Response of phytoliths in Leymus chinensis to the simulation of elevated global CO_2 concentrations in Songnen Grassland,China

Measuring the response of terrestrial ecosystems to elevated CO2 concentrations is very important for understanding the effects of global change. In this study,OTC (open top chambers) were used to simulate elevated CO2 concentrations in the Songnen Grass-land. As well,phytoliths in Leymus chinensis were extracted to study the relationships between phytoliths and CO2 concentration. The results show the rondel is abundant in Leymus chinensis,while the trapeziform polylobate is rare. When phytolith production is increased,the rondel phytoliths grow bigger and the proportions of the different phytolith types changes under high CO2 concentration. These types include elongate hollow,acicular hair cell,square and laminate and are only observed in samples grown under high CO2 concentrations. All this evidence demonstrates that phytoliths in Leymus chinensis are sensitive to CO2 concentration,and indicate that phytolith analysis may have potential use in the study of global change,identifying different ecotypes of Leymus chinensis and for the reconstruction of paleoatmospheric CO2 concentrations.

松嫩盐碱退化草地土壤理化性质及离子变化规律分析

为了解不同盐碱退化状态下土壤理化性质和土壤离子的变化,本研究以松嫩温性草甸草地为研究对象,比较了未退化、轻度、中度和重度盐碱退化草地下土壤离子和土壤理化性质,分析盐碱退化过程中土壤理化性质、离子变化规律及其相互关系。结果表明:土壤K^(+)、Na^(+)、Mg^(2^+)、Ca ^(2+)、Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、CO_(3)^( 2-)随盐碱程度加重显著增加,阳离子交换量显著下降(P<0.05)。随着盐碱程度变化,土壤电导率、pH、全钾显著增加,土壤全氮、碱解氮显著下降(P<0.05)。与未退化土壤相比,轻度和中度盐碱草地土壤含水量显著上升(P<0.05),速效磷含量显著降低(P<0.05);重度退化盐碱草地速效磷含量显著上升(P<0.05)。土壤TN、AN、AP、K^(+)与盐碱化程度之间存在显著的相关性。未退化草地土壤AN、TN含量较高,而重度退化草地AP、K^(+)含量较高。本研究为松嫩盐碱退化草地修复措施的合理选择提供依据。

施氮对松嫩平原栽培羊草地生产性能和土壤养分的影响

为明确施氮对栽培草地生产性能及土壤养分的影响,本研究以栽培羊草(Leymus chinensis)地为研究对象,采用随机区组设计,设置不同施氮处理[N0(0 kg·hm^(-2))、N1 (42 kg·hm^(-2))、N2(84 kg·hm^(-2))、N3(126 kg·hm^(-2))],通过连续两年(2018年、2019年)试验观测,分析不同施氮水平下栽培羊草地的株高、干物质产量及土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效磷变化特征。结果表明,施氮后羊草的株高和干物质产量随施氮量的增加呈先增加后减小的变化趋势,在施氮量为84 kg·hm^(-2)(N2处理)时表现最好,随后呈下降趋势。2018年和2019年,在N2处理下羊草的干物质产量较N0分别提高了43.20%(P <0.05)和22.15%。与N0相比,N2处理显著提高了2019年0-10 cm土壤全氮和全磷含量,但对p H影响不显著。相关分析表明,羊草的株高、干物质产量与土壤全磷、速效磷和有机质含量呈显著正相关关系(P <0.05),与土壤p H呈极显著负相关关系(P <0.01)。综合分析,当氮肥施用量为84 kg·hm^(-2)时,对松嫩平原栽培羊草地的羊草生产和土壤肥力改善效果最好。

