物种多样性和生物量分布规律对冻土活动层埋深变化的响应

全球变化背景下,冻土环境变化对地上植被的影响是近年来倍受关注的重大科学问题。鉴于此,在长江源区冬克玛底流域分析了植物物种多样性和生物量空间分布规律及其对冻土活动层埋深变化的响应。结果表明, 1)地上植被的物种多样性指数随着冻土活动层埋深的增加表现出非单调性递减;在冻土活动层埋深约2 m时,物种多样性指数较高(Patrick指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为:26.43±3.31,2.06±0.38和0.83±0.08)。2)生物量的垂直分布规律整体表现出地下生物量明显高于地上生物量,地下生物量占总生物量的63%~96%。3)地上生物量和地下生物量与活动层埋深均具有显著的相关性(R²=0.65,P<0.01; R²=0.79, P<0.01),随着活动层埋深的增加呈现出明显下降趋势。4)活动层埋深对0~40 cm深度的地下生物量的垂直分布具有显著影响。活动层埋深约1 m时,地下生物量垂直变化很小;活动层埋深大于1.5 m时,呈倒金字塔形分布;活动层埋深大于3 m时,10~40 cm深度的地下生物量占总地下生物量的比例随着活动层埋深(3.11~4.81 m)的增加而增加。     

增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统碳循环的重要环节,温度是凋落物分解的关键影响因子。为探究增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响,使用开顶式生长箱(OTCs)研究模拟增温对分解袋法处理的凋落物样品的影响,以阐明增温对川西北高寒草甸生态系统中优势物种凋落物:禾本科的披碱草、发草,杂草类的野茴香、鹅绒委陵菜、蒙古蒿、星状雪兔子、长毛凤毛菊等群落混合地上凋落物和群落地下根系凋落物分解的影响。结果表明:1)模拟增温并未显著改变混合地上凋落物的分解周期,但是显著提高了根系凋落物的分解效率,地上、地下凋落物的分解周期对温度变化的响应存在差异。2)尽管不同种类植物凋落物的养分含量与化学计量特征存在显著差异(P<0.05),但与自然分解条件相比,模拟增温条件下单种植物地上凋落物的分解效率并未发生明显改变,模拟增温对单种植物地上凋落物的分解释放过程影响不显著。综上所述,川西北高寒草甸生态系统地上凋落物的分解过程对模拟增温响应不显著,而模拟增温显著影响地下凋落物分解过程。     

模拟降水变化对荒漠草原地上、地下生物量及其分配比例的影响

全球降水格局变化会对草地生态系统植物群落地上、地下生物量产生影响。为探求降水变化对草地群落生物量的影响，本研究在四子王旗荒漠草原设置了4种模拟降水梯度试验，分别为减少自然降水50%、自然降水处理、增加自然降水50%和增加自然降水100%。2018—2020年连续三年测算不同降水梯度处理下植物群落地上、地下生物量及其分配比例，发现2018年到2020年，植物群落地上、地下和总生物量均随降水梯度增加而增加；模拟降水变化对植物群落地上、地下以及总生物量因为样地被围封和降水量不同而产生年际差异。不同降水处理对0～10 cm和20～30 cm中的植物群落地下生物量影响差异显著，20～30 cm土层中，增水处理下的植物群落地下生物量则表现为三年间均为显著递增。减水处理的植物群落生物量向地下分配比例更高(P<0.05)。本试验为维持草地生产力应对未来气候变化提供了理论依据。     

降水变化下红砂凋落物分解对干旱荒漠区土壤化学计量特征的影响

为探究降水变化对干旱荒漠区凋落物分解下土壤化学计量特征的影响，本研究以红砂(Reaumuria soongorica)凋落物下的土壤为研究对象，设置了自然降水、降水增加30%和降水减少30%三种降水处理，测定与分析了不同处理下土壤的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量以及化学计量特征。结果表明：与自然降水相比，红砂凋落物分解15个月后0～5 cm土层下降水增加30%显著提高了SOC含量，而降水减少30%显著降低了SOC,TN和TP含量。对于5～15 cm土层而言，降水增加和减少30%处理均显著降低了TP含量。降水减少30%下0～5 cm土层的C∶P和N∶P均显著降低；5～15 cm土层下降水增加和减少30%处理对土壤的N∶P影响显著。因此，未来降水格局变化下，降水增加有助于干旱荒漠区表层土壤有机碳的积累，对化学计量特征的影响不显著，但降水减少可降低土壤的养分和化学计量特征。     

牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸地上、地下生物量的影响初析

牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸地上、地下生物量有显著的影响。莎草、禾草地上生物量和总地上生物量在不同放牧率之间差异显著(P<0.05),且随着放牧率的降低,禾草和莎草的比例增加,可食杂草和毒杂草比例下降;两季草场优良牧草生物量组成的年度变化与放牧率均呈负相关(P<0.01),与杂类草均呈正相关(P<0.01)。地上生物量的绝对生长率1999年在7月份达到最大,1998年冷季草场各放牧处理的绝对生长率在8月份达到最大,暖季草场对照和轻牧在7月份最大,而中轻和重牧在8月份最大。各土壤层地下生物量随放牧率增大呈明显下降趋势;暖季草场各放牧处理0～10 cm地下生物量占0～30 cm总地下生物量的88.04％～89.37％,10～20 cm占7.14％～9.34％,20～30 cm占2.25％～3.5％;冷季草场各放牧处理0～10 cm地下生物量占0～30 cm总地下生物量的88.01％～91.14％,10～20 cm占5.44％～8.04％,20～30 cm占3.42％～3.94％。地上生物量、各土壤层的地下生物量(包括活根和死根)与放牧率之间呈负相关,其线性回归方程为y=a-bx(b>0)。地下与地上生物量呈正相关,其线性回归方程为y=a+bx(b>0).     

降水变化对典型荒漠植物凋落物分解的影响

为探究干旱荒漠区典型灌丛凋落物对降水变化的响应,本研究以河西走廊干旱荒漠区2种建群植物灌木红砂(Reaumuria soongarica)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)凋落物为研究对象,采用分解袋法,对不同降水条件下凋落物分解速率及养分含量动态变化进行研究。结果表明：凋落物质量损失率和分解速率表现为：降水增加＞自然降水＞降水减少,其中红砂对非生长季(11月—次年3月)的降水增加表现更敏感。C、N含量均呈释放-富集-释放的状态,P含量呈富集-释放模式;降水减少抑制了C的释放,其中生长季(4—10月)降水减少对其抑制作用更明显,非生长季降水增加促进了P的释放。同一降水条件下珍珠猪毛菜的分解速率高于红砂,红砂的C和N残留率大于珍珠猪毛菜,而P小于珍珠猪毛菜。在未来降水格局变化下,降水增加可能会有助于荒漠灌木凋落物C和N归还,从而提高土壤的有效养分。     

云南马龙县山地封育草地凋落物分解与氮释放的研究

以云南马龙县退化山地草地为研究对象,对封育2年草地的凋落物、土壤水分、凋落物含水率,以及氮素释放进行了研究.结果表明.围栏封育草地凋落物分解速率显著高于未封育草地凋落物分解速率(P<0.05),封育区凋落物增加.起到了一定的保温作用,即可以加速凋落物的分解.同时也减少冬季低温对山地草地的伤害;草地凋落物的干物质分解速率与土壤含水率、凋落物含水率呈显著正相关(r=0.949,P<0.05),封育增加了土壤的含水率,促进了凋落物的分解.总氮的含量与凋落物分解速率成正相关(r=0.995,P<0.05).氨素是调节草地凋落物分解速率的一个重要因素.     

陕西省天然草地生物量空间分布格局及其影响因素

草地生态系统是全球陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中扮演着重要角色。以陕西省天然草地为研究对象,基于57个调查样地的地上、地下和凋落物生物量资料,分析不同植被类型草地生物量的空间分布特征及其影响因素,并揭示其之间的相互关系,为我国草地生态系统碳汇研究提供基础数据。结果表明:7种草地类型(暖性草丛类、暖性灌草丛类、温性山地草甸类、温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原类和低地盐化草甸类)的各部分生物量存在显著差异(P<0.05),其地上生物量分别为:238.3,293.6,157.0,350.5,156.9,99.9和144.6 g·m^-2,地下生物量分别为:670.2,560.5,726.3,1072.5,719.5,1156.7和775.0 g·m^-2,凋落物生物量分别为:332.2,294.0,328.5,271.4,107.4,97.2和155.7 g·m^-2;但是其群落总生物量差异不显著,分别为:1353.9,1240.8,1405.3,1501.0,983.8,1148.1和1075.3 g·m^-2。地下生物量均大于地上生物量和凋落物生物量,其分配比例介于38.8%~77.4%之间;地上生物量和凋落物生物量随海拔高度增加而极显著减少(P<0.01);地上生物量随生长期降雨量增加而极显著增加(P<0.01),随年均温增加而减少(P>0.05);地下生物量对降雨和温度的响应均不显著。因此,降水是陕西省天然草地生态系统地上生物量最主要的限制因子,且主要受生长期水分供给的制约,温度尚不是主要限制因子。     

