云南纳帕海湿地植物凋落物C、N分解研究

采用分解袋法对云南省纳帕海湿地湖滨带优势植物茭草、水葱、刘氏荸荠3种植物凋落物的C、N等营养元素360 d的分解过程进行研究,结果表明:水葱的初始全碳(TC)最高(434.15 k/kg),刘氏荸荠的初始全氮(TN)最高(13.70 g/kg),在180 d之前,无论是在TC还是TN的分解动态方面,茭草、水葱、刘氏荸荠都采用相同的分解策略,即TC分解时TC值先减少再增加,TN分解时,TN值一直增加。180 d之后,刘氏荸荠在TC和TN分解方面都与茭草、水葱不同,在180~360 d期间,刘氏荸荠TC值先增加再减少,茭草、水葱与之相反,刘氏荸荠的TN值310 d之前一直在增加,到310~360 d期间才开始下降,而茭草和水葱的TN值在180 d之后都是先降低再增加。     

海拔梯度对高原湿地植物光合生理特性效应研究

【目的】将生长于纳帕海高原湿地的4种挺水植物即水葱(Scirpus validus)、荸荠(Heleocharis dulcis)、黑三棱(Sparganium stoloniferum)和茭草(Zizania latifolia)移栽至不同海拔生境中(3 260m,2 437m,1 891m),模拟全球气候变化,分析4种植物经移栽后叶绿素含量及叶绿素荧光动力学参数的变化,为湿地植物光合特性对气候变化响应提供参考。【方法】2012年5月,采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-Cor Inc.,USA)对经过移栽后的4种湿地植物进行测定,同时实验室测定其叶绿素含量。【结果】经过移栽后的4种湿地植物中,茭草对环境变化最为敏感,在3个海拔梯度下均受到光抑制和低温等环境胁迫;荸荠对环境耐受性较强,在不同海拔环境中未见不良光合生理现象;水葱、黑三棱仅对海拔3 260m的环境表现出光抑制和低温胁迫等不良光合生理现象。【结论】4种湿地植物中荸荠的抗逆性最强,水葱和黑三棱次之,茭草最低。不同植物的光合生理差异性是自身生理因素和不同海拔下的环境因素共同作用的结果。     

长江口湿地海三棱藨草(Scirpus mariqueter)的储碳、固碳功能研究——以崇明东滩为例

湿地生态系统具有很强的储碳、固碳能力,在全球碳循环中占有重要地位.为了解长江口湿地海三棱藨草(Scirptsmartqueter)的储碳、固碳情况,以崇明东滩为研究地点,通过实地调研与实验室测定相结合的方法,研究了长江口湿地海三棱藨草的现存生物量和初级生产,并根据光合作用原理,测算了其碳储量,固碳能力,进而从光能利用率的角度,探讨了其固碳潜力.结果得出长江口湿地海三棱藨草的现存碳储量为0.34 kg·m-2～0.73 kg·m-2,平均0.51 kg·m-2;且植被地下部分的生物现存量小于地上部分,地下/地上部分生物量比率0.31,地上部分碳储量是地下部分的3倍多;其固碳能力为0.36～1.11 kg·m-2·a-1,是全国陆地植被平均固碳能力的73%～227%;全球植被平均固碳能力的88%～271%.与中国不同生态系统的固碳能力相比高于湖泊、城市、河流等生态系统类型,而低于相同植被覆盖度条件下的森林生态系统.根据光能利用率计算公式,长江口湿地海三棱藨草的光能利用率只有0.3%～0.9%,若提高到5%～6%,则固碳能力比目前提高6.74～17.25倍,达6.21～7.48 kg·m-2·a-1,因此,长江口湿地海三棱藨草的固碳能力可进一步提高,固碳潜力很大.     

