摘要:

摘要:氮是植物生长的基本限制性因子,它的有效利用可以增加植物的适应性。叶片氮分配是指氮在植物叶片细胞各细胞结构以及游离化合物中所分配的比例。叶片氮的分配方式决定了叶片光合作用的强弱,影响叶片的坚韧程度以及化学防御强度,因此研究氮在植物叶片内的分配方式具有重要意义。阐述了叶片氮分配的方式,分析了影响叶片氮分配的生物和非生物因子(CO₂,光,土壤养分),介绍了常用的叶片氮分配的研究方法,并对未来的研究进行了展望。

摘要:健康的生态系统一般被视为环境管理的终极目标,进行生态系统健康研究对探索区域与生态系统可持续发展具有重要意义。随着国际生态与健康学会(International Association for Ecology and Health)的解体,生态系统健康研究视角出现转型。系统梳理了近年来国际上有关生态系统健康概念及其评估方法、指标的新进展,通过文献统计和重要文献引用揭示了国际生态系统健康研究的发展历程,提出了从生态系统健康到生态健康再到生态文化健康的三大核心框架发展阶段,生态系统健康的研究对象和范围正在不断扩充。资源环境研究领域是国内研究者应用生态系统健康概念与方法的优势领域,在区域尺度上评价生态系统的健康更贴近资源环境和社会文化交互作用的复合表征理念。因此,我国生态系统健康研究的趋向不仅应包括在生态系统尺度上研究的继续深化,也应包含对生态文化健康概念的完善与应用,并发挥地理-生态视角的区域集成研究优势,从而有效指导区域生态与环境政策制定与实施。

摘要:施肥是维持短期轮伐人工林生产量的重要手段,为了提高肥料利用效率,缓释氮肥逐渐成为广泛采用的氮肥种类。评估缓释肥施用对人工林生长季土壤温室气体通量的影响对于全面评估人工林施肥的环境效应具有重要意义。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验研究了4种施氮处理(对照CK:0 kg/hm²;低氮L:84.2 kg/hm²;中氮M:166.8 kg/hm²;高氮H:333.7 kg/hm²)对土壤-大气界面3种温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)通量的影响,结果表明:(1)4种施氮水平下CO₂排放通量、N₂O排放通量和CH₄吸收通量分别为276.84-342.84 mg m^-2 h^-1、17.64-375.34 μg m^-2 h^-1和29.65-39.70 μg m^-2 h^-1;施氮显著促进了N₂O的排放(P <0.01),高氮处理显著增加CO₂排放和显著减少CH₄吸收(P <0.05),且CO₂排放通量与CH₄吸收通量随着施氮量的增加分别呈现增加和减少的趋势;(2)生长季CO₂和N₂O排放呈现显著正相关(P <0.01),CO₂排放和CH₄吸收呈现显著负相关(P <0.05),N₂O排放和CH₄吸收呈现显著负相关(P <0.01);(3)土壤温度和土壤水分是影响CO₂、N₂O排放通量和CH₄吸收通量的主要环境因素。结果表明:施用缓释肥显著增加了桉树林生长季土壤N₂O排放量,且高氮处理还显著促进CO₂排放和显著抑制CH₄吸收,上述研究结果可为人工林缓释肥对土壤温室气体通量评估提供参数。

摘要:土壤微生物群落碳代谢功能既受土壤氮素水平的影响,也与土壤有机碳水平密切相关,但二者如何共同影响土壤微生物群落碳代谢功能的研究尚不多见。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验比较研究了4种施氮处理(对照:0 kg/hm²,低氮:84.2 kg/hm²,中氮:166.8 kg/hm²,高氮: 333.7 kg/hm²)对有机碳水平差异显著的两桉树林样地土壤微生物群落碳代谢功能的影响,结果表明:(1)两种有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著不同,高有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著高于低有机碳水平桉树林(P <0.01);(2)施氮显著改变了桉树林土壤微生物群落的碳代谢强度和代谢碳源丰富度(P <0.05),随着施氮水平的升高,土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度均呈现先增加后降低的变化规律,但是高、低有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度对施氮梯度的响应各不相同,高、低有机碳水平桉树林的土壤微生物群落碳代谢指标分别在中氮、低氮处理中达到最高值;(3)施氮影响土壤微生物群落代谢的碳源类型主要是碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类,土壤微生物生物量是影响土壤微生物碳代谢强度和代谢碳源丰富度的重要因素。由此可知,施氮对土壤微生物碳代谢功能影响,也与土壤本底中有机碳水平的调节有关,所以在研究土壤微生物群落对施氮等条件的响应时,不能忽略土壤中有机碳水平。

摘要:植物营养器官在枯萎过程中将部分氮素转移到储藏组织之中,是植物适应生境的重要策略。以位于内蒙古荒漠草原的增温和添加氮素的交互试验为平台,对建群种短花针茅(Stipa breviflora)以及优势种无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、冷蒿(Artemisia frigida)和木地肤(Kochia prostrata)等5种多年生植物绿叶期和枯叶期氮浓度,以及氮素回收效率进行了研究。结果表明:增温处理下,植物绿叶期和枯叶期的平均氮素浓度提高了5.5%和11.3%,氮素回收效率显著降低了7.0%。氮素添加使绿叶期植物氮浓度显著提高了5.2%,使植物氮素回收效率降低2.9%。增温和氮素添加对植物枯叶期、绿叶期氮浓度和氮素回收效率有显著的交互作用。氮浓度和氮素回收效率对增温和氮素添加的响应在5个物种间都有显著差异,即这种响应具有物种特异性。研究表明独立的增温和氮素添加以及两者的交互作用都降低该荒漠草原生态系统中植物氮素回收效率,这些结果将为气候变化条件下荒漠生态系统氮素回收效率变化趋势的预测提供数据支持和实验证据。

