基于TEM模型的三江源草畜平衡分析

准确掌握草畜平衡状况,对于维护草地生态平衡,指导生态工程建设具有重要意义。基于气候因子驱动的TEM模型评估了自然保护区建立前后的三江源草地产草量,同时结合载畜量和载畜率分析了草地载畜压力指数的变化。结果表明:三江源自然保护区建立之前(1982—1999年)的草地平均产草量为730.5 kg·hm~(-2),自然保护区建立之后(2000—2011年)平均产草量为815.9 kg·hm~(-2),增加了11.7%;三江源自然保护区建立之前(1982—1999年)的平均载畜压力指数为1.71,自然保护区建立之后(2000—2011年)平均载畜压力指数为1.21,下降了29.3%;三江源自然保护区建立之后的各项生态工程和气候暖湿化是造成该地区载畜压力降低和产草量增加的主要原因;目前,三江源地区天然草地整体上仍处于超载状态,草畜平衡管理政策应继续实施,巩固生态建设成果。     

川西北典型牧业县放牧家畜数量及结构的空间分布特征

家畜数量、放牧强度和畜群结构直接影响草地状况,为了解并促进协调好畜牧经济发展和草地生态保护之间的关系,以2016年川西北阿坝藏族羌族自治州5个典型牧业县主要放牧家畜的存栏数、放牧强度和基础母畜百分比为基础,利用属性数据空间化技术,构建家畜空间分布格局图,分析川西北牧区主要放牧家畜牦牛及绵羊的空间分布特征.结果表明,2016年川西北典型牧业县的放牧家畜主要分布于若尔盖县与红原县,并且具有从北向南逐渐递减的趋势,其中若尔盖县西部牦牛和绵羊的总存栏数最多在113 870以上,壤塘县和松潘县相对较少,大部分区域存栏数在30 166以下.放牧家畜放牧强度与存栏数在空间上关联性不明显,放牧强度较高的地区主要在若尔盖县和阿坝县,其中阿坝县的哇尔玛乡放牧强度最大,值为8.55羊单位/hm~2(0.57羊单位/亩),其次为壤塘县和红原县,松潘县放牧强度最低.就畜种结构而言,绵羊主要分布在若尔盖县北部,而牦牛主要分布在红原县大部、阿坝县东北部及若尔盖县南部;畜群结构中基础母畜比例最高的县主要是红原和壤塘,平均为62.5%以上.本研究明晰了川西北典型牧业县放牧家畜的空间分布特征、畜牧结构和载畜情况,可为实现川西北草地草畜平衡及促进畜牧经济发展提供借鉴依据.     

短花针茅生长和繁殖策略对载畜率的响应

生长和繁殖是植物的两个最基本的生命过程,二者之间的资源分配是植物生活史策略的核心问题。为了响应家畜放牧的干扰,草原植物需要不断地在营养生长和生殖生长之间进行调节。试验以内蒙古荒漠草原为研究对象,采用4个载畜率水平完全随机区组试验设计,研究荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)生长和繁殖策略对不同载畜率的响应,对揭示短花针茅应对放牧干扰的响应策略有重要的生态学意义,也可为荒漠草原生态系统的保护和放牧利用提供参考。结果表明:(1)短花针茅种群盖度在轻度放牧区显著增大,在重度放牧区显著降低(P0.000 1),其种群和株丛地上生物量、高度均随载畜率的增大而显著降低(P0.000 1),但密度随载畜率的增大而增大(P0.000 1);(2)轻度放牧区短花针茅的分蘖数(P=0.048)和株丛径(P=0.023)显著高于其他处理,且分蘖节深度随着载畜率的增大而显著变浅(P=0.042);(3)轻度放牧显著增加了短花针茅的种子产量,重度放牧使之显著降低(P0.000 1),且种子生物量占植株地上生物量的比例在轻度放牧区最高(P0.000 1);(4)短花针茅总分枝数和生殖枝数在轻度放牧区最多(P0.000 1),随着载畜率的增大而显著减少,重度放牧显著降低了生殖枝所占比例而显著提高了营养枝的比例(P0.000 1)。短花针茅的生长、分蘖(无性繁殖)和有性生殖在轻度放牧区均显著升高,而随着载畜率的增大而显著降低,说明轻度放牧(载畜率为0.91sheep·hm-2·0.5 a-1)是短花针茅种群的最适载畜率,也是其生长和繁殖的载畜率阈值。     

