与 生物 圈 论 文集 RESEARCH PAPERS OF THE MAN AND THE BIOSPHERE PROGRAMME IN CHINA ‘i = as 上 | ， + a rf 7 每 了 Fa nl been I se Be > 4 4 at ’ Soe ae Te a ae ert sa “lat aH 2 2 . - a i. bY eae ee pes + “s § ee ee 0 小 前 人 与 生物 圈 计 划 是 联合 国教 科 文 组 织 于 1971 年 开始 实施 的 一 项 侧重 对 人 与 环境 相互 关系 进行 研究 的 国际 计划 。 我 国 自 1978 年 成 立 中 国人 与 生物 圈 国 家 委员 会 以 来 ， 在 国内 开展 了 相应 的 研究 工 作 。 现 将 部 分 研究 成 果 编辑 成 朋 ， 以 显示 人 与 生物 圈 计 划 所 涉及 的 内 容 及 我 们 为 该 计划 所 做 的 贡献 。 wi i A H & 长 白 山 阔 叶 红 松林 群落 结构 及 其 经 营 … eeeesseosseesseseseseseseseso eeoseeeeeess 长 白山 北 坡 针 叶 林 和 阔 叶 红 松 林 的 凋落 物 和 生物 循环 强度 mm 长 白山 北 坡 森林 土壤 微生物 生态 分 布 及 其 生化 特性 的 研究 ………… 时 湖山 自然 保护 区 不 同 林 型 下 土壤 的 微生物 生物 量 交 ee 35H LL EE BR FUEL BRR YG BPRE By AR one one concen cee concer ene cee cee cee eesceeces see ene 关于 内 蒙古 章 原 合 理 利 用 的 浅见 一 一 以 内 蒙 锡 盟 中 部 白 音 锡 勒 地 区 为 例 …… 在 环境 压迫 下 的 东湖 浮游 动物 ,ooeooe v0 cee cee oe coe ene cee eee ves cee coe cee eve see Ab Be TT AE AS FA Ge {hy EE BAY hE GE co woe eee cen ene cee cee ens e cesses cone SAAB AS AR ML AES OA a RB GA BRE Dik Ded FF RD Ta TR oe one vee ove cee ons cee one As AS 22 fy Bey BE —— — 3 Ba PLY BFS Ty Bik ene coe cee con ens con ece cov eee cee 2 EA BLE 7k By PSB 2b BBP ZEAE ASL BE BY Diy ove eve cen cen ene cen ene ene 王 RF 程 伯 容 等 a HS EhHRS WARS BRAS ( 《 《 〈 88 ) ) (101) (107) (114) (120) » > ‘ 的 号 ~ F - 7 o i . - = ¥ v J A i , 4 , i te ove e — 9 . 是 | 四 » Mi ¥ sw | , * cd j - : s x PET Lara Ts, WORT Toa Sed ‘ me ee fr bee re "4 . . rf at +" * i ae ) * - te ‘ SP ee oe 人 weg Bi 由 Ae i pede Ey Peer y tee ee } ‘ iT ad haynes sy : se i ies i 4 apie i Hee RARE lint 3 cocens ‘a 4. at aL ae oy f 本 有 Vp as, be “i fee Oa ah Sk Las tas tk hehe ah ll > of 4 = = » - J +e . oy | BBs ep nee concen oes oe TG OG RR SG EAR 4 *y a a ee 4 SS 9d oe Rect eeee we uh hh at 4 f am *- 产 Pp. ~~ are feet ren Mier ae + yy ae sw ,页 1 和 1 owe i ye) cetane sie eer a lel Foy Sel Wty Fe ur ve ’ < > i > ¥ y= sai 5 a ase cenant ace gO We aS te rs 3 ee 和 v? a >? b.- Be aa thane eter eee e te oe HY sat 1 志 + is ¥ TELL Biel ZT SR A 2 Fe A Ey WR. CRF. OE KET Sku FB BAD (中 国 科学 院 林业 土壤 研究 所 ) 长 白山 是 我 国 东北 最 高 的 山系 , 海拔 达 2700 米 , 2000 米 以 上 的 火山 锥 体 为 高 山 冻 原 带 或 高 山 荒漠 ， 森 林 植 被 带 主要 是 形成 于 海拔 2000 米 以 下 的 倾斜 玄武 岩 高 原 和 玄武 岩 台 地 上 ， 自 上 而 下 ， 随 海拔 下 降 ，- 雨 量 减少 ， 气 温 升 高 ， 形 成 明显 的 森林 垂直 分 布 带 ， 通 常 可 以 划分 为 亚 高 山岳 桦 林 、 暗 针 叶 林 、 阔 叶 红 松林 和 阔 叶 林 等 四 个 垂直 分 布 带 。 但 从 我 国 水 平地 带 性 植被 区 划 中 ， 长 白山 林 区 属 温带 针 冰 混 交 林带 ， 红 松 为 主要 成 林 树 种 ， 并 与 其 他 针 阁 叶 树 种 混交 ， 形 成 本 区 地 带 性 顶 极 一 一 阔 叶 红 松林 ， 该 类 型 分 布 面积 最 广 ， 经 济 价值 及 防护 意义 最 大 ， 是 当前 森林 经 营 的 主要 对 象 。 由 于 人 类 活动 的 干扰 ， 特 别 是 过 去 帝国 主义 的 掠夺 和 森林 的 不 合理 采伐 ， 阔 叶 红 松 林 日 趋 缩小 ， 出 现 大 量 次 生 阔 叶 疏 林 和 人 工 落叶 松 纯 林 ， 致 使 森林 发 生 逆向 演 替 ， 病 虫 害 猩 镍 ， 降 低 林 分 质量 ， 影 响 到 森林 防护 效益 的 充分 发 挥 。 因 此 ， 研 究 阔 叶 红 松林 结构 规律 ， 科 学 经 营 ， 迅 速 恢复 其 面 角 ， 是 当前 长 白山 林 区 林业 经 营 中 的 迫切 问题 。 一 、 阔 叶 红 松林 群落 结构 阔 叶 红 松林 分 布 于 海拔 500 一 1100 米 的 玄武 岩 台 地 上 ， 地 形 平 缓 ， 气 候 温 温 , 降水 丰 富 。 土 壤 为 山地 棕色 森林 土 ， 发 育 于 火山 灰 砂 砾 上 。 林 地 排水 和 良好， 植物 种 类 繁多 ， 类 型 结构 复杂 ,层次 较 多 ， 很 少 出 现 单 优 性 的 红 松 纯 林 ， 多 为 混交 复 层 异 令 林 ， 这 为 各 种 绿色 森林 植物 充分 利用 生长 空间 ， 生 产 更 多 生物 产量 提供 有 利 条 件 。 原 始 ha el 松林 每 公顷 蓄积 量 一 般 可 达 400 一 500Ms， 多 者 可 达 600 一 800Ms， 而 其 他 林 分 一 般 只 有 360 一 400Ms， 生 物 生 产量 阔 叶 红 松林 为 328 吨 /公顷 ， 云 冷杉 林 为 285 吨 /公顷 ， 岳 桦 林 为 130 吨 /公顷 ， 杨 桦 林 为 92 吨 /公顷 。 阔 叶 红 松林 类 型 较 多 ， 如 灌木 阔 叶 红 松林 、 套 类 、 云 冷杉 红 松 林 、 陡 坡 红 松 纯 林 等 。 其 中 最 常见 而 生产 力 较 高 的 类 型 为 灌木 阔 叶 红 松林 ， 见 于 高 阶地 ， 疯 岭 中 下 部 的 坡 地 上 ， 坡 度 平 缓 5 一 10 度 ,海拔 740M， 土 壤 为 白 浆 化 上 暗 棕 色 和 森林 土 。 阔 叶 红 松林 结构 复杂 , 可 分 乔木 ,灌木 .草本 、 苔 老 层 科 本 植物 。 以 灌木 阔 叶 红 松林 为 例 ， 乔木 层 以 红 松 (Pinus Koraiansis) 为 主 ， 常 党 伴生 有 紫 根 (Tilia amure nsis) 、 粮 要 (Tilia mandshnrica) 、 水 曲 柳 (Fravinus mandshuica) 、 色 木 (Acer mano) 、 蒙 古 标 (Qureus mongorica) 、 凤 梯 (Betula costata) 、 云 杉 (Picea koyamaivar.Koraiensis) , Rt (Abieo nephrole pis), wt (Abieo — | 一 一 hoolphyila) Rj MS ESA FE MUAH. IRA REM Rite a 3 一 4 成 。 立 木 通常 有 二 层 或 三 层林 冠 、 第 I 层 为 红 松 、 水 曲 柳 、 根 树 组 成 ， 径 级 较 大 ， 胸径 一 般 32 一 40 厘 米 ， 平 均 树 高 25M， 蓄 积 量 约 400M3/ 公 项 。 第 工 层 为 红 松 、 色 木 、 根 Bt, AR (4cer manclshuricum) #7 i§th (Acer Triflorum) 等 中 小 径 木 组 成 ， 但 红 松 占 明 显 优 势 ， 株 数 近 200 株 / 公 硕 ， 蓉 积 量 55M3?/ 公 顷 。 第 焉 层 多 为 亚 乔 木 ， 以 花 tt BR (Acer ukurunduense) 、 青 楷 械 O' (Acer tegmentosum) 钞 毛 械 (Acer ba- rbi2e72)e) 等 为 主 ， 生 长 多 呈 灌 木 状 。 该 林 型 总 革 积 量 为 455M3 /公顷 ， 林木 总 株数 560 株 / 公 项 ， 郁 闭 度 0.8， 幼 苗 20000 余 株 / 公 硕 ， 但 多 系 阔 叶 树 二 、 三 年 生 小 苗 ， 红 松 幼 树 较 少 。 下 木 盖 度 40 % , 主要 有 柳 叶 绣 线 菊 (spiraea salicifolia) 、 刺 五 加 ( 盏 Tex + erococcus Senticocus) 、 东 北山 梅花 CPhiladelphus schrenkii) Ete (Cor ylus mandshurica) , 2% (Lonicera chrysant+ha) , #4EA (Ribes ma- ndshurieum) , U3 (BRuonymus pauciflorus) , ERA feu Viburnum b- urelaeticum) “, FEAR DMA RMT (CSchisandra chinensis) , W#i% WVitis amurensis) , SJ RPE (Actinidia kolomikta) SRR RP (Actinidia ar- guta) , EAR (Tripterygium regelit) Fi hil fa te H (Calastrus flagellaris) PEATE RE4O%, ERA (Brachybot*ys paridiformis) , GH Cphkr yma Leptostachya) , #%# (Carex Compylorhina) . HR (Thajitrum sguarrosum) , f & (E@uisetum hiemale) BWEAZH (Oxalis acetosella) 等 。 BRE A HEE (Athyrium multidentatum) 、 园 齿 蹄 盖 蕨 (Athyrium crenatum) “| BEE AG Tp ERE (Climacium dendroides) , 35% (HYlocomium Splendens) 、 #AxT RE (Mniumunbulatnm) 等 。 =. Ufa fa) OF 20 HS RIT AR BAR A FERRI HE FP GPRD HE IRA BANK A, CRM RIA OAT AGS 到 ， 同 样 的 立地 条 件 ， 相 同 的 林 分 年 令 ， 森 林 单 位 面积 鞭 积 量 不 等 。 这 种 波 DAR 源 ， 都 与 林木 树种 组 成 的 变化 、 层 次 、 林 冠 郁 闭 的 程度 、 立 木 数量 的 多 寡 、 经 级 的 大 小 等 密切 相关 。 因 此 ， 分 析 影 响 森 林产 量 的 群落 结构 因素 ， 找 出 高 产 林 分 结构 ， 对 于 发 展 林业 生产 具有 极其 重要 意义 。 基 于 上 述 的 认识 ， 对 于 阔 叶 红 松林 标准 地 调查 材料 ， 应 用 数量 化 理论 I 来 综合 评价 各 个 因子 的 作用 ( 见 表 1)， 找 出 高 产 林 分 结构 条 件 ， 为 合理 经 营 阔 叶 红 松林 提供 科学 依据 。 从 表 中 可 看 出 ,各 因子 得 分 范围 表示 它 对 林 分 革 积 量 作 用 的 大 小 , 林木 总 平均 网 径 对 林 分 蕾 积 量 影响 最 大 ， 其 次 为 总 株数 .总 郁 闭 度 、 上 层 营 养 面积 、 立 木 组 成 和 层次 。 从 相 对 得 分 来 看 , 总 平均 胸径 ,总 株数 和 总 郁 闲 度 的 相对 得 分 均 在 10% 以 上 , 2 A 46.073 %, 22.784% 和 18.159%， 而 上 层 营养 面积 、 立 林 组 成 和 层次 的 相对 得 分 都 在 10% 以 下 ， 分 别 为 6.28% 、5.187% 和 1.517%， 前 三 个 因子 和 后 三 个 因子 的 相对 得 分 相差 比较 悬殊 ， 很 显然 ， 前 三 个 因子 对 林 分 蓄积 量 起 主导 作用 ， 而 后 三 个 因子 则 处 于 次 要 地 位 。 从 其 类 目的 得 分 中 看 出 ;总 平均 胸径 在 38 公 斤 以 上 、 总 株数 在 550 株 以 上 、 首 郁 闲 RE ZE90% LA on HABA #1 人 mR «O&G x «F if. 分 得 分 范 转 | 相对 得 分 % <22.2 C11 42,921 22.1—26 C12 123.986 总 平均 胸径 26.1 一 30 Gis’ -) 182.531 412.135 46.073 sea) 30.1—34 C14 288.624 | 34.1—38 C15 351.083 >38 Cir 455.056 <251 C21 21.225 251—350 C22 59.594 总 hk 数 351 一 450 C23 133.824 203.808 22.784 451—550 C24 180.105 >550 C25 225.033 <55.1 C31 5.851 上 层 营 养 面积 55.1—100 C32 -26.604 CK) 。 100.1—150 C33 -47.356 56.181 6.280 150.1—20e C34 -32.882 >200 C35 -50.330 <51 C41 16.917 51—60 C42 51.992 总 郁 闭 i 61—70 C43 58.076 mimeo me silanes 162.441 18.159 81—89 C45 107.098 >390 C46 179.358 红 松 占 优势 C51 4.832 立木 组 成 | 硬 阔 占 优势 C52 | -16..276 46.398 | 5.187 teh 4 Ute’ C53 -41.566 | - 其 他 树种 占 优势 C54 | -28.619 | a 单 层 C61 1.413 Re ea CES | -12.155 13.568 1.517 人 上 、 上 层 营养 面积 小 于 55. 1 平方 米 、 立 森 组 成 以 红 松 古 优势。 章 层林 ， 满 足 上 述 条 件 的 阔 叶 红 松林 董 积 量 最 高 。 其 预测 阔 叶 红 松林 林 分 蓄积 量 的 综合 方程 式 为 : 他 =42.9216i (11) +123, 9866i (12) +182.5310i (13) + 288.6246i (14) +351.0836i (15) +455.0566i (16) + 21,2255i (21) +59,594di (22) +133.3246i1 (23) + 180.105di (24) +225,0336i (25) +5,8510i (31) - 26.6046i (32) ~47.356di (33) -32.8826i (34) 二 50.33di (35) +16,9175i (41) +51.992di1 (42) + 58,076di (43) +77.3716i (44) +107.098di (45) + 179.35861 (46)+4, 83261 -G1)--—.16,2766i-(52) _= 41.5666i (53) —28,619di (54) +1.413di (61) - 12,155di (62) FAK RBR = 0.92 = HARM GSS (—) RAPED RAK S47 FER EL AS BEG TE 1、 复 层 异 令 结 构 阔 叶 红 松林 多 为 复 层 异 令 林 ， 树 种 组 成 较 多 ， 为 开展 择 伐 提供 了 方便 条 件 ， 如 根据 吉林 省 白河 林业 局 森 调 队 在 光明 、 和 平 、 红 石林 场 伐 区 调查 材料 整理 ， 绕 计 60 公 项 尼 伐 迹地 29127 株 林木 ， 中 小 径 木 占 44.7%。 不 仅 如 此 ， 红 松 年 令 结构 异 令 性 极其 明 显 ， 如 对 和 平 林场 1980 年 缘 伐 迹地 红 松 伐 根 调 查 ， 地 径 8 一 180 厘 米 ， 年 令 变化 幅 RE 为 20 一 350 年 ， 最 大 与 最 小 年 令 相差 330 年 ， 即 使 年 令 相 同 的 红 松 其 地 径 变 化 也 很 大 ， 如 120 年 生 红 松 地 径 变 化 幅度 为 50 一 110 厘 米 ， 而 地 径 相 同 的 伐 根 年 令 结构 也 不 相同 ， 如 地 径 70 厘 米 的 红 松 伐 根 其 年 令 变化 为 128 一 280 年 。 2、 阔 叶 红 松林 伐 前 与 伐 后 的 材积 生长 研究 阔 叶 红 松林 生长 是 搞 好 合理 择 伐 的 基础 ， 随 着 林 分 年 令 的 增长 ， 林 木材 积 有 较 明显 的 变化 ， 对 长 白山 地 区 阔 叶 红 松原 始 林 进 行 了 解析 木 分 析 。 采 用 常规 解析 木 法 进行 外 业 和 内 业 工 作 ， 并 对 立木 材积 的 生长 过 程 进 行 曲 线 拟 合 ， 原 始 阔 叶 红 松林 主要 树种 材 积 生 长 过 程 均 符合 于 三 次 曲线 形式 : V=a+btict?+dt? a 立木 材积 [ese eee vee eee Ze Ay Pig MM oe ee V 红 松 = - 0.11935 +0.0066t —0.0000705¢2 +0, 00000043t° 相关 系数 R = 0.997 V 水 曲 柳 =0.06995+0.00465t-0.0000062t2z +0.00000013ts R=0.999 V #i = 0.10315 — 0, 007934 +0, 000144? —0,00000026t° R =0.998 V & = 0.01202—-0,0008t +0, 0000098t2 +0, 00000037t° R=0.998 V #¢ = 0,02761-0.00154t + 0.000013t2 +0.000000107ts R =0,997 从 上 述 曲线 公式 可 以 得 知 ， 红 松 在 前 期 材积 生长 比 根 树 、 水 曲 柳 要 慢 得 多 。 在 80 年 以 前 ， 水 曲 柳生 长 最 快 ， 根 树 次 之 ， 红 松 第 三 ， 而 析 树 与 色 木 生长 最 慢 。 但 从 100 年 以 一 一 4 — 后 ， 根 树 生 长 迅速 增加 ， 并 超过 水 曲 柳 ， 而 跃 居 首 位 ， 这 时 它们 的 生长 顺序 是 : 根 树 、 水 曲 柳 、 红 松 、 梓 树 和 色 木 。160 年 以 后 ， 红 松 生长 速度 也 大 幅 庶 增 加 ， 超 过 概 树 ， 水 昌 柳 上 升 第 一 位 ， 显 然 红 松 生长 后 劲 很 足 是 其 他 阔叶树 不 可 比拟 的 。 阔 叶 红 松林 择 伐 后 ， 由 于 森林 环境 的 改变 ， 其 保留 木 生长 迅速 加 快 ， 如 对 长 白山 林 区 松江 河 林业 局 伐 区 调查 ， 择 伐 后 红 松 保留 木 的 生长 曲线 为 ; V 红 松 =0.1-0.0094t +0,000255t* -0.00000036ts R=0,89 Vik = 0, 27 - 0.01276 +0.000195t” —0.00000028t° R=0.81 择 伐 后 的 红 松 立木 材积 要 比 原始 林内 的 快 得 多 ， 长 白山 林 区 180 年 生 的 红 松 在 择 伐 林内 的 单 株 立 木材 积 为 4.53 立 方 米 ， 而 在 原始 林内 的 单 株 立 木材 积 为 1.3 立 方 米 ， 前 者 为 后 者 的 3 倍 多 。 择 伐 后 不 仅 可 以 促进 保留 的 红 松林 木 加 速生 长 ， 而 是 也 促使 保留 的 伴 生 阔叶树 的 生长 。 以 根 树 为 例 ，180 年 生 的 根 树 在 择 伐 林 内 为 2.67 立 方 米 ， 而 在 原 始 林 内 为 1.75 立 方 米 ， 前 者 为 后 者 的 1.5 倍 。 择 伐 对 保留 永生 长 的 促进 ， 是 因 为 伐 后 不 仅 保 持 了 和 森林 生态 环境 ， 而 且 大 部 份 保留 下 的 中 小 径 木 均 属 生长 是 劾 的 健康 木 ， 一 但 改善 压 状 态 林木 迅速 生长 。 3、 确定 合 理 的 采伐 径 级 择 伐 径 级 确定 的 合理 可 缩短 森林 培育 期 ， 为 国家 书 省 大 量 木材 。 年 令 与 径 级 都 可 做 有 伐 林 的 指标 ， 以 年 令 做 择 伐木 的 指标 在 生产 实践 中 难以 掌握 ， 但 以 径 级 作为 采伐 木 的 指 标 显 明 易 见 ， 操 作 简 便 。 年 令 与 径 级 之 间 存 在 着 统计 相关 ， 而 且 也 存在 一 定 函 数 关系 。 阔 叶 红 松林 择 伐 径 级 He2 树 保留 木 径 级 | 保留 木 最 | 保留 木材 积 净 | 采伐 木 径 级 | 绝对 采伐 木 | 采伐 重复 CAP) 大 径 级 ”生长 最 高 径 级 径 级 期 Cm (Cm) (Cm) (Cm) (年 ) 红 RK 36 64 36 68 | 4) 20 za B 28 40 28 44 ” 冷杉 20 28 20 32 -7 根 树 28 36 28 40 / i HE 28 40 28 44 ” f& 木 20 28 20 32 / rae 36 64 36 68 30 云 杉 28 40 28 44 Lilt ow 冷杉 16 28 16 32 要 树 24 36 24 40 v HOHE 24 36 24 40 / 色 * 20 28 20 32 ” 虐 ， 采 伐 重 复 期 ， 林 木 生长 速度 ， 自 然 稀疏 状况 和 材积 心 腐 程度 等 多 种 因子 。 在 确定 采 伐 重 复 期 的 情况 下 ， 林 木 择 伐 的 径 级 应 该 是 其 材积 净 生 长 量 达 到 最 高 时 的 径 级 以 上 。 择 伐 林木 材积 净 生 长 量 等 于 林木 材积 一 枯 损 量 一 心 腐 材 积 一 采伐 当时 该 立 本 的 材积 。 近 几 年 ， 通 过 对 东北 林 区 阔 叶 红 松林 择 伐 迹 地 进行 了 生长 、 心 腐 等 调查 ， 计 算 其 结果 见 表 2。 从 表 中 可 以 看 出 ， 红 松 在 径 级 36 厘 米 时 ， 林 木材 积 净 生长 量 为 最 高 ， 因 此 ， 红 松 应 该 保 留 在 径 级 36 厘 米 以 下 。40 厘 米 以 上 的 立木 才 是 采伐 的 对 象 。 在 择 伐 作业 中 ， 许 多 地 方 把 不 该 采伐 的 林木 ， 过 早 地 伐 掉 ， 造 成 不 应 有 的 损失 。 根 据 长 白山 白河 林业 局 森 调 队 皆 伐 区 的 每 森 检 尺 材 料 统计 〈 见 表 3) ,可 以 看 出 阔 叶 红 松林 皆 伐 迹地 有 39.66%% 的 红 松 Ie AR 尚未 达到 采伐 径 级 而 被 采 掉 ， 全 林 各 树种 综合 统计 有 44.78% 的 林木 过 早 的 伐 掉 ， 浪 费 了 后 备 资源 。 (=) 阔 叶 红 松林 补 植 造林 的 最 优 条 件 择 伐 为 阔 叶 红 松 林 主 要 的 一 种 采伐 方式 ， 每 年 都 有 大 量 的 择 伐 迹 地 出现, 这些 迹 地 ， 有 部 份 采伐 得 当 ， 可 望 迅 速 天 然 更 新 。 还 有 一 些 迹地 由 于 过 伐 出 现 较 多 和 天窗， 人 缺乏 足够 的 天 然 苗 ， 需 要 及 时 进行 人 工 补 植 。 由 于 择 伐 后 的 阔 叶 红 松林 郁 闲 度 ， 树 种 组 成 ， 林木 株距 ， 微 地 形 等 因素 不 同 ， 所 以 补 植 的 效果 常常 有 很 大 的 差异 。 