围封沙化草地土壤种子库动态研究

以未围封沙化草地作对照,研究了围封1年、4年和9年的沙化草地土壤种子库特征的变化,获得如下结论:(1)对沙化草地实施围栏封育,可显著提高土壤种子库的植物种数.(2)围封过程中的沙化草地,土壤种子库群落组成中,1、2年生植物所占比例逐渐减小,多年生植物所占比例均逐渐增加.(3)围封过程中的沙化草地,土壤种子库群落组成的相似性,相临阶段较高,随围封年限差异的增加,相似性逐渐减小,表明土壤种子库的变化是一个连续的过程.(4)围封不同年限的沙化草地之间,土壤种子库密度存在极显著性差异,随围封年限的增加而增加,且与地上植被密度具有较高的相关性,其间可用二次曲线进行描述.     

石羊河上游干旱草原阴山扁蓿豆群落土壤种子库

土壤种子库是地上植被补充更新的源泉,土壤种子库的研究已成为植物种群生态学研究中相当活跃的领域.在石羊河上游干旱草原选择阴山扁蓿豆草地群落,研究了草地土壤种子库的物种组成、密度、多样性特征以及与地上植被的关系.结果表明,阴山扁蓿豆草地群落土壤种子库共有20个物种,分属12科.随阴山扁蓿豆分盖度减小,土壤种子库密度和种类在水平方向上增加,种子库密度垂直分布呈现0-5cm>10-15 cm>5-10 cm土层,物种数量随深度而减少;在阴山扁蓿豆分盖度>60%的草地群落未发现其种子库的存在.土壤种子库的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielow均匀度指数随阴山扁蓿豆盖度减小呈上升趋势,生态优势度由0.46下降至0.24;各草地群落土壤种子库与地上植被的相似性系数在0.29～0.58之间.     

青藏高原三江源区不同恢复期高寒草甸土壤线虫群落演变

青藏高原三江源地区的高寒草甸面临着严峻的退化问题，人工建植是三江源地区退化草地的重要修复方式。为探究地下生物对草地人工恢复措施的响应，本研究比较了三江源地区高寒草甸不同恢复期人工草地(建植1、5和10 a)的土壤线虫群落变化。结果显示：与原生植被样地相比，所有恢复期样地的植物地下生物量降低，土壤容重、pH、全磷、全钾和硝态氮含量升高，表明人工草地系统的初级生产力和土壤特性尚未恢复到原生草地状态。不同恢复期样地中土壤线虫的均匀度和多样性指数均显著高于原生植被样地。此外，不同恢复期样地的线虫多度、代谢足迹以及成熟度指数均随恢复年限的增加而增加。相关性分析结果表明，土壤线虫多度与植物地下生物量、土壤有机质、全氮、全磷、矿质氮和速效氮含量显著正相关(P<0.05)，与土壤pH、全钾和容重显著负相关(P<0.05)。尽管三江源区退化草地的人工恢复措施尚未完全恢复牧草生产力至原生植被状态，但土壤生物结构及功能具有改善的趋势，显示该地区退化草地生态系统具有较强的恢复潜力。     

围栏封育在呼伦贝尔沙化草地植被恢复中的作用

 为给沙化草地植被恢复提供理论依据,在内蒙古呼伦贝尔沙化草地,通过测定围封不同年限(1、4、7年)沙化草地群落的特征值,并与未围封地段作对照,就围栏封育对沙化草地植被特征的影响进行了深入分析,结果表明:对沙化草地实施围栏封育,群落组成发生了规律性变化,随着围封年限的增加,退化指示植物所占比例逐渐降低,建群种及一些适口性较好的优良牧草所占比例逐渐增加,另外,围栏封育还可使草地植被盖度、平均高度、草群密度、地上生物量和土壤草根含量大幅度增加。     

围栏封育对沙化草地植被及土壤特性的影响

对宁夏自治区盐池县不同围封类型的沙化草地植被以及土壤有关特性进行了分析研究。结果表明:(1)围栏封育使植物组成发生了明显变化。(2)适度的围封年限(<8 a)可以使群落盖度、平均密度、地上生物量以及物种多样性明显提高,过长的围封年限(>19 a)反而使各植被数量特征以及物种多样性呈现下降趋势。(3)围栏封育可以降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤含水量。表明适度的围封年限既有利于植被的恢复,又有利于土壤特性的改良。但过长时间的围栏封育会导致植被结构和功能的退化以及草地生产力下降。     

