黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

旅游踩踏对梵净山植物根系真菌群落的影响

为探讨旅游踩踏对世界自然遗产地梵净山地区植物根系真菌群落的影响,在梵净山海拔1100,1500和2000m处设置极重度踩踏区、重度踩踏区、中度踩踏区、轻度踩踏区和未踩踏区,利用高通量测序技术分析植物根系真菌群落特征.结果表明:子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌门,晶杯菌科(Hyaloscyphaceae)、皮盘菌科(Dermateaceae)、小蔓毛壳科(Herpotrichiellaceae)和球囊霉科(Glomeraceae)为优势科.中度踩踏区或轻度踩踏区植物根系真菌具有较高丰富度和多样性,旅游踩踏、海拔、旅游踩踏和海拔交互作用均显著影响植物根系真菌群落组成.海拔、旅游踩踏、根组织密度和叶生物量显著影响植物根系真菌丰富度,Shannon指数受海拔、旅游踩踏、比根长、根碳含量和叶生物量的显著影响.旅游踩踏、海拔、土壤全碳、土壤全磷、根碳含量、平均根直径、叶生物量和叶碳含量显著影响植物根系真菌群落结构,其中土壤和植物根叶碳磷含量对塑造真菌群落的贡献最大.     

三江源区退化天然草地和人工草地生物量碳密度特征

生物量碳密度是生态系统表征碳截存能力的重要功能特征之一。为明晰三江源区高寒草地生物量碳密度特征,选取源区内3个县（玛沁县、甘德县、达日县）的退化天然草地（黑土滩）、退化人工草地、未退化天然草地为研究对象,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,对样区地上生物量、根系生物量及其碳密度进行测定与分析。结果表明：“黑土滩”地上生物量高于退化人工草地和天然草地;“黑土滩”活根和死根生物量都低于天然草地和退化人工草地。退化人工草地、“黑土滩”和天然草地的总生物量碳密度分别为719.47、706.57和2 233.09 g/m²。草地退化不仅改变了生态系统的生物量分配,而且改变了地上部分、活根和死根中的碳密度分配比例。退化人工草地和天然草地的活根和死根碳密度占总生物量碳密度的90%以上,“黑土滩”活根和死根碳密度占79.41%。活根碳密度与总生物量碳密度的比值在3种不同草地群落间的变化较地上植被和死根的大,因此,活根碳密度比例可以作为草地退化的敏感指标。     

冬小麦返青-拔节期土壤的自养和异养呼吸研究

以种植了4个不同密度冬小麦的土壤为研究对象,在返青-拔节期应用根生物量外推法定量研究了土壤呼吸的各组分,即自养呼吸(根呼吸)和异养呼吸.2006年2月27日、3月6日、3月13日、3月20日4次的测定结果表明,土壤的异养呼吸速率分别为68.5,62.8,76.8,119.6mg·m-2·h-1;由于小麦生长的补偿效应使得不同种植密度下的根生物量差异减小,在3月27日的试验中,根生物量外推法不能确定出土壤异养呼吸的数值.进一步的分析结果表明,在每个采样日不同种植密度下的小麦根呼吸系数均无显著差异;而所有小麦种植密度的平均根呼吸系数随作物生长呈下降趋势.可将根呼吸系数(Rre)表示为根系氮含量(N)和土壤体积含水量(W)两因子的指数影响函数,其表达式为:Brc=0.001e(0.375W 5.503N).式中,W,N分别为土壤体积含水量和根系氮含量,Rrc 为根呼吸系数,决定系数 R2=0.966.应用根系氮含量和土壤湿度这两个因子可较好的模拟根呼吸系数的动态变化.对于与田间实际小麦种植密度接近的处理而言,在返青-拔节期根呼吸占土壤呼吸的比例在28%～81%之间变异.     

磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

玉米根系Cr~(6+)吸收动力学特征及幼苗生长的反应

通过水培方法,研究了玉米根系对以K2Cr2O7形式添加的Cr6+的吸收特征及其不同浓度Cr6+对玉米根系和幼苗生长的影响。结果表明,玉米植株Cr6+含量随溶液中Cr6+浓度的增加而增加,吸收动态符合Michaelich-Menten模拟曲线方程特征,根系Cr6+含量明显高于地上部Cr6+含量,富集系数也极显著高于地上部。Cr6+对玉米形态生长的影响表现为"低促高抑"特征,低浓度Cr6+(<1.00 mg/L)促进玉米根系形态发育,根长、根表面积、根体积及生物量明显增加;高浓度Cr6+(≥1.00 mg/L)抑制玉米根系发育,当Cr6+浓度达到2.00 mg/L时,即可极显著降低玉米幼苗的根长和根表面积。不同浓度的Cr6+处理使玉米幼苗叶绿素含量较不添加Cr6+的对照均有所下降,表现出"脉间失绿"症状,其中低浓度Cr6+处理因玉米生物量的增加造成的稀释作用使得这种"失绿"症状尤为明显。     