如 吉林 省 白河 林业 局 和 平 林场 1975 年 补 植 的 红 松 幼 树 ， 现 在 10 年 生 ， 高 者 可 达 130 厘 米 ， 低 者 仅 有 14 厘 米 ， 阔 叶 红 松林 些 伐 迹地 采伐 木 径 级 分 析 #3 ro mR iRR K 不 iR% RK 4 可 采 径 级 树 ees 株 数 采伐 总 株数 a (Cm) oy ah 1139 39.66 > 40 =e 3 400 42.96 > 32 S i ez 644 33.21 > 20 895 52.19 > 32 色 ”于 末 1482 45.45 三 24 杆 ”和 树 660 23.64 > 32 Be ， 树 1830 34.04 三 28 Ht ok 1560 41.06 > 28 mH «te 2036 76.28 > 36 水 Hh 柳 327 36.33 > 36 黄 波 罗 318 87.12 > 38 胡 BE HK | 278 69.33 > 30 Hh | 1515 71.81 216 区 29127 | 13042 | 44.78 二 者 相差 9.3 倍 ， 可 见 研究 影响 择 伐 迹地 补 植 因子 是 非常 重要 的 。 基 于 上 述 目的 ， 运 用 数 量化 理论 对 和 平 林场 阔 叶 红 松林 择 伐 迹 地 补 植 效果 进行 了 计算 分 析 ( 见 表 4) 从 表 中 得 知 ， 影响 红 松 幼 树 生长 最 重要 的 因子 是 林 分 邦 闲 度 ， 相 对 得 分 36.8%， 其 次 为 林木 组 成 ， 幼 树 与 立木 距离 ， 最 后 是 微 地 形 。 — 6 — Ee 4 树 与 <3 i 2.4183 UAE 2 一 3 C12 | 1.4270 离 3 一 4 C13 8.8932 15.5924 21.16 ( m) 4 一 5 C14 7.6735 >5 C15 17.0194 阔叶树 混交 C21 2.5511 榆 Bt C22 14.1500 红 松 C23 站 林木 组 成 冷 杉 C24 6.6636 16.4488 22.33 色 Ae: C25 10.7381 根 BH C26 -2.2988 针 fl i 28 C27 9.0407 1.0 C31 4.2051 0.9 C32 22.3146 0.8 C33 23.4918 林 冠 部 0.7 C34 21.5197 AO 0.6 C35 20.4023 27.1132 36.80 0.5 C36 31.3183 0.4 C37 23.9750 0.3 C38 28.6187 <0.3 C39 30.9496 My 地 C41 2.2515 微 地 形 - jf C42 -1.6481 14.5186 19.71 小 高 地 C43 12.0821 Bh 地 C44 12.8687 为 了 进一步 分 析 不 同 树种 的 林木 组 成 对 红 松 幼 树 高 生长 的 影响 ， 分 别 不 同 林木 组 成 和 幼 树 与 林木 的 距离 ， 用 数量 化 理论 IT 进行 处 理 ， 其 结果 见 表 5。 从 表 中 看 出 ， 得 分 范围 最 大 的 是 属于 红 松 这 个 项 目 ， 其 次 为 冷杉 ,最 小 的 是 阔叶树 。 这 说 明了 红 松 幼 树 的 高 生长 受 其 母树 影响 较 大 ， 冷 杉 与 红 松 具 有 相 类 似 的 生物 学 特性 ， 如 具有 洲 密 的 针叶树 冠 和 相 似 生 长 要 求 ， 因 此 对 红 松 幼 树 生长 的 影响 也 较 明 显 。 阔 叶 树 种 由 于 透 光 唱 ， 林 冠 下 光照 条 件 比 较 好 ， 因 此 红 松 幼 树 生长 较 快 。 为 了 进一步 说 明 林 冠 邦 闲 度 与 林木 不 同 距离 对 幼 香 高 生长 的 影响 ， 据 外 业 实 测 资料 统计 绘 成 图 1.2， 从 图 中 可 明显 看 出 红 松 幼 树 高 生长 随 林 冠 郁 闲 度 下 降 而 增长 的 趋势， 同时 ， 也 可 看 出 幼 树 生 长 是 随 着 离 立木 距离 增加 而 加 快 。 综 上 所 述 ， 影 响 红 松 幼 树 生长 的 因素 很 多 ， 其 中 影响 最 大 的 是 林 冠 郁 闭 户 ， 其 次 为 林木 组 成 和 幼 树 与 立木 距离 ， 在 同样 的 森林 类 型 下 微 地 形 的 变化 对 于 幼 树 生 长 的 影响 不 大 。 阔 叶 红 松林 择 伐 迹地 补 植 或 营造 红 松 的 最 优 条 件 是 在 林 冠 郁 闲 度 0.4 以 下 ， 距 离 林 一 了 一 EB BAR #5 ta 一 so a 项 =m | 2 2 4 -HH | a 2 eam | oe Shommoe 得 分 | 得 分 范围 相对 得 分 % <0.5 Cet —20.4549 | 2 一 4 C13 | 21.7630 | | 3 >4 C14 18.2335 i ee <0.5 C21 —18.2302 | | 2 一 4 C23 | 9.4078 ) >4 C24 19.3960 | 7 | aad | 六 27 轨 524 的 | 25.37 2 一 4 C33 13.9969 >4 C34 13.0591 80 5 由 | | | | | = | ete | | B | | | | rg ‘Staal A sil Or os . pry: 图 1 不 同 树冠 邦 闭 度 与 红 松 幼 树 高 生长 木 4 米 以 外 的 地 方 。 同 时 在 阔叶树 之 间 补 植 要 比 在 针叶树 之 间或 针 阔 混交 的 林 林 之 间 效 果 好 。 C=) 建立 人 工 阔 叶 红 松林 的 途径 由 于 连年 森林 采伐 ， 采 育 失 调 , 出 现 许 多 次 生 阔 叶 疏 林 和 大 片 人 工 针 叶 纯 林 , 迫使 阁 叶 红 松林 日 益 减 少 。 如 何 建立 人 工 阔 叶 红 松林 ， 扩 大 与 恢复 长 白 出 主体 的 森林 群落 ， 保 持 动 植物 区 系 的 稳定 ， 必 须 遵 循 阔 叶 红 松林 的 生长 发 育 规律 ， 通 过 人 为 的 定 问 培育， 加 — bed —— 幼 树 高 (厘米 ) <2: 2 一 3 3 一 4 了 5 了 与 林木 距离 图 2， 与 林木 不 同 距离 的 红 松 幼 树 的 生长 高 度 速 阔 叶 红 松林 的 恢复 。 基 于 阔 叶 红 松 林 自 然 演 赫 规律 即 皆 伐 后 形成 杨 桦 林 ， 通 过 动物 马 类 传播 种 子 ， 针 叶 树 在 阔叶树 下 生长 发 育 特点 。 对 于 当前 阔 叶 疏 林地 和 和 皆 伐 迹地 恢复 阔 叶 红 松林 的 途径 ， 可 采用 “ 栽 针 保 阔 ” 法 即 通过 人 工 栽 植 红 松 、 云 杉 等 针叶树 ， 阔 叶 树 对 天 然 更 新 ， 按 阔 叶 红 松 林 结 构 定 期 扶 育 ， 形 成 人 工 与 天 然 混交 林 。 对 于 择 伐 迹 地 采用 补 植 红 松 、 云 杉 及 珍贵 阔叶树 的 办 靶 ， 防 止 择 伐 后 出 现 主要 树种 减少 ， 林 中 空地 增多 ， 更 新 株数 不 够 的 偏向 。 如 我 们 在 白河 林业 局 和 平 林场 ， 结 合 林场 采伐 与 造林 任务 ， 对 720 亩 的 皆 伐 、 择 伐 迹 地 ， 按 照 阔 叶 红 松林 生态 规律 的 基本 点 ， 布 置 了 择 伐 迹 地 补 植 试 验 ， 并 对 和 皆 伐 逊 地 进行 了 多 树种 带 状 、 块 状 或 行 间 混交 造林 。 通 过 不 同 的 途径 建立 人 工 阔 叶 红 松林 群落 ， 对 当前 林业 生产 具有 重要 的 意义 ， 特 别 是 长 白山 自然 保护 区 周围 的 几 个 林业 局 ， 采 伐 阔 叶 红 松林 ， 大 面积 营造 单纯 落叶 松林 ， 将 会 改变 该 地 区 的 森林 结 构 ， 王 扰 自然 保护 区 动 植物 区 系 的 稳定 性 。 今 后 应 按 比 例 营 造 针 阁 混 交 林 ， 使 林 分 结构 复杂 ， 有 助 于 提高 生物 种 的 多 样 性 ， 形 成 互相 制约 的 食物 链 关 系 ， 提 高 林 分 抗 印 目 然 灾 害 的 能 力 ， 增 加 地 区 生产 力 的 稳定 性 ， 促 进 森 林 群 洲 的 定向 演 替 。 参 考 x if [1] “森林 生态 系统 研究 第 一 集 1980 年 [2] 霖 林 生态 系统 研究 第 二 集 1981 征 摘 要 本 文 概 述 了 长 白山 林 区 的 森林 垂直 分 布 带 ， 自 下 而 上 分 布 着 阔 叶 红 松林 、 云 冷杉 林 、 后 桦 林 。 并 对 影响 森林 产量 的 测 树 因 子 ， 应 用 数量 化 理论 T 进 行 了 综合 评价 ， 林 分 平 — 9 — 均 胸 径 、 株 数 、 郁 闭 度 对 林 分 蓄积 数 影 响 最 大 ， 其 次 为 上 层 营 养 面积 、 立 木 组 成 和 层 次 。 阔 叶 红 松林 是 长 白山 林 区 的 主体 ， 长 白山 森林 的 合理 经 营 应 以 森林 的 结构 、 更 新 、 演 替 规律 为 理论 基础 ， 阔 叶 红 松林 的 复 层 异 令 结构 为 择 伐 提 供 了 方便 条 件 。 在 研究 林 木 生长 规律 基础 上 ， 人 制定 合 理 的 采伐 径 级 ， 以 径 级 作为 择 伐木 的 指标 显明 易 见 ， 操 作 简 便 。 根 据 阔 叶 红 松林 自然 演 替 规 律 ， 提 出 不 同 采伐 迹地 ， 复 恢 阔 叶 红 松 林 的 途径 。 Forest Structure and Management in Changbai Mountains Wang Zhan, Xu Zhenbang, Tan Zhengxing Dai Hongcai, Pang Yongshan, Li Xin, Guo Xingfen, Zhang Yiping Abstract Altitudinal forest distribution on Changbai Moantain is des- cribed; Factors contributing to forest stock is analyzed using quantification theory I. Aspects of forest management are dis cussed based on forest structure and succession. Deciduous- korean pine forest at lower elevation is the dominant forest type while spruce-fir forest and Betula ermanii forest occupies the middle and higher elevations, respectively. Among factors contributing to the forest stock, most part is contributed by averaged diameter, densitg and coverage, less part is contribu- | ted by species composition and story differentiation.Unevenly aged and multiply storied deciduous-korean pine forest provid- es a base for partial cutting. Trees to be cut is conveniently determined by diameter. Ways of forest regeneration on. diffe- rent cut sites are also discussed in relation to the natural tre- nd of forest succession. FA LL AE Be EP A i Hi PZT AS 的 凋落 物 和 生物 循环 强度 mae ow TF EM Eh 在 森林 地 区 ， 每 年 都 有 大 量 凋落 物 归 还 土壤 ， 在 气候 寒冷 和 酸性 土壤 条 件 下 ， 生 物 活动 受到 抑制 ， 每 年 归还 土壤 的 凋落 物 会 大 量 积累 。 在 气候 温暖 ， 潮 温和 通气 良好 条 件 下 ， 土 壤 生物 活动 旺 属 ， 在 凋落 物 下 落 的 同时 ， 分 解 作 用 迅速 进行 ， 凋 落 物 积累 很 少 ， 或 没有 积累 。 在 分 解 作 用 快 ， 养 分 元 素 循 环 迅速 的 地 区 , 土壤 养分 的 供应 能 力 较 高 ， 生产 量 也 相应 增加 ， 反 之 ， 林 木 生产 量 的 增加 也 受到 影响 。 于 古林 地 凋落 物 和 生物 循环 强度 的 测定 ， 是 森林 生态 系统 中 物流 研究 的 重要 环节 ， 也 是 调控 养分 循环 ， 促 进 林木 生 长 的 一 个 重要 步 紧 。 —,KBWt KH ASS 取样 和 分 析 方 法: 样品 在 不 同 林 型 的 标准 地 采集 ， 每 个 标准 地 设置 10 个 木 制 调 洲 物 收集 盘 ， 每 个 收集 盘 为 1 x 1 米 ， 边 高 20 厘 米 。 分 析 方 法 ，N 用 凯 氏 蒸馏 法 ， 卫 用 铜 兰 比 色 法 ， 下 用 火焰 光度 靶 ，Ca, Mg 用 等 离子 计 法 。 林木 从 土壤 中 吸收 的 养分 ， 除 伐木 运 走 外 ， 大 量 矿质 养分 归还 土壤 。 了 矿质 养 分 通常 通过 凋落 物 和 了 雨水 对 树叶 和 枝条 的 淋 洗 ， 归 还 土壤 表层 ， 矿 质 养 分 也 通过 死亡 的 林 下 植 被 和 死亡 的 根系 进入 土壤 。 但 其 中 通过 凋落 物 归还 的 养分 含量 最 高 ， 在 养分 循环 中 最 为 重要 。 森林 凋落 物 量 ， 随 不 同 气候 和 林 型 而 不 同 。 有 人 (Brag#iGorhan, 1964) 将 森 林 年 凋落 物 按 气 候 条 件 分 为 4 个 带 ， 即 极 冷 高 山 带 ， 凉 远 带 ， 暖 温带 和 赤道 两 侧 。 其 年 调 落 物 量 分 别 为 900，3100，4900 及 7900 公 斤 。 长 白山 所 处 纬度 较 高 ， 林 地 海拔 高 度 相 差 较 大 ， 气 温差 异 明显 ， 因 此 ， 不 同 海拔 的 森林 调 沙 物 量 也 有 明显 的 差异 。 长 白山 不 同 海拔 森林 凋落 物 是 3] 林 型 海 K 调 落 物 量 ( 公 斤 / 年 ) (*) (1980 一 82 年 平均 ) 岳 桦 云 冷 杉林 1990 1671 杜 香 落 叶 松 林 1380 2075 红 松 云 冷 松林 1200 2436 hal He 20 ES #K 740 3838 表 1 说 明 ， 长 白山 森林 凋落 物 量 ， 随 海拔 高 度 下 降 逐 渐 增 加 。 阔 叶 红 松林 年 凋落 物 达 每 公顷 3.8 吨 ， 而 岳 桦 云 冷 杉林 只 有 1.7 吨 。 前 者 标 地 海拔 比 后 者 标 地 低 1000 多 米 ， 凋 落 物 量 增加 一 倍 多 。 二 、 不 同 林 型 各 类 凋落 物 营养 元 素 含 量 百分率 长 白山 不 同 林 型 各 类 凋落 物 营 养 元 素 含 量 百分率 3e2 | gn he ROS Re: ae ee: 林 “型 el 3 By 2K N E K Ca Mg HB | Ra 叶 53.4 21.4 57.7 33.5 32.3 7 a es 20.3 19.3 = 38.7 40.8 | 二 术 16.6 55.1 36.5 20.9 20.3 | 果实 及 其 他 9.7 4.2 5.8 6.9 6.6 | 合计 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 杜 香 落 i At 23.4 20.1 42.7 18.7 18.6 叶 松 林 et 叶 30.2 57.6 35.2 32.1 35.0 枝 26.4 9.2 5.7 34.3 32.0 果实 及 其 他 20.0 13.1 16.4 14.9 14.4 e it 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 TRA 阔 ” 叶 TS Sg. Se gap Blo) gage 冷杉 林 St 叶 37.0 31.0 一 59.5 43.2 枝 30.3 15.3 19.7 22.9 34.4 果实 及 其 他 24.6 47.0 61.4 10.8 16.6 & tt 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 阔 叶 红 iE 62E8 eas B1.5. . 1+ Sov Dae BGed 37.3 松林 针 叶 5.3 8.3 34.8 8.0 10.9 枝 17.5 3.9 4.6 14.9 31.0 果实 及 其 他 14.4 36.3 15.5 10.2 20.8 & it 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 RARVERAROERCES EAA, KH, REBIP, KSb, ot CRE ANE 叶 ) AKOERCRSEA GLE, MAHER CRAEM HARDER 素 50% 以 上 ， 有 的 可 超过 70% 。 在 阔 叶 红 松林 中 ， 阔 叶 凋 落 物 营养 元 素 含量 大 于 针 时 ; 在 岳 桦 云 冷 杉林 阔 叶 养分 N，P， 开 含量 也 高 于 针 叶 。 三 、 不 同 树种 叶 凋 落 物 的 养分 含量 从 表 3 看 出 ， 阔 叶 树 叶 凋 落 物 的 灰分 和 营养 元 素 N，P， 开 ，Ca，Mg，, 含量 都 比 针叶树 的 为 高 。 在 各 种 树 中 ; -灰分 :针叶树 叶 凋 落 物 含量 在 5%% 左 右 ， 阔 叶 树 叶 在 7% 左 右 。 总 气量 ;针叶树 叶 调 落 物 含量 在 0.5% 左 右 ， 阔 叶 树 叶 超 过 1.5%%。 FARAH BEARD SE 33 凋落 物种 类 | 灰分 N P 让 Ca Mg C C/N ' 0 落叶 松 叶 | 5.75 0.60 0.14 0597 HO. 2ST 08211 47.2 78.7 : 红 松 叶 4.02 0.48 0.06 4522 © ony HEEB) -1) 304814 49.4 102.9 me | BwBH | 7.10 0.49 0.08 0 Tih icc vata, oe 4G nil 1 95.3 xe “ 均 | 5.62 0.52 0.09 0.79 Uates ROLIR 24708 | te =o | «C6.06 badd. Osal Ce Se ae 26.6 Rl 叶 | 6.85 S20 GOT SeAeee eee Wea se 44,7 1 2068 i | & mf | 9.08 1.63 “Q.21 iy Seth A2.5t ie 4023 24.7 ee ## om | (5.84 1.64 0.12 0.70. het 1202 641.2). | . 25.1 i 叶 | 8.30 1.45 .~.§.43 O76. deo. TedMe btdege 1.0 30R7 | 7.28 pL Raine yg TEA TU TO67 cee 碳 ， 针 叶 树 叶 和 阔叶树 叶 相 差 不 大 ， 都 在 40 一 50%。 碳 气 率 : 针叶树 叶 凋 落 物 具有 较 高 的 碳 氮 率 。 碳 氮 率 时 常 与 分 解 速度 有 关 。 钙 ， 针 叶 树 叶 凋 落 物 含量 比 阔 叶 树 的 为 低 ， 落 叶 松 叶 最 低 ， 只 有 0.71%， 根 树叶 最 高 ， 可 超过 4% 。 镁 :针叶树 叶 调 落 物 含量 较 低 ， 其 中 红 松 叶 较 低 ， 只 0.48% , 根 叶 较 高 , 达 2.51%。 te: 各 种 叶 凋 落 物 含量 都 较 低 ， 在 0.1%% 左 右 ， 其 中 根 析 叶 的 稍 高 ， 红 松 叶 更 低 。 钾 : 针叶树 叶 凋 落 物 含量 较 低 。 四 、 不 同 林 型 森林 凋落 物 养分 含量 由 于 生物 气候 条 件 不 同 ， 森 林 总 凋落 物 养 分 含量 也 不 一 样 。 不 同 林 型 森林 凋落 物 的 养分 含量 34 koa N P K Ca Mg 5 SE a (公斤 /公顷 ) 岳 桦 云 冷杉 林 1.86 3.32 13.3 30.2 19.1 杜 香 落 叶 松 林 18.9 2.29 9.88 24,0 14.1 红 松 云 冷 杉林 | 22.7 5.10 3.91 43.3 18.0 Ral THe 27. #8 $k 66.2 5.65 26.4 107.6 32.2 EAS Te KAY PEK PE Py FED > et, Np eRe I vB Hy dE 20. BS hk > ET. BS Ze HB AK > HEZD A RAUEL BIR BK, PAH EL A AK A FRED SARL BR BR 3.5 倍 。 了 含量 大 小 顺序 也 为 阁 叶 红 松 林 红 松 云 冷 杉 栖 后 桃 云 冷 杉林 > 杜 香 落 叶 松 林 。 阔 叶 红 松林 的 为 杜 香 落 叶 松 林 的 2.5 倍 含量 大 小 顺序 为 阔 叶 红 松林 > 岳 桦 云 冷 杉林 > 杜 香 落 叶 松 林 羡 红 松 云 冷 杉林 。 阔 — 13.— 叶 红 松林 的 相当 于 红 松 云 冷 杉林 的 6.8 倍 。 Ca 含量 为 阔 叶 红 松 林 之 红 松 云 冷 杉 > 岳 桦 云 冷 杉林 > 杜 香 落 叶 松林 。 阔 叶 红 松林 Ca 含量 约 等 于 杜 香 落叶 松林 的 5 倍 。 Me Ge Ala BAL BRK>S GHAR BRS ARABS 杜 香 落 叶 松 林 。 阔 叶 红 松林 Mg 含量 约 为 杜 香 落 叶 松 林 的 2.3 倍 。 以 上 调 落 物 养 分 含量 说 明 ， 温 带 针 阔 混 交 林 ( 指 阔 叶 红 松林 ) 凋落 物 归 还 的 养分 ， 无 论 在 N，P， 开 ，Ca，Mg 都 较 多 ， 而 以 针叶树 为 主 的 岳 桦 云 冷 杉林 ， 红 松 云 冷杉 林 和 杜 香 落 叶 松 林 等 都 较 少 ， 其 中 杜 香 落 叶 松 林 的 养分 含量 最 低 。 五 、 不 同 林地 死地 被 物 量 及 生物 循环 强度 森林 凋落 物 落 地 后 ， 经 过 生物 和 化 学 作用 ， 就 逐渐 分 解 ， 形 成 死地 被 物 层 。 森 林 死 地 被 物 一 般 用 来 指 矿质 土壤 上 面 未 分 解 及 已 分 解 的 凋落 物 ， 还 有 动 植物 残 体 。 这 是 森林 土壤 最 重要 的 特性 ， 也 是 植物 和 土壤 生物 最 重要 的 营养 元 素来 产 。 AR FA BAY FRASER BR AED BIC 35 林 Oa 死地 被 物 量 交 ( 吨 ) 油 落 物 分 解 比 率 Hae BH 11.19 6.70 杜 香 落叶 松林 13.52 6.53 hal HE 20 RS HK 14.68 3.82 Yr 198046 $f -E Pra E 从 表 5 看 ， 长 白山 各 个 林 型 都 有 一 个 很 厚 的 死地 被 物 层 ， 重 达 10 一 15 吨 ， 大 约 为 年 侗 落 物 的 3 一 7 倍 。 林地 死地 被 物 量 〈 或 凋落 物 积累 总 量 ) 与 每 年 凋落 物 量 有 一 定 比 例 关 系 ， 并 随 生物 气候 条 件 而 有 差别 ， 在 北方 和 高 山 针 叶 林 地 区 ， 和 气温 低 ， 垦 度 大 ， 微 生物 活动 和 化 学 分 解 都 迟缓 ， 有 大 量 粗 腐 殖 质 ， 和 党 形成 深厚 的 死地 被 物 层 ， 林 地 死地 被 物 量 与 年 凋落 物 量 的 比值 仿 大 ， 南 方 则 相反 。 一 般 生物 循环 强度 ， 可 以 简单 地 用 林地 死地 被 物 量 与 年 凋落 物 量 之 比 ， 即 凋落 物 的 分 解 比率 来 表示 。 有 人 《Rodin 和 Bazilevich 1967) 研 究 森 林 生 态 系 统 生 物 循环 强度 ， 认 为 不 同 生 物 气候 带 的 和 森林 凋落 物 分 解 比率 有 着 明显 的 差别 ， 其 中 CIE) 针 叶 林 ， 阔 叶 林 ， 章 原 和 亚热带 林 的 凋落 物 分 解 比率 分 别 为 11 一 17，3 一 4，1 一 1.5 和 0.7， 即 北方 针 呈 林 AE 物 循环 很 迟缓 ， 而 亚 热 僻 林 生 物 循环 快 。 表 5 指出 ， 长 自 山 后 桦 云 冷 杉林 和 落叶 松林 的 凋落 物 分 解 比率 都 在 6 以 上 ， 且 有 寒 温带 北方 针 叶 林 生物 循环 强度 很 迟缓 的 特点 , 而 阔 叶 红 松林 凋落 物 分 解 比率 在 3 一 4 间 ， 生物 循环 虽然 也 属 迟 缓 ， 已 具有 温 带 《或 寒 温 带 ) 阔 叶 林 生物 循环 特点 。 —— 一 ~ 摘 要 1 长 白山 森林 凋落 物 量 ， 随 海拔 高 度 下 降 而 逐渐 增加 ， 在 阔 叶 红 松林 ， 其 凋落 物 基 达 每 公顷 3.8 吨 ， 而 岳 桦 云 零 杉林 只 有 1.7 吨 。 2、 在 叶 ， 枝 ， 果 实 等 凋 落 物 中 ， 叶 凋落 物 的 营养 元 素 含 量 最 高 ， 约 占 该 林 型 凋落 物 营养 元 素 总 量 的 50% 以 上 。 3. 阔叶树 叶 凋 落 物 养分 元 素 都 比 针 叶 树 的 高 ， 阔 叶 红 松林 凋落 物 总 养分 含量 也 大 于 其 他 针 叶 林 凋落 物 总 养分 含量 。 4 长 白山 林地 有 大 量 死地 被 物 ， 每 公顷 重 达 10 一 15 吨 ， 约 为 年 负 落 物 量 的 3 一 7 倍 ， 说 明 凋 落 物 分 解 慢 ,生物 循环 迟缓 ,体现 了 寒 温 带 和 温带 (或 寒 吝 带 ) 的 生物 循环 特点 。 