退化沙质草地恢复过程中植被生物量变化及其与土壤碳的关系

植物生物量分配特征及其向土壤中的物质输入是退化沙质草地生态系统恢复,尤其是土壤碳含量增加的关键环节。本研究以科尔沁沙地不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地为研究对象,调查分析草本植被生物量分配特征、根系性状和土壤理化性质特征,厘清生物量分配特征和根系性状与土壤碳的相互关系。结果发现：随着沙化草地逐步恢复,植被地上生物量、根系生物量、地表凋落物以及地下残体均呈显著的增加趋势（P<0.01）,相对于沙化严重的流动沙丘,半固定沙丘、固定沙丘和封育草地的植物总干物质（生物量+凋落物）分别增加了11.0%、116.3%和151.2%。与生物量变化趋势相同,土壤碳含量随沙化草地的逐步恢复显著增加（P<0.05）,其中0～10 cm层的增加速率高于10～20 cm层。结构方程模型（SEM）分析显示,0～10 cm层土壤碳含量受地表凋落物、地下残体和根表面积3个因素的影响,10～20 cm层土壤碳含量仅受地下残体和根表面积两个因素的影响,同时,两层土壤碳含量均与地上生物量无显著的关系。研究结果表明,在退化沙质草地恢复过程中,土壤碳含量主要受凋落物输入以及根系性状的影响,而...     

干旱年份沙质草地生态系统净CO2通量年变化特征

草地生态系统是干旱半干旱区生态系统类型的重要组成部分,在区域生态系统碳平衡中起着极为重要的作用。采用涡度相关法对科尔沁沙质草地生态系统进行连续两年(2015和2016年)的碳通量观测,此两年恰逢研究区的相对干旱之年,年降水量约为历史平均值的60%。研究结果表明:1)年最大日均CO₂吸收速率分别为-6.68和-9.58 g·m^-2·d^-1,年最大日均释放速率分别为5.69和5.21 g·m^-2·d^-1。2)生长季(5-9月)碳吸收量分别为-120.54和-139.83 g·m^-2,非生长季碳释放量分别为230.33和212.82 g·m^-2。3)全年尺度上沙质草地生态系统表现为碳源,2015年净碳释放量(109.79 g·m^-2·年^-1)稍高于2016年(72.99 g·m^-2·年^-1)。4)生态系统净CO₂交换量(NEE)与空气温度、土壤温度及土壤湿度存在显著相关关系,但不同年份同期NEE对环境温度和湿度的响应程度不尽一致。     

稀释倍数对湖羊精液低温保存效果的影响

为探究稀释倍数对湖羊精液4℃保存的影响，本实验使用3只1～2岁体况良好的公羊，将采集的精液稀释2、5、10、15、20、25倍后，检测4℃保存过程中精子活率、活力、运动速率以及质膜完整性和顶体完整性。结果表明：保存3～5 d,10倍稀释保存的精子活率和活力显著高于其他各组；保存1～4 d,25倍高倍稀释的精子活力下降最快，且显著低于其他组；保存1～3 d,10倍稀释保存的精子曲线速率（VCL）和路径速率（VAP）显著高于20和25倍稀释组；保存期间，10倍稀释保存的精子质膜完整性最高，且在第4天显著高于其他组；保存3～5 d,5和10倍稀释保存的精子顶体完整性显著高于15～25倍稀释组。因此，在本实验条件下，5～10倍为湖羊精液4℃保存的最适宜稀释倍数，过低或者过高的稀释倍数都不利于湖羊精液4℃保存。     

