中国森林生态系统的土壤净氮矿化研究(英文)

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 30d,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 .0 0 1 )。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 .0 7×t+1 4 .74×wfps-1 0 .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 。

青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算

利用青藏高原贡嘎山、海北、五道梁、拉萨等4个野外台站2000～2002年的观测数据、陆地生态系统模型与2001年MODIS遥感数据相结合的方法来估算青藏高原区域的净初级生产力.结果表明:青藏高原区域的净初级生产力空间分布趋势表现出由东南向西北逐渐递减的梯度,该趋势也与水热梯度表现基本一致;整个青藏高原的净初级生产力为302.44×1012gC yr1,其中森林的净初级生产力最高,120.11×1012 gC yr1,占整个高原净初级生产力的39.7%;全年中夏季(6～8月)的净初级生产力最高,246.7×1012gC yr1,约占全年总净初级生产力的80%.用实测数据验证模拟结果表明,二者非常相符.

温度和湿度对暖温带落叶阔叶林土壤氮矿化的影响

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。在实验室条件下 ,控制土壤的温度与含水量。将不同含水量 (0 .12、0 .2 0、0 .2 8、0 .35、0 .40 kg· kg- 1 )的土柱置于 5℃、15℃、 2 5℃和 35℃条件下培养 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 :在 5～ 2 5℃的温度范围内 ,氮的矿化速率和硝化速率与温度和湿度呈正相关。当温度超过 2 5℃ ,含水量超过 0 .2 0 kg· kg- 1 时 ,净矿化速率和净硝化速率随着温度和含水量的升高反而降低。温度和湿度对土壤的矿化和硝化过程存在比较明显的交互作用。我们建立了二维的方程 (T,θ)来描述温度和湿度对土壤氮矿化速率的影响。暖温带土壤氮矿化的最佳条件是温度 2 2 .4℃、含水量 0 .40 kg· kg- 1 。另外试验过程中 。

“一江两河”中部流域植被净初级生产力估算

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)的遥感数据以及地面实际观测资料,采用数学模型方法,对西藏"一江两河"中部流域地区2000和2006年的植被净初级生产力(NPP)进行了估算.结果表明:研究区NPP由河谷向山脊逐渐递减,这与该区的水热梯度基本一致;该区单位面积年NPP平均为86.8gC.m-2·a-1,2006年比2000年高2.15gC.m-2.a-1,不同植被类型的单位面积年NPP以农田(243.1g C·m-2.a-1)最大,荒漠(35.6g C.m-2.a-1)最小;研究区两年平均总NPP为512.8×1010gC.a-1,2006年比2000年高12.7×1010g C·a-1,不同植被类型的总NPP以草甸(194.4×1010g C·a-1)最高,荒漠(30.3×1010g C·a-1)最低.研究期间,人类活动强烈区域(道路缓冲区0～4km)的植被NPP呈下降趋势,而人类活动较难到达区域的植被NPP呈增加趋势.

温度和湿度对长白山两种林型下土壤氮矿化的影响

在实验室条件下 ,将不同含水量的两种森林类型的土柱分别置于 5、15、2 5和 35℃条件下培养 30d ,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 .结果表明 ,在温度为 5～ 35℃范围内 ,N的矿化速率与温度呈正相关 .在一定的含水量范围内 ( 0 46～ 0 5 4kg·kg-1) ,净矿化速率随湿度的增加而升高 ,当含水量超过该范围 ,净矿化速率则随含水量的升高而降低 .温度和湿度对土壤的矿化和硝化过程存在较明显的交互作用 .建立了二维的方程 (T ,θ)来描述温度和湿度对土壤N矿化速率的影响 .阔叶红松林土壤N矿化的最佳条件是温度 35℃、含水量 0 .5 1kg·kg-1;云冷杉林土壤N矿化的最佳条件是 35℃、含水量 0 .5 2kg·kg-1.

