科尔沁沙地优势植物叶凋落物分解及碳矿化——凋落物质量的影响

凋落物矿化分解是维持生态系统养分循环的关键过程,也是陆地生态系统C向大气释放的主要动力,因此影响和控制生态系统凋落物矿化分解的主要因素一直备受关注。土地沙漠化是科尔沁沙地最严重的环境问题,并且导致土壤粗质化和贫瘠化,凋落物输入和矿化分解对于改善该地区土壤质地和养分状况至关重要。通过室内培养的方法,对科尔沁沙质草地27种主要植物叶凋落物矿化分解及其与凋落物C含量、N含量、木质素含量、C/N、木质素/N、极易分解有机物含量(LOMⅠ)、中易分解有机物含量(LOMⅡ)及难分解有机物含量(RP)等指标关系进行研究。结果表明:科尔沁沙地27种植物叶凋落物质量存在较大差异(P<0.001),相应的27种植物叶凋落物培养样品矿化有机碳总量和干物质损失量存在显著差异(P<0.001),分别在9.0 mg C·g^-1干土至12.7 mg C·g^-1干土和14.7%至40.4%之间变化。添加凋落物后培养样品的CO₂释放总量显著大于对照(不添加凋落物),说明土壤中添加凋落物后,培养样品的有机碳矿化速率明显增大。27种植物叶凋落物矿化有机碳总量以及损失干物质总量与凋落物的N含量、C/N、木质素/N、LOMⅠ、LOMⅡ和RP等指标存在显著的相关性,叶凋落物的矿化分解主要受LOMⅠ和木质素/N的影响。     

科尔沁沙地优势植物叶凋落物分解及碳矿化——凋落物质量的影响北大核心CSCD

凋落物矿化分解是维持生态系统养分循环的关键过程,也是陆地生态系统C向大气释放的主要动力,因此影响和控制生态系统凋落物矿化分解的主要因素一直备受关注。土地沙漠化是科尔沁沙地最严重的环境问题,并且导致土壤粗质化和贫瘠化,凋落物输入和矿化分解对于改善该地区土壤质地和养分状况至关重要。通过室内培养的方法,对科尔沁沙质草地27种主要植物叶凋落物矿化分解及其与凋落物C含量、N含量、木质素含量、C/N、木质素/N、极易分解有机物含量(LOMⅠ)、中易分解有机物含量(LOMⅡ)及难分解有机物含量(RP)等指标关系进行研究。结果表明:科尔沁沙地27种植物叶凋落物质量存在较大差异(P<0.001),相应的27种植物叶凋落物培养样品矿化有机碳总量和干物质损失量存在显著差异(P<0.001),分别在9.0mg C·g^(-1)干土至12.7mg C·g^(-1)干土和14.7%至40.4%之间变化。添加凋落物后培养样品的CO2释放总量显著大于对照(不添加凋落物),说明土壤中添加凋落物后,培养样品的有机碳矿化速率明显增大。27种植物叶凋落物矿化有机碳总量以及损失干物质总量与凋落物的N含量、C/N、木质素/N、LOMⅠ、LOMⅡ和RP等指标存在显著的相关性,叶凋落物的矿化分解主要受LOMⅠ和木质素/N的影响。     

科尔沁沙地3种灌木凋落物分解速率及其与关键气象因子的关系

选取科尔沁沙地3种代表性灌木（差不嘎蒿、黄柳、小叶锦鸡儿）作为研究对象,采用网袋法对其凋落物进行研究,每月取样测试,结合试验期间当地气象资料,对凋落物在不同类型沙丘、不同深度的分解率进行相关分析。结果表明,生长季节内,放置在地表的凋落物在固定沙丘上的分解率大于其在流动沙丘上的分解率,而在冬春季节却相反;凋落物在地下10 cm深处的分解普遍快于地表;经过一年的分解,差不嘎蒿的分解率大于另两种植物,以固定沙丘地表放置为例,其最终分解率为53.6%,大于小叶锦鸡儿的28.5%及黄柳的21%;降水对凋落物的分解影响较地温更大。     

