短花针茅荒漠草原生态系统净碳交换对载畜率的响应

草地生态系统作为中国最大的陆地生态系统,其碳循环的动态变化在全球碳收支平衡中扮演着重要角色。为探讨短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原净CO_2交换的日变化和季节变化特征,阐明放牧及土壤温度和湿度的季节性变化对生态系统净CO_2交换的影响,采用便携式光合仪LI-6400(LI-COR,USA)和密闭式箱法于2013—2014年生长季(5—10月)测定了对照(CK)、轻牧(LG)、中牧(MG)和重度放牧(HG)4个处理的生态系统净碳交换。结果表明:短花针茅荒漠草原净CO_2交换具有明显的日变化规律。净碳交换的日动态主要受气温影响,昼间净碳吸收随温度升高而降低,甚至出现碳释放;夜间随气温降低,生态系统呼吸减弱。整个生长季,短花针茅荒漠草原表现为碳汇,在植物生长季的高峰期,净碳吸收达到峰值(-2.96mol·m~(-2)·s~(-1))。年际间生态系统净碳交换差异显著(P0.000 1),净碳交换主要受降水调控。净碳吸收与土壤温度在两年间均呈显著的二次多项式关系(P0.01),而与土壤湿度的关系则是2013年为显著的线性关系(P0.000 1),2014年为显著的二次多项式关系(P0.01)。土壤温度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.31~0.36,而土壤湿度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.26~0.51。HG区净碳吸收速率(-0.66mol·m~(-2)·s~(-1))显著低于CK区(-1.65mol·m~(-2)·s~(-1))。放牧减弱了荒漠草原的固碳潜力。     

多溴联苯醚及其衍生物在土壤中的分布、转化和生物效应研究进展

多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers,PBDEs）作为一种良好的溴系阻燃剂被大量地添加到工业产品中,随着产品的使用、回收和废弃处理会进入各种环境介质中,是一类分布十分广泛的持久性有机污染物.PBDEs的衍生物羟基化多溴联苯醚（hydroxylated polybrominated diphenyl ethers,OH-PBDEs）和甲氧基化多溴联苯醚（methoxylated polybrominated diphenyl ethers,MeO-PBDEs）,由于具有比母体化合物更大的毒性效应和更复杂的环境行为也受到人们广泛关注.通过对PBDEs及其衍生物在土壤中的分布特征、转化规律及生物效应研究的最新进展进行综述发现,PBDEs在土壤中的分布浓度随离工业区距离增加而减小,且大多数污染地区土壤中以高溴代PBDEs为主,偏远地区土壤中则以低溴代PBDEs为主.进入土壤的PBDEs在动物、植物体内及微生物作用下均可发生脱溴代谢转化产生低溴代PBDEs,也可发生羟基化生成OH-PBDEs和甲氧基化生成MeO-PBDEs,与此同时,OH-PBDEs和MeO-PBDEs之间也会发生相互转化.PBDEs及其衍生物作为一种环境内分泌的干扰物对大部分的植物、动物都有显著的毒性效应,对植物而言能够抑制植物种子萌发、幼苗生长、损伤细胞结构以及影响植物代谢活动等;对动物而言能够影响动物的内分泌功能、妨碍动物生殖系统的发育以及对神经系统产生毒性等.目前,关于PBDEs及其衍生物在土壤生态系统中环境化学行为和生态毒性的报道十分有限,探讨土壤中PBDEs的代谢转化过程和毒性效应可为全面深刻地认识PBDEs的环境行为和潜在生态风险提供科学参考.      

荒漠草原主要植物种群生态化学计量学特征季节变化

以内蒙古高原荒漠草原为研究对象,对其主要植物种群短花针茅(Stipa breviflora)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、碱韭(Allium polyrhizum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、栉叶蒿(Neopallasia pectinata)的生态化学计量学特征进行了研究,探讨不同阶段主要植物种群的生态化学计量学特征及变异系数,揭示荒漠草原不同物种、不同发育阶段w(C)、w(N)、w(P)及其计量关系,以期为大尺度、大范围的生态化学计量学研究提供依据。结果表明,荒漠草原主要植物种群w(N)/w(P)均小于14,生长主要受到N素的限制。植物w(C)、w(C)/w(N)的季节变异范围较小,分别为2.58~14.09、14.85~29.92,表现出较强的内稳性;植物P的变异范围为26.39~51.56,植物N的变异范围为18.39~36.51,植物w(C)/w(N)、w(C)/w(P)的变异范围分别为14.85~29.92和26.29~43.38。短花针茅全氮的变异系数最大,为36.51%。无芒隐子草w(C)、w(P)、w(C)/w(P)和w(N)/w(P)的变异系数均为最高,分别为14.09%、51.56%、43.38%和37.19%。w(C)/w(N)的变异系数以短花针茅最高,为29.92%。各物种叶片w(N)、w(P)含量均表现出在生长初期显著大于其他生长时期(P0.05),叶片w(C)表现为生长初期低于生长后期,叶片w(C)/w(N)和w(C)/w(P)随生长季推移逐渐升高。植物叶片w(C)、w(N)及w(C)/w(N)、w(C)/w(P)、w(N)/w(P)主要受植物种类的影响,其次为植物种类与月份之间的交互作用,最后为月份的影响,而植物w(P)含量主要受月份的影响。     