长白山两种主要林型下土壤氮矿化速率与温度的关系

在实验室条件下 ,控制土壤的温度与含水量 ,测定长白山两种森林类型 :阔叶红松林和云冷杉林土壤的氮净矿化速率。将含水量适度和饱和的原样土柱置于 5℃、1 5℃、2 5℃和 3 5℃恒温箱中培养 3 0 d。分析培养前后的 NH+4-N和 NO- 3-N含量 ,确定土壤有机氮的矿化速率。结果表明 ,对于不同的土壤和不同的含水量 ,土壤的净矿化速率与温度呈正相关 ;而净硝化速率在低温段与温度正相关 ,在高温段则呈负相关 ,而且整个培养期硝态氮的变化不大。建立两种森林类型土壤氮净矿化速率与温度的一次线性和指数回归方程 ,发现指数回归效果较好。用回归方程模拟两种森林类型土壤的年矿化量分别为 1 1 1 .8kg/(hm2· a)和 5 7.4 kg/(hm2·a) ,与实测值 1 1 7.3 6kg/(hm2·a)和 4 7.4 1 kg/(hm2·a)

生态信息科学的理论框架初探

生态信息科学作为生态学与信息科学交叉的新兴学科 ,是人们认识和管理生态系统的基础和有效手段 ,已经得到了学术界的普遍关注。该文在讨论生态信息科学产生的科学背景的基础上、初步探讨了生态信息科学的理论框架和生态信息技术及其应用等问题 ,还分析指出了发展生态信息科学所面临的主要问题。在生态信息科学的主要研究内容中 ,我们从生态信息科学的机理、技术和应用等 3方面进行了初步阐述 ,进一步讨论了生态信息获取、管理、分析和传播等生态信息技术问题。

中国森林生态系统氮循环特征与生产力间的相互关系

为了更好地了解森林生态系统净初级生产力(NPP)与氮循环之间的关系,本文对中国主要森林生态系统类型中净初级生产力(NPP)、枯落物氮、植被年氮积累量和土壤氮矿化速率之间的关系进行了研究分析.结果表明,我国森林生态系统净初级生产力与枯落物氮、植被年氮积累量和土壤氮矿化速率之间均存在比较显著的相关关系.其中相关性最显著的是净初级生产力与氮矿化速率之间的相关关系(R2=074,n=37),其次是净初级生产力与植被年氮积累量之间的相关关系(R2=060,n=37).

贡嘎山东坡土壤有机质及氮素分布特征

对贡嘎山东坡自然垂直带土壤有机质和氮素的分布特征的研究表明,贡嘎山东坡表层土壤有机质和全氮含量随海拔升高有上升趋势,但在针阔混交林以上出现波动,在群落过渡带处出现显著峰值,气候和植被类型的综合作用决定了有机质和氮素的空间分布.土壤有机质和氮素在土壤剖面中的垂直分布趋势一致,凋落物层和土壤A层高于B、C层,这与动植物残体在土壤中的垂直分布格局类似.群落过渡带在腐殖质A层出现氮素累积峰.土壤碳氮比介于7～25之间,相对较低,利于土壤腐殖质化和有机氮矿化.碳氮比随海拔升高而升高,在土壤剖面中的分布随植被类型不同而有所差异.土壤中的氮素主要以有机氮的形式存在于土壤有机质中,土壤碳氮比与有机质含量显著相关.

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据，利用1：100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明：青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C7.2kg·m^-2，较前人的C8.01-19.05kg·m^-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37Pg，其中有机质层土壤有机碳储量约占38．14％，矿质层土壤有机碳储量则占61．86％。

青藏高原高寒草原碳排放及其迁移过程研究

采用箱式法通过对青海省五道梁地区高寒草原生态系统表层土壤含碳温室气体的研究发现 ,该地区高寒草原系统表层土壤 CO2 和 CH4 在 7～ 8月份的平均排放通量分别为 0 .46μmol· m- 2 · s- 1和 - 0 .43× 1 0 - 3μmol·m- 2 ·s- 1,此两种气体的排放通量随时间都有明显的变化特征 ,它们的日变化均为明显的单峰型 ,而且其中 CO2 排放通量的变化明显受大气温度变化的影响。地下土壤中 CO2 和 CH4 气体浓度随深度的增加呈递减趋势 ,进一步的分析表明这两种气体浓度在土壤中与相邻层次的气体浓度有很明显的相关关系 ,尤以永久冻土上层边界附近最为显著。

青藏高原湿地研究进展

青藏高原具有全球重要性,是地球表面上很少受人类活动干扰的区域之一,在全球变化研究中被作为先兆区或预警区。青藏高原湿地多为高寒沼泽、高寒沼泽化草甸和高寒湖泊,具有生态蓄水、水源补给、气候调节等重要的生态功能,在防止全球水危机方面起着关键的作用。因此青藏高原湿地在全球变化研究中占有特殊的重要地位,已经引起国内外学者的关注。本文从湿地的类型和分布、湿地土壤、湿地植被、泥炭的形成与演化、湿地动物、古植被古气候、温室气体排放以及湿地退化几个方面对青藏高原湿地研究进行了综述,并提出了未来的重点研究领域。

