科尔沁沙质草地纤维素分解菌的筛选、鉴定及其分解能力

从科尔沁沙质草地土壤中,通过分离、纯化、初筛和复筛得到2株分解纤维素(CMC)能力较强的真菌(NM1-1和NM1-2),采用形态学和rDNA-ITS分子生物学相结合的方法鉴定分别为伪弯头曲霉(Asperigillus pseudodeflectus)和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。NM1-1和NM1-2对布条的分解效果较好,30 d的分解率分别达到15.69%和16.91%;凋落物分解试验表明,加NM1-1和NM1-2的草地凋落物分解率在30 d内分别达53.61%和45.72%,分别比对照高7.70和6.42倍。NM1-1和NM1-2的CMC酶活性显著高于其生存的土壤环境。科尔沁沙质草地土壤高效纤维素分解菌的分离和筛选不仅补充了沙质草地土壤功能微生物库,同时对沙地凋落物分解和土壤有效养分输入起到促进作用。     

科尔沁沙地52种植物叶片性状变异特征研究

研究严重沙化生境中植物叶片性状的变异特征,不仅有助于了解植物对区域环境变化的适应特征,而且还可以为群落分类、群落结构特征的揭示等提供重要的依据。本研究以科尔沁沙地52种植物为对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物各叶片性状之间的关系。结果表明,科尔沁沙地52种植物比叶面积在6.9～34.4 m2·kg-1之间变动,与其他区域的研究结果相比,该区域植物比叶面积偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠环境。52种植物中,大多数植物的氮磷比小于14,说明科尔沁沙地植物主要受氮制约。研究结果还表明,不同功能群植物的叶性状存在显著差异。固氮植物叶片氮含量最高,杂类草的叶干物质含量（平均值为0.22±0.06 g·g-1）显著小于其他功能群植物,但是植物叶片磷含量和比叶面积在不同功能群之间差异不显著。相对于多年生植物,一年生草本植物的比叶面积显著偏大,但是叶干物质含量显著偏小。科尔沁沙地52种植物叶干物质含量分别与比叶面积和叶片氮含量呈显著负相关,叶片磷含量和氮含量之间呈显著正相关。     

温度和水分对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响

土壤氮矿化对陆地生态系统初级生产力起决定性作用,但其影响因素较多,其中温度和水分最为重要。研究沙质草地土壤氮矿化对温度和水分的响应,对预测全球变化对沙质草地生态系统结构和功能的影响具有重要作用。因此,通过开顶式气室(OTC)模拟增温和人工调控田间持水量的方法对科尔沁沙质草地的土壤进行原位培养,分析温度和水分对土壤氮矿化作用的影响。结果表明:无论温度如何变化,科尔沁沙质草地土壤氮净矿化/硝化速率随着田间持水量的增加而明显提高。净硝化速率和净矿化速率在田间持水量为9.5%时最大,田间持水量达到时12.5%明显下降。增温使沙质草地土壤氮矿化显著变化,但增温的效应与田间持水量存在一定的关联。在相对适宜的田间持水量条件下(田间持水量为6.5%~12.5%),OTC增温可以使科尔沁沙质草地的土壤氮矿化/硝化速率显著提高;但是在田间持水量处于相对较低或者过高的状态下,该地区土壤的净氮净矿化/硝化速率对温度增加的响应不明显。     