树木修复过程中微生物对酸化剂的响应

利用根箱开展了树木修复过程中不同酸化剂处理土壤微生物生物量的动态响应研究。结果表明较高浓度的阿特拉津对土壤微生物具有毒害作用,土壤微生物生物量随时间推移呈总体下降趋势;单纯的树木修复并不能显著提高土壤微生物生物量,酸碱调节剂的施用改变了根际微域的土壤环境,对微生物数量及群落结构产生刺激作用。酸碱调节剂对土壤中微生物活性及其利用氮源的能力具有促进作用:升华硫能在一定程度上减缓土壤微生物生物量碳的降低,氢氧化钙对土壤中微生物活性的恢复具有积极的促进作用。     

氮添加和地下水位交互作用对通江湖泊湿生植物陌上菅生长的影响

研究地下水位变化和氮沉降对植物功能性状的影响,有助于揭示植物对环境变化的响应和适应规律.采用原位试验的方法,选择不同地下水位梯度〔低水位（-75 cm）、中水位（-69 cm）、高水位（-39 cm）〕和氮添加〔缺氮处理（430 g/m2）、空白对照（0 g/m2）、低氮（4.32 g/m2）、中氮（8.64 g/m2）、高氮（17.28 g/m2）〕（其中缺氮处理添加量以碳元素含量计,其余处理以氮元素含量计）,研究升金湖消落带湿地物种丰富度、陌上菅（Carex thunbergii）地上生物量和根系形态学指标对地下水位和氮添加的响应.结果表明:①双因素方差分析显示,地下水位主要影响物种丰富度、陌上菅地上生物量和根系形态学指标;氮添加主要影响土壤养分含量和陌上菅比根长、根比表面积及根组织密度;地下水位和氮添加的交互作用对陌上菅比根长和根平均直径影响显著（P < 0.05）;相对而言,水位对陌上菅的影响大于氮添加.②地下水位对陌上菅地上生物量和根系形态学指标有显著影响.地下水位升高会降低陌上菅地上生物量、根系比根长和根组织密度,同时增加其根平均直径和根比表面积,且不同处理间差异显著（P < 0.05）.在空白对照处理下,相比于低水位,高水位下陌上菅地上生物量、比根长和根组织密度分别降低了97.6%、46.1%、86.1%,根平均直径和根比表面积分别增加了326.1%、198.5%.③氮添加主要影响陌上菅根系形态学指标.随着施氮水平的增加,陌上菅比根长和根比表面积呈现先减后增的趋势,根组织密度呈现先增后减的趋势.在高水位条件下,相比于空白对照,低氮处理下陌上菅比根长和根比表面积分别减少了36.1%、41.8%,陌上菅根组织密度增加了182.4%,且差异显著（P < 0.05）.研究显示,地下水位升高与氮添加对陌上菅地上生物量和陌上菅比根长的影响呈相互抵消的态势,这体现了土壤水分增加对陌上菅生长的胁迫作用;水位升高和氮添加对根比表面积和根组织密度的影响表现为协同效应,揭示了在水位胁迫条件下陌上菅对养分获取策略的变化.      

复垦红壤中牧草根际微生物群落功能多样性

通过盆栽试验研究了浙江省诸暨铜矿区复垦红壤牧草根际微生物生物量及群落功能多样性的变化.结果表明,种植不同牧草使矿区土壤根际微生物生物量碳发生了显著的变化,其影响大小因矿区土壤污染程度而异.无污染和轻度污染土壤根际微生物生物量碳变化表现为黑麦草+三叶草>三叶草>黑麦草>未种植土壤,处理间差异均达显著水平(P<0.05),重度污染环境下各处理间差异不明显.Biolog数据分析显示,种植不同牧草的矿区土壤根际微生物群落结构和功能多样性也发生了相应改变,根际土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)均显著高于未种植牧草土壤,处理间差异达极显著水平(P<0.001).典型变量分析揭示了不同牧草根际微生物群落利用碳源种类和数量存在明显差异.     

