不同放牧强度对内蒙古荒漠草地生态系统含碳温室气体交换的影响

本文从2009年7月12日到11月5日,利用静态箱-气象色谱法对内蒙古荒漠草地不同放牧强度试验区痕量气体交换进行监测.结果表明:不同放牧强度没有改变放牧草地、裸地原有气体通量交换方向及季节变化形式.荒漠草地生态系统是CH4弱的汇,是CO2的源.荒漠草地输出C素.同时这一过程受取样温度,土壤相对湿度,土壤状况及植被群落等多种因素影响.     

黑龙江省盐碱地土壤无机碳分布特征

采用原位测定、室内实验相结合的方法,研究黑龙江省重度盐碱地土壤无机碳的形态、分布规律,并且探讨黑龙江省盐碱土无机碳的密度。不同植被类型显著影响土壤无机碳分布,羊草草地土壤空气中CO2含量明显高于虎尾草草地,而HCO-3/CO-23含量和土壤表层Ca CO3含量低于虎尾草草地。盐碱裸地中以CO2、HCO-3及Ca CO3等形式存在的无机碳储量随着土层深度增加均无显著变化。以土壤碳酸盐含量为基础,估算土壤无机碳密度,发现羊草及虎尾草草地表层土壤(0~10 cm)无机碳密度显著低于盐碱裸地(P0.05),底层土壤无机碳密度差异不显著;盐碱裸地土壤无机碳密度为101.4~124.8 Mg/hm2。     

刚察县土壤CO_2浓度变化初探

测定了青海省刚察县城附近不同植被条件下土壤50 cm深处CO2的浓度。结果表明:油菜花地的CO2浓度明显高于人工灌木林和茂密高草地,但茂密高草地CO2浓度的变化最平缓。土壤CO2浓度与温度间呈显著的正相关关系,土壤CO2浓度在时段10:15～17:57的变化趋势与气温的变化趋势基本一致。     

陆地生态系统碳氮过程对大气CO_2浓度升高的响应与反馈

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。     

不同盐碱化草地土壤微生物差异及其与盐分和养分的关系

松嫩平原西部是我国苏打盐碱化草地的主要分布区,地表植被常呈斑块化分布,不同植被下土壤盐碱化程度迥异。通过植被进行土壤盐碱化诊断分级具有快速、直观的优点,但首先必须建立植被与土壤指标间的量化关系。采用田间取样调查的方法分析了不同草地类型下土壤盐分、养分及微生物的差异,并利用相关分析和聚类分析等统计方法阐明了采用植被进行土壤盐碱化分级的科学性。结果表明:不同盐碱化草地土壤盐分、养分、微生物数量及酶活性存在显著差异(P0.05),羊草草地土壤盐分最低,养分、土壤微生物数量及酶活性最高;盐碱裸地土壤盐分最高,养分、土壤微生物数量及酶活性最低;聚类分析结果显示,羊草草地属于轻度盐碱化,芦苇和虎尾草草地为中度盐碱化,碱茅、碱蓬草地和盐碱裸地为重度盐碱化。     

基于Geodetector的广西喀斯特植被覆盖变化及其影响因素分析

广西喀斯特地区生态环境脆弱,植被退化严重,石漠化问题突出。随着一系列生态保护与建设措施的实施,广西植被已逐渐恢复,石漠化面积扩张趋势已得到控制。深入了解广西植被覆盖演变特征及其主导因素可为新一轮石漠化治理工程实施提供科学依据。本研究基于1982—2015年GIMMS NDVI3g生长季NDVI (the growing season GSN)数据和1982—2016年AVHRR VCF数据,分析广西植被时空变化特征,同时结合气候、土壤以及人类活动等因素,运用地理探测器模型,探究自然和人文因素对区域尺度植被覆盖变化影响的空间差异。结果表明,1982—2015年广西植被,尤其是林地面积比例呈增加趋势,裸地面积比例呈减少趋势;广西北部、西北部的植被覆盖显著高于广西中部和东南部经济活动较强的区域;影响植被变化的综合因素主要包括交通通达度、气候条件、社会经济条件和土壤养分等,其中,社会经济条件对植被和裸地空间分异的解释率分别为20.49%和21.27%,其次为交通通达度、气候条件和土壤养分;植被与裸地在空间上呈显著负相关（R=-0.65,p＜0.01）,社会经济发展水平是影响植被和裸地空间分布的主导因素。     