内蒙古草地生产力及载畜量变化分析

草地生产力和载畜量历来是草地生态系统研究的热点问题,但多年来的研究成果却未能有效地揭示草畜供求关系。以内蒙古3个植被类型(草甸草原、典型草原、荒漠草原)为研究对象,基于MODIS遥感数据,应用光能利用率模型(CASA模型)和连续3年(2011—2013年)大量成对(围栏和放牧)的野外样地调查数据,分析了不同类型草地净初级生产力(NPP)、牧草利用率及超载情况。结果表明:(1)2011—2013年内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原NPP平均值分别为122、116.2和39.3 g?m~(-2)?a~(-1);(2)2011—2013年内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原利用率分别为41.28%、40.38%、38.05%;(3)2011年3种类型草地均过度放牧,超载率分别为43.59%、44.95%和75.92%,2012年草甸草原和荒漠草原过度放牧,超载率为1.21%、57.53%,2013年荒漠草原过度放牧,超载率为57.38%,而2012年典型草原,2013年草甸草原和典型草原与理论载畜量相比尚有127.4、1 158.82、392.33万羊单位潜力,可持续放牧。因此,在内蒙古草原牧场放牧管理时,应结合不同类型草地和降水条件,在荒漠草原及干旱年份适当减少载畜量从而实现草畜动态平衡。研究结果可为草地放牧管理决策提供参考依据。     

内蒙古大青山4种典型植被类型生态系统服务权衡与协同

分析生物多样性、土壤肥力、水源涵养、固碳能力等4种生态系统服务间的权衡与协同关系,从而为大青山植被合理经营提供理论依据。以内蒙古大青山白桦(Betula platyphylla)天然次生林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林、虎榛子(Ostryopsis davidiana)天然灌丛和天然草地等4种植被类型为研究对象,利用均方根偏差(RMSD)对区域生态系统服务的权衡与协同关系进行了研究,并对各生态系统服务的贡献进行了分析。结果表明,4种植被类型生物多样性为:白桦天然次生林(2.81)虎榛子天然灌丛(1.84)华北落叶松人工林(1.80)天然草地(1.78);土壤肥力为:白桦天然次生林(71.14 g·kg~(-1))华北落叶松人工林(57.01 g·kg~(-1))虎榛子天然灌丛(52.50 g·kg~(-1))天然草地(35.58 g·kg~(-1));水源涵养为:白桦天然次生林(618.42 t·hm~(-2))华北落叶松人工林(603.30 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(573.85 t·hm~(-2))天然草地(561.02 t·hm~(-2));固碳能力为:华北落叶松人工林(468.92 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(415.31 t·hm~(-2))白桦天然次生林(291.97 t·hm~(-2))天然草地(129.37 t·hm~(-2))。4种植被类型生态系统服务之间均属于权衡关系,其中白桦天然次生林的生物多样性分别与水源涵养、土壤肥力和固碳能力呈中等程度的权衡(ERMSD=0.149、0.159、0.145),表现为水源涵养具有较高的收益。华北落叶松人工林的固碳能力与生物多样性、水源涵养和土壤肥力呈较高程度的权衡(ERMSD=0.214、0.183、0.184),表现为固碳能力具有较高的收益。各植被类型的4种生态系统服务存在一定差异,白桦天然次生林的水源涵养能力强于其他生态系统服务,华北落叶松人工林的固碳能力占重要地位。由此可知,适当调整经营措施,提高人工林的生物多样性,同时注重改善天然林的固碳能力,可维持内蒙古大青山森林生态系统服务的平衡发展。     

