植物生态学报 ›› 2018, Vol. 42 ›› Issue (3): 265-276.DOI: 10.17521/cjpe.2015.0300
岑宇1,2,王成栋1,2,张震3,任侠4,刘美珍1,2,*(),杨帆1,2
出版日期:
2018-03-20
发布日期:
2017-06-16
通讯作者:
刘美珍 ORCID:0000-0003-3557-7777
基金资助:
CEN Yu1,2,WANG Cheng-Dong1,2,ZHANG Zhen3,REN Xia4,LIU Mei-Zhen1,2,*(),YANG Fan1,2
Online:
2018-03-20
Published:
2017-06-16
Contact:
Mei-Zhen LIU ORCID:0000-0003-3557-7777
Supported by:
摘要:
分析不同草地类型生物量与碳密度空间分布特征及其影响因素, 揭示草地植物碳库的变化规律, 对于了解我国草地生态系统碳汇具有重要意义。2011-2013年以河北省天然草地为研究对象, 调查了不同草地类型的地上活体生物量、凋落物生物量和根系生物量以及各组分的碳密度。结果表明: 温性草原、温性草甸、温性山地草甸、低地盐化草甸、暖性草丛和暖性灌草丛6种草地类型的总生物量差异显著, 其中低地盐化草甸总生物量最高, 为2 770.2 g·m -2, 而温性草原最低, 为747.6 g·m -2, 前者约为后者的3.7倍; 地上活体生物量最大的是低地盐化草甸, 其次是暖性灌草丛和温性山地草甸, 最小的是温性草原, 分别为285.0、235.1、203.1和110.6 g·m -2; 凋落物生物量也是低地盐化草甸最大, 其次是温性山地草甸和温性草甸, 分别为584.0、187.9和91.0 g·m -2。6种草地类型的根系生物量均大于地上生物量, 是地上生物量的1.9-4.3倍, 不同草地类型根冠比的平均值为3.1; 低地盐化草甸的根系生物量最高, 为1901.3 g·m -2, 温性草原的根系生物量最低, 只有低地盐化草甸的1/3。在各类草地生物量碳密度方面, 低地盐化草甸的地上活体碳密度、凋落物碳密度与根系碳密度均为最大, 分别为132.7、81.2和705.9 g C·m -2。草地地上生物量、凋落物生物量和根系生物量以及总生物量均随海拔的升高先减少而后增加(p < 0.05); 草地生态系统总生物量和根系生物量随大于10 ℃积温的增加先降低而后升高(p < 0.01)。该研究中暖性灌草丛多分布在石质山区, 土层很薄, 植物地上生物量和根系生物量都比土层较厚的草甸草原低。可见, 在较大区域比较不同草地类型生物量时, 应综合考虑气候、土壤、地理等因素。
岑宇, 王成栋, 张震, 任侠, 刘美珍, 杨帆. 河北省天然草地生物量和碳密度空间分布格局. 植物生态学报, 2018, 42(3): 265-276. DOI: 10.17521/cjpe.2015.0300
CEN Yu, WANG Cheng-Dong, ZHANG Zhen, REN Xia, LIU Mei-Zhen, YANG Fan. Spatial distributions of biomass and carbon density in natural grasslands of Hebei, China. Chinese Journal of Plant Ecology, 2018, 42(3): 265-276. DOI: 10.17521/cjpe.2015.0300
草地类型 Grassland type | 样本数 Sample size | 优势种 Dominant species |
---|---|---|
温性草原 Temperate steppe | 30 | 冰草、羊草、百里香、大针茅 Agropyron cristatum, Leymus chinensis, Thymus mongolicus, Stipa grandis |
温性草甸 Temperate meadow | 13 | 委陵菜、披针薹草、地榆 Potentilla chinensis, Carex lancifolia, Sanguisorba officinalis |
温性山地草甸 Temperate mountain meadow | 9 | 龙牙草、篷子菜、直穗披碱草 Agrimonia pilosa, Galium verum, Elymus gmelinii |
低地盐化草甸 Low-land saline meadow | 3 | 叉分蓼、白花马蔺、芨芨草 Polygonum divaricatum, Iris lacteal, Achnatherum splendens |
暖性草丛 Warm-temperate tussock | 4 | 阿拉伯黄背草、矮蒿 Themeda triandra, Artemisia lancea |
暖性灌草丛 Warm-temperate shrub tussock | 19 | 胡枝子、荆条、绣线菊、金色狗尾草 Lespedeza bicolor, Vitex negundo var. heterophylla, Spiraea salicifolia, Setaria glauca |
表1 河北省不同草地类型的样地数和植物群落主要优势种
Table 1 Information on the number of plots and dominant species for different types of grasslands in Hebei Province
草地类型 Grassland type | 样本数 Sample size | 优势种 Dominant species |
---|---|---|
温性草原 Temperate steppe | 30 | 冰草、羊草、百里香、大针茅 Agropyron cristatum, Leymus chinensis, Thymus mongolicus, Stipa grandis |
温性草甸 Temperate meadow | 13 | 委陵菜、披针薹草、地榆 Potentilla chinensis, Carex lancifolia, Sanguisorba officinalis |
温性山地草甸 Temperate mountain meadow | 9 | 龙牙草、篷子菜、直穗披碱草 Agrimonia pilosa, Galium verum, Elymus gmelinii |
低地盐化草甸 Low-land saline meadow | 3 | 叉分蓼、白花马蔺、芨芨草 Polygonum divaricatum, Iris lacteal, Achnatherum splendens |
