土壤水分波动对高寒草甸生态系统CO2和N2O排放的影响

受地形和气候的影响,高寒草地土壤经历着频繁的土壤水分波动过程,为探索土壤水分波动对青藏高原高寒草甸生态系统CO_2和N_2O排放的影响,采用原状土柱模拟土壤由高含水量(60 cm3·cm-3)到低含水量(30 cm3·cm-3)再到高含水量(60 cm3·cm-3)的波动过程,各阶段持续时间相应为38、57和46 d,并以恒定含水量(60 cm3·cm-3)为对照,研究了高寒草甸生态系统CO_2和N_2O的释放量及其与土壤温湿度、土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和可溶性有机碳(DOC)的关系。结果表明,土壤水分波动增加了高寒草甸生态系统CO_2排放通量。在土壤水分波动过程中,CO_2排放通量与土壤温度呈正指数关系;在开始的高含水量阶段,CO_2排放与DOC含量有显著正相关关系(P0.05),但在低含水量阶段,相关性不明显(P0.05);土壤水分波动显著降低了N_2O的排放(P0.05)。恒湿对照的N_2O通量与其土壤NH4+-N含量呈极显著负相关关系(P0.01),土壤水分波动处理的N_2O通量与土壤NH4+-N和NO3--N含量相关性均不显著(P0.05)。     

青藏高原高寒草甸N_2O排放速率及其对降水和气温的响应特征

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站,利用静态密闭箱-气相色谱法,连续两年(2013,2014年)进行了高寒草甸N_2O排放速率及其对降水和气温的响应特征研究。结果表明:高寒草地N_2O年平均排放速率为32.4±3.1μg/(m~2·h),生长季排放速率为41.1±4.3μg/(m2·h),明显高于休眠季的排放速率20.2±3.2μg/(m~2·h);不同采样时期N_2O排放速率具有极显著差异;气温与N_2O的排放速率之间存在显著正相关关系(R=0.52),随着日平均气温增加,高寒草甸土壤N_2O排放速率逐渐提高;降水量与N_2O排放通量之间存在较弱的负相关关系。在未来全球增温的气候情景下,高寒草地土壤N_2O排放量将呈现上升的趋势。     

黄土高原不同种植年限苜蓿地土壤温室气体排放特征

紫花苜蓿(Medicago sativa)作为黄土高原退耕还林主要草种,其种植面积日益扩大。本研究依托布设在黄土高原雨养农业区不同种植年限的苜蓿栽培试验,分析不同种植年限苜蓿草地(14、12、5 a)土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放特征的影响,同时从土壤温度、含水量及酶活性的角度探究不同种植年限苜蓿对以上温室气体的影响机制。结果表明,黄土高原苜蓿地为CO_2和N_2O的排放源,CH_4的吸收汇;在测定期内CO_2排放速率表现为6月最高,1月最低;N_2O排放速率表现为7月最高,12月最低;CH_4吸收速率表现为7月最高,3月最低。CO_2累计排放量表现为5 a 14 a 12 a,5 a苜蓿地较12 a苜蓿地和14 a苜蓿地分别显著增加16.60%、13.01%(P 0.05);N_2O累计排放量表现为14 a 12 a 5 a,不同处理间差异不显著(P 0.05);CH_4累计吸收量表现为5 a 12 a 14 a,各处理间差异显著。分析综合增温潜势发现5 a苜蓿地增温潜势显著高于12 a和14 a苜蓿地。逐步回归分析表明,CO_2排放通量主要影响因素为土壤温度和水分(R~2=0.870),N_2O排放通量主要影响因素为土壤温度(R~2=0.930),CH_4排放通量主要影响因素为土壤温度和脲酶含量(R~2=0.962)。     

施粪对典型草原温室气体排放的影响

研究以陇东典型草原为对象,采用静态箱–气象色谱分析法测定典型草原滩羊放牧生态系统在施粪7、14、21 d和不同温度下CO_2、CH_4和N_2O气体通量,分析了施粪后时间和温度对3种主要温室气体通量的影响。主要结果如下:1)施粪具有抑制典型草原3种主要温室气体通量趋势,温室气体通量随施粪后时间的延长而下降。施粪后草原CH_4吸收通量减少;CO_2和N_2O的排放通量先增加,但是21 d后低于对照组。2)除对照组CO_2排放通量与土壤温度呈正相关关系外,土壤温度与施粪组的对照组的CH_4吸收量、N_2O排放量,施粪组的CO_2排放量呈负相关关系。     