The Litterfall and Biological Cycle of Coniferous Forests and Broadleaved—korean Pine Forests in the Nor— thern Slope of Changbai Mountain Cheng Bo-rong, Xu Guang-shan, Ding Gui-fang, Zhang Yu-hua, Wang Wei (Institute of Forestry and Soil Science, Chinese Academy Of Sciences,Shenyang, China) 、 Abstract 1. In order to study the litterfall properties and biological cycle in major forest ecosystems of Changbai Mountain, a series of sample plots from subalpine birch-spurce forest, larch forest, korean pine-spurce forest to broadleaved korean pine forest were selected. Litterfall of different forest ecosystems was obtained by 10 wood plates per hectare, and the plate is 1 by 1 M.in size. 2.Climate exertsa predominant effect on litterfall, the weight of litterfall in major forest ecosystems therefore gradually dec- reases with increasing altitue. It has found that the weight of the litterfall of broadleaved-korean pine forest located on 740 M. ASL in this region is 3.8 tons/ha, the weignt of litterfall of subalpine birch-spruce forest located on 1990 M.ASL is only 1.7 tons/ha. 3. Among the litterfalls of leaf, branch, and fruit, leaflitt- erfall has the largest amount of nutrients, which occupies abo- ut 50% of total litterfall nutrients. 4. The nutrient elements in litterfall of broadleaved trees have more amount than that of conifers, and the nutrient con- tents in the litterfall of broadleaved-korean pine forest are more than that of other forest types. 5. There is a large amount of forest floor, 10-15 tons/ha in weight, and 3-7 times of annual litterfell, in the Sites of Changbai Mountain, it shows that the decomposition of organic matter and the speed of the biological cycle are slow in this region. a 长 白山 北 坡 森林 土壤 微生物 生态 分 布 及 其 生化 特 牲 的 研究 ; 许 光 辉 “ 郑 浴 元 sk ARR 李 玉 坤 “ 张 淑 贤 刘 增 柱 “ 吴 文 芳 Rice BAL xine (中 国 科 学 院 林 业 土 壤 研 究 所 ) 长 白山 位 于 我 国 吉林 省 东南 部 ， 是 我 国 东北 地 区 木材 生产 的 重要 基地 之 一 。 也 是 我 国 东北 最 高 山系 ， 海 拔 达 2700 米 。 全 区 地 瑶 以 白头 出 天 池 为 中 心 ， 包 括 火 山 锤 体 〈 海 拔 1800 米 以 上 ) 、 山 枇 倾 斜 玄武 崇高 原 〈 海 拔 1100 一 1800 米 ) Rik RA A Hh (海拔 1100 米 以 下 ) 。 火 山 锤 体 为 高 出 冻 原 带 或 高 山 充 漠 。 和 森林 植被 带 主 要 形成 于 海拔 2000 米 以 下 的 倾斜 玄武 岩 高 原 和 玄武 岩 台 地 上 。 自 上 而 下 ， 随 着 海拔 下 降 ， 雨 量 减 少 ， 气温 上 升 ， 形 成 明显 的 森林 垂直 分 布 带 。 长 白山 以 红 松 (Pinus koraiensis) 为 主要 成 林 树种 ， 兹 同 其 它 针 阔叶树 种 ， 如 鱼鳞 云 杉 (Picea jezoensis)、 臭 冷杉 (Abies ne- phrolepis) 、 沙 冷杉 (Abies holophylla) 、 紫 根 (Tilia amurensis) 3? 4 #: (Quercus mongolica) 、 水 曲 柳 (Fraxinus mandshurica) 榆树 (Ulm us) KHER (Betula) SIG ne Ft ha i ek, 即 阔 叶 红 松林 , 构成 长 白山 森林 ERR, 长 自 山北 坡 自 然 保 护 区 是 目前 我 国 面积 最 大 ， 自 然 环 境 和 生态 系统 保持 比较 完整 的 自然 保护 区 。 是 我 国 中 纬度 山地 原始 森林 地 区 。 境 内 地 瑶 、 气候. 植 被、 土壤 和 动物 等 自 然 因 素 ， 以 及 整个 生态 环境 ， 都 具有 山地 特征 ， 形 成 了 典型 垂直 分 布 的 山地 生态 系统 。 森林 的 垂直 分 布 带 ， 从 上 到 下 可 分 为 ， 高山 昔 原 带 、 岳 桦 林带 、 山 地 瞳 针 叶 林 带 和 山地 针 阔 叶 混 交 林 带 。 这 是 亚 欧 大 陆 东 岸 温 带 季 风 条 件 下 特有 的 垂直 带 结构 担 ]。 KA WER AARP RAE, BR UHH, 气候、 植被 等 因素 的 变化 ， 自 上 而 下 ， 可 以 明显 地 看 到 一 种 土壤 有 规律 地 被 另 一 种 土壤 所 代替 。 形 成 长 白山 的 土壤 垂直 带 谱 : LHR Uy ee AE He AR A he LL ae EE PRE Le RR fe FRR ET OF 长 自 山北 坡 自 然 保 护 区 森林 皮 密 ， 树 种 繁多 ， 生 物种 源 极为 丰富 。 土 壤 微生物 不 仅 是 这 个 山地 生态 系统 的 重要 组 成 成 分 之 一 ,而且 在 森林 生态 系统 物质 循环 和 了 能量 转 化 中 ， 占有 特殊 的 地 位 。 所 有 森林 植物 的 枯 枝 落叶 和 各 种 动物 植物 残 体 , 是 森林 土壤 有 机 质 的 主 要 来 源 。 由 枯 枝 落叶 形成 的 ， 某 种 程度 上 被 微生物 分 解 了 的 有 机 残 体 ， 是 森林 死地 被 物 。 死 地 被 物 的 存在 ， 可 以 作为 森林 土壤 的 特点 之 一 。 而 它们 的 形成 是 森林 生活 的 必然 结果 58， 7， oT. Aa AR IAM HE FE WL 7c HV EE, ANT AP FC LE ALI et. ARTETA ik 生物 、 昆 虫 和 动物 提供 生长 所 必需 的 能 量 物质 。 微 生物 在 生命 活动 的 过 程 中 ， 分 解 枯 枝 落叶 ， 把 它们 转变 为 稳定 的 有 机 物 一 一 腐殖质 ， 和 其 它 可 以 被 植物 所 利用 的 无 机 物 和 有 "参加 工作 的 还 有 郑 连 娣 、 姚 志 红 、 李 琦 、 林 稚 鸣 。 机 物 59?， 10, ASS 在 生态 系统 中 ， 能 量 的 流动 从 太阳 光 到 植物 ， 然 后 经 草食 动物 而 达到 肉食 动物 ， 这 是 一 种 草食 食物 链 ， 是 这 个 食物 链 中 ， 微 生物 的 作用 不 是 主要 的 。 但 是 ， 在 碎 居 食 物 链 中 ， 微 生物 起 着 很 大 的 作用 。 微 生物 在 有 机 物质 转化 过 程 中 ， 把 积 贮 在 植物 有 机 残 体 中 的 太阳 能 ， 从 一 个 生物 传递 到 另 一 个 生物 。 微 生物 供 能 、 耗 能 和 贮 能 的 机 能 ， 在 自然 界 维持 生态 系统 的 平衡 中 ， 有 着 十 分 重要 的 意义 1, 在 长 白山 北 坡 自然 保护 区 天 然 林 森林 生态 系统 的 结构 与 功能 及 其 生物 生产 力 的 综合 研究 中 ， 土 壤 中 微生物 的 生态 分 布 及 其 生物 学 特性 的 研究 、 是 重要 研究 课题 之 一 。 它 是 研究 微生物 的 分 布 与 土壤 环境 的 相互 关系 ， 这 是 研究 森林 生态 系统 中 物质 循环 与 能 量 转 化 的 基础 护 43。 在 森林 生态 系统 中 ， 微 生物 在 土壤 中 的 分 布 与 活动 ， 一 方面 反映 了 土壤 生物 因素 对 微生物 的 分 布 习性 ， 和 群落 组 成 、 结 构 及 其 内 部 种 问 关系 ， 和 群落 的 演 替 变 化 规律 ， 以 及 其 功能 的 影响 和 作用 ， 一 方面 也 反映 了 微生物 对 植物 的 生长 发 育 ， 土 壤 肥力 和 物质 循环 与 能 量 转 化 的 影响 和 作用 ， 以 及 土壤 发 育 的 现状 和 趋向 。 因 此 ， 微 生物 的 分 布 和 活动 是 森林 生产 环境 综合 评价 的 主要 依据 之 一 。 从 1979 年 开始 ， 我 们 对 长 白山 北 坡 自 然 保护 区 不 同 海拔 高 度 、 不 同 植被 类 型 和 不 同 土 类 中 微生物 的 数量 分 布 ， 类 群 组 成 、 生 物化 学 特性 ， 以 及 土壤 中 腐殖质 碳 、 氮 含量 的 变化 ， 土 壤 呼吸 作用 强度 和 士 壤 有 机 质 的 性 质 等 ， 进 行 了 比较 系统 的 分 析 研 究 ， 初 步 积 Fe FRET BEEES? BO 8 8, 本文 是 1979-1981 年 ， 三 年 研究 结果 的 总 结 。 有 材料 和 方法 一 、 土 样 的 采取 供 试 土 样 采 自 长 白山 北 坡 自 然 保 护 区 。 热 据 不 同 海拔 高 度 ， 不 同 林 型 和 不 同 土壤 的 垂直 带 分 布 ， 在 统一 的 综合 研究 标准 地 内 ， 按 不 同 的 深度 采取 土 样 ， 立 即 带 回 室 内 进行 各 项 测定 。 供 试 土壤 的 基本 情况 列 于 表 1 一 4。 二 、 研 究 方法 测定 项 目 和 分 析 方法 如 下 ; 1. 微 生物 学 分 析 v Se Be EE AE RN HE TH PR HRY SE OANTA Be WN PEARS RDNA WHE MRR: Ree eG (Ashby) 无 氛 琼 脂 平板 表面 涂抹 法 。 硝化 细菌 数 ”硅胶 平板 法 。 a 真菌 数 GT (Martin) WAR HEA SF 培养 基 平板 表面 涂抹 法 。 成 培养 基 平 板 表面 涂抹 法 。 2. 酶 活性 分 析 蛋白 酶 活性 ”以 酷 素 为 基质 ， 用 比 色 法 测定 酶 解释 放出 的 栈 所 酸 量 。 + RNIB #1 +e | ook le ml ow 被 | 采样 深度 CH 型 ) 编导 | 地 二 点 | ( 米 ) 本 Hy ye Ca Z 长 白山 天 池 | | BNA MAR | noe | RAR. bE ase. AONE | URL | 0 一 1 | 8 Oki 3 ii ; 21 风口 东 侧 | 2260 | ai + BEALS | 山地 营 原 上 | 6 一 27 aun A IRREHS AP BEALAS ARH. 70 | UL HAE S| pepe | 1900 | CAE AS te HE ED eerekya | 14722 | | | TR, BR. OH ere y 8 | SEMA B HE | 1200 | oraz REELED et mt ak | 41 * | nA BS Ha 山地 棕色 过 条 ) 针 叶 林 土 | 38 二 道 白 河西 岸 红 松 、 根 树 、 水 曲 柳 、 色 木 、 春 榆 等 。 | 山地 障 棕色 7 ”| 保护 局 后 山 “| “| 《灌木 阔 叶 红 松林 ) 人 白河 火车 站 东 KARA. HEF. BR. PRR, ii | 山地 瞳 棕色 vig: | | te. SHES RT KEIR) Sa las 长 白山 北 坡 各 林带 的 水 热 状况 * 表 2 | tf a : | i eb Eat A # Re | kK eR RL is | AS a 10"C 的 积温 | ee i epee te | Sie” | cee ie eee 1 苍 原 灌 丛 ae. -3.8~-5.9 | 704~ 945 ial -5~ 1238. 138.9 5.87~7.09 2 RHEIN, ‘|e400— -2000 74 aA. 9 Pu 704~ 945 |1075:6—9238. 9| : 5.87~7. .09 一 -要 一 | = 一 一 -一 一 | 一 一 一 一 aerate 3 wat H:#k|2000—1700 a 3~-3. 8 | 945~ 1178 967.3 ~ tapes 9 5 4,.95~5.87 he." Tu hi ani =asd~ 6059 | aL76~ 1833 ‘i Lis 4~ wit 3} 3.12~4.95 6 落叶 松林 so 一 500 -3. ans 3.9 Sik 980 ~ 2850. | 632. 8~ 1056. 56.7) 1 1.30~5.12 区 _| bali 红 松 林 1100 500 0. 9r 3.9 | 1833 ~ 2850 ! 632.8~ 782. 1 ike 30 ~ 3.12 9 | Ker eH 11300 — 650 -0.2~ 3.1 | 1582 ~ 2552 | 667. 3~ 839. 7 1.75~3.73 * 引 自 迟 振 文 等 : 长 白山 北 坡 森 林 生 态 系统 水 热 状况 初探 [193 转化 酶 活性 ”以 蔗糖 为 基质 ， 用 滴定 法 测定 酶 解释 放出 的 葡萄 精 量 。 接触 酶 活性 ”以 过 氧化 所 为 基质 ， 用 滴定 法 求 出 相当 于 被 分 解 的 过 氧化 所 的 0， | KMnO, 4 “HL o + ERD TREY EMER - 583 fee 植 被 海拔 高 桔 枝 蓄 叶 层 蔷 积 量 ( 吨 /公顷 ) 地 号 | x 林 型 二 类 | on i AS fA, | 度 ( 米 ) | 3 “BEET HE MEA 山地 生 章 森林 土 | 1990 | 6.72 | 6.52 | 18.24 | 1.03 5 SS aE IR HER YD #2 HK 人 1620] 5.60 | 5.59 | 11.19 | 1.01 6 fe are 山地 棕色 针 叶 林 土 ， 1380 7.79 5.73 13.52 | 1.36 7 滞 木 辐 叶 红 松 林 | ULHRA EAE 740) 5.81 | 8.87 14.68 | 0.66 * 引 自 许 广 山 等 ;长 白山 北 坡 主要 森林 土壤 有 机 质 及 其 特性 的 初步 研究 [5]。 长 白山 北 坡 主要 土壤 的 府 殖 质 组 成 * 表 4 | | 腐殖质 组 成 ( 占 土 重 %) saa ERT Ay FE | 一 一 ** (ean / 量 * * (= | 7 CO | a a me ie tne ea — St / ca Fb) Ss eae | ee | 站 二 | 二 | ff SBR] Gat sm | oe SE see a eee S| sso | SSH |g EEL [TER TRE] RAR) soo | on | 一- | 本 aes | | ma cfm | Sh Peat] ote] ae) | Ease com fm 证 | 7 st > \. oa Bee Acree ec ee, 4 | LE A SO Si a SE | oh 9 690 Patel 一 | 一 一 | = | — | = a + 引 自 许 广 山 等 ;长白 山北 坡 主要 森林 土壤 有 机 质 及 其 特性 的 初步 研究 [5]。* * 为 本 组 分 析 结 果 Ee Zi) SitMiGtE DEKE AEM, AAS her ileee 3. 土 壤 呼吸 强度 的 测定 用 瓦 勃 呼吸 器 进行 。 分 别 测定 不 添加 基质 的 情况 下 (内 源 呼吸 ) ， 及 添加 基质 (0.1 M 葡 欧 糖 ，0.1M 丙 铜 酸 钠 ，0.,1M 连 葵 三 酚 ) 的 情况 下 ， 土 壤 释 放 二 氧化 碳 和 吸收 人 氧 量 。 严 4. 土 壤 腐殖质 碳 、 所 的 分 析 用 0.1M 焦 磷酸 钠 (pH7.0) 抽 出 ,然后 按 常规 分 析 方 法 测定 抽出 物 中 的 碳 、 气 量 5. 土 壤 有 机 质 中 糖 的 测定 主 款 有 机 质 经 酸 水 解 后 ， 用 酚 一 硫酸 比 色 法 测 中 性 糖 ， 用 吃 唑 比 色 法 测 糖 醛 酸 ;， 用 二 甲 基 氨 基 共 甲醛 比 色 法 测 氨基 糖 。 以 上 方法 详 见 《土壤 微生物 分 析 方法 手册 》 和 《土壤 动态 生物 化 学 研究 法 》 P27, a 果 与 讨论 一 、 土 壤 微生物 主要 类 群 的 数量 分 布 在 1979 年 至 1981 年 间 ， 我 们 连续 三 年 对 长 白山 北 坡 自然 保护 区 不 同 海拔 高 度 、 不 同 长 白山 北 坡 自然 保护 区 土壤 微生物 的 数量 分 布 〈 单 位 : Misr #5 a ee | eee | | A A | eee a 总数 | 一 CL Ce (OB) 〈 林 型 ) peer 数 量 物 总 数 数量 物 总 数 数量 物 总 数 | | Ag 人 | (%) | (%) Rod Linco | (gE 2R, 小 山地 若 ， | ! 1 2615 叶 杜 胸 、| 原 十 1665.00" 1644.20" 98.75 | 0.27 0.04 | 20.53) 1.23 |} 1.16; O |; O | 仙女 森 等 -一 | | 1 aE 2 hike aie tee 550.14 535.80 ae 39 0.15 | 0.03 aad 2.58 |0.65| O| O ——— | ef _| 二 | | | | | | | ep 杜 鹏 岳 山地 生 草 | | 3 1990 | 3061.97 | 3044.70 | 99.44| 0.17 | 0.02 | 17.11! 0.55 | 4.00] O | © | | HE PK | RRL | 上 六 是 | dae | 红 松 云 | 山地 棕 | | | 5 1200 冷杉 障 | 色 针 叶 | 980.46 | 949.10 96.80 0.72 0.08 30.64! 3.12 1.05) O | O Ea ee * RI ae Ye es / 杜 香 落 山地 棕色 P | | ee 叶 松 林 apie 10 .99 agate ， 0.28 | 0.02 |21. 加 1.54.|3.27 olo 7 |740 pen 5835.91 5715.40 97.93 |87.39 1.50 | 33. 12, 0.57 |13。 nt O | O a a a |: ae eS ae WEEK ULsEMER frofe' ge | 9 | 690 Ba Ca 844.07 | 740.60 LB REIS 9.03 27.30 3.23 il. -到 O10 * 1 号 标准 地 细菌 数量 和 ET 天 池 附 近 小 生态 环境 受 到 一 定 的 干扰 有 关 。 因 此， 这 个 数据 与 1979 年 发 表 的 结果 有 出 入 ， 仅 供 参考 。 植被 类 型 和 不 同 土 类 下 的 土壤 微生物 的 主要 类 群 的 生态 分 布 进行 了 调查 分 析 。 表 5 数据 是 对 土壤 微生物 各 类 群 数 量 分 布 三 次 分 析 的 结果 。 三 次 分 析 时 间 分 别 为 ，1979 年 9 月 、 1980 年 9 月 和 1981 年 7 月 。 表 上 数据 是 三 次 分 析 的 平均 值 。 表 5 资 料 表明 ， 在 不 同 林 型 下 土壤 中 微生物 的 总 量 以 灌木 冰 叶 红 松 林 和 杜鹃 岳 HE 林 下 为 最 高 ， 其 次 是 杜 香 落 叶 松林 。 而 以 红 松 云 冷 杉林 和 妆 枝 子 长 白 赤 松林 下 为 最 低 。 细 菌 的 数量 与 微生物 总 量 相 一 致 。 在 胡 枝 子 长 白 赤松 林 下 土壤 中 细菌 的 数量 较 少 ， 只 占 微 生物 总 量 的 88%。 相 反 ， 在 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 土壤 中 放 线 菌 和 真菌 的 数量 很 多 ， 它 们 分 别 占 微生物 总 量 的 9% 和 3 站 。 这 个 数字 尽管 低 于 1979 年 分 析 的 结果 ， 但 其 趋势 相 似 邱 2。 以 针叶树 种 为 主 的 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 土壤 中 微生物 的 分 布 ， 与 土壤 水 热 条 件 和 林 型 结构 密切 相关 。 真 菌 多 ， 放 线 菌 的 数量 更 多 ， 这 与 针 叶 含 有 保存 性 物质 《如 单 宁 物质 ) ， 因 此 较 难 分 解 有 关 。 一 般 认 为 ， 放 线 菌 参与 难 分 解 物质 的 分 解 过 程 。 放 线 菌 在 其 它 林 型 下 土壤 中 分 布 的 数量 都 较 少 ， 只 在 灌木 阔 叶 红 松林 下 土壤 中 它们 的 数量 较 多 ， 但 它们 所 占 的 百分比 很 小 ， 仅 占 微生物 总 数 的 1.5%。 总 的 看 来 ， 放 线 菌 数量 分 布 有 着 自 上 而 下 增加 的 趋势 。 这 与 长 白山 北 坡 各 林带 水 热 状 况 变 化 密切 相关 CL 表 2) 。 热 量 是 自 上 而 下 逐渐 增加 ， 水 分 则 自 上 而 下 逐渐 减少 。 放 线 菌 喜 热 耐 旱 的 特性 ， 在 这 里 也 得 到 了 一 定 的 反映 。 真菌 的 数量 在 不 同 林 型 下 的 分 布 却 是 又 一 种 情况 。 它 们 在 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 很 多 。 而 在 红 松 云 冷 杉林 和 杜 香 落叶 松林 下 的 土壤 中 也 很 多 。 它 们 分 别 占 微生物 总 量 的 3% 和 1.5%。 在 灌木 阔 叶 红 松林 下 ， 真 菌 的 数量 在 七 个 植被 下 土壤 中 是 最 高 的 ， 但 它们 占 微 生物 总 量 的 百分比 并 不 高 ， 只 占 0.6%。 同 样 ， 在 杜 鹏 岳 桦 林 下 土壤 中 真菌 的 数量 很 少 ， 也 只 占 微生物 总 量 的 0.55%。 这 反映 了 在 以 针叶树 种 为 主 的 胡 枝 子 长 白 赤 松林 、 红 松 云 冷 杉林 和 杜 香 落叶 松林 下 ， 由 于 林 枝 落叶 的 组 成 以 难 分 和 解 的 针 叶 为 主 ， 真 菌 在 植 Py We (be Ay hee ok FEA A a BATE. Witt, FOR PEAR a Be Fe pH BEN 主 壤 条 件 下 发 育 。 在 以 阔叶树 种 为 主 的 杜 鹏 后 桃 林 下 土壤 中 ， 微 生物 数量 较 大 。 而 其 中 细菌 占 绝 对 优 势 ， 它 们 占 微生物 总 量 的 99.4%。 显 然 ， 细 菌 在 阅 叶 的 分 解 中 起 着 重要 的 作用 。 一 般 地 说 ， 在 这 种 林 型 下 土壤 中 有 机 残 体 的 分 解 过 程 较为 强烈 ， 特 别 是 在 温度 、 湿 度 适宜 的 条 件 下 。 在 细 茵 中， 全 孢 细菌 是 一 类 具有 较 强 氨 化 作用 能 力 的 菌 群 。 它 科 的 数量 分 布 也 以 灌 木 阔 叶 红 松林 和 杜鹃 岳 桦 林 下 的 土壤 中 较 多 。 它 们 的 数量 ， 在 一 定 程度 上 反映 了 土壤 中 APL SAY AL EI HE, EM TR RKP ET RS, WERE MA 与 了 一 些 难 分 解 有 机 残 体 中 含 氮 物 质 分 解 的 过 程 。 长 白山 北 坡 土壤 中 ,三 年 分 析 的 结果 都 没有 发 现 典型 的 自生 固 氛 菌 和 硝化 细菌 。 显 然 ， 这 与 土壤 p 匡 偏 酸 有 关 。 我 们 只 在 胡 枝 子 长 白 赤松 林 下 土壤 中 , 用 富 集 培 养 的 方法 分 得 了 一 株 自 生 固氮 芮 ， 经 鉴定 属 贝 氏 固氮 菌 〈Beijerinck sp.) , (Ams) BBA pk 功 ， 说 明 其 数量 倒 少 ， 或 系 偶然 带 人。 胡 枝 子 长 白 赤松 林 标 准 地 位 于 白河 火车 站 附近 ,为 人 迹 可 达 地 域 。p 五 偏 酸 对 硝化 细菌 的 生长 发 育 不 利 。 