三江平原湿地CH4、N2O的地-气交换特征

利用暗箱-气相色谱法对三江平原3种具有代表性的湿地类型（常年积水的毛果苔草沼泽、季节性积水的小叶章湿草甸和灌丛湿地）进行了为期两年的CH⁴和N²O现场同步观测。结果表明,湿地全年CH⁴和N²O通量有明显的季节和年际变化,与温度和土壤水分条件密切相关。在发生季节性干旱的年份,生长季（5月¹0月）CH⁴排放通量峰值出现在6月和8月,呈双峰型;而在降水充沛的年份,CH⁴排放通量峰值出现在6、7月份,呈单峰型。冰冻期（11月到次年4月）CH⁴排放通量十分的微弱,其中灌丛湿地表现为负排放。3种类型湿地N²O通量一般在非冰冻期表现为排放,呈双峰型,5月份融化期为第一个高峰期,7、8月为第二个高峰期,冰雪覆盖期表现为吸收。湿地CH⁴和N²O通量在春季的融冻期,存在此消彼长的现象。     

散射辐射对西藏高原高寒草甸净生态系统CO2交换的影响

2003~2006年在当雄草原站用涡度相关法对西藏高原广泛分布的高寒草甸生态系统的碳通量和常规气象数据进行了连续观测。基于这些数据,根据净生态系统CO₂交换量(NEE)对晴朗指数(k)和土壤温度的响应特征,分析了净生态系统CO₂交换量与散射辐射之间的关系。依据地面接受的散射辐射量把天气划分为云隙天、晴天和多云天。结果表明,散射辐射不能提高西藏高原高寒草甸生态系统的碳吸收水平。该生态系统的碳收支过程主要受光合有效辐射控制,碳排放过程主要受土壤温度控制;且NEE随k的变化趋势受散射辐射的影响较小,生态系统碳收支更多地受太阳辐射对土壤强烈加温的影响。三种散射辐射天气条件下,NEE随k的变化趋势基本一致,先增加后减小;NEE达最大值时的土壤温度皆为15℃左右,k值皆为0.7~0.8。     

黄河下游沿岸地市CO2排放的时空分异

地市级尺度的碳排放结构演变与区域差异分析对通过技术学习与知识流动短期内抑制 碳排放的快速增长具有重要意义。以地市级行政区作为基本空间单元, 对黄河下游沿岸区、 两大子区及21地市化石能源与水泥工业生产过程排放的CO₂ 进行科学核算, 发现CO₂ 排放量 变化于2000年的364.12～4426.95万t至2009年的1238.98～10411.91万t,呈现出典型的 “S型”增长特征, 但不同尺度区域排放结构的时空差异显着。2006年以来, 工业化进程较快 的区域水泥排碳比例有显着增长, 产业结构优化策略促使少数地市水泥排碳比例有所下降。 CO₂ 排放强度与人均排放量的变动符合碳排放EKC曲线关系, 但时空分异特征并不一致。排 放强度的全区总体差异较为合理, 而人均排放量的区域差异偏大, 从而为涓滴效应的加速作 用创造了空间。地区内差异分别为两指标全区总体差异变动的主导因素, 整体上, 中原区内 地市间差异对两指标全区差异变动的贡献更大。     

大气CO2浓度升高和施氮对棉田土壤理化性质及微生物区系的影响

针对耕地非农转化过程中产生的一系列社会问题,采用参与性农户调查方法,对西部欠发达地区西宁市郊区5个样本村190户农户进行了随机入户调查。根据城市开发进程、到市区距离和种植类型等条件,将调查样本村分为近郊城区化农村、近郊农村和远郊农村,就农户对耕地非农转换的基本认知及耕地非农转换的经济、社会和环境价值感知进行分析。结果表明:耕地征用后农户能理性感知和判别耕地非农转换价值,并普遍认为失去耕地后生活费用增加、生活保障降低、收入来源和就业机会少;感知主要受耕地数量、区位条件、耕地开发阶段等因素的影响;处于不同区位条件的农户对耕地非农转换的价值感知存在差异性,城区化农户已逐渐适应城市生活,近郊农户的非农转换经济和社会感知压力最大,远郊农民也感知经济和生活保障压力,但更希望能通过打工增加收入。     

