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青藏高原高寒草地食草家畜碳收支动态

生态学报 2024年第22期44卷 10133-10145页

作者：欧阳熙煌王军邦赵亮王文颖张振华周华坤赵新全中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室生态系统大数据与模拟中心北京100101 中国科学院大学北京100101 中国科学院西北高原生物研究所青海三江源草地生态系统国家野外科学观测研究站西宁810001 青海师范大学生命科学学院西宁810001 中国科学院西北高原生物研究所青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站西宁810001 中国科学院西北高原生物研究所青海省寒区恢复生态学重点实验室西宁810001 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810001

高寒草地生态系统是青藏高原地区主体生态类型,支撑着当地牧民的生活和生产,同时也发挥着维持区域生态安全的重要作用。食草家畜是草地系统和人类社会紧密耦合的重要元素,其碳收支动态成为草地生态系统碳循环中的重要过程之一,但目前对... 详细信息

高寒草地生态系统是青藏高原地区主体生态类型,支撑着当地牧民的生活和生产,同时也发挥着维持区域生态安全的重要作用。食草家畜是草地系统和人类社会紧密耦合的重要元素,其碳收支动态成为草地生态系统碳循环中的重要过程之一,但目前对食草家畜的碳收支及其动态并没有得到很好的量化。利用县级统计年鉴数据量化了青藏高原2000—2020年期间的食草家畜碳收支及去向,并与基于卫星遥感的净初级生产力(Net primary productivity,NPP)和可利用产草量(Available grass yield,GYA)进行了对比分析,得到如下结论:(1)2000—2020年期间,青藏高原草地NPP总量和GYA总量分别为(153.88±17.96)Tg C/a和(26.40±3.19)Tg C/a,食草家畜碳摄入量(Intake carbon,IT_(C))为(31.08±0.98)Tg C/a(占GYA总量的118%)。(2)青藏高原草地NPP、GYA、IT_(C)均呈现显著增加趋势,但IT_(C)占GY_(A)的比值呈现显著下降趋势,并且这一比值在空间上存在异质性。(3)食草家畜摄入碳量中有13.24 Tg C/a(约占IT_(C)的43%)通过粪尿排泄排出,12.35 Tg C/a通过呼吸产热排出,0.96 Tg C/a以CH_(4)形式排出,固存在家畜体内的碳是4.53 Tg C/a,而以畜产品向人类社会输出的碳是0.384 Tg C/a。从动物代谢生理层面量化了青藏高原食草家畜碳收支及其时空动态,对草牧业管理、草地碳增汇及全球变化生态学具有重要意义。

关键词：食草家畜动物碳代谢模型碳摄入量畜产品可利用产草量

中国陆地生态系统固碳效应——中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”之生态系统固碳任务群研究进展

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中国科学院院刊 2015年第6期30卷 848-857+875页

作者：方精云于贵瑞任小波刘国华赵新全中国科学院植物研究所中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院重大任务局 4. 中国科学院生态环境研究中心 5. 中国科学院成都生物研究所

气候变化是当前人类生存和发展所面临的共同挑战,受到世界各国人民和政府的高度关注。陆地生态系统固碳被认为是最经济可行和环境友好的减缓大气CO2浓度升高的重要途径之一,因此,如何提高陆地生态系统碳储量及其固碳能力,是近年来全球... 详细信息

气候变化是当前人类生存和发展所面临的共同挑战,受到世界各国人民和政府的高度关注。陆地生态系统固碳被认为是最经济可行和环境友好的减缓大气CO2浓度升高的重要途径之一,因此,如何提高陆地生态系统碳储量及其固碳能力,是近年来全球变化研究的热点领域。2011年,中科院启动了"应对气候变化的碳收支认证及相关问题"的战略性先导科技专项;其中,生态系统固碳任务群在中国森林、灌丛、草地和农田生态系统约16 000个野外样地进行了系统的野外调查,并开展了6大国家重大生态工程固碳效应评估和4个典型区域固碳增汇技术体系和示范的综合研究。在全国尺度上准确评估了森林、灌丛、草地和农田生态系统的固碳现状、速率和潜力,科学评估了中国重大生态工程的固碳效应,并发展了兼顾社会经济和固碳效应需求的区域可持续新模式。此外,生态系统固碳任务群首次在国家尺度构建了科学的、可核查的陆地生态系统碳清查实体数据库,不仅可为中国应对气候变化的国际间谈判提供重要数据,还将在中国生态文明建设中发挥重要作用。

关键词：生态系统碳储量碳吸收生态工程中国

放牧对贵南县4种退化指示植物叶片性状的影响

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草业科学 2020年第3期37卷 423-431页

作者：王娅琳朱文琰侯将将高巧静赵新全徐世晓孙平河南科技大学动物科技学院河南洛阳471003 河南科技大学林学院河南洛阳471003 中国科学院西北高原生物研究所青海西宁810008