一 般 来 说 , 硝化 细菌 年 长 最 适 5HI 在 6.3 一 9.6 之 间 ， 维 诺 格 拉 斯 基 党 指出 ， 亚 硝化 细菌 p 匡 界限 是 6.0~9.0; 硝化 细菌 为 p 百 == Jaa 6.3~9.4。 而 李斯 (Lees) 则 认为 ， 亚 硝化 细菌 生长 pH 界限 是 8.6~9.6; 硝化 细菌 最 适 p 百 是 7.5522]。 因 此 ，Pp 互 偏 低 可 能 是 森林 土壤 中 没有 找到 硝化 细菌 的 主要 原因 。 长 白山 北 坡 不 同 林 型 和 土 类 下 微生物 的 数量 分 布 表明 ， 以 阔叶树 种 为 主 的 杜鹃 岳 桦 林 下 的 山地 生 草 森林 土 和 针 BA 混交 的 灌水 阔 叶 红 松林 下 的 山地 瞳 棕色 和 森林 土 中 ， 微 生 物 数量 ， 尤 其 是 细 苗 的 数量 比较 丰富 。 而 以 针叶树 种 为 主 的 红 松 云 冷 杉林 和 杜 香 落叶 松 林 下 的 出 地 棕色 暗 针 叶 林 下 土 中 次 之 。 以 半 荒 漠 营 原 带 下 的 土壤 中 微生物 数量 为 最 低 (以 营 玫 、 和 牛皮 杜 鹏 下 发 育 的 山地 营 原 土 为 例 ) 。 这 与 不 同 植被 下 枯 枝 落叶 的 构成 ， 相 枝 落叶 层 的 蓄积 量 ， 以 及 土壤 中 有 机 质 的 含量 等 都 密切 相关 HS) 二 ,不 同 林 型 下 土壤 酶 活性 的 变化 三 年 分 析 的 结果 列 于 表 6。 不 同 生态 条 件 下 土 起 酶 活性 的 变化 ， 表 6 汪汪 | 下 自 酶 活性 酷 氨 | 转化 酶 活性 葡萄 | 接触 本 活性 0.1 “| 多 酚 氧 化 酶 活性 氧 A “类 | 酸 量 (毫克 / 克 | ， 糖 量 (毫克 / 克 “| MKMn0 :消耗 量 | 吸收 量 ( 微 升 / 克 编 号 | 王 士 /24 小 时 ) | 干 土 /48 小 时 ) | 《毫升 / 克 于 土 ) | ，〈 王 土 /1 小 时 ) ee | 1 山地 蔡 原 土 2.796 18.57 18.36 22.65 2 | Uses e+ 3.302 16.40 | 34.48 69.95 山地 生 章 tans. | 3 森 林 a 3.347 18.24 65.11 57.23 山地 棕色 es : 5 针 叶 林 土 2.303 全 49.57 27.85 山地 棕色 6 针 叶 林 土 1.850 12.25 21.96 15.28 山地 暗 棕 i) ee Kees ayy NT 7 eek | 3.308 16.78 | 72.01 62.05 mr Kr Pe. cll ae 9 | 色 森 林 圭 3.012 11.17 | 37.94 6.93 © 土壤 采 自 标准 地 ， 立 即 风 于 ， 然 后 进行 测定 。 表 中 数据 是 三 次 分 析 的 平均 值 。 从 表 6 结 果 可 以 看 出 ， 长 白山 北 坡 自然 保护 区 不 同 林 型 下 土壤 中 酶 活性 的 变化 ， 在 一 定 程 度 上 反映 了 土壤 带 的 垂直 分 布 和 植物 演 替 的 规律 。 结果 表明 ， 土 壤 酶 的 活性 在 以 阔叶树 种 为 主 的 杜鹃 岳 桦 林 下 的 山地 生 草 森林 二 和 针 阔 混 交 的 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 暗 棕色 森林 土 中 为 最 高 。 其 次 是 草木 植被 为 主 的 山地 昔 原 土 。 而 以 针叶树 种 为 主 的 红 松 云 冷 杉林 和 杜 香 落叶 松林 下 发 育 的 山地 棕色 瞳 针 叶 林 芋 中 Ayia i PE EB, BRT PETE HE Bey Ob, FE STE PE ABBR 不 同 土壤 酶 活性 的 差异 ， 表 明了 不 同 土壤 之 间 有 机 残 体 转化 状况 。 可 以 利用 水 解 酶 类 “蛋白酶 、 转 化 酶 ) 活性 强度 来 解释 土壤 有 机 残 体 的 分 解 强度 :利用 氧化 还 原 酶 类 (接触 梅 、 多 酚 氧化 酶 ) 活性 强度 来 解释 土壤 中 腐殖质 再 合成 的 强度 。 从 土壤 酶 活性 强度 测定 的 结果 来 解释 土壤 中 有 机 残 体 的 分 解 和 腐殖质 的 再 合成 过 程 ， 可 以 看 出 ， 处 于 海拔 2600 米 以 上 的 半 荒 漠 莹 原 土 “天 池 附 近 ), 虽然 具有 一 定 强度 的 水 解 酶 活性 , 但 氧化 酶 活性 却 很 辑 。 因 而 可 以 认为 ， 在 这 个 土壤 中 腐殖质 再 合成 的 强度 比 较 盟 ， 其 结果 是 土壤 中 所 款 积 的 腐殖质 碳 和 腐殖质 气 的 含量 也 比较 低 〈 见 表 4) 。 但 处 于 海拔 2260 米 以 下 的 山地 营 原 土 ， 由 于 土壤 被 灌木 和 草本 植被 所 复 盖 ， 积 聚 了 较 多 的 有 机 残 体 ， 土 壤 中 水 解 酶 类 和 氧化 酶 类 的 活性 都 比较 强 ， 因 而 其 土壤 中 有 机 残 体 的 分 解 及 腐殖质 的 再 合成 也 较 强 ， 积 索 了 较 多 的 腐殖质 碳 和 腐殖质 须 。 在 以 阔叶树 种 为 主 的 杜鹃 再 桦 林 下 发 育 的 山地 生 章 森林 土 和 针 疗 混交 的 灌木 阔 叶 红 松林 下 发 育 的 出 地 瞳 棕 色 厅 林 土 中 ， 无 论 是 水 解 酶 类 的 活性 ， 或 者 是 氧化 酶 类 的 活性 都 是 最 强 的 。 这 表明 ， 在 这 两 种 士 壤 中 ， 物 质 转化 的 过 程 是 在 强烈 地 进行 。 同 时 ， 土 壤 中 积 款 的 腐殖质 碳 和 腐殖质 氮 的 含量 也 最 高 。 与 此 相反 ， 在 针叶树 种 比重 较 大 的 有 暗 针 叶 林 下 〈 红 松 云 杉 冷 杉林 和 杜 香 落 叶 松 林 ) 发 育 的 山地 棕色 针 叶 林 土 中 ， 水 解 酶 类 和 和 氧化 酶 类 的 活性 都 很 弱 。 表 明 土 壤 中 有 机 质 转 化 的 过 程 进行 得 较为 缓慢 ， 土 壤 中 积 标 的 腐殖质 碳 和 腐殖质 氛 含 量 也 较 低 。 显 然 ， 这 是 由 于 在 这 些 林 型 下 ， 枯 枝 落叶 组 成 以 针 叶 为 主 ， 有 机 残 体 较 难 分 解 。 胡 枝子 长 白 赤 松林 下 了 脐 棕色 森林 土 中 ， 腐 殖 质 碳 、 气 的 含量 是 很 低 的 瑟 5。 这 也 从 另 一 方面 证 明了 ， 胡 梳 子 长 白 赤 松林 由 于 其 结构 主要 为 长 白 赤 松 ， 接 近 于 纯 针 叶 林 ， 因 此 ， 土 壤 中 微生物 数量 较 少 ， 土 壤 酶 的 活性 较 低 。 虽 然 处 在 低 海拔 的 生态 条 件 下 ， 土 壤 为 暗 棕 色 森 林 土 ， 长 白 赤松 的 产量 较 高 ， 但 就 其 土壤 条 件 的 整体 而 言 ， 生 物 生 产 力 是 不 高 的 。 潍 木 阔 叶 红 松林 是 针 阔 混交 林 。 在 这 一 林 型 下 土壤 中 微生物 数量 非 党 丰富， 土壤 中 酶 的 活性 也 较 强 ， 土 壤 嘴 积 的 腐殖质 含量 也 较 高 。 所 以 是 一 个 生物 生产 量 较 高 的 林 型 结构 。 同 时 ， 这 还 可 以 从 不 同 林 型 下 枯 枝 落叶 层 的 蓄积 量 调查 的 结 采 得 到 进一步 证 明 ( 见 表 3) 。 相 枝 落叶 层 的 蕾 积 量 在 四 个 林 型 中 以 灌木 阔 叶 红 松林 为 最 高 。 一 般 认 为， 枯 枝 落叶 层 的 蕃 积 量 ， 除 了 与 海拔 高 度 、 水 热 条 件 有 关外 ， 更 主要 的 是 与 树种 的 组 成 有 关 。 阔 叶 树 高 于 针叶树 ， 明 亮 针 叶 林 高 于 瞳 针 叶 林 。 三 不 同 林 型 下 土壤 呼吸 作用 强度 的 变化 土壤 呼吸 主要 是 由 土壤 微生物 的 生命 活动 所 引起 的 〈 当 然 还 有 土壤 动物 和 植物 根系 的 活动 ， 但 不 是 主要 的 ) 。 因 此 ， 一 般 认 为 可 以 把 呼吸 作用 强度 作为 土壤 生物 活性 的 总 指标 。 当 添加 有 效 含 碳 或 含 所 有 机 物质 作为 能 量 及 营养 源 时 , 它 能 激发 土壤 呼吸 作用 。 它 可 以 反映 土壤 的 潜在 生物 活性 。 在 有 机 残 体 分 解 过 程 中 ， 可 以 根据 二 氧化 碳 释放 量 来 判 断 有 机 三 体 的 分 解 速度 和 强度 。 所 以 ， 利 用 土壤 呼吸 强度 的 变化 ， 可 以 阐明 土壤 氧化 代 谢 的 能 力 和 方向 …… >。 — 24 一 * | (8 "2T) | (0°22) (2°12) (9°F) (1°8) (8°8) | I20 01°z ST°T L2° | 8°HL FIZZ | gel Fziz | 6 /FT 于 "FS | 2°22 2°8h 0"28 于 8"f9 | 9°77 FB°SZ g°zere'se | z°9zF0'0E ; (F205 | (S*S6T) (2°29) (€°21) (6°&Z) (S*9Z) ‘ 89 "0 18°T 80°T | S06 °S + ce 人 "9 于 079 |. ， 过 "98 干 8 "6FT| 2498 于 9"99z S°STFS*vSl| “CL FEL €°7F0°96 | S°SFS°88 ae y- ot De. “4 oo % 走 | x (6°81) (0"FTT) (9°TS) (0 8T) 1) (0°S) Ey 80°Z FO'T SI°l | p°92 FSeze| S'2beGuz-|9 & | 8"6F EHS | POLES IFT # 9"89 于 T"78 | 8.88 干 9"0F 2 一 = tle —" CT =e (L°6F) (P° 021) | (9° Tg) (1°9) (9°8) (sg 十 a R IF "0 9°22 | gI°T 92°T | ty F902, e*rre*eT |g 外 8°OFE'OL |Z°LTF2°981 6°1 $2°2S.| = 6°S +0482 8°SFZ762 | SHER ~ se i 2 es yl oo: Pe ae wel = | | -or "69) | (1°22) | Gs 18) | SE Or ts (€°€S) (1°9F) £r°0 | 8h°T 80°T GO°T W-zi ee Soe) a*carc’zo- | cL BVH FE"SZT | 全 68 二 2062 | 6"FT 二 6"Z9T | 8"9Z 王 9"80T Z"Z 寺 7"8TIT |9"8T 二 "60T * ae ee = = & | ik Ls (2° Lay (€°SPT) (€°SZ) (2°S) (1°22) (81) | ioc 88 0 €9°1 rs a 90°I | 8"9f9-08 |) 8"9f8"8z |Z = G°ShF8°LS (2°6S F1°PLT S°STFE°9S | 9“8 干 9.78 6 证 下 5569 条 02 岂 _ 机 ne : ae. “Fe = 2 EA 2 : a 1 (2°@e) (9°16) (€°62) ($*ZT) (L°¥8) (ve) 站 a br° 0 | C8" Vo SV°T | L°IL+Fe°SZ 9°64 FLT To | Mek I°SF9°rS 9°S ¥6°6Z 人 IT 于 0"09 | 9°9FF°8P | 伴 . | ag ee | a K 0 | é Om 35 0 : *0 ou ‘om | “0 u 09 0 u (aye) 了 09 0 | | 3 aM (PUA / FF S468) (fl / FE -/4099) (fs /F L129) CHISTES / 42%) A Of BG SY ASE HAD) 3 E Cf Be 2a bid Bel BY 8 OF 2 eG Be OY A Bt F m% 型 m@ M L¥ Hs eA SSP AT Rs, ELI A eT 我 们 进行 了 内 源 呼吸 ， 葡 萄 糖 氧 化 ， 丙 酮 酸 氧 化 和 多 酚 类 氧化 四 个 方面 的 试验 ， 结 果 列 于 表 7。 从 表 7 资 料 可 以 看 出 ， 内 源 呼 吸 变 化 测定 的 结果 与 土壤 酶 活性 变化 测定 的 结果 基 本 相近 。 以 阔叶树 种 为 主 的 杜 觅 岳 桦 林 下 的 山地 生 草 森林 土 和 针 间 混交 的 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 有 暗 棕色 森林 土 中 呼吸 作用 为 最 强 。 而 以 针 叶 林 为 主 的 红 松 云 冷杉 林 和 杜 香 落叶 松林 下 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 中 为 最 暗 。 处 于 天 池 附 近 的 半 荒 漠 山 地 营 原 土 和 苔 苏 、 牛 皮 杜 鹏 下 的 山地 昔 原 土 中 内 源 呼 吸 值 也 较 低 。 这 种 呼吸 值 的 差异 ， 同 样 表 明了 ， 针 叶 林 下 土壤 总 的 生物 活性 低 于 阔 叶 林 下 的 土壤 。 添加 葡萄 糖 后 呼吸 作用 强度 的 变化 与 内 源 呼 吸 相 一 致 ， 也 是 以 杜 鹏 岳 桦 林 下 的 山地 生 章 森林 土 和 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 上 暗 棕 色 和 森林 土 中 为 最 强 ， 以 红 松 云 冷杉 林 和 杜 香 落叶 松林 下 的 出 地 棕色 针 叶 林 土 中 为 最 弱 。 而 半 荒 站 山 地 昔 原 土 和 山地 蔡 原 土 的 氧化 葡 葡 糖 的 能 力也 比较 低 。 丙酮 酸 是 碳 、 氛 代谢 的 中 间 物 。 生 物体 通过 丙酮 酸 将 碳 代 谢 与 所 代谢 联系 起 来 。 因 此 ， 了 解 土壤 对 丙酮 酸 氧化 能 力 的 强 弱 , 有 助 于 对 整个 土壤 代谢 能 力 的 认识。 从 表 7 结 果 可 以 看 到 ， 不 同 土壤 对 丙酮 酸 氧化 能 力 有 差异 。 同 样 以 杜 鹏 岳 桦 林 下 的 山地 生 草 森林 土 和 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 瞳 棕色 森林 土 为 最 强 ， 而 以 红 松 云 冷 杉林 和 杜 香 落叶 松林 下 的 山地 棕色 针 叶 林 土 为 最 弱 。 土壤 中 多 酚 化 合 物 主要 来 源 于 植物 残 体 的 分 解 。 与 其 它 基 质 相 比 ， 土 壤 对 多 酚 化 合 物 的 氧化 是 积极 的 。 而 在 不 同 生 态 条 件 下 的 土壤 间 的 差异 也 很 明显 。 表 7 资料 表明 ， 土 壤 对 多 酚 化 合 物 氧 化 的 能 力 ， 同 样 以 山地 生 章 森林 土 和 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 有 暗 棕色 森林 土 为 最 强 ， 而 以 针 叶 为 主 的 林 型 下 发 育 的 山地 棕色 针 叶 林 土 为 最 思 。 上 述 结果 指出 ， 长 白山 北 坡 自然 保护 区 的 土壤 ， 无 论 是 内 源 呼 吸 ， 或 者 是 添加 基质 时 的 呼吸 作用 强度 ， 都 是 以 阔叶树 种 为 主 的 杜 鹏 岳 桦 林 下 发 育 的 山地 生 章 森林 土 和 针 间 混交 的 灌木 阔 叶 红 松林 下 发育 的 山地 瞳 棕 色 森 林 土 为 最 强 。 而 以 针叶树 种 为 主 的 红 松 云 冷杉 林 和 杜 香 落叶 松林 下 发 育 的 山地 棕色 针 叶 林 土 为 最 暗 。 这 说 明 ， 前 两 种 土壤 不 仅 总 的 生物 活性 强 《〈 见 表 5 和 表 6) 。 而 且 汶 在 的 生物 活性 也 较 强 。 而 后 一 种 土壤 则 不 仅 总 的 — BL, FR FL RL ES LB 0 39 糖 类 化 合 物 是 土壤 有 机 质 中 的 重要 组 成 成 分 , 它 大 约 占 土壤 有 机 质 的 5 为 到 10%， 一 般 存 在 于 土壤 腐殖质 中 。 土 壤 中 多 糖 的 来 源 ， 一 部 分 是 植物 残 体 分 解释 放出 的 糖 类 所 构 成 。 另 一 部 分 则 是 由 土壤 微生物 代谢 过 程 中 形成 的 代谢 产物 一 一 糖 类 化 合 物 所 构成 "5241。 长 白山 北 坡 森林 土壤 中 糖 类 的 含量 列 于 表 8。 从 各 林 型 下 土壤 中 总 糖 量 的 变化 来 看 、 基 本 上 与 微生物 数量 的 生态 分 布 相 一 致 。 以 灌木 阔 叶 红 松林 下 发 育 的 山地 瞳 棕色 森林 士 和 杜 鹏 岳 桦 林 下 发 育 的 山地 生 章 森林 土 为 最 高 、 而 以 红 松 云 冷 杉林 和 杜 香 落 叶 松 林 下 发 育 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 和 半 荒 次 出 地 昔 原 土 为 最 低 。 | a Ay lel Ae RS RE, CEE EE A A LA a. A, 影响 有 机 质 输 入 和 分 解 速率 的 各 种 因子 、 必 然 影响 土壤 中 糖 类 的 含量 。 长 白山 北 坡 森 林 土 壤 中 糖 类 含量 ” #8 1 | 时 wl a oR LW fz a] 者 天 | 中 性- 村 eee Ree eR ethane O27 5 tae Remon, | /on | et BHR I 编号 懈 必 站 an 二 nsa 上 ad | /芝士 | | oye | 这 种 关 Reeves eee Be es es eee ee HE MEL Pes | 1 0-13 | 2.94 145 | 5.15) 15 |0.5; 40 | 1.4] 200 {7.05 ee eee ee a Cm Ee 2 Ly a 25 6-27 | 10.03 | 1911 17.65] 100°) 08; 119 | 1.2] 2130 |18.65 1 一 一 一 一 -一 一 一 aT Ree -> | -一 一 一 - = |——_— ee ee) 一 3 eee 3-18} 17.31 | 2418 ipa 134 a 154 | 0.9 2706 {16.10 二 | oe —- — = a ee Sy = ate 4-15 | 7.05 | 896 10.5 35 oH 66 | 0.9] 997 /11.80 cdl | —— i. = | Sn SF ie id ee a — 3-11 | 12.39 | 1009 tos 51 | 0.4) ° 63 06 1123 |.9.50 17.18 | * 为 一 次 分 析 结 果 。 表 内 儿 指 占 土壤 有 机 质 含量 的 百分数 。 五 、 不 同 植被 下 土壤 中 微生物 种 群 的 生态 分 布 结合 不 同 林 型 下 土壤 中 微生物 数量 分 布 的 调查 ， 我 们 按 不 同 菌 群 分 离 出 有 代表 性 的 各 种 菌株 ， 重 点 对 芽孢 杆菌 、 放 线 菌 中 的 链 震 菌 和 真菌 的 主要 种 、 属 在 各 土 类 中 的 生态 分 布 进行 了 分 析 。 Fatwa e (Bacillus) 在 自然 界 中 分 布 很 广 ， 是 土壤 中 数量 较 多 、 最 前 见 的 一 类 细菌 。 人 孢 杆菌 参与 土壤 有 机 质 的 分 解 和 腐殖质 的 合成 。 在 物质 转化 ， 特 别 是 含 所 有 机 物质 的 氨 化 以 及 其 它 一 些 重 要 过 程 中 ， 起 着 十 分 重要 的 作用 。 因 此 、 了 解 它 们 在 不 同 “和 奉 态 条 件 下 的 分 布 及 其 组 成 ， 对 研究 森林 生态 系统 中 物质 循环 和 能 量 转化 等 一 些 基 本 问 题 有 着 重要 的 意义 。 从 长 白山 北 坡 不 同 植被 下 的 不 同 土 类 中 ， 我 们 分 离 出 了 近 千 株 芭 了 抱 杆 菌 ， 经 监 定 分 属于 14 个 种 。 这 些 芽 抱 杆 菌 的 种 ， 在 不 同 林 型 下 的 土壤 中 分 布 的 情况 见 图 1。 从 图 1 可 见 ， 工 孢 杆菌 的 14 个 种 在 不 同 植被 和 十 壤 条件 下 的 生态 分 布 有 其 一 定 的 谱 带 。 最 常见 的 是 B.coagulans; 其 次 是 B.cereus、B.megaterium 和 Bfirmus; 再 其 次 是 B.cereus var.mycoides。 而 B.subtilis 只 出 现在 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 。 = oe = 图 1 长 自 山 北 坡 自 然 保 护 区 不 同 植被 和 土 类 下 土壤 芽孢 杆菌 分 布 图 -| 苏 类 小 叶 杜 “a 红 松 云 | 杜 香 落 | 灌 木 阅 叶 | oe 植 被 CR 型 ) ag. tee a = | HRM | 胡 枝 子 长 bs “ECR | | 红 松 林 | 白 赤松 林 。coagulans sw。 cereus 。megaterium . firmus awownnwyw e cereus var, mycoides . Sphaericus . brevis | 。circulans 。 laterosporus | SEA es a | polymyza ad 。 Macerans RIBAS . alvei Swe Bat wat w Steet | ‘ae . subtilis psec ce es -- | RENE 章 a 类 地 营 原 士 irs sm 森林 土 | 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 | 山地 暗 棕色 森 林 上 同时 ， 在 不 同 林 型 和 土 类 下 ， 伞 孢 杆菌 种 的 组 成 , 其 优势 种 的 组 合 有 一 定 的 差异 。 例 如 ， 在 半 广 并 山 地 昔 原 土 中 ，B.circulans 占 伞 孢 杆菌 总 数 的 35.42%，B.coagulans § 茸 抱 杆菌 总 数 的 31.56% ， 而 在 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 暗 棕色 森林 土 中 ， 其 优势 种 为 B.megaterium 和 B.cereus， 它 们 分 别 占 夷 孢 杆菌 总 数 的 30.91% 和 28.54%。 杜 AS 后 桦 林 下 山地 生 章 土 中 全 孢 杆菌 优势 种 又 是 另 一 种 情 训 ， 它 们 是 B.circulans 和 B.cereus， 分 别 占 伞 孢 杆菌 总 数 的 27.79% 和 24.41%。 这 在 表 9 中 得 到 明显 的 反映 。 从 表 9 初 步 可 以 看 出 ，B.megaterium 虽 然 是 最 常见 的 芽 孢 杆菌 之 一 ， 但 是 它们 在 半 鞠 并 昔 原 土 中 却 设 有 出 现 。 而 在 这 一 地 域 土壤 中 ， 是 B.circulans 和 了 B.coagul- angs 占 优势 .在 山地 昔 原 土 中 没有 发 现 最 常见 的 B.cereus, 而 在 其 它 土 类 中 很 少见 到 的 B.brevis 和 了 B.polymyxa 在 这 里 却 占 有 优势 。 在 红 松 云 冷 杉林 下 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 ++ FA ett AB. circulansfiB.firmus; 而 在 杜 香 落叶 松林 下 的 山地 棕 色 暗 针 叶 林 土 中 ， 动 是 B.laterosporus 和 B.coagulans 占 优势 。 同 时 ， 还 可 以 看 到 ， 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 有 暗 棕色 森林 土 中 ， 占 优势 的 芽孢 杆菌 的 种 是 B.megaterium 和 B.cereus， 而 处 在 同一 土 带 的 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 的 土壤 中 ， 却 是 B.sphaericus 和 B.pumilus 占 优势 。 另 一 方面 ， 还 可 以 看 到 有 一 些 特殊 的 种 只 出 现在 一 定 的 植被 下 。 例如 ，B.alvei 上 只 在 红 松 云 冷 杉林 下 和 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 出 现 ; B.macerans 只 在 半 荒 并 昔 原 土 和 山地 生 章 森 林 土 中 出 现 B.subtilis 甚 至 只 出 现 于 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 。 构成 长 白山 北 坡 自然 保护 区 土壤 中 全 孢 杆菌 各 个 种 的 上 述 分 布 特性 ， 显 然 是 由 各 个 种 本 身 生理 特性 的 差异 和 各 种 生态 因素 的 综合 影响 决定 的 。 