黄淮海平原保护性耕作下玉米季土壤动物多样性

调查了黄淮海平原农田保护性耕作下玉米拔节期(7月)和成熟期(9月)土壤动物的丰富度和多样性.结果表明：玉米成熟期土壤动物丰富度和多样性高于拔节期;拔节期土壤动物类群和数量免耕处理高于翻耕处理.土壤动物主要分布在表层(0～10 cm)土壤中,而翻耕处理下层(10～20 cm)土壤中仍有较大分布,导致翻耕与免耕处理下层土壤动物差异显著.免耕处理下,蜱螨目、小蚓类、双翅目和双尾目（特别是蜱螨目）数量高于翻耕处理.在玉米成熟期,秸秆还田效应显著,秸秆量越大土壤动物丰富度越高,其中弹尾目、蜱螨目、鞘翅目和啮虫目的个体数量均显著增加.弹尾目数量在玉米两个生长期均与秸秆还田量高度正相关,表明弹尾目在秸秆分解及其养分循环中起着重要作用.     

Can artificial ecological islands alter the biodiversity of macroinvertebrate? A case study in Fujin National Wetland Park,the Sanjiang Plain,China

1. Many policies and studies globally have highlighted the pivotal role of wetland ecosystems regarding wetland biota and their ecological status. With the strengthening of wetland ecosystem management legislation and policy, wetland restoration should also consider increasing habitat diversity to improve biota. We explore whether the construction of artificial ecological islands can increase the diversity of and macroinvertebrates before assessing the effects of actively constructing islands via human intervention on wetland protection.
2. We discuss changes in macroinvertebrate diversity (i) with and without islands, (ii) at different water‐level gradients surrounding the islands, (ⅲ) on different island substrates, and (ⅳ) at different time scales. We used ANOVA, ANOSIM, and cluster analysis to test the differences.
3. The macroinvertebrate communities had spatially heterogeneous distributions which changes over time due to both natural and anthropogenic stresses. The establishment of islands significantly increased the community composition and biodiversity of the macroinvertebrate. Water depth and substrate affect community composition of macrozoobenthos. The abundance and diversity of macroinvertebrates can influence the biodiversity of their predators (fish and waterbirds). Potentially, the construction of islands could provide some cobenefits for the conservation of wetland fauna.

Synthesis and applications. Establishing artificial ecological islands in broad open‐water areas and increasing water‐level gradient and substrate diversity can increase microhabitat availability and habitat heterogeneity. These changes can adapt to different ecological niches of aquatic organisms, increase biodiversity, and have a positive effect on the ecological restoration of inland freshwater marshes and wetlands.     

三江平原典型沼泽湿地植物种群的生态位

采用Levins 公式,对三江平原典型沼泽湿地植物群落的优势种群生态位宽度和生态位重叠值进行了研究.结果表明：各湿地植物种的生态位宽度排序为漂筏苔草(0.907)>毛果苔草(0.864) >狭叶甜茅(0.855) >小叶章＝睡菜＝球尾花＝二歧银莲花(0.500).毛果苔草、漂筏苔草、睡菜与球尾花之间,以及狭叶甜茅、小叶章与二歧银莲花的生态位重叠值均较高,说明几种植物在同一资源位上出现的频率相近,利用资源的能力相似,在对资源利用上具有一定的竞争性.睡菜与小叶章和二歧银莲花,以及球尾花与小叶章和二歧银莲花的生态位重叠值均为0,表明几种植物适应环境的方式不同.水分是导致湿地植物生态适应性差异的主导因子,植物对环境生态位适应的程度是水分和营养状况等因素共同作用的结果.湿地植物的生态位特征能较好地表征各植物的生态适应性和分布幅度.     