陇东黄土高原草地与畜粪夏季的温室气体排放

采用静态箱法测定了陇东黄土高原天然草地、栽培草地[紫花苜蓿(Medicago sativa)地]、撂荒地、猪粪和羊粪8月份3种主要温室气体的通量,甲烷排放量分别是-290.212、-204.18、-180.14、47.84和33.59mg·(d·m~2)~(-1),CO_2排放值分别是266.99、418.72、947.31、6 110.63和14 771.80mg·(d·m~2)~(-1),N_2O排放值依次为-4.87、-2.56、5.31、1 050.55和1 911.76mg·(d·m~2)~(-1),温室气体排放总量分别为-8 395.69、-5 425.62、-2 012.6、568 110.19和310 915.58mgCO_2·(d·m~2)~(-1)。研究区3种草地土壤表现为碳汇,天然草地碳汇效应最好,粪肥表现为碳源。猪粪和撂荒地土壤的3种温室气体通量均与7.5cm土温线性相关。猪粪和羊粪系统温室气体间的排放均呈线性关系。     

青藏高原东缘不同草地类型土壤酶活性研究

以青藏高原东缘4种不同类型草地(高寒草甸、高寒灌丛、沼泽化草甸、山地草原)为研究对象,分析了不同类型草地土壤理化性质、土壤酶活性的变化特征及其相互关系。结果表明,4种类型草地土壤表层(0～15 cm)的酶活性均高于其下层土壤(15～30 cm),而且随草地类型变化的趋势基本一致;土壤β-葡萄糖苷酶活性在4种类型草地中的变化趋势为沼泽化草甸＞高寒灌丛＞高寒草甸＞山地草原,酸性磷酸酶活性为沼泽化草甸＞高寒草甸＞高寒灌丛＞山地草原,脲酶活性在表层为沼泽化草甸＞高寒灌丛＞山地草原＞高寒草甸,下层为山地草原＞沼泽化草甸＞高寒灌丛＞高寒草甸。相关性分析结果表明,土壤β-葡萄糖苷酶活性、酸性磷酸酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈极显著正相关,可作为衡量土壤肥力的指标。     

网上平养模式下肉鸡温室气体排放的研究

本试验旨在利用呼吸舱测定白羽肉鸡温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量并研究其排放趋势。选取300只体重相近、健康的1日龄爱拔益加肉鸡,平均分配在3个呼吸舱中,网上平养至42日龄。试验期间实时监测通风量及进气口、排气口处的CO_2、N_2O和CH_4浓度,计算气体排放量。结果表明,白羽肉鸡平均CO_2、N_2O和CH_4排放量分别为(31.40±11.45)g·d-1·bird-1、(9.13±0.43)mg·d-1·bird-1和(0.40±0.15)mg·d-1·bird-1;42d生长期内CO_2、N_2O和CH_4总排放量分别为(1 318.94±480.91)g·bird-1、(374.01±17.68)mg·bird-1和(16.67±6.17)mg·bird-1。肉鸡CO_2和N_2O每日排放量均随日龄增加而增多,且分别在24和27日龄之后维持在平稳状态;CH_4排放较少,在评估温室气体对环境的影响时可以不予考虑。     

模拟氮沉降和增水及其交互作用对高寒草甸N_2O排放的影响

在青藏高原海北站,选择高寒矮嵩草草甸为研究对象,基于密闭箱-气相色谱法,探索高寒草甸N_2O排放速率对模拟氮沉降、增水及其交互作用的响应特征。结果表明:氮沉降、氮沉降和增水交互作用可以极显著增加高寒草地土壤N_2O排放速率(P0.01),其分别增加了145.9%和193.5%。降水处理同样增加草地土壤N_2O排放速率,但增加幅度仅为27.2%,未达到显著水平。高寒草地土壤N_2O排放速率呈现较大的季节异质性,最高值出现于6月份,为197.0±8.8μg/m~2·h(交互作用处理样方);最低值出现于生长季末期对照样方,约为3.1±0.23μg/m~2·h。     

青藏高原放牧高寒草甸主要温室气体通量及其主控因素研究

在青藏高原高寒草地不同放牧强度区设4个试验样地,分别为原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM),监测草地温室气体通量。结果表明:不同放牧强度对草地温室气体通量影响显著,放牧活动对高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化比较迟滞。通过逐步回归分析和因子拆分得知,草甸甲烷通量影响较大的环境因素为土壤紧实度和有机质,分别能解释44.6%和28.4%的总变异,CO2通量影响较大的环境因素为紧实度和生物量,分别能解释36.1%和32.8%的总变异,氧化亚氮通量影响较大的环境要素为紧实度和有机质,分别能解释50.1%和22.9%的总变异,家畜的践踏作用使退化草地紧实度增加,进而引起温室气体通量的改变,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。     