它 可 能 具有 某 种 特定 的 生态 条 件 cB EE UE 06°91 | 98°0 | 8h°P 9ST"F | 06°9T 97"6 | TZ°2 |P8°Tz 69°S | 9S°z % | NI : 4 | 一 | zpete | 6 | 66°2S | PI°T | FO°PT 18°21 |66°2S g9°6z| IS*8 | 67"89 98°2Z1| z0"8 | % BH 9e°T | 86°0 6S°8 |6S°IT 1z°8 | T6°0g | FS"8Z| zS*9 % | ot! eS oe ees, ES 一 一 = 一 98 Ors 6I°T SI°ET|9L°2ZT| 66°F |69.ZT| Iptzp |22°eh|20°OT| me w Z6°L | 91°8P 60° OT 02°0 | 92°2 | 80°2L|ze°sT % ; ee Ee ee Sea: ie | ee Set ees»! 一 一 | 全 89"TF 08"8 | 90"0z SIF Ie‘o | St't | 10'S | e9°2 | He w IT*ZT 88°Z 92"8Z| T9"0 | 9z"8 | 26°0 |89.8T| 08:0T | S9°IL} 09"0 % «| ‘, j Pee i — |__| ggegz 4 68 2 0 5 + 98“"9 Liz 61°12 FT 到 | gece | apeg | Ibs! 68°61 % SS > - — a | ——| 06°72 Spt LL°T 26°9 80"T | ze°o | sect | 80°9| 8h | me w (Paes pedi: Ae ~ 94 ee) ae ee ~£8°TS 00°2T 69°92 O6°0-| -99°T aie 20*2 % hints > dso ch Ly°T 92°¢ 2170 | 61°0 1 | 98°0| & 轴 = Se Ti 5 0 国人 让 各 T6 "9 L0°LT | 9S°TE % |. See ee gee a el 一 一 一 99°IT | | 820 stp | 92°O 4 OTP 69°0 66°. | so°¢ | % —. > — i = 7 a — 一 一 eg ch ae | = “sd = ba “a = hed lh I = = ~ ~ (%) = bo wn a 8 4 = = = Mf = 3 8 = 3 M4 So lR Wey) M/S Bie let mE Ee) ok 1 Oe ee eee i |e ARSE eR pm — =e ml a a: < ; eet. P| SB et 2 3 2 3 mies AL 1 台 4 y | an 的 指示 意义 。 例 如 ， 一 般 认 为 B.cereus 的 存在 与 土壤 中 含 所 有 机 残 体 的 量 有 关 ; 而 B.megaterium 则 可 指示 有 机 物质 分 解 的 强度 。B.subtilis 又 可 作为 土壤 中 矿质 化 强 度 的 指示 5 5。 因此 ， 可 以 认为 ,以 阔叶树 种 为 主 的 杜鹃 岳 桦 林 下 和 针 阁 混交 的 灌木 阔 叶 红 松 林 下 士 壤 中 , 既 含 有 丰富 的 有 机 物质 , 而 这 些 有 机 物质 又 处 在 积极 分 解 的 过 程 。 胡 枝 ， 子 长 白 赤 松林 下 士 壤 中 出 现 B.subtilis, 说 明 在 这 个 林 型 下 ， 由 于 水 热 条 件 都 比较 良好 土壤 中 有 机 物质 的 矿质 化 过 程 ， 可 能 相对 地 比较 强烈 。 放 线 菌 不 仅 是 分 布 在 土壤 中 的 重要 的 抗菌 素 产 生 菌 ， 而 且 在 土壤 物质 转化 过 程 中 起 着 重要 的 作用 。 它 们 是 一 类 重要 的 所 化 菌 ， 其 中 绝 大 多 数 属于 链 霉 菌 属 (streptom- yces) 。 长 白山 北 坡 自然 保护 区 森林 土壤 中 链 霉 菌 类 群 的 生态 分 布 列 于 表 10。 从 表 10 可 以 看 到 ， 不 同 海拔 高 度 、 不 同 森 林 植 被 下 土壤 中 放 线 菌 的 分 布 有 明显 的 差 异 。 总 的 移 势 是 ， 自 下 而 上 随 着 海拔 的 升 高 而 减少 。 在 灌木 阔 叶 红 丛林 下 的 土壤 中 放 线 菌 数量 最 多 ， J see BAC ELSES 〈 见 表 5) o IM TT, “TE AIR, 雨量 增加 ， 导 致 生态 环境 不 利于 放 线 菌 的 发 育 〈 见 表 2) 。 长 白山 森林 土壤 中 链 霉菌 类 群 的 生态 分 布 表 10 ee ae | 23.8 i ee 28.6 47.6 | 菌株 数 | 5 -| 6 | Bee }12 page frre] 36. ; | =% 55 | 16.6 oe | ae 33.3 | 33.3 | { wee Co. ae | (oats ae oy % 13 2 | 8.8 My ip? | 26.8 48.7 WWE): ics 0 Wy ee ee Toe rag ‘ % 5.2 | 8.7 | 15.7 pee 6.1 60.0 | 4.1 ee a es PT % 1.0 | 13.1 | 27.3 1.0 | ‘e 8.1 | 43.41 “6x1 | « PER EB NO A. Ae ELIE SOA TE HER HN OH FG LAE ie 2 RP 1s VAS a PE 5 eR PR EGE HE GE Pad SHE I LK RE ~~ 即 黄色 类 和 群 、 粉 红 孢 群 、 淡 紫 灰 群 . 青 色 类 群 . 绿 色 类 群 \ 兰 色 类 群 . 灰 红 紫 群 . 灰 褐 类 和 群 和 金色 类 群 。 在 不 同 海拔 和 不 同 植被 下 土壤 中 各 类 群 的 分 布 , 在 组 成 上 都 有 一 定 的 差 漠 。 例 如 , 在 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 磋 棕 色 和 森林 土 中 ， 以 灰 褐 类 群 占 优 势 ( 占 60%%) ,其 次 是 痰 BRR 〈 占 15.7%) 。 而 在 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 的 山地 有 暗 棕 色 森 林 土 中 ， 灰 褐 类 群 ( 占 43.4%) 和 淡 紫 灰 群 (427.3%) 也 是 优势 类 群 ， 但 在 杜 香 落 叶 松林 下 的 山地 惊 色 暗 针 叶 林 土 壤 中 ， 却 以 金色 类 群 〈 占 48.7%) 占 优势 ， 其 次 是 灰 宰 类群 〈 占 26.8% ) 。 硬 在 红 松 云 冷 杉林 下 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 壤 中 ， 则 以 灰 红 业 群 〈 占 33.3%) 和 灰 褐 类 群 (533.3%) 占 优势 。 在 杜 鹏 岳 桦 林 下 的 山地 生 章 森林 土 中 ， 是 金色 类 群 占 优 势 〈 占 47.6%) 。 但 在 六 苏 、 牛 皮 杜 鹏 植被 下 的 山 闻 营 原 土 中 ， 则 以 粉红 抱 群 〈 占 31.8%) 和 金色 类 群 〈 占 31.8%%) 占 优势 。 以 上 资料 表明 ， 长 白山 北 坡 和 森林 土壤 中 的 放 线 菌 分 布 最 Soy 数量 最 多 的 类 群 是 灰 宰 类群， 其 次 是 谈 紫 灰 群 和 金色 类 群 ， 而 青色 类 群 只 出 现 于 胡 枝子 长 白 赤 松林 下 ， 其 数量 很 少 ， 兰 色 类 群 只 出 现 于 红 松 云 冷 杉林 下 ， 其 数量 也 很 少 ， 绿色 类 群 则 只 在 杜 香 落叶 松林 下 发现。 这 些 类 群 在 特定 的 生态 条 件 下 的 出 现 ， 可 能 具有 一 定 的 指示 意义 。 我 们 通过 分 类 鉴定 把 364 株 链 霍 戎 进行 了 优势 种 组 成 的 分 析 。 结 果 列 于 表 11。 长 白山 北 坡 森林 土壤 中 链 霉 菌 种 的 组 成 表 11 S。 longisporoflavus 1 | 3 6 1 11 S。 alboflavus 2 | 1 | 2 5 S. flaveolus var. rectus | | 3 3 S. chromoflavyus 1 1 S。 roseofuscus | | 4 S. lilacinorectus | | 1 1 S. roseofulvus | | ead iat | 6 14 S. fradiae | | 2 | 2 S. fumanus | 2 | 2 | | 2 2 8 S. roseocastaneus | I | 1 S。 lilacinofulvus | 4 4 S。 roseosporus | 1 | ] S. lavendule 3 6 a 5 20 38 S. lavendularectus 4 3 13 7 27 S. prunicolor var, solubilis | 1 12 3 5 21 S. violaceorectus | | 2 | i2 S. violaceoagglomeratus | | | Hei 1 S. violochromogenes | | | 1 1 S。 nigrogriseolus : 1h 26 | ere 67 S。 castaneus | yr | | Bg! | 2 aU 土 样 种 编 号 1 2 3 5 6 7 9 | Sit fee ae Sel) Ae a S。 rutgersensis 12 13 2 27 S. aburaviensis var, tuftformis 1 4 5 S. microsporus 4 10 | 14 S. chromogenes 19 3 22 S. niger 2 2 S. griseoviridis 1 S. griseoloalbus 5 8 22 1 37 3S。 graminearus 2 2 S. graminearus var, rectus 2 5 7 S。 aureochromogenes 1 1 5 S. aureus 3 3 S. spp 13 2 3 1 2 4 25 合 计 29 19 21 36 45 115 | 99] 364 TE: 按 类 群 顺序 排列 。 表 11 资 料 表 明 , 不 同 植被 下 土壤 中 链 霉 菌 种 的 组 成 也 有 一 定 的 差异 。 在 灌木 阔 叶 红 松 林 下 土壤 中 ， 不 仅 放 线 菌 数量 分 布 最 多 ， 而 且 种 的 组 成 也 较 多 ， 达 23 个 种 。 胡 枝子 长 白 赤松 林 下 土壤 中 为 15 个 种 。 杜 鹏 后 桦 林 下 土壤 中 为 8 个 种 。 杜 香 落 叶 松 林 下 土壤 中 为 6 个 种 ， 红 松 云 冷 杉林 下 土壤 中 为 5 个 种 。 同 时 ， 在 不 同 植被 下 土壤 中 链 霉 菌 的 优势 种 组 合 也 有 明显 的 差异 。 例 如 ， 在 灌木 阔 叶 红 松林 下 以 黑色 浅 灰 链 霍 菌 (Streptomyces nig- rogriseolus) 、 产 色 链 堆 菌 〈8.chromogenes) 、 直 丝 淡 紫 灰 链 雷 菌 〈8.1ave- ndularectus) 和 和 鲁 特 介 斯 链 替 菌 〈$.rutgersensis) 占 优势 。 在 胡 枝 子 长 白 赤 松 KPUS.nigrogriseolus, RARBRSA (S.lavendule) 和 小 孢 链 替 菌 (S.mi- crosporus) 占 优势 。 在 杜 香 落叶 松林 下 以 浅 RA BHAA 〈8.griseoloalbusy) 和 8.nigrogriseolus 占 优势 。 而 在 红 松 云 冷 杉林 下 , 则 以 S.rutgersensis 和 李 色 链 老 菌 可 溶 变种 〈8S.prunicolor var.solubilis) 占 优势 。 杜 鹏 岳 桦 林 下 则 以 S.gTi- eeoloalbus 占 优势 。 在 山地 营 原 土 中 ， 则 又 以 玫瑰 暗 黄 链 雷 菌 (S.roseofulvus) 占 优势 。 有 些 种 只 出 现 于 一 定 的 土 类 。 如 色 黄 链 霍 菌 〈8&.chromoflavus) ， 只 出 现 于 胡 枝 子 长 白 赤 松林 下 ， 玫瑰 汞 色 链 考 菌 〈$.roseocastaneus) ， 只 出 现 于 杜 静 再 HEAR PP, A AHR (S.violaceoagglomeratus) 和 紫 产 色 链 址 菌 (S.viol- ochromogenes) ， 只 出 现 于 灌木 阔 叶 红 松 林 下 土壤 中 。 链 起 菌 在 森林 土壤 中 的 生 态 分 布 规律 ， 与 土壤 的 水 热 条 件 、 有 机 残 体 的 组 成 ， 以 及 这 些 变化 与 土壤 中 物质 转化 过 程 的 相关 性 等 ， 都 有 待 进 一 步 研究 。 真菌 是 参与 土壤 中 有 机 物质 分 解 过 程 的 主要 成 员 之 一 。 它 们 能 分 解 纤维 素 、 半 纤维 素 及 甚 它 类 似 化 合 物 。 同 上 时， 真菌 也 能 分 解 含 气 的 蛋白 质 类 化 合 物 而 释放 出 氛 。 由 于 真 FR AFA A FEE HAA BE (2% ) #12 机 菌 名 ERC) | 62 | 442 | 109 | 259 | 277 | 221 | 230 Aspergillus niger group 1.8 | 0.4 A, vesicolar 4.8 0.7 6.4 1.9 3.6 1.8 0.9 : A, flavus 0'f2 A, ochraceous 6 0.9 Absidia sp, 3.0 Acremonium sp, 6.5 4.6) 0.4) 0.4 14. One Chrysosporium sp, Jet 2.8 | 1.5 0.9| 0.9 Epicoccum sp, 0.5 Aureobasidium sp, 0.2 0.9| 0.4 Bre 1.4 Beauveria sp, 4.8 | 66.7 9.2 | Phialocephola sp, 325:| 1625-1) 10.0 . Mortierella polycephala Ce gm ee a ae a a A | M, vinacea 1.6 | 6.7 |. 0,9 | 47.4.1/26,0.| 42.1) 0.4 Mucorales sp, Zot iw leo |. CN Ono | Oidiodendron sp, 1.6 0.9| 1.2] 11.2] 0.9 | Penicillium sp, Ce ZY POY LPS | 158k | 8. CE23 : Trichoderma polysporum ¥56 i275) | 1 BLS) 24S7. AV. 22 V7 T, Kéningi Ld Bed lhd Pedy) 269 hy FLO ada 4 T. viride 4.8 Thielaviopsis sp, . P| 2.6 Zygohynchus sp, 0.5 Phialophala sp, 0.4 0.8 Peyronellaea sp, 0.2 0.4 Cladosporium sp, OL Sal Gh.9r |). 024°) COEF 25 -0 26 Chaetopsiea sp, fel Gliomastix sp, 0.5 Circinella sp, 0.8 Fusarium sp, 21.0 0.5 Spicaria sp, 0.9 Coniothyrium sp, | 0.5 Cylindrocarpon sp, 1.6 1.8 | 0.9 |: 0.4 Gliocladium sp, | 8.7 Monocillium sp, : 0.5 Phaeolsaria sp, 0.9 Doratomyces sp, 0.5 黑色 菌 丝 Gud 2590) 13.8) 2.21 | Bet | 04 白色 菌 丝 0.5% 3.7 3.5 其 它 0.9| 2.8 3.9 每 个 种 的 分 离 物 的 总 数 〈 株 ) ，、 (26 注 :相对 密度 ~“ 该 林地 分 得 的 真菌 总 数 《 标 ) 菌 县 有 复杂 的 酶 系统 ， 分 解 一 些 植物 保存 性 物质 “〈 如 木 素 ) Moe Ab Re ot. Al, A 菌 在 森林 土壤 物质 转化 中 ， 占 有 重要 的 地 位 。 我 们 从 长 白山 北越 自然 保护 区 ， 不 同 海拔 、 不 同 植被 和 不 同 土 类 中 共 分 离 出 显 微 真菌 1953 株 。 经 鉴定 归属 于 30 个 属 。 表 12 是 不 同 生 态 条 件 下 土壤 中 显 微 真 菌 的 分 布 。 从 表 12 资 料 可 以 看 到 ， 由 于 海拔 高 度 和 植被 类 型 的 不 同 ， 在 不 同 林 型 下 土壤 中 真 著 的 组 成 和 分 布 的 相对 密度 有 着 明显 的 差异 。 从 半 荒 漠 山 地 将 原 土 中 所 分 得 的 62 株 显 微 真 菌 ， 经 鉴定 归属 9 个 属 ,mortierella polycephala 和 fusariumsp. 占 优势 。 从 山地 苔 原 土 中 分 得 的 442 株 真菌 归属 8 个 属 。 占 优势 属 为 Beauveria， 其 相对 密度 达 66.0 。 从 山地 生 草 森林 土 中 分 得 109 株 真菌 归属 于 12 个 属 ， 而 以 Penicillium sp. 和 Morti- erella polycephala 占 较 大 比例 ， 相 对 密度 分 别 为 21.1 和 12.8。 从 红 松 云 冷 杉林 于 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 中 分 得 259 株 真菌 ， 归 属 13 个 属 。 而 以 Mortierella vinacea 和 Trichoderma polysporum 占 优势 ， 相 对 密度 分 别 为 47.4 和 24.7。 nt 香洲 叶 松 林 下 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 中 分 得 的 真菌 277 株 , 归属 于 13 个 属 。 优 势 种 为 M.vina- cea 和 penicillium sp.。 相 对 密度 分 别 为 26.0 和 15.1。 甚 次 为 Trichoderma poly sporum#lOidiodendron Sp,， 相 对 密度 分 别 为 11.2 和 11.2。 在 灌木 冰 叶 红 松 林 下 的 而 地 暗 棕色 森林 土 中 , 真菌 种 类 相当 丰富 。 从 分 得 的 221 株 真菌 中 , 经 鉴定 归属 于 22 个 属 。 其 优势 种 为 Mortierella vinacea， 雁 相对 密度 为 42.1。 其 次 是 Phialocephola sp., 相对 密度 为 10.0.Penicillium sp. 的 相对 密度 也 较 高 ， 为 8.6。 而 在 胡 枝 子 长 白 赤松 林 下 山地 腊 棕 色 森 林 土 中 分 得 的 230 株 真菌 归属 于 11 个 属 ,以 Penicillium sp. 占 绝对 优势 ， 其 相对 密度 达 62.3。 其 次 是 Trichoderma koningi， 相 对 密度 为 10.4。 有 的 学 者 曾 报导 ， 在 比较 温 冷 的 针 叶 林 下 的 土壤 中 ， Mortierella sp. 和 Tric- hoderma polysporum,>57BAM LEH 272, Mortierella sp. 比 较 附 低温 导 31 。 在 长 自 山 北 坡 自 然 保 护 区 不 同 林 型 下 , 特别 是 在 红 松 云 冷 杉林 、 杜 香 落 叶 松 林 和 灌 未 阔 叶 红 松林 下 的 土壤 中 ， 出 现 大 量 的 Mortierella vinacea 和 Trichoderma polyspor- um， 看 来 同 这 些 林 型 下 的 土壤 比较 冷 湿 有 一 定 的 相关 。 但 是 , 在 长 白山 北 坡 上 部 , LER 湿 的 杜 静 天 桦 林 下 的 山地 生 草 森林 土 中 ， 以 及 昔 盏 、 牛 皮 杜 鹏 灌 从 下 的 山地 营 原 土 中 ， Mortierella sp. 和 Trichoderma sp. 的 数量 较 少 。 这 表明 ， 除 了 气候 因素 的 影响 以 外 ， 它 们 的 分 布 还 受 着 植被 和 其 它 条 件 的 影响 。 在 山地 生 草 森林 土 中 Penicilliunn sp . 却 占 较 大 的 比例 。 显 微 真菌 在 不 同 海拔 、 不 同 植被 和 不 同 土 类 中 的 分 布 规律 ， 与 十 壤 条 件 、 植 被 组 成 ， 以 及 与 土壤 中 有 机 物质 转化 过 程 的 相关 性 ， 尚 待 进一步 深入 探讨 。 结论 一 、 长 白山 北 坡 自 然 保 护 区 土壤 中 微生物 的 生态 分 布 ， 有 随 着 海拔 上 升 而 逐渐 减少 的 趋势 。 但 是 ， 土 壤 细 菌 在 以 阔 叶 为 主 或 针 阔 混 交 的 林 型 下 ， 数 量 较 多 ， 其 占 土 壤 中 微 生物 总 量 的 比例 也 较 大 。 放 线 菌 的 数量 分 布 ， 随 着 海拔 下 降 自 上 而 下 有 所 增加 。 而 真菌 a 的 分 布 在 以 针 叶 为 主 或 针 吓 比重 较 大 的 林 型 下 ， 数 量 较 多 。 表 明 了 ， 敏 生物 数量 的 分 布 ， 与 海拔 高 度 ， 植 被 类 型 ， 气 候 特 点 、 土 壤 水 热 条 件 ， 以 及 土壤 中 枯 枝 落叶 的 组 成 和 有 机 质 的 含量 等 生态 因素 ， 密 切 相关 。 二 、 长 白山 北 坡 自然 保护 区 不 同 林 型 下 土壤 中 ， 微 生物 的 数量 、 土 壤 酶 的 活性 、 土 壤 呼 吸 作用 强度 ， 以 及 土壤 有 机 质 中 糖 类 的 含量 等 的 测定 结果 ， 表 现 了 相似 的 规律 。 它 们 都 是 以 阔叶树 种 为 主 的 山地 生 草 森林 土 和 针 间 混交 的 灌木 阔 叶 红 松林 下 的 山地 瞳 棕色 森林 土 中 为 最 高 。 甚 次 是 草本 植被 为 主 的 山地 营 原 土 。 而 以 针叶树 种 为 主 的 红 松 云 冷 杉 林 和 杜 香 落 叶 松 林 下 的 山地 棕色 暗 针 叶 林 土 中 为 最 低 。 在 山地 生 草 森林 土 和 山地 有 瞳 棕色 森林 土 中 ， 水 解 酶 类 和 氧化 酶 类 的 活性 都 较 强 ， 土 壤 中 积 崇 的 腐殖质 碳 和 腐殖质 气 的 含 量 也 最 高 。 而 相反 ， 在 棕色 暗 针 叶 林 土 中 ， 水 解 酶 类 和 氧化 酶 类 的 活性 都 很 暗 ， 表 明 土 塘 中 有 机 质 转化 的 过 程 进 行 缓慢 ， 因 而 ， 土 壤 中 四 积 的 腐殖质 所 和 腐殖质 矶 的 含量 也 较 低 。 显 然 ， 这 与 以 针 叶 为 主 的 林 型 下 ， 枯 枝 落 叶 的 组 成 不 同 ， 有 机 残 体 中 含有 保存 性 物 质 的 量 较 大 ， 因 此 较 难 分 解 有 关 。 三 、 长 自 山 北 坡 自 然 保 护 区 土壤 中 ， 芽 抱 杆 菌 、 放 线 菌 、 显 向 真菌 的 生态 分 布 及 其 种 、 属 组 成 的 分 析 结 果 表 明 ， 不 同 海 拔 、 不 同 植被 和 不 同 土 类 下 ， 土 壤 中 各 类 菌 的 优势 种 、 属 组 合 有 一 定 的 差异 。 某 些 种 对 该 土 类 而 言 ， 可 能 瞬 有 指示 的 特征 。 但 是 ， 这 些 种 、 组 成 的 变化 ， 与 土壤 水 热 条 件 ， 有 机 残 体 的 组 分 ， 以 及 土壤 中 物质 转化 过 程 的 相关 性 ， 有 待 进 -~ 步 深 入 研究 。 主要 参考 文献 C1) 王 战 等 〈1980) :长白 山北 坡 主 要 和 森林 类 型 及 其 群落 结构 特点 《之 一 ) 森林 生 态 系统 研究 1980[I]，25 一 42。 C2) 黄 锡 畴 等 (1959): 长 白 长 北 侧 的 自然 景观 带 “ 地 理学 报 25 (6) ，435 一 446。 C3) 中国 科 学 院 林 业 土 壤 研究 所 编著 (1980) : 《中 国 东北 土壤 》 科 学 出 版 社 D.55。 C4) 程 伯 容 等 (1981) :长白 山北 坡 自 然 保 护 区 主要 土壤 类 型 及 其 基本 特性 ”森林 生 态 系统 研究 198102), 196-204 C5) 许 广 出 等 (1980) :长 白山 北 坡 主 要 森林 土壤 有 机 质 及 其 特性 的 初步 研究 “和 森林 条 态 系统 研究 1980[I]，215-220。 56] 片 桐 成 夫 等 (1976): RKO MMH ¢ tire OHM Ficokvu CV) 日 本 林 学 会 志 .158 (3). .76~ 85. 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The relation between the main vegetation types and ecolo- gicl distribution of soil microorganisms are as follows: (1) The abundance of soil bacteria under deciduous forests and mixed forests of broad-leaved trees and coniferous trees are higher than those under coniferous forest. (2) The distribution of soil actinomycetes under different soil tyeps are decreased with the increasing of altitude. (3)The microfungi are more abundant in the soils under sub- alpine mixed coniferous forest. 