摘要:以新疆准噶尔盆地藜科猪毛菜属植物紫翅猪毛菜(Salsola affinis C. A. Mey)、钠猪毛菜(Salsola nitraria Pall)为研究对象,用繁殖分配比例的方法对比分析了两种猪毛菜不同海拔同一种群内不同个体大小繁殖分配的特点,并用异速生长模型分析了不同海拔繁殖生物量与营养生物量之间分配与个体大小的依赖关系。结果发现:1)不同海拔繁殖生物量(R)与营养生物量(V)呈不同程度的异速生长。紫翅猪毛菜随海拔的升高R-V的异速生长斜率显著升高,截距随海拔的升高没有显著增加;而钠猪毛菜的斜率随海拔升高显著降低,截距则显著升高。2)紫翅猪毛菜在较低海拔个体大小与繁殖分配呈负相关,在较高海拔呈正相关;钠猪毛菜在较低海拔个体大小与繁殖分配呈正相关,在较高海拔呈负相关;两种猪毛菜繁殖分配的适应对策相反。3)将同一种群个体大小分成大、中、小3种类型,多重比较发现紫翅猪毛菜在较低海拔,中小个体的繁殖分配显著高于大个体的繁殖分配;在较高海拔,大个体的繁殖分配显著高于中小个体的繁殖分配。钠猪毛菜在较低海拔,大个体的繁殖分配显著高于中、小个体的繁殖分配;在较高海拔,小个体的繁殖分配显著高于大、中个体的繁殖分配。综合分析认为:两个物种随海拔变化产生不同的繁殖分配策略,除遗传效应外,环境和个体大小对钠猪毛菜繁殖分配的变化均产生重要影响,而紫翅猪毛菜繁殖分配的变化主要由海拔差异导致。由于微生境对同一种群的个体大小产生影响,进而产生不同的繁殖分配模式,所以在干旱区更应重视个体大小对繁殖分配的影响。

摘要:荒漠区河岸植物多样性格局特征和影响机制研究可为河岸带生物多样性保护和管理提供依据。艾比湖荒漠区垂直河岸样带的植物多样性格局及其土壤影响机制的研究表明:(1)距河2.0-3.0 km (T_3.0)和0.9-1.5 km (T_1.5)的样带植物本质多样性、α多样性整体高于距河0.1-0.2 km (T_0.2)和0.2-0.4 km (T_0.4)的样带(P <0.05);(2) T_0.4样带多样性最低,物种相似性最高,且植物生活型和土壤属性均较T_0.2有较大的变化,反映了距河0.2-0.4 km区域群落性质的转变,0.2-0.4 km可作为确定河岸带宽度的参考样带;(3) 影响植物多样性的土壤因素和途径沿T_0.2-T_3.0样带趋于简单化,即由近河带(T_0.2)贫营养(碳磷比(C/P)、土壤有机质(SOM))和高土壤水分(SWC)、盐分(TS)的限制作用,到远离河流旱胁迫加剧时对植物多样性影响逐渐突出的土壤全磷(P)和SWC;(4) 根据T_1.5、T_3.0植物多样性特征,研究区土壤水分在7.0-7.5%间, C/P在26.1-30.2之间以及盐分低于1.0%时能维持较高的多样性。最后对保护区河岸带和缓冲带宽度的确定、河岸带管理、植被资源保护以及生态系统恢复等提出针对性建议,以期为制定有效的河岸带生物多样性维护和资源管理对策提供理论参考和科学依据。

摘要:研究不同剂量UV-B辐射下菹草生理特征变化,在光合有效辐射、UV-A辐射一致的条件下,对菹草进行不同剂量UV-B辐射,测定菹草叶片光合色素含量及生理生化指标。结果表明:≤10.8 kJ/m²剂量辐射可促进叶绿素及类胡萝卜素含量增加,衰亡阶段起抑制作用,> 10.8 kJ/m²一直起到抑制作用,且随剂量的增加,抑制作用增强;UV-B辐射初期可促进过氧化氢酶(CAT)、过氧化物(POD)酶活性及丙二醛(MDA)含量升高,且随辐射剂量增加而逐渐升高,但随辐射时间延长,CAT、POD酶活性、MDA含量均有所降低,超氧化物歧化酶活性随辐射时间延长逐渐升高,且随辐射剂量增加而增加;短期辐射可促进叶片可溶性蛋白质和可溶性糖的合成,其含量随辐射剂量增加而升高,长期辐射起抑制作用,且随辐射剂量增加,抑制作用增强。因此,春末夏初野外强UV-B辐射可能是促进菹草大批衰亡的重要原因。

摘要:菹草衰亡的原因一直是水体生态修复的研究热点,已有的研究认为强光照是促进菹草衰亡的关键因素,强光照中对动植物有害波段主要为UV-B波段,为此分别将菹草成株置于50、100、150、200 μW/cm²剂量的UV-B辐射下,每日持续辐射6h(9:00-15:00),对照组接受的UV-B剂量为0,仅接受UV-A和光合有效辐射,监测菹草生长、形态状况、石芽形成及萌发等指标。结果表明,高剂量UV-B辐射能促进菹草成株的衰亡进程,即使暴露在低剂量UV-B辐射条件下,植株仍然衰亡;植株株高、节间距、叶面积、单株鲜重都受到UV-B辐射的抑制,且随UV-B辐射剂量增加,各项指标明显下降;UV-B辐射对菹草成株形成的石芽数量无显著影响,但形成的石芽随辐射剂量增加变态率增高,长度增加,宽度减少,石芽重量减轻,下一个生长季萌发率降低,萌发出二苗的比率降低,萌发苗各项生长指标随辐射剂量增加逐渐降低。因此,春末夏初UV-B辐射增强可能是导致菹草大批衰亡的重要原因。