春季人工草地土壤CO_2和CH_4通量日变化研究

采用最新的土壤温室气体通量监测系统,对人工草地春季土壤CO_2和CH_4通量进行测定,研究植物复苏期人工草地土壤CO_2和CH_4通量的日变化及其与环境因素的关系。结果表明:春季人工草地土壤CO_2通量有明显日变化特征,通量变化范围为-6.47~3.75μmol/(m~2·s),最大值出现在10∶00~12∶00之间,最小值出现在16∶00~17∶00之间,土壤5 cm温度是草地土壤CO_2通量日变化的主要影响因子;人工草地CH_4通量也有明显的昼夜变化规律,白天的波动性要大于夜晚,全天的波动范围为-16.31~13.13nmol/(m~2·s),在16∶00~18∶00之间出现最大值,在10∶00~11∶00之间降到最小值,土壤10 cm温度是草地土壤CH_4通量的主要影响因子。     

长期不同植被覆盖和施肥管理对黑土活性有机碳的影响

【目的】阐明长期不同植被覆盖与施肥管理后,同一地块的黑土的总有机碳(TOC)、活性有机碳的变化。探讨黑土可持续利用的土地管理模式。【方法】第一个田间试验开始于1985年,研究不同植被覆盖(裸地、草地、耕地)下的黑土活性有机碳的含量和分布变化。第二个田间试验开始于1993年,研究了不同施肥处理(无肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮磷配施有机肥(NPOM))对活性有机碳变化的影响。【结果】不同植被凋落物和根系分泌物及长期不同施肥管理均对黑土活性有机碳的形成产生明显的影响。与1985年相比,裸地TOC和全氮(TN)分别下降11.2%和15.3%,草地TOC和TN分别增长13.2%和5.8%,耕地TOC增长1.1%,而TN下降15.5%。与裸地相比,耕地和草地轻组有机氮分别增长13.9%和46.2%,轻组有机碳增长36.48%和62.0%。不同植被下热水浸提有机碳和高锰酸钾氧化碳总量的顺序为草地耕地裸地。在第二个试验中,施加有机肥能使TOC和TN分别增加了25.5%和18.6%。与对照相比,有机肥和氮磷肥的配施,使轻组有机氮分别增加了126.7%和12.17%,轻组有机碳增加了125.14%和17.14%。与对照和施氮磷肥相比,施加有机肥使颗粒有机氮分别增加了49.8%和23.2%,颗粒有机碳增加了6.5%和29.9%。高锰酸钾氧化有机碳和热水浸提有机碳含量的顺序为CKNPNPOM。【结论】草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤TOC及活性有机碳的积累。     

森林土壤呼吸及其主要调控因素研究进展

随着大气CO_2浓度的升高,全球变暖的趋势日益加剧,成为全球高度关注的生态环境问题。土壤是森林生态系统最大的CO_2排放源,了解土壤呼吸的变化特征及影响机制,对于缓解全球变暖具有重要意义。森林土壤呼吸作为一个复杂的生态学过程,受人类活动、森林类型、温度、水分、土壤生物和土壤理化性质等因素的调控,特别是土壤呼吸对温度的敏感性存在时间和空间上的较大变异。综述了国内外森林土壤呼吸研究现状及发展趋势,揭示森林土壤呼吸时空变化特征、温度的敏感性及其主要影响因子(土壤温度、土壤湿度、森林植被覆盖、土壤微生物、pH值、土壤氮素、土壤磷素、施肥、森林砍伐及刀耕火种等),阐明了森林土壤呼吸的生态过程、时空变化规律及其影响机制,有助于完整、准确地理解森林在地区和全球碳循环中的地位与作用,能够为预测未来全球变化趋势提供理论支撑。     

