黄河口盐沼湿地盐地碱蓬和互花米草凋落物的分解特征

凋落物分解在湿地生态系统中扮演重要的角色。为探索潮汐梯度下凋落物分解过程中质量和营养元素变化情况,采用分解袋的方法,选择盐地碱蓬（Suaeda salsa）和互花米草（Spartina alterniflora）凋落物作为研究对象,沿着潮汐梯度开展凋落物分解的野外实验。结果表明：凋落物分解速率与凋落物类型、土壤盐度、含水率以及潮汐干扰强弱有关;潮汐干扰强的区域互花米草分解快于盐地碱蓬,潮汐干扰弱的区域盐地碱蓬分解快于互花米草,两种凋落物分解速率在0.00134~0.00234 d^-1之间。分解末期,凋落物都呈现C和N的净释放,盐地碱蓬凋落物平均释放了36.9%的C和55.8%的N,互花米草凋落物平均释放了53.1%的C和47.1%的N。本研究强调关注潮汐梯度下的凋落物分解,其在调节生物地球化学循环以及碳累积上具有重要意义。     

西藏原始林芝云杉林凋落物养分归还规律

论文对西藏南伊沟原始林芝云杉林凋落物养分归还规律进行了观测和研究。结果表明:原始林芝云杉林年凋落物量为3.40 t·hm^-2,凋落物中除Ca元素之外,其它元素含量均低于活体物中含量。5种元素的年归还总量为82.14 kg·hm^-2,其中Ca在凋落物归还总量中占的比例最大,其次是N和K元素。凋落物层厚度达5.0 cm,现存量约为40.65 t·hm^-2,凋落物层的年平均分解率为0.08 t·hm^-2,5种元素的总储量为937.65 kg·hm^-2,其中已分解层储量占57.28%。     

UV-B辐射对亚热带森林凋落叶氮、磷元素释放的影响

UV-B辐射对凋落物分解过程的影响已成为全球变化生态学研究中的前沿和热点问题之一.采用分解袋法对自然和UV-B辐射滤减两种环境下亚热带6种代表性树种(杉木、马尾松、木荷、香樟、青冈和甜槠)凋落叶氮、磷元素的释放动态进行了研究.结果表明,凋落叶氮元素的动态表现为直接富集、释放-富集和释放-富集-释放3种模式,磷元素的动态表现为直接释放、富集-释放-富集和无明显变化3种模式.与对照相比,UV-B辐射滤减显著延缓了甜槠凋落叶氮元素及青冈和甜槠凋落叶磷元素的释放(P<0.05),但促进了香樟凋落叶磷元素的释放(P<0.05),对其他树种凋落叶的氮或磷释放无显著影响.凋落叶的初始氮含量和C/N比值不能解释氮释放动态,C/P比值可以部分解释磷的释放.全球环境变化背景下UV-B辐射在湿润亚热带地区森林生态系统过程中的作用尚需进一步认识和理解.     

小兴安岭天然林不同林分汞含量分布特征与生物质汞库估算

植被主要通过叶片气孔吸收大气气态单质汞,森林植被是大气汞重要的汇.量化森林生物质汞库对了解全球汞循环至关重要.为揭示森林乔木层（乔木层分为树干、树叶、树枝、树根和树皮）、灌木层、草本层和凋落物层（凋落物层分为未分解层（Oi）、半分解层（Oe）和已分解层（Oa））汞含量和汞库分配,本研究选取黑龙江省凉水自然保护区小兴安岭原始林阔叶红松林、次生原始林云冷杉林和次生原始林白桦林3种原始林开展植物和凋落物汞含量和汞库调查.结果表明,乔木层各组织中汞含量遵循树皮 > 树叶 > 树枝 > 树根 > 树干的规律,云冷杉林乔木层汞含量总体上高于阔叶红松林及白桦林乔木层汞含量.凋落物中汞含量排序为Oa > Oe > Oi,原始林阔叶红松林凋落物汞含量高于次生原始林白桦林凋落物汞含量,但低于次生原始林云冷杉林凋落物汞含量.进一步估算生物质总汞库发现云冷杉林、阔叶红松林和白桦林分别为212、192和163 μg·m^-2.乔木层地上部分是森林生物质汞库的主体,其树皮汞库占总汞库的37.4%~43.5%,灌木层和草本层仅占总汞库的1%左右.本研究可为进一步评估森林生态系统在大气汞循环中的作用及预测森林火灾发生时生物质燃烧汞释放潜势提供基础数据.     