亚热带北缘湿地松脂材兼用林凋落物持水特性

为研究亚热带北缘湿地松脂材兼用林(RT, resin and timber)凋落物水源涵养功能，以安徽省宣城市宣州区宛陵林场内的湿地松脂材兼用林和湿地松未采脂人工林（CK）为研究对象，采用烘干法、浸泡法对凋落物现存量及其持水能力进行研究。结果表明：（1）湿地松脂材兼用林凋落物以凋落叶为主，总现存量为10.18 t·hm^-2，显著小于对照林分（P < 0.05）。（2）湿地松脂材兼用林凋落物的总最大持水量与平均最大持水率（12.97 t·hm^-2 , 125.09%）均低于对照林分（21.73 t·hm^-2；136.54%），未分解层 (UL, un-decomposed layer)和半分解层(SL, semi-decomposed layer)最大持水率分别降低了11.38%和4.03%。（3）湿地松脂材兼用林凋落物吸水速率在浸泡0 ~ 0.5 h内最大，且各分解层最大吸水速率（UL, 1.28 g·g^-1·h^-1；SL, 2.41 g·g^-1·h^-1）均低于对照林分（UL, 1.58 g·g^-1·h^-1；SL, 2.56 g·g^-1·h^-1）。（4）湿地松脂材兼用林凋落物持水量与浸水时间均呈极显著对数函数关系（R² > 0.95）。湿地松脂材兼用经营模式降低了凋落物现存量和持水性，不利于湿地松人工林凋落物层的水源涵养。     

鳢肠马唐竞争作用研究

采用人工接草的方法 ,研究了鳢肠 (EcliptaprostrataL .)和马唐 (DigitaiaSan guinalisL .Scop .)的竞争作用。结果表明 :在数量上 ,当鳢肠、马唐的接草密度分别为 4 0株·m- 2 和 30 0 0茎蘖·m- 2 ,草龄为 64d ,马唐的密度达 2 0 0 0株·m- 2 时 ,鳢肠灭绝 ;而当鳢肠、马唐的接草密度分别为 1 40 0株·m- 2 、 8 4株·m- 2 、草龄为 5 4d ,鳢肠的密度达 1 2 0 0株·m- 2时 ,马唐灭绝。从单位面积生物量上看 :当鳢肠、马唐接草密度、草龄及马唐单位面积生物量分别为 1 0株·m- 2 、 2 1 0 0株·m- 2 、 72d和 70 95 7g·m- 2 时 ,鳢肠灭绝 ;而当它们的接草密度、草龄及鳢肠单位面积生物量分别为 1 40 0株·m- 2 、 1 0株·m- 2 、 72d和 1 2 65 3g·m- 2 时 ,马唐灭绝。并组建了马唐、鳢肠单位面积生物量、数量、单株生物量竞争模型     

小兴安岭十种典型森林群落凋落物生物量及其动态变化

在小兴安岭地区选取10种典型森林群落分别设置样地,研究该地区不同群落类型凋落物的年产量、月动态变化以及组成特征.结果表明:10种群落类型中年均凋落物量大小依次为椴树红松林(4.08t· hm-2·a-1)＞蒙古栎红松林(3.83 t·hm-2·a-1)＞云冷杉红松林(3.55 t·hm-2·a-1)＞云冷杉林(3.44t· hm-2·a-1)＞枫桦红松林(3.43t·hm-2· a-1)＞山杨次生林(3.26 t·hm-2·a-1)＞白桦次生林(3.04 t·hm-2·a-1)＞枫桦次生林(2.96 t·hm-2·a-1)＞杂木林(2.95 t·hm-2·a-1)＞白桦落叶松林(2.91 t·hm-2·a-1).凋落物各组分中均以落叶为主,约占凋落总量的60％以上,枝仅占凋落量的5.7％-9.4％.凋落物月动态模式主要有两种:单峰型的有蒙古栎红松林、椴树红松林、枫桦红松林、枫桦次生林、山杨次生林、白桦次生林、杂木林,高峰期在8-10月份;双峰型的有云冷杉红松林、云冷杉林、白桦落叶松次生林,前两种群落的凋落高峰期在4月和9月,后者高峰期在8月和10月.不同群落类型年凋落量差异显著,原始红松林凋落量高于天然次生林,且凋落高峰出现时问以及各组分所占比例与群落类型有关,同时也与树种生物学特性有关.     