山地草地凋落物分解与持水力的研究

以云南马龙县退化山地草地为研究对象,对封育2年草地的凋落物分解速率、储水能力进行了分析.结果表明,随封育时间的推移,草地凋落物分解速率有所降低.在封育条件下,草地凋落物的分解速率显著高于自然放牧草地(F=7.647;P<0.01).随凋落物分解时间的推移,其最大持水率呈抛物线状.     

草地凋落物分解的主要影响因素

分析了主要的非生物因素（降水、温度、地形）、生物因素（动物、微生物、植物）和管理因素（放牧、灌溉、刈割）对草地凋落物分解的作用机理和途径。在一定范围内,凋落物分解速率分别随降水和积温的升高而增加;土壤养分高有利于凋落物分解;凋落物分解,土壤微生物的作用在前期至关重要,中期则土壤动物起决定性作用,后期以两者共同作用为主;适度放牧、灌溉和刈割促进凋落物分解。这些因素通过改变凋落物的基质质量、生境,或直接改变（物理作用）凋落物的量,以调控凋落物的分解。从定量研究和前沿问题的角度,提出草地凋落物管理今后值得研究的几个方面。     

不同植被覆盖盐碱地碱化特征及养分状况

为进行区域耕地保护和质量提升,增加耕地数量,合理开发利用长期处于荒废状态的盐碱地势在必行。本研究采用常规经典的测试方法,对西辽河流域8种植被覆盖盐碱地土壤0-5、5-15、15-30和30-50cm剖面层的土壤有机质、速效养分、碱化特征及离子组成进行了分析。结果表明,不同植被覆盖盐碱地养分含量均不同,玉米(Zea mays)地、羊草(Leymus chinensis)+狗尾草(Setaria viridis)草地的有机质、速效养分含量较高;虎尾草(Chloris virgata)草地、裸地、碱蓬(Suaeda glauca)地的养分含量相近且极显著低于玉米地和羊草+狗尾草草地的养分含量(P0.01)。各生态景观的碱化特征在4个剖面层间均差异极显著(P0.01),羊草+狗尾草的pH、碱化度(ESP)和含盐量在4个剖面层中均低于其它生态景观的;裸地、碱蓬地、芦苇地(Phragmites australis)和芦苇苔草(Carex dariuscula)草地在4个剖面层的pH、ESP和含盐量均较高;碱蓬地与裸地在0-5cm剖面层的Na~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-含量较高,玉米地、羊草+狗尾草的CO_3~(2-)和HCO_3~-较低。各植被覆盖地间的离子组成基本呈极显著性差异(P0.01)。由于盐碱化土壤退化到一定程度会变成裸地,不利于改良利用,因此,本研究通过比较不同植被覆盖盐碱地4个剖面层的养分状况和碱化特征,认为羊草+狗尾草覆盖有利于盐碱化土壤的改良。     

埋藏深度对醉马草种子萌发与幼苗生长的影响

通过室内控制试验探究醉马草种子萌发及幼苗生长对不同埋藏深度的响应,结果表明:醉马草出苗速率随着埋藏深度增加呈先增后降趋势,1cm和2cm埋藏深度时出苗速率最大,同时发芽势(86.67%、72.22%)和萌发指数(1.83、1.66)均显著高于其他埋藏深度(P<0.05);醉马草种子在0~8cm埋藏深度范围内萌发率均在66.67%以上,但是出苗率在1cm和2cm埋藏深度时最高,分别为90%和88.78%,当埋藏深度≥4cm时会抑制出苗,埋藏深度9cm时不再萌发;随着埋藏深度的增加,醉马草茎长、幼根长和幼苗总长都呈先增加后下降的趋势,总茎长在4cm埋藏深度时最长(116.71cm),幼苗总长在2cm埋藏深度时最长(192.23mm),幼根长度在1cm埋藏深度时最长(97.37mm),而根茎比则随着埋藏深度的增加逐渐降低。总之,醉马草种子萌发出苗最适埋藏深度为1~2cm,当埋藏深度为9cm时种子不再萌发。     