松嫩草甸草原植物群落物种组成和多样性对刈割和长期放牧的响应

为明晰不同利用方式对松嫩草甸草原不同植物群落物种组成和多样性的影响,本研究通过对松嫩平原西部地带性植被草甸草原在刈割和长期放牧利用下两种典型群落-羊草(Leymus chinensis)群落和野古草(Arundinella hirta)群落的调查与分析,探究了两种利用方式对群落植物物种组成、重要值、生活型、数量特征及多样性等指标的影响。结果表明:刈割和长期放牧下羊草群落物种数为18种和21种,禾本科植物占比最高,分别为33.3%和45.45%;野古草群落物种数分别为39种和32种,禾本科植物占比为23.1%和21.9%。长期放牧增加羊草群落地面芽植物和野古草群落一年生植物占比,降低野古草群落地面芽植物占比。两种利用方式下两个群落饲用价值类型均以优良牧草的种类最多,占比分别为58.76%(刈割羊草群落)、53.33%(长期放牧羊草群落)、46.56%(刈割野古草群落)和46.63%(长期放牧野古草群落)。长期放牧显著降低了两个植物群落的盖度、高度和生物量(P <0.05)。与刈割相比,长期放牧下植物群落的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数均呈增加趋势。长期放牧下羊草群落和野古草群落S?rensen相似性指数更高,两个群落植物物种相似度更高;而Cody指数在刈割利用下更高,两个群落物种组成在刈割利用下的变化幅度更大。刈割和放牧对松嫩草甸草原不同植物群落的组成和多样性能够产生不同程度的影响,合理适度的利用方式和保护措施将更有利于对草原资源的可持续利用。

黑龙江大庆农牧交错区草地-农田界面土壤养分与酶活性分析

草地-农田界面是我国北方农牧交错带的重要景观组成部分,具有复杂的生态系统结构、功能和生态过程,对自然因素及人为干扰十分敏感。以松嫩平原大庆市林甸县农牧交错区草地-农田界面为对象,分别向草地和农田延伸50 m,采用多元回归分析、主成分分析等方法对表层(0~20 cm)土壤养分、酶活性指标进行了空间分布变化分析和综合评价。结果表明:土壤养分含量及酶活性各指标在农牧交错区草地-农田界面上存在明显的空间异质性。土壤有机质、碱解氮、速效钾、速效磷等指标在草地高于农田。土壤pH值、含水量、全氮、全磷、全钾含量、土壤过氧化氢酶、脲酶活性等指标在界面0点附近变化剧烈,显著高于草地内部和农田内部(P<0.05),表现出明显的界面效应。相关性分析和主成分分析表明,土壤酶活性和土壤性质密切相关,其中土壤pH值与土壤酶活性呈极显著正相关,有机质和速效养分与土壤酶活性呈极显著负相关(P<0.01)。研究结果丰富了北方农牧交错带草地-农田界面的理论基础,为松嫩平原农牧交错区草地与农田过渡区的合理利用提供了理论依据。

施肥和混播对松嫩平原退化草地土壤和牧草产量的影响

[目的]研究施肥和混播牧草对松嫩平原黑龙江省西部退化草地土壤养分和牧草产量的影响,为该区天然退化草地修复提供科学依据。[方法]试验以黑龙江省西部天然轻度退化草地为研究对象,沙打旺(Astragalus adsurgens)和披碱草(Elymus dahuricus)为补播草种,设2个间行混播〔豆禾比2∶2(B_(1))和1∶2(B_(2))〕和6个水平氮磷钾施肥组合〔N_(50)P_(40)K_(45)(A_(1)),N_(100)P_(240)K_(225)(A_(2)),N_(150)P_(0)K_(180)(A_(3)),N_(200)P_(120)K_(0)(A_(4)),N_(250)P_(80)K_(270)(A_(5)),N_(300)P_(200)K_(90)(A_(6))〕进行田间试验〔其中,每个元素后的下标数字分别表示N,P_(2)O_(5)和K_(20)的施用量(kg/hm^(2))〕。[结果]在确定混播比例的情况下,施肥能显著提高土壤速效养分含量和牧草产量。0—10 cm土层土壤养分变化受施肥和混播的影响较20—30 cm土层大。施肥、混播及二者交互对土壤速效氮含量影响显著(p<0.05)。0—10 cm土层速效氮、速效磷含量的变化趋势与氮、磷添加水平的高低基本一致。豆禾1∶2混播的0—10 cm土层全氮、速效氮、速效磷含量高于同一施肥水平下的豆禾2∶2混播。高氮(A_(6))处理的电导率显著高于其他处理(p<0.05)。豆禾2∶2混播+N_(150)P_(0)K_(180),豆禾1∶2混播+N_(300)P_(200)K_(90)的1 m^(2)样方地上生物量分别为290.68 g与254.31 g,是各自混播比例下最高的。[结论]综合考虑牧草产量及土壤养分变化情况,豆禾2∶2混播,N施量以150 kg/hm^(2)较适宜该区轻度退化草地修复。