摘要:为全面摸清1960-2010年广西红树林空间分布及其演变机制,采用多源遥感数据提取不同年度的红树林空间分布信息,分析了广西红树林空间分布动态特点,采用基于斑块的红树林空间演变机理分析方法,研究了1960/1976-2010年广西红树林空间演变机制。结果表明:1960/1976年、1990s年、2001年、2007年和2010年广西红树林斑块数量分别为1020、829、1094、1718个和1712个,面积分别为9062.5、7430.1、7015.4、6743.2、7054.3 hm²,近50年间红树林面积减少了22.16%,年均减少0.53%,斑块数量增加了67.8%;斑块平均面积由1960/1976年的8.9 hm²减小至2010年的4.1 hm²,大斑块数量显著减少,斑块破碎化严重;不同时期、不同区域和海湾,红树林面积和斑块数量的变化量、变化速率均不同;1960/1976年的斑块中,只有24个斑块至2010年时尚保持稳定,占2.4%,绝大部分斑块都发生了某种程度的变化。进一步分析结果表明:1960/1976-2010年,斑块消失(46.1%)、碎化(40.4%)、萎缩(13.5%)是面积减少的主要途径,新增(70.0%)和碎化(29.9%)是斑块数量增加的主要途径,但在不同时期,斑块数量和面积在各个途径上发生的变化量不尽相同;养殖塘和盐田建设(80.0%)、工程建设(10.9%)和围垦(9.1%)是面积净减少的驱动因子,自然过程(92.6%)和人工造林(7.4%)是斑块数量净增加的驱动因子,不同驱动因子在不同时期对斑块数量和面积变化的影响程度不同;斑块数量变化主要由自然过程作用下通过新增(39.6%)、消失(-9.1%)两个途径,以及养殖塘和盐田作用下通过消失(-15.3%)、碎化(14.5%)两个途径发生,斑块面积变化主要由自然过程影响下通过新增(17.5%)、扩张(12.6%)、消失(-6.1%),以及养殖塘和盐田建设驱动下通过斑块消失(-14.8%)、碎化(-13.9%)、萎缩(-6.6%)3个途径发生。

摘要:叶面积指数是一项极其重要的描述植被冠层结构的植被特征参量。根据植被物候规律,利用中国环境卫星CCD多光谱影像和野外马尾松样区调查数据,通过建立不同季节和不同郁闭度样区马尾松LAI和影像NDVI经验回归模型,并利用一个新的LAI观测方式定量比较乔木层LAI和生态系统总LAI(包括草本层、灌木层和乔木层)的差异,研究林下植被对马尾松反演的影响程度。结果表明:(1)由于林下植被的物候变化,冬季林下植被对马尾松LAI反演影响最小,马尾松NDVI和LAI线性关系R²维持在0.65;夏季林下植被影响最大,线性关系R²只有0.25;春季和秋季影响居中,NDVI和LAI线性关系R²在0.47附近。但是,受林下植被影响较小的A类样区4个季节内NDVI和LAI线性关系基本都在0.60以上(夏季略低于0.60);(2)乔木层LAI和总LAI差距非常大,最大差距达到2.93,相差的比例最大达到了2.45倍;(3)总LAI和NDVI相关关系显著,其中线性关系R²达到0.66,对数关系R²可达到0.68,而乔木层LAI和NDVI相关关系较差,线性关系R²只有0.30。分别建立冬季和其它季节实测总LAI和NDVI的关系,可以估算出林下植被对马尾松LAI反演的影响程度。

摘要:以宁夏枸杞1年生苗木为材料,采用开顶式生长室模拟增温环境,设置两个温度水平(正常环境温度,增温 = 正常环境温度 + 2.5-3.7 ℃)和3个土壤水分水平(正常水分条件(田间最大持水量的70%-75%)、中度干旱处理(田间最大持水量的50%-55%)和重度干旱处理(田间最大持水量的35%-40%)),研究气温升高和干旱胁迫对宁夏枸杞光合作用的影响。结果表明:(1)在增温条件下,中度和重度干旱处理下的净光合速率比对照(正常供水)分别下降17.5%、48.9%,气孔导度平均下降了3.9%,水分利用效率仅为正常环境温度下的57.8%。(2)在气温升高和干旱胁迫交互作用下,枸杞叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度显著下降的同时,增温处理又加剧了枸杞植株的蒸腾耗水,从而导致枸杞叶片水分的利用效率和CO₂同化能力降低。(3)气温升高和干旱胁迫交互作用降低了枸杞的PSⅡ活性中心的光能转换效率、使光合机构和PSⅡ反应中心受到损伤,从而导致枸杞光合作用效率下降。(4)气温升高加剧了干旱胁迫对宁夏枸杞叶片净光合速率和水分利用效率的减小作用,即气温升高加剧了干旱胁迫对宁夏枸杞光合作用的抑制作用。

摘要:常年使用化肥和除草剂以及农业新技术的高投入,使我国粮食主产区耕地出现了生产力降低、土壤生物多样性失调和污染严重等生态问题。采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法来评估施肥和杂草多样性对冬小麦土壤微生物群落结构的影响。实验采用裂区实验设计,施肥作为主因素,杂草多样性作为次因素。化肥和有机肥两个施肥处理,在两个施肥处理中进行杂草多样性设置,实验盆中心种植作物(冬小麦8株),四周种植杂草(8株),杂草种类选择野燕麦、苜蓿、菊苣、播娘蒿。杂草多样性处理设为0、1、2、4种杂草处理,0种杂草处理仅种植作物,有6盆;1种杂草处理为每盆种1种杂草,有12盆;2种杂草处理为每盆种两种杂草,有12盆;4种杂草处理为每盆种4种杂草,有6盆。结果表明:在两种施肥处理中,增加杂草多样性显著增加了土壤碳氮比和pH值,碳氮比都是在4种杂草处理中最高。施化肥处理中,增加杂草多样性显著影响真菌和细菌比,真菌和细菌比在4种杂草处理中最大,显著高于0、1、2种杂草处理。在施有机肥处理中,增加杂草多样性显著影响阳性菌和阴性菌比,阳性菌和阴性菌比在0种杂草处理中最低,显著低于1、2、4种杂草处理。在两个施肥处理中,土壤碳氮比与各类群微生物量显著相关,杂草多样性通过改变土壤碳氮比改变微生物群落构成,并且微生物群落结构转变方式不同。

