天山高寒草原植物叶片氮磷化学计量特征对氮沉降的响应

人类活动和气候变化导致的大气氮沉降急剧升高，将会影响高寒草原植物养分循环。为了研究氮沉降对高寒草原植物养分含量及生态化学计量学特征的影响。依托2009年在新疆天山巴音布鲁克高寒草原设置的长期氮沉降研究平台，于2017年7月和10月采集溚草（Koeleria cristata）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）和天山赖草（Leymus tianschanicus）3种植物的成熟叶和老叶，分析3种植物叶片N、P元素生态化学计量对不同施氮水平的响应规律。结果表明：① 3种植物养分浓度及其化学计量比在成熟叶和老叶之间存在较大差异，成熟叶和老叶的N、P含量分别为12.78 mg·g^-1、0.88 mg·g^-1和6.88 mg·g^-1、0.46 mg·g-1mg·g^-1。3种植物成熟叶和老叶的N元素含量均为：二裂委陵菜>天山赖草>溚草,P元素含量同N元素含量趋势一致；② 氮添加增加了成熟叶和老叶N浓度，分别达12%和48%；成熟叶与老叶P浓度对氮添加的响应规律不一致，成熟叶P浓度对氮添加的响应与物种有关，而老叶P浓度呈一致的下降趋势；氮添加对成熟叶和老叶N∶P的比值影响亦不同，其中相对于成熟叶，老叶的N∶P呈显著增加趋势。③ 植物叶片的N元素、P元素和N∶P比三者之间的相关分析表明:N元素和N∶P之间呈显著正相关关系(P<0.05),在生长旺盛期和枯黄期，溚草和天山赖草的N与P元素之间没有发现显著相关性(P>0.05)，而二裂委陵菜呈现一定的差异性，在生长旺盛期二裂委陵菜叶片N与P元素呈显著的正相关、枯黄期呈显著的负相关(P<0.05)。表明长期氮的添加显著影响了3种植物叶片的养分含量和生态化学计量，不同物种间存在一定差异，未来氮沉降升高将会影响天山山地草原的植物养分循环。     

氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平(对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm^-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1),开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明:与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶(βG)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)和β-1,4木糖苷酶(βX)酶活性(P<0.05),N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶(AKP)活性(P<0.05),N3水平显著降低多酚氧化酶(PPO)活性(P<0.05),氮添加对亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(P<0.05)。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳(SOC、NAG除外)和总磷(TP)显著相关,与土壤总氮(TN)不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。     

中亚草地NPP时空动态及其驱动因素研究

基于CASA模型和Miami模型计算中亚五国（哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦）的草地净初级生产力（NPP）,旨在探究2001—2019年中亚草地NPP的时空动态及其驱动因素。结果表明：2001—2019年中亚地区草地的实际净初级生产力（ANPP）均值为118.9 g C·m-2·a-1;在空间尺度上,平原地区的草地ANPP随纬度增加而呈现由南到北逐渐增加的趋势,从平原到山地草地ANPP随海拔升高呈现明显的增加趋势;在时间尺度上,ANPP总体呈现不显著的增长趋势,近60%区域的草地ANPP未来的变化趋势将与过去相反,但不显著;在中亚草地ANPP增加的区域,人类活动占主导地位;在中亚草地ANPP降低的区域,气候变化是主要驱动力;中亚草地的ANPP与降水呈现显著正相关的区域达到67.8%,温度与中亚草地ANPP的变化关系不显著,降水是影响中亚草地ANPP变化的主要气候因子。     

天山南坡高寒草地物种多样性及地上生物量研究

在新疆天山巴音布鲁克草原对高寒草甸、高寒草原和高寒草甸化草原的物种多样性进行了研究,结果表明:盖度+高度指标测度群落物种多样性指数要优于盖度和株数指标,更适于测度高寒草地的物种多样性指数。丰富度指数、Margalef指数与Shannon-wiener指数相关性显著,在小的空间研究尺度内,草地植物群落物种多样性指数受丰富度指数的影响较大。地上生物量与丰富度指数、Margalef指数和Shannon-wiener指数呈负相关关系。     

乌鲁木齐市区大气氮素干沉降的输入性分析

2009年8月至2010年3月在乌鲁木齐市及城郊,通过大气颗粒物采样器、气体被动采样器对大气氮素干沉降进行连续性监测。结果表明：除NH3浓度值ISFR（土肥所）高于XIEG（生地所）外,其他活性氮成分的浓度XIEG均大于ISFR。NO2-N,NH3-N（气态）,PNO 3--N,PNH 4＋-N（气溶胶态）和PM10（...     

