锡林郭勒草原地下生产力对生物量及环境因子的响应

在内蒙古锡林郭勒草原沿生境水热变化梯度布设样点,利用内生长法获取地下生产力,同时获取生物量和土壤环境因子的数据。采用回归分析法探讨草原植被地下生产力与地下生物量、地上生物量、气候因子以及环境因子的关系;运用相关分析,阐明生物量和环境因子之间的内在关系。结果表明:(1)地下生产力与地下生物量和年降水量之间存在显著正响应,与年均温和土壤pH值之间存在显著负响应;(2)降水是导致锡林郭勒草原地下生产力变化的主导因子;(3)气候因子尤其是年降水量的梯度变化,是引起草原生物量差异的主要原因,并在一定程度上影响着土壤因子。

内蒙古草原生物量和地下生产力空间格局及其关键影响因子

基于33个样地获取的地上、地下生物量和地下生产力实测数据,结合气候、土壤、空间因子和多样性等多个指标,利用置换检验、回归分析和分类回归树等统计方法,探究了内蒙古草原的地下生产力、生物量和地下/地上生物量比沿环境梯度变化的空间格局及导致形成该格局的关键影响因子。结果表明:由西南向东北方向,地下生产力、地上生物量和地下生物量均呈显著上升趋势,地下/地上生物量比则无任何显著趋势;地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比的分类回归树模型解释率分别为58.3%、53.3%、78.8%和53.8%。模型显示:地下生产力与土壤容重和Pielou均匀度指数关系最为密切,地上生物量则主要受最暖月最高温控制,而地下生物量变异则分别与年均降水量、p H值和土壤含水量等因子有关,地下/地上生物量比与海拔有一定关系;分别以地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比对应分类回归树模型所甄别出的关键因子建立广义可加模型,所有模型的偏差解释率均在50%以上,表明广义可加模型代表了因变量的大部分变异。地下生产力与土壤容重呈分段函数关系,地上生物量与最暖季最高温显示出非线性关系,地下生物量则与年均降水量整体呈正相关关系,地下/地上生物量比与海拔表现出密切但复杂的关系,且受左右两端极值点影响较大。本研究不仅能为较大尺度上生物量、生产力空间格局研究提供了案例支持,同时对于草地生态系统生产力的深入研究、碳循环的长期监测和天然草场的合理利用与管理等均有重要意义。

放牧和刈割对草原地下净生产力和根系周转的影响

放牧作为一种人类活动的干扰因子,主要通过动物的采食、践踏及其排泄物的输入对草原生态系统产生影响.放牧直接作用于草原生态系统的地上部分和土壤,从而改变草原生态系统的物质生产和碳分配,进而影响到地下净生产力和根系周转.本文综述了放牧及刈割对地下生物量、地下净生产力、碳分配和根系周转的影响,得到如下结论:北方干旱、半干旱草原在重度放牧下,地下净生产力、地下生物量会显著下降,地下碳分配减少.放牧也通常会加快根系周转.研究不同放牧方式(羊单牧、牛单牧、牛羊混牧和无牧)对根系周转的影响,发现牛单牧条件下细根的年周转率最高.文章也对今后根系生态学的研究方向提出建议和展望.

内蒙古草甸草原与典型草原地下生物量与生产力季节动态及其碳库潜力

地下根系是草原生态系统的重要组成部分,其生物量及其净生产力对地下碳库具有直接与间接作用,分析地下生物量季节动态与周转对深入揭示草原生态系统碳库动态及其固碳速率与潜力具有重要意义。应用钻土芯法对不同利用方式或管理措施下内蒙古草甸草原、典型草原地下生物量动态及其与温度、降水的相关性研究表明:草甸草原和典型草原地上生物量季节动态均为单峰型曲线,与上月降水显著正相关(P<0.05),但地下生物量季节动态表现为草甸草原呈"S"型曲线,典型草原则是双峰型曲线,与温度、降水相关性均不显著(P>0.05);两种草原根冠比和地下生物量垂直分布均为指数函数曲线,根茎型草原地下生物量集中在土壤0—5 cm,丛生型草原地下生物量集中于土壤5—10 cm,根冠比值在生长旺季(7—8月份)最小。草甸草原地下净生产力及碳储量范围分别为2167—2953 g m-2a-1和975—1329 gC m-2a-1,典型草原为2342—3333 g m-2a-1和1054—1450 gC m-2a-1,地下净生产力及其碳储量约为地上净生产力及其碳储量的10倍,具有较大的年固碳能力,且相对稳定;地下净生产力与地上净生产力呈显著负相关性(P<0.05);地下生物量碳库是地上生物量碳库的10倍左右,适度放牧可增加地下生产力,但长期过度放牧显著降低其地下生物量与生产力,并使其垂直分布趋向于浅层化。