暖性草丛 Warm-temperate tussock | 4 | 阿拉伯黄背草、矮蒿 Themeda triandra, Artemisia lancea |
暖性灌草丛 Warm-temperate shrub tussock | 19 | 胡枝子、荆条、绣线菊、金色狗尾草 Lespedeza bicolor, Vitex negundo var. heterophylla, Spiraea salicifolia, Setaria glauca |
图2 不同草地类型地上活体生物量、凋落物生物量与根系生物量(平均值±标准偏差)。1, 温性草原; 2, 温性草甸; 3, 温性山地草甸; 4, 低地盐化草甸; 5, 暖性草丛; 6, 暖性灌草丛。不同的小写字母表示不同草地类型间的生物量差异显著(p < 0.05)。
Fig. 2 The aboveground biomass, litter mass and root biomass in different types of grasslands (mean ± SD). 1, temperate steppe; 2, temperate meadow; 3, temperate mountain meadow; 4, low-land saline meadow; 5, warm-temperate tussock; 6, warm- temperate shrub tussock. Different lower-case letters indicate significant differences in biomass among different types of grasslands (p < 0.05).
图3 不同草地类型地上活体生物量、凋落物生物量与根系生物量各部分分配比例。1, 温性草原; 2, 温性草甸; 3, 温性山地草甸; 4, 低地盐化草甸; 5, 暖性草丛; 6, 暖性灌草丛。
Fig. 3 Proportions of aboveground biomass, litter mass and root biomass in different types of grasslands. 1, temperate steppe; 2, temperate meadow; 3, temperate mountain meadow; 4, low- land saline meadow; 5, warm-temperate tussock; 6, warm- temperate shrub tussock.
图4 不同草地类型地上活体碳密度、凋落物碳密度与根系碳密度(平均值±标准差)。1, 温性草原; 2, 温性草甸; 3, 温性山地草甸; 4, 低地盐化草甸; 5, 暖性草丛; 6, 暖性灌草丛。不同的小写字母表示不同草地类型的生物量之间差异显著(p < 0.05)。
Fig. 4 The aboveground carbon density, litter carbon density and root carbon density in different types of grasslands (mean ± SD). 1, temperate steppe; 2, temperate meadow; 3, temperate mountain meadow; 4, low-land saline meadow; 5, warm- temperate tussock; 6, warm-temperate shrub tussock. Different lower-case letters indicate significant differences in carbon density among different types of grasslands (p < 0.05).
图5 不同草地类型地上活体、凋落物与根系各部分碳密度分配比例。1, 温性草原; 2, 温性草甸; 3, 温性山地草甸; 4, 低地盐化草甸; 5, 暖性草丛; 6, 暖性灌草丛。
Fig. 5 Proportions of aboveground carbon density, litter carbon density and root carbon density in different types of grasslands. 1, temperate steppe; 2, temperate meadow; 3, temperate mountain meadow; 4, low-land saline meadow; 5, warm- temperate tussock; 6, warm-temperate shrub tussock.
图6 草地生态系统地上生物量、凋落物生物量、根系生物量及总生物量与海拔之间的关系。
Fig. 6 Relationships of aboveground biomass, litter mass, root biomass, and total biomass with elevation in the grassland ecosystem.
图7 草地生态系统地上生物量、凋落物生物量、根系生物量及总生物量与降水量之间的关系。降水量是取样地区的平均年降水量。
Fig. 7 Relationships of aboveground biomass, litter mass, root biomass, and total biomass with precipitation in the grassland ecosystem. Here the precipitation is the mean of the annual precipitation of all sampling sites.
图8 草地生态系统地上生物量、凋落物生物量、根系生物量及总生物量与积温之间的关系。积温采用的是日平均温度大于10 ℃以上的积温。
Fig. 8 Relationships of aboveground biomass, litter mass, root biomass, and total biomass with accumulative temperature in the grassland ecosystem. The accumulative temperature is the mean of the accumulative temperatures > 10 °C of all sampling sites.
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