草原煤矸石堆放的生态环境问题及其治理措施综述

综述了内蒙古自治区煤矸石排放对草原生态系统造成的危害,比较了物理、化学和生物学方法对治理煤矸石的优缺点,重点分析了丛枝菌根真菌技术在煤矸石山生态重建中的应用及其意义,并提出了当前研究工作中存在的问题及以后的研究重点。     

中国草地资源利用：生产功能与生态功能的冲突与协调

草地生态系统具有多功能性,既提供多种畜牧产品,同时也具有多样化的生态服务,诸如防风固沙、保持水土、维持生物多样性等。因此,健康的生态系统是生产功能与生态服务和谐并存的统一体。我国有各类天然草地 4×10⁸hm²,其中80%的草地主要分布在干旱、半干旱的北方地区,即主要分布在兴安岭-燕山-吕梁山-秦岭-西藏高原东缘一线以西的广大地区, 这一地区自然条件差,生态系统脆弱。因此,草地生态系统具有保障北方地区畜牧业发展和维护我国生态安全的双重角色。1949年以来,我国草地资源利用中由于长期追求生产功能最大化,忽视了对生态功能和服务的养护,造成生态系统退化,从而影响生态服务的发挥,导致了生产功能与生态服务的冲突。一是在突出生产功能的政策导向下,片面追求草地生产功能最大化,导致大量优质草地被大面积开垦,天然草地资源缩减,出现结构性和功能性的生态退化,生态服务功能受到显著损害。二是由于生产要素投入不足,使得草地系统输出和输入不平衡,难以维持正常的物质和能量循环过程,从而导致生产功能与生态功能的冲突。这主要是由于草地资源是我国的公共财产资源,即使实行草地承包制度后,所有权和使用权的分离,加上缺少政策制度的约束,因此形成了牧民对草地资源的掠夺式利用。三是我国畜产品生产需求增长与生态功能保护需求的矛盾愈加突出。在草地资源开发利用中“重用轻养”的失误既阻碍了我国草地畜牧业的现代化进程,更加剧了我国草地生产功能与生态服务的冲突。所以,在我国人口趋多,耕地趋少,粮食趋紧、畜产品消费趋增的态势下,充分利用占国土面积41%的草地资源,建立生态保护约束下的草地资源利用模式,协调草地生态系统的生产功能和生态服务关系,是解决我国耕地资源不足、维护我国生态安全的重要途径。     

模拟氮沉降对温带森林凋落物分解的影响

森林凋落物的分解是生态系统养分循环的重要过程,以北京西山地带性植被栎树林（辽东栎：Quercus liaotungensis）为对象,主要研究温带森林植物凋落物分解对模拟氮沉降的响应,为更好地了解氮沉降对温带森林地区凋落物的分解过程提供参考.通过模拟氮沉降,研究不同形态氮（硝态氮、铵态氮和混合态氮）和不同水平氮沉降（对照0 kg·hm^-2·a^-1、低氮处理50 kg·hm^-2·a^-1 和高氮处理150 kg·hm^-2·a^-1）对凋落物分解的影响,在2 年的时间内调查分析了凋落物分解过程中质量损失动态和碳（C）、N 含量及w（C）/w（N）比值的变化.研究结果表明,氮沉降均使凋落物分解速率减缓,且随氮沉降剂量增加,凋落物分解速率相比对照分别减慢了9.88%（硝态氮低氮）、15.02%（硝态氮高氮）、11.46%（铵态氮低氮）、14.62%（铵态氮高氮）、13.04%（混合态氮低氮）和16.20%（混合态氮高氮）.且不同氮沉降类型、不同氮沉降水平间差异显著.不同形态、不同水平的氮沉降显著地增加了凋落物N 含量（P=0.061,P=0.087）,其中混合态氮沉降对凋落物中N 素含量增加最显著（P=0.044）.但在分解过程中,各处理均未对凋落物C 含量产生显著影响.不同水平的氮沉降显著降低了凋落物的w（C）/w（N）比值,而且不同类型不同水平氮沉降对凋落物w（C）/w（N）比值具有显著的交互作用（P=0.011）.综上所述,通过对模拟氮沉降后凋落物残留率等的变化分析,得出氮沉降对温带森林凋落物的分解产生了抑制作用.     