菌根类型对森林树木净初级生产力的影响

菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物(90%)的根系和生境中。菌根共有7种类型,在生态系统的过程和功能方面都扮演着十分重要的角色。为了增强对菌根在森林生态系统中重要功能的理解,文章基于全球森林数据库,在全球尺度上研究了不同菌根类型对森林树木净初级生产力(NPP)的影响。结果表明,森林树木NPP随菌根类型的不同而不同,AM类型菌根森林的NPP[679.49 g.m-2.a-1(以C计)]要显著高于含ECM类型菌根的森林[479.00 g.m-2.a-1(以C计)];菌根类型的不同对森林树木地上和地下及其各组分NPP的影响和贡献也存在着显著的不同,AM类型菌根对地下NPP的贡献要高于ECM菌根,而ECM菌根对地上NPP的贡献则较大。菌根类型对地上、地下NPP组分的影响分析则表明,AM类型的菌根对树叶和细根NPP的贡献较大,而ECM类型菌根则对树木主干和枝NPP的贡献较大。可见,森林树木总体NPP及其各组分NPP都随着菌根类型的不同而存在显著的差异。

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸生产力和群落结构特征

近年来,青藏高原高寒草甸部分地区退化严重,对生态环境及牧民畜牧业生产造成了不利的影响。在草地不同退化阶段中存在着关键阶段,超过了这个阶段,极难恢复。因此,确定草地退化的关键阶段是草地可持续恢复的基础。研究样地设在青藏高原北麓河流域多年冻土区,根据植被和土壤特征选取了未退化到极度退化的5个退化梯度,探讨不同退化程度对植被地上、地下生物量以及群落中各功能群相对盖度的影响,为揭示多年冻土区高寒草甸植被退化关键阶段提供依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,禾本科和杂草类植物相对盖度显著增加(P <0.05),而莎草科植物相对盖度则显著降低(P <0.05);2)地上生物量在轻度退化阶段无显著变化(P> 0.05),中度退化阶段开始显著降低(P <0.05);3)地下生物量和地下净初级生产力均在中度退化阶段后显著降低(P <0.05),地下净初级生产力在各土壤深度比例有向深处增加的趋势;4)不同退化程度莎草科植物相对盖度和地下净初级生产力在0–10 cm土壤深度所占比例极显著正相关(P <0.01),但与10–20 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例无显著相关(P> 0.05),与20–30 cm和30–50 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例均显著负相关(P <0.05),而杂草相对盖度和地下净初级生产力在各土壤深度所占比例则表现出与莎草科植物相反的趋势。中度退化是草地退化的关键阶段。

中国草地地下生物量研究进展

在草地生态学研究中,草地地下生物量的研究是必不可少的环节,地下部分无论是生理功能还是对草地植被碳蓄积贡献都具有举足轻重的地位。本文综述了中国当前草地地下生物量的研究方法和内容,包括草地地下生物量的测定方法,草地地下生物量的垂直空间分布规律,年度季节动态,地下地上生物量比值关系及动态,以及影响草地地下生物量的环境因子和人为因子。最后提出了我国草地地下生物量研究面临的主要问题及研究的发展趋势。

中国草本植物地下生物量研究进展

在草地生态学研究中,草地地下生物量的研究是必不可少的环节,地下部分无论是对于草地植被碳蓄积还是生理功能都具有举足轻重的地位。本文综述了我国当前草地地下生物量的研究方法和内容,包括草地地下生物量的测定方法,垂直空间分布规律,季节变化,以及环境因子和人为因子对地下生物量的影响,最后对我国草地地下生物量研究的发展趋势提出了主要问题和对生态环境的影响。

灌溉总量限制下灌水频率对冬小麦产量及地下水变化的影响——以河北省太行山山前平原为例

【目的】在亟须推广限水灌溉模式的浅层地下水超采区——河北省太行山山前平原,探讨如何将有限的灌水量在冬小麦生育期内进行最优化分配,以期减少产量损失并提高地下水井灌利用效率。【方法】应用改进的SWAT模型对冬小麦生育期90 mm灌溉定额下不同灌水频率的3种限水灌溉情景进行模拟,比较各情景下的冬小麦产量、浅层地下水位、冬小麦根区纵向2 m土层深度的水分渗漏量和实际蒸散发量,基于地下水灌溉生产力优选出研究区22个子流域的最佳灌溉方案。【结果】在拔节期和抽穗期分别进行1次灌溉的“45 mm-二水”方案可实现最高的冬小麦产量,与当地农民历史灌溉情景相比,平均减产率约为20%;只在拔节期进行一次灌溉的“90 mm-一水”方案会形成较大的渗漏量,相比其他2种方案具有更好的压采效果;“30 mm-三水”方案与“45 mm-二水”方案的渗漏量相近,实际蒸散量之差在2 mm范围内,“30 mm-三水”方案下的土面蒸发量较大、“45 mm-二水”方案下的作物蒸腾量较大,后者对地下水的有效利用程度更高;为最大化地提升地下水灌溉对冬小麦增产的贡献,在河北省太行山山前平原范围内优选出适用于方案“90 mm-一水”、“45 mm-二水”和“30 mm-三水”的子流域分别有13、8和1个,分别占研究区总面积的54%、40%和6%。【结论】冬小麦生育期限水灌溉模式(灌溉定额限定为90 mm)可使研究区浅层地下水位下降速度减缓60%~75%,压采效果显著,但冬小麦产量平均下降20%~25%。不同子流域应“因地制宜”地合理分配有限的地下水资源,统筹考虑地下水涵养与作物生产,以选取最佳的灌水方案、提高地下水井灌利用效率。

