青藏高原高寒草甸土壤物理性质及碳组分 对增温和降水改变的响应

自2011年起,在青藏高原高寒草甸实施人工模拟增温和降水改变实验,2013年7月采集实验区土壤样品,监测土壤物理特性(土壤粒径和pH值)以及碳组分(全碳、有机碳、可提取有机碳、微生物生物量碳)的变化,得到如下结果。1)增温显著改变0~20 cm土壤温度和含水量,增水和减水显著提高和降低0~20 cm土壤含水量,但不影响土壤温度。2)在0~10 cm土层深度,增温显著降低土壤微生物生物量碳;增水降低土壤可提取有机碳含量,增加土壤微生物生物量碳;减水显著增加土壤黏粒比例和可提取有机碳含量,降低土壤砂粒比例和微生物生物量碳。在10~20 cm土层深度,增水显著降低土壤可提取有机碳含量。3)增温和降水改变对土壤测定指标的影响不存在交互作用。4)主成分分析结果表明,土壤总体格局发生趋同主要是因为降水改变,而不是增温。结果表明,在未来青藏高原高寒草甸降水持续增加的情景下,土壤黏粒比例和可提取有机碳含量的降低可能会进一步对高寒地区的植物生产力以及微生物群落产生重要影响。     

养分添加对青藏高原高寒草甸丛枝菌根真菌的影响

基于海北站的养分添加实验平台探讨养分输入对青藏高原高寒草甸丛枝菌根真菌(AMF)的影响。实验处理包括: 1) 对照; 2) 10 gN/(m²•a)的氮添加; 3) 5 gP/(m²•a)的磷添加; 4) 10 gK/(m²•a)的钾添加。利用醋酸墨水染色法定量分析各处理下植物根系的AMF侵染率。结果表明, 氮添加使总的AMF侵染率显著减少27%, 但对AMF的丛枝丰度和囊泡多度无显著影响; 磷添加和钾添加对AMF均无显著影响, 但是磷添加使AMF侵染率有降低趋势。可以得到, 不同养分添加对高寒草甸植物与AMF的共生关系具有不同影响, 由此可能会引起物种组成等一系列的变化, 影响生态系统结构和功能, 因此在评估养分添加效应时应该考虑其对AMF的影响。     

中国草地的产草量和牧草品质: 格局及其与环境因子之间的关系

草地是畜牧业生产的基础, 对于草地产草量和牧草品质的格局及其与环境因子之间关系的研究有助于科学合理地发展畜牧业, 但目前国内大尺度上的研究还比较缺乏. 本文通过对中国草地131个采样点共计177个样地的产草量和牧草品质进行分析, 研究了中国草地不同区域和不同植被类型的产草量和牧草品质, 分析了牧草品质与产草量之间的关系, 探讨了气候和土壤因子对牧草品质格局的作用. 研究显示: (1) 在研究区域总体上, 青藏高原草地的产草量较内蒙古草地高, 主要是由于高寒草甸有较高的产草量. 相比于内蒙古地区的草地, 青藏高原草地的牧草具有高粗蛋白、高无氮浸出物、低粗纤维、低粗脂肪的特点, 营养价值更高. (2) 从植被型上来看, 高寒草甸的产草量和营养价值都最高; 从植被群系上来看, 产草量最高的是西藏嵩草(Kobresia tibetica)草甸和芨芨草(Achnatherum splendens)草原, 牧草品质最好的则是高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸和矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸. (3) 大尺度上, 气候和土壤因子首先通过改变植被类型而影响到牧草品质的格局, 对于植物具体的生理过程虽然也有影响但并非造成大尺度牧草品质格局的主要原因; 消除植被类型差异后, 气候因子中仅年均温(MAT)对粗纤维有显著作用, 而土壤因子对所有营养指标均有显著影响, 反映土壤因子对牧草品质有着更直接的作用. (4) 牧草的营养价值和产草量之间存在相关关系, 随着产草量的升高, 牧草表现出粗纤维含量增加、粗蛋白和粗脂肪含量下降的趋势, 这反映产草量较大时对营养元素的“稀释”现象.     

全球变化下的地下生态学: 问题与展望

生态学100多年的探索和发展主要集中在地上部分. 然而, 当今的生态学家已经越来越强烈地认识到, 鲜为人知的地下部分已成为生态系统结构、功能与过程研究中最不确定的因素, 因而严重制约着生态系统与全球变化研究的理论拓展. 自1990年代后期以来, 伴随着全球生态学研究的深入, 一个新兴的生态学领域——地下生态学(belowground ecology)开始形成, 并得到了快速发展. 地下生态学从不同学科层次探索地下部分的结构、功能、过程以及与地上部分的关系, 并特别关注其对全球变化的响应. 它的研究对象包括植物根系、地下动物和土壤微生物. 分析了生态系统地上和地下部分的关联、根系生态、根系生物地理, 以及地下生物多样性等方面的主要研究进展和亟待解决的问题, 着重评述地下过程对全球变化响应的若干理论问题, 指出地下生态学将是21 世纪生态学的重要发展方向.     