3种土壤改良剂对河套灌区玉米田温室气体排放的影响

为研究膨润土、生物炭和聚丙烯酸钾等土壤改良剂对农田温室气体排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法研究了5种不同施肥处理(不施肥、常规施肥、常规施肥+膨润土、常规施肥+生物炭、常规施肥+聚丙烯酸钾,分别标记为NF、CK、B、C和PAM)下河套灌区2015、2016两年玉米田温室气体排放动态变化.结果表明,玉米生育期内,河套灌区农田N_2O呈双峰型排放规律,各处理于追肥灌水后5~7 d出现N_2O排放峰值;农田CH_4排放无明显规律,个别处理于追肥灌水后6 d左右出现CH_4排放峰值,其余时期均表现为土壤对CH_4的吸收作用;CO_2呈单峰型排放规律,于玉米拔节期出现排放峰值.相关性分析表明,土壤温度的升高,可显著增加土壤N_2O和CO_2的排放速率.与CK相比,B和PAM处理可显著降低N_2O累计排放量(P0.05),降幅分别为38.59%和45.35%;B、C处理可显著增强土壤对CH_4的吸收作用(P0.05),累计吸收量分别增加144.44%和172.22%;B、C处理CO_2累计排放量与CK差异显著(P0.05),与CK相比分别降低25.40%和22.21%.总体来说,B、C和PAM处理下综合增温潜势较CK分别降低27.77%、19.61%和12.16%,温室气体排放强度降低35.20%、26.65%和13.36%.与CK相比,B、C处理下玉米产量显著提高11.33%和9.59%,净生态系统经济预算显著增加16.15%和12.65%(P0.05).综上所述,对河套灌区玉米种植体系而言,常规施肥基础上添加膨润土、生物炭是提高作物产量、降低增温潜势的有效农业措施.     

根分泌物2,4-二叔丁基苯酚对短花针茅荒漠草原土壤细菌群落的影响

植物根系分泌物对调节根际微生物群落、改善根际微环境以及植物群落中的种间相互关系均具有重要的作用。为探究内蒙古荒漠草原优势植物根分泌物中酚酸类组分2, 4-二叔丁基苯酚(2, 4-BDP)对根际微生物的影响,设置4组不同质量浓度处理研究2, 4-BDP对荒漠草原土壤细菌群落的影响,即CK(0mL·g~(-1))、LG(2.5mL·g~(-1))、MG(7.5mL·g~(-1))和HG(12.5mL·g~(-1)),并于25℃下培养3周后,采用IlluminaMiseq高通量测序技术对土壤中细菌16SrDNA的V3-V4区域进行了测定。结果表明:荒漠草原土壤中优势菌酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度随2, 4-BDP浓度增加而显著降低(P0.05),各处理中其丰度表现为CK (45.93%)LG (32.06%)MG (13.62%)HG (4.47%);放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度随2, 4-BDP浓度增加而显著增加(P0.05),其中,放线菌门的丰度表现为CK (3.14%)LG (5.67%)MG (26.26%)HG(40.11%),厚壁菌门的丰度表现为CK (1.66%)LG (1.85%)MG (15.48%)HG (28.10%);而变形菌门(Proteobacteria)的丰度表现出低促高抑的浓度效应,各处理中其丰度表现为MG (32.87%)LG (30.73%)CK (19.97%)HG (18.05%)。当2, 4-BDP浓度为2.5mL·g~(-1)时,土壤细菌多样性和丰富度无显著变化,优势细菌属Gp4、Gp6、Gp25、Gp7的丰度显著降低,而Pseudomonas、Rhizobium、Sphingomonas和Bacillus等根系促生菌的丰度显著增加,有助于改善土壤中细菌群落结构。当2,4-BDP质量浓度达7.5mL·g~(-1)和12.5mL·g~(-1)时,就会对部分细菌产生抑制作用,土壤中细菌多样性显著降低,不利于土壤健康发展。     

内蒙古林草交错带有机氯农药的多介质分布特征及风险评价

本研究采集了内蒙古林草交错带土壤、凋落物和树皮等环境样品，通过对样品中有机氯农药(OCPs)含量进行测定，分析其残留特征、可能来源及潜在的生态风险.研究结果表明,研究区内土壤中ΣOCPs浓度为7.07—435.80ng·g^-1dw，平均值为85.22 ng·g^-1dw；凋落物中ΣOCPs浓度为7.52—35.48 ng·g^-1dw，平均值为21.52 ng·g^-1dw；活树皮中ΣOCPs浓度为0.99—13.19 ng·g^-1dw，平均值为8.11 ng·g^-1dw；死树皮中ΣOCPs浓度为5.75—38.89 ng·g^-1dw，平均值为12.11 ng·g^-1dw.不同环境介质中的OCPs以异狄氏剂醛、硫丹硫酸酯、HCHs、DDTs为主.不同土地利用类型下，土壤中OCPs的含量差异较大，农业用地、森林土壤中含量较高，边缘草地土壤中较低.来源分析表明，HCHs的主要来源于林丹的输入，DDT主要来源于外界新污染物的...     