滇西北亚高山草地的地下生物量及净初级生产力研究

以滇西北香格里拉县达拉藏族村寨为研究对象,研究了自由放牧草地、围栏刈草草地、人工种植草地等3种利用方式草地的地下生物量的变化规律,并估算不同草地的地下净初级生产力.发现3种利用草地地下生物量在1 a内随时间推移呈现“双峰型”变化,即有2个峰值.各层生物量垂直分布呈“T”型递减趋势.地下净初级生产力围栏刈草草地>人工种植草地>自由放牧草地.认为在滇西北亚高山草地,放牧使地下生物量减少且有更加浅层化的趋势,生产力也较低;翻耕使地下生物量明显减少,但是加快了根系转换率,对生产力有所提高;传统围栏刈草的管理方式较好地维持了地下生物量和生产力,有利于草地复苏.

一种测定荒漠草原根系生物量的内生长土芯法

介绍了一种测定荒漠草原植物根系生物量的装置与用法,并将其在实际中加以应用。实践证明,本方法可有效测定荒漠草原植物根系生物量及地下净初级生产力,比较适用于植被覆盖度较低的荒漠草原地区。

沈阳生态所在草原生产力的稳定性研究中取得进展

净初级生产力的形成和维持是生态系统的基础功能,由地上和地下生产力两部分构成。长期以来,由于受到取样条件、研究方法、研究成本等多方面的限制,对地下生产力的了解远远滞后于对地上生产力的了解。全球陆地生态系统平均而言,地下生产力占总生产力的46%,而在草原生态系统中这一数字为64%。

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸土壤呼吸特征

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,而青藏高原高寒草甸的大面积退化对土壤呼吸及碳循环造成重要影响。为了进一步探明高寒草甸退化对土壤呼吸的影响,对北麓河区不同退化程度高寒草甸土壤呼吸及其相关因子进行了测定,分析了土壤呼吸与生物量、地下净初级生产力以及土壤温度的关系。结果表明:1)不同退化程度高寒草甸土壤呼吸在生长季均表现出相似的动态特征,随退化程度加剧呈先增加后降低的变化趋势,在中度退化程度达到最大值,且在生长季中期变化显著(P <0.05)。2)土壤呼吸和地上、地下生物量及地下净初级生产力均显著线性正相关(P <0.05)。3)土壤温度与土壤呼吸之间呈指数关系,但不同退化程度下土壤呼吸对土壤温度的敏感性不同,土壤呼吸敏感性在轻度退化(Q_(10)=3.26)和中度退化程度(Q_(10)=3.22)大于未退化(Q_(10)=2.66),而在重度退化(Q_(10)=2.49)和极度退化程度(Q_(10)=1.96)小于未退化;这主要是由不同退化程度土壤温度、地下生物量以及土壤有机碳含量的差异造成。研究的结果有助于进一步认识退化草地的碳循环过程。

低频率的氮添加使内蒙古草原土壤微生物生物量碳出现更大幅度下降

土壤微生物生物量在生物地球化学循环过程中至关重要,是土壤碳固持的前体物质。人为氮输入深刻地改变了草地土壤微生物生物量。然而,传统氮沉降模拟实验仅通过低频率的氮添加进行,与持续高频率的自然氮沉降相比,对土壤微生物生物量的影响可能存在差异。不同频率的氮添加对土壤微生物生物量的影响尚缺乏可靠的数据支撑。本研究通过在不同的氮添加速率(0–50 g N m^(−2) yr^(−1))下,控制氮添加频率(每年2次和12次),研究了土壤微生物生物量碳对不同氮添加频率的响应。研究结果表明,在两种氮添加频率下,随着施氮水平的提高,土壤微生物生物量碳逐渐降低。然而,在低施氮频率下,土壤微生物生物量的下降幅度更大,这说明传统的氮添加实验可能高估了氮沉降对土壤微生物生物量的影响。在低施氮频率下,土壤酸化、无机氮积累、碳氮失衡、地下净初级生产力分配减少和真菌细菌比例降低等情况加剧,导致微生物生物量出现较大幅度下降。在未来研究中,为可靠预测氮沉降对草地生态系统土壤微生物功能和碳循环的影响,不仅要考虑氮添加的剂量,还需要考虑氮添加的频率。