1958-2008年太白山太白红杉林碳循环模拟

太白红杉(Larix chinensis林主要分布于我国秦岭太白山的林线位置,对气候变化的响应十分敏感.为了定量分析太白山太白红杉林在气候变化背景下的碳循环特征,基于模型(MTCLIM)模拟的温度和降水数据,应用植被动态过程模型(LPJ-GUESS)模拟了太白山南北坡1958-2008年太白红杉林的净初级生产力(NPP)、生物量和净生态系统碳交换量(NEE).结果表明:1)太白红杉和巴山冷杉(Abies fargesii)的NPP和生物量在太白红杉林占有优势,太白红杉的NPP和生物量均大于巴山冷杉.1958-2008年间太白红杉南北坡NPP的平均值为0.38 kgC·m-2·a-1,巴山冷杉为0.25 kgC·m-2,a-1,两者之和占整个太白红杉林NPP的86％;1958-2008年间太白红杉南北坡生物量的平均值为2.91 kgC/m2,巴山冷杉为2.02 kgC/m2,两者之和占太白红杉林生物量的94％.2)太白红杉和巴山冷杉的NPP均表现为北坡大于南坡,且南北坡均有逐年增加的趋势,北坡的增幅小于南坡,所以太白山南北坡太白红杉林的NPP差异有逐年减少的趋势.3)太白红杉生物量的年际波动较大,南北坡呈交替上升趋势,南坡的平均值(2.94 kgC/m2)大于北坡(2.89 kgC/m2).巴山冷杉生物量的年际波动相对较小,北坡生物量水平大于南坡.4)1958-2008年南北坡太白红杉林平均NEE均为-0.023 kgC·m-2·a-1,表现为碳汇.南北坡碳汇水平均呈逐年增加趋势,南坡的增加幅度(0.91 g·m-2·a-1)大于北坡(0.42 g·m-2·a-1).以气候和CO2为驱动因子对太白山太白红杉林的长期碳循环动态做了定量分析,从机理上揭示气候变化与生态系统碳循环的关系,还需要做进一步的野外观测和控制实验研究.     

三倍体毛白杨地上凋落物对林龄的响应

2008年3月至2009年3月,对不同林龄(3a、5a、6a、7a)的三倍体毛白杨纸浆林地上凋落物动态变化进行分析研究。结果表明,不同林龄林分的凋落物量随林龄的增加而增加,全年凋落物总量为(216.03±59.73)～(482.38±101.34)g·m-2·a-1;凋落物的月动态变化表现为单峰曲线,最大凋落量出现在10月份;通过凋落物归还林地的N、P量及能量均随林龄的增加而增加,表现出与凋落物量相同的月动态规律。由凋落物归还的N为1.84～2.89g·m-2·a-1,归还的P为0.58～1.17g·m-2·a-1,归还到林地的能量为3.96×106～8.89×106J·m-2·a-1。     

基于PCA的滇西北高原纳帕海湿地退化过程分析及其评价

以滇西北高原纳帕海湖滨过度放牧、水文改变协同胁迫(简称GAD)和过度放牧单独胁迫(简称GD)退化湿地为研究对象,将其划分为4个梯度:原生湿地、轻度退化、中度退化、重度退化,采用聚类分析和主成分分析(PCA)在"植物-水体-土壤"系统上进行湿地退化过程、机制探讨及定量评价。沿退化梯度,植物群落演替规律为"水生植物群落→沼泽植物群落→沼泽化草甸植物群落→草甸植物群落",群落结构趋于复杂,向中生植物群落演替;矿化度、总硬度、总碱度、氮、磷等水质指标在GD梯度上升,在GAD梯度下降,水文改变对水质影响显著;土壤有机质、全氮、速效氮含量降低,全磷、全钾有所增加,速效磷和速效钾含量无明显变化规律。基于PCA建立了纳帕海湖滨湿地退化模型,并给出不同程度退化湿地的阈值。     