UV-B辐射对青冈凋落叶化学组成和分解的影响

采用模拟UV-B辐射增强方法研究了UV-B辐射对我国亚热带常绿阔叶林顶极种青冈(Cyclobalanopsis glauca)叶片化学组成及其凋落后分解和养分释放的影响.结果显示,增强的UV-B辐射使青冈凋落叶中的N、K和P含量分别显著增加了154.9%、29.8%和9.7%(P<0.05),使凋落叶中的C∶N、木质素∶N和C∶P比分别显著降低了60.5%、61.7%和8.5%(P<0.05),对C和木质素含量的影响不显著.在随后1 a的分解过程中,生长期间接受增强UV-B辐射的凋落叶分解得更快,但与对照组差异不显著(P>0.05).生长期间接受增强的UV-B辐射促进了P元素的释放,减缓了N元素的富集,对K元素释放无影响.本研究结果有助于全面认识UV-B辐射增强背景下我国亚热带森林生态系统的生物地球化学循环特征.     

红壤丘陵森林生态系统矿质元素循环的计算机模拟

根据1983-1986年在江西泰和县中科院千烟洲试验站小区试验的数据,运用Basic 语言在联想386微机上,利用分室模型成功地模拟了植被分别为人工马尾松(Pinusmossoniana)、枫香(Liquidambar formosana)以及天然次生林内 P、K、Ca、Mg、Fe、Mn 等6种矿质元素的循环。通过计算机模拟,定量地刻划了在0-10年内上述元素在植物、动物、凋落物层与土壤中的运转状态,并给出了循环系数与系统中矿质元素达到稳定状态时的平衡点。     

海螺沟冰川退缩区中铬的分布、累积与来源

以青藏高原海螺沟冰川退缩区为研究对象,借助其长达160a的植被演替序列,探讨Cr的时空分布和累积循环特征,并解析其潜在来源。结果表明,退缩区C层土壤Cr含量为(155.17±32.68)mg/kg,显著高于O层(48.23±10.21)mg/kg(P<0.05)。随着植被的演替,O层土壤Cr含量随淋溶作用的增强而逐渐降低。在植被系统中,各演替阶段优势种对Cr均无显著富集特征(ω<1)。此外,土壤是冰川退缩区生态系统的主要Cr库(2269.90±234.57)mg/m²,而各样地O层土壤Cr储量约为植被的9~20倍。随着演替的进行,土壤有机质含量升高而植被的“归还作用”减弱,导致Oi、Oe层土壤Cr储量逐渐减小而Oa层和植物Cr储量逐渐增大。研究发现,“高循环强度-低吸收利用”为冰川退缩区生态系统中Cr的主要循环策略。根据主成分解析结果,贡嘎山土壤Cr以母质土壤风化来源为主(68.89%),而大气沉降对其影响并不显著。     

森林凋落物研究现状及我国西南喀斯特地区研究展望

近几十年来,我国西南喀斯特地区生态环境退化严重,石漠化面积迅速扩大,林地覆盖率急剧下降,成为制约我国西部大开发生态建设中不可回避的重要科学问题,严重影响了西南地区社会、经济的可持续发展。喀斯特地区土层薄且侵蚀严重,土壤中的有机碳和营养盐主要来自地表枯枝落叶层的分解及累积。在气候变暖、陆地生态系统土壤温度升高、土壤有机碳急速流失和土壤质量退化的背景下,分析不同林下凋落物量和降解动态以及土壤有机碳库积累差异,揭示西南喀斯特地区不同林地凋落物归还量及其对土壤碳库积累的贡献具有极其重要的意义,将为喀斯特地区林地恢复重建和石漠化遏制工作提供科研依据。     