本研究以青海省贵南县高寒草甸4种退化指示植物为研究对象,分析放牧干扰对叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征、叶干物质含量和比叶面积的影响,探讨高寒草甸生态系统中退化植物对环境变化的响应和适应策略。结果表明,4种植物... 详细信息

本研究以青海省贵南县高寒草甸4种退化指示植物为研究对象,分析放牧干扰对叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征、叶干物质含量和比叶面积的影响,探讨高寒草甸生态系统中退化植物对环境变化的响应和适应策略。结果表明,4种植物叶片碳、氮、磷含量及化学计量比随放牧强度增加表现为碳含量不变,氮、磷含量上升、化学计量比(C/N、C/P及N/P)下降的变化趋势,且重度放牧后,植物生长受氮元素限制。放牧强度改变显著影响4种植物叶片性状(P<0.01),且对叶片磷含量的影响最大(P<0.001);物种对比叶面积影响最大(P<0.001),且在不同植物间表现出物种差异性。即放牧强度增加时,4种植物叶片均表现出养分储存增加,但植物比叶面积的变化更多表现出物种特异性。

关键词：退化指示植物叶片功能型性状叶片结构型性状放牧

牦牛放牧率和放牧季节对小嵩草高寒草甸土壤养分的影响

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生态学杂志 2005年第7期24卷 729-735页

作者：董全民赵新全马玉寿李青云王启基施建军中国科学院西北高原生物研究所青海省畜牧兽医科学院西宁810003 青海省畜牧兽医科学院

经过两年牦牛放牧试验表明,夏季草场不同土壤层有机质、有机碳、全磷、全氮和速效磷的含量及0～20cm土壤层营养因子的平均含量与放牧率呈线性回归关系,速效氮含量与放牧率呈二次回归关系;冬季草场不同土壤层有机质、有机碳和全氮与放牧... 详细信息

经过两年牦牛放牧试验表明,夏季草场不同土壤层有机质、有机碳、全磷、全氮和速效磷的含量及0～20cm土壤层营养因子的平均含量与放牧率呈线性回归关系,速效氮含量与放牧率呈二次回归关系;冬季草场不同土壤层有机质、有机碳和全氮与放牧率呈线性回归关系,全磷、速效磷和速效氮的含量及0～20cm土壤层营养因子的平均含量与放牧率呈二次回归关系。随着放牧率的逐渐增加,夏季草场不同土壤深度速效氮含量也逐渐减小,当放牧率达到1.07、1.08和1.22头·hm-2时,0～5、5～10、10～20cm土壤速效氮含量依此达到最小;冬季草场不同土壤层全磷、速效磷和速效氮含量逐渐增加,当放牧率达到0.81、0.78和1.00头·hm-2,1.03、1.09和1.03头·hm-2,1.36、1.35和1.30头·hm-2时,0～5、5～10、10～20cm土壤层全磷、速效磷和速效氮含量分别依此达到最大。在夏季草场,0～20cm土壤层速效氮平均含量达到最小放牧率是1.07头·hm-2;冬季草场0～20cm土壤层全磷、速效磷和速效氮含量达到最大放牧率分别是0.90、0.83和1.21头·hm-2。

关键词：牦牛放牧率冬季草场夏季草场小嵩草高寒草甸土壤养分

土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳的影响

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水土保持通报 2016年第5期36卷 73-79页

作者：刘哲陈懂懂李奇赵亮徐世晓赵新全中国科学院西北高原生物研究所青海西宁810008 中国科学院大学北京100049 中国科学院成都生物研究所四川成都610041

[目的]探明土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳含量及储量的影响,为青藏高原区域碳增汇原理及草地管理实践提供科学支撑。[方法]选取围栏封育地、自由放牧地、多年生人工草地、补播地及黑土滩型退化草地5类不同土地利用类型,对... 详细信息

[目的]探明土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳含量及储量的影响,为青藏高原区域碳增汇原理及草地管理实践提供科学支撑。[方法]选取围栏封育地、自由放牧地、多年生人工草地、补播地及黑土滩型退化草地5类不同土地利用类型,对无机碳的含量和储量、土壤主要理化性质的变化及其相关性进行比较分析。[结果]在高寒草甸生态系统中,无机碳含量较低且不同土地利用下土壤无机碳的储量(以C含量表示)有显著差异,表现为多年生人工草地(3 381.28kg/hm2)>围栏封育地(739.27kg/hm2)>自由放牧地(712.12kg/hm2)>补播地(647.64kg/hm2)>黑土滩型退化草地(361.26kg/hm2)。不同土地利用类型草地的土壤pH值、容重和含水量差异显著。土壤无机碳与土壤容重和含水量分别为线性正相关和负相关关系,与pH值为正相关关系,当pH值7时,表现为指数函数关系。[结论]在高寒退化草地改良重建的技术与综合治理模式中,黑土滩型退化草地上建植多年生人工草地的管理策略在无机碳固定方面较其他措施更加有效,是维持草地碳汇功能的有效措施。