内蒙古贝加尔针茅草原3种主要植物凋落物分解特征

以内蒙古贝加尔针茅（Stipa baicalensis）草原3种主要植物贝加尔针茅、羊草（Leymus chinensis）和冷蒿（Artemisia frigida）为对象,采用分解袋法研究了3种不同植物器官（叶、茎、根）凋落物的分解速率和养分动态变化过程。结果表明：3种主要植物凋落物分解速率存在明显差异,贝加尔针茅叶凋落物分解快于根凋落物,羊草和冷蒿根凋落物分解快于叶和茎凋落物;3种主要植物凋落物分解季节动态呈单峰型曲线,在8月份时达最大值;羊草和冷蒿茎凋落物初始N含量与其分解速率成显著正相关,3种主要植物凋落物C含量和C/N与各器官凋落物分解速率成显著负相关。     

不同播深下硬秆仲彬草种子萌发及幼苗生长

模拟硬秆仲彬草(Kengyili rigidula)种子自然埋藏深度状况,设计0、1、2、3、4和5 cm共6个播深,研究了其出苗率及幼苗生长对播深的响应。结果表明,不同的播深对硬秆仲彬草的种子萌发率、幼苗出苗率和种子休眠率有显著影响。硬秆仲彬草种子出苗率随播深的增加呈下降趋势,播深为1 cm时出苗率最高为78.4%,播深为2和3 cm时分别为63.2%和63.6%,播深为0时最低,为13.6%,与前三者有显著差异。硬秆仲彬草种子最适宜的播深为1~3 cm,0及4 cm以上播深不利于其出苗和幼苗生长     

察布查尔县草原土壤微生物量与土壤理化性质相关性研究

微生物不仅是土壤养分的转化者,同时也是养分的一种存在方式,其生物质量为微生物量。微生物量是土壤养分转化和循环的动力也是养分的库和源,微生物量对环境变化敏感,是土壤质量变化的重要指标。本研究以新疆伊犁察布查尔县1191~2656m海拔草原为研究对象,使用氯仿熏蒸提取法研究不同海拔草原土壤微生物量及其活性的变异特征,研究结果表明微生物量碳(21.05~331.58mg/kg)、微生物量氮(8.75~95.61mg/kg)均为土壤表层大于中、底层,各海拔及土层间差异显著(P0.05),在1191~2216m海拔区间微生物量碳、氮随海拔的增加而增加,并在2216m海拔达到最大值(331.58mg/kg和95.61mg/kg),其后2216~2656m海拔区间微生物量碳、氮显著降低(21.05mg/kg和12.41mg/kg),这可能与随海拔的增加引起此海拔区间气候、降水量、植被类型、植被数量等环境条件的变化有关;通过相关性分析得知微生物量碳、氮、碳氮比彼此间正相关(P0.05);0~20cm土层微生物量碳与含水量呈正显著性相关(P0.05,r=0.755*),微生物量与海拔、容重、有机质、碱解氮呈正相关(P0.05),与pH值、全氮、碳氮比负相关(P0.05)。20~40cm土层微生物量碳与碱解氮呈显著性正相关(P0.05,r=0.829*),微生物量与海拔、全氮正相关(P0.05),与碳氮比负相关(P0.05)。40~60cm土层微生物量与海拔、碳氮比呈负相关(P0.05),与有机质、碱解氮、全氮呈正相关(P0.05)。土壤微生物量可以反映土壤肥力的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