载畜率对荒漠草原群落及植物功能群生物量的影响

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,设置4个载畜率水平的随机区组实验,根据生活型和不同光合途径划分植物功能群,探讨载畜率对群落地上地下生物量和不同功能群生物量的影响。结果表明:群落地上生物量随载畜率的增大而显著降低(P0.05),且二者呈负相关关系,回归方程Y=281.54-53.47X;地下生物量呈"T"字型分布,约80%生物量集中分布在0~20 cm土层中,载畜率对地下生物量及分布无显著影响(P0.05);群落根冠比在7~12之间,随载畜率的增大而显著增大(P0.05)。载畜率对C4植物地上生物量无显著影响(P0.05),但其相对生物量随载畜率的增大而增大,C3植物地上生物量与相对生物量均随载畜率的增大而降低(P0.05)。多年生丛生禾草地上生物量相对稳定,受载畜率的影响差异不显著(P0.05);其相对生物量在群落中最高,且均随载畜率的增大而增大(P0.05);灌木、半灌木和小半灌木的地上生物量随载畜率的增大而减小(P0.05),但其相对生物量除重度放牧显著最低(P0.05)外,其他处理之间无显著差异(P0.05);多年生杂类草、多年生根茎禾草和一、二年生植物地上生物量与相对生物量均随载畜率的增大而显著降低(P0.05),多年生根茎禾草在轻度放牧下就几乎消失,而一、二年生植物在重度放牧下消失。     

橡胶林氮肥施用后在土壤中的残留、累积和迁移

氮肥在土壤中的残留是土壤氮库的重要补充,对于维持土壤氮水平和保证作物高产具有重要作用。目前人们对热带季风气候下橡胶林氮肥施用后的残留特征了解还很少。利用微区试验结合~(15)N示踪技术,研究了橡胶林酸性砖红壤中不同施氮水平下(0、100、200和400 kg·hm~(-2))氮肥的残留、累积和迁移。结果表明,不同施氮水平下肥料氮当年根层土壤(0-100cm)残留量为23.36-109.36 kg·hm~(-2),残留率为23.36%-31.85%,施氮量的升高显著增加了肥料氮的残留量;2年后,不同施氮水平下肥料氮根层土壤残留量仅20.45-41.78 kg·hm~(-2),残留率10.45%-20.45%,施氮量的增加显著降低了肥料氮残留率;试验第1年(枯水年),不同施氮水平下土壤硝态氮主要在根层土壤累积(24.61-172.47 kg·hm~(-2)),而淋洗迁移到深层土壤(100-200 cm)的硝态氮不多(13.89-51.66 kg·hm~(-2))。根层土壤硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系;试验第2年(丰水年),不同处理的根层土壤硝态氮累积很少(仅5.39-22.95 kg·hm~(-2))。3个氮肥处理的硝态氮均不同程度地迁移、淋洗到深层土壤,达53.36-201.42 kg·hm~(-2)。深层土壤中的硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系。综上,橡胶林氮肥施用后的土壤残留率较低,施氮量是影响橡胶林土壤硝态氮累积、迁移的重要因素。     

施氮水平对河套灌区套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮的影响研究

通过田间试验研究了河套灌区套作小麦(Triticum aestivum L.)-玉米(Zea mays L.)在不同施氮水平下(小麦N0 0 kg·hm~(-2)、N1 90 kg·hm~(-2)、N2 180 kg·hm~(-2)、N3 270 kg·hm~(-2);玉米N0 0 kg·hm~(-2)、N1 135 kg·hm~(-2)、N2 270 kg·hm~(-2)、N3 405 kg·hm~(-2))土壤微生物量碳、氮的变化规律,为农业生产中定量施氮提供有益的生物参数和指标。结果表明:小麦全生育期内土壤微生物量氮、碳含量呈现出"升-降-升"趋势,抽穗期土壤微生物量氮达到最大值,灌浆期的下降幅度最大,土壤中的养分被小麦大量吸收消耗,此时微生物矿化出一部分微生物量氮以供作物吸收利用,土壤微生物量含量大幅下降。玉米土壤微生物量氮、碳含量随生育期进程推进而先增加后降低,在抽雄期出现峰值,土壤中的有效养分充足,同时,根系代谢活动旺盛,分泌物增多,使微生物代谢加快,为微生物的生长和繁殖提供了充足的营养环境。套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮含量均随着施氮水平的升高呈现出先增加后降低的趋势,在N2(小麦180 kg·hm~(-2)、玉米270 kg·hm~(-2))水平下,土壤微生物量碳、氮含量最高。N2处理的小麦微生物量碳较N0增加了53.7%,微生物量氮则是N0的3.29倍;N2处理的玉米微生物量碳、氮分别是N0的2.61、5.38倍。回归分析表明,土壤微生物量与施氮量之间表现为显著的二次型回归关系,适宜的氮肥施用量对微生物量碳、氮的负效应较低;根据边际分析及综合土壤微生物量碳、氮,推荐小麦最佳施肥量为165.9~187.5 kg·hm~(-2),玉米最佳施肥量为227.5~287.9 kg·hm~(-2)。     