西南喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化通路的影响

氮素是生态系统重要的限制性养分元素之一.研究氮素转化特征对于了解生态系统功能具有重要意义.然而,目前对喀斯特地区氮素转化特征的认识十分有限.同时,喀斯特地区正开展一系列的生态恢复工程措施,生态恢复将对土壤氮素转化过程产生何种影响尚不清楚.为此,本研究在广西环江县喀斯特区域选取3种典型的植被恢复阶段(草地、灌丛、次生林),以农田为参照,采集0~10 cm深度的土壤样品,测定了土壤净氨化速率(净氨化率、真菌氨化和细菌氨化)、净氮矿化速率(净氮矿化、真菌矿化和细菌矿化)、净硝化速率(净硝化、自养硝化、异养硝化、真菌硝化、细菌硝化)及相关土壤理化指标,研究喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化速率的影响.结果表明,总体上喀斯特生态系统硝化速率很高,土壤无机氮主要以硝态氮形式为主,其中自养硝化和异养硝化分别占净硝化速率的80%和20%.添加真菌和细菌抑制剂后,氨化速率增加,而硝化速率下降.另外,随着植被的恢复,土壤氮矿化和硝化速率逐渐增加,而氨化速率逐渐下降.其原因与不同植被恢复阶段的土壤有机碳、总氮、硝态氮、微生物量及氮获取酶的活性有密切关系.这些发现为认识喀斯特生态系统氮素循环特征提供了关键的信息.     

滨海河口湿地生态系统对全球气候变化的影响

本文介绍了当前气候变化和区域可持续发展研究的热点,阐明了湿地生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,分析了潮汐作用作为滨海湿地生态系统中最重要的变量,不仅可以影响到湿地生态系统的生产量、物种丰富度、有机物的积累及物质的循环,而且还可以影响近海及湿地生态系统中溶解有机碳和凋落物等的重新分布,但是其影响程度和规模目前的研究进展还无统一结论。因此,要充分结合国内外滨海河口湿地横向通量的研究进展,以潮汐过程为切入点,进一步深化滨海河口湿地碳收支研究,提高对不同区域及滨海河口滩涂湿地类型的固碳效率、碳库总量和生物地球化学循环过程的认识,从而改善滨海河口湿地碳通量估算的量化水平和精度。     

云南哀牢山大气降雨过程中养分输入及输出变化的初步研究

本文以滇西南中山湿性常绿阔叶林为研究对象,分析了大气降雨对该森林生态系统养分输入和输出的影响。结果表明,该地区在大气降雨过程中养分输入：Ｎ以大气降雨为主；Ｐ、Ｋ、Ｍｇ以穿透雨为主,它们分别占总输入量的６９．８５％、７７．３３％、９８．１９％和８０．４０％；Ｃａ养分输入,大气降雨和穿透雨约各占总输入量的一半,分别是４５．３５％和５４．３８％。养分输出以地下土壤渗漏为主,Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ分别占总输出量的９６．５２％、８６．７９％、６９．１３％、９８．１７％和９７．２１％。在养分循环中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ分别增加了１５．９４１ｋｇ／ｈａ．ａ、０．３５３ｋｇ／ｈａ,ａ、３．８３ｋｇ／ｈａ．ａ和１．２６４ｋｇ／ｈａ．ａ．,而Ｍｇ则减少了０．６５４ｋｇ／ｈａ．ａ。     

Seasonal exports of phosphorus from intensively fertilised nested grassland catchments

We carried out a one year (2002) study of phosphorus (P) loss from soil to water in three nested grassland catchments with known P input in chemical fertilizer and animal liquid slurry applications. Chemical fertilizer was applied to the grasslands between March and September and animal slurry was applied over the twelve months. The annual chemical P fertilizer applications for the 17 and 211 ha catchments were 16.4 and 23.7 kg P/ha respectively and the annual slurry applications were 10.7 and 14.0 kg P/ha, respectively. The annual total phosphorus (TP) export in stream-flow was 2.61, 2.48 and 1.61 kg P/ha for the 17, 211 and 1524 ha catchments, respectively, compared with a maximum permissible (by regulation) annual export of ca. 0.35 kg P/ha. The export rate (ratio of P export to P in land applications) was 9.6% and 6.6% from the 17 and 211 ha catchments, respectively. On average, 70% of stream flow and 85% of the P export occurred during the five wet months (October to February) indicating that when precipitation is much greater than evaporation, the hydrological conditions are most favourable for P export. However the soil quality and land use history may vary the results. Particulate P made up 22%, 43% and 37% of the TP export at the 17, 211 and 1524 ha catchment areas, respectively. As the chemical fertilizer was spread during the grass growth months (March to September), it has less immediate impact on stream water quality than the slurry applications. We also show that as the catchment scale increases, the P concentrations and P export decrease, confirming dilution due to increasing rural catchment size. In the longer term, the excess P from fertilizer maintains high soil P levels, an antecedent condition favourable to P loss from soil to water. This study confirms the significant negative water quality impact of excess P applications, particularly liquid animal slurry applications in wet winter months. The findings suggest that restricted P application in wet months can largely reduce the P losses from soil to water.     