春季休牧对内蒙古羊草草原有机碳储量的影响

为了揭示休牧对羊草草原有机碳储量的影响,以休牧3年（RG3a）、6年（RG6a）和9年（RG9a）的羊草草原为对象,采用重铬酸-浓硫酸外加热法,研究了不同休牧年限草原植物群落和土壤的有机碳储量变化。结果表明,地上植被生物量、凋落物量和根系生物量随着休牧年限的延长而逐渐增加。与长期自由放牧草地相比,植物群落和土壤有机碳储量均随休牧年限的延长而增多。长期自由放牧草地（RG0）、休牧3年、休牧6年和休牧9年植物群落地上部有机碳储量为65.17~98.69 gC·m-2,地表凋落物有机碳储量为3.07~10.84 gC·m-2;植物群落0~100 cm地下根系有机碳储量为397.13~1 480.28 gC·m-2,0~100 cm土壤有机碳储量为28 306.39~38 372.46 gC·m-2。从固碳成本角度,总固碳成本随着休牧年限的延长而增加,最高为8 710.20 元·hm-2,固碳成本分别为0.09、0.11、0.08 元·kg-1C。从现有数据显示,休牧9年的固碳量最高,固碳成本最低。春季休牧可以使草地植被得到有效的恢复与更新,有利于草地的可持续利用;随休牧年限的增加,草地有机碳储量增加,固碳成本基本呈现降低趋势。因此,综合现有指标的测定数据,春季休牧是一个非常好的草地利用措施,在休牧过程中草地是一个碳汇,应该鼓励持续进行。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响

凋凋落物基质质量是影响凋落物分解速率的决定性因子之一,本研究旨在探究模拟氮沉降对苦竹林凋落物基质质量的影响。2007年11月至2010年12月每月一次连续对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,施氮水平分别为：低氮（5 g N?m–2?a–1）,中氮（15 g N?m–2?a–1）和高氮（30 g N?m–2?a–1）。在施氮2 a后,于2010年1月开始收集各样方的凋落物样品,连续收集12个月,分析测定凋落物基质质量。结果表明：施氮显著增加了凋落叶中N、P元素含量,中氮处理显著增加了凋落枝中N元素含量,中氮和高氮处理均显著增加了凋落枝中P元素含量;施氮对凋落物中C元素含量影响很微弱,显著降低了凋落叶中的C/N,中氮处理显著降低了凋落枝中的C/N,对木质素和纤维素含量均未造成显著影响。由于模拟氮沉降增加了苦竹凋落物的N、P含量,降低了其C/N,因此氮沉降可能会促进苦竹凋落物的初期分解速率。     

采伐干扰对大兴安岭落叶松-苔草沼泽植被碳储量的影响

运用采伐干扰试验与树干解析法,对比分析了大兴安岭不同采伐强度(未采伐——对照、轻度择伐——25%、中度择伐——35%、强度择伐——50%)下落叶松-苔草沼泽的植被生物量、碳含量、碳储量、净初级生产力及年净固碳量的变化,揭示采伐干扰(5a后)对落叶松-苔草沼泽植被碳储量及固碳能力的影响规律。结果表明:①不同采伐强度样地植被生物量为(135.03±7.72)-(204.71±1.71) t/hm²,择伐使其降低了8.7%-34.0% (P<0.05),且呈现出随择伐强度增大而递减的变化规律;②择伐使群落建群种兴安落叶松和白桦(两树种各组分碳含量为(439.05±9.70)-(508.41±27.09) g/kg的树干和树叶碳含量降低了4.1%-11.7% (P<0.05),轻度和强度择伐使灌木层(444.87±5.40)-(472.52±9.44) g/kg与凋落物层(433.64±16.23)-(468.82±21.27) g/kg的碳含量降低了3.8%-5.9%和6.0%-7.5% (P<0.05),但择伐对草本层碳含量(399.34±83.65)-(419.20±23.75) g/kg无显著影响;③不同采伐强度样地植被碳储量为(61.16±0.67)-(99.61±1.47) t·C/hm²,择伐使其降低了15.5%-38.6% (P<0.05),且呈现随择伐强度增大而递减的变化规律;④不同采伐强度样地植被净初级生产力与年净固碳量在(6.48±0.28)-(11.87±0.92) t·hm^-2·a^-1和(3.52±0.21)-(6.29±0.92) t·C·hm^-2·a^-1之间,轻度和中度择伐使两者提高了69.1%-83.2%和52.0%-78.7% (P<0.05)。因此,轻度择伐和中度择伐能够提高落叶松-苔草沼泽净初级生产力与碳吸纳能力。     