中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

青海省1998—2012年草地生态系统服务功能价值评估

由于人类活动对草地生态系统的干扰,草地退化加剧,科学评估草地生态系统服务功能的价值对于草地保护与管理决策具有重要意义。论文通过整合青海省多源、多尺度、多过程的生态环境数据,结合大规模的野外调查数据,构建各类专项和综合数据库,以千年生态评估生态系统服务分类系统和Costanza等的分类方法为基础,结合青海省生态系统特征及生态地位,选取了青海省生态系统服务指标评估体系。开发定量核算青海省生态系统服务功能及其价值的数据-模型融合平台,对青海省1998—2012年的草地生态系统固碳释氧、水文调节、土壤保持、生物多样性等16种生态系统服务功能价值进行了全面的评估,成功实现了草地生态系统服务价值评估的动态化、精细化和智能化。结果表明：1998—2012年草地生态系统服务功能总价值在2 349.97~3 374.49亿元之间,均值为2 935.63亿元,是青海省2012年全省GDP的1.55倍,平均每公顷达92.87万元。最后,以此为基础,提出青海省草地生态系统适应性管理策略,为青海省生态立省战略提供决策支持和依据。     

不同退耕还草方式下宁夏南部山区土壤氮素转化速率与微生物变化的耦合关系

为了明确不同退耕还草方式下土壤养分转化的机理及其影响因素,以宁夏南部山区(下称宁南山区)天然草地、人工草地和撂荒地土壤为研究对象,运用PVC顶盖埋管法对3种类型草地土壤中氮素的净转化速率、微生物区系和氮素微生物生理群进行了研究,探讨土壤氮素净转化速率与微生物的关系. 结果表明:①在培养过程中,3种草地类型土壤中细菌、放线菌和真菌数量平均值分别为9.6×105、3.8×104和4.0×101 CFU/g(以干土计),氮素微生物生理群数量表现为氨化细菌(4.5×104 CFU/g)>自生固氮菌(4.3×103 CFU/g)>硝化细菌(6.5×102 CFU/g)>反硝化细菌(3.9×102 CFU/g)>亚硝化细菌(1.7×102 CFU/g),其中,人工草地土壤中微生物数量最高;②细菌、真菌、反硝化细菌与亚硝化细菌数量的峰值均出现在培养第120天,放线菌和自生固氮菌数量的峰值均出现在第240天,硝化细菌数量的峰值出现在第60天,而氨化细菌数量在各类型草地土壤中出现峰值的时间不统一;③各类型草地土壤氮素的净矿化速率、净氨化速率、净硝化速率均在61~120 d内最低,净矿化速率与净硝化速率在181~240 d内最高,净氨化速率在241~360 d内最高,微生物固氮速率的峰值出现在121~180 d,最低值出现在241~360 d. 在该区土壤氮素转化速率与微生物数量紧密相关,土壤温度、土壤水分通过影响微生物数量而成为影响土壤氮素矿化的主要因素;土壤氮素的生物固持过程比有机氮矿化过程更为活跃;种植苜蓿的人工草地比天然草地和撂荒地更有利于微生物的繁殖与土壤氮素的矿化.      