安石榴甙对湖羊精液低温保存效果的影响

为探究安石榴甙对湖羊精液低温保存效果的影响,本实验采集3只1～2岁健康成年湖羊精液,混匀后取5份等量精液,按1:9的比例加入不同安石榴甙浓度（0、5、15、30、45μmol/L安石榴甙）的稀释液,4℃保存7 d。检测精子的活率、活力、质膜完整率、顶体完整率、线粒体膜电位（MMP）、活性氧（ROS）含量、丙二醛（MDA）含量、过氧化氢酶（CAT）活性等指标。结果显示：保存4～7 d时,30μmol/L安石榴甙组湖羊精子活率、活力显著高于其他各组;保存2～7 d时,30μmol/L安石榴甙组湖羊精子质膜完整率、顶体完整率显著高于其他各组;保存1、3、5 d时,30μmol/L安石榴甙组湖羊精子的MMP显著高于其他各组;保存3、5 d时,30μmol/L安石榴甙组精子ROS含量显著低于其他各组;保存3、5 d时,30μmol/L安石榴甙组湖羊精液MDA含量显著低于其他各组;保存1、3、5 d时,30μmol/L安石榴甙组湖羊精液CAT活性显著高于其他各组。本研究结果表明,在稀释液中添加30μmol/L安石榴甙可以显著提高精液保存质量。     

滴灌条件下施氮时段对土壤氮素分布的影响研究

采用单点源滴灌试验模拟土壤入渗,并分不同时段施氮肥,灌水施氮肥结束后,在不同时间段和湿润体不同位置采集土样,并测定土壤中速效氮的含量,分析比对湿润体中不同位置硝态氮与铵态氮的时空分布,结果表明:滴灌全程施肥,土壤湿润体中高氮区始终分布在滴头附近;滴灌前1/2时段施肥,硝态氮含量的最大值(107.50 mg·kg~(-1))出现在距滴头水平距离15~20 cm,垂直距离15~30 cm范围内;后1/2时段施肥,高氮区始终也分布在滴头附近,但含量值表现极高(184.36 mg·kg~(-1));中间1/2时段施肥,硝态氮主要分布在距滴头水平距离为15 cm左右,垂直深度也为15 cm左右的土层范围内。随着时间的推移,土壤湿润体中NO3--N的含量均表现为到第5天前后达到最高值,此后又开始降低;NH4+-N在时间上转化速率相对较快,在灌水施肥结束后的第3天硝化作用最强,从第3天到第5天NH4+-N浓度急剧降低。     

水肥一体化滴灌条件下氮素在土壤中的时空分布特征

水肥一体化灌溉是提高水肥利用效率的主要途径之一。试验采取单点源滴水施肥模拟滴灌条件下水肥一体化灌溉施肥过程,研究滴灌条件下氮素中的NO~-_3-N和NH~+_4-N在土壤湿润体中的时空分布特征。结果表明,在灌水施肥结束后的1周时间内,土壤湿润体中NO~-_3-N和NH~+_4-N在靠近灌水施肥点处的含量较高,由灌水点向外,随着距离的增大,其含量逐渐减小,在土壤湿润体的边缘,即湿润锋处,氮素的含量最低。随着时间的推移,NO~-_3-N和NH~+_4-N的分布变化表现为:NO~-_3-N的含量先增大后减小,在第5d达到最大值,此后含量有所降低。而NH~+_4-N的含量相对较低,其含量始终低于NO~-_3-N的含量,且一直在减小,特别是在第3d以后迅速减小,到第5d时湿润体内NH~+_4-N的含量甚至低于灌水前风干土的含量。     

退化沙质草地菌根对细根分解过程中营养元素释放的影响

细根分解过程中的营养元素释放是低覆盖度植被区土壤物质循环的关键环节,菌根在该过程中的作用目前尚不明确。本研究以退化沙质草地植被恢复过程中的先锋灌木差不嘎蒿为对象,采用内生芯法,分别研究了活细根+菌根、菌根以及无根（对照）处理下其细根分解过程中的营养元素（氮、磷、钾）释放动态。结果表明：菌根对差不嘎蒿细根分解过程中营养元素含量的影响主要发生在分解后期（1 a以后）。当分解超过1 a,菌根的存在显著降低了细根氮含量,这种效应不受活的细根的影响,菌根+活细根以及菌根处理下的氮含量分别较对照低15.3%和9.5%;而对于磷和钾,菌根处理下的含量均显著低于对照（P<0.05）,但该效应受活根的影响,活细根+菌根处理下的差不嘎蒿磷含量与钾含量均与对照无显著差异（P>0.05）;从营养元素的物质残留动态分析发现,菌根显著促进了分解细根中氮素的释放（P<0.05）,这种促进效应主要发生在分解的中期;而对于磷和钾主要发生在分解的后期,且受活细根干扰。研究结果表明,菌根是影响根系分解过程中营养元素释放的关键要素,在植物根系分解及其与土壤物质周转关系的研究中应当重点关注。     