不同放牧方式下的草场植被群落特征及其与土壤因子的关系——以新巴尔虎左旗为例

探究干旱半干旱草原不同放牧方式对退化草地生态系统恢复的影响,对退化草地植被恢复与重建及生态畜牧业可持续经营管理体系建设具有重要的科学意义。以呼伦贝尔市新巴尔虎左旗"七个一"生态家庭牧场为研究对象,对禁牧、休牧、轮牧和连续放牧4种放牧方式下的植被群落特征及与土壤因子间的关系进行研究。结果表明,(1)植被以多年生旱生、中旱生植物为主,轮牧区(45)和休牧区的物种数(42)大于禁牧区(37)和连续放牧区(34),禁牧区植被盖度(88.07%)和生物量(3 714.37 kg·hm~(-2))最高,连续放牧区植被盖度(61.33%)及生物量(1 029.83 kg·hm~(-2))最低。(2)4种放牧方式区的植被都以莎草科(Cyperaceae)和禾本科(Gramineae)植物为主,以寸草苔(Carex duriuscula)的重要值为最高,其中禁牧区最高(IV=38.30)。(3)休牧区和轮牧区的群落多样性指数较高,禁牧区的群落多样性指数最低(Ma=4.02,H=2.05,C=0.76,J_(sw)=0.72),且禁牧区与其他放牧方式区的物种分布及多样性指数均存在显著差异(P0.05)。(4)物种CCA排序结果显示,土壤容重、含水量和全磷是影响左旗植被分布的主要土壤因子。此外,群落多样性指数变化与容重、速效磷和含水量显著相关(P0.05)。研究认为,轮牧和休牧方式有利于保护草地生物多样性,禁牧对退化草地生态系统恢复有显著促进作用,但长期禁牧会导致群落多样性下降,连续放牧会降低草地生产力。建议减少连续放牧区放牧频率,在长期禁牧的牧场实施休牧、轮牧或适当的割草利用。     

科尔沁沙地东南缘不同生态恢复模式下生态系统服务经济价值估算

植被恢复与重建是遏制沙化过程的有效措施,生态恢复的最终目标是使退化生态系统恢复并维持生态系统的服务功能。基于生态系统服务价值的植被恢复工程效益分析研究有助于提高植被恢复工程的评估水平,以及植被恢复工程的进一步开展。该研究采用市场价值法、替代市场法、影子工程法、碳税法等手段对科尔沁沙地4种典型退化草地恢复方式下的生态系统服务经济价值进行了估算。结果表明,4种恢复方式下,有机质生产价值和生态系统碳贮存价值排序为北京杨(Populus×beijingensis)围草地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)疏林草地榆树(Ulmus pumila)疏林草地撂荒草地;土壤保持价值和营养物质循环价值排序为北京杨围草地榆树疏林草地樟子松疏林草地撂荒草地;四项生态系统服务的总价值排序为北京杨围草地(8 109.78 yuan?hm~(-2)?a~(-1))樟子松疏林草地(7 774.52 yuan?hm~(-2)?a~(-1))榆树疏林草地(5 941.34yuan?hm~(-2)?a~(-1))撂荒草地(1 893.46 yuan?hm~(-2)?a~(-1)),与撂荒草地比较,3种恢复方式均显著提升了生态系统服务价值,平均增幅为57.92%,其中土壤保持价值与生态系统碳贮存价值占总价值的比例较高,分别为11.38%~12.78%,82.30%~83.28%。综上,科尔沁沙地东南缘营造防护林和稀疏林地有效提高了生态系统服务价值,是较适合降水不足和土壤有效营养元素缺乏的科尔沁沙地的植被恢复模式。     