2. The activities of soil enzyme (Protase, Invertase, Catalase and Polyphenolase), endogenous respiration, capability of oxid- ative metabolism and distribution of neutral monosaccharides. amino sugar and uronic acid in the soil organic matters under different forest types are great different. The forest soils un- der deciduous forest and mixed forest of coniferous and broad- leaved trees have the highest value, while the forest soil un- der coniferous forest have the lowest.The biochemical activities in forest soil under mixed coniferous forest increased with in- creasing of broad-leaved trees, 3. The ecological distribution of Genus Bacillus, actinomy- cetes and microfungi and its species composition at different altitude and under main vegetation and soil types are different. Distribution of dominant species of Bacillus and dominant Ge- nus of actinomycetes and microfungi are different too. It seems- that the composition of dominant species under different type of forest is closely correlated with the water-heat condi- tions, constituents of plant residues and decomposition proces- ses of soil organic matters, AUG) LL BRAS EV TEAS Zo ESE 王 伯 苏 a 71> ibe Ch LL KAR A) (中 国 科学 院 华南 植物 研究 所 ) 本 时 湖山 森 林 群 落 在 自然 状态 下 ， 依 据 一 定 的 客观 规律 向 着 更 优化 的 气候 顶 极 群落 演进 。 本 文 以 25 年 来 易 湖山 森林 群落 演变 结果 分 析 、 总 结 出 时 湖山 森林 群落 演 替 的 进程 和 模式 ， 进 一 步 应 用 植物 尹 落 演 替 系统 的 线性 模型 和 非 线性 模型 对 演 夫 进程 进行 定量 研究 ， 并 做 出 相应 的 演 夫 进程 的 数量 预测 。 ”研究 结果 表明 , 演 替 系统 线性 模型 对 罗湖 山 森 林 和 群落 演 替 进 行 定量 研究 , 且 有 良好 的 可 信 度 。 演 趟 系统 的 非 线性 模型 虽 有 具有 更 高 的 精确 度 , 但 较为 繁杂 些 。 思潮 山 森 林 群 落 演 替 的 定性 和 定量 研究 ， 不 但 具有 理论 上 的 重要 意义 ， 而 且 在 实践 上 对 荒山 造林 ， 和 森 林 的 经 营 管理 ， 以 及 对 发 挥 生物 圈 保 护 区 的 教育 、 jg#* (succession) 一 词 ， 最 早 由 Laurent 和 Gouglas (1849, 1888) 提出 。 植物 群落 演 替 研究 ， 对 于 认识 和 改造 植被 ， 尤 其 是 探讨 如 何 最 大 限度 地 利用 植物 群落 ， 以 发 挥 其 最 大 的 经 济 效 益 和 生态 效益 ， 以 及 对 于 进一步 探索 自然 界 生态 平衡 规律 ， 均 有 具 有 很 大 意义 。 但 是 ， 近 百年 来 ， 演 替 理 论 的 研讨 虽 有 较 大 进展 ， 而 在 方法 学 上 仍 大 多 采 用 离散 的 描述 性 的 定性 研究 。 然 而 ， 数 学 生态 学 的 发 展 ， 演 替 研 究 已 日 益 趋 向 定量 化 。 上 时 湖山 自然 保护 区 ， 位 于 东经 112 ”35“， 北 纬 21"08“， 东 距 广州 市 86 公 里 ， 西 距 和 治 庆 市 19 公 里 ， 面积 约 1.7 万 亩 ， 是 我 国 亚热带 森林 生态 系统 教学 与 科研 的 重要 基地 , 1979 年 成 为 联合 国 “ 人 与 生物 圈 ” 森 林 生 态 系 统 定位 研究 站 。 国 内 外 学 者 对 岂 讲 山 森 林 群落 进行 了 广东 的 研究 2 5 有关 时 湖山 森林 群落 演 替 的 研究 ， 近 几 年 来 已 陆续 开展 ， 如 关于 森林 群落 25 年 演变 51， 关 于 森林 群 洲 演 规 过 程 中 物种 多 样 性 .均匀 度 的 变 化 54、 种 群 分 布 格局 的 变化 55“!81, 以 及 种 间 关 系 的 变更 5 等 方面 的 研究 。 本 文 试图 应 用 定性 和 定量 研究 相 结合 的 方法 ， 较 系统 地 对 里 湖山 森林 群落 的 演 替 进 行 分 析 研 究 ， 并 做 出 相应 的 数学 预测 。 一 、 昌 湖山 森林 群落 的 演变 罗湖 出 森林 群落 25 年 〈1955-1980) 间 ， 在 自然 状态 下 发 生 了 很 大 的 变化 , 尤其 是 处 于 不 同 演 替 阶段 的 具有 代表 性 的 类 群 。 1, 原 “ 黄 果 厚 充 桂 + 椎 树 + 厚 壳 桂 + 栅 树 群落 ”“〔〈 人 简称 群落 1) 。 | A , — t 图 1 原 “ 黄 果 厚 壳 桂 + HED + SHE + Ha RETR” 25 RH BREE ARR (200038?) — a Me 1955 年 ， 一 一 1980 年 ，0A 多 度 ，0B 频 度 ，0C 等 级 率 ，0D 基 面积 率 ， 1. 黄 果 厚 亮 程 ，2. 椎 树 ，3. 榭 树 ，4. 厚 壳 树 ，5, 红 车 ，6. 云 南 银 柴 。 AREER RAW, RAAT, LP SRAM BA, 是 我 国 南 亚热带 常 绿 阔 叶 林 的 代表 类 群 咏 7… 121。 与 25 年 前 相 比 ， 仅 就 种 类 组 成 来 看 似乎 变化 不 大 ， 但 优势 种 群 则 有 明显 的 变化 〈 图 1, 2) 。 尤 为 突出 的 是 椎 树 〈Castanopsis chin ensis) Hat (Schima superba) 更 趋 衰退 ， 而 厚 壳 桂 (Cryptocarya chinens I 53.7 Vy 5.8 D € I 6.8 | | 11 50.4 I 29 |_| 195546 jz:::} 198048 A.A RRA, B.B/ RAH, C.C’ HER, D.D/ Hah}, E.E/2r%, F.F’ aie is) 、 黄 果 厚 壳 桂 (Cryptocatya concinna) 、 云 南 银 柴 (Aporosa yunnane- nsis) . BH (Calamus rhabdocladus) 则 更 趋 发 展 , 后 两 者 在 某 些 层次 中 已 发 展 成 为 绝对 优势 的 种 群 。 群落 更 趋向 顶 极 。 2. JH “RBA” (简称 群落 2) 本 群落 历经 25 年 的 变迁 ,已 由 “单纯 群落 ”, BULA, BRERA ARAN “多 优 群 落 ”。 众 多 的 和 森 林 植 物 不 仅 改 变 了 和 森林 的 区 系 成 分 ， 而 且 也 改变 了 森林 的 层次 结构 ， 并 导致 林 下 阴 湿 条 件 的 增强 ， 而 由 阳性 的 常 绿 阁 化 林 演 变 为 耐 阴 植 物 也 占有 优势 TR“ Re REA "种群 变化 〈100 米 ) #1 序 | ae are | 种 He, | 年 份 “ 一 一 一 一 -一 一 -一 一 一 一 号 | Lae | me | ee |e | Y 级 | 小 计 R ii | 47} 19 | 16 | 5 | 0 87 i Castanopsis fissa 111 | 0 | 2 1 | 0 114 | fa Ht | | eo Schima superba 50 | if 8 4 | 0 63 黄 果 厚 OR te 20 | 二 | 2 Cryptocarya concinna od. 3 | 4 | 6 i 树 本 Castanopsis RE Se | od 1.72 zo Hi Mittin : Lindera metcalfiana vol: | 红 皮 we bg 1955 (a1 || oe ; | Craibiodendron kwangtungense 1980 i) «| :| «| ae CS eos eee. f | Cryptocarya chinensis 1980 | I i ne 1955 le Me ; Sarcosperma laurinum 1980 Pgs ee rae. ule 5 罗 浮 ti 1955 | a Diospyros morrisiana 1980 Pk ee 0 ee 0 6 7 ek 8 F. “1955 | ae am} 上 180 6 1 TO 其 他 16 种 | | i * am a “200 米 :内 有 枯 倒 木 11 株 。 的 常 绿 阔 叶 林 〈 表 1) 。 3. 原 “马尾 松 + 柏树 + 椎 树 ”》 和 群落“〈 简 称 群 落 3) 。 25 年 来 的 演变 ， 已 使 本 群落 由 以 针叶树 马尾 树 (Pinus massoniana) 为 最 优势 的 针 间 叶 常 绿 混 交 林 , 演变 为 以 阳 生 性 常 绿 阔叶树 栖 树 、 椎 树 等 为 优势 的 阔 针 叶 币 绿 宴 交 BK GR) ， 和 群落 结构 已 由 单 层 乔木 发 展 成 较 郁 财 的 两 层 乔 木 。 4、 原 “马尾 松 - 苏 铁 蕨 ”和 群落 25 年 前 本 群落 为 马尾 松 纯 林 ， 林 下 植物 以 苏铁 蕨 (Brainia insignis) 占 最 大 优 势 。 目 前 本 群落 大 都 向 针 阁 叶 混 交 林 发 展 ， 乔 木 层 也 由 单 层 发 展 为 较 明 显 的 两 层 ， 大 大 地 增进 了 林 下 的 阴 蔽 条 件 53， 致 使 “在 形态 结 构 上 也 可 以 适应 比较 干燥 和 人 阳光 强 的 环 境 ”5521 的 苏铁 蕨 ， 明 显 地 衰退 或 呈 态 大 一 息 的 局 面 〈 表 三 ) 。 原 “ 马 尾 松 十 枸 树 十 椎 树 群 落 ” 优 势 种 群 变化 〈 百 丈 岭 脚 , 如 沙田 一 带 ，200 米 ) 5e2 | | 高 ” 度 CK i=) 1 0 | 序 号 种 名 和 | 株数 相对 多 度 覆 关 度 %| 最 高 | 最 你 | 一季 一 Er | 让 1955 26 45.6 25 1065 5 6.9 Pinus massoniana 1980 5 18.5 17 <2 10 10 1955 17 29.8 20 7.6 0.3 4.7 Schima Superba 1980 9 33.3 32 13 11 11 1955 4 2 5 7 33 2 。 fe 树 a MEWEE gti! Castanopsis chinensis | 1980 7 14.8 25 9 6 6 : 1955 a | 12 .2 3 2 ie od ; ae) | | Castanopsis fissa 1980 9 | 33.3 | 11 6 | 2 | 3 ee 优势 种 群 变 化 〈 百 丈 岭 、200 米 ?) 33 序号 | # 人 nin ‘. | BX") (#K*) Se = | | praia | 一 般 He {IK Ha | | 和 | | 2157.8 | 119 12 9 一 10 4 ie ae RS uM 2 | Pitan 上 2700.1 | 25 13 12—13 ay Weel rpeeis cli neues 村 1364.9 43 11 10 一 11 4 Acronychia HB 4 ne 3.5 | 7 os SE Boas _L aes VSB oe A Td LL RA HE ee SH 7 ST IB CS, AYE Ped A CAEP tt RET PRT BR, DATE YR SATS HD Ti RET Bd IH HER 30 PT ER, TER 2 Hy FE 表 的 阳性 树种 为 主 的 常 绿 阔 叶 林 阶 段 ， 以 及 以 群落 1 为 代表 的 耐 阴 和 中 性 树种 为 主 的 党 绿 阔 叶 林 阶段 ， 而 后 者 近似 或 可 做 为 南亚 热带 常 绿 阔 叶 林 的 顶 极 群落 。 通 过 这 四 个 群落 25 年 来 演变 的 分 析 ， 明 显 地 揭示 出 时 湖山 森林 群落 的 演 替 进 程 。 二 、 里 湖山 森林 群落 的 演 替 模式 时 湖山 森林 群落 25 年 的 演变 , 对 于 一 个 自然 生态 系统 来 说 , 显然 是 一 个 极其 短暂 的 历 程 ， 但 它 有 力 地 证 实 : 在 排除 了 人 为 干扰 情况 下 ， 和 森林 群落 在 自然 状态 下 总 是 通过 不 同 途径 向 着 气候 项 极 群落 类 型 以 及 森林 生态 系统 的 最 优化 演进 所 ]。 ATG DBM Beem be (Pinus) 植物 ， 自 然 散 布 或 人 工 栽 植 于 荒山 章 地 上 ， 能 较 迅 速 地 成 长 而 形成 常 绿 针 叶 林 ， 成 林 后 则 在 一 定 程度 上 改变 了 和 群落 的 生境 。 尽管 马尾 松 纯 林 结构 简单 ， 种 类 单纯 ， 盖 幕 作用 罚 ， 林 下 透 光 率 大 ， 光 强 ， 高温 ， 低 湿 ， 变 差 大 ， 但 却 为 椎 树 、 柏 树 、 欧 萌 等 阳性 阔叶树 种 的 侵入 和 正常 生长 发 育 创造 了 必 要 的 条 件 " 扼 5。 当 这 类 阳性 树种 入侵 和 还 速成 长 后 ， 则 导致 群落 的 阴 项 度 增 大 , 致使 马 尾 松 的 后 代 因 林 下 光 弱 不 能 生长 而 被 排挤 。 但 耐 阴性 或 中 生性 树种 厚 壳 桂 、 黄 果 厚 壳 桂 ， 云 南 银 柴 等 却 因 此 有 适宜 的 生存 环境 并 得 以 发 展 ， 这 样 , 群落 结构 进一步 复杂 , 层次 增多 ， 阴 项 度 更 大 ， 形 成 了 蝇 光 、 低 温 、 高 湿 、 变 差 小 的 森林 环境 ， 导 致 阳性 阔叶树 种 没 法 正常 更 新 天。 这些 阳性 阔叶树 种 在 群落 中 一 方面 不 能 正常 地 自然 更 新 ， 另 一 方面 它们 的 立木 枯 倒 一 株 就 少 了 一 株 ， 因 而 终于 步 马 尾 松 的 后 侍 而 被 排 扩 。 群 落 发 展 成 为 以 耐 阴性 或 中 生性 树种 为 主 的 常 绿 阔 叶 林 的 类 群 ， 趋 向 成 为 气候 项 极 群落 。 综 上 所 述 ， 时 湖山 森林 群落 的 演 替 进程 ， 可 以 概括 为 图 3 所 示 的 模式 。 ] | Rane ima = me | 一 | | 针 时 为 阳性 植 | 耐 阴 植 | | 中 生性 | eae || Eee | | Se 物 为 主 | | 物 为 主 | | sia Br BE - pana |) 儿 叶 常 | 的 常 绿 |*| 的 常 绿 |*| 叶 林 | 各 混 交 林 | 、 绿 混交 林 | cr res | | 代表 OF Gkee+ Het Rw eHe+ 厚 壳 桂 + 群落 纯 林 ftw+H 树 + 马尾 OK, OH 黄 果 厚 党 云南 银 柴 树 群 落 松 群 落 落 1 桂 + 云 南 群落 图 5， 电 湖山 森林 群落 演 蔡 模式 图 三 、 昂 湖山 森林 群落 演 蔡 系统 的 线性 与 非 线 性 模型 1. 线 性 模型 植物 群落 的 演 奉 过 程 可 以 用 马尔 柯 夫 过 程 来 解释 ， 演 替 系 统 的 线性 模型 是 用 马 氏 链 加 以 描述 的 时 2 13 171。 如 果 将 各 个 演 蔡 阶段 看 作 是 一 个 个 状态 或 子 系统 ， 植 物 群落 的 演 替 过 程 就 是 一 个 系统 。 和 群落 由 一 个 演 奉 阶段 发 展 为 另 一 个 演 夫 阶段， 也 就 是 系统 中 的 a shina —P IRE AA—-PRAE, SPRAREAAMA MMAR, wee TRE RRA 统 。 假 定 系 统 记 为 S XO) , MERAAKIVRH, MARA: ER (4) +1.X. (4) D=AysOx, (hE) D+Asslxe Cb) Jove C1) Bassas ARR, Xix. AKA. 植物 群落 演 替 的 这 种 线性 系统 ， 一 般 都 是 必然 演 替 过 程 ， 它 的 稳定 特征 是 线性 唯一 的 。 若 演 替 经 过 2 个 状态 ， 转 移 抢 阵 为 (P) ， 则 其 简单 的 线性 系统 行为 可 以 图 4 示 之 。 (PPO 二 xX; 一 入 ， >X, apr Se eee 一 XZ 1 aK al iS HY UAE AY “PTA AR AS 演 替 的 始 状 态 顶 极 状态 X1I~zZ= 状 态 1~Z 图 4、 线 性 演 替 有 系统 行为 图 为 使 演 灰 不 同 阶 段 或 不 同 状 态 的 过 流 时 的 转移 矩阵 CP) 稳定 ， 需 要 假定 林木 的 死 它 率 不 变 。 这 就 要 求 尽量 排除 人 为 因素 或 其 他 外 因 干 扰 ， 使 群落 演 替 的 主要 动力 在 于 群 落 内 部 的 矛盾 运动 ， 因 而 发 生 内 因 的 生态 演 规 。 根 据 上 述 假设 和 转移 矩阵 (P) ， 在 相 同 的 时 间 间 隔 中 ， 由 前 一 种 状态 能 推 得 后 一 种 状态 ， 其 关系 为 X。 = PITXi，Xs= 了 PT X: 等 等 ， 一 般 递 推 公式 为 Ti+1=P™TXi-e se seeseee。 se ecccees C2) HH, i=1, 2, 3eeZs 卫 7 为 转移 矩阵 CP) thse Sede 2 XiAi Al Ay KR AS ta] ke P,i xi=/P" Pmi Ha etP ii, PaiseeesPmiscill Ae PMT ks SHALE, TRAN BER. til Dae ie RS A — ir Be hk 0 BH — Do Be, BR A eT DAA ET Ze tH ok, 应 用 iS He Ge Bee BRAS EE it UH LL BRP Ee a Be, AN ME Ze i ed fe (3) 是 完 符合 演 替 系统 线性 模型 行为 (图 4)， 如 取 群 以 中 不 同性 质 的 备 类 乔木 的 相对 多 放 为 指标 ， 设 各 种 群 的 死亡 率 是 不 变 的 。 以 马尾 松 25 年 后 ， 椎 树 ， 桐 树 等 阳性 阔叶树 种 50 年 后 ， 厚 党 桂 、 黄 果 厚 党 桂 等 中 生性 冰 叶 树种 100 年 后 ， 均 剩 下 20%% 来 估算 ， 根 据 统 计数 据 ， 得 出 林木 成 分 的 更 替 率 GEA) 。 ANBAR He BRAS 22 SEF ioe, 实际 上 给 出 了 转移 抱 阵 CP) : (0.26 0.66 0,09 (P) = al 01 0. 50s "0: 站 0.04 0. 根据 实测 结果 表明 ， 已 尾 从 在 形成 马尾 从 栖 后 的 天 林立 本 中 约 上 90y 阳性 阔叶树 种 约 占 10% 。 假 设 相 对 于 稼 绿 阔 叶 林 来 说 ,马尾 松林 为 演 共 的 初始 阶段 ， 根 据 〈2) 式 和 转 FAME (P) , 可 测算 得 不 同时 间 内 的 林木 成 份 〈 表 5) 。 据 此 ， 并 可 从 时 间 上 划分 出 不 同 的 演 蔡 阶段 ， 丛 而， 确切 地 他 括 和 预测 出 卢 湖 山 森 林 群 落 的 演 替 进程 和 发 展 趋向 。 网 湖 山 森 林 群 浇注 替 过 程 林 木 成 分 更 替 表 + #4 今 后 椎 树 、 榭 树 等 阳性 | 厚 壳 桂 、 黄 果 厚 壳 桂 现 25 年 | “马尾 . 松 eas : 在 常 绿 阔叶树 ， 等 耐 阴性 常 绿 阔叶树 Hy B BB 20+6 66 | 8 HEB egress | ; alte +E ae. HORSE | | ig Ai | : : | right) “ 主 对 角 线 的 数据 为 该 类 种 群 25 年 后 成 活 百 分 率 加 上 25 年 间 为 同类 种 群 所 更 替 的 百分率 。 内 湖山 森林 群落 演 替 过 程 林木 成 份 预测 CAD #5 林 OW 0 | 25° 60 | 75 | 100 ms | 150 | 175 | 200, e aRe 90 pat ; 2 | =i 0 国内 - 一 一 | fe Mendig | ——___ oo feb, Mabie | 10 | 65 | 53 | 36 ie IR lau] os | 4 ng 6 Pa “ee 11 [| 77 8 | 89| 虹 | 时 1 里 湖山 森林 群落 不 同 演 替 阶段 的 时 间 划 分 386 tk 龄 | 0 | <25 25—<50 50—<75 | 75 一 150 150 一 oo 商社 eyig | 以 针 叶 乔 林 为 (AI Ha, LH 和 了 Ti 阳性 阔 It ik ae Pad Ae Sree Se itt 党 绿 混交 栖 CAERIEHE | ieananbhk | 的 营 绿 六 区 2. 非 线性 模型 演 替 系统 的 线性 模型 是 典型 化 、 抽 人 象 化 的 系统 。 因 此 有 具有 较为 严格 的 假设 ， 假 定 林 木 的 死亡 率 在 整个 误 夫 过 程 是 固定 不 变 的 ， 但 实际 情况 很 难 与 此 相符 ， 因 在 不 同 演 夫 阶 段 中 ， 和 群落 的 种 间 关 系 和 生境 均 不 断 地 发 生变 化 5 8 4-180, 再 加 上 不 可 避免 的 人 为 二 tb 因而 ， 同 一 种 群 在 不 同 泪 替 阶 段 中 的 死亡 率 理应 是 有 所 差异 ， 实 际 上 在 自然 状态 下 出 不 可 能 存在 着 严格 的 演 规 线性 系统 ， 或 只 能 有 近似 的 线性 系统 ， 而 非 线性 演 奉 系统 却 契 普 过 的 。 Ni Py Re i THO 的 非 线 性 系统 的 研究 ， 肯 对 地 天 We A ME {0 we, JR AE He AS i hie Fe BE BY ; Hie Ze 是 非 线 性 的 ， eke sailed RBG RAISER DRE Nett Aks Albi tke He £2 ef REA APY tess 系统 的 各 个 ai FY BS 没 进行 分 割 ， FG ABR ER HEE. 这 样 F> 各 A tik FE Gp BE HY VI — ia . Mie X.=Pit™X,, X3=P.27X2., XyPs*Xare edit 则 ， ae TX eoeccesees eves cess (3) HAAG LL ARPA REP TRS AR SE, EAA RB, 将 其 演 神 过 十 程 分 割 为 三 个 阶段 ， 即 1. 马 尾 松 纯 林 一 针 机 条 全 2. 针 间 叶 常 绿 混 交 林 一 以 阳性 树种 为 优势 的 常 绿 阔 叶 林 阶 段 ，3 .以 阳性 树种 为 优势 的 常 绿 阔 叶 林 一 中 生性 常 绿 阔 呈 林 阶 段 。 根 据 统 计数 据 ， 得 到 这 三 个 演 替 阶段 的 转移 矩阵 CP)» DAA: (0,30 0.63 0,07 (P,) = 0 Gab 9.0554" KO 42 (0,00 0.08 0.92 0.22. 0.69 0.09 (P,)-=| 0.02 0-58 -~ 0,40 0.00 0.06 0.94 (0.00 0,00 0.00 | (P;) =}0.00. - 0.48. -0.52 0.00 0.02 0.98 根据 转移 矩阵 (P,) » (P,) ， (Ps) 以 及 式 (3) ， 测 算得 到 不 同时 间 里 林 木 wey CRI) ， 据 此 对 演 替 各 个 阶段 进行 时 间 的 划分 ， 获 得 与 线性 模式 相同 的 结果 〔〈 表 6)， 从 而 概括 和 预测 出 此 斋 山 森林 群落 的 演 替 过 程 和 发 展 趋向 。 