Effect of nitrogen addition on decomposition of Calamagrostis angustifolia litters from freshwater marshes of Northeast China

Wetland ecosystems store a large amount of organic carbon (C) in soils, due to the slow decomposition rates of plant litter and soil organic matter. Increased nitrogen (N) availability induced by human activities and global warming may accelerate litter decomposition and affect soil organic C dynamics in wetlands. In the present study, we investigated the effect of N addition on decomposition of Calamagrostis angustifolia litters from freshwater marshes in the Sanjiang Plain of Northeast China under field and laboratory conditions. First, we assessed the changes in initial litter chemical composition and subsequent decomposition following three years of N addition at the rate of 24 g N m⁻² year⁻¹ under field conditions. Our results showed that N addition increased litter N concentration and decreased C/N ratio, and thus stimulated litter decomposition. Secondly, we examined the effect of increased N availability (0, 25, 50 and 100 mg N g⁻¹ litter) on litter decomposition under laboratory conditions. Increased exterior N availability also enhanced microbial respiration and increased litter mass loss under both waterlogging and non-waterlogging conditions. In addition, waterlogging conditions inhibited microbial respiration and suppressed litter mass loss. These findings demonstrated that N addition increased litter decomposition rates through improved litter quality and enhanced microbial activity in freshwater marshes of Northeast China. This implies that increased N availability accelerates litter decomposition rates, and thus may cause substantial losses of soil C and diminish and even reverse the C sink function of wetlands in the Sanjiang Plain of Northeast China.     

华北平原冬小麦-夏玉米生产灰水足迹及其县域尺度变化特征

华北平原是种植冬小麦和夏玉米的主要区域,农民为达高产而过量使用化肥对该区造成了严重的面源污染。"有河皆干,有水皆污"已经成为华北平原水资源与水环境现状的概语。灰水足迹理论与方法的提出为定量评价农业生产对水环境的影响提供了一条新的思路。因此,基于精细的县域尺度农业基础数据,运用灰水足迹评价方法,分析了华北平原1986—2010年的冬小麦-夏玉米灰水足迹及其时空变异特征。结果表明:华北平原冬小麦和夏玉米产品灰水足迹分别为0.55—2.97m3/kg和0.50—2.02m3/kg,均为美国、德国等地区的2—10倍;河北衡水、保定等地区灰水足迹较低,渤海湾等地区灰水足迹较高;冬小麦和夏玉米25a总灰水体积为2.67×1010—5.84×1010m3,平均值为3.90×1010m3,总体表现为随时间变化呈波动上升趋势。建议在华北平原要注意严格控制施肥量、提高肥效,积极推广测土配方施肥、缓释肥等养分资源管理技术,积极发展利用沼液、有机肥等化肥替代技术;要控制肥料地表流失和地下淋失,大力发展冬小麦-夏玉米轮作条件下的机械化喷灌、滴灌、微喷带等灌溉系统条件下的水肥一体化技术,全面实施秸秆、地膜等覆盖技术减少农田土壤流失以及深松等耕作技术实现土壤水库的增容扩蓄。     

三江平原残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响

景观破碎化是当前一个突出的生态学问题,破碎斑块的大小和形状特征对物种多样性具有重要影响。选取三江平原别拉洪河流域为研究区,通过调查残存湿地斑块的面积、形状和植物物种丰富度,利用相关分析和回归分析等方法研究了残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响。研究结果表明:在强烈的人为活动干扰下,三江平原湿地破碎化严重,残存湿地斑块面积较小,斑块形状规则、边界简单。斑块形状指数、分维数、形状特征点数和斑块面积、物种丰富度均没有显著相关关系,而斑块面积、周长和周长面积比对物种丰富度具有显著影响。但是斑块周长和周长面积比均受面积的直接影响,所以斑块面积是决定物种丰富度的主要因素,这点需在湿地生物多样性保护中予以重视。虽然斑块形状特征点数是农业景观物种丰富度的一个很好预测指标,但是该指标不适用于形状规则的残存湿地斑块物种丰富度预测。另外,对于残存湿地斑块种-面积关系的机理还有待进一步研究。     