川东高海拔山区红三叶、红三叶─鸭茅和红三叶─黑麦草人工群落生物量的比较研究

红三叶牧草作为一个优良牧草品种，在川东高海拔山区表现尤为突出。本文就红三叶、红三叶─鸭茅和红三叶─黑麦草三个人工群落进行了比较系统的生物量观测，比较了三个群落的总生物量、地上生物量、地下生物量特点，分析了各群落生物量在不同部位的分配情况，垂直空间上的配置，以及各器官在垂直空间上的配置和各个群落的茎、叶、花、立枯在垂直空间上所构成的分布带谱，通过以上分析发现，红三叶─黑麦草群落的总生物量最高，为４６．４７ｋｇ／ｈａ，其中地上部分为２４．５７ｋｇ／ｈａ，而红三叶─鸭茅群落的地下部分最为发达，地下生物量达２４．７４ｋｇ／ｈａ。根据群落生产结构，发现以红三叶为主的人工群落，其生产结构为不规则塔型分布，在离地面２０─４０ｃｍ处，生物量有一个高峰，并且红三叶─黑麦草群落的地上、地下生物量在垂直空间上分布较为均匀，其生产结构较为合理。通过各器官垂直空间分布分析，发现茎主要分布在４０ｃｍ以下，叶量最大是在４０ｃｍ左右，生殖器官最大量在５０ｃｍ附近，并且根据群落的茎：叶：花（穗）：立枯垂直分布带谱可以发现，各个器官在不同层次中所处的地位，而且根据此带谱可以掌握草地的刈割时间和刈割高度。     

Fertilization trajectory of the root crop Raphanus sativus across atmospheric pCO2 estimates of the next 300 years

Plant biomass is known to increase in response to elevated atmospheric CO₂ concentration (pCO₂); however, no experiments have quantified the trajectory of crop fertilization across the full range of pCO₂ levels estimated for the next 300 years. Here we quantify the above- and below-ground biomass response of Raphanus sativus (common radish) across eight pCO₂ levels ranging from 348 to 1791 ppmv. We observed a large net biomass increase of 58% above ground and 279% below ground. A large part of the net increase (38% of the above-ground and 53% of the below-ground) represented biomass fertilization at the high levels of pCO₂ (700–1791 ppmv) predicted if fossil fuel emissions continue unabated. The trajectory of below-ground fertilization in R. sativus greatly exceeded a trajectory based on extrapolation of previous experiments for plants grown at pCO₂ < 800 ppmv. Based on the experimental parameters used to grow these plants, we hypothesize that these experiments represent the maximum CO₂ fertilization that can be achieved for this plant growing under low light levels. If the below-ground biomass enhancement that we have quantified for R. sativus represents a generalized root-crop response that can be extrapolated to agricultural systems, below-ground fertilization under very high pCO₂ levels could dramatically augment crop production in some of the poorest nations of the world, provided that water resources are sufficient and sustainable.     

三个主要树种单木生物量及其器官分配模型

目前已有不同方法构建生物量相容性模型,但基于非线性似乎不相关回归估计法实现不同树种生物量模型相容性及各器官生物量分配模型的研究较少。因此,论文以塞罕坝华北落叶松、油松、白桦3种林分为对象,基于非线性似乎不相关回归估计法和广义多项Logit模型,建立了包含哑变量的非线性可加生物量模型及各器官生物量分配模型。结果表明：不同树种树干生物量模型确定系数均大于0.90,树枝、树叶、树根生物量模型确定系数在0.77~0.93范围内,各器官生物量均方根误差和绝对误差分别在2.68~17.19 kg/株和0.83~1.39 kg/株范围内,经过检验不同树种各器官生物量模型均能满足精度需求。不同树种广义多项Logit分配模型,通过似然比检验、比分检验和Wald检验均达到显著水平（P<0.001）,各器官参数均表现为显著水平（P<0.05）。不同树种树干、树枝、树叶及树根生物量比例分别在0.76~0.87、0.07~0.11、0.02~0.07、0.04~0.07范围内。包含哑变量的非线性似乎不相关生物量模型及广义多项Logit各器官分配模型,实现了生物量模型在不同树种间的通用性,并对森林生物量器官分配格局研究提供了科学参考。     

长白山不同生态系统地下部分生物量及地下C贮量的调查

论文在收集已有资料的基础上,补充调查了长白山自然保护区中沿不同海拔高度形成的不同森林生态系统的细根生物量和一些森林类型的根系总生物量,并且对自然环境因子对根系生物量的影响进行了相关分析。研究表明,由高海拔到低海拔(岳桦林、苔藓岳桦暗针叶林、暗针叶林过渡带、苔藓红松暗针叶林、红松针阔混交林)树木细根(<2mm)生物量分别是458.92gm^-2、537.42gm^-2、390.35gm^-2、397.25gm^-2和660.21gm^-2;根系总生物量分别是2578.00gm^-2、2794.00gm^-2、2680.00gm^-2、3459.25gm^-2和5155.00gm^-2。分别对细根生物量和根系总生物量与降水量和活动积温之间进行相关性分析时,发现细根生物量与不同海拔高度的活动积温和降水量没有明显的相关性;而根系生物量与这些因子存在着指数相关关系。该研究同时对不同海拔高度根系中的C、N含量和土壤中有机质的含量进行了分析和测定。结合已有的倒木和凋落物的资料,估算了长白山自然保护区中沿不同海拔高度形成的不同森林生态系统地下C的贮量。在长白山自然保护区内,由高海拔到低海拔,林地C贮量分别是15493.88gm^-2、21005.74gm^-2、19819.24gm^-2、14232.51gm^-2和7344.02gm^-2。     