新疆天山北坡中段森林生态系统氮素干沉降

在过去几十年,干旱半干旱地区由于人为活动的增强引起了大气活性氮污染的加剧,从而导致氮沉降量的增加.为了定量评估新疆天山中段雪岭云杉(Picea schrenkiana)针叶林大气氮素干沉降状况,自2012年10月至2013年9月,选择在乌鲁木齐县萨尔达坂乡森林生态系统,利用中流量大气颗粒物采样器和被动采样器,距离地表2 m处分别采集PM10(可吸人颗粒物)和NH3、NO2样品,基于推算法定量评价氮素干沉降通量.结果表明:研究区NH3、NO2、颗粒态NH4+ (pNH4+)、颗粒态NO3-(pNO3-)和PM10年平均浓度分别为(5.86±1.31)、(2.85±0.30)、(0.45±0.07)、(0.45±0.06) μg·m-3和(55.8 ±6.52) μg·m-3;气态NH3-N、NO2-N和颗粒态N03--N、NH4+-N的沉降通量分别为3.42、0.79、0.61、0.62 kg·hm-2 ·a-1,干沉降总量为5.44 kg·hm-2 ·a-1.其中,气态NH3沉降占干沉降总量的62.9％,表明放牧引起的氨排放可能是该地区大气氮沉降的主要来源.鉴于该地区可观的氮干湿沉降总量(9.9 kg·hm-2·a-1,其中湿沉降为4.45 kg·hm-2·a-1),对研究区植被、土壤以及自然环境产生的可能影响应引起重视.     

高寒草原对气候生产力模型的适用性分析

本研究利用中国科学院巴音布鲁克草原生态研究站1984-1990年、2004-2008年2个时间序列植物营养生长期的气候指标及净第一性生产力(NPP)实测值,结合北京模型、综合植被模型和林慧龙等建立的模型模拟研究区的NPP;根据3个模型NPP的模拟值与实测值对其进行了一元线性回归与相关分析,并基于NPP的模拟值探讨了研究区草地载畜量。结果表明,北京模型(R=0.857**)、综合植被模型(R=0.894**)和林慧龙建立的模型(R=0.894**)的NPP模拟值与实测值相关性及一元线性回归方程拟合较好,同时从线性回归的拟合度也揭示了降水是研究区NPP的主要限制因子,而温度对NPP的影响程度相对较小。在年均气温增加2和4℃,年降水量增加20%时,草地理论载畜量分别由目前的0.94个羊单位/hm2增加到1.49和1.62个羊单位/hm2。     

轮叶马先蒿危害现状及防除对策

轮叶马先蒿(Pedicularis myriophylla)在新疆巴音布鲁克高寒草地大面积发生,于2004-2005年5月初对其生物学特性、传播方式、分布面积、群落数量特征等进行了观测和调查,并对其进行分析,以了解害草轮叶马先蒿在巴音布鲁克高寒草地的分布情况及其对畜牧业的危害现状.结果表明:轮叶马先蒿的危害面积已高达4.11×104 hm2,5月下旬是其种子萌发最活跃时期,产种量高,种子传播是主要的传播方式.将轮叶马先蒿分布面积分为重度、中度和轻度发生区,且随着危害程度的增加,轮叶马先蒿密度和盖度显著增大,而群落的多样性、均匀度和物种丰富度却逐渐降低.轮叶马先蒿种群的生物量占总生物量的比例逐渐增加,禾本科和杂类草的生物量有降低的趋势.针对当地的群落问题,提出了人工和化学防除,同时应建立合理的草地放牧体系,控制和规定合理的草地载畜量,并与围封、补播、施肥等草地改良措施相结合,有效控制轮叶马先蒿的危害和蔓延,改善当地的生态与环境,使当地群落健康、稳定发展.     

巴音布鲁克高寒草地主要植物种群生态特征分析

本文采用Levins提出经Corwell修正指数和王氏重叠指数,在土壤pH值和土壤全盐二维生态因子梯度上,测定了巴音布鲁克高寒草地20种主要植物种群生态位宽度和生态位重叠值。结果表明,细果苔草、珠芽蓼、线叶嵩草、羊茅等建群种和优势种的生态位最宽,适应土壤酸碱和盐渍化能力强,为泛化种;委陵菜、千叶蓍、草原老鹳草等伴生种生态位窄,适应酸碱和盐渍化能力弱,为特化种。在二维资源维上生态位重叠值最高的种对发生在轮叶马先蒿和斜生秦艽之间,重叠值分别为0.7808和0.861,但其生态位宽度均很窄,未达到0.3。与较大的生态位宽度其生态位重叠值也较大的结论不完全相符。     

塔里木河中下游玉米品种比较试验及相关性分析

2002～2003年在新疆塔里木河中下游土地沙化,盐渍化较重,种植棉花长势不好的中、低产田退耕进行石丹4 号玉米、单东7号玉米、SC-704玉米品种比较试验,并对叶长等6个性状与单株鲜草质量进行相关和回归分析.经2 年试验,结果表明:石丹4号玉米、单7东号玉米、SC-704玉米适应性强,可以完成生育期.雌穗长、叶长2个性状与石丹4号玉米单株质量关系密切,且雌穗长>叶长,叶长、雌穗长的标准化回归系数分别为0.442和0.456.雌穗长、单株高、叶宽、节径等4个性状与SC-704玉米单株质量关系密切,且雌穗长>单株高>叶宽>节径,雌穗长、单株高的标准化回归系数分别为0.487和0.382.单株高、雌穗长2个性状与单东7号玉米单株质量关系密切,且单株高> 雌穗长,单株高、叶宽的标准化回归系数分别为0.530和0.379.