冻融交替对高寒草甸N_2O排放速率的影响

采用室内培养方法,分析了高寒矮嵩草草甸土壤N_2O排放速率对土壤冻融交替作用的响应特征。结果表明:随着冻结时间增加,-10℃和-5℃冻结土壤N_2O排放速率均明显降低,且前者的降低速率显著高于后者、均低于对照土壤N_2O排放速率;随着冻结土壤的融化,-10℃和-5℃培养土壤N_2O排放速率急剧增加,融化2h出现排放峰值,而后逐渐降低,但均高于对照样地,在冻结21d时,各处理高寒草甸土壤N_2O排放速率达到最低值。随着冻融交替循环次数从1次增加到12次,高寒草甸土壤N_2O排放速率明显增加,从最初的1.23±0.05g/(kg·h)增加到3.34±0.59g/(kg·h)。从第12次到第24次冻融循环时,高寒草甸土壤N_2O排放速率显著下降(P0.05),降低幅度达到31.7%。土壤冻融过程会显著激发高寒草甸N_2O排放速率,有助于科学估算高寒草甸N_2O排放量。     

刈割对暖性草丛草地碳交换的影响——以渝北岐山草地为例

试验以南方改良后的暖性草丛草地为研究对象,探讨刈割对南方草地生态系统碳交换的影响。结果表明:(1)在生长季(4~9月),对照和刈割草地均处于CO2吸收阶段,但刈割草地对CO2的吸收量低于对照草地(P0.01);在非生长季(10月~次年3月),对照和刈割草地均处于碳排放阶段,但刈割草地CO2排放量显著低于对照组(P0.01),在全年尺度上,刈割草地净生态系统碳交换量(NEE)与对照草地无显著差异,且均为碳汇草地;(2)刈割草地生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(RS)在个别月份与对照相比有所降低,但在全年尺度上无影响;(3)生长季时,刈割草地生态系统总初级生产力(GEP)高于对照草地(P0.05),但在非生长季和全年水平下无显著差异(P0.05)。在生长季和非生长季草地生态系统碳交换量在刈割下有所变化,但在全年水平上效果并不显著。说明草地对外界干扰有一定的自我调适功能,适度刈割并不会影响草地生态系统碳循环。     

生长季与非生长季小叶章湿地N2O通量特征及排放贡献

 ：２００３年５月－２００４年４月,利用静态箱－气相色谱法对生长季与非生长季三江平原小叶章湿地N₂O 通量特征及排放贡献进行了研究。结果表明,生长季N₂O 呈脉冲式排放,通量介于０．００５～０．１１１ｍｇ／（ｍ^２·ｈ）,５月较低通量与降水较多有关,６月通量骤然增加与冻层融通有关,７－８月与降水少及蒸发旺盛有关,９月与土壤中较多氮有关。N₂O 通量与５ｃｍ 地温呈显著正相关（P＜０．０１）;非生长季N₂O 表现为“吸收－排放”,通量介于－０．００１５～０．０４９７ｍｇ／（ｍ^２·ｈ）。N₂O 通量与气温、土壤融化时间均呈指数关系（P＜０．０１）,说明在冻结期,温度仍是控制微生物活性的主要因素,而在融化期,温度和冻层融通是导致N₂O 通量迅速增加的重要原因。总之,生长季N₂O 排放量为２０５．５４ｍｇN₂O／ｍ^２,为N₂O 的“源”,非生长季N₂O 排放量为－２６．９７ ｍｇN₂O／ｍ^２,为N₂O 的“汇”,全年N₂O 排放量为１７８．５７ｍｇN₂O／ｍ^２,为N₂O 重要释放“源”。     