不同土地利用方式下黑土氮素含量变化特征

利用中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验,比较不同土地利用方式下黑土全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的变化特征;同时研究不同土样种植作物（玉米）所表现的土壤生产力。结果表明：（1）不同土地利用方式下全氮含量存在显著差异（P〈0．05）,自然土壤植被被破坏或转为农田,土壤全氮含量持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤全氮含量显著高于农田化肥和无肥处理,土壤氮库储量显著提高。（2）土地利用变化对土壤碱解氮和铵态氮含量影响显著,草地、化肥＋有机肥耕地土壤碱解氮和铵态氮含量显著高于裸地、无肥耕地和化肥耕地,而草地土壤硝态氮含量则显著低于裸地、无肥耕地、化肥耕地和化肥＋有机肥耕地。（3）不同土地利用方式下的土壤,在种植玉米后,玉米相对生物量最大的为化肥＋有机肥耕地,其次为草地和化肥耕地,最低为无肥耕地。     

基于ENVI-met模拟冷岛效应指标及差异性分析

【目的】为探明不同绿地配置及不同材质路面发挥冷岛效应的差异性及其微环境影响因素。【方法】选取北京市昌平区某高校教学区为研究对象,使用ENVI-met对研究区建立不同植被群落配置和路面类型的2种模型并对比其冷岛效应指标。【结果】(1)不同的绿地植物群落配置对于冷岛效应有明显影响。2种绿地配置(模型1:草地+灌木+乔木、模型2:草地)的教学区域日均温分别为20.68℃和20.47℃;日均相对湿度分别为60.60%和59.44%。(2)不同材质路面的温度、相对湿度具有差异性,但在2个模型中的温湿度高低上体现了一致性,温度由高到低依次为石砖路面、沥青路面、裸露土壤表面;相对湿度由高到低依次为裸露土壤表面、沥青路面、石砖路面。裸露土壤表面具有相对低温高湿的特性而石砖路面则相反。【结论】绿地植被配置中乔灌草相结合的绿地优于仅包含草地的绿地,不同材质路面中裸露土壤表面具有较高的舒适度。微环境影响因素中太阳辐射强度、CO₂质量浓度等对冷岛效应的发挥有一定影响。     

青海湖鸟岛水分梯度下草地生物量分配格局初步研究

研究了青海湖鸟岛地区不同土壤水分梯度下个体与群落水平株高,根长和地上、地下生物量的分配。旨在：(1) 在小尺度上调查不同土壤水分梯度对草地高、根长和地上、地下生物量分配的影响;(2) 在个体和群落水平上检验同速生长理论;(3) 为青海湖周边地区地下生物量估计提供数据支持,并讨论环境因素对地下生物量与地上生物量比值(R/S)的影响。结果表明：个体水平上株高、根长、地上生物量、地下生物量都随土壤含水量的增加而降低;群落水平上地上生物量随土壤含水量的增加而增加,而地下生物量随土壤含水量的增加而降低。青海湖流域鸟岛地区个体水平上根长、株高比值的变化范围为0.3～6.0,均值和中值分别为1.6和1.3;个体水平地下生物量与地上生物量的比值也有较大的变化范围（0.4～11.3）,均值和中值分别为2.5和1.5;群落水平地上生物量变化范围为221.59～352.77 g·m^-2,地下生物量变化范围为741.98～1182.20 g·m^-2,地下、地上生物量比值的变化范围为1.4～7.1,均值和中值分别为3.0和1.9。土壤水分在个体和群落水平上都影响到了植物株高、根长以及生物量的分配。基本表现为：个体水平上株高、根长、地上生物量、地下生物量都随土壤含水量的增加而降低;群落水平上地上生物量随土壤含水量的增加而增加,而地下生物量随土壤含水量的增加而降低。该区域草地生物量分配规律在个体和群落水平上都不支持等速生长假说。     