关键词：无机碳土地利用高寒草甸土壤理化性质青藏高原

典型森林和草地生态系统呼吸各组分间的相互关系

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生态学报 2013年第21期33卷 6925-6934页

作者：朱先进于贵瑞王秋凤高艳妮赵新全韩士杰闫俊华中国科学院地理科学与资源研究所生态网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北高原生物研究所西宁810001 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院华南植物园广州510650

生态系统呼吸是陆地生态系统碳收支的重要组成部分,分析其组分间的相互关系对理解生态系统呼吸过程和精确评价生态系统碳收支具有重要意义,也是当前碳循环研究工作的一大难点。利用ChinaFLUX的长白山温带针阔混交林(CBS),鼎湖山亚热带... 详细信息

生态系统呼吸是陆地生态系统碳收支的重要组成部分,分析其组分间的相互关系对理解生态系统呼吸过程和精确评价生态系统碳收支具有重要意义,也是当前碳循环研究工作的一大难点。利用ChinaFLUX的长白山温带针阔混交林(CBS),鼎湖山亚热带常绿阔叶林(DHS)和海北灌丛草甸(HBGC)3个典型生态系统的通量观测数据,分析了经验统计方法在中国典型生态系统中的适用性及敏感性,揭示了生态系统呼吸各组分的动态变化特征及相互关系。结果表明:采用呼吸组分拆分方法所获结果与理论推测及实测数据大致相同,拆分结果对净初级生产力与总初级生产力比值(NPP/GPP)的变化较为敏感,NPP/GPP变化0.1时,自养呼吸在生态系统呼吸中的比例(Ra/RE)改变0.05。各生态系统中,生态系统呼吸及其组分在年内均表现出明显的单峰型变化特征,在夏季生长旺盛的时节达到最大值。异养呼吸与生态系统呼吸的比值(Rh/RE)也具有明显的季节变化,但在生态系统间表现出明显差异,CBS和HBGC分别表现出先增大后减小和先减小后增大的变化趋势,DHS则相对稳定,在0.5附近波动,Ra/RE的季节动态与Rh/RE相反。在年总量上,HBGC主要通过异养呼吸向大气排放CO2,异养呼吸占生态系统呼吸的60%,而CBS和DHS的自养呼吸和异养呼吸所占比重大致相似,异养呼吸占生态系统呼吸的49%。这说明,经验统计学模型可以用来进行生态系统呼吸组分的拆分,进而可以为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考数据,但今后应加强NPP/GPP的测定,以提高生态系统呼吸拆分的精度。

关键词：陆地生态系统生态系统呼吸涡度相关碳通量自养呼吸异养呼吸

模拟增温和丛枝菌根对门源草原毛虫幼虫生长发育的影响

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生态学报 2019年第6期39卷 2237-2243页

作者：陈珂璐石国玺张中华姚步青马真王文颖周华坤赵新全中国科学院西北高原生物研究所青海省寒区恢复生态学重点实验室西宁810008 中国科学院大学北京100049 天水师范学院生物工程与技术学院天水473061 青海大学高原生态与农业国家重点实验室西宁810001 青海师范大学生命与地理科学学院西宁810008

采用开顶式生长室(Open top chamber, OTC)模拟增温和苯菌灵抑制丛枝菌根研究上述两种因素综合作用下门源草原毛虫幼虫的生长速率、蛹化时间和蛹重。结果表明,增温和丛枝菌根抑制及其交互作用均对门源草原毛虫幼虫生长速率产生了显著影... 详细信息

采用开顶式生长室(Open top chamber, OTC)模拟增温和苯菌灵抑制丛枝菌根研究上述两种因素综合作用下门源草原毛虫幼虫的生长速率、蛹化时间和蛹重。结果表明,增温和丛枝菌根抑制及其交互作用均对门源草原毛虫幼虫生长速率产生了显著影响。相比对照组而言,增温使该指标升高了34%。丛枝菌根抑制未对上述指标产生显著影响。增温和丛枝菌根抑制的交互作用使门源草原毛虫幼虫生长速率较对照组升高了16%,而较增温组降低了13%。增温处理下雌、雄幼虫的蛹化时间分别为204、218 d,而不增温处理下分别为212、223 d。增温使得雌、雄幼虫的蛹化时间较不增温处理分别提前了2%和4%。增温和不增温处理下的雌、雄虫蛹化时间差分别为15、12 d。增温将上述时间差扩大了25%。此外,增温及其与丛枝菌根抑制的交互作用对门源草原毛虫雌虫蛹重的影响显著,而对于雄虫的蛹重来说,仅增温处理的影响显著。增温和增温丛枝菌根抑制处理,使得雌蛹重较对照组增大了22%和8%。增温使雄蛹重增大了18%。首次研究了增温和丛枝菌根对植食性昆虫的综合影响。