虹 湖 山 森 林 群 落 注 替 过 程 林 木 成 份 预测 (B) 5e7 3. bie 1.) HUB LL Be A BER Ua RE) Be EGER PE A SERGE Se HR, AR sc 24 BL ik Sak ad A at 种 入 侵 马 尾 松 纯 林 后 发 展 很 快 ，25 年 后 就 可 以 取代 马尾 松 而 成 为 最 优势 种 群 ， 马 尾 松 退 为 次 优势 种 群 。 马 层 松 在 针 阁 叶 混 交 林 形成 的 100 年 左右 将 会 消退 。 但 中 生性 常 绿 hid WHE 树种 在 混交 林 的 中 期 就 已 得 到 发 展 ， 至 此 已 成 为 中 生性 阔叶树 种 为 优势 的 常 绿 阔 叶 林 。- 大 约 150 年 以 后 ， 阳 性 常 绿 阔 叶 乔 木 在 群落 中 的 成 份 已 少 于 10 儿 《多 度 )》 ， 基 本 上 已 可 以 认为 是 中 生性 常 绿 阔 叶 林 了 , 但 是 , 阳性 常 绿 阔 叶 树 将 会 以 略 少 于 10%% 的 比例 ， 在 群落 内 残存 相当 长 的 一 段 时 间 。 事 实 上 , 这 一 方面 站 由 于 这 些 成 材 的 树木 是 具有 很 长 的 寿命 ， 另 一 方面 由 于 群落 结构 的 不 均匀 ， 致 使 少数 阳性 阔叶树 得 以 更 新 的 缘故 。 2.) 轩 湖 山 森 林 和 群落 膏 替 线 性 与 非 线性 系统 研究 的 预测 结果 ， 一 般 可 以 通过 与 实际 观测 的 结果 相 比 较 来 检验。 通过 对 比 儿 个 群落 25 年 种 群 变 化 的 观察 与 预测 结果 ( 表 8) ， 可 以 看 出 预测 结果 与 实际 观测 结果 极为 近似 。 因 此 ， 线 人 性 与 非 线 性 了 系统 所 预测 的 结果 均 有 具有 和 较 高 的 可 信 度 。 ae a 3.) Bete GAR PEAR ARH Be Le Be ka, ALLE ME ia EA Ge A A A Ee 8) ARIE, LTR BE Be LE AA kt A Sd ES HY FL PERN BA AE, HORE AA WE GT ae Eka ET 182, (ee, AAR Pe Ua RE AB SEE AT Jeg 部 线性 化 后 ， 虽 然 研究 起 来 在 方法 上 已 大 为 简化 ， 然 而 植物 群落 演 替 的 转移 矩阵 CP ) 的 获取 ， 则 需要 化 费 大 量 的 野外 调查 工作 和 数据 统计 工作 。 因 此 ， 演 替 系 统 的 线性 模型 的 应 用 ， 就 显然 较为 简便 得 多 。 4.) 时 湖 山 森 林 群 落 演 替 的 线性 与 非 线性 系统 研究 结果 较为 近似 〈 表 5.7.), 也 就 是 森林 群落 25 年 演 替 的 观测 与 预测 结果 上 比较 表 8 - es 25485 (1955—1980) 的 演变 观测 结果 线性 模型 预测 ”| 非 线性 模型 预测 群落 名 称 | 林木 成 分 *，。 ar (1955) | | | A 0 0 0 0 Ber wei 02 B ae 90 56 50 53 Cc | 10 44 50 47 OG Yate SE Se alii ese SIN) 3S A 45 18 12 16 * 3/ 2B | at 55 82 88 84 C | ( | A 91 21 24 28 *# “ 表 中 数据 表示 林木 成 份 的 百分数 * # A、 表 示 马 尾 松 B、 表 示 椎 树 、 衔 树 等 阳性 常 绿 阔叶树 C、 表 示 厚 党 桂 、 黄 果 厚 党 桂 等 中 生性 常 绿 阔叶树 说 将 谭 湖 山 森 林 群 落 的 演 检 系统 当 作 线 性 系统 或 非 线性 系统 来 研究 ， 其 效果 相近 似 。 这 征 因 为 歇 湖 山 森 林 的 形成 与 发 展 得 到 良好 的 保护 ， 虽 有 部 分 的 人 为 干扰 ， 但 主要 的 自然 林 发 展 过 程 ， 外 因 作 用 没有 超过 植物 演 埠 的 抗 性 ， 设 有 超越 它 的 负荷 能 力 的 范围 ， 群 落 的 动态 发 展 是 以 种 群 间 的 竞 争 为 动力 的 。 这 样 ， 森 林 群 落 演 替 能 以 趋向 气候 项 极 类 型 发 展 ， 成 为 必然 演 替 模式 而 与 线性 模型 的 行为 相符 ， 预 测 结果 的 可 信和 度 也 就 较 高 。 这 说 明 对 保护 良好 或 其 少 受 到 干扰 的 自然 植物 群落 的 该 不 过 程 ， 可 以 用 演 替 系统 的 线性 模型 来 进行 研究 。 但 必须 明确 ， 自 然 条 件 下 有 是 不 存在 有 严格 的 线性 这 替 系统 的 ， 有 的 只 是 近似 的 线性 演 检 系统 ， 可 以 用 线性 模型 研究 也 只 是 近似 的 研究 ， 至 于 何者 不 能 应 用 线性 模型 则 并 没有 严格 的 标准 。 在 这 个 意义 上 ， 演 替 的 线性 与 非 线性 系统 似乎 并 没有 严格 的 贸 限 。 SS a Hla WPL YA UL PE Sr BEDS BBG UL AG kB Fy SR Fe ST 20, RR HEA TY, Sth 区 的 气候 顶 极 群落 类 型 的 。 该 群落 的 种 类 组 成 和 层次 结构 复杂 ， 能 有 效 地 利用 光 能 ， 总 体 光 含量 大 ， 并 有 具 很 高 的 生态 效益 ， 对 维护 生态 平衡 具有 重要 意义 。 轩 湖 山 森 林 群 落 演变 的 实地 观测 以 及 演 替 的 线性 与 非 线性 模型 研究 表明 ( 表 5.6.7) ， 阳 性 阔叶树 种 入侵 马尾 松林 后 ， 能 以 迅速 地 趋向 阳性 常 绿 阔 叶 林 发 展 ，25 年 后 阳性 阔叶树 种 已 能 取代 马尾 松 而 在 群落 中 占有 优势 ， 并 将 进一步 演变 为 中 生性 常 绿 阔 叶 林 ， 而 人 为 的 林 分 改造 必定 会 加 速 这 一 演变 的 过 程 ， 这 实际 上 也 是 一 个 具有 实践 意 义 的 营 林 途径 。 无 疑 地 ， 在 华南 优异 的 气候 条 件 下 ， 完 全 可 能 加 速 森林 植被 的 恢复 与 发 展 ， 以 维护 与 促进 自然 界 的 生态 平衡 。 华南 地 区 广大 农村 能 源 人 缺乏， 而 栅 树 、 获 藉 等 阳性 阔叶树 种 具有 萌生 速生 等 特性 ， 是 良好 的 薪 材 。 这 类 树种 在 群落 演 替 过 程 〈 表 5.6.7) ， 取 代 马 尾 松 而 成 为 优势 种 群 - 时 ， 中 生性 常 绿 阔叶树 种 也 紧 接 着 入侵， 并 将 会 较 快 地 排挤 阳性 阔叶树 种 。 如 果 ， 在 这 个 演 赵 阶 段 合理 地 开发 利用 ， 达 到 人 为 控制 其 群落 组 成 与 结构 的 目的 ， 使 群落 相对 稳定 于 这 个 演 夫 阶段， 保持 阳性 常 绿 阔叶树 种 的 优势 地 位 ， 成 为 良好 的 薪 材 林 ， 以 解决 广大 农村 的 能 源 ， 在 发 挥 其 生态 效益 的 基础 上 取得 一 定 的 经 济 效益 。 时 湖山 作为 生物 圈 保 护 区 ， 教 育 和 示范 是 它 的 功能 之 一 。 根 据 上 时 湖山 森林 群落 演 替 模式 〈 图 5)， 在 一 定 地 段 内 保持 各 个 演 替 阶段 的 代表 群落 类 型 ， 将 会 为 教育 、 示 范 、 科 研 提 供 方便 。 生物 圈 保 护 区 的 主要 功能 是 保护 ， 然 而 保护 应 该 是 积极 的 保护 ， 而 不 应 是 消极 的 保 护 。 让 群落 在 自然 状态 下 ， 按 一 定 的 客观 规律 演 替 是 保护 自然 植物 群落 的 有 效 措施 ， 但 在 特殊 情况 下 ， 大 为 控制 演 直 的 进程 也 是 保护 的 可 行 途径 。 例 如 对 第 三 纪 子 遗 植物 苏铁 蕨 的 保护 ， 就 必需 人 为 控制 群落 向 阔 叶 林 演 替 的 进程 ， 保 持原 有 马尾 松 疏 林 状 态 ， 以 免 苏铁 茧 这 个 子 遗 植物 绝迹 于 易 湖 山 。 * BER C1] 广东 省 植物 研究 所 ，1978， 广 东 植 被 ， 科 学 出 版 社 。 [2] 中 国 植被 编 委 会 ，1980， 中 国 植被 ， 科 学 出 版 社 。 [3] 王 伯 苏 、 马 曼 杰 ，1982， 典 湖山 自然 保护 区 森林 群落 的 演变 , 热带 亚热带 森林 生态 系统 研究 ， 第 一 集 、142-156。 [4] 王 伯 其 ， 黄 庆 昌 ，1965， 广 东 时 湖山 森林 小 气候 的 生态 效应 ， 中 山大 学 学 报 《自然 科学 版 ) 第 4 期 517-524, [5] 王 伯 苏 ， 彭 少 鹿 ，1983， 罗 湖山 森林 群落 分 析 , Tl .物种 联结 性 , 中 山大 学 学 报 (自然 科学 版 ) ， 第 4 期 27-35。 [9] 斑 伯 苏 、 彭 少 麟 ，1985， 黑 湖山 森林 群落 分 析 ，TV .群落 比较 与 聚 类 分 析 ， 中 山大 学 学 报 〈 自 然 科学 版 ) ， 第 1 期 。 [7] [8] [9] [10] [11] [12] E134 [14] E153 [16] [17] 王 铸 豪 ， 何 道 泉 等 ，1982, WW APR PRI Le, PPE ae BRAKE AS 2 WER, F158, 77-141, 吴 厚 水 等 ，1982， 罗 湖山 自然 地 理 特 征 及 甚 动态， 热带 亚热带 森林 生态 系统 研究 ， 第 1 集 ，1-10。 heer, AH,A,, 1963, "PERAK, HEA Subs oe 料 从 刊 第 4 辑 1-22, 复旦 大 学 数学 系 ，1980， 概 率 论 与 数理 统计 ， 上 海 科 技 出 版 社 。 赵 松 岭 等 ，1981， 植 理 群落 演 趟 的 线性 与 非 线性 系统 及 数学 预测 ， 生 态 学 报 ， 第 1 卷 ， 第 3 期 ，235-240。 张 宏 达 ， 王 伯 苏 等 ，1955， 高 要 轩 湖 山 植物 群落 之 研究 ， 中 山大 学 学报“〈 自 然 科 学 版 ) ， 第 3 期 ，160-167。 梅 ， 及 .M. (hbfR ike PE) 1982， 理 论 生 态 学 ， 科 学 出 版 社 ，188=204。 彭 少 麟 、 王 伯 苏 ，1984， 轩 湖山 森林 群落 分 析 ， 焉 .种群 分 布 格局 ， 热 带 亚 热带 森林 生态 系统 ， 第 2 集 。 i > WE, 1984, 森林 群落 植物 种 群 分 布 格局 变 因 探讨 ,生态 科学 ， 第 1 期 ，10-15。 West, D.C.,Shugart,H,.H.,and Botkin, D.B., 1981, Forest Suc- cession, Whittaker, R,H.,1975,Communities and Ecosystem, znd ed, THE STUDIES ON THE SUCCESSION .OF THE FOREST COMMUNITIES ON DINGHUSHAN Wang Bosun (Zhongshan University) Peng Shaolin “(South China Institute of Botany, Academia Sinica) Abstract The succession of the forest communities on Dinghushan is to better climatic climax following the objective law under the natural condition. This paper analyses the succession results of the forest communities on Dinghushan from 1955 to 1980,and su- mmarizes the succession process and obtains the model, and then proceed to made the quantitative research with the patter of linear and unlinear system. The releyant numerical expectations of the succession process are calculated. The results show that it has higher reliability to use the patter of linear and unlinear system for researching the forest communities on Dinghushan. It is showed by the researched examples in this paper that the studies on the succession are useful to afforestation in the practice, the management and the use of foresr communities, as well as giving full play to the functions of the education and the science research and the demonstration and the preservation of the Biosphere Reserve. 罗湖 山 自 然 保护 区 不 同 林 型 下 土壤 的 微生物 生物 量 邓 邦 权 EPS WM (广东 省 土壤 研究 所 “土壤 微生物 研究 室 ) 土壤 是 农业 以 至 整个 陆地 上 各 种 生态 系统 结构 的 基础 。 也 是 整个 陆 生 生物 界 赖 以 生 存 和 活动 的 重要 基地 ， 一 切 物质 能 量 代 谢 转 化 的 重要 场所 。 栖 居 在 土壤 中 的 微生物 是 物质 能 量 转化 的 积极 参与 者 ， 它 们 不 仅 在 土壤 肥力 形成 、 植物 营养 供应 上 起 着 重要 的 作用 ， 而 且 在 生态 系统 的 物质 、 能 量 循环 中 扮演 了 重要 角 色 。 一 切 有 机 化 合 物 的 最 终 无 机 化 过 程 ， 都 是 通过 微生物 来 完成 的 ， 而 这 一 过 程 ， 正 是 生态 系统 中 实现 元 素 再 循环 的 关键 性 步骤 。 所 以 ， 土 壤 中 微生物 生物 量 的 差异 和 变化 ， 对 整个 生态 系统 物质 能 量 的 “库存 ”、“ 流 失 ” 状 况 及 它们 间 的 平衡 关系 有 着 决定 性 作 AA. Et 人 类 经 济 活 动 的 成 改 ， 生 存 环境 的 优 步 ， 有 赖 于 各 种 生态 系统 物 、 能 转化 的 动态 平 衡 。 随 着 系统 生态 学 研究 的 日 益 深 化 ， 近 十 年 来 ， 有 关 学 者 极其 关注 并 致力 于 土壤 微 生 物 生 物 量 的 检测 和 不 同 生 态 条 件 下 生物 量 的 差异 和 变化 的 研究 。 因 为 这 对 从 微观 或 宕 观 上 了 解 物 、 能 转化 规律 都 有 着 重要 意义 。 就 土壤 生物 量 的 检测 方法 来 说 ， 从 早期 的 显 微 直接 计数 法 到 后 来 的 胞 内 特种 物质 (ATP、 三 磷酸 腺 苷 、DNA、RNA- 核 酸 、 胞 BE 酸 等 ) 特别 是 ATP 定 量 检定 法 ， 以 至 较 晚 近 的 票 杀 分 解法 和 底 物 诱导 呼吸 法 等 等 ， 都 已 做 了 大 量 的 研究 ，Jenkinson 和 Ladd (1981) “Aik FARM MEM Hr. AN 通过 土壤 生物 量 的 检测 研究 ， 使 土壤 系统 中 物 能 的 库 流 平衡 作出 定量 评价 成 为 可 能 ， 以 至 于 对 土壤 和 作物 之 间 的 营养 元 素 转移 、 循 环 真实 行为 的 了 解 ， 对 土壤 中 微生物 在 物 能 贮 在、 供应、 消耗 功能 的 认识 都 已 提高 到 一 个 新 的 水 平 。 本 文 研究 我 省 时 湖山 自然 保护 区 不 同 林 型 下 ， 土 壤 微 生物 生物 量 的 差异 和 变化 。 现 将 初步 研究 结果 简 述 于 下 ， 以 供 参 考 。 (—) 供 试 土壤 和 方法 供 试 土壤 采 自 鼎 关 出自 然 保 护 区 三 种 不 同 林 型 下 的 赤红 壤 ， 它 们 的 植被 类 型 和 土壤 的 种 属 扩 ?及 各 自 的 基本 性 质 见 表 1。 土壤 生物 量 的 测定 选用 Jenkinson (1976) 5 提出 的 氯仿 禹 杀 分 解法 ， 利 用 重 杀 致死 的 活 生 物 尸体 作为 外 加 能 源 、 测 出 其 矿 化 分 解 时 CO ,的 增加 量 来 计算 原来 土壤 中 生 物 活体 的 总 碳 CE Di) 量 〈 包 括 各 种 菌 和 微生物 在 内 ) 。 计 算 按 下 式 “本 工作 承 陆 发 喜 、 何 金海 先生 指导 。 —— or 2g 供 试 土壤 的 基本 性 质 〈 奉 季 和 采样 ) #1 i" panel aa | Mader CREE , a , vin | 层次 | PH ;有机质 | AN | 总 卫 : 庆 ay WR. HK, EE. ES) 1 0—15| 3.9 | 5.97 |0.281/0.030| 21.61 g 从 Fe EE RANT BK 7k Ht a EL BE 2 |20—28| 4.4 | 2.02 | 0.081| 0.024) 12.76 旱 马尾 松 、 荷 木 、 锥 | SRE | 0 一 6 | 4.3 | 3.59 |0.166|0.023| 12.10 坑 栗 、 针 冰 混 交 林 | 赤 红 WK 4 |10 一 200 4.4 | 1.26 |0.074|10.022| 9.92 迪 te ORR, PA AI. J 5 |0—5| 4.5 | 4.04 |0.170|0.024| 14.45 坑 4 WR. TSE EPR | ER RETIN 6 |10—25| 4.8 | 1.23 |0.060/0.024| 11.66 3 | | | * PES HR TR HP ER PEE Be HH TALL FEE AS FH GEE i EA EY RE Hh aS Be=F/Ke= (F,-F,) /0.41 Bec 是 存在 于 土壤 活 生 物 体 中 的 生物 - C 上 是 矿 化 过 程 释 出 的 生物 - C Fi 是 经 票 杀 土 样 矿 化 过 程 释 出 的 CO ， = C F ,是 未 经 票 杀 土 样 矿 化 过 程 释 出 的 CO，, -C Kc 是 矿 化 过 程 释 出 生物 - C 占 土壤 中 总 生物 - C 的 百分率 。 (此 值 原 Jenkin- SoDn 测 得 是 0.5，Anderson5s3 测 得 0.41， 据 Jefikison 后 来 8] 意见 采取 0.41) 。 方法 运用 中 还 有 以 下 改动 : (1 以 100 克 过 2mm 算 的 鲜 士 代替 250 克 原 状 土 。(2) 分 解 培养 的 温度 用 30*C 左 右 而 不 是 25"C。(3) 释 出 CO ， 碱 吸收 后 的 定量 由 原来 的 碳酸 酝 酶 催化 电位 滴定 法 改 为 铃木 等 驻 ] 的 加 BaCl: 滴 定 靶 。 其 它 士 壤 的 性 质 和 生化 活性 按 常 规 测定 。 (二 ) 结果 与 讨论 1、 土 壤 微 生物 生物 量 与 土壤 物 能 贮 量 的 关系 相应 于 表 1 的 土壤 微生物 生物 量 的 测算 结果 〈 见 表 2) ， 不 同 林 型 下 工 、 开 、 亚 号 土 壤 表 层 生 物 量 大 小 依次 为 工 > 亚 >> 开 ;表层 生 物 量 显著 高 于 心 土 ， 而 心 十 生物 量 的 大 小 顺 次 为 开 之 亚 > 工 .生物 碳 占 土壤 总 碳 的 比例 也 不 是 固定 的 , 一 般 在 1.0% ~1.5%% 之 间 。 参照 表 1 有 关 分 析 结 果 可 以 看 出 : 土壤 微生物 生物 量 的 高 低 , 与 土壤 中 碳 氛 等 物质 能 量 的 存 贮 情况 是 一 致 的 , 它们 之 间 存 在 正 相 关 关 系 。 表 明 微 生物 生物 量 是 计算 土壤 物 能 贮 量 ， 评价 土壤 肥力 的 一 个 有 效 指标 。 2、 土 壤 微 生物 生物 量 的 变化 检测 结果 表明 ， 由 春季 到 夏季 ， 气 温 由 低 变 高 ,降雨 由 少 增多 , 土壤 生物 量 也 由 小 变 大 ， 表 层 生 物 量 下 > 之 工 > 工 ， 而 心 土 则 工 > 开 > 亚 。 生 物 碳 占 总 有 机 碳 的 百分数 也 相应 增 大 至 1.5%~2.0% 〈 表 3) 。 不 同 深度 土 层 生物 量 增 大 幅度 各 有 不 同 ， 表 层 依次 是 亚 全 贡 之 工 ， 而 心 士 则 工 > 开 > 之 亚 。 如 果 考 虑 土壤 工 两 次 采样 深度 不 同 ， 单 从 开 、 亚 号 土壤 不 同 生 态 条 件 土 壤 生 物 量 测算 结果 22 ye Cle, ¢| ees | eS 全 全 林 型 及 土壤 | 序 号 ___—s:—sOd(d|Cd AL | OB OR | OK OR RBS AD web) 4 Cm) (%) (%) | CFr/m) 表层 | 1 44.66 3.46 1.29 0.380 1.087 | 285.09 ti I 心 土 2 12.40 LT 1.06 0.105 0.300 / 表层 3 22.75 2.08 1.09 0.193 0.552 | 145.18 混交 林 下 I bt 4 17.02 0.78 2.18 0.145 0.415 / 表层 5 32.82 2.34 1.40 0.279 0.798 | 213.77 针 叶 林 下 i 心 十 6 16.56 0.71 2.33 0.141 0.403 / ”生物 体 干 物质 含量 以 25%% 计 ， 干 物质 含 碳 按 47 坚 计 ， 鲜 生物 体 比重 按 1.1 克 /em 计 [ ]， 土 壤 比 重 按 2.6 克 /em? 计 。 不 同 土壤 微生物 生物 量 不 同 季 节 的 变化 23 林 型 及 土壤 1 阔 叶 林 下 | T 3 混交 林 下 | I 针 叶 林 下 | 下 。 生物 -C (mg/100 克 土 ) _ 总 有 机 碳 〈%%) 生物 碳 占 总 有 机 碳 (%)| 春 x 44.66 | 59.32° | 增加 % 32.83 12.46 | 29.10 22.75 | 35.37 17.07 | 28.58 32.82 | 63.58 | 16.56 | 23.62 133.55 55.47 42.63 春 | 夏 | 增加 % | # 夏 | 增加 % 3.46 3.92 13.29 1.29 "下 17.05 ae EP Pee / / 2.08 2.31 11.06 1.09 1.53 40.36 Leakey ay >) “9.34 |3.17| 35.47| 1.40 | 2.01 | 43.57 ay ea ‘IS+ 51 RE) 采样 次 度 不 同 表 土 0 一 5cm， 心 土 10 一 25cm。 分 析 ， 表 层 和 心 士 增 加 幅度 的 变化 也 是 相反 的 ， 基 原因 还 有 待 探讨 。 生 物 碳 、 总 碳 量 及 生物 碳 占有 机 碳 百分比 的 增长 ， 表 明 由 春 到 夏 土 壤 物 质 3、 土 壤 生物 量 与 土壤 生化 活性 的 关系 几 种 土壤 生物 量 与 相应 的 生化 活性 测定 结果 列 于 表 4， 从 表 中 可 以 看 出 : 土壤 呼吸 强度 及 几 种 代谢 酶 的 活性 高 低 与 土壤 生物 量 的 大 小 也 基本 上 是 一 致 的 ， 因 而 生物 量 的 大 小 ， 同 时 也 反映 着 生物 活性 的 高 低 和 对 物质 能 量 转化 能 力 的 强 弱 。 4、 土 壤 微 生物 生物 量 与 有 机 残 落 物 的 分 解 转化 就 测 得 资料 来 看 ， 混 交 林 下 土壤 中 C.N.P 等 能 源 营 养 物 质 含量 较 之 其 他 两 种 林 型 下 的 土壤 都 低 “〈 表 1) ， 而 实地 观察 到 这 种 士 壤 履 盖 的 死地 被 物 热 层 却 最 厚 ， 10 一 15cmm， 其 他 只 有 5 一 10cm (1) Se 能 量 处 于 一 个 逐步 票 积 过 程 。 一 般 厚 、3 一 6cm (CH) ， 这 种 情况 看 来 与 其 中 作为 分 — Wife aleaiee 2 Bibb cd ied ee Ma 1 FE 4 | 生物 一 C | 呼吸 强度 GRRL OG A | ROD Re | HE UL OG 林 型 及 土壤 序 号 |mg/100 克 | (cosmg/ |(0smly/ 克 |NH;-N NH4 一 N | (葡萄 糖 +) 100 克 士 ) 士 /分 ) mg/ 殉 /天 |(ms/ 克 /天 ) \mgs/FE/R) : 表土 1 | 59.32 15.88 | 2.24 0.58 0.47 13.62 心 十 2 | 29.10 一 0.62 | 0.31 0.18 1.53 | eee pall obs ; get S 30.47 7.41 1.14 0.47 0.31 4,42 混交 林 I yt 4 28.58 vee Ooar 0.50 0.31 | 5.00 fewer) 5 | 63.58 15.79 B63?) * $0.55 0.55 14.74 针 叶 林 i | | bk 6 | 23.63 一 O57 ax bgp Ook? 0.11 4.47 [ 解 者 的 微生物 生物 量 相 对 较 少 ， 生 化 活性 较 低 ( 表 2、3)， 从 而 分 解 矿 化 过 程 较 弱 ， 向 土 壤 补给 相应 物质 的 数量 也 就 较 少 有 关 。 