内蒙古典型草原凋落物分解对不同草地利用方式的响应

以2005年设置的中德放牧控制试验为平台,研究了内蒙古典型草原群落凋落物的分解速率、失重率及其碳氮损失率在不同草地利用方式和放牧强度下的变化规律。草地利用方式包括:传统放牧、传统割草和放牧、割草轮换利用(混合利用)。放牧强度包括7个:0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 sheep·hm~(-2)。结果表明:传统放牧和混合利用方式下,放牧都不同程度地加速了群落凋落物的分解和失重。在传统放牧平地系统中,放牧强度为7.5 sheep·hm~(-2)小区群落凋落物的分解速率和失重率均显著高于对照区,分别高出45.0%和40.0%;在混合利用平地系统中,放牧强度为6.0 sheep·hm~(-2)小区群落凋落物的分解速率显著高于对照区,高出35.0%;在混合利用坡地系统中,放牧强度为9.0 sheep·hm~(-2)小区群落凋落物的分解速率和失重率均显著高于对照区,分别高出82.4%和62.0%。群落凋落物碳损失率和氮损失率在传统放牧系统中,随放牧强度的增加呈现出相似的变化趋势,而在混合利用系统中,随放牧强度的增加呈现出相反的变化趋势,但是总体表现为,增加放牧强度会加速群落凋落物中碳氮的释放。高放牧强度下,群落凋落物的分解速率、失重率和碳损失率差异显著,表现为:混合利用传统割草传统放牧,这一试验结果在一定程度上验证了放牧优化假说。     

浦东东滩湿地围垦对土壤碳氮储量及酶活性影响

沿海滩涂湿地围垦为区域发展提供了潜在的土地资源,同时也深刻影响土壤质量演变及碳氮循环过程。以上海浦东东滩湿地光滩、2000年围垦后自然演替草地、2000年围垦林地和1994年围垦林地为研究对象,通过样地调查和室内分析研究了土壤总氮、总有机碳、水解性氮、易氧化有机碳含量及土壤酶活性变化。结果表明:随围垦时间延长,土壤碳氮储量显著增加(P0.05),1994年围垦后的林地土壤碳氮储量分别比光滩增加了58t·hm~(-2)和3.64t·hm~(-2),2000年围垦后的林地和草地碳氮储量分别比光滩增加了31.79t·hm~(-2)、2.85t·hm~(-2)和29.75t·hm~(-2)、1.77t·hm~(-2)。土壤易氧化有机碳和水解氮含量也随围垦年限增加而显著增大(P0.05)。围垦后随植被恢复的进行,土壤酶活性显著增强(P0.05),但过氧化氢酶和纤维素酶在不同围垦期不同土地利用方式之间均没有显著差异(P0.05),土壤尿酶和蔗糖酶活性随围垦年限增加而显著增大(P0.05),相同围垦期林地和草地之间4种土壤酶活性没有显著差异(P0.05)。土壤碳氮含量与土壤酶活性呈显著正相关,但与土壤含盐量呈显著负相关。土壤含盐量的降低是提高土壤酶活性,促进土壤碳氮积累的重要环境因素之一。该研究证实围垦有利于土壤碳氮储量的增加,围垦地造林提高了土壤固碳能力,加速了土壤肥力改善,但林分不同生长阶段对沿海围垦地土壤固碳增肥的效果具有较大差异。     