关键词：门源草原毛虫模拟增温丛枝菌根青藏高原

聚苯乙烯微塑料暴露对剑尾鱼肝脏代谢通路的影响

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生态毒理学报 2022年第3期17卷 35-43页

作者：张彦坤杨兵坤谢鹏飞胡林勇赵新全徐世晓孙平河南科技大学动物科技学院洛阳471003 中国科学院西北高原生物研究所西宁810008

微塑料已经成为水环境中的主要污染物,可能会对水生生物产生影响。将成年剑尾鱼暴露在直径5μm、不同浓度的聚苯乙烯微塑料水体中72 h,检测急性暴露是否对剑尾鱼肝脏代谢产生干扰,以探讨微塑料的潜在毒性。结果表明,微塑料会导致剑尾鱼... 详细信息

微塑料已经成为水环境中的主要污染物,可能会对水生生物产生影响。将成年剑尾鱼暴露在直径5μm、不同浓度的聚苯乙烯微塑料水体中72 h,检测急性暴露是否对剑尾鱼肝脏代谢产生干扰,以探讨微塑料的潜在毒性。结果表明,微塑料会导致剑尾鱼肝脏的代谢水平发生改变,在浓度为1×10^(6) microspheres·L^(-1)的低浓度组中,筛选出6种代谢水平发生改变的差异代谢物,共涉及16条代谢通路,这些代谢物与肝脏中的能量代谢、糖代谢、氨基酸代谢、炎症反应和氧化应激有关。在浓度为1×10^(7) microspheres·L^(-1)的高浓度组中,筛选出8种代谢水平发生改变的差异代谢物,共涉及19条代谢通路,这些代谢物与肝脏中的能量代谢、糖代谢、氨基酸代谢、炎症反应和氧化应激有关,并且脂代谢干扰与神经毒性有关的代谢物表达发生改变。从受干扰的代谢物的数量和代谢通路数量来看,微塑料浓度增加将会加深对水生生物的干扰。

关键词：微塑料剑尾鱼代谢组学肝脏

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Characterizing CO_2 fluxes for growing and non-growing seasons in a shrub ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

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Science China Earth Sciences 2005年第Z1期48卷 133-140页

作者： XU Shixiao, zhao xinquan, FU Yuling, zhao Liang, LI Yingnian, CAO Guangmin, GU Song, WANG Qinxue & DU Mingyuan Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810001, China Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100136, China National Institute for Environmental Studies, Tsukuba 305-8569, Japan National Institute for Agro-Environmental Science, Tsukuba 305-8604, Japan Northwest Institute of Plateau Biology Chinese Academy of Sciences Xining 810001 China Graduate School of the Chinese Academy of Sciences Beijing 100136 China Northwest Institute of Plateau Biology Chinese Academy of Sciences Xining 810001 China Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China National Institute for Environmental Studies Tsukuba 305-8569 Japan National Institute for Agro-Environmental Science Tsukuba 305-8604 Japan

To assess carbon budget for shrub ecosystems on the Qinghai-Tibet Plateau, CO2flux was measured with an open-path eddy covariance system for an alpine shrub ecosystem during growing and non-growing seasons. CO2 flux dynamics was distinct between the two seasons. During the growing season from May to September, the ecosystem exhibited net CO2uptake from 08:00 to 19:00 (Beijing Standard Time), but net CO2 emission from 19:00 to 08:*** CO2 uptake appeared around 12:00 with values of 0.71, 1.19, 1.46 and 0.67 g CO2m-2 h-1 for June, July, August and September, respectively. Diurnal fluctuation of CO2 flux showed higher correlation with photosynthetic photon flux density than temperature. The maximum net CO2 influx occurred in August with a value of 247 g CO2 m-2. The total CO2 uptake by the ecosystem was up to 583 g CO2 m-2 for the growing season. During the non-growing season from January to April and from October to December, CO2 flux showed small fluctuation with the largest net CO2 efflux of 0.30 g CO2 m-2 h-1 in April. The diurnal CO2 flux was close to zero during most time of the day, but showed a small net CO2 efflux from 11:00 to 18:00. Diurnal CO2 flux, is significantly correlated to diurnal temperature in the non-growing season. The maximum monthly net CO2 efflux appeared in April, with a value of 105 g CO2 m-2. The total net CO2 efflux for the whole non-growing season was 356 g CO2 m-2.

关键词： alpine shrub ecosystem, CO2 flux, carbon dynamics, growing season, non-growing season.