不同林龄刺槐和栓皮栎群落土壤种子库研究

为揭示土壤种子库在植被恢复中的作用,以太行山低山丘陵区的刺槐和栓皮栎2种乔木群落为研究对象,研究不同林龄刺槐、栓皮栎群落土壤种子库的组成、多样性特征以及种子库物种与地上植被的关系。结果表明:1)各群落草本层的共有科为菊科和禾本科,且所占比例较大;刺槐(30 a)群落地上物种的科数和种数最多,栓皮栎(20 a)最少,物种科数和种数随生长年限的增加而提高;多年生草本是刺槐(10、20、30 a)和栓皮栎(20、30、40 a)6个群落的主要生活型,群落间相似性系数为0～1.0。2)芸香科和禾本科在各群落土壤种子库中占有较大比例;种子库密度随林龄的增加而提高。刺槐群落土壤种子库的多样性随林龄增加而升高,而栓皮栎则呈现降低的趋势。3)土壤种子库中植物的科数和物种数都低于地上,且与地上物种类型不尽相同;土壤种子库对地上植被更新和演替贡献不大。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

土壤厚度对天然草地植被盖度和生物量的影响

土壤厚度是土壤肥力存在和植物生长的重要物质基础.本文调查了内蒙古东部地区多伦、锡林浩特和巴林左旗3个长期保护天然草地的土壤厚度和植被盖度等植物生长状况.结果表明,天然草地植被盖度、地上生物量和高度随土壤厚度的增加而增大.当土壤厚度小于20 cm时,植被盖度和地上生物量随土壤厚度的降低急剧减小,当土壤厚度小于10 cm时,植被类型为非地带性植被,盖度小于30%,地上生物量小于150 g/m2;当土壤厚度大于20 cm后,植被盖度一般大于80%,地上生物量接近或大于200 g/m2,而且土壤厚度大于20 cm后植被盖度和地上生物量随土壤厚度的继续增大变化平缓.研究区地带性天然草地植被正常生长的最低土壤厚度为20 cm左右.     

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,采用重铬酸一浓硫酸外加热法,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65．17～98．69gC·m^-2,地表凋落物有机碳储量为3．07～10．84gC·m^-2;植物群落0～100cm地下根系有机碳储量为397．13～1480．28gC·m^-2,0～100cm土壤有机碳储量为28306．39～38372．46gC·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8710．20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。     

三江源区草地退化与人工恢复对土壤理化性状的影响

以三江源区不同退化程度的天然草地及不同恢复年限的人工草地为研究对象,系统分析土壤理化性质随取样深度的动态变化。结果表明:(1)人工草地土壤含水量及全氮、全钾、全磷、速效钾、速效磷的含量随恢复年限均表现出先减小后增大的"V"形变化趋势;(2)随着退化程度增加,退化草地土壤中含水量逐渐降低,全氮、全钾、有机质、速效钾含量未表现出逐渐降低趋势,而草地的裸斑面积、土壤及养分的流失量逐渐增加;(3)人工草地及退化草地土壤中全氮、速效钾、有机质含量均随着取样深度增加而逐渐降低,草地恢复年限和退化程度基本不影响养分在土壤中的空间分布;(4)人工草地建设使退化草地有机质、全氮、全钾的含量增加,尤其有利于0-4cm的土壤养分增加。因而,人工草地建设可以作为三江源区退化草地土壤恢复的措施之一。     

不同封育条件下荒漠草原生态系统健康评价

为定量评价围封对草原生态系统健康的影响,以宁夏盐池柳杨堡封育区为研究区域,采用生态系统健康指数对该区不同封育条件下荒漠草原进行评价分析.结果表明：1）从封育时间上看,封育时间越长,生态系统健康水平并非越好.2）从放牧压力上看,早期封育期间,放牧不利于草原生态系统健康恢复;封育达到一定年限后,适度放牧有利于草原生态系统健康恢复.因此,在荒漠草原植被恢复研究中,有必要调整封育年限、适度放牧,不仅能获得一定的经济效益,还能促进荒漠草原生态系统健康恢复.     

