北方农牧交错区农业生态系统生产力对气候波动的响应——以准格尔旗为例

气候变化对区域生态系统结构和功能有重大影响。以中国北方农牧交错区的准格尔旗为例,利用气象和《统计年鉴》数据,采用数理统计方法分析准格尔旗1961—2009年降水量、平均气温的波动特征,计算出该地区1961—2009年农业生态系统NPP值和主要农作物的气候产量,论述了准格尔旗农业生态系统生产力对气候波动的响应。结果表明:(1)降水量和平均气温的年际、年内波动均显著。(2)准格尔旗农业生态系统生产力呈现阶段性地波动上升趋势。排除社会、科技等影响,气候生产力对气候波动表现出较强的敏感性,是作物气候生态适应的结果。(3)中国北方雨养旱作区,粮食气候产量受降水量年际波动(特别是7、8月)显著影响;谷子、糜黍、玉米、薯类、大豆和油料等农作物的气候产量与降水量年际波动呈显著正相关;谷子、糜黍的气候产量与生长季降水量年内波动呈显著负相关。集水型生态农业是北方农牧交错区生态环境友好的农业发展模式。(4)谷子、糜黍、薯类、大豆和油料等农作物的气候产量与6、7、8月平均气温年际波动呈显著负相关;生长季平均气温年内波动对谷子、糜黍、大豆和油料等农作物的气候产量有显著负面影响。因此,需要综合采取工程、生物和农业措施,将气候变化对主要农作物气候产量的不利影响降到最低。     

岷江干旱河谷-山地森林交错带震后生态恢复的关键科学技术问题

作为典型的生态过渡区,岷江干旱河谷-山地森林交错带不仅是藏羌居民生活的重要区域,而且在抑制干旱河谷上延和延伸亚高山森林生态系统的功能等方面具有十分重要的作用。但这种脆弱生态系统极易受到人类活动干扰和自然灾害的损害,使其成为“5．12”汶川大地震中受损程度较高、灾后生态恢复与重建的重点区域之一。基于岷江干旱河谷-山地森林交错带受汶川大地震破坏的特点以及该区的生态重要性和本身的脆弱性,损毁生态系统的快速评估与生态重建规划、生产与生态双赢共建关键技术、震后残存植被保育、水源涵养地植被保护与恢复、震毁植被恢复与重建、耕地生产恢复与重建、边坡综合治理、低效薪炭林改良以及居民聚居点风景林营造等被认为是震后生态恢复的关键科学技术问题。震毁生态系统的生态恢复过程监测与评估、干旱河谷-山地森林交错带生态系统的脆弱性机制及生态学过程、震后生态系统对变化环境的响应与适应机制等可能是未来的重点研究领域。     

黄土丘陵沟壑区三种豆科人工草地的植被与土壤特征

在黄土高原丘陵沟壑区以 4龄苜蓿 (Medicago sativa)、沙打旺 (Astragalus adsurgens)和甘草 (Giycyrrhiza uralensis)单播人工草地为材料 ,人工牧草、杂草和土壤 3方面研究了其生产性能和生态特性。在相同的管理条件下 ,沙打旺种群高度平均高于苜蓿 33.8% ,是甘草的 6 .2倍 ;苜蓿的密度分别是甘草和沙打旺的 5 .9倍和 2 .6倍 ;沙打旺盖度最大 ,苜蓿次之 ,甘草最小。三种牧草的地上生物量及其占群落生物量的比例依次是苜蓿 >沙打旺 >甘草 ;苜蓿种群生物量占群落的比例接近沙打旺 ,二者远高于甘草。甘草人工草地的杂草种数、杂草生物量及其生物量占群落的比例均最大。0～ 10 0 cm土层内三种人工草地的地下生物量依次为甘草 >苜蓿 >沙打旺。 0～ 10 0 cm土层内营养物质含量 :全 P,苜蓿 >甘草 >沙打旺 ;全 N,苜蓿与甘草接近 ,高于沙打旺 ;速效 P、速效 N都是甘草最高 ;有机质含量 ,苜蓿接近甘草、高于沙打旺。讨论了管理措施与人工草地的关系 ,加大投入是维持人工草地群落稳定的前提之一     