2000—2020年北疆地区草地植被覆盖度和草地退化时空变化特征

以2000—2020年Landsat NDVI序列数据为数据源,利用时空分析及统计分析的方法,探讨了北疆地区草地植被覆盖度时空变化特征、草地退化时空变化特征,并从气候和人类活动2方面对北疆地区草地退化的驱动力进行分析。结果表明,从草地植被覆盖度时空变化看,2000—2020年北疆地区草地植被覆盖度整体呈增加趋势;北疆地区北部生态系统更脆弱,易受气候变化和人类活动的影响;北疆地区草地在阳坡草地植被覆盖度相对较高,草地植被覆盖度较高的区域主要位于地形位置指数较高、水热条件相对较好的山地,草地植被覆盖度较低的区域主要位于相对缺水、干旱的沙漠边缘等地区。从草地退化时空变化特征看,2000—2020年北疆地区各草地退化等级发生了明显的转移,主要表现为轻度退化、中度退化向未退化草地的转移及重度退化向轻度退化转移,表明北疆地区草地退化现象进一步好转。北疆地区草地退化是气候变化和人类活动共同作用的结果,其中降水量是主要气候因素。     

郑州黄河湿地不同植被类型的小气候效应研究

在黄河湿地郑州段选取裸地(对照)、草地、灌草、林地,研究了黄河湿地不同植被类型对风速、空气温度、空气湿度、地表温度和热压力指数的影响。结果表明:在9:00~17:00期间,林地的风速最低,且林地空气温度、地表温度、空气湿度和热压力指数的变化幅度最小,灌草和草地次之,裸地最高;在9:00时,林地的空气温度和地表温度最高,空气湿度最低;在13:00时不同植被的阻风率、空气降温强度和空气增湿强度均表现为林地灌草草地,地表降温强度表现为林地草地灌草;在13:00时林地、草地、灌草的热压力指数均显著低于裸地的,且以林地最低。说明黄河湿地中的林地在降温、增湿、降低风速、调节区域小气候方面具有明显的效果。     

大气CO2浓度和温度升高对麦田土壤呼吸和酶活性的影响

以同步模拟大气CO_2浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究大气CO_2浓度和温度的对照处理(CK)、CO_2浓度升高(CE)、试验增温(WA)以及两者同时升高(CW)对小麦土壤呼吸、脲酶和转化酶的影响。结果表明:与对照相比,CE处理的小麦季土壤呼吸速率没有显著变化,而升温处理(WA和CW)的土壤呼吸速率显著提高;在分蘖期土壤脲酶和转化酶活性没有明显变化,在抽穗和成熟期,升温处理显著提高了转化酶活性,而CE处理显著提高了抽穗期转化酶活性;与对照相比,CE处理土壤脲酶活性没有变化,而WA处理显著提高了抽穗期的土壤脲酶活性。可见,大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的土壤呼吸和酶活性影响存在差异,而且土壤呼吸、脲酶和转化酶活性对温度升高的响应比较敏感。     

喀斯特地区退耕还林下不同植被恢复阶段土壤渗透性研究

为了研究喀斯特地区退耕还林过程中不同植被恢复阶段土壤的渗透特征,选取喀斯特地区蚂蝗田小流域退耕还林后的5种不同植被恢复阶段样地,以天然林地、天然裸地、玉米地作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中不同层次土壤的渗透性能的变化。结果表明:在喀斯特地区退耕还林中,随着植被的演替,土壤的渗透性在各层土壤深度中总体呈现乔木人工林乔灌过渡林灌木林乔木疏林地草地的变化趋势,实施乔木人工林和乔灌搭配式的生态恢复措施,可以有效地改善土壤结构,降低土壤渗透能力。土壤渗透速率与土壤非毛管孔隙度成极显著的正相关关系,与土壤容重成显著正相关关系,与土壤毛管孔隙度和总孔隙度关系不显著。     