Nutritive value of selected grasses in North Sumatra, Indonesia

The nutritive values of seven native grass species collected in North Sumatra, Indonesia, during dry and rainy seasons were evaluated. The chemical composition, in vitro dry matter digestibility (IVDMD), in vitro organic matter digestibility (IVOMD), in vitro crude protein digestibility (IVCPD), macro mineral concentrations of calcium, phosphorus and magnesium, in vitro gas production profile and metabolizable energy (ME) content of the grasses varied greatly among species and seasons. The crude protein content ranged from 6.6 (Andropogon gayanus) to 16.2% dry matter (Cynodon plectostachyus) in the rainy season, with a significant (P < 0.05) reduction in the dry season. Data on the fiber fraction showed that the grasses contained more neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) in the dry season and it significantly (P < 0.05) decreased in the rainy season, except for Panicum maximum and Pennisetum purpureum for NDF content and C. plectostachyus, P. maximum and Brachiaria decumbens for ADF content. Data on the mineral concentration showed that C. plectostachyus in the dry and rainy seasons had a higher calcium content than those of other species. The overall means of the seven grasses for IVDMD, IVOMD and IVCPD were significantly higher (P < 0.05) in the rainy season than in the dry season. The in vitro gas production and ME concentration were numerically higher in the rainy season than in the dry season. In conclusion, the nutritive value of the observed grasses in North Sumatra was relatively higher during the rainy season compared with the dry season. Among the species of grass, P. purpureum and C. plectostachyus had a higher nutritive value in both the dry and rainy seasons.     

季节对山羊反刍行为的影响

对１６只中卫山羊母羊的青草期和枯草期反刍行为进行观察表明，山羊在青草期，每天（２４ｈｒｓ）有１０个反刍周期，反刍持续总时间为３０４．２分，共反刍４２５．３次，每个食丸在口腔中咀嚼４３．０秒，共咀嚼４６．４次，在枯草期上述指标分别为１１个，４２０．０分，４７２．０次，５３．４秒和５９．６次，季节对山羊反刍行为的影响，本质上决定于羊采食牧草的品质和数量，优质牧草（青草期）能够缩短反刍持续总时间（Ｐ〉０     

Seasonality and photoperiod influence in vitro production of buffalo embryos

Buffalo is considered short-day breeder in tropical and subtropical part of the world and seasonality and photoperiodism impart major influence on its fertility. However, its impact on in vitro embryo production (IVEP) remains elusive. Therefore, this study investigated the effect of seasonal variations and photoperiodism on morphological and molecular parameters of IVEP in buffalo. For this purpose, we conducted two different experiments on the oocytes obtained by aspirating follicles from abattoir derived ovaries. In Exp. I, retrospective analysis was performed for oocyte recovery, blastocyst and hatching rate, during four consecutive seasonal periods (i.e. January–March, April–June, July–September and October–December). In Exp. II, oocytes from peak breeding and non-breeding seasons were subjected to 24 hr in vitro maturation and evaluated for polar body extrusion to assess maturation rate. Results showed that embryo development was markedly low during second quarter (April–June) and maximum during fourth quarter (October–December) of the year; referred as non-breeding and breeding seasons, respectively. Comparative data analysis demonstrated that poor oocyte quality is major reason for lesser efficiency of embryo production during non-breeding season than peak breeding season as suggested by poor oocyte recovery (2.31 ± 0.10 vs. 3.65 ± 0.27) and maturation rate (33.32 ± 2.1 vs. 63.15 ± 7.31). Subsequently, comparative gene expression analysis of blastocysts during peak breeding season significantly upregulated pluripotency gene (OCT-4) and downregulated heat shock protein 90, as compared to non-breeding season. Therefore, it could be divulged from the present study that seasonal variations and photoperiodism have profound effect on oocyte quality and subsequent embryo development. It is recommended to find suitable additives for in vitro maturation that could mitigate seasonal effects.     

冷季与暖季对牦牛放牧行为及瘤胃微生物多样性的影响

本试验在不同季节牧草生物量和营养品质变化较大的条件下,研究不同季节牦牛牧食行为及机体瘤胃微生物区系响应策略,旨在为提高牦牛的生产潜力及畜产品转化效率提供科学依据。试验分别在2019年1月和2019年9月进行,选取体重相近、健康无病的牦牛9头,采集瘤胃液,用于分析瘤胃内环境参数和瘤胃微生物多样性,并利用MOOnitor系统对其牧食行为的变化进行研究。结果表明,牦牛牧食活动及采食空间分布随牧草产量和营养品质的季节性变化而变化;相较于暖季,牦牛冷季休息加反刍时间（13.378 h/d）、采食时间（5.174 h/d）和反刍时间（8.160 h/d）显著减少（P<0.05）,行走时间（4.775 h/d）显著增加（P<0.05）,并且采食空间分布更为分散。瘤胃液中氨态氮、乙酸、丙酸、异丁酸、戊酸和总挥发性脂肪酸含量及乙酸与丙酸的比例在冷季显著降低（P<0.05）,而微生物蛋白、异戊酸含量在冷季显著增加（P<0.05）。冷季下瘤胃微生物在门水平表现出拟杆菌门（Bacteroidetes）显著升高（P<0.05）,厚壁菌门（Firmicutes）显著降低（P<0.05）;在属水平表现出冷季瘤胃微生物以分解纤维素的菌属为主。综合试验结果,冷季牧草生物量及常规营养成分的降低导致牦牛采食、反刍、休息行为减少,游走行为增多,同时采食空间分布格局扩大。牦牛瘤胃消化代谢及微生物变化方面对冷季的响应模式有别于暖季,这有利于提高其能量摄入及机体利用效率,进而有效应对冷季营养匮乏。     