摘要:葎草[Humulus scandens (Lour.)Merr.]为草本雌雄异株攀援植物,采用野生种群人为控制的方法,设置分枝找到乔木支持物(高度(3±0.5)m)、灌木支持物(高度(1±0.5)m)和无支持物3种生长方式, 测定雌(♀)、雄(♂)株分枝的叶面积参数、光合参数、叶绿素含量、可溶性糖含量及茎、叶、花在分枝、构件、单株水平下生物量分配比等指标,分析支持物对分枝光合特性和生物量结构的影响,探讨雌、雄分枝利用支持物的性别差异及响应支持物的生态适应差异。结果表明:(1)分枝的单叶面积、总叶面积、叶面积比率、比叶面积对支持物响应存在性别差异,♀株叶面积参数均大于♂株;支持物差异主要影响叶绿素a含量,对叶绿素b、叶绿素a/b影响不显著。(2)支持物差异对分枝叶片的光合参数均有显著的影响(P< 0.05),支持物对光合参数影响顺序为Gs> Pn> Tr> Ci,性别差异影响顺序为Gs> Tr> Pn> Ci;可溶性糖含量在性别间、支持物间均表现出极显著的差异(P< 0.01),♂株糖含量显著高于♀株。(3)在分枝水平下,♀株叶、茎及花生物量分配比都未受到支持物不同的影响(P≥0.05),而♂株在叶、茎的生物量分配比方面受影响显著(P< 0.05);在构件水平下,支持物差异显著影响了♂株分枝间的营养生长构件分配比,显著影响了♀株分枝间的生殖生长构件分配比;在单株水平下,叶分配比仅在支持物间差异显著(P< 0.05),而茎、花分配比在性别间、支持物间均有显著差异。(4)雌雄分枝的光合特性和生物量结构对不同支持物的响应差异明显,使葎草单株的生理整合性和适应性大幅度提高。研究以雌雄异株攀援植物为材料,从分枝水平分析支持物对雌雄株光合特性及生物量结构的影响,研究结果对探讨雌雄异株攀援植物的生态适应性具一定的价值。

摘要:由于土地利用格局的改变和人类干扰活动的加剧,草地生态系统CO₂排放与固定的平衡、碳循环特征以及碳储量越来越受到人们的重视。尤其是定量区分土壤净呼吸与土壤总呼吸量之间的比例关系,以及定量描述草地生态系统碳循环过程等方面的研究尚不够完善。以河北沽源的典型草原为研究对象,测定了火烧、灌溉、施肥、刈割干扰下的天然草地土壤净呼吸变化动态及其与主要控制因素之间的关系。结果表明:不同处理土壤净呼吸均表现出明显的季节性变化规律,变化趋势基本一致。火烧、灌溉和刈割处理分别比对照的土壤净呼吸通量降低了28.93%、16.25%和36.82%。土壤温度、土壤湿度与土壤净呼吸通量呈指数相关(P <0.01)。对地上生物量、地下生物量、土壤有机碳含量和土壤全氮含量与土壤净呼吸之间进行逐步回归分析表明,土壤有机碳含量(SC)和土壤全氮含量(SN)是土壤净呼吸通量的主要影响因素。

摘要:研究比较了南亚热带6年生格木(Erythrophleum fordii)、马尾松(Pinus massoniana)幼龄人工纯林及马尾松与格木混交林生态系统碳氮储量及其分配特征。结果表明,生态系统总碳储量依次为马尾松-格木混交林(137.75 t/hm²) >格木纯林(134.07 t/hm²) >马尾松纯林(131.10 t/hm²),总氮储量则为格木纯林(10.19 t/hm²) >马尾松-格木混交林(8.68 t/hm²) >马尾松纯林(7.01 t/hm²)。3种人工林生态系统碳氮库空间分布基本一致,绝大部分储存于0-100 cm土壤层,平均占生态系统总储量的81.49%和96.91%,其次为乔木层(分别占17.52%和2.69%),林下植被和凋落物层所占比例最小。林地土壤碳主要集中于表土层,其中0-30 cm土层平均碳储量为52.52 t/hm²,占土壤总碳储量(0-100 cm)的47.99%,土壤氮的分布则无明显规律。相比于纯林,与固氮树种混交的营林方式表现出更大的碳储存能力。3种幼龄人工林生态系统较低的地上与地下部分碳氮分配比,表明其仍具有较强的碳氮固持潜力。

摘要:土地利用变化是影响土壤有机碳储量和分布变化的重要驱动因素,为进一步探讨土地利用变化对土壤有机碳的影响,根据土壤样点数据、土地利用类型图,分析了黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域2006-2011年土地利用变化及其对表层土壤有机碳密度和储量的影响,主要结论如下:(1)小流域土地利用发生较大变化,主要集中在乔木林地和灌木林地面积的增加,分别为39.697、46.404 hm²;以及草地面积的减少,为64.030 hm²;(2)土地利用方式的变化会导致土壤有机碳密度及储量的变化,其中转变用地类型的土壤有机碳储量增加587.25 kg,以荒草地转出类型增加的土壤表层有机碳储量最多,为441.64 kg;灌木林地转出类型减少的土壤表层有机碳储量最多,为-21.01 kg。草地-灌木林地、草地-乔木林地、坡耕地-草地、坡耕地-灌木林地、坡耕地-乔木林地、坡耕地-坝地、梯田-草地、梯田-灌木林地、梯田-乔木林地、梯田-坝地、坝地-草地、坝地-灌木林地、坝地-乔木林地等转换用地类型的表层土壤碳密度增加值高于保持用地类型碳密度的增加值,说明这些地类的转换有利于表层土壤有机碳储量的增加,即有利于表层土壤碳汇的形成;而其他地类转换造成了表层土壤的碳排放,应该引起足够的重视;(3)土壤固碳应着眼于长期效应,频繁的土地利用类型转化可能会降低土壤碳截流效果,黄土丘陵区植被重建的长期利用和保持更有利于土壤有机碳的积累。