向海沼泽湿地土壤氮素的空间分布格局

本文运用地统计学方法探讨了吉林省通榆县向海沼泽湿地土壤氮素在植物生长初期的空间分布格局 ,结果表明除铵态氮外 ,其他各形态氮素主要集中分布在表层土壤 ,呈现出由表层向下逐渐减少的趋势。各形态氮素和全氮都具有高度的变异特征 ,其中表层土壤碱解氮的变异最大 ,铵态氮最小 ,变异系数分别为 6 5 6 4%和 4 9 5 1% ;其他各层土壤有机氮、全氮和硝态氮含量的统计变异较大 ,而碱解氮和铵态氮较小 ;有机氮和全氮的空间分布格局具有显著的相似性 ;表层土壤全氮、有机氮和碱解氮的高值区和低值区具有高度的一致性 ;除碱解氮主要集中在土壤表层外 ,其他形态氮素和全氮在土壤较深层次均出现累积峰。

近10a青藏高原干湿状况及其与植被变化的关系研究

植被是陆地生态系统中最重要、同时也是气候变化最敏感的组分,而高原植被系统行为往往比其他地区能更早、更明显地预兆全球变化。探讨青藏高原区域干湿状况及其与植被变化的关系有助于更好地认识和理解陆地生态系统对气候变化的响应和适应机理,对高原生态安全屏障计划的实施以及全球生态建设有重要意义。基于地面气象台站观测数据和MODIS EVI数据集,2001-2010年生长季干湿状况和植被覆盖的时空变化格局,对青藏高原干湿状况与植被覆盖变化的关系进行了分析与探讨。结果表明:(1)高原整体上呈现由东南向西北渐干的趋势,干旱及半干旱区占高原总面积的67%。10 a间高原有25%的区域在逐渐变干,且南北差异明显;(2)高原生长季EVI的空间格局与干湿格局相近,且东西部界线分明。10 a间高原植被活动由东南向西北整体上呈现"退化-增强-变化不大"的规律;(3)区域干湿程度对EVI空间格局差异有显著影响,特别是在占高原面积44%的半干旱区,两者相关性最大。人为干扰对高原EVI变化的作用不明显,但EVI与干湿程度相关性相对偏小的区域人为干扰程度往往较大;(4)从高原96个气象站点生长季EVI对干燥度指数变化的敏感性来看,敏感程度较大的气象站点主要集中在高原东北部、高原中部及雅鲁藏布江中上游区域,60%以上的气象站点随着干旱程度的加深植被呈退化趋势。

2001—2010年青藏高原干湿格局及其影响因素分析

基于RFE2.0模型和Penman-Monteith模型,采用潜在蒸散降水比分析了2001—2010年青藏高原生长季(5—9月)干湿气候的时空变化格局,并对其影响因素进行了探讨。结果表明:(1)干旱和半干旱区占整个青藏高原区域的67%,主要集中在高原中部及中部以北;(2)2001—2010年有25%的区域在逐渐变干,北部干旱程度总体上在逐渐减轻,南部及东南部有变干倾向;(3)降水是导致高原区域干湿气候空间格局差异的主要因素,高原干湿气候对潜在蒸散变化的敏感性最强。

1985年～2000年西藏地区景观格局变化及影响因子分析

利用西藏地区1985年及2000年两期遥感影像解译的数据，并结合GIS和统计软件，对西藏地区15年来景观格局变化特征进行分析。结果表明：1985年-2000年，西藏地区各景观要素之间发生了显著的变化，未利用地、居住地及建筑用地、灌木林地及疏林地面积增加，其中居住地及建筑用地增加的速度最快，增长率为46．6％；农用地、森林、草地、河流及湖泊、冰雪地面积减少，河流、湖泊和农用地面积减少率较大，分别为13．1％和10．4％；各景观要素发生相互转移，其中转移程度较大的是草地与未利用地，未利用地向草地转换了80313．46km^2，草地向未利用地转换了155974．97km^2，占草地转出量的90％以上。通过对景观格局分析发现，总体景观斑块数量增加，最大斑块指数减小，景观多样性指数、均匀度、破碎度增加，优势度等减小，西藏景观格局向多样化、破碎化发展；同时各景观要素之间聚集度指数在增加，形状指数、分维数减小，景观不同要素分布交错格局趋于简单，斑块形状向着规则化方向发展。利用典型相关眭分析方法对景观格局变化的影响因子进行分析，发现人口增长、过牧等人为活动以及海拔、气温等自然因子是西藏景观格局变化的主要影响因子。

