中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

海南岛天然草地有机碳分布格局及碳储量估算

海南岛草地在全球碳循环中具有重要作用,但该区域的草地碳储量尚不明确。以海南岛主要的3种草地类型(低地盐化草甸、热性灌草丛、热性草丛)为研究对象,共设置26个1 hm2的大样地,采用收获法收集地上活体植物、凋落物样品,采用根钻和土钻分7层分别采集地下生物量和土壤样品,经室内样品测定,分析草地的地上活体、凋落物、根系生物量以及各生物量和土壤的碳密度,并结合海南岛草地分布图,研究海南岛草地的碳密度分布格局及碳储量现状。结果表明:3种草地类型地上活体、土壤及生态系统碳密度表现为热性灌草丛热性草丛低地盐化草甸;凋落物、根系碳密度表现为热性草丛热性灌草丛低地盐化草甸,其中,低地盐化草甸的土壤有机碳密度和生态系统碳密度显著低于其他两类草地(P0.05),3类草地其他指标差异不显著。植被碳密度为407.8-478.7 g·m~(-2),占生态系统碳密度的9.5%-13.2%,土壤有机碳密度对生态系统碳密度的贡献最大,为2694.8-4539.3 g·m~(-2),占86.9%-90.5%。估算海南岛2 333 km2草地面积的碳储量约为11.4 Tg。     

川西北高寒草甸优势植物生物量分配对策

生物量分配是整个植株净碳获取的重要驱动因子,对植物未来的生长与繁殖具有直接的影响;川西北高寒草甸植物群落结构丰富、物种多样性高,研究高寒草甸不同类型植物的生物量分配格局对理解植物生活史对策有重要意义.对川西北高寒草甸中天然草地、干扰草地和冬季返青草地等3类样地中不同功能型和生活型的植物共72个物种进行调查,采用标准化主轴估计(SMA)和异速生长分析(Allometric scaling analysis)的方法,比较研究不同植物类群的生物量分配对策.结果显示:(1)不同功能型植物各构件生物量百分比差异显著,禾草的茎生物量百分比最高(60.60%±3.07%),莎草的根生物量百分比较高(37.49%±11.86%),杂草类植物(Forb)的叶生物量百分比更高(26.37%±1.64%),各构件生物量之间的异速生长斜率在各功能型间无显著差异且均呈显著的同速生长关系;(2)生活型影响植物各构件生物量百分比大小,一年生植物对茎和繁殖构件投入的生物量比例相对更高,多年生植物则将更多生物量投资到根部;(3)样地类型对杂草类植物各构件的生物量具有显著影响,天然草地植物和返青植物的叶片与繁殖分配比更高,而干扰草地植物的茎生物量分配比更高.本研究表明植物功能型和生活型决定植物各构件生物量分配固有的异速生长关系,而人为干扰则显著影响植物的生物量大小,这对加强草地应对人类干扰和气候变化的响应研究以及高寒草甸生态系统的科学管理都有重要的理论与实践意义.     

燕山典型流域两种造林树种生态系统碳储量及固碳潜力研究

选择燕山典型流域6个林龄序列的小叶杨（Populus simonii）和5个林龄序列的山杏（Prunus sibirica）主要造林树种为研究对象,利用时间替代空间样地测量法量化退牧还林后生物量碳储量、凋落物碳储量和土壤碳储量及生态系统碳储量的变化规律,同时以各组成碳库-林龄序列中的最大碳储量之和作为生态系统饱和碳储量,以未退牧的天然草地生态系统碳储量作为初始植被类型的碳储量,分析总结了退牧还林对生态系统碳储量和碳循环的影响。结果表明,退牧还林后生态系统的生物量碳储量、凋落物碳储量基本随退牧年限的增加而增加,土壤碳储量随退牧年限的增加呈现先减小后增加的趋势。在没有人为干扰的情况下,9、15、18、22及29 a生小叶杨林的生态系统碳储量分别为7147.45、7461.67、7509.895、8468.375及8247.85 g·m^-2,9、15、18、22及26 a生山杏林的生态系统碳储量分别为6695.44、6700.82、8011.86、8001.92及7981.92 g·m^-2;9、15、18、22、29及36 a生小叶杨林的生态系统固碳潜力分别为757.08、1071.3、1119.53、2078.01、1857.48及1312.21 g·m^-2,9、15、18、22及26 a生山杏林的生态系统固碳潜力分别为310.45、1621.49、1611.55、1591.55及757.08 g·m^-2。长期来看,研究区退牧还林对提高生态系统碳汇能力是可观的、积极的。研究结果对提高造林对碳汇影响的估测能力提供数据支持,也为政府参与国际全球气候变化的谈判提供一个很好的案例研究和科学根据。     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