建瓯市丘陵山地草地生态系统营养元素循环研究

以野外定位试验3a连续观测资料和实验室分析为基础,从地上部和地下部2个角度研究了建瓯市丘陵山地草地生态系统营养元素循环。结果表明,草地生态系统主要营养元素在土壤分室的总贮量排序为:Al>Fe>K>Mg>Ca>Zn>N>Mn>P,体现了亚热带酸性土壤的化学组成特征;N,P,K及Ca等营养元素循环系数较大,是草地生态系统物质能量循环过程中的活跃元素,Al,Fe等土壤中含量较高的元素,循环系数较小;揭示了在丘陵山地发展草地生态系统应增加土壤分室N,P,K及Ca等营养元素的含量和其有效性,提高土壤分室与植被分室之间营养元素循环通量,选育适合当地特点的草种,从而促进水土保持生态系统的建设。     

中国草地生态系统水源涵养服务时空变化

生态系统服务已成为国际上生态学和经济学研究的热点,水源涵养是草地生态系统重要的服务之一,是植被、水与土壤相互作用所产生的综合功能的体现。基于降水贮存量法,利用草地植被覆盖度确定水分调节参数,估算了中国不同区域、不同时段下草地生态系统的水源涵养量。通过前后两个10年(20世纪80年代末—2000年、2000—2010年)年平均水源涵养量的对比分析,评估中国草地生态系统水源涵养服务功能时空变化。结果表明,前后两个10年相比较,我国草地生态系统年平均水源涵养量增加了22.15亿m3/a,水源涵养服务功能保有率上升了4.80%,草地生态系统水源涵养服务功能有所提升。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落对围封及自由放牧的响应

为了解放牧干扰对藏北高寒草甸的影响,以及连续围封措施对草地的恢复作用,2013—2015年连续3年对那曲县围封、自由放牧天然高寒草甸土壤线虫群落进行取样调查及数据分析。结果表明:围封、放牧样地的线虫个体数量在年际间的变化均较明显,植食性线虫是整个线虫群落个体数量变化的主要贡献者;围封样地的线虫个体密度、多样性指数H′、丰富度指数SR,以及优势度指数λ的年际变化幅度均大于放牧样地;食细菌性线虫个体数量及线虫通路比值(NCR)表明放牧样地的有机质转化效率高于围封样地;成熟度指数(MI)、植物寄生线虫指数(PPI)分析表明,所研究区域经5年围封,高寒草甸生态系统稳定性没有明显的提高,相反,现有放牧强度维持或者增加了线虫群落的物种多样性,利于物种共存和草地生态系统稳定性的维持。     

On artificial humic acids

I. Absorption Spectra of Some Artificial Humic Acids

It is a well known fact that numerous dark brown or black and amorphous substances cap be produced from organic compounds by purely chemical processes. Some of them are called artificial humic acids, and have been used as a model of soil humic acids by many workers. But it is doubtful whether such artificial humic acids are considered to be a model of soil humic acids, even if there can be found any similarities in their properties. However it may be an useful method for the study of humus formation to compare artificial humic acids with soil humic acids, and to make efforts to find a good model or to prepare artificial humic acids comparable to soil humic acids under laboratory conditions. For this purpose, first of all, the author prepared artificial humic acids from glucose, hydroquinone and lignin, and their absorption spectra were determined.     

中国退耕还林还草现状及问题分析

中国退耕还林还草已取得了初步成效,退耕地区生态面貌得到初步改善,农民从退耕还林还草中得到了较多的实惠,农村产业结构逐步趋向合理.但是由于退耕区域布局缺少严密的科学论证,监督检查方面也没有建立科学的监测评价体系,这使退耕还林还草政策效果大打折扣;退耕补偿政策的不合理、不公平性以及退耕地未来收益的不确定性,又使退耕还林还草成果巩固面临潜在威胁.通过深入研究上述问题,提出了完善退耕还林还草政策的若干建议.     

贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层土壤有机碳分布特征及其影响因素

为揭示贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层土壤有机碳分布特征及其影响因素。在不同海拔高度取土样测定土壤理化指标,现场调查植物物种数、土壤类型等,研究了该区域0～20cm土壤有机碳分布特征及其影响因素。结果表明:高寒草原生态系统表层(0～20cm)土壤有机碳密度平均为5.1625±1.2786kgm-2,变异系数24.77%。在海拔4424～4804m范围内,随着海拔升高,表层(0～20cm)土壤有机碳密度表现出增加→减少增加→减少的分布特征。相关分析表明,表层土壤有机碳密度与植被盖度、30～40cm地下生物量、10～20cm土壤含水量、海拔高度、坡度、土壤有机质呈正相关关系,而与0～10cm土壤含水量、30～40cm土壤含水量、土壤pH值和土壤速效N呈负相关关系,影响表层土壤有机碳密度最关键的环境因子是30～40cm地下生物量、土壤pH值、土壤有机质和土壤速效N含量。     

Divergent NEE balances from manual‐chamber CO2 fluxes linked to different measurement and gap‐filling strategies: A source for uncertainty of estimated terrestrial C sources and sinks?

Manual closed‐chamber measurements are commonly used to quantify annual net CO₂ ecosystem exchange (NEE) in a wide range of terrestrial ecosystems. However, differences in both the acquisition and gap filling of manual closed‐chamber data are large in the existing literature, complicating inter‐study comparisons and meta analyses. The aim of this study was to compare common approaches for quantifying CO₂ exchange at three methodological levels. (1) The first level included two different CO₂ flux measurement methods: one via measurements during mid‐day applying net coverages (mid‐day approach) and one via measurements from sunrise to noon (sunrise approach) to capture a span of light conditions for measurements of NEE with transparent chambers. (2) The second level included three different methods of pooling measured ecosystem respiration (R_ECO) fluxes for empirical modeling of R_ECO: campaign‐wise (19 single‐measurement‐day R_ECO models), season‐wise (one R_ECO model for the entire study period), and cluster‐wise (two R_ECO models representing a low and a high vegetation status). (3) The third level included two different methods of deriving fluxes of gross primary production (GPP): by subtracting either proximately measured R_ECO fluxes (direct GPP modeling) or empirically modeled R_ECO fluxes from measured NEE fluxes (indirect GPP modeling). Measurements were made during 2013–2014 in a lucerne‐clover‐grass field in NE Germany. Across the different combinations of measurement and gap‐filling options, the NEE balances of the agricultural field diverged strongly (–200 to 425 g CO₂‐C m⁻²). NEE balances were most similar to previous studies when derived from sunrise measurements and indirect GPP modeling. Overall, the large variation in NEE balances resulting from different data‐acquisition or gap‐filling strategies indicates that these methodological decisions should be made very carefully and that they likely add to the overall uncertainty of greenhouse gas emission factors. Preferably, a standard approach should be developed to reduce the uncertainty of upscaled estimates.     

利用生物地球化学模型研究草地生态系统土地变化对生态环境的影响

分析了生物地球化学循环中植物—土壤生态系统的有机物动态,土壤有机质(SOM)主要库类——土壤C,N,P,S循环特点;阐述了土壤有机质的生物地球化学循环模型CENTURY结构。利用CENTURY模型模拟土地利用变化情形下内蒙古草原生态典型区土壤有机质动态。由数值模拟结果分析看,CENTURY对自然和人为活动影响下生态系统的土壤有机质动态有良好的模拟能力,同时又可有效地反映土地利用类型变化对生态环境和土壤侵蚀的影响。     

Response of ecosystem respiration to soil water and plant biomass in a semiarid grassland

Abstract

The Mongolian steppe zone constitutes a major part of East Asian grasslands. The objective of this study was to evaluate the quantitative dependence of ecosystem respiration (R_eco) on the environmental variables of soil water and plant biomass in a semiarid grassland ecosystem. We determined R_eco using opaque, closed chambers in a Mongolian grassland dominated by graminaceous perennial grasses during six periods: July 2004, May 2005, July 2005, September 2005, June 2006, and August 2009. Using the data collected when soil water content and aboveground biomass were relatively constant, values of R_eco were fitted to an exponential temperature function, and the standardized rate of R_eco at 20°C (R₂₀) and temperature sensitivity (Q₁₀) of R_eco were calculated for each measurement plot and period. The results indicate that aboveground biomass significantly affected the variation in R₂₀, and the relationship was expressed with a linear model. The R₂₀ residuals of the linear biomass model were highly correlated with soil water content by a quadratic function. The Q₁₀ values showed a weak positive relationship with soil water content. Temporal and spatial variations in R_eco were well predicted by the exponential temperature model with R₂₀, which relates to aboveground biomass and soil water content, and with Q₁₀, which relates to soil water content.