草地造林40年后土壤可溶性有机碳下降

为了解天然草地造林后土壤可溶性有机碳的变化,以河北塞罕坝的羊草草甸草原以及在草甸草原上营造的樟子松人工林和落叶松人工林为研究对象,比较了3种植被类型土壤表层0-30cm的土壤可溶性有机碳、土壤总有机碳和土壤全氮等指标。结果表明,人工针叶林的土壤可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤全氮含量均低于草甸草原,天然草地营造人工针叶林40年后土壤可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤全氮都有所下降,人工林生态系统的土壤异质性低于草甸草原。     

青藏高原退化草地恢复的制约因子及修复技术

 分析了退化高寒草地恢复的主要制约因素，包括植物种源、土壤微生物、土壤养分和人文因素；提出了针对这些制约因素的退化高寒草地恢复的主要途径：（1）研发乡土草种子采集、扩繁、包衣等技术，不同乡土草种种子组配及免耕补播技术，解决种源制约；（2）筛选适用于退化草地恢复的复合微生物菌种并研发菌剂，解决退化草地恢复的微生物制约； （3）研发以土壤养分调控为基础的植被恢复技术，解决退化草地恢复的土壤制约；（4）构建基于牧民新技术应用的草地适应性管理模式。分析认为，基于乡土草种、微生物、养分调控为主的物源途径的“近自然恢复”，有潜力成为青藏高原退化草地恢复的有效措施。     

神农架地区米心水青冈林和锐齿槲栎林生物量的研究

通过对神农架地区广泛分布的米心水青冈林和锐齿槲栎林的生物量特征的调查研究表明：神农架地区102—130a成熟米心水青冈林的生物量在251．30—358．63T·hm^-2之间，平均为288．70±48．30T·hm^-2，20～60a锐齿槲栎林群落生物量在134．85—301．20T·hm^-2，平均为231．60±78．10T·hm^-2．两种类型森林生物量的95％以上集中在乔木层．在米心水青冈林生物量从大到小的序列中，前5种植物分别占乔木层总生物量58．67％-96．37％不等，同样锐齿槲栎林中，前5种植物占群落生物量的68．13％-95．26％．常绿植物占乔木层生物量的比例变化较大，米心水青冈林中占2．85-18．70％，锐齿槲栎林中一般常绿植物占0．8％-9．98％，只有一个锐齿槲栎林样地常绿植物（主要是粉白杜鹃）占乔木层生物量的44．04％．米心水青冈生物量根冠比为0．27±0．05，锐齿槲栎林为0．21±0．06．神农架地区米心水青冈林的生物量，在成熟的欧洲水青冈林和日本的水青冈林生物量范围之内，而锐齿槲栎林的生物量远远大于我国温带落叶栎林的生物量。     

降水改变对樟子松人工林土壤微生物量碳及微生物商动态变化的影响

在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林内设置降水控制实验,研究地下生态系统过程的两个重要指标土壤微生物量碳和微生物商对穿透雨增加或减少30%的响应。在2007年5月到9月的生长季,土壤微生物量碳和微生物商平均值分别为260.7mg/kg和1.84%,二者随土壤深度增加呈下降趋势。总体上,穿透雨增加或减少30%对土壤微生物量碳和微生物商的生长季内平均值影响不显著,但穿透雨减少30%的土壤微生物量碳及微生物商的变幅较大,变化范围分别为243.1～354.3mg/kg和1.43%～2.16%,5月最高,7月最低,表明生长季内穿透雨减少将导致土壤微生物活动的较大波动,从而可能改变地下碳过程的季节变化规律。     

青藏高原高寒草地常见植物叶属性对氮、磷添加的响应

基于海北站氮磷添加实验平台,研究青藏高原高寒草地常见植物叶片干物质含量(LDMC)、比叶面积(SLA)和叶片碳、氮、磷含量(LC,LN,LP)属性对N添加、P添加和NP同时添加的响应。从10个物种总体来看,N添加使LN显著增加9.4%。P添加使LP显著增加81.8%。N添加和P添加对LDMC和SLA有显著的交互作用。在无N添加条件下,P添加使LDMC减小2.3%,SLA增加3.5%;在N添加条件下,P添加使LDMC减小10.1%,SLA增加15.3%。N添加和P添加对基于叶经济谱的物种排序无显著影响,而NP同时添加显著改变了基于叶经济谱的物种排序。结果表明,通过提高SLA和叶片NP含量,使高寒草地植物对光、土壤可利用性N和P的获取与利用能力增强。NP同时添加可以显著改变叶属性的种间变异,进而导致青藏高原高寒草地常见植物在叶经济谱上形成新的分布格局。因此,在利用叶属性预测群落结构和生态系统功能对NP同时添加的响应时,应该考虑物种的特异性响应。