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。     

黄土高原地区小麦生产潜力模拟研究

分析了作物生产潜力常规研究方法的不足,探讨了作物生长模型模拟方法的优势,在模型验证和气象、土壤和作物数据库组建的基础上,应用DSSAT3中的CERES小麦模型模拟研究了黄土高原地区28个代表点冬小麦和春小麦的光温生产潜力和气候生产潜力,统计计算了各点小麦产量潜力多年平均值、标准差、最高值和最低值,分析了潜力值年际变异与地区分布差异,并计算了小麦的水分满足率。黄土高原冬小麦光温生产潜力、气候生产潜力和水分满足率分别为7970～8647kg/hm²、2219～7545kg/hm²和0.278～0.872,春小麦分别为7436～9127kg/hm²、0～7598kg/hm²和0.192～0.961。     

秃杉人工林营养元素含量、积累与分配特征的研究

对广西南丹山口林场秃杉人工林的N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素含量、积累和分配及其随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明,不同组分营养元素含量大小次序为树叶＞干皮＞树枝＞树根＞干材;林木各组分营养元素含量以N,Ca或K最高,其次是P,Mg最低。8、14和28年生林分营养元素积累总量分别为574.79、833.21和1214.11kg·hm^–2,其中乔木层营养元素积累量依次占92.87%、86.74%和85.88%,林下植被层依次占2.02%、2.99%和4.62%,地表现存凋落物层依次占5.11%、10.27%和9.50%;乔木层均以N或Ca积累量最多,Mg最少;秃杉人工林不同组分营养元素积累量的分配随林分年龄的增长发生变化,由8年生和14年生以树叶和树枝为主,逐渐转移到28年生以干材和树皮为主。3个林分年龄秃杉林每积累1t干物质需要5种营养元素总量分别为8.97、6.40和4.21kg,其中对N或Ca的需求量最大,Mg最少。     

生态修复区盐地碱蓬群落碳、氮储量及其影响因素分析——以辽河三角洲大凌河口湿地为例

为揭示土壤环境变化及植物群落结构对修复初期河口湿地碳汇格局的影响,本文运用方差分解方法测算了群落尺度辽河口湿地生态修复区碳、氮储量分配格局,并定量阐明了盐度、含水率、高程等环境因子对碳、氮储量的影响贡献率。结果表明：（1）春、秋季,土壤碳储量分别为41.93 t/ha和44.72 t/ha,氮储量分别为8.65 t/ha和8.80 t/ha;植物碳储量分别为8.97 kg/ha和180.48 kg/ha,氮储量分别为0.61 kg/ha和16.27 kg/ha。（2）植物碳氮储量与株高、盖度呈显著对数函数关系,与土壤微生物量碳氮及土壤氮的周转速率呈显著负相关性。（3）土壤含水率、群落盖度和高程是影响碳、氮储量的最主要因子,地形高程和含水率能解释幼苗期碳、氮储量分异的45.6%以及成熟期碳、氮储量分异的54.5%。研究结果证明了微地形改造、生态补水等措施对湿地碳汇能力的提升具有重要作用。     

黄河流域秦岭主要林分凋落物的水文生态功能

用水量平衡场和收获法研究了秦岭松栎林带主要林型凋落物在生态系统水分循环和营养循环中的功能。26龄锐齿栎林、24龄油松林和24龄华山松林凋落物现存量平均值为17.475t/hm₂,排序为华山松林>油松林>锐齿栎林。3种林分年凋落物平均值为4.179t/hm₂,前者是后二者的1.4倍,但凋落物现存量不及后二者一半。生长季节,3种林分凋落物层蓄留量平均值为44.81mm,占同期大气降水量的4.47%,阔叶林较针叶林高。地面蒸发量及其蒸发率为:无林裸地>阔叶林地>针叶林地,无凋落物覆盖>凋落物覆盖;针叶林地表蒸发季节变化相对稳定,阔叶树的变化较大。3种林分凋落物N、P、K、Ca和Mg含量平均值分别为1.08%、0.07%、0.37%、1.37%和0.21%,锐齿栎林较大,油松林和华山松林则差异不大。凋落物主要营养元素积累量平均值为502.5kg/hm₂,排序为:油松林>华山松林>锐齿栎林。锐齿栎林、油松林和华山松林5种营养元素年吸收量、归还量分别为334.4kg/hm₂和147.2kg/hm₂,195.5kg/hm₂和66.9kg/hm₂及138.8kg/hm₂和80.4kg/hm₂,不同林分营养元素的年吸收量和归还量也存在一定差异。锐齿栎林不仅对林地营养元素要求较高,而且循环较快。     