黑龙江省西部主要草地类型土壤和植被特征

【目的】明确松嫩平原未退化草地土壤与植被现状,为松嫩平原天然草原生态系统保护及草原可持续利用提供科学依据。【方法】在黑龙江省西部选取松嫩平原草原区域内的杜蒙、林甸和肇东等县市典型未退化围栏封育天然草原进行样地调查分析,研究草原群落组成、土壤特征变化情况,分析二者之间的关系。【结果】根据立地类型和植被特征,将未退化天然草原划分为温性草甸草原和低地草甸;温性草甸草原的群落物种数、丰富度指数、香农威纳指数均高于低地草甸,上、中、下层群落分布较均匀;低地草甸土壤pH值和电导率普遍高于温性草甸草原,土壤容重低于温性草甸草原。温性草甸草原的地上生物量、土壤全氮和有机质含量普遍低于低地草甸。土壤含水率与物种数、丰富度指数显著负相关性(P<0.05)。【结论】松嫩平原天然未退化典型草原的群落盖度仍保持较高水平,群落密度受表层土壤养分的影响较大;地带性温性草甸草原的物种多样性要优于非地带性的低地草甸,但土壤养分状况不及低地草甸。

松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征

对温带松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征进行了研究。结果表明 ,不同农业生态系统中 ,类群数为草地 >杨树林 >玉米田 ,个体数为草地 >玉米田 >杨树林。土壤动物的垂直分布存在一定差异性。玉米田土壤动物向下层聚集 ,草地具明显的表聚性 ,杨树林随着土层深度的变化较均匀。土壤动物群落的季节变化不同 ,玉米田秋季作物收割后 ,土壤动物类群明显减少 ,而杨树林秋季有增多趋势。草地土壤动物的季节变化代表了松嫩草原区土壤动物群落分布的特征。土壤动物群落的多样性为草地 >杨树林 >玉米田。分析了土壤动物与地温、土壤自然含水量、p H及土壤养分的相关性。

松嫩草地66种草本植物叶片性状特征

植物叶片功能性状及其相互关系越来越受到关注。以松嫩草地66种草本植物为研究对象,测量叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量,检验性状间的相互关系,比较不同功能群(多年生根茎禾草,多年生丛生禾草,多年生杂类草,1年生或2年生草本)间性状的差异性。结果表明,叶片厚度变异系数最大,比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量之间存在显著的正相关关系;叶片干物质含量与叶片磷含量没有显著的相关关系,与其它叶片性状呈显著的负相关关系;叶片厚度只与叶片干物质含量和比叶面积呈显著的负相关关系,与其它叶片性状不相关。叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮、磷含量在4个功能群间差异显著,叶绿素含量和类胡萝卜素含量在各个功能群间差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草叶片的7个性状差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草的叶片干物质含量高于多年生杂类草和1年生或2年生草本,其它性状小于这两个功能群。

松嫩草原不同时间火烧后群落特征的变化

松嫩草原早春火烧后，种类密度、物种多样性和丰富度增高，均匀度降低；晚春火烧后则相反．无论是早春火烧还是晚春火烧．群落高度降低，但晚烧更低．火烧能刺激羊草生长活力，晚烧作用更明显．火烧后，羊草叶产量增高，叶茎比例以晚烧地为最高．早烧后，群落地下现存量增多，晚烧相反．