蒙古栎群落交错带(ecotone)的研究

通过群落学的样地法对蒙古栎(Quercus mongolica)群落和核桃楸(Juglans mandshurica)群落、蒙古栎群落和长白落叶松(Larix olgensis)群落、蒙古栎群落和杂灌丛群落及其交错带进行了研究,分析了在三个地点的几种群落结构和物种组成方面的差异,计算了各群落的物种丰富度指数(d_Gl)、Simpson 物种多样性指数(D)、Shannon-Weiner物种多样性指数(H′)及Pielou均匀度指数(J)。研究发现在通化和大青沟两个地区群落交错带的物种丰富度及Shannnon多样性指数最高;而在桦甸群落交错带的物种丰富度和物种多样性指数要比核桃楸群落低,比蒙古栎群落高,没有表现出特别强烈的边缘效应。本文也分析了群落乔木层、灌木层和草本层盖度之间的关系。     

Notes on ecotone attributes and functions

We attempt to identify general properties of ecotones. Earlier attempts to do so encountered difficulties resulting from contradictory conceptions of ecotones. Thus, we begin with and center our discussion on a definition of ecotone. The definition is complex. It includes scaling, structural, and functional aspects. Based on this complex definition, we offer a brief review of what is an ecotone, what attributes it has, and how it influences other habitats of interest. We identify feedback as a possibly important but ignored function of ecotones. This discussion is presented in general terms which apply to a variety of ecological situations. We point out that results of an evaluation of ecotone attributes largely depends on the spatial and temporal scale at which ecotone is conceptualized and data are collected. We suggest that some of ecotone determinants scale naturally in a repeatable fashion among various aquatic systems. Finally, we point to the concentration of dynamic properties of ecotones as applied to land/water interface.     

Tree dynamics and co‐existence in the montane–sub‐alpine ecotone: the role of different light‐induced strategies

Questions: Is light availability the main factor driving forest dynamics in Pyrenean sub‐alpine forests? Do pines and firs differ in growth, mortality and morphological response to low light availability? Can differences in shade tolerance affect predictions of future biome changes in Pyrenean sub‐alpine forests in the absence of thermal limitation? Location: Montane–sub‐alpine ecotones of the Eastern Pyrenees (NE Spain). Methods: We evaluated morphological plasticity, survival and growth response of saplings of Scots pine, mountain pine and silver fir to light availability in a mixed forest ecotone. For each species, we selected 100 living and 50 dead saplings and measured size, crown morphology and light availability. A wood disk at root collar was then removed for every sapling, and models relating growth and mortality to light were obtained. Results: Fir had the lowest mortality rate (<0.1) for any given light condition. Pines had comparable responses to light availability, although in deep shade Scots pine risked higher mortality (0.35) than mountain pine (0.19). Pines and fir developed opposing strategies to light deprivation: fir employed a conservative strategy based on sacrificing height growth, whereas pines enhanced height growth to escape from shade, but at the expense of higher mortality risk. Scots pine showed higher plasticity than mountain pine for all architectural and morphological traits analysed, having higher adaptive capacity to a changing environment. Conclusions: Our results support the prediction of future biome changes in Pyrenean sub‐alpine forests as silver fir and Scots pine may find appropriate conditions for colonizing mountain pine‐dominated stands due to land‐use change‐related forest densification and climate warming‐related temperature increases, respectively.     

川西亚高山林线交错带植被凋落物量及养分归还动态

从2006—2008年,研究了川西亚高山林线交错带群落凋落物产量及N、P、K、Ca和Mg主要养分归还动态。结果表明:林线交错带植被凋落物年产量为389.83kg.hm-2.a-1,5种主要养分年归还量总量为15.82kg.hm-2.a-1,归还量排序为Ca>N>K>Mg>P。其中,叶、枝和其他混合杂物分别占凋落物总量的72.2%、17.9%和9.9%,占养分归还总量的87.4%、7.0%和5.6%。凋落物各组分及养分归还月动态均呈单峰曲线型变化,叶高峰期在9月,而枝、杂物则在10月。凋落物养分含量季节动态因不同凋落物组分和养分元素而异。叶凋落物中N、P、K和Mg含量在生长高峰的6、7月较高,而Ca含量较低;枝凋落物各元素含量总体上月变化不显著,其他混合杂物各元素含量6与10月相对较高,其余各月则无显著差异。     