三江平原沼泽湿地污水处理的实地模拟研究

现场模拟发现，沼泽湿地生态系统对污水中N、P的净化速度随时间的延长呈指数规律下降，初期净化效果与污水中N、P的含量为正相关关系。毛果苔草（Carex lasiocarpa）生态系统和乌拉苔草（Carex meyeriana）生态系统对N、P的去除量大于纯沼泽水，毛果苔背系统又高于乌拉 苔草，表明植物各类和重量、泥炭土厚度等都影响净化效率。通过统计显示，毛果苔草生态系统不同组分对N的净化能力大小的排列次序为：茎叶＞泥炭＞根系＞枯落物；对P的净化能力排列次序为：根系＞泥炭＞茎叶＞枯落物。按单位质量组分对P的去除量由小到大对比，泥炭：茎叶：枯落物：根第为1.00:1.81:2.95:3.84；而对N的净化效果由小到大对比，泥炭：枯落物：根系：茎叶为1.00:1.62:2.00:5.11。毛果苔果地上部分单位干重对N的吸附量是地下部分的大约2.6倍，表现出N具有从根系向茎叶传递积累的特性；相反，毛果苔草地下部分单位干重对P的吸量是地上部分的大约2.1倍，显示P主要积累于毛苔草的根系中。     

3种湿地植物在水培条件下的生长状况及根系分泌物研究

湿地植物是人工湿地的核心部分,其根系分泌物是人工湿地的主要内部碳源.本研究分析了美人蕉、茭白、水柳等3种湿地植物在水培条件下的生长状况和根系分泌物特性.本实验条件下美人蕉、茭白、水柳在120 d的平均生物量/初始生物量分别为9.1、 3.7和4.7.植物根系分泌物的量与生物量正相关,分泌能力随生物量的增加而降低,生长期内,水柳的平均分泌能力为0.92 mg·(g·d)^-1,美人蕉为0.47 mg·(g·d)^-1,茭白为0.43 mg·(g·d)^-1.通过三维荧光光谱分析,3种植物的根系分泌物均以小分子有机酸和芳香族蛋白质为主.本研究表明,美人蕉、水柳为适宜的湿地植物.     

土壤容重改变对锌/镉超累积植物遏兰菜根系特征及吸镉的影响

为了探讨土壤容重的变化对锌/镉超累积植物遏兰菜(Thlaspi caerulescens)根系形态特征及吸收土壤中镉、锌的影响,采用土壤盆栽方法,研究了土壤结构改良剂(EB.a)对镉污染土壤(2.12 mg.kg-1)的容重和遏兰菜提取镉/锌效率的影响.EB.a用量分别为0、0.1%和2%,植物种植100 d后收获.结果表明,EB.a可有效地降低土壤容重,2%EB.a处理土壤容重从1.27g.cm-3降至1.09 g.cm-3;土壤容重的降低,促进了遏兰菜根系和地上部的生长;植物的总根长、根毛长、根冠比均显著提高(p0.05).随着植物根长的增加,遏兰菜地上部提取镉/锌总量均显著提高(p0.05).与对照相比,2%EB.a处理致使遏兰菜总根长增加了2.6倍,植物地上部镉浓度和提取总量分别提高了20%和30%,镉提取效率由15%提高至19%;但遏兰菜的地上部锌浓度和提取总量并没有显著变化.研究结果证实了改善土壤结构可以促进遏兰菜根系的生长从而提高植物对镉的提取效率.     

赤潮过程中塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamareme)C、N稳定同位素组成的变化规律

为了探索赤潮监测预防的新思路和方法,本研究选取典型赤潮藻(塔玛亚历山大藻Alexandrium tamareme)作为实验藻种,模拟一次完整的赤潮形成过程,测定重要监测指标(生物量、营养盐浓度)的变化,找出稳定同位素特征值与之相关变化规律。实验结果表明,藻种生长过程可明显分为四个阶段:适应期、对数生长期、稳定生长期及衰亡期;N、P浓度随培养时间呈下降趋势,与生物量的变化有很好的相关性,但在生长过程中几乎不吸收硅酸盐。在一次完整的赤潮发生过程中,C稳定同位素组成(13C值)随时间显示出减小趋势,而N稳定同位素组成(15N值)值则显示增大趋势。因此,赤潮藻的C和N稳定同位素组成为赤潮监测提供了可能的新指标和新方法。