蚂蚁筑丘活动对松嫩草地植物群落多样性的影响

吉林省长岭县羊草 (Aneurolepidiumchinense)草地自然保护区内分布的蚂蚁主要为玉米毛蚁 (Lasiusalienus)和黄墩蚁 (Lasiusflavus)。蚂蚁是草地生态系统的一个生物干扰因子。通过分析比较该保护区内 4个植物群落中玉米毛蚁和黄墩蚁蚁丘上植物的种类组成、优势种的数量特征及群落多样性变化 ,探讨了蚂蚁筑丘活动对草地生态系统的影响。主要结论如下 :1)蚁丘上的植物种类组成与对照显著不同。在蚁丘上分布的植物主要是羊草种组(Aneurolepidiumchinensegroup)、鸡儿肠种组 (Kalimerisgroup)和狗尾草种组 (Setariagroup)。2 )除纯羊草群落 ,其余 3个群落中玉米毛蚁蚁丘植物的多样性均低于对照。 4个群落中蚁丘上的植物地上总生物量高于对照。3)在羊草_鸡儿肠 (Kalimerisintegrifolia)群落、羊草_芦苇 (Phragmitescommunis)群落中 ,黄墩蚁蚁丘的植物多样性低于对照样方 ;在羊草_虎尾草 (Chlorisvirgata)群落和纯羊草群落中黄墩蚁蚁丘的植物多样性高于对照样方。在纯羊草群落和羊草_鸡儿肠群落中植物的地上总生物量高于对照 ,而在羊草_芦苇群落、羊草_虎尾草群落中蚁丘植物的地上总生物量低于对照。出现这种结果可能与蚁丘土壤条件的改善及侵入蚁丘的植物的种源有关。

松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征

大型土壤动物处于整个土壤食物网的最顶端,其各功能类群控制着其他动物所需资源的有效性,是土壤生态系统的重要组成部分。为了查明松嫩草原大型土壤动物的功能类群特征,在2006年5—10月期间,逐月对松嫩草原羊草、羊草+虎尾草、虎尾草、碱茅、碱蓬和光碱斑6个演替阶段大型土壤动物的功能类群组成、结构、多样性等特征进行研究。依据其食性将该区土壤动物划分为杂食性、植食性、捕食性和腐食性4个功能类群其中,杂食性土壤动物个体密度所占比例最多为39.16%,植食性土壤动物的类群数所占比例最多为50.00%,腐食性土壤动物个体密度和类群数所占比例均最小,分别为8.09%和12.82%。各功能类群土壤动物个体密度和类群数的相关性不显著(P>0.05)。从水平结构来看,总体上各功能类群土壤动物在羊草群落和羊草+虎尾草群落个体密度和类群数较多,在无植被的光碱斑生境土壤动物的个体密度和类群数较少,植食性土壤动物的个体密度和类群数、杂食性土壤动物个体密度、腐食性土壤动物个体密度和类群数随着群落演替发生显著的变化(P<0.01)。植食性和腐食性土壤动物个体密度和类群数相关性显著(P<0.05)。垂直结构上,0—10 cm土层和20—30 cm土层除捕食性土壤动物个体密度以外,其它各功能类群土壤动物个体密度随着群落演替发生显著的变化(P<0.05或P<0.01);10—20 cm土层,除腐食性土壤动物个体密度以外,其它各功能类群土壤动物个体密度随着群落演替发生显著的变化(P<0.05或P<0.01)。0—10cm土层,植食性和杂食性土壤动物个体密度(P<0.05)相关性显著;10—20 cm土层,植食性和腐食性土壤动物个体密度(P<0.05)相关性显著。不同演替阶段对各功能类群土壤动物的多样性影响程度有所不同。4种功能类群土壤动物在羊草群落和光碱斑之间相似性指数较低,个体数量组成在演替初期的羊草群落和演替后期的光碱斑差异比较大。以上研究结果表明,松嫩草原不同退化演替阶段能够降低大型土壤动物功能类群组成和结构复杂性。