我国农村生活能源中SO2、 NOX及TSP的排放量估算

根据2004年我国不同省、市、自治区农村生活用能源的消耗量和不同燃料的污染物排放因子,估算了我国农村生活能源利用过程中的SO₂、NO_X、TSP排放量,并给出了分省区的排放清单和各省区不同燃料对三种污染物的贡献率,探讨了各地农村污染物排放量的影响因素。结果表明:全国农村生活能源所排放的SO₂达530万吨,NO_X 72万吨,TSP 390万吨。污染物排放以SO₂和TSP为主,且各省、市、区污染物的排放量差别明显;各地不同能源类型对各污染物的贡献率差别较大,SO₂主要来自燃煤,NO_X主要来自秸秆和薪柴的燃烧,TSP主要来自秸秆的燃烧;农村生活能源结构影响其污染物排放。     

科尔沁沙地沙漠化正逆过程的地面判别方法

在实地调查和多年定位研究的基础上, 根据目前沙漠化过程研究的需要,介绍了沙地、沙丘、沙漠化土地等相关概念及其主要区别,阐述了沙地、沙丘、沙漠化土地类型的划分标准以及类型互换使用中应该注意的问题;通过分析影响沙漠化发展方向和过程的关键因素,建立了沙漠化正\,逆发展过程的地面判别指标体系,并讨论了不同类型沙丘的主要来源、发展方向及转换过程的判别方法。所建立的沙漠化正\,逆过程的地面判别方法,具有较强的实用性、可操作性和准确性, 可用于科尔沁沙地以及类似环境条件同类型沙地的野外调查和定位研究。     

科尔沁沙地自然与人为因素对沙漠化影响的累加效应分析

采用滑动平均法分析了科尔沁沙地年平均温度、年降水量(代表自然因素)和耕地指数、草场载畜量(代表人为因素)对沙漠化影响的累加效应。结果表明,年平均温度和年降水量的累加作用持续的时间较短(在4a之内),其中年平均温度对沙漠化影响的累加效应作用在2a最大,但作用不明显;年降水量对沙漠化的影响以4a最高,累加效应最明显,关联系数为0.801,而且二者之间有较显著的回归关系。年降水量和年平均温度的波动特点是决定累加作用时间和影响强度的关键。代表人为因素的耕地指数和草场载畜量对沙漠化影响的累加效应都比较明显、作用持续的时间较长(大于8a),其中耕地指数对沙漠化的影响以7a的累加效应最明显;草场载畜量对沙漠化的影响以10a的累加效应最明显,耕地指数和草场载畜量与沙漠化之间存在着较显著的回归关系。人口持续增长导致的对资源环境压力的增大是耕地指数和草场载畜量对沙漠化影响产生累加效应的根本原因。     

近40a我国北方农牧交错区气候变化及其与土地沙漠化的关系——以科尔沁沙地为例

近40 a来,伴随着全球气候变化,科尔沁沙地的气候也发生了较为明显的变化。主要表现为:90年代和60年代相比,年均气温升高0.5~1.2℃,气温波动性减小43.0%~61.0%;年均降水量增加50~67mm,年降水变异系数增大20%~50%;年均蒸发量下降16.7%;气候呈现暖湿化趋势。其中升温主要发生于冬季,降水增加主要发生于春夏两季。近40 a来,该区沙漠化呈明显发展趋势,其中从50年代末到80年代末,沙漠化面积由32 925 km²增加到71 884 km²,年均发展速度高达3.94%,虽然到90年代其年均发展速度降到1.2%,但总面积却扩展了8 673 km²。降水的增加有利于天然植被的恢复和农业的发展,但也容易导致大面积垦荒的发生,进而引起沙漠化急剧发展。因此,在严禁滥垦草原的同时,要抓住时机大力发展灌溉农业,加强植被的保护和建设。     

