大气CO2浓度升高对农田生态系统的影响

自由大气CO2浓度升高(简称FACE,即Free A ir CO2Enrichment)对陆地生态系统的影响是全球变化研究中的一个热点。综述了FACE条件下,农田土壤植物生物量质量变化和土壤微生物对植物的反馈作用,以及土壤痕量气体排放的趋势变化。     

海拔梯度上的植物生长与生理生态特性

环境是植物生存和发展的条件,在各种不同的生境中聚生着特定的植物种类.全球气候变化迅速而显著地改变着高海拔地区的生态环境,这必将导致山地植物生理生态适应性、分布界限等发生变化,这些变化反过来又会对气候变化造成深远影响.因此,研究山地植物的生理生态特性,揭示其对全球气候变化的响应和适应性,具有重要的现实与科学意义.海拔梯度由于包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧烈变化而成为了研究植物对全球气候变化响应的理想区域.随着海拔升高,气温下降、大气压及CO2分压降低、光强增加等,植物的生态和生理特征将产生巨大的变化,可能影响到植物种类在海拔梯度上的分布、植物群落的结构组成.一些亟待回答的问题包括:全球气候变化将如何影响高山植物的生长环境?环境变化如何影响植物生理生态适应性?植物群落的分布、结构和组成将发生哪些变化?这些变化又将怎么样影响气候进一步变化?众多的研究报导了树木的生理生态特征、生长速率和生产力等对海拔的响应.本文在总结前人研究的基础上,系统地综述了海拔梯度上温度、水分、光照、土壤等环境因子的差异对高山植物的生长及生理生态特性的影响,以及植被分布的变化,旨在阐明植物对全球气候变化的行为与生理生态响应,以期为该领域的深入研究提供参考.     

大气CO2浓度升高对农田土壤颗粒组成及其碳周转的影响

采集FACE(Free Air CO2 Enrichment)平台下运行3年的水稻(Oryza sativaL.)/小麦(Triticum aestivumL.)轮作土壤(0~15cm耕作层土壤),利用超声波分散-湿筛分法对烘干土样进行颗粒分级,分析土壤各粒级及其碳、氮的分布特征,研究大气CO2浓度升高对土壤碳周转的影响。结果表明:高浓度大气CO2条件下稻/麦轮作3年后,土壤颗粒组成较对照发生了改变,>53μm粒级的质量分数减小27%(p<0.05),约占土壤总质量20%;53~25μm粒级的质量分数增大35%(p<0.05),约占土壤总质量25%;<25μm无明显变化,约占土壤总质量55%,三种粒级之间质量分数呈显著差异(p<0.05)。FACE条件下,不同粒级土壤颗粒碳质量分数在两个氮水平下平均为:>53μm(30.60g·kg-1),<25μm(13.08g·kg-1),25~53μm(12.85g·kg-1),氮质量分数分别为2.42g·kg-1,1.33g·kg-1,1.12g·kg-1。>53μm粒级的土壤颗粒碳、氮质量分数均极显著高于其它两个粒级(p<0.001)。FACE条件下土壤总碳、氮质量分数高于对照,增幅分别为6.2%和6.7%。从各粒级土壤颗粒碳、氮质量分数变化分析,新增碳、氮主要进入>53μm粒级中,表明该粒级土壤颗粒对土壤碳氮循环(转化和保存)起着重要作用。该研究结果表明高浓度大气CO2条件下,稻/麦轮作农田土壤将成为大气CO2的汇,这将为预测我国未来农田土壤碳的变化趋势提供科学依据。     

林地的水分动态及其对树木生长的影响——以香桂（Cinnamomum subavenium）人工林为例

土地利用变化引起的水分条件变化反过来又会影响植被的生长,然而,森林-水分-植物生长之间相互作用关系的研究还很少。以香桂（Cinnamomum subavenium）人工林为例,在盐亭生态试验站开展观测,研究了无枯落物林地（FB）、有枯落物林地（FL）和裸地（BL）的水分动态（土壤水分、径流组成和径流量）,比较了FB和FL样地树木高、基径、叶面积、比叶面积（SLA）、地上和地下生物量。研究结果表明：①FL样地的土壤含水量最高,其次是FB样地,而BL样地的土壤含水量最低;②地上径流展现了与土壤水分相反的趋势（FLFB〉BL）,3个样地的总径流量则没有表现出一个明确的大小关系。在观测期间,BL、FB和FL的地表径流量分别为284.68、222.93和68.98cm,地下径流分别为57.83、134.00和289.52 cm,总径流量依次为343.16、356.93和358.35 cm;③在观测早期,FL样地和FB样地植物形态学特征、SLA以及地上和地下生物量均没有显著差异（p〉0.05）。在观测期末,虽然两个样地的基径和SLA无显著差异,然而其他指标差异极显著（p〈0.005）。在观测末期,除SLA外,FL样地植物的高、基径、叶面积、地上生物量和地下生物量分别高于FB样地,表明该样地植物生长条件更好。这些结果表明森林改善了自身的水分环境,而水分环境的改善又反过来促进了森林的生长,森林植被-水分条件的这种相互促进作用是森林系统生存策略的一种表现。     

岷江上游植被在汶川地震中的损毁及灾后恢复状况

岷江上游是四川盆地和长江干流的重要生态屏障，其植被资源在汶川地震中遭受了严重破坏。以震前（2006年）和震后（2008年和2010年）的遥感影像数据为基础，研究了该区域植被在地震中的受损情况及灾后恢复状况。研究表明：受地震影响，岷江上游森林、灌木、草地和荒漠植被面积在2006～2008年分别下降23 124、15 409、7 482 和2 656 hm2，降幅依次为273%、253%、104%和412%，而沼泽面积变化不大；经过灾后恢复，森林、灌木、草地和荒漠植被面积在2008～2010年分别恢复12 104、21 283、10 554 和2 847 hm2，分别占受损面积的52%、138%、141%和107%，而沼泽面积变化依然不大。植被的这些变化对区域的生态服务功能产生了深远影响。对合理开发利用区域资源、妥善处理经济建设和生态环境保护矛盾以及科学保障长江流域的生态安全都具有一定的指导意义     

卧龙自然保护区华西箭竹（Fargesia nitida）生态学特征随海拔梯度的变化

海拔梯度由于包含了温度、水分、光照等环境因子的剧烈变化而成为研究植物的环境适应性及其对全球气候变化响应的理想区域。在卧龙自然保护区沿海拔梯度研究了华西箭竹（Fargesia nitida（Mitford）T.P.Yi）分株的丛结构,比叶面积（SLA）、基径、株高、枝下高、单株地上部生物量及各器官生物量的分配。结果表明：华西箭竹丛结构表现为平均单丛面积和丛密度随着海拔升高呈先增大后降低的趋势,而单丛分株数先减少后增大;华西箭竹分株生长特征除SLA和枝下高线性降低,其他各调查变量随着海拔升高,总体呈先增大后减小的单峰变化趋势,高峰值在2 800 m附近。反映了环境因子随海拔升高的非线性变化。分析认为,高海拔地区的华西箭竹对温度较为敏感,气候变暖将有利于它的生长,因此其分布上限可能会提高。本研究结果拓展和丰富了海拔梯度上植物对异质性环境的适应和响应的规律研究,也可对地震后保护区植被的恢复与重建提供科学参考。