氮添加对青藏高原高寒沼泽草甸土壤细菌群落的影响

为了解氮添加对青藏高原高寒沼泽草甸土壤细菌群落的影响,进行原位氮添加试验。设置对照（CK,0 g·m^-2·a^-1）、低氮（N1,5 g·m^-2·a^-1）和高氮（N2,10 g·m^-2·a^-1）3种处理,采集0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层的土壤样品,基于高通量测序技术,并结合土壤理化性质和微生物量碳氮的测定,探讨不同氮添加条件下土壤细菌群落的变化。结果显示：细菌优势类群为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门,不同土壤细菌类群相对丰度对氮添加的响应趋势因土层而异。氮添加降低细菌α多样性指数,但整体差异不显著。相关性分析表明,铵态氮与Ace指数、Chao1指数和Shannon指数显著正相关,硝态氮、有机碳和含水量与特定细菌门显著相关。结果表明,青藏高原高寒沼泽草甸氮添加会影响土壤细菌群落组成,抑制细菌多样性,铵态氮、硝态氮、有机碳和含水量是驱动这种变化的主要土壤因子。     

微电场人工湿地系统对水中重金属CdZn和Cu去除效果的研究

为探究高效、生态、环保的水体重金属污染修复方法,将电化学处理与生态工程技术进行优势互补,提出微电场人工湿地高效水体重金属修复系统。通过构建模拟试验人工湿地装置,研究不同水力停留时间和电压条件下,水葱和灯芯草人工湿地对重金属的去除效果,寻找微电场人工湿地处理重金属废水的湿地植物优势种和最佳电压与水力停留时间。结果表明,水葱人工湿地对水中重金属的处理效果比灯芯草人工湿地高20%以上。当水力停留时间为5 d、电压为2 V左右时,Cd、Zn和Cu 3种重金属的去除率在水葱人工湿地中分别达到了74.0%、75.8%和95.6%,去除效果最好。两种植物对3种重金属的富集能力有所差异,水葱根部对3种重金属富集系数按从大到小依次是Cu(288.24)Zn(143.78)Cd(127.75),而灯芯草根部对3种重金属富集系数则是Cu(299.84)Cd(166.34)Zn(159.61)。统计分析表明,电压和水力停留时间都对微电场人工湿地去除水中重金属存在影响,但电压的影响更为显著。     

氮沉降对城市森林凋落物养分元素含量及其耦合性的影响

目前,氮沉降增加呈现全球化趋势,影响森林生态系统生物地球化学循环过程,已成为生态和环境研究的热点内容之一。为探讨氮沉降增加对城市森林凋落物养分含量的影响,进一步认识城市森林养分循环过程,为区域城市化进程的生态风险评估提供科学依据,本研究以安徽省合肥市蜀山国家森林公园凋落物为研究对象,在连续3年模拟氮沉降实验后（氮添加设置3种水平,分别为对照组：0 kg·hm^-2·a^-1、CK;低氮：50 kg·hm^-2·a^-1、LN;高氮：100 kg·hm^-2·a^-1、HN）,研究氮沉降对城市森林凋落物（枝叶果碎）养分元素含量及其耦合性的影响。结果表明：（1）不同施氮水平下,凋落果内CK与HN中C元素含量,凋落叶中CK与LN、碎中LN与HN两组中N元素含量差异显著（P＜0.05）。（2）凋落物不同组分间,N沉降显著影响Ca元素含量（P＜0.05）,对C元素含量无显著影响;凋落枝组分间K含量差异显著（P＜0.05）,凋落叶与其他各组间N含量差异显著（P＜0.05）,凋落果与其他各组间P含量差异显著（P＜0.05）;凋落叶与凋落果间Mg元素差异显著。（3）N沉降对各组分间的C/N、C/P、N/P等生态化学计量比无显著性影响,但对凋落叶、凋落果中C/N值有显著抑制作用（P＜0.05）。（4）N沉降显著影响C、N间相关性及Ca、Mg间相关性,且均表现为LN显著增强相关性,HN显著抑制相关性;N沉降显著增强了P、K间的相关性,而显著降低了K与Ca、Mg的相关性。（5）N沉降对C/N与N/P、C/P与N/P间的耦合性有显著影响,且均表现为LN显著增强生态化学计量比间的耦合性,HN显著降低二者耦合性。研究结果为城市森林凋落物养分循环过程对N 沉降的响应提供了理论依据。     