改性生物炭对小白菜生长和磷素吸收的影响

华南地区蔬菜地土壤磷极易被固定,磷的生物有效性极低。生物炭作为一种土壤改良剂,能够改善土壤的理化性质,提高磷的生物有效性,促进植物磷素吸收和生长。采用田间小区试验,设置5个改性生物炭施用水平:F0(0)、F1(2 250kg·hm~(-2))、F2(4 500 kg·hm~(-2))、F3(6 750 kg·hm~(-2))、F4(11 250 kg·hm~(-2)),研究改性生物炭对小白菜生长和磷素吸收的影响,以期为改性生物炭在蔬菜保质保量生产上的应用提供理论依据。结果表明:在施用改性生物炭处理中,土壤有机质含量均呈增加趋势,增加幅度为3.28%～17.98%,仅F4(11 250kg·hm~(-2))处理与其他处理相比差异达显著水平(F=4.28,P=0.028);改性生物炭可以提高小白菜产量,提高幅度为6.92%～32.04%;改性生物炭的施用可以降低硝酸盐含量,与对照相比,F2(4 500 kg·hm~(-2))和F3(6 750 kg·hm~(-2))处理小白菜硝酸盐含量显著降低,分别降低幅度14.86%和9.92%;改性生物炭的施用可以提高维生素C和可溶性糖含量,提高小白菜的吸磷量,其中F3(6 750 kg·hm~(-2))和F4(11 250 kg·hm~(-2))处理提高幅度最大,且与对照差异显著(F=11.71,P=0.001)。总体而言,改性生物炭可以提高蔬菜的产量,改善蔬菜品质,提高蔬菜对磷的吸收。     

稻-虾(克氏原螯虾)综合种养模式的碳足迹分析

探明稻-虾(克氏原螯虾)综合种养模式的碳足迹大小及其构成特征,对促进稻-虾综合种养低碳发展具有重要意义。该研究采用问卷调查法,运用碳足迹理论系统分析稻-虾生产模式碳足迹产生及其构成,并进一步分析其主要影响因素。结果表明:稻-虾生产模式下单位面积碳足迹为7 859 kg·hm~(-2)(以CO_2当量计,全文同),介于稻-麦(10 650 kg·hm~(-2))和单季稻生产模式(5 483 kg·hm~(-2))之间;单位产值和单位利润碳足迹分别为0.11和0.26 kg·元~(-1)(以CO_2当量计,全文同),分别比稻-麦和单季稻生产模式降低64.26%、60.65%和67.37%、45.02%。与稻-麦相比,稻-虾生产模式显著降低直接碳排放,间接碳排放无显著性差异;与单季稻相比,稻-虾生产模式显著提高间接碳排放,对直接碳排放无显著影响。稻-虾生产模式下,碳足迹大小与虾产量、产值和利润呈"抛物线"型变化趋势,在碳足迹为7 458、7 855和7 363 kg·hm~(-2)时能够分别获得产量、产值和利润最大化。生产规模对稻-虾生产模式碳足迹具有显著影响,小规模(5.00 hm~2)和大规模(20.00 hm~2)生产有利于降低碳足迹、提高产值和利润。总之,相对于传统稻田生产方式,稻-虾生产模式能够有效减排增效,但应关注碳足迹与经济效益之间的权衡点,促进稻-虾生产模式的绿色高效发展。     

北京松山4种典型林分枯落物持水特征研究

为研究北京松山国家自然保护区不同林分枯落物持水效能差异,采用典型样地调查和室内浸泡法,对松山国家级自然保护区内4种典型林分类型,即蒙古栎(Quercus mongolica)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林、山杨(Populus davidiana)纯林和毛白杨(Populus tomentosa)-油松针阔混交林的枯落物水文效应进行分析。结果表明,(1)4种典型林分类型枯落物层蓄积量为8.05—23.78 t·hm~(-2),大小排序为蒙古栎纯林(23.78 t·hm~(-2))山杨纯林(21.26 t·hm~(-2))油松纯林(15.85 t·hm~(-2))针阔混交林(8.05 t·hm~(-2))。(2)山杨纯林枯落物最大持水量最大(7.19 t·hm~(-2)),蒙古栎纯林最小(4.37 t·hm~(-2));比较4种典型林分类型枯落物平均持水率发现,针阔混交林最大(230.9%),蒙古栎纯林最小(106.85%)。(3)4种林分枯落物层持水量与其浸水时间呈对数相关(R~20.75,P0.01);其持水速率与浸泡时间符合幂函数关系(R~20.89,P0.01)。山杨纯林有效拦蓄量(13.67 t·hm~(-2))与有效拦蓄率(114.3%)均较高,而油松纯林有效拦蓄量(4.46 t·hm~(-2))及其有效拦蓄率(58.11%)均显著低于其他林分类型。根据水文指标评价上述4种典型林分枯落物持水能力,松山自然保护区内山杨纯林枯落物持水能力最佳,其水源涵养综合能力优于其他3种类型林分枯落物。研究结果可为区域植被恢复和水土流失防治提供理论基础。     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响