摘要:区域土壤碳通量的准确测量对陆地生态系统碳循环过程分析具有十分重要的作用。由于土壤碳通量空间异质性强,采用随机抽样的方法无法对区域土壤碳通量进行准确估算,而大范围的多点采样则需要大量的人力及设备成本。基于一种自制的仪器,提出了一种递增式采样的多向插值采样策略(MDI Multiple Directional Interpolation):在设定初始采样点的基础上,通过对已有采样点的测量,通过径向插值的方法计算采样点连线交点,将不同径向计算值差异最大的点作为新增采样点,以此逐步增加。通过对20 幅的50×50 网格区域仿真,结果表明(1)MDI布局策略能够针对土壤碳通量的变化情况而反馈采样点的疏密。(2)误差分析得出采样点数量(n=10)较少, MDI布局策略对碳通量的估算误差比随机布局策略低, 比平均布局策略稍高;随采样点增多,3种布局策略误差均降低;采样点数量n=40, MDI布局策略对碳通量的估算误差(0.028)比平均布局策略的误差(0.32)降低了12.5%,比随机布局策略的误差(0.04)降低了30.0%。MDI布局策略根据土壤碳通量的变化梯度合理分配采样点,降低区域土壤碳通量监测误差。

摘要:与碳(C)、氮(N)和磷(P)分解矿化相关的土壤生态酶的相对活性可以揭示微生物生长和代谢过程的能量限制。尽管干旱生态系统愈来愈受到生态学家的关注,但在土壤水分有效性限制和斑块状分布的植被背景下,探讨土壤酶活性化学计量特征,及其与土壤物理、化学因子和土壤微生物群落结构的关系的相关研究仍十分缺乏。通过调查岷江干旱河谷不同水分梯度4个研究样地(两河口、飞虹、撮箕和牟托)灌丛及其丛间空地的土壤物理化学性质、微生物群落组成和土壤生态酶活性,探讨不同水分梯度样地间及灌丛和空地间土壤酶活性计量的分布特征。结果显示,岷江干旱河谷土壤C : N : P酶活性化学计量表现出了与全球尺度上酶活性化学计量的相对特异性(C : N : P = 3 : 2 : 2 vs. 1 : 1 : 1)。整体上,岷江干旱河谷区域土壤微生物生长代谢存在一定程度的N限制。虽然酶活性化学计量特征在所有空地和灌丛土壤之间总体未表现出显著差异,但对各研究地的进一步分析表明,两个相对干旱的两河口和飞虹样地表现出更为明显的N限制,而两个相对湿润的撮箕和牟托样地则存在一定的P限制。这种样地间的差异性主要受土壤水分有效性的驱动。逐步回归分析表明,土壤含水量是不同样地间土壤C : N酶活性比(ln(BG) : ln(NAG+LAP))和N : P酶活性比(ln(NAG+LAP) : ln(AP))的决定性影响因子。而土壤含水量与C : N酶活性比具有显著正相关关系,与N : P酶活性比表现为显著负相关关系。此外,土壤真菌、菌根真菌和真菌 : 细菌比对土壤酶活性化学计量的影响,说明了真菌和菌根真菌类群对干旱河谷养分循环的重要作用。

摘要:对鼎湖山3个不同海拔高度下的沟谷雨林(LA)、低地常绿阔叶林(MA)和山地常绿阔叶林(UA)的土壤活性碳库和惰性碳库进行了研究。结果表明:(1)土壤总碳库仅在30-45 cm土层中存在显著差异且碳库大小随着海拔的增加而增加。(2)土壤微生物生物量碳(MBC)碳库在0-15 cm是LA和MA显著大于UA,在30-45 cm是MA和UA显著高于LA,在45-60 cm土层中MA最大。水溶性碳(WSOC)和颗粒碳(POC)碳库均不随海拔高度而改变。WSOC碳库占总碳库的百分比仅在30-45 cm土层中存在差异且大小顺序为:LA >UA >MA,POC碳库占总碳库的百分比仅在土层15-30 cm上存在显著差异且MA比值最大。易氧化性碳(ROC)碳库及占总碳库百分比都是在表层土壤(0-15 cm)中产生显著变化,且UA极显著地大于LA和MA。(3)惰性碳(RC)碳库仅在深层土壤中存在显著差异且MA中RC碳库最大,UA次之,LA最小。RC碳库占总碳库比值仅在表层土壤0-15 cm存在显著差异且UA最大。表层土壤中ROC碳库和RC碳库占总碳库百分比的增加是导致中高海拔森林土壤总碳库最大的主要原因。(4)不同海拔高度上森林土壤理化性质与土壤碳库组成存在显著相关,土壤理化性质的改变是引起不同海拔高度森林土壤碳库组成变化的重要原因。

摘要:次生林在全球碳循环中占有重要地位,为了研究中国中亚热带次生林土壤有机碳组分特征,以四川瓦屋山中山段扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林为对象,通过挖取土壤剖面分层(0-10、10-40、40-70 cm和70-100 cm)取样方式,研究土壤各有机碳组分特征。结果表明:土壤有机碳、微生物生物量碳、可浸提溶解性有机碳和易氧化碳含量均随土层深度增加而减小,0-10 cm土层有机碳含量为121.89 g/kg,高于已报道的亚热带其他常绿阔叶林和四川各类森林;0-10 cm层微生物生物量碳含量为1931.82 mg/kg,可浸提溶解性有机碳含量为697.42 mg/kg,易氧化碳含量为20.98 g/kg,高于已报道的许多相似天然林和人工林活性碳含量。土壤有机碳储量为154.87 t/hm²,在四川省各类森林中处于中等水平。研究表明瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林活性碳含量较大,微生物活动和养分流动较为活跃,凋落物层转化为土壤碳的潜力较大,这类生态系统可能会在区域碳循环过程中扮演更为重要的角色。