代表性浓度路径情景下宁夏草地动态演变的预测与模拟

西部地区是我国乃至亚洲的重要生态屏障.因此,遏制由于长期过牧导致的草地退化,保障西部地区生态系统功能,促进西部地区畜牧业和经济社会可持续发展具有重要的研究意义.本研究以宁夏回族自治区作为典型区,收集了宁夏土地利用数据、自然环境数据和社会经济数据,创建了联立方程组模型,研究了自然环境条件和社会经济因素对草地过牧与退牧过程的驱动机制.驱动分析结果显示对于草地过牧过程,气候因素是草地面积退化的重要影响因素,人口压力也在这一过程中起着决定性作用,交通条件较发达的地区,人类活动较频繁,对于草地生态系统破坏也相对较严重;而宁夏退牧过程的主要驱动因素之一是区域原有生态环境,经济要素也是决定退牧意愿的重要影响因素,国家政策是退牧过程的外在推动因素.基于宁夏土地利用规划和1PCC公布的RCPs情景数据,设计估算了规划情景和气候情景下的土地利用需求,然后基于草地动态演变的驱动机理,本文应用土地系统动态(DLS)模拟系统预测了2010-2030年在RCPs情景和规划情景下研究区域草地面积和草地质量的空间分布特征和变化趋势.研究结果表明,规划情景下,研究区域草地面积随时间呈逐渐减少的态势,AIM气候模式下草地面积的变化态势与规划情景相似,但是减少的幅度比规划情景小,而MESSAGE气候模式情景下草地面积变化呈先减少后有小幅增加的态势.三种情景下,草地面积减少的区域主要集中在低密度草区,部分是在中密度草区.总的来看,无论是哪种情景,未来2010-2030年过牧与退牧这种相逆的现象不断减弱,但是并没有消失.这些研究结论将为西部干旱区生态环境保护、草地资源开发利用与保护、畜牧业发展规划提供重要的决策参考信息.     

中蒙边境典型草原可燃物热解动力学研究

以中蒙边境(包括东乌旗、 二连浩特市、 新巴尔虎右旗)的草原可燃物为研究对象,利用STA 6000热重分析仪,采用热重分析法以5 ml/min,10 ml/min,20 ml/min,30 ml/min的氧气为载气,在空气气氛下,升温速率分别为40℃/min,60℃/min,80℃/min时对三个地区草原可燃物的热失重...     

典型季风型温冰川消融期融水化学日变化特征

分析了玉龙雪山白水1号冰川区2009年8月29日～9月3日4 750 m处冰雪融水的pH、电导率、无机离子和δ18O的化学特征,结果表明,消融期日尺度上pH值受气温变化影响较大.碱性尘埃中的可溶盐溶解导致融水电导率增大.一天中消融速率快时δ18O值较低,消融速率慢时δ18O值较高.受岩石岩性和海洋水汽影响,研究区Na＋、K＋的平均浓度高于Μg2＋的平均浓度.融水中阳离子主要来源于石灰岩风化,属典型的碳酸盐溶滤水.融水中无机离子的总含量随气温的变化而变化,具有明显的周期性,但是不同可溶性离子对气温变化所导致的消融速率响应幅度不一致.局地岩石岩性、季风输送和人类活动是白水1号冰川融水中无机离子的主要来源.     

Differential responses of short-term soil respiration dynamics to the experimental addition of nitrogen and water in the temperate semi-arid steppe of Inner Mongolia, China

We examined the effects of simulated rainfall and increasing N supply of different levels on CO2 pulse emission from typical Inner Mongolian steppe soil using the static opaque chamber technique, respectively in a dry June and a rainy August. The treatments included NH4NO3 additions at rates of 0, 5, 10, and 20 g N/（m2.year） with or without water. Immediately after the experimental simulated rainfall events, the CO2 effluxes in the watering plots without N addition （WCK） increased greatly and reached the maximum value at 2 hr. However, the efflux level reverted to the background level within 48 hr. The cumulative CO2 effluxes in the soil ranged from 5.60 to 6.49 g C/m2 over 48 hr after a single water application, thus showing an increase of approximately 148.64% and 48.36% in the efftuxes during both observation periods. By contrast, the addition of different N levels without water addition did not result in a significant change in soil respiration in the short term. Two-way ANOVA showed that the effects of the interaction between water and N addition were insignificant in short-term soil COz efftuxes in the soil. The cumulative soil CO2 fluxes of different treatments over 48 hr accounted for approximately 5.34% to 6.91% and 2.36% to 2.93% of annual C emission in both experimental periods. These results stress the need for improving the sampling frequency after rainfall in future studies to ensure more accurate evaluation of the grassland C emission contribution.