草原土壤酶作为土壤中最活跃的组分,影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,于2010年开始实施模拟氮沉降试验,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N30,30 kg·hm~(-2)·a~(-1);N50,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(N100,100 kg·hm~(-2)·a~(-1);N150,150 kg·hm~(-2)·a~(-1);N200,200 kg·hm~(-2)·a~(-1))6种氮处理,研究不同氮沉降水平对贝加尔针茅草原土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性影响。结果表明,0~10 cm土层,与对照相比,氮沉降处理均降低了土壤脲酶(1.32%~24.54%)、过氧化氢酶(10.34%~46.41%)、过氧化物酶(40.54%~271.43%)和蔗糖酶(2.88%~7.31%)活性。同一氮处理水平,不同深度土层的脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性表现为0~10 cm10~20 cm。相关分析表明,土壤含水量、p H、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的环境因子,影响土壤酶活性。     

竹炭与有机肥混施对火龙果产量和品质影响及其改土作用

以元谋红心火龙果地为研究对象,设置3个水平有机肥施肥量,分别为低(22.5 t·hm~(-2),L)、中(45 t·hm~(-2),M)、高(90 t·hm~(-2),H),有机肥中竹炭添加量分别为0%(Y0)、3%(Y3)、6%(Y6),采用完全随机组合设计,分析竹炭与有机肥混施对红心火龙果地土壤性质及其产量和品质的影响,以期为生物炭和有机肥的混施在元谋地区农业生产和红心火龙果高效生产中的应用提供参考依据。结果表明,竹炭与有机肥混施后0—20 cm土壤中养分含量比单施有机肥显著提高;竹炭与有机肥混施提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,降低了脲酶活性;土壤性质与酶活性之间存在显著或极显著正相关关系。单施高量有机肥量比低量有机肥量红心火龙果增产24.98%;竹炭与有机肥混施显著增加了红心火龙果总产量,与Y6H处理相比,Y6M、Y6L处理分别增产9.94%、29.82%,且混施增加了红心火龙果中维生素C和花青素含量,而对可溶性蛋白含量影响不显著。在本试验条件下,22.5 t·hm~(-2)或45 t·hm~(-2)的有机肥用量下添加3%或6%的竹炭,0—20 cm土壤养分含量最高,增产效果最好,且火龙果品质更佳。因此,需要继续探究施用有机肥用量为22.5—45 t·hm~(-2)与添加3%—6%竹炭的最佳配比,达到既能改良土壤,降低施肥成本,又能提高产量和品质的目的。     

基于高时空分辨率的气候变化对全球主要农区气候生产潜力的影响评估

气候变化背景下,对全球主要农区气候生产潜力进行定量评估不仅可以反映出该地气候生产潜力水平与光、温、水资源配合协调的程度及地区差异,而且对提高土地生产力水平,指导农牧业生产具有重要意义。以全球主要农业区为研究对象,应用全球高时空分辨率气象格点资料和气候生产潜力模型,评估了1981-2015年气候变化对全球主要农区气候生产潜力的影响。结果表明,(1)1981-2015年全球主要农区气候生产潜力呈波动上升趋势,在7.68-8.28t·hm~(-2)之间变化,平均为7.97 t·hm~(-2),最大值出现在2010年,最小值出现在1987年。(2)同年际变化相似,气候生产潜力年代际增长也十分明显,其中20世纪80年代和20世纪90年代之间的增长最显著。(3)35年间,全球主要农业区平均农业气候生产潜力空间分布的基本特点是南高北低,区域差异显著。全球农业区主要集中在东亚、南亚、中亚、西亚、南欧、大洋洲南部、南美洲东部和北美洲南部等地,最高值出现在亚洲东南部,为28.9 t·hm~(-2),北美洲南部、大洋洲南部、亚洲中部、非洲中部等地气候生产潜力较低,大部分地区在5.1t·hm~(-2)以下。(4)35年间,亚洲西南部、中部和北部以及北美洲中部和东南部等地的农业区气候生产潜力显著提高,大部分地区提高了0.00-6.00 t·hm~(-2);而在欧洲大部分地区、南美洲北部和东部、非洲中部和南部以及大洋洲大部分地区气候生产潜力明显减少,变化幅度在-7.99-0.00 t·hm~(-2)之间。总体而言,气候变化对亚洲和北美洲农业区农业生产有利,而对欧洲、南美洲、非洲和大洋洲农业生产不利。     

