量增加 ,但是矿化速率下降     

沙坡头地区藓类结皮土壤净氮矿化作用的季节动态

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮和无结皮土壤为对象,采用野外原状土柱封顶埋管法对无机氮库和净氮转化速率的季节动态特征进行研究.结果表明:藓类结皮和无结皮土壤有效氮含量和净氮转化速率存在明显的季节变化特征,不同月份间差异显著.在非生长季,3和10月土壤有效氮含量和净氮转化速率显著高于其他月,氮矿化过程以固持态为主,两样地间土壤净氮转化速率无显著差异;在生长季,土壤有效氮含量和净氮转化速率显著增加,6—8月时达到峰值,分别为17.18 mg·kg-1和0.11 mg·kg-1·d-1.两样地土壤净硝化速率和净氮矿化速率在各月间差异显著,均表现为藓类结皮土壤>无结皮土壤.土壤铵态氮和硝态氮含量4和5月时表现为藓类结皮土壤(2.66和3.16 mg·kg-1)>无结皮土壤(1.02和2.37mg·kg-1);6—9月则表现为无结皮土壤(7.01和7.40 mg·kg-1)>藓类结皮土壤(6.39和6.36mg·kg-1).藓类结皮的繁衍与拓殖能够调节土壤有效氮含量、促进土壤氮矿化过程,是影响土壤氮素循环的重要生物因素.     

南方双季稻田稻草还田的碳汇效应

利用长期稻草还田定位试验和短期不同稻草还田模式试验,研究稻草还田对南方双季稻田土壤固碳、甲烷排放和综合碳汇的影响.结果表明： 稻草还田能增加土壤有机碳,长期还田的耕层土壤碳汇年增长率为0.07 t C·hm^-2·a^-1,土壤有机碳的表观转化率随着稻草还田量的增加而减少.稻草还田导致稻田甲烷排放量显著增加,其中,NPK添加稻草（NPK+RS）处理早、晚稻期间甲烷排放通量比仅施NPK分别增加了75.0%和251.5%（P<0.01）.稻田甲烷排放随着稻草还田量的增加而增加,在水稻产量和耕作方式相近的条件下,稻草（茬）的甲烷表观转化率接近.综合土壤固碳和甲烷排放的稻田净碳汇,NPK+RS处理负碳汇效应显著,基本与其水稻生物固碳接近,比稻草不还田处理（NPK）增加158.3%;不同还田模式中,稻草覆盖免耕处理能显著减少甲烷排放,其净碳汇（负值）比高桩翻耕处理减少50.9%,有利于水稻高产稳产.     

牧鸡密度与取样时间对沙质草地土壤氮素有效性的影响

以科尔沁沙质草地为对象,设置5个牧鸡密度D1(10羽·200 m-2)、D2(10羽·400 m-2)、D3(10羽·600 m-2)、D4(10羽·800 m-2)、CK(0羽·200 m-2),研究牧鸡密度与取样时间对土壤无机氮、氮矿化与硝化、微生物生物量等的影响.结果表明:与对照相比,高牧鸡密度(D1、D2)显著增加了8月、10月土壤潜在净氮矿化、硝化速率,而低牧鸡密度(D3、D4)对土壤潜在净氮矿化、硝化速率的影响均不显著;牧鸡显著提高了土壤硝态氮含量、土壤潜在净氮矿化、硝化速率,对土壤铵态氮含量影响不显著;土壤无机氮含量、潜在净氮矿化、硝化速率对取样时间的响应均达到显著水平,对牧鸡密度与取样时间交互作用的响应不显著.牧鸡对土壤微生物生物量碳、氮及微生物生物量碳/氮的影响均不显著.研究认为,牧鸡可以增加土壤的供氮能力,且随牧鸡密度的增加呈上升趋势,最适牧鸡密度为250 ～500羽·hm-2.     

Effects of experimental warming on net ecosystem CO2 exchange in Northern Xizang alpine meadow

AimsGlobal warming could have profound effects on ecosystem carbon (C) fluxes in alpine ecosystems. The aim of our study is to examine the effects of gradient warming on net ecosystem carbon exchange (NEE).MethodsIn the Northern Tibetan Grassland Ecosystem Research Station (Nagqu station), Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, we conducted various levels of temperature increasing experiments (i.e., 2 °C and 4 °C increments). The warming was achieved using open-top chambers (OTCs). In total, there were three levels of temperature treatments (control, 2 °C and 4 °C increment), and four replicates for each treatment. The ecosystem NEE was monitored every five days during the growing season in 2015.Important findings Our findings highlight the importance of soil moisture in mediating the responses of NEE to climatic warming in alpine meadow ecosystem. The 4 °C warming significantly stimulated NEE,except for July measurements. The 2 °C warming had no effects on NEE during the growing season. Compared to the 2 °C warming, the 4 °C warming significantly stimulated NEE. The results showed that our targeted ecosystem acts as a carbon sink under 2 °C warming, whereas will act as a net carbon source under 4 °C warming in the future. This study provides basic data and theoretical basis for evaluating the alpine ecosystem’s responses to climate change.     

菜虫净对辣椒棉铃虫的防效评价

菜虫净是中国热带农业科学院环境与植物保护研究所研发出的一种环境友好复合型防治瓜类、辣椒、豇豆害虫、害螨与线虫中试药剂。为了进一步科学、合理使用菜虫净防治瓜类、辣椒、豇豆害虫、害螨与线虫的发生与危害,探讨其对作物生长发育的安全性,以辣椒品种台湾特大黄皮角辣椒为研究对象,就菜虫净对棉铃虫的防治效果及其处理前后辣椒种子发芽率、幼苗长势、移栽后辣椒株高、主茎粗、叶宽、分枝茎长、花蕾数进行了比较分析。试验结果表明,菜虫净1000倍液、1500倍稀释液不仅对棉铃虫具有良好的防治效果,而且对植株生长具有良好的促进作用;菜虫净500倍液虽然对棉铃虫具有良好防治效果,但植株生长畸形。因此,综合考虑经济、高效和简便等因素,菜虫净1000—1500倍稀释液可广泛用于防治棉铃虫的发生与危害。