摘要:以CO₂浓度升高为主要标志的全球气候变化及由其引起的极端气候变化对陆地生态系统产生了重要的影响。利用步入式CO₂生长室模拟研究了CO₂浓度变化(400和700μL/L)和干旱胁迫(水分充足CK:100%FC(田间持水量);中度干旱MS:40%FC;重度干旱SS:20%FC)的交互作用对草本植物网果酸模(Rumex chalepensis)、野豌豆(Vicia sepium)、泥胡菜(Hemmistepta lyrata)、风轮菜(Clinopodium chinense)、藜(Chenopodium album)和玉米石(Sedum album)生长特性的影响。结果表明:CO₂浓度升高总体上刺激了网果酸模、野豌豆、泥胡菜、风轮菜和藜这5种C₃植物在任何水分条件下的生长,也刺激了玉米石在水分条件较好下的生长;干旱胁迫总体上抑制了所有6种植物的生长,但中度干旱胁迫有刺激CAM植物玉米石生长的趋势。CO₂浓度升高能否缓解干旱的负面影响具有明显的种间差异:CO₂浓度升高减缓了干旱胁迫对泥胡菜和风轮菜的负面影响,这种缓解作用在网果酸模和野豌豆中显著降低,对藜没有明显的促进作用,对干旱下的玉米石的生长却起到了抑制作用。CO₂浓度升高总体上增加了根质量分数和干物质含量;干旱胁迫明显提高了6种草本植物的根生物量的分配比例,降低了干物质含量;但CO₂浓度升高和干旱胁迫的交互作用可导致不同的物种产生不同的响应,说明植物能够通过调节生物量分配和植株本身的水分含量保持能力来适应CO₂浓度和干旱胁迫的交互影响,这种调节能力取决于植物在碳的吸收和水分散失之间的平衡"trade-off"。 研究结果有助于增进草本植物对未来气候变化的适应性理解,为评估和预测全球气候和水文变化对植物的生理生态影响提供理论依据。

摘要:为明确不同水分条件下内生真菌对冬小麦苗期生长和抗旱性的影响,以抗旱型小麦品种山农16和水分敏感型小麦品种山农22为材料,利用荧光定量PCR技术检测小麦干旱诱导基因脱水素wzy2的表达量来了解冬小麦在干旱胁迫下相关基因的表达差异,通过测定相关生理指标与酶活性来判断小麦发育及其在干旱胁迫下的生理响应状况。结果表明,与正常水分ND35组相比,接种球毛壳菌(Chaetomium globosum)ND35的干旱处理组小麦的根冠比、总蛋白含量、脯氨酸含量及丙二醛含量等指标显著提高,小麦叶片含水量和可溶性糖含量有所降低。在干旱处理组中,球毛壳菌ND35可以显著提高小麦山农16的根长和山农22的株高,接种球毛壳ND35的山农16脯氨酸含量、可溶性糖含量、过氧化氢酶活性比对照组均显著提高,丙二醛含量比对照组降低9.0%,但差异不显著;山农22脯氨酸含量和过氧化氢酶活性比对照组显著提高,丙二醛含量和可溶性糖含量比对照组有所降低,但可溶性糖含量差异不显著;相对定量检测数据显示,接种球毛壳ND35后,两种小麦脱水素wzy2基因的表达量较对照组均能够显著提高。综合分析说明内生真菌球毛壳ND35可以促进冬小麦苗期根系和植株发育,小麦提前进入三叶期,增强小麦避旱性,同时提高小麦根系活力,增强小麦耐旱性;提高个体细胞内水分、糖分、脯氨酸含量,降低丙二醛的氧化性损伤,增强过氧化氢酶活性,从而提高两种冬小麦对干旱胁迫的耐受能力;球毛壳ND35促进小麦干旱诱导相关基因 wzy2 的表达量,进而提高抗旱相关蛋白的表达,从而提高两种冬小麦耐脱水性和对干旱胁迫的适应性。

摘要:耕作方式和氮肥施用是影响土壤中氮肥转化、利用效率和作物产量的重要因素。通过夏玉米田的2a(2011-2012)定位试验,研究了两种耕作方式(深松、旋耕)配合不同尿素类型(包膜尿素、普通尿素)的施用对玉米田土壤硝态氮和铵态氮含量、脲酶活性、硝化细菌和反硝化细菌数量、玉米产量以及氮肥农学效率的影响。研究结果表明:相同耕作方式下,包膜尿素处理土壤中脲酶活性较稳定,且增加了旱田土壤亚硝酸细菌数量而降低了反硝化细菌数量,有利于土壤硝态氮含量的提高,尤其是作物生长的中后期;包膜尿素处理的产量比普通尿素提高7.25%-10.82%,同时提高氮肥农学效率。深松处理增加了土壤中的反硝化细菌数量,配合施用包膜尿素进一步提高了土壤脲酶活性,增加了亚硝酸细菌数量;旋耕与包膜尿素配合施用在一段时期内能显著增加土壤硝态氮含量,减少反硝化细菌数量。深松配合包膜尿素处理能够显著的增加玉米产量,2a分别比旋耕配合包膜尿素增加1.41%和10.62%。因此,深松措施配合施用包膜尿素能够增强土壤脲酶活性,增加亚硝酸细菌数量,提高氮素转化速率,增加作物产量和氮肥农学效率,其稳产效果在干旱年份尤为显著。

摘要:海峡西岸经济区是在国家区域发展战略引领下的我国未来发展的重点区域之一,分析其景观格局的变化有利于促进经济区的可持续发展。基于2000、2005、2010年的土地覆被分类数据,采用空间分析、主成分分析、景观指数分析的方法,研究海峡西岸经济区景观格局特征及其变化的驱动力。研究结果表明,由于城市用地面积的扩张,导致耕地、湿地、草地的面积下降,其中面积减少最多的为耕地,10年间减少了约14.0%,与此同时建设用地面积增长了38.6%。除建设用地外,各类景观的最大斑块指数(LPI)值均降低,建设用地的LPI值由0.1增至0.4,成为除林地外的优势景观。耕地的景观形状指数(LSI)由325.1下降到315.9,而其他各类景观的LSI值为上升趋势。林地的平均斑块面积(AREA_MN)急剧增加,由560.6增长到787.6,其他各类型景观AREA_MN值变化甚微。选取经济因素和政策因素分析海峡西岸经济区景观变化的驱动因子,结果表明,海峡西岸经济区景观格局的变化是两个因素共同作用的结果。海峡西岸经济区未来的经济发展需要与该区域耕地缩减的情况相平衡。