稻草覆盖对旱地土壤CO_2排放的影响

在中国南方丘陵地区,稻田与旱地交错相接,将稻草移施旱地不仅可以减缓稻田甲烷排放,而且可以提高旱地土壤肥力,但对旱地土壤CO_2排放的影响尚缺乏了解。选取油菜(Brassica campestris L.)-玉米(Zea mays L.)轮作土壤为研究对象,每季作物分别覆盖5 000 kg·hm~(-2)稻草(SM),以不覆盖稻草为对照(CK),采用静态箱-气相色谱法监测油菜-玉米轮作周期内的土壤CO_2排放动态,同时监测了5 cm深度土壤温度和含水量。结果表明,(1)稻草覆盖在低温季节提高土壤温度,在高温季节降低土壤温度;同时,稻草覆盖有助于保持土壤水分,可以缓解一定程度的干旱。(2)土壤CO_2通量具有明显的季节性,与土壤温度呈极显著正相关(r=0.736,P=0.000)。(3)稻草覆盖显著促进土壤CO_2排放。油菜季稻草覆盖处理和对照处理的CO_2通量平均值分别为34.0 mg·m~(-2)·h-1和21.2 mg·m~(-2)·h-1,CO_2累积排放量分别为3 723 kg·hm~(-2)和5 981 kg·hm~(-2)。玉米季稻草覆盖处理和对照处理的CO_2通量平均值分别为279.9 mg·m~(-2)·h-1和221.6 mg·m~(-2)·h-1,CO_2累计排放量分别为7 591kg·hm~(-2)和6 009 kg·hm~(-2)。全年(包括无作物生长期间)稻草覆盖和对照处理的CO_2累计排放量分别达到15 131 kg·hm~(-2)和11 220kg·hm~(-2),稻草覆盖增加了34%的CO_2排放。     

不同林龄云南松凋落叶分解及养分归还特征

为探讨不同林龄云南松的凋落叶产量及分解养分归还特征,以云南玉溪磨盘国家森林公园不同林龄(15 a、30 a和45a)云南松为对象,采用样地法及网袋法,经过1 a的定位观测,对云南松凋落叶产量、分解及养分(N、P、K、Ca和Mg)归还特征进行了研究。结果表明:(1)磨盘山地区不同林龄云南松凋落叶产量在11月至翌年1月最大,为1.92～3.30 t·hm~(-2),占全年凋落叶量48.98%～56.44%,而2—4月凋落叶产量最少,仅占全年的8.81%～10.50%;不同林龄年凋落叶产量表现为30 a(5.92 t·hm~(-2))45 a(5.05 t·hm~(-2))15 a(3.29 t·hm~(-2));(2)不同林龄云南松凋落叶在分解1 a内总失质量率表现为30 a(40.82%)15 a(40.41%)45 a(38.06%);随林龄的增加,凋落叶分解半衰期分别为1.11 a(15 a)、1.29 a(30 a)和1.39a(45 a),分解周期分别为4.82 a、5.23 a和5.60 a,分解系数分别为0.40 a~(-1)、0.41 a~(-1)和0.38 a~(-1);(3)凋落叶分解过程中N归还量在各时期均为30 a45 a15 a,并随时间推移呈现出不断增加的趋势,而其他养分元素归还量在分解过程中均呈现出不同的波动情况,N、Ca和Mg归还量均在11月至翌年1月期间达到最大值,P、K则在8—10月期间归还量达到最大;(4)经过1 a的分解,不同林龄所测定的5个养分元素归还总量为45 a(250.75 kg·hm~(-2))30 a(239.64 kg·hm~(-2))15 a(164.17kg·hm~(-2))。