Nitrogen cycle of a typical Suaeda salsa marsh ecosystem in the Yellow River estuary

The nitrogen (N) biological cycle of the Suaeda salsa marsh ecosystem in the Yellow River estuary was studied during 2008 to 2009. Results showed that soil N had significant seasonal fluctuations and vertical distribution. The N/P ratio (15.73±1.77) of S. salsa was less than 16, indicating that plant growth was limited by both N and P. The N absorption coefficient of S. salsa was very low (0.007), while the N utilization and cycle coefficients were high (0.824 and 0.331, respectively). The N turnover among compartments of S. salsa marsh showed that N uptake from aboveground parts and roots were 2.539 and 0.622 g/m2, respectively. The N translocation from aboveground parts to roots and from roots to soil were 2.042 and 0.076 g/m2, respectively. The N translocation from aboveground living bodies to litter was 0.497 g/m2, the annual N return from litter to soil was far less than 0.368 g/m2, and the net N mineralization in topsoil during the growing season was 0.033 g/m2. N was an important limiting factor in S. salsa marsh, and the ecosystem was classified as unstable and vulnerable. S. salsa was seemingly well adapted to the low-nutrient status and vulnerable habitat, and the nutrient enrichment due to N import from the Yellow River estuary would be a potential threat to the S. salsa marsh. Excessive nutrient loading might favor invasive species and induce severe long-term degradation of the ecosystem if human intervention measures were not taken. The N quantitative relationships determined in our study might provide a scientific basis for the establishment of effective measures.     

牛粪-化肥配施对水稻田氮磷迁移转化的影响

在控制外源N输入量相同的前提下,通过田间小区实验,探讨有机肥与化肥不同施用量（牛粪施用量：5,10,20t/hm²）对稻田田间土-水界面氮磷迁移转化特征的影响.结果表明：控制稻田水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP输出的最佳时期分别为施肥后的第5,30,7,20d,且TN和TP浓度随时间变化符合单指数衰减方程（0.7444≤R²≤0.9724;1.1×10^-6≤F≤0.0055）.采用牛粪部分代替化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田退水中TN、TP输出负荷（41.8%、36.0%、64.3%;20.3%、39.1%、48.9%）,还可以降低稻田水中N/P,降低水体富营养化风险.同时,牛粪的施用可提高土壤中脲酶和磷酸酶的含量,促进氮磷向植物可吸收形态转化.综合经济成本和生态效益核算,采用10t有机肥代替无机肥的处理是相对经济环保的施肥方法,该施肥方式下,氮磷年输出负荷分别为17.70,1.26kg/hm².     

藏东南高山松天然林水文过程中养分元素变化特征

对藏东南高山松天然林内的穿透雨、树干茎流以及林外大气降水进行了观测和取样,测定了水样中的N、P、K、Na、Ca、S、Mg、Si、Mn、Fe、Cu和Zn元素的含量,分析了其降水过程中养分元素浓度变化特征和输入规律。结果表明：大气降水、穿透雨和树干茎流中,养分元素浓度值的最大变异系数分别是1.485（Zn）、0.844（Na）和0.809（P）,最小变异系数分别为0.255（S）、0.304（S）和0.318（Si）。3种形式水样中,微量元素之间以及微量元素与其他元素之间浓度值相关性不显著,其他元素俩俩之间浓度值相关性大部分达到显著水平。3种水样中,Cu元素年平均浓度值均最小,分别为0.023、0.047和0.066 mg/L,最大浓度分别为1.604 mg/L（N）、3.401 mg/L（Na）和4.371 mg/L（Na）。3种水样中各养分元素浓度值差异显著,并且均表现为：树干茎流>穿透雨>大气降水,各养分元素浓度月变化主要呈“∩”型、“N”型或“∪”型。所有元素的树干茎流和穿透雨淋溶系数均大于1,并且前者均大于相应的后者。研究期间,3种形式的养分输入量分别为64.172、79.949和15.623 kg/hm²。养分净淋溶量为34.057 kg/hm²（N除外）,净淋溶量排序为：Na>Ca>K>Mg>Si>S>P>Mn>Fe>Zn>Cu,N元素净淋溶为-2.658 kg/hm²。