摘要:自然修复主要通过封山育林、禁止农作、禁牧禁伐措施,减少人类对环境的扰动,利用自然生态环境的自我演替能力,恢复生态环境,实现生态平衡。自然修复作为一种成本低、无污染的生态修复手段很早就受到人们重视,但关于自然修复适用范围的研究较少。为了正确认识自然修复的适用性,选择了我国南方红壤地区长期遭受严重土壤侵蚀危害的福建省长汀县为研究对象,通过对长期自然修复样地的监测资料分析,发现在坡度条件为20%-30%下,当植被覆盖度低于20%的退化阈值时,严重的土壤侵蚀引发的土壤肥力损失将导致生态系统自我退化,自然修复不仅无法改善当地的生态系统,反而会引起生态系统的进一步恶化。由此可见,自然修复并不适合所有的生态系统,当生态系统退化到一定程度时,退化生态系统必须通过人工干预来修复。因此,必须探索适合当地的生态修复模式,在生态系统退化突破阈值时,红壤丘陵区应通过恢复土壤肥力、促进自然植被覆盖度增加、综合提高生态系统健康水平。

摘要:以三江平原北部地区2市5县为研究区,采用生态系统服务价值评估方法对1954-2009年间三江平原北部地区生态系统服务价值进行估算,以期全面分析土地生态系统服务价值随时空变化的特点。结果表明:(1)1954-2009年间三江平原北部地区的不同土地利用类型面积变化显著,农田变化速度最快,其次为湿地,人口数量的增加及保证粮食增产是土地利用变化的主要驱动力。(2)1954-2009年三江平原北部地区生态系统服务价值总量逐渐减少,共减少779.51亿元。长期的土地垦殖是三江平原北部地区生态系统服务价值减少的主要驱动因素。(3)就各土地利用类型生态系统服务价值而言,55年间除农田生态系统和水域生态系统生态服务价值是增加外,其余各生态系统服务价值均在减少。湿地生态系统服务价值减少值最大,其次为林地生态系统服务价值。各项生态系统服务功能除与农田相关的食物生产在增加,其余也均呈减少趋势。(4)不同地区单位面积生态系统服务价值损失量也不相同,湿地、林地面积比重下降幅度大、且农田面积比重上升幅度大的区域,其单位面积生态系统服务价值损失量也较大。

摘要:探讨了嫩江流域湿地生态需水量的计算方法,并对流域内不同降水频率下湿地生态需水量进行了计算。在此基础上,选择CMIP全球气候模式下RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5等3种排放情景,预测2030年、2050年和2100年嫩江流域湿地生态需水量的变化趋势。研究结果表明:不同降水频率下的流域湿地生态需水量分别为丰水年70.284亿m³,平水年118.696亿m³,枯水年169.343亿m³,反映了其与气候条件的相关性。3种排放情景下湿地生态需水量变化受到最高、最低气温和降水量变化的共同影响,其中RCP2.6情景下需水量呈先增加后减少的趋势;RCP4.5和RCP8.5情景下需水量整体呈增加趋势,到2100年分别达到147.337亿m³和132.659亿m³。气候变化条件下,如何协调水资源需求间的矛盾,维持湿地生态系统健康稳定,将是未来研究关注的重点。

摘要:通过整理解译1969年航片、1986年、2000年、2007年以及2013年TM影像数据,对长江黄河源区的高寒湿地分布的时空变化特征进行分析,并结合气象观测数据和人类活动状况,运用主成分分析和灰色关联度法定量分析造成高寒湿地退化的气候因素和人为因素的贡献,并揭示了高寒湿地退化与各环境因子之间的关联性。结果表明:1969年-2013年间,江河源区的高寒湿地面积减少了19.16%,各湿地类型的斑块分离度不断增大;空间上,高寒湿地的退化区主要分布在长江源区的东北部以及黄河源区的北部地区,与该区域冻土的退化有显著的一致性;1969年以来,江河源区的气候呈气温显著上升、相对湿度降低以及降水量微弱增加的暖干化趋势,湿地的退化与气候变化在时间上有明显的同步性,其中气温升高是形成湿地退化格局的主要原因,降水量和相对湿度的变化会对湿地的变化产生重要影响,尤其是对河流和湖泊的影响更为显著; 此外,载畜量的变化是影响湿地变化最重要的人为因素。

摘要:瘤棘砂壳虫是东亚特有的原生动物,广泛分布于长江与珠江中下游以及福建地区的湖泊和水库,作为水生态系统的捕食者,在维持水生态系统的结构与功能方面发挥着重要作用。利用18S rRNA基因PCR扩增和克隆文库测序等分子生物学技术方法,从基因水平研究瘤棘砂壳虫的食物组成。结果表明:所获得的46条序列在97%相似度水平含有11类OTUs(Operational taxonomic units,操作分类单元),其中包括轮虫6个,桡足类5个,说明瘤棘砂壳虫的捕食类群以轮虫和桡足类为主,同时也证明单细胞生物可以直接以多细胞的后生动物为食。此外,通过克隆文库测序技术分析原生动物的食物组成比例,不仅是一种方便、高效、快速,重复性高的方法,同时也为分析原生动物的生态功能提供了一种新的视角。

摘要:随着转基因作物在全球的广泛种植,转基因作物对非靶标生物的影响受到人们的广泛关注。转Bt基因抗虫作物与非转基因作物种间混作是避免昆虫产生抗性的一种生态防御策略,但混作对非靶标生物尤其是土壤线虫影响研究较少。设置不同比例的转基因油菜(Brassica napus)与野芥菜(B. juncea)混作5种处理,包括处理A、B、C、D、E分别为转基因油菜和野芥菜比例0 : 100;25 : 75;50 : 50;75 : 25;100 : 0,调查不同生育期土壤线虫种类与数量变化。结果表明,在油菜与野芥菜生育期内,不同处理线虫优势类群均为拟丽突属Acrobeloides和真滑刃属Aphelenchus,各处理线虫属数由多到少顺序为处理B(30属) >处理C(28属) >处理A(26属) >处理D和处理E(25属)。线虫生活史策略(c-p值)组成一致,各处理间线虫生活史组成不存在明显差异。不同处理的线虫总数以及各营养类群均无显著差异,线虫群落生态指数亦无显著差异,但不同采样时期间线虫Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、均匀度指数、成熟度指数和线虫通路指数差异显著。结果表明转基因油菜与野芥菜单作和混作短期内不影响土壤线虫群落结构。