荒漠草原土壤线虫对氮沉降及降雨变化的响应

为了解氮沉降和降雨变化对短花针茅荒漠草原土壤线虫的影响,试验设计采用主区为增雨30%（W）和减雨30%（R）、自然降雨（CK）3种水分处理,副区为0（N0）、30（N30）、50（N50）和100（N100） kg/（hm²·a）4个氮素梯度共12个处理.结果表明：研究区共鉴定土壤线虫隶属41属,群落优势属为丽突属（Acrobeles）和拟丽突属（Acrobeloides）,增雨较氮添加显著增加了线虫数量,且在10月份尤为明显,减雨下N50梯度更利于线虫数量增加;从功能类群来看,土壤0~10cm食细菌线虫数量最多（占总数41.00%~45.56%）,并随季节动态呈上升趋势,捕杂食线虫数量最低,食细菌和食真菌线虫与氮梯度呈负相关关系;从生态指数来看,仅增雨抑制了土壤线虫多样性,单一氮添加没有改变线虫群落多样性和稳定性,但较低的氮添加会显著降低了线虫丰富度.不同季节动态处理下,土壤矿化途径受食微线虫的影响,有机质以真菌降解通道为主,减雨施氮下提高了土壤抗干扰能力;pH值、有机质、铵态氮含量是影响土壤线虫群落重要的环境因子,土壤氮含量增多及pH值降低增加了偏K策略者类群数量,降低R对策者类群数量,土壤线虫群落结构的变化,表明短花针茅荒漠草原生态系统地下食物网稳定性渐趋增强.     

水氮控制对荒漠草原中小型土壤动物的影响

为了解模拟氮沉降和降雨变化对短花针茅荒漠草原中小型土壤动物的影响,本试验设计主区为自然降雨（CK）、增雨30%（W）和减雨30%（R）3个水分处理,副区为0（N0）,30（N30）,50（N50）和100（N100） kg/（hm²·a）4个氮素处理共12个处理.研究表明：在相同的水分处理中随着氮浓度的不断增高,表层土壤中中小型土壤动物的个体密度呈先上升后下降趋势.W-N30处理下中小型土壤动物个体密度高于其他处理（P<0.05）,类群数随着氮浓度升高呈下降趋势,减雨与过量施氮对表层土壤中中小型土壤动物个体密度具有抑制作用.短花针茅荒漠草原中小型土壤动物在土层中具有明显的表聚特性.另外,冗余分析（RDA）表明,研究区内中小型土壤动物的优势类群与常见类群受环境因子影响较显著,土壤pH值、温度、含水量、有机质和植物全C、全N、C/N对中小型土壤动物个体密度影响均较大,但短期内对类群数的影响不显著.当短花针茅荒漠草原面临全球变化时,随着氮沉降量逐渐增加,表层土壤中中小型土壤动物个体密度先逐渐增加,当达到不同水分条件下氮浓度阈值时,则对表层土壤中中小型土壤动物产生抑制作用.     

不同干扰方式对呼伦贝尔典型草原生态系统特征的影响

近年来剧烈的人类活动和自然因素变化致使生态系统退化,表现为草地植被退化、生物种类单一、土壤物理性质变差等。为了探讨内蒙古典型草地生态系统的结构和功能变化,以呼伦贝尔典型草原退牧还草工程区为研究对象,采用成对取样方法(围栏内-围栏外)对退牧还草工程区禁牧和休牧两种干扰方式下植被恢复过程中物种多样性、地上生物量、土壤容重和水分等的变化特征进行了研究,以期为草地的合理利用和管理提供理论依据。结果表明:(1)不同干扰方式对草地物种多样性和地上生物量有明显影响,物种的多样性指数和丰富度指数在禁牧区分别为1.73和7.59,在休牧区为1.47和5.70,全部表现为禁牧区休牧区(P0.05)。地上生物量则相反,在禁牧区和休牧区分别为36.34 g?m~(-2)和42.83 g?m~(-2),表现为禁牧区休牧区;(2)不同干扰方式对草地土壤物理性状有明显影响,但不同指标对干扰方式的响应不同。禁牧有利于土壤含水量的积累,放牧导致土壤紧实、容重增加,同一土层深度土壤含水量表现为禁牧区休牧区,例如0~10 cm处土壤含水量在禁牧区和休牧区分别为4.57%和2.80%,禁牧区显著高于休牧区(P0.05);土壤容重则相反,表现为禁牧区休牧区。综上所述,不同的生态工程措施对草原生态系统有明显影响,禁牧有利于维持较高的物种多样性和维持较好的土壤物理性质,休牧可提高草原生产力,退牧还草工程对恢复草原生态功能起到了积极的作用。