青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物生物量碳、氮和可培养微生物数量的季节动态

为了了解青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物的特征和季节变化, 研究了米亚罗鹧鸪山原始针叶林、林线、树线、密灌丛、疏灌丛和高山草甸土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可培养微生物数量的季节动态。结果表明, 植被类型和季节动态对MBC、MBN和微生物数量都有显著影响。不同时期的微生物在各植被类型间分布有差异, 植物生长季初期和生长季中期, 树线以上群落的MBC高于树线下的群落, 而到生长季末期恰恰相反, 暗针叶林、林线和树线的MBC显著升高, 各植被之间MBC的差异减小; 微生物数量基本上也是以树线为界, 树线以下群落土壤微生物数量显著低于树线以上群落, 其中密灌丛的细菌数量最高; 可培养微生物数量为生长季末期>生长季初期>生长季中期。生长季末期真菌数量显著增加, 且MBC/MBN最高。统计分析表明, MBN与细菌、真菌、放线菌数量存在显著的相关关系, 而MBC仅与真菌数量存在显著相关关系( p < 0.05)。植物生长季末期大量的凋落物输入和雪被覆盖可能是微生物季节变异的外在因素, 而土壤微生物和高山植物对有效氮的竞争可能是微生物季节变异的内在因素。植物生长季初期对氮的吸收和土壤微生物在植物生长季末期对氮的固定加强了高山生态系统对氮的利用。气候变暖可能会延长高山植物的生长季, 增加高山土壤微生物生物量, 加速土壤有机质的分解, 进而改变高山土壤碳的固存速率。     

贡嘎山树线过渡带土壤有机碳矿化和温度敏感性

树线过渡带作为高山地区重要的生态过渡带之一,是响应温度变化的敏感区域。树线过渡带内土壤碳储量丰富,其碳周转在全球碳循环方面扮演着重要角色。探究树线过渡带土壤有机碳矿化及其温度敏感性,对于预测气候变化背景下高山地区土壤碳循环过程具有重要的指导意义。为此以青藏高原东南部贡嘎山树线过渡带(森林、树线、灌丛)的土壤为对象,在室内开展90 d不同温度(15℃和20℃)的培养实验,测定土壤有机碳矿化速率,计算单位土壤有机碳累积矿化量、温度敏感性,并分析影响它们的相关因素。结果表明：土壤有机碳矿化速率受温度和样地类型的显著影响。升温显著增加土壤有机碳矿化速率,而不同样地类型间矿化速率差异显著,矿化速率大小表现为森林>树线>灌丛。本研究用单位土壤有机碳累积矿化量表征土壤有机碳的稳定性,经90 d的培养,15℃下树线过渡带从森林、树线到灌丛单位土壤有机碳累积矿化量分别为12.33 mg/g、12.99 mg/g和10.53 mg/g, 20℃下则分别为19.16 mg/g、21.14 mg/g和16.26 mg/g,灌丛土壤单位土壤有机碳累积矿化量显著低于森林和树线土壤,这表明灌丛土壤具备更...     

基于人地关系视角的鄱阳湖水陆交错带范围划分

水陆交错带是典型的过渡性地理空间,是地理学研究的关键样带,承载着特殊且复杂的人地关系。根据鄱阳湖过水性、吞吐型、季节性特点,考虑行政区划完整性与尺度效应,基于高分辨率遥感影像和长时间序列水位变化数据,利用非监督分类、目视解译、调查验证等方法,从自然和行政区划两个维度划分了鄱阳湖水陆交错带的地域范围,阐述了其自然、经济和社会等基本特征,分析了其理论基础、现实意义及科学内涵。研究表明：(1)鄱阳湖水陆交错带最大自然范围约为2508.08 km~2,行政范围涉及11个县(市、区)78个乡镇单元,包含行政村974个;(2)其景观要素变化多样,经济发展主要以生态农业、生态旅游业为主,人口分布呈现带状特征,与交错带范围高度吻合;(3)自然基础、尺度效应和内涵特征是其范围划分的理论基础,探究其人与环境相互作用的过程、机理与规律是重要现实意义;(4)未来可以从景观格局变化、人地关系分解、社会生活变迁等方面开展进一步研究,以揭示该区域特殊人地关系变化。