滴灌AM真菌孢子水溶液对苜蓿的促生长效应研究

以紫花苜蓿作为研究对象,通过采用Sufer软件对滴灌AM真菌孢子前后土壤的水、盐分和丛枝菌根真菌(AMF)孢子进行等值线图的绘制,分析滴灌前后的运移状态;在苜蓿的生长期进行定期滴灌菌肥AMF孢子,在50 d后测定苜蓿植株菌根侵染率、根瘤数、产孢性能和生物量等指标,分析不同AMF的滴灌效果,对苜蓿进行关于滴灌AMF孢子水溶液的可行性研究。结果表明,1)AMF孢子在水溶液中的数量随着时间的延长而不断降低,滴灌前土壤含水量呈现出表层低而深层高的总体特点。土层的电导率分布范围较均匀。AM真菌孢子主要集中在土层10~25 cm处。滴灌后,水分大部分集中在距离滴头30 cm左右的土层,含水量较滴灌前升高。在滴头附近盐分向四周扩散,在30~45 cm处形成盐分高值区。孢子主要集中在距滴头0~25 cm左右,对于远距离的湿润区,其孢子数有一定的下降趋势。滴灌不同AM菌种孢子水溶液及滴灌距离对苜蓿生长的影响具有一定的差异性。近距离滴灌的植株地上生物量和株高显著高于远距离滴灌的植株(P<0.05);2)滴灌菌种根内球囊霉(Gi)的苜蓿植株干物质(地上、地下)显著高于对照6.59%和13.29%(P<0.05)。菌种摩西球囊霉(Gm)、内球囊霉(Gi)和幼套球囊霉(Ge)处理的地下干重显著高于对照处理9.05%,13.29%和9.96%(P<0.05),地表球囊霉(Gv)处理的地下干重与对照无显著性差异(P>0.05)。Gi处理苜蓿的分枝数显著高于对照处理19.73%(P<0.05),其他菌种间无显著性差异但都显著高于对照处理(P<0.05)。Gi和Ge处理的苜蓿植株的根瘤数、孢子数和侵染率显著高于对照组(P<0.05)。滴灌菌种间菌根侵染率和根瘤数无显著性差异(P>0.05)。滴灌距离对植株地下部干重、株高、孢子数有显著性影响(P<0.05)。滴灌距离和滴灌菌种的互作除了对菌根侵染率、根瘤数和根长具有显著地影响外(P<0.05),对其余的各指标都没有显著性影响(P>0.05)。综合分析Gi菌种的滴灌应用对苜蓿的效果较好。     

青藏高原高寒草原生态系统土壤碳磷比的分布特征

利用67个样点数据,研究了青藏高原高寒草原土壤碳磷比的分布特征。结果表明,1)土壤碳磷比的平均值为24.45,变化幅度为1.05～177.69。在水平方向上,土壤碳磷比呈现出西北高东南低的总体态势和斑块状交错分布的格局,高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不同草地型和不同自然地带土壤磷含量差异显著; 2)19个草地型不同土层(0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm,30～40 cm)碳磷比的平均值分别为26.15,33.59,30.33和22.76,表土层(10～20 cm)与底土层(30～40 cm)碳磷比差异显著。土壤剖面自上而下,碳磷比可分为低－高－低－高型、低－高－低型、高－低－高－低型、高－低－高型和由高到低型等5个类型; 3)土壤碳磷比与植被盖度、植被高度、20～30 cm土壤容重、10～20 cm土壤含水量、30～40 cm土壤含水量、HCO₃^-含量呈显著正相关关系,而与≥10℃年积温、年均相对湿度、10～20 cm地下生物量、0～10 cm土壤容重、0～10 cm土壤含水量、速效钾、有机质、总有机碳、水解性碳含量呈显著负相关关系。     

Production and decomposition of plant litter in an arid rangeland of Kenya

Data on litter production and decomposition in an arid rangeland in Kenya was collected over a two-year period. Utter sampling was carried out at monthly intervals using a rectangular 0.25m^?2 quadrat frame. Utter within the quadrats was handpicked and washed with running water to get rid of soli particles, dried, and weighed. Weights were expressed on organic matter basis. Monthly litter production ranged from 31.4g m^?2 to 130.0g m^?2. Mean monthly yield was 92.5 ± 26g m^?2, with a 28% coefficient of variation. There was no significant difference (p>0.01) in litter yield between 1992 and 1993. Rate of decomposition for aboveground material ranged from 0.005g g^?1 day^?1 to 0.084g g^?1 day^?1. The mean annual rate of decomposition was 0.026g g^?1 day^?1. Belowground plant material rates of decomposition spread from 0.009g g^?1 day^?1 to 0.062g g^?1 day^?1. with a mean annual rate of 0.041g g^?1 day^&minus1. Belowground material consistently decomposed faster than aboveground material. Peaks in both aboveground and belowground material decomposition rates coincided with rainfall peaks. Overall, in this arid environment, litter production and decomposition is pursed in nature, and trends are closely related to rainfall occurrence. Moisture is thus a limiting factor both to the production and decomposition of litter. Belowground litter plays a significant role in nutrient cycling.