镉污染土壤对潜在能源植物生长的影响

利用重金属污染土壤种植能源植物是一种同时解决环境问题和能源问题的新理念,但目前相关研究成果并不多。通过盆栽试验研究人工镉污染土壤中象草Pennisetumpurpureum和亚香茅Cymbopogonnardus两种植物植株的生长状况和两种植物对土壤镉的吸收和富集能力。结果表明,当外源可溶性镉加入到土壤后,其主要是以生物有效性较高的状态存在。土壤镉对象草和亚香茅生长的影响作用有很大的不同,亚香茅比象草具有更强的镉耐受力,其生物量受镉污染影响小。两种植物植株镉含量均随土壤镉添加量的增加而增加。除高镉处理象草外,植物地下部分含镉量比地上部分高很多。高镉处理象草地下部分含镉量比地上部分低的现象可能反映出根系已积累了太多的镉,因而加速了向地上部的转移,从而加剧了植物中毒的程度。赤泥添加剂具有降低土壤酸度,减少植物对镉的吸收和增加象草和亚香茅生物量的作用。     

丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用

草地生态系统在全球碳循环中作用重大,而丛枝菌根广泛存在于草原生态系统中,对碳固持有着重要作用.目前菌根碳固持研究的特点表现为研究对象进一步扩大、丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)的功能逐渐定性量化、研究转变为植物-微生物-土壤三维立体等,向大背景、多理论和模型化方向发展.总结丛枝菌根在草原碳固持中的作用机制,主要包括以下五个方面:1)丛枝菌根是生态系统的一个重要组成部分;2)AMF淀积了植物光合产物一定数量的碳,是土壤中一个不容忽视的碳库;3)AMF能促进土壤团聚体的形成,改善土壤结构,增加土壤碳固持;4)AMF产生的球囊霉素相关土壤蛋白是土壤中一个重要碳库;5)AMF提高了草原生态系统的初级生产力和物种多样性,间接增加了生物碳固持,巩固了土壤碳库的碳储存.由于AMF对于调控碳循环具有不可替代的作用,因此全球气候变化下AMF的碳固持潜力研究、草地生态系统中不同AMF的量和菌丝在土壤结构中的功能及菌丝网在生态系统碳固持中的作用必将成为重点热点研究.     

露天煤矿复垦生态系统碳库研究进展

露天煤矿开采作为世界范围内的主要采煤方式,在满足人类能源需求和促进社会经济发展的同时,也造成矿区生态环境破坏和生态系统固碳能力退化。研究露天煤矿土地复垦过程中生态系统碳库动态变化不仅对认识区域碳平衡具有重要意义,该变化过程还可以作为露天煤矿土地复垦效果的重要判断指标。综述了国内外露天煤矿复垦林地、复垦草地以及复垦耕地生态系统碳库动态变化的研究。已有的研究成果表明,(1)露天煤矿复垦林地、复垦草地和复垦耕地生态系统土壤碳库均较自然恢复地要高,有的矿区甚至比原地貌要高。干旱区煤矿土地复垦初期以草地固碳效果较好,而半干旱和湿润区煤矿复垦以林地效果较好。同一生态系统,碳储量随植物物种及植物配置方式而异。(2)矿区土壤碳库呈现"U"型动态恢复过程。林地土壤有机碳年均增长量为0.20~6.27 Mg·hm-2;草地为0.30~3.37 Mg·hm-2;林草混合复垦模式为0.31~2.80 Mg·hm-2。(3)复垦林地生态系统碳库主要存储在植被中,而复垦草地则主要存储在土壤中。(4)土壤碳库主要受土壤理化性质、地上植被、复垦年限、立地条件以及复垦工艺等因素影响。因此,矿区土地复垦中应注重排土场微地形优化,筛选适宜物种,优化植被配置模式和改进复垦措施,以加快矿区复垦生态系统碳库恢复。针对露天煤矿生态系统碳库研究现状,提出未来我国露天煤矿复垦生态系统碳库的研究重点,包括加强植被碳库、土壤无机碳库及总碳库全生命周期研究,加强荒漠区露天煤矿碳库研究,以期为全面认识我国露天煤矿复垦生态系统碳库研究提供科学依据。     

青藏高原高寒草地植物光合与土壤呼吸研究进展

青藏高原是全球变化研究的热点地区之一,而高寒草地碳过程研究一直都是全球变化研究中的重要课题.简要综述了近年来青藏高原高寒草地的重要碳过程-植物光合与土壤呼吸的研究进展和不足,并展望未来的研究热点.主要包括高寒草地植物叶片光合生理特征及其对强太阳辐射、低CO2分压、低温等高寒生境特征的适应,植物群落光合生理特征,植物生产力与植被碳库状况;高寒草地土壤呼吸日变化与季节变化特征及其影响因子分析,土壤有机碳(SOC)储量及其周转研究等.目前高寒草地的植物光合生理研究多基于叶片水平,群落和生态系统水平研究较少;已有的土壤呼吸研究多为对总土壤呼吸的研究,而将总呼吸区分为根呼吸、根际微生物呼吸、植物凋落物的微生物呼吸、有根区的土壤有机质分解以及无根区的土壤有机质分解等仍然是目前的研究难点.并且目前高寒草地植物光合与土壤呼吸研究缺乏学科交叉,多为相互独立、单一的植物生理学、生态学或土壤学研究.因此有关植物光合与土壤呼吸的整合性研究将是未来该区域碳循环研究的一个新方向.有关这一独特地域单元碳过程整合研究的大量开展,必将进一步提高人们对青藏高原区域碳循环机理的认知水平.     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