马繁殖季节和非繁殖季节卵泡波变化观察

利用B型超声波诊断仪,对繁殖季节和非繁殖季节母马卵泡发育过程进行连续观察,揭示母马卵泡生长发育的动态模式。在繁殖季节的5—7月随机选取5匹空怀和4匹排卵后配种妊娠的伊犁马为监测对象,在非繁殖季节的8—10月随机选取8匹空怀伊犁马为监测对象,用B型超声波诊断仪每日或隔日扫描两侧卵巢1次,记录卵泡数量并测量卵泡直径,分别持续观测一个发情周期和40 d。结果表明,母马在繁殖季节的一个发情周期内有1～2个卵泡波;在非繁殖季节,马卵巢也有卵泡波的变化;母马不是严格的季节性发情动物。     

高寒草地生长季/非生长季植被盖度遥感反演

植被盖度是刻画陆地生态系统植被覆盖的重要生态参量。以当雄县Landsat-8OLI为数据源,从10种常用植被指数中筛选出适合反演高寒草地生长季/非生长季草地植被盖度的植被指数,引入像元三分法确定端元特征值,通过不同植被指数基于像元二分模型反演植被盖度的对比分析,确定适合生长季/非生长季植被盖度最优植被指数,根据反演结果分析了研究区草地生长季/非生长季植被盖度的时空变化特征。结果表明：1）由可见光-近红外波段构建的植被指数适用生长季植被盖度反演,由短波红外构建的植被指数适用于非生长季植被盖度反演。2）基于MSACRI的像元二分模型适合非生长季植被盖度反演,基于NDVI的像元二分模型则最适用于生长季植被盖度的反演。3）研究区草地植被盖度随海拔增加呈现先增加后减少的单峰变化格局,草地集中分布于海拔4300~5100 m处。生长季植被盖度主要集中于20%~80%,非生长季绝大部分的草地盖度小于40%。研究结果可为草地生态系统碳存储、植被生产力、土壤侵蚀、生态水文等研究提供参考依据。     

The long-term effect of fire and grazing by wildlife on range condition in moist and arid savannas in the Kruger National Park

Few assessments of the effects of fire and grazing on the herbaceous components of savannas have been reported for Africa. In the Kruger National Park, South Africa, range condition was monitored at three savanna sites spanning a rainfall gradient of 450 to 700 mm and subject to grazing by wildlife. The sites were burnt at 1-, 2- and 3-year intervals, in different seasons and included a control treatment excluding fire for >40 years. Initial surveys of the herbaceous vegetation were conducted between 1954 and 1957 and repeated between 1998 and 2001. Grass species were categorised as either decreaser or increaser species, which decline or increase with over- or under-utilisation, respectively, and their potential to provide forage and fuel for fires indicative of range condition were derived. Range condition improved with regular burning in the moist sites, but deteriorated in the arid sites over all seasons and frequencies of burning. It is concluded that the current homogenous approach to burning across the Park needs to be adapted by reducing the frequency of fires at more arid sites and can be achieved by burning according to the proportions of decreaser and increaser species reflecting the ecological status of the herbaceous vegetation.     

山东中西部地区抗病性草坪草品种的选择

1998—2000年在山东农业大学教学基地进行的103个冷季型草坪草品种的抗病性试验表明：5类草坪草中抗性相对较强的是高羊茅，优良的抗病品种有高羊茅中的Millennium，Excalibur，Gooden，CrossfireⅡ，Great Wall TF和Regiment，黑麦草中的Sonata，Panther和PremierⅡ以及草地早熟禾中的NuGlade，Midnight，Impact，Award，Dragon和A1ene等都是优良的抗病品种。