松嫩草原黄墩蚁对羊草群落组成与生物量的影响

研究了松嫩草原土壤动物优势类群黄墩蚁对羊草群落和羊草 +虎尾草群落组成及生物量的影响。结果表明 ,黄墩蚁改变了其生境中的植被组成 ,两群落中的羊草密度增大 ,结穗率降低 ,但重量增加。受其影响 ,羊草和虎尾草的高度明显较大 ,地上生物量和地下生物量明显增加。

松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤螨类群落特征的差异

应用类群数、个体密度、多样性指数和MI指数等多个群落参数,研究不同植被恢复方式下松嫩草原中度退化草地土壤螨类群落特征的差异。研究结果表明,与过度放牧样地相比,种植苜蓿和围栏封育样地的土壤环境相对优越,它们拥有较高的土壤螨类类群数、个体密度和群落多样性以及中气门螨类MI指数。在土壤螨类群落结构所有参数中,多样性指数(H′)和中气门螨类MI指数,种植苜蓿和围栏封育样地均明显高于过度放牧样地,这些差异反映了种植苜蓿和围栏封育对中度退化草地土壤螨类的群落结构具有明显改善作用。然而研究结果也显示,围栏封育样地土壤螨类群落多样性指数(H′)和中气门螨类MI指数尽管明显高于过度放牧样地,但是依然显著低于种植苜蓿样地,表明选择种植苜蓿较围栏封育可能更利于松嫩草原中度退化草地土壤螨类群落的恢复与重建。

松嫩草原中南部退化羊草草地生态恢复与重建中大型土壤动物群落生态特征

选取吉林省大安市姜家甸草场清塘羊草草地、三年生人工碱茅草地和一年生人工碱茅草地为研究样地,2002年分7月、8月和10月3次对样地野外采样。共捕获大型土壤动物4190只,分别隶属3门7纲16目18类。土壤动物群落间个体密度有一定的差异,鞘翅目在各生境中都有较高个体密度分布,显示其是该草原地带大型土壤动物的特征性类群。土壤动物类群和个体数垂直分布表聚程度群落间有较大不同。土壤动物群落生物多样性存在空间分异和明显季节间波动,人为水肥干预可以增加土壤动物群落的生物多样性。DG多样性指数更适合表达不同演替阶段土壤动物群落的差异,大型土壤动物群落生物多样性能够指示退化草地生态系统恢复与重建过程。

松嫩草地不同降水区土壤盐碱化程度与羊草生产力关系的比较研究

松嫩草地生产力同时受到降水和土壤盐碱化的制约,但是在降水变化的背景下土壤盐碱化与草地生产力的相关性仍不清楚。本文基于松嫩草地降水的带状分布特征和野外样地调查数据,分析了不同降水量地区土壤盐碱化与羊草生物量的相关性,并利用系统聚类分析法对每个调查区土壤pH值、电导率和容重进行聚类,划分出盐碱胁迫低、中和高3个类群,探讨不同降水区土壤盐碱化指标对羊草地上生物量影响的变化趋势。结果表明:不同降水区,羊草生产力与土壤盐碱化指标间相关性不同。降水较高的草地东部和降水较少的西南部羊草地上生物量和土壤容重呈显著负相关,降水适中的草地中西部羊草地上生物量和土壤pH值呈显著负相关,羊草生物量总体随着盐碱胁迫呈负指数衰退,但各降水带内衰退主要因子和衰退影响程度有所不同。