近5 a来科尔沁沙地典型区域地下水埋深变化分析

 从2002至2006年奈曼旗地下水埋深监测数据中,选取典型区域的18个监测点,分为三个样带,对其地下水埋深的时空变化及其与降雨量的关系进行分析。结果表明,近5 a典型区域地下水埋深均呈下降趋势,教来河沿岸变化最为明显,年际最大水位差达2.11 m,变化幅度13.6% ~51.4%;空间分布上以教来河沿岸地下水埋深最大,近5 a平均为6.15 m;典型区域年内最高地下水位出现在3—4月,最低水位在8—9月;近5 a来降雨量和多年降雨量分别与同期地下水埋深变化的分析表明,降雨量对研究区地下水埋深影响较小。     

科尔沁沙地采用人工植被对流沙治理的技术

在科尔沁沙地的流动沙丘上采用不同的人工措施,即铺设秸秆栅栏沙障、草方格和栽植差不嘎蒿,对沙丘的固定作用进行了研究。结果表明三种措施都有利于增加沙丘植物的多样性和生物量,但栽植差不嘎蒿和草方格好于秸秆栅栏沙障;沙丘固定过程中,植物的演替顺序有沙蓬-差不嘎蒿-狗尾草-黄蒿的趋势;植物生物量的形成与土壤湿度关系密切,应用试验数据建立了生物量(Y)与土壤湿度(X)的回归关系方程。Y=-13.7x²+72.5x-11.42 R²=0.824。     

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。     

科尔沁沙地优势固沙灌木叶片凋落物分解的主场效应

在气候变化和人类活动的影响下,科尔沁沙质草地中灌木植物种增加,导致沙质草地逐渐向灌木地转变。选取该地区优势固沙灌木差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和小叶锦鸡儿叶（Caragana microphylla）凋落物及其混合凋落物开展交互移置培养试验,分析了培养过程中CO₂释放和干物质损失量以及混合凋落物CO₂释放量实测值与预测值的差异,辨析主场效应产生的原因及其驱动机制,以期为将主场效应纳入到凋落物分解模型提供理论基础。结果表明：与高质量的小叶锦鸡儿叶凋落物相比,质量较低的差不嘎蒿叶凋落物分解具有更强的主场效应;其次,引起叶凋落物分解的主场效应归因于土壤微生物的特化作用,而不是土壤动物的搬运或贮藏行为。此外,混合凋落物主场效应与其分解生境中长期输入的凋落物的质量相似性紧密相关,质量相似性越大,主场效应越强,这也是本研究中混合凋落物分解在差不嘎蒿灌丛土壤下具有较强主场效应的原因。     

科尔沁沙地优势固沙灌木的生物量预测模型

灌木生物量预测模型对于快速估算固沙灌木林生产力具有重要作用。以科尔沁沙地3种常见的固沙灌木小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、差不嘎蒿（Artemisia halondendron）、黄柳（Salix gordejevii）为对象,基于对灌木地上、根系和整株生物量及高度、冠幅等的测定,建立3种灌木地上、根系和总生物量的估算模型,通过决定系数（R²）、估计值的标准误（SEE）和回归检验显著水平（P<0.05）筛选最优的生物量预测模型。结果表明：小叶锦鸡儿和黄柳生物量的最佳估算变量为冠幅体积,而差不嘎蒿的最佳预测变量为冠幅面积。幂函数回归模型具有最大的R²和较小的SEE,说明相对生长方程是估算小叶锦鸡儿、黄柳、差不嘎蒿灌木生物量较理想的模型。通过实测值检验,3种灌木幂函数模型预测生物量的预估精度在93%以上,具有较好的预测精度。