南京城市西部遗产廊道规划

南京城市西部历史时期是城市的重要边界,现在逐渐演变成老城与新区之间的核心地带,成为公共活动的重要地区,保护其自然、文化遗产和生态环境具有非常重要的意义。在对其现状调查分析的基础上,梳理遗产点的历史概况、现状及其分布情况,提出规划遗产廊道的意义,探讨规划的具体思路,为南京遗产保护提供了新的视角。     

洞庭湖生态环境承载力分析

洞庭湖湖内冬枯水季节，有芦苇面积530km^2，草地面积800余km^2，泥滩地面积367km^2，天然水域面积约993km^2。湖洲之间隔水相望，河沟水系纵横交错，具“水浸皆湖，水落为洲”的地貌特征，呈现出支离破碎的形态面貌和典型的自然湿地景观。文章在大量调查的基础上，从自然和人文两个方面对洞庭湖的生态环境承载力或环境压力进行分析。     

利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

不同饲粮对生猪产污情况的影响

研究了精饲料和精青配合饲料饲养下育肥猪排污量和主要污染物含量的差异.结果表明,与饲喂精饲料相比,饲喂精青配合饲料的生猪产粪量降低18.97%,产尿量降低38.56%.精饲料饲养50d后,生猪体质量仅比精青配合饲料饲养平均增加1.5kg,采用精青配合饲料饲养的生猪体质量每增加lkg饲料成本投入比精饲料饲养减少21.68%.精青配合饲料喂养生猪不仅可减少污染物的排放量,还可节约饲料投入成本,提高养猪效益.     

大气甲醛卫生检验方法的分析条件

对《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法》(GB／T16129-1995)中实验条件进行了实验研究，研究表明进口和天津显色剂的灵敏度有差别，但对测定结果无影响；最佳显色时间为2-8min；样品在0℃～4℃条件下保存4d对测定无影响。     

广东西部主要土壤的光谱特征

以广东省西部不同地区的三种不同类型的红土:赤红壤、黄壤、砖红壤为例,研究了这些红土土壤的光谱反射特性,进行了光谱波形特征及一些吸收波段特征的分析,对这三种土壤的光谱特征进行了对照比较,并且对土壤的各个剖面层的光谱差异进行了分析.结果表明,三种土壤其光谱特征基本相似,都是属于"陡坎型".氧化铁的吸收波段明显.并且整个波谱曲线的反射率都比较低.但是不同红土的光谱又有各自的特性.不同母岩发育的同一类土壤及其同一个土壤不同的剖面层都因为有机质、氧化铁等的含量不同其反射率曲线有一定的差异.玄武岩发育的砖红壤的反射率曲线比较平直些,曲线的反射率更低,这意味着玄武岩发育的砖红壤中比花岗岩等其他母质发育的赤红壤和黄壤富含更多的铁铝三氧化物.这些分析结果可能为这些类别红土的识别和分类提供诊断指标.     

‘香玲’核桃试管苗生长条件的优化

为优化核桃试管苗生长条件,向核桃优良品种规模化栽培提供大量优良的种植材料,以‘香玲’核桃实生苗为材料,对基本培养基的类型(MS,DKW,WPM)和凝固剂种类(琼脂,Phytagel,二者结合)进行了筛选,并采用完全随机试验设计研究了细胞分裂素种类和浓度对其试管苗生长的影响.试验结果表明:基本培养基与凝固剂的种类,以及细胞分裂素的种类与浓度对芽苗生长的影响很大.以DKW为基本培养基,2.2 g/L Phytagel为凝固剂,激素配比为0.8 mg/L BA+0.01 mg/L IBA,有利于芽苗增殖,增殖可达4.70;后在0.8 mg/L KT+0.01 mg/L IBA进行壮苗,即可进行生根培养.不同基因型对基本培养基中无机盐成分的需求不同,含有较丰富矿物质的Phytagel有利于芽苗生长.BA促进腋芽的萌动和增殖,而KT则有利于壮苗.图4表3参22     

城市污泥超声波处理技术

较全面的介绍了超声波处理污泥的效果，以及目前取得的研究进展，并简要讨论了今后的发展趋势。在适当的操作条件下，超声波可以迅速改变污泥结构，释放菌胶团包含水，从而促进污泥减量化和稳定化。高强度的处理也可以加快污泥水解、提高污泥可生化性、提高沼气产量。同时可消毒有害病菌。     

株洲市生态城市建设

概述了生态城市的特点、功能及世界生态城市的发展现状，分析了株洲城市经济发展情况及建设生态城市的必要性，在此基础上提出了株洲生态城市建设的措施。