摘要:为了查清地表蚂蚁在萨王纳地区人工植被恢复过程中的指示作用,采用陷阱法调查了云南省萨王纳地区人工林和自然植被地表蚂蚁多样性。(1) 群落物种组成:采集蚂蚁40467 头,隶属于5 亚科19 属47 种。扁平虹臭蚁Iridomyrmes anceps是保护较好自然植被的常见种;而迈氏小家蚁Monomorium mayri是干扰较大的自然植被及多数人工林的常见种。(2)多度和α多样性:在人工林中,印楝林地表蚂蚁群落多度和α多样性最高,桉树林次之,新银合欢林最低。(3)群落相似性及β多样性:印楝林地表蚂蚁群落与自然植被灌草丛较接近,而其它人工林蚂蚁物种组成不相似;新银合欢林β多样性最高,βCs值在0.481-0.935;印楝林较低,βCs值在0.200-0.478。(4)相关性分析:地表蚂蚁群落物种丰富度S值及ACE值和草本植物群落S值及ACE值均正相关。印楝林和桉树林具有较高的α多样性,在当地生物多样性保护中具有积极意义;而新银合欢林是生境极度退化区域的重要植被恢复模式之一,这3种人工林对于萨王纳地区植被恢复具有重要作用。蚂蚁群落α多样性能够作为生物多样性的指示物,指示云南萨王纳地区植被恢复中生物多样性的状况。

摘要:作为冬虫夏草寄主,蒲氏钩蝠蛾具重要的经济研究价值,主要分布于青藏高原色季拉山,具有较强的耐寒性,其耐寒性机理尚不明了。通过调查蒲氏钩蝠蛾生境土壤温度与血淋巴物质组成周年变化,以期探讨其耐寒性机理。实验结果表明:土壤温度呈规律性升降趋势,1、2月最低,8月逐步上升至最高,而后逐渐下降;血淋巴中主要物质按含量从高到低排列依次为:蛋白质(8.37-74.2 mg/mL)、总糖(12.65-36.12 mg/mL)、脂肪(7.7-12.32 mg/mL)以及甘油(1.66-3.91 mg/mL);在温度较高的夏季,蛋白质、总糖以及脂肪等物质含量处于较低水平,相反,在寒冷的冬季,此三者的含量均居较高水平;此3类能源物质含量与野外土壤温度均呈极显著的负相关关系,因而血淋巴总热量值在夏季较低而冬季较高,与野外土壤温度亦呈极显著负相关关系;与之相反的是,血淋巴中甘油含量的周年变化规律与野外土壤温度无明显的相关关系。因此,血淋巴中蛋白质、总糖以及脂肪等物质对于蒲氏钩蝠蛾耐寒性有着非常重要的作用,幼虫通过积累3类物质,增加血淋巴能量值,抵御青藏高原的高寒气候;可能由于生境的不同,甘油在蒲氏钩蝠蛾中的作用与其它昆虫有差异,在耐寒性提高中的功能尚需进一步研究。实验结果为了解蒲氏钩蝠蛾的强耐寒性以及适应高寒环境的生理生化机制提供理论依据。

摘要:稳定同位素技术已经越来越多地被用来研究淡水生态系统的结构与功能。利用氮稳定同位素技术测定了枯水季节饶河鱼类等消费者的营养级位置,比较上、中、下游及入湖口鱼类营养级的空间差异,并分析了影响饶河鱼类营养级位置的主要因素。研究结果表明,饶河鱼类的δ¹⁵N值范围为4.7‰-15.6‰,大部分鱼类的δ¹⁵N值集中在10‰-14‰之间,其中鄱阳湖间下鱵的δ¹⁵N值最大,为(15.6±1.6)‰;乔木湾鲫的δ¹⁵N值最小值,为(4.7±0.9)‰。根据δ¹⁵N值计算可知,饶河鱼类占有3-4个营养等级。75%的鱼类种类所占的营养级大于3,而营养级小于2的鱼类种类不到10%,可能与枯水期鱼类活动范围受限,种间捕食作用增强,肉食性或饥饿现象增加有关。另外,饶河鱼类的营养级也存在着空间差异,表现为鄱阳湖湖区和入湖口处的鱼类营养级比上、中、下游的鱼类营养级要大。该结果与颗粒有机物POM的δ¹⁵N值呈现一致的变化,反映了饶河鱼类的营养级位置主要受到食物来源的影响,与鱼类的个体大小无明显相关。

摘要:近年来全球水母出现频率呈增加趋势,水母暴发已成为一种海洋生态灾害,可使海洋生态系统正常的结构和功能失常,同时水母暴发后的消亡对海水生态环境有重要影响,因此,对海洋水母消亡的生态环境影响研究意义重大。系统总结水母消亡的观测及方法、水母沉降速率及影响因素,重点探讨了水母消亡对海水中生源要素、溶解氧、酸碱度及海洋生物群落的影响,并对水母生物量的增加与海洋系统的耦合关系进行了初步评估。水母消亡是持续性快速反应过程,消亡速度主要受沉降速率与腐烂速率影响,水母的平均沉降速率可达850-1500 m/d,腐烂系数为0.67-1.12 d^-1;水母死亡后向水体释放DOC速率为0.36 mg g^-1 d^-1,DON、DOP释放速率分别为(7182 ± 2934) μmol m^-2 h^-1、(725 ± 124) μmol m^-2 h^-1,NH₄⁺、PO₄^3-的释放速率分别为(2044 ± 519) μmol m^-2 h^-1、(287 ± 47) μmol m^-2 h^-1;消亡时水体酸化,pH降幅可达1.3;平均耗氧量可达65.5 μmol kg^-1 h^-1。水母消亡对生源要素循环及其生物地球化学过程产生影响,死亡水母既可被微型、小型食腐动物吞食,直接参与海洋生物食物链,又可为微生物提供溶解有机物质,影响浮游生物的聚集分布与生物量,还可使水体酸化并形成低氧区。因此,水母消亡对海水环境的影响巨大,值得深入探讨。

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