典型岩溶丘陵区生长季土壤CO2、CH4 通量研究

我国西南岩溶丘陵区生长季漫长,而土壤表面CO_2、CH_4通量受地表植被覆盖的影响较大。为探究岩溶丘陵区生长季有植被覆盖(有草)和无植被覆盖(无草)的土壤表面CO_2、CH_4通量及其日变化特征,采用静态箱-气相色谱法对重庆市南川岩溶丘陵区土壤表面CO_2、CH_4通量进行观测,结合土壤温、湿度进行研究。结果表明:岩溶丘陵区土壤表面在生长季表现为CO_2源、CH_4汇,有草的土壤表面CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,CH_4通量则无明显差别,说明在生长季地表植被覆盖是影响土壤CO_2通量的重要因素,而植被覆盖对土壤CH_4通量无显著影响,土壤表面有草和无草的CO_2通量分别为552、352 mg/m2·h,CH_4通量分别为-80、-75μg/m2·h(生长季6个月平均值)。在生长季日变化尺度上,土壤也表现为CO_2源、CH_4汇,有草土壤表面的CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,且二者的变化特征一致,CH_4通量受到植被覆盖的影响较小;生长季土壤CO_2、CH_4通量受土壤温、湿度的共同影响,其中土壤CO_2通量与土壤温度呈正相关关系,即土壤温度升高会促进土壤CO_2通量的提高,而土壤CH_4通量与土壤温度无相关关系,即土壤温度对土壤CH_4通量无显著影响;由于生长季土壤湿度变化较土壤温度小,因此土壤湿度对土壤CO_2、CH_4通量的影响较土壤温度小。     

不同植被恢复阶段土壤温室气体排放对干湿交替的响应

我国已普遍开展南方红壤退化问题的恢复工作,因治理时间的差异形成了不同的植被恢复阶段。通过室内培养实验探讨不同恢复阶段土壤温室气体排放特征及对干湿交替的响应。研究选取了裸地、10年恢复林、20年恢复林、30年恢复林及天然林为研究对象。结果表明:(1)随着恢复年限提高,CO_2的排放量逐渐升高,干湿交替显著增加了裸地CO_2排放量,却降低了其它4种林分土壤排放量;(2)除30年恢复林,其它4林分土壤累积CH_4通量在实验最后都表现出净吸收,干湿交替对裸地、10年恢复林土壤CH_4的吸收影响不大,促使天然林与20年恢复林土壤CH_4由吸收转为排放,30年林由排放转为吸收;(3)实验中只有天然林土壤的N_2O表现出净排放,其它均为净吸收,而干湿交替处理中林分土壤都表现为净吸收。本研究结果为精确科学地评价南方红壤区水土流失区恢复的生态效应、森林土壤碳通量模型估算提供很好的数据支撑。     

CO_2浓度及环境温度增加对寒地粳稻不同品种倒伏风险的影响

为了探究气候变化可能对水稻倒伏风险造成的影响,利用构建的人工气候室,调控CO_2浓度并实时监控环境温度,选择不同抗倒能力品种龙庆稻1号、龙稻5号,设置不同的CO_2浓度(对照:384μmol·mol~(-1),升高处理584μmol·mol~(-1)),并检测两年的环境温度,来评估和量化水稻不同品种响应气候变化的倒伏风险。结果表明:CO_2浓度对不同品种抗倒伏性影响极显著,CO_2浓度增加与环境温度升高共同作用增加了龙稻5号的倒伏风险,主要是因为环境因素的改变增加了株高。环境温度的升高可使水稻基部节间伸长从而增加了倒伏风险。从试验数据发现,CO_2浓度增加与环境温度升高对不同水稻品种倒伏风险影响的结果呈现不同趋势,因此,日后可通过培育适应气候变化的新品种抵御倒伏风险。     

不同植被类型对土壤物理性质的影响

为了探究临夏县退耕还林区不同植被恢复模式对土壤理化性质的影响,以退耕还林区不同植被类型的林草地和农田为研究对象,分别分析了不同立地条件下的土壤含水量、土壤p H值、土壤容重、土壤孔隙度及其团粒结构等,并对土壤特性进行了比较,旨在探讨该区不同植被恢复模式对土壤理化性质的影响,为客观评价不同植被恢复模式在该区的生态效应、指导该区的生态建设提供参考。