遥感估算降水在西藏高原中的应用研究

采用遥感估算降水模型RFE 2.0(Rainfall Estimation Algorithm Version 2)模拟了2009年西藏高原的区域降水,并结合该地区气象站降水观测资料分别从日、月、年尺度上评价了该模型在西藏高原降水估算中的适用性,最后通过系数校正分析了2009年8月西藏高原降水量和年降水量的分布格局。结果表明,RFE2.0模型日降水量模拟值与观测值的相关系数在0.40以上的测站占46%,变化趋势较一致,但在日降水量较小时(接近零)模拟结果不稳定,在降水量较大时(>15mm)模拟结果一般会偏低;月平均降水量模拟结果与观测结果的相关系数在0.80以上的测站占62%,模拟结果较好地反映了观测结果的变化趋势,但个别月份的模拟结果会出现偏差。雨季降水量的模拟结果明显好于干季,为进一步提高模拟精度,确定雨季校正系数为1.133,干季校正系数为1.265;年尺度上降水量的模拟值与观测值的相关系数为0.368(P=0.026)。整体来看,遥感估算降水模型(RFE2.0)模拟的西藏高原降水结果较好,可为西藏高原降水模拟提供借鉴和参考。

长白山北坡土壤氮矿化时空分异特征

利用土壤温度连续观测数据,基于文献报道的土壤氮矿化测定数据,对长白山主要林型的年矿化量进行模拟计算,同时修正了以往利用气温计算造成的偏差以及相关模型中的参数错误。根据长白山各植被带的土壤温度观测数据,对各植被带的矿化量进行估计。位于基带的针阔混交林的矿化量为58.5 kg.hm-.2a-1,红松云冷杉林为34.5 kg.hm-.2a-1,岳桦云冷杉林为28.5 kg.hm-2.a-1,苔原为19.6 kg.hm-2.a-1。建立了通用于各植被带的土壤矿化对温度(t)的综合回归模型(y=0.038255e(0.1392t))。同时用所建立的综合方程,模拟计算了各海拔高度土壤氮矿化季节变化,并指出海拔每升高100m矿化速率降低2.31 kg.hm-.2a-1。

祁连山青海云杉林树线温度特征

树线温度对于解释树线位置及树线形成机理、预测树线对于气候变化的响应具有重要意义。通过在祁连山北坡青海云杉林郁闭林内、树线地带、高山灌丛分布带设置土壤温度自动观测仪器,初步分析了青海云杉林树线温度特征。结果表明:(1)树线处青海云杉根际土壤温度(10cm深度)生长季平均值为4.9℃,低于全球树线生长季平均土壤温度(6.7℃)。(2)生长季长度方面,青海云杉树线(104天)与亚北极(Subarctic,103天)、北方林(Boreal,106天)树线相近。(3)高山灌丛分布带在海拔上高于树线地带,但灌丛地带根际土壤生长季节均温(6.4℃),生长季长度(122天)均高于树线地带,显示了树线之上灌丛相对于乔木生活型有更佳的保持根际土壤热量的优势,从而也成为在树线之上灌丛能够很好生长,并且取代乔木的重要因素。

泰山森林生态系统碳储量及碳密度研究

按照植被组成差异将泰山森林划分为油松林、赤松林、黑松林、华山松林、侧柏林、栎林、刺槐林、混交林、经济林和草甸共10种植被类型,分类型设置典型样地,并结合生物量经验(回归)模型估计法测算了泰山森林生态系统乔木、灌木、草本、枯落物及土壤各层的碳储量和碳密度。结果表明:泰山森林生态系统总碳储量为240.54×104t,不同植被类型森林碳储量由高到低依次为油松林(85.63×104t)>混交林(57.29×104t)>刺槐林(28.11×104t)>栎林(22.50×104t)>侧柏林(16.75×104t)>赤松林(14.90×104t)>经济林(6.12×104t)>黑松林(3.93×104t)>华山松林(2.75×104t)>草甸(2.55×104t);不同空间层次碳储量所占比率由高到低分别为土壤层(77.52%)、乔木层(20.60%)、枯落物层(1.49%)、草本层(0.22%)、灌木层(0.17%),其中土壤层和乔木层占总碳储量的98.12%,土壤层碳储量约是植被层的3.69倍。泰山森林生态系统总碳密度为202.17 t/hm2,各植被类型中碳密度最大的为刺槐林(310.88 t/hm2),从森林的碳汇功能来讲,刺槐林不仅不能减少面积,而且应成为今后强化经营管理的对象。