不同生长阶段毛苔草（Carex lasiocarpa）克隆繁殖对水文情势的响应

毛苔草为三江平原沼泽湿地分布区典型沼生植物.通过幼苗移植水位控制试验,研究不同生长期毛苔草克隆繁殖对水文情势的响应.结果表明,干湿交替条件下,毛苔草分蘖能力最强;苗期处理对后期分蘖有显著影响,后期水分增多明显促进分蘖,但不同经历的毛苔草分蘖对水分条件改变的响应速度不同.-5cm水位条件下,毛苔草根茎长度最大,而持续淹水15cm条件下,毛苔草根茎后期伸展最快.稳定水文条件的改变,抑制根茎生长,从波动水文情势转到稳定的水文环境中,根茎生长得到促进.-5cm水位条件下,毛苔草根茎生物量占总生物量的比重最大;而且水文情势改变后,无论苗期还是生长季末期,仍以经历-5cm水位处理的毛苔草根茎生物量比重较大.淹没对毛苔草的克隆繁殖具有明显的抑制作用.为实现湿地植被重建的目标,应综合考虑植物在不同环境中繁殖策略的差别,以及不同阶段水文需求的差别.     

豫东平原农区杨树-农作物复合生态系统的碳贮量

将豫东平原农区5a、9a、11 a和13a 4个林龄阶段的杨树-农作物复合系统分为林木、农作物、凋落物和土壤4个子系统,分别研究其碳贮量.结果表明：5a、9a、11a和13a杨树-农作物复合生态系统林木及凋落物的碳贮量分别为7.86、42.07、44.31和60.71 t·hm^-2;间作作物平均每年可吸收CO₂ 6.8 t·hm^-2;农田土壤碳贮量分别为45.55、51.06、55.94和60.49 t·hm^-2;杨树-农作物间作系统的总碳贮量分别达60.81、100.09、106.76和127.34 t·hm^-2,远高于单作农田（49.36 t·hm^-2).各年龄阶段杨树和土壤碳贮量占总碳贮量的比例最大,在87.1%～93.1%,而农作物和凋落物碳贮量比例较小,占总贮量的6.9%～12.9%.说明农林复合生态系统具有很强的吸收和固定碳的能力.     

基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算

以我国北方典型的大型地下水盆地——下辽河平原为研究对象,在考虑地下水蒸发特点基础上,统筹考虑对地下水依赖程度较高的天然草地、天然湿地和河流生态系统对于地下水位的要求,综合水文和生态两方面因素确定地下水生态水位;利用Golden surfer软件的体积计算功能,计算出研究区内全年各月的地下水生态需水量;采用正态信息扩散模型,运用月保证率法得到不同保证率、不同恢复等级下的年地下水生态需水量.结果表明:下辽河平原不同月份的地下水缺水量41.83×108-60.07×108 m3、缺水区面积2.05× 104-2.34×104 km2、盈余水量2.73×108-6.68×108 m3、盈余区面积0.30×104-0.59×104 km2、地下水生态需水量35.15×108-57.33×108 m3;经月保证率法整合后的年地下水生态需水量变化规律为,随着保证率的降低,地下水生态需水量不断增加,而需水量等级越高,需水量增加幅度越大.     

三江平原典型湿地土壤剖面有机碳及全氮分布与积累特征

研究了三江平原2类典型湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮的分布特征与积累现状.结果表明,2类沼泽剖面有机碳分布均具有明显的储碳层和淀积层;上层的储碳层厚度约为60 cm,有机碳平均含量分别为96和184 g·kg^-1,全氮平均含量分别为7.4和17.6 g·kg^-1;下层的淀积层内有机碳和全氮含量低而稳定.2类沼泽剖面有机碳和全氮含量随剖面深度增加而下降, 有机碳、全氮与容重之间相关均极显著(P＜0.01).2类典型湿地有机碳密度在20～40 cm剖面内最大.储碳层内,有机碳储量分别为1.83×10⁴和1.73×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为1.45×10³和1.67×10³ t·km^-2;100 cm以内,有机碳储量分别为2.86×10⁴和262×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为2.18×10³和2.49×10³ t·km^-2.植被类型对湿地剖面有机碳、全氮含量及储量均具有不同程度的影响.