施用高量有机物料对新垦耕地红壤有机碳积累及性态的影响

为了解新垦红壤培肥过程中有机物料用量对土壤有机碳积累、培肥效率及土壤性态的影响,选择一新垦耕地红壤,设置秸秆、秸秆加氮和猪粪等3种添加物各7个施用水平共19个处理,每种有机物料用量设0(对照)、25、50、100、150、200和250 g·kg-1等7个级别,进行了为期24个月的模拟培养试验,观察了有机物料分解率、土壤C/N、活性有机碳和养分的动态变化.结果表明,随有机物料用量的增加,土壤中活性有机碳、总有机碳含量均增加,C/N比下降,土壤有效磷、速效钾和水溶性盐分含量增加,有机物料在土壤中的分解率也随之增加.猪粪碳的矿化速率低于水稻秸秆,加氮可增加秸秆的腐殖化系数.研究发现,有机物料添加越多,培肥效率(腐殖化系数)越低.同时,高量施用猪粪容易引起土壤盐害.猪粪用量为50g·kg-1(相当于7.5t·亩-1)时土壤盐分含量超过了 2g·kg-1;高量施用水稻秸秆可引起土壤有效氮的下降,秸秆用量超过100 g·kg-1(相当于15 t·亩-1)时土壤碱解氮明显下降;秸秆加氮处理会引起土壤酸化.结果显示,为减免有机物质的过度分解,有机物料的施用量控制在50g·kg-1以下为宜.     

不同林龄刺槐人工林碳储量及分配规律

为研究林龄对刺槐林生态系统碳储量的影响,在样地调查与实测生物量的基础上,对河南省洛宁县灌木林人工改造的8、15和22年生刺槐人工林进行了研究,测定了刺槐林及同区域灌木林不同层次的的碳含量(乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层(0~50 cm)),结合生物量及土壤数据分析其生态系统的碳储量和层次分布特征。结果表明,刺槐各器官碳含量在42.60%~50.92%之间,大小顺序为:树干树皮树枝根桩树叶粗根小根大根中根细根;各林分的灌草层、枯落物层碳含量无显著差异;土壤层碳含量均表现为随土壤深度增加而降低,而随着种植年限的增加而增加;灌木林及8、15和22年生刺槐人工林生态系统碳储量分别为78.96、99.78、110.85和132.75 t·hm-2,对比灌木林,8、15和22年生刺槐林碳储量年均增长量分别为2.60、2.13和2.44 t·hm-2·a-1;乔木层及土壤层是刺槐人工林生态系统碳储量的主要来源,两者占生态系统碳储量85.14%~96.63%。随种植年限增加刺槐林土壤层碳储量所占比重下降而乔木层碳储量比重逐渐上升,灌草层、枯落物层碳储量无明显变化规律。     

暖温带-亚热带过渡区鸡公山不同海拔天然松栎 混交林生态系统碳库特征

河南省鸡公山位于暖温带-亚热带过渡区,马尾松(Pinus massoniana Lamb)栎类混交林是该区域的典型林分类型。分别在鸡公山海拔200、400和600 m的天然松栎混交林分中设置样地,调查分析松栎混交林生态系统土壤碳密度和碳储量,测定林下植被层和凋落物层碳储量,用生物量方程法估测了乔木层各组分的生物量及碳储量,并与鸡公山天然落叶栎林生态系统总碳储量作了比较分析。结果表明,松栎混交林生态系统总碳储量为179.74t·hm-2,空间分布特征表现为乔木层(97.57 t·hm-2)土壤层(70.56 t·hm-2)凋落物层(10.57 t·hm-2)灌木层(0.83 t·hm-2)草本层(0.21 t·hm-2)。在不同采样层次上碳含量存在显著差异。200、400和600 m 3个海拔高度上,松栎混交林生态系统仅在土壤层碳储量存在显著差异(P0.05),其他各层次差异均不显著;土壤层碳储量随着海拔升高而显著增加,随着土层深度增加而显著降低(P0.05)。松栎混交林生态系统总碳储量与林分密度正相关,随着样地林分密度的增加而呈现上升趋势。松栎混交林总碳储量高于落叶栎林,但二者之间没有显著差异。这些结果揭示了该地区松栎混交林生态系统碳储量的分布特征,也为当地碳汇林业的经营提供了依据。