CENTURY模型在不同生态系统的土壤有机碳动态预测研究进展

CENTURY模型是国际上著名的生物地球化学模型之一。本研究系统介绍了CENTURY模型的运行机理及过程,分析和总结该模型在草地、农田、森林生态系统中土壤有机碳(SOC)的研究成果,并归纳了影响其模拟精度的主要因素。结果表明,土壤质地和土壤养分是影响CENTURY模型在草地生态系统应用的关键因素,且该模型在荒漠草原生态系统的适应性较高;不同农业管理模式是影响SOC模拟精度的因素之一,间作农业模式下模拟SOC的精度较高;CENTURY模拟森林生态系统的枯枝落叶层的有机质时存在结构缺陷,这导致CENTURY模型在草地和农田系统的模拟效果优于森林生态系统。由于CENTURY模型最初是基于草地生态系统而开发,其模型参数在不同地域的草地生态系统的普适性较高;过多的人为干预增加了CENTURY模型在农田生态系统模拟的不确定性,从而会出现模拟结果不稳定的现象;通过调查掌握详细的农田历史管理制度和方式,准确控制模拟进程,可以有效提高模拟精度;森林生态系统的模拟结果可以服务于管理措施的制定,CENTURY模型结合GIS可以实现单点模拟向区域模拟的转变。     

科尔沁不同沙地类型植被动态特征及其与凋落物的关系研究

为探究科尔沁不同沙地类型植被动态特征及其与凋落物的关系，本试验以科尔沁沙地不同类型样地（流动沙丘、固定沙丘和封育草地）为研究对象，测定了2005-2016年生长季高峰期（8月中旬）植被特征和整个生长季（4-9月）凋落物量的动态，分析了二者的年际动态及关系。结果表明：不同类型样地植被特征差异极显著，植被密度、盖度和生物量均有明显的年际动态，且年际动态和样地类型间存在显著交互效应；凋落物量受样地类型、年、月3因素及其交互效应的影响；回归分析表明，植被特征与凋落物量呈极显著线性关系，但小区域范围内，植被特征与凋落物量关系不显著。综上，植被生长显著影响凋落物产生，但植被特征与凋落物量关系不显著，凋落物量可能还受其他因素的影响。     

CENTURY模型在不同生态系统的土壤有机碳动态预测研究进展

CENTURY模型是国际上著名的生物地球化学模型之一。本研究系统介绍了CENTURY模型的运行机理及过程,分析和总结该模型在草地、农田、森林生态系统中土壤有机碳(SOC)的研究成果,并归纳了影响其模拟精度的主要因素。结果表明,土壤质地和土壤养分是影响CENTURY模型在草地生态系统应用的关键因素,且该模型在荒漠草原生态系统的适应性较高;不同农业管理模式是影响SOC模拟精度的因素之一,间作农业模式下模拟SOC的精度较高;CENTURY模拟森林生态系统的枯枝落叶层的有机质时存在结构缺陷,这导致CENTURY模型在草地和农田系统的模拟效果优于森林生态系统。由于CENTURY模型最初是基于草地生态系统而开发,其模型参数在不同地域的草地生态系统的普适性较高;过多的人为干预增加了CENTURY模型在农田生态系统模拟的不确定性,从而会出现模拟结果不稳定的现象;通过调查掌握详细的农田历史管理制度和方式,准确控制模拟进程,可以有效提高模拟精度;森林生态系统的模拟结果可以服务于管理措施的制定,CENTURY模型结合GIS可以实现单点模拟向区域模拟的转变。