科尔沁沙地降雨特征分析——以奈曼旗为例

了解降水的当前特征及未来的变化趋势对理解气候变化对区域生态系统的影响具有重要的意义。科尔沁沙地是中国北方农牧交错带的典型区域,年降雨量300~500 mm,对气候变化(特别是降水的变化)非常敏感。对科尔沁沙地沙漠化较为严重的奈曼旗1971-2013年的降水资料进行了分析研究。结果表明:(1)该地区多年平均降水量为338.8 mm,5-9月降雨量占全年降水量的(85.32±7.71)%,5-9月降雨量,年降水量1971-2000年经历了先增加后减少的趋势,2001-2013年有缓慢增加的趋势;同时降水量的年际变异性近10年也呈增加的趋势。(2)5-9月降雨量呈先增大后减小的趋势,在7月最大,为104.2 mm,5月和9月最小(分别为32.7 mm和32.8 mm),月降雨量的年际变率均大于49%;生长季内降雨主要以<10 mm的事件为主,占总降雨事件的64.41%,却仅占总降雨量的16.95%;≥30 mm的降雨事件占总降雨事件的10.96%,占到总降雨量的45.93%,且对总降雨量具有决定性的影响。(3)≥5 mm降雨的平均间隔为9.4 d,以1~10 d为主,占到69.5%,10~20 d(19.5%)的次之;≥30 d的发生频率最小,为3.81%,降雨间隔的年际变异性均呈增加的趋势。(4)生长季降雨日数呈减少的趋势,降雨事件降雨量的变异性与生长季降雨量的变化具有相似性,从2001年开始呈增加的趋势。该地区的降雨量年际变异性强,降雨日数的减少和降雨事件降雨量变异性的增加将提高极端干旱事件发生的频率,可能对该地区的生态系统产生严重影响,加剧该地区的沙漠化发展方向。因此,加强气候变化对生态系统影响的研究,可为合理利用土地资源及调整土地管理方式提供理论依据。     

科尔沁沙地沙丘生境单元凋落物运移特征

通过测定科尔沁沙地沙丘生境单元凋落物的运移量,分析了沙丘类型和生境变化对凋落物运移的影响,并探讨了是否可以通过凋落物运移量的变化来判断营养物质的迁移。结果表明:科尔沁沙地沙丘凋落物的运移过程主要发生在非生长季,呈明显的单峰型季节波动。凋落物运移量在不同沙丘的丘间地、迎风坡、丘顶和背风坡均表现出明显的空间差异性,丘顶的凋落物运移量最大,迎风坡次之,丘间地和背风坡相对较小。凋落物运移量有随距地表高度增加而下降的趋势,距地表高度为0~25 cm时,凋落物运移量最大,显著高于25~50、50~75、75~100 cm 3个高度区间。凋落物运移量与风速在流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘均呈显著的二次曲线正相关,显示风速是影响凋落物运移量动态变化的重要因素。     

科尔沁沙地植物功能性状的尺度变异及关联

调查了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘18个样地的物种组成,测定了28种植物的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)等3个植物功能性状,并用性状梯度分析法对3个功能性状在群落水平上的变化进行了分解,研究了沙丘固定过程中的植物功能性状的尺度变异及其与生境变化的关系。结果表明:(1)随着沙丘的固定,群落平均LA逐渐增大,群落平均SLA及LDMC在半固定沙丘上最小;(2)群落平均SLA的生态位宽度随着沙丘固定程度依次减小,流动、半固定沙丘植物群落的适应能力较固定沙丘更强;(3)沙丘固定过程中物种性状值的变化与群落内共生植物种性状间变异的关联相比于群落间性状的变异更密切。沙丘固定导致了物种LA与LDMC较强的正相关关系,两性状在群落间的依赖性比群落内的强。物种在群落内和群落间采取不同的策略来适应沙丘固定过程生境的变化。     

沙地小麦凋落物的分解残留物中营养元素的动态线性分析

在测定科尔沁沙地小麦凋落物分解率的基础上,对分解残留物中的N、P、Ca和S等元素含量进行了测定与分析。结果表明,4种元素随着分解的进行呈现增加的趋势。如果把分解时间用土壤温度大于0℃的天数来表示,对应的N、P、Ca和S元素含量变化除P之外,其它3种元素含量与分解天数之间的相关系数r均大于0.9,表现较好的线性关系,为揭示作物和土壤间养分元素的交换提供了便利的方法。但在分解测定的头两次取样和最后两次取样之间,元素含量变化与分解天数的线性关系较差,这是由于各种元素在小麦凋落物中初始含量的差异,导致了元素在分解始末变化区间的不同。