黑龙江松嫩草地植物群落物种多样性与植物碳储量的关系

采用样方法对黑龙江松嫩草地开展植物群落调查,以探知黑龙江松嫩草地不同植物群落物种多样性和植物碳储量的变化及其相互关系。结果表明:(1)不同植物群落的物种多样性差异显著,羊草+寸草苔群落和羊草+杂类草群落的物种多样性显著高于其他群落,而星星草群落和碱蓬群落的物种多样性显著低于其他群落。(2)不同植物群落地上部分碳储量、地下部分碳储量和植物群落碳储量都有显著差异,野古草群落碳储量高达753g C/m^(2),而羊草+杂类草群落碳储量显著低于其他群落,仅为125g C/m^(2)。(3)不同植物群落碳储量与物种多样性指数表现出显著线性正相关或负相关。虎尾草群落地上部分碳储量与Patrick丰富度指数呈显著线性正相关,羊草群落、星星草群落、虎尾草群落、牛鞭草群落和野古草群落地上部分碳储量和植物群落碳储量均与Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数表现出显著或极显著线性负相关。在黑龙江松嫩草地轻度退化显著提高了物种多样性指数,而重度和极度退化显著降低了物种多样性指数;植物群落物种多样性与植物群落碳储量主要表现为负相关关系。

松嫩草原西部土地利用与生态风险评价——以杜蒙县为例

生态风险评价是环境、资源评价与管理方面的研究热点领域,本研究以松嫩草原西部杜蒙县为研究区域,利用该区域1979,2001,2004年3个时段的TM遥感数据、以G IS技术为数据分析平台,获取20余年不同时段的土地利用信息,研究了不同年份的土地利用类型特征。在此基础上构造一个综合性生态风险指数,然后通过系统采样、变异函数分析及空间插值对生态风险指数进行空间化,研究生态风险的空间分布特征和内在的形成机制,划分出不同风险等级区域,并有针对性的提出相应的生态风险管理措施。

刈割条件下松嫩平原碱化羊草草地土壤螨类群落变化特征的研究

应用类群属数、个体密度、多样性指数和MI指数等多个群落参数,研究刈割活动对松嫩平原碱化羊草草地土壤螨类群落特征的影响。本研究共捕获土壤螨类1 515只,分别隶属于3亚目61属。研究结果表明,刈割活动影响土壤螨类群落组成,其中主要是减少了隐气门亚目的个体数量;与围栏封育相比,刈割活动样地土壤螨类个体密度、群落多样性H′指数和丰富度SR指数显著下降,刈割活动明显降低土壤螨类群落结构的复杂程度和稳定性;土壤中气门亚目螨类群落结构样地间相比,刈割活动样地MI指数也显著减少,刈割活动限制了土壤捕食性螨类k选择类群比例的增长;此外,土壤甲螨群落MGP分析表明,两类处理样地间甲螨结构同样存在差异,其中刈割活动明显影响大孔低等甲螨的存在。

松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤跳虫群落特征比较

依据2005年5-10月在松嫩草原中度退化草地不同植被恢复处理条件下采集的土壤跳虫群落数据,应用类群数、个体密度和多样性指数等多个群落参数,研究了不同植被恢复方式下松嫩草原中度退化草地土壤跳虫群落特征的差异。本研究共捕获跳虫1156只,隶属于9科19属。结果显示:与过度放牧相比,围栏封育和种植苜蓿都能改善土壤理化性质,且拥有较高的跳虫类群数、个体密度和群落多样性。围栏封育和种植苜蓿都能达到恢复与重建中度退化草地土壤跳虫群落的目的,只是与围栏封育相比,种植苜蓿能够更显著地提高跳虫个体密度。此外,与过度放牧相比,围栏封育和种植苜蓿主要提高了跳虫群落等节跳虫科(Isotomidae)、长角跳虫科(Entomobryidae)和圆跳虫科(Sminthuridae)个体密度和类群数,其中围栏封育样地拥有更高的长角跳虫科和圆跳虫科个体密度,其分别是过度放牧样地相应跳虫科的5.14倍和2.38倍;而种植苜蓿样地等节跳虫科个体密度最大,其大小是过度放牧样地等节跳虫科的3.33倍。