虽 然 生 物 量 和 生化 活性 不 是 直接 测 自 上 用 热 层 ， 但 它们 之 间 的 差异 一 般 是 相应 的 。 至 于 土壤 开 微 生物 生物 量 为 何 较 少 ， 甚 它 林 下 这 种 关 系 有 具体 如 何 ? 还 要 联系 凋落 物 的 组 成 性 质 及 其 他 土壤 理化 状 识 等 另 作 探讨 。 5、 土 壤 酸度 影响 问题 研究 报导 指出 71， 土 样 研磨 过 得 会 影响 测定 结果 。 使 用 了 较 高 的 培养 温度 也 会 带 来 影响 ， 这 是 很 清楚 的 。 土 壤 酸 性 设 有 碳酸 盐 干 扰 ， 本 来 是 使 用 标 杀 法 的 有利: 条 件 ， 但 Anderson 和 Jenkinsom 试 验 研 究 5"* RBH AA: 低 p 瑟 值 ( 小 于 4.5) Re A HK 测 算 中 及 c 值 的 影响 是 明显 的 ， 对 于 过 酸 的 土壤 应 取 较 小 的 天 c 值 。 我 们 测定 的 土壤 都 是 较 酸 的 , 取 用 Ke =0.41, 测 得 上 述 结果 , 若 与 Jenkinson 测 得 5 或 列举 出 cs 其 他 地 区 测 定 值 (Ke=0.45) 相 比较 ， 则 近似 于 尼日利亚 的 次 生 雨 林地 的 54mg/1100 死 士 ， 明 显 低 于 英国 洛桑 的 石灰 性 落叶 林地 的 100 一 120mg/100 克 土 ， 但 却 大 大 的 超过 了 英国 的 酸性 落叶 林地 的 5.0mg/1100 克 土 的 生物 =- C。 上 述 除 了 说 明 酸 度 对 融 杀 法 测定 结果 有 显著 影 响 外 ， 某 种 程度 上 也 反映 出 酸度 能 使 土壤 实际 生物 量 降低 。 我 们 将 p 卫 4.5 的 土壤 下 中 和 至 pH6 .5 再 与 原来 土壤 对 照 测 得 的 呼吸 代谢 过 程 〈 图 1) 表明 。 消 除了 强酸 的 影响 后 ， 土壤 微生物 的 代谢 活力 可 以 成 倍 地 增高 。 强 酸性 对 这 里 土壤 微生物 实际 生物 量 的 抑制 是 很 明显 的 。 土壤 过 酸 对 午 杀 法 得 到 的 生物 量 测定 值 和 土壤 生物 量 的 实际 值 都 有 影响 ， 它 们 各 受 影响 的 程度 如 何 ， 还 有 待 进一步 工作 来 评判 。 从 以 上 测 得 结果 与 相应 土壤 条 件 的 关系 来 分 析 ， 这 一 方法 用 于 与 土壤 微生物 有 关 的 比较 研究 还 是 可 取 的 。 = + pH6.5 Hl 05% HB ~< = 一 -一 一 ye 自然 Ht45) 加 05482 i PH AR 和 培养 时 间 (天 》 国 1 BEAT (PH Ae OR) 23k eo RN 参考 文献 [1] Wee ”森林 生态 系统 研究 中 的 微生物 学 问题 ”生态 系统 研究 1980 (1) [2] 何人 金海 等 ”时 湖 山 自 然 保 护 区 之 土壤 热带 亚热带 森林 生态 系统 研究 1982 1PP25 中 国 科学 院 岂 湖山 森林 生态 系统 定位 研究 站 编 [3] ERAS ” 睦 湖 山 自然 保护 区 的 植被 热 ” 带 亚热带 森林 生态 系统 研究 1982 1PP77 中 国 科 学 院 轩 讲 山 森林 生态 系统 定位 研究 站 编 [4] BAKKER 土壤 微生物 生态 研究 法 ”共立 出 版 株式 会 社 (1979) PP [5] Anderson J. 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RUE, Ue HK AlEht KP RBLEWAD-CHE, REAR A44.66, 22.7532.82mg/1005%-+, 在 温 季 分 别提 高 到 59.32，35.33 及 63.58mg/100 克 土 。 同 一 时 期 内 ， 生 物 -C 占 总 有 机 - C 的 百分比 由 1.0 一 1.5%% 增 至 1.5 一 2.0% 。 土 壤 微 生物 生物 量 的 大 小 ,决定 着 土壤 生化 活性 和 物质 能 量 的 存 贮 情况 。 混 交 林 下 土壤 微生物 生物 量 最 小 ， 生 化 代谢 活性 和 C、N 、 的 含量 也 最 低 ， 而 表面 残留 的 枯 枝 落叶 的 数量 也 最 大 。 较 强 的 酸性 不 仅 影响 着 枝 杀 法 对 生物 量 的 测定 值 , 而 且 对 土壤 微生物 的 实际 生物 量 也 有 强烈 抑制 。 虽 然 , 这 种 影响 的 程度 多 大 还 有 待 进一步 研究 , 但 所 得 到 的 数据 还 能 说 明 土壤 微生物 与 它们 的 环境 之 间 的 关系 。 THE MICROBIAL BIOMASS IN SOIL UNDER FOREST OF DING HU SHAN BIOSPHERE RESERVE Deng Bang-quan Wang De-qiong Pan Chao-mei (Institute of Soil Science of Guangdong Province) Abstract Ding Hu Shan Biosphere Reserve situated in the central sec tion of Guangdong province is a part of the Network of World’s Biosphere Reserve Organized by MAB UNESCO.The investgated soil under forest in the Biosphere Reserve is lateritic red earth, pH4-4. 5. The difference and the variety of micro- bial biomass in soil under three forest types was meas- ured by fumigation method. The results of tentative investiga- tion showed that the biomass-C of topsoil under broadleaf, pi- ne-broadleaf mixed and pine forest contained 44.66,22.75 and 32.28 mg.100g ' respectively in dry season and raised to 59.32,35.33 and 63.58 mg.100g ' respectively in wet season. The biomass-c in total organic-C increase from 1.0-1.5% to 1.5-2.0% in same period. It appears that both the soil biochemical activity and storing of energy and nutritive material depended on the size of the microbial biomass. The microbial biomass in soil under pine-broadleaf mixed forest was minimum, the metabolic activity and containing of C,N andPof this soil displayed to be lowest, and the litter residued on surface became to be maximum, The stronger acidity of the soil not only effect the value of biomass made by fumigation method, but also respress the sustantial biomass vigrously. What extent of acidity influence on the measurement of these soil requires further research. However, the date obtained of these soils by fumigation method can be explained the relationship between soil microorganism and their environment well yet. , a * mo" na ee HHA Ly Eb AE BA AU EL ES BP RE AS BR BRE (广东 省 昆虫 研究 所 ) 时 湖山 处 于 季风 亚热带 气候 区 的 南 缘 ， 分 布 有 中 国 南 亚热带 所 特有 的 季 风 和 党 绿 阔 叶 林 ( 下 简称 阔 叶 林 ), 在 它 的 周围 是 针 阁 时 混交 林 (简称 混交 林 ), 再 外 围 是 马尾 松林 〈 简 称 松林 ) 。 这 三 种 林 成 为 易 湖 山 的 森林 植被 的 代表 类 型 。 由 于 多 年 来 的 自然 保护 , 里 讲 山 的 植被 在 不 断 地 演 夫 发展。 在 原 季 风 和 常 绿 阔 叶 林 外 围 的 以 马尾 松 为 主 的 针 赣 叶 混 交 林 已 演 夫 成 以 阔叶树 为 主 的 混交 林 ， 再 外 围 的 原 马 尾 松林 则 部 分 变 成 为 以 针叶树 为 主 的 针 阁 时 混交 林 呈 1。 由 于 植被 的 演变 也 必须 导致 在 其 下 栖息 的 动物 组 成 及 其 种 群 的 相应 变化 。 过 去 很 长 一 段 时 间 对 时 湖山 的 植物 注意 了 保护 , I EA. 至 使 许多 经 济 价 值 高 的 种 类 锐 减 , 而 于 人 们 无 利用 价值 的 喘 些 动物 则 有 所 增加 51。 因 此 , 鼠 类 变 成 为 时 湖山 哺乳 动物 的 重要 组 成 部 分 。 为 此 ， 于 1981 年 开始 ， 针 对 时 讲 山 三 种 主要 植被 类 型 ， 对 林 下 主 要 哎 贞 动物 种 群 进行 定点 调查 ， 为 研究 这 类 动物 与 植被 之 间 的 相应 变化 关系 累积 资料 。 在 时 讲 山 的 鼠 类 中 ， 有 山地 种 类 、 农 田 种 类 和 家 栖 种 类 。 后 两 种 仅 分 布 在 面积 很 小 的 山沟 间 的 农田 和 房屋 附近 ， 而 山地 鼠 种 分 布 在 广 阅 的 山地 上 ， 是 时 讲 山 的 真正 代表 鼠 Ab, ZEW th it EB LAGE Elk (Rattus huang Bonhote) Flttik (R.niviventer Hody- son) 为 优势 种 。 这 两 个 种 在 形态 和 生态 方面 都 很 相似 ， 在 华南 山地 林 区 中 ， 多 占 优 势 ， 栖 息 地 区 也 相互 相 混 杂 上 5 ”… "1]。 过 去 对 这 两 个 种 的 地 区 分 布 研究 和 报导 较 多 , 对 生 境 分 布 仅 有 一 般 的 简单 描述 5 "21。 在 寿 振 黄 主编 的 《中 国 经 济 动 物 志 〈 兽 类 ) 》 (1962) FISH, SAR (1973) 的 观 赛 报告 中 提供 了 一 些 生 态 学 和 生物 学 资料 ， 此 外 ， 有 关 报 导 甚 少 。 一 ”调查 方法 从 三 条 固定 路 线 ， 按 季度 进行 捕 鼠 。 三 条 路 线 代表 三 个 相连 的 不 同 生 境 。 第 一 条 主 要 经 季风 当 绿 阔 叶 林 ， 下 部 小 部 分 经 沟谷 雨林 ， 高 度 在 海拔 125 一 250 米 之 间 。 第 二 条 在 针 阁 呈 混交 林 ， 高 度 在 50 至 150 米 之 间 。 第 三 条 在 马尾 松林 ， 高 度 在 80 一 200 米 之 间 。 三 处 调查 路 线 每 次 各 布 放 100 个 踏板 式 铁 鼠 铁 ， 每 个 铁 的 距离 7-8 米 ， 将 稻谷 撤 在 鼠 铁 的 踏 板 上 作 诱 饵 。 鼠 铁 布 放 时 间 在 下 午 4-5 时 进行 ， 到 第 二 天 早上 7-8 时 收 忽 。 每 年 只 捕 4 次 ， 即 在 1 月 (或 12 月 )4 月 .7 月 (或 8 月 )、10 月 各 进行 一 次 , 代表 冬 . 春 .夏秋 各 季 资 料 。 每 次 将 所 得 捕获 物 进行 冲 检 ， 记 录 生 殖 器 官 的 状况 。 从 1981I 年 8 月 到 1984 年 4 月 共 进 行 了 三 个 季 太 周 期 的 调查 。 在 1984 年 7-9 月 ， 又 进行 了 山坡 和 沟谷 两 种 不 同 地 形 条 件 的 鼠 种 分 布 补 FeV, FEAT ERIOO RR. =. 结果 与 分 析 1. 种 群 的 季节 变化 从 三 年 的 捕 鼠 调查 结果 ( 表 1、 图 1) AWA HUA dS, ARR 量 方 面 有 明显 的 季节 变化 ， 可 以 认为 这 也 是 种 群 数 量 的 大 体 反 映 。 从 总 的 鼠 类 捕获 量 看 ， 每 年 夏季 (7 月 或 8 月 ) 都 获得 6.0%% 的 同样 捕获 率 ， 每 年 冬季 (1 月 或 12 月 ) 所 得 的 捕获 率 也 十 分 相近 ， 它 们 分 别 是 2.0%、1.7% 和 2.0% 。 这 些 每 年 几乎 一 致 的 变化 幅 度 ， 显示 出 里 湖山 森林 生态 系统 中 鼠 类 数量 总 体 变化 具有 相当 高 的 稳定 性 。 因 鼠 种 组 成 中 以 针 毛 鼠 和 社 鼠 为 主 ， 全 体 鼠 类 的 捕获 量变 化 规律 ， 实 质 上 就 是 针 毛 鼠 和 社 鼠 的 变化 规律 。 从 图 ! 可 以 看 出 针 毛 鼠 在 种 群 数 量 高 的 1981 和 1982 年 夏季 (8 月 和 7 月 ) 出 现 明显 的 捕捉 高 峰 期 ， 网 湖山 不 同和 县 种 捕获 率 的 季节 变化 Fe | | e | +See |e wm) awe | 合计 | 捕获 率 (26) i981 夏 | 300 18 0 0 18 6.0 秋 300 15 1 0 16 5.3 冬 300 5 1 0 6 2.0 1932 # 300 9 1 0 10 3.3 夏 | 300 13 5 0 18 6.0 fk 300 6 0 2 8 237, 1933 & 300 3 2 0 5 证 7 春 300 4 6 0 10 3.3 夏 300 3 14 1 18 6.0 秋 300 6 5 | 1 11 3.7 1934 & 300 0 out 0 6 2.0 # | 300 1 2 | 0 3 1.0 合 it | 3600 | 82 43 | 4 129 社 鼠 在 种 群 数 量 多 的 1982 和 1983 年 的 夏季 (7 月 ) 也 有 明显 的 高 峰 。 高 峰 期 的 最 高 捕获 率 ， 针 毛 鼠 为 6% 〈1981 年 ) ， 社 鼠 为 4.7% (1983 年 );， 冬季 最 低 捕 获 率 ， 针 毛 鼠 为 1% 以 下 ， 社 鼠 在 0.3 以 下 。 从 一 系列 的 捕 鼠 数量 变化 ， 可 以 看 出 这 两 个 种 有 大 体 相同 的 季节 变化 规律 。 2 .种 群 的 生境 比较 不 同 植被 类 型 的 最 类 密度 ”以 总 捕获 率 作 为 总 密度 指数 ， 以 每 次 调查 作为 一 次 抽样 来 统计 。 结 果 ( 表 2)、 阔 叶 林 平 均 捕 获 率 为 4.92%; 混交 林 为 2.83%;， 松林 为 2.09%。 经 t 测验 , 阔 叶 林 和 混交 林 ， 阔 叶 林 和 松林 的 均 数 相差 t+ 值 分 别 为 4.205(df = 11) 和 3.467(df =1ND =[FIHP<0.01, 两 对 均 数 相差 都 十 分 显著 。 混 交 林 和 松林 的 均 数 相差 t+ 值 为 0.343 (Cdf =11) P>0.05, 相差 不 显著 。 故 可 以 认为 不 同 植被 类 型 林地 的 鼠 类 密度 差异 为 ， 1 — = FARR Y) 14 P % sels) Pe. s a \ > SE Treo RATER PARTE aie ey 10 7 uf & if 10 1 1981 1922 1983 1984 图 1 时 湖山 县 类 捕获 率 的 季节 变化 阔 叶 林 之 混交 林 一 松林 不 局 植被 类 型 鼠 类 数量 的 稳定 性 表 2 把 全 部 调查 资料 分 成 三 个 季 节 周 期 。 结 果 ， 阔 叶 林 每 个 季节 周期 的 总 捕 鼠 数 均 在 20 一 19 只 之 间 ， 混 交 林 为 12 一 11 只 之 间 ， 两 者 水 平 不 同 ， 但 年 变化 都 不 大 。 松 林 则 从 18 只 下 降 到 8 只 ， 显 出 强烈 的 年 变化 。 故 这 三 个 生境 中 鼠 类 数量 稳定 性 的 排列 为 : 阔 叶 林 兰 混 交 林 之 松林 不 司 植被 类 型 最 种 组 成 的 稳定 性 ”将 不 同 林 邮 针 毛 鼠 和 社 鼠 的 比例 〈 见 表 2) 作成 图 2。 图 中 清楚 呈 表 明 在 沼 半 林 中 两 种 鼠 的 密度 比值 在 三 个 季 池 周期 间 的 变化 幅 度 明显 地 小 于 混交 林 和 松林 。 因 此 可 以 得 出 这 三 个 生境 中 两 种 鼠 比 值 的 稳定 性 排列 为 ; aH > EBS BR ~ 2K 3. EEG int Al th bet BH PP Re EA Ae A 两 个 种 群 变化 的 负 相 关 ”每 年 高 峰 季 节 ， 即 7、8 月 份 ， 总 的 捕 鼠 量 均 一 样 ， 但 针 毛 鼠 和 社 鼠 所 占 比例 每 年 不 同 : 针 毛 鼠 多 的 年 份 社 鼠 即 少 , 针 毛 鼠 少 的 年 份 社 鼠 即 多 GED. 这 种 情况 ,无 论 在 阔 叶 林 、 混 交 林 或 松林 都 闻 样 存在 。 这 样 两 个 种 的 种 群 数量 呈 负 的 相关 关系 (r=-0.739, df =7)。 若 按 季节 周期 博 鼠 量 计 ， 自 1931 年 , 针 毛 鼠 在 各 林 中 数量 逐 年 下 降 ， 而 社 鼠 逐年 上 升 。 它 们 明显 节 沿 着 负 的 直线 回归 而 变化 CE) 。 所 有 这 些 均 说 明 这 两 个 种 之 间 存 在 着 激烈 的 种 问 矛 盾 。 在 不 同 林 了 地 的 种 间 矛 盾 图 3 所 示 , 阔 于 人 林 的 各 观察 点 全 部 在 两 种 鼠 数 量 总 变化 的 回 一 61 一 ” APH KE | (周期 捕获 量 ) | 18/2 (a) LD i : 11/2») ae a 6/ 11(C) 16 人 18/0(4 - 二 -1 一 Pd 1 / 10 (.C) 12 ae | : ain 11/1 (a) | 二 一 一 一 一 /3 “二 和 大 2/6(C) L DU FCB RENTS tee} rs > PLS OI SEEM = 0.1 0.2 O24, - 04 1 2 3 4 5 10 Ft SR ALR ha (Rh / Rn) 图 2、 时 湖 山 不 同 植被 类 型 林地 上 针 毛 最 和 和 社 最 比值 变化 幅度 。 图 中 数字 为 两 个 种 捕获 数 之 比 ， 英 文字 母 为 季节 周期 。 .者 为 四 个 季度 各 100 兵 夜 的 捕获 数 总 和 。 ape .全体 的 es 季风 常 绿 洞 叶 林 的 ”一 一 针 间 叶 混交 林 的 15 一 一 针 毛 鼠 的 捕获 数 Zor i BH TRAE 图 5、 针 毛 刀 和 和 社 县 数量 的 直线 回归 AR Del 4 BRE Be FA Hh Ew HE RE AY LER 32 工 .季风 常 绿 阔 叶 林 工 . 针 、 阔 叶 混交 林 焉 . 松 林 mB HR mR 59 34 36 a, 1981 夏 -1982 春 20(18:2:0) 12(11:1:0) 18 (18:0:0) b。 1982 夏 -1983 春 20(11:8:2) 11( 82:1) 10( 7:3:0) C. 19838-19348 19(6:11:2) 11(1:10:0) 8( 2:60) 总 ff 提 次 数 12 12 12 - ) eR 4.92 2.83 2.09 针 毛 鼠 (CY) 和 社 鼠 y: =15.83-0.76x, : ¥2=10.62-—0.94%, Ys =6.75—0.39%, (x) 直线 回归 及 其 df =1。,tb=37.438 df=1， tb=4.776 df =1。 tb=3.305 显著 性 测验 P<0.05 显著 p>0.1 ARE p>0.1 不 显著 y =8.823-0.444x df=7, th=2.387 p<0.05 显著 I-I t = 4,205; df =11; P<0.01 显著 捕获 率 的 显著 性 测验 工 一 下 t=3.467; df =11; p<0.01 显著 I-I t=0.343; df =11; p>0.05 不 显著 注 ， 括 号 内 为 针 毛 鼠 、 社 鼠 和 白 腹 巨 鼠 的 捕获 量 归 线 的 上 方 ， 而 混交 休 和 伦 林 的 , 几乎 全 部 在 下 方 。 其 中 阔 叶 林 各 点 亦 显 示 出 显著 的 直线 回归 关系 ( 见 表 2) 。 图 示 : 1) 阔 叶 林 中 针 毛 鼠 和 社 鼠 的 数量 水 平 高 于 混交 林 和 松林 的 ; 2) 阔 叶 林 的 回归 系数 接近 于 -1 (b=-0.76) ， 表 明 这 个 阔 呈 林 为 针 毛 鼠 和 社 鼠 互相 争夺 排斥 的 重要 栖息 地 。 在 混交 林 中 的 直线 回归 虽然 不 够 显著 ， 但 从 生境 条 件 来 看 ， 与 阔 叶 林 较 相似 ， 水 份 和 食物 条 件 都 比 松林 好 得 多 ， 因 此 很 可 能 其 回归 系数 也 是 较 接近 =- 1 的 ， 种 间 了 矛盾 可 能 也 是 比较 激烈 的 。 松 林 中 各 观察 点 全 部 在 总 回归 线 下 方 ， 负 回归 系数 的 绝 对 值 最 小 ， 表 明 针 毛 鼠 种 群 大 量 减 少 后 ， 社 鼠 种 群 无 大 量 增 加 ， 两 个 在 此 栖息 地 中 的 种 间 了 矛盾 并 不 十 分 激烈 。 从 松林 比较 干燥 和 食物 供应 不 稳定 的 生境 条 件 看 ， 这 种 可 能 性 是 大 的 ， 虽 然 回归 系数 亦 未 具 显 著 性 。 =. te 1. 关 于 两 个 种 群 的 怀胎 率 和 数量 高 峰 问 题 EAR ULL, 针 毛 鼠 四 季 的 怀胎 比例 分 别 为 3/4( 四 月 ) 6/13 (七 月 或 八 月 ) 、419 (十 AD . 0/6 (一 月 ) 〈 即 怀胎 个 体 数 / 捕 获 雌 鼠 数 ) 。 这 些 数 字 是 全 部 调查 中 同一 季节 资 料 的 总 计 。 按 怀胎 率 看 ， 当 以 春季 A) 为 高 , 但 种 群 繁殖 的 高 峰 不 在 春季 , 由 于 调查 铁 夜 数 完全 相同 〈 包 括 调 查 次 数 和 每 次 铁 数 ), 所 以 上 面 所 列 数字 中 的 分 子 一 怀胎 个 体 数 即 为 种 群 中 参加 繁殖 的 肉 鼠 的 相对 数量 。 这 些 数字 表明 ， 夏 季 种 群 中 参加 繁殖 的 肉 鼠 个 体 数 最 多 ， 冬 季 最 少 。 在 平均 胎 仔 数 方面 ， 各 季度 亦 有 差异 ， 它 们 分 别 为 2.7、3.5、 4.0、 和 0， 即 秋季 平均 胎 仔 数 最 高 。 如 果 以 胎 仔 数 X 孕 鼠 数 作为 种 群 繁殖 强度 指数 。 那 未 各 季度 分 别 为 : 8.1、21、16、0。 这 样 ， 仍 然 表 现 出 夏季 有 最 大 的 种 群 繁 殖 强度 。 才 振 黄 等 (1962) 在 《中 国 经 济 动 物 志 〈 兽 类 ) 》 中 记载 , 针 毛 鼠 只 有 一 个 7 月 怀孕 率 高 峰 (50%) 。 如 果 当 时 也 是 针 毛 鼠 种 群 数量 最 多 ， 那 么 这 个 7 月份 也 是 针 毛 鼠 种 群 繁殖 强 度 最 大 的 月 份 。 郑 智 民 等 (1973) 所 发 表 为 资料 与 这 些 很 不 相同 。 据 报导 , 针 毛 鼠 有 竹 -5 月 和 8-9-10 月 两 个 妊娠 率 高 峰 〈1952 年 福建 省 南平 资料 ) 。 我 们 认为 之 所 以 有 如 此 大 的 差异 , 主要 是 由 于 栖息 生 境 之 不 同 。 前 者 的 资料 来 源 于 远离 农田 的 山林 中 ， 而 后 者 是 靠近 于 农田 的 山 枇 。 后 者 系 受 到 农田 作 欧 影响 的 ， 正 如 大 多 数 南 方 农田 鼠 类 都 具有 春季 繁殖 小 高 峰 和 秋季 繁殖 大 高 峰 一 样 。 数量 高 峰 主 要 受 种 尾 化 殖 高 侨 的 影响 。 如 果 歇 庆 山 针 毛 鼠 的 种 群 繁殖 高 峰 是 在 7 月 或 8 月 份 ， 那 末 ， 甚 种 余数 量 高 赂 应 在 9 月 或 10 月 。 除 楷 殖 因素 之 外 , 看 来 还 有 一 些 别 的 影 MAYS. ABER ES (1973) 发 表 的 资料 中 , 针 毛 鼠 的 捕获 高 峰 不 在 妊 赈 高峰 8-9-10 月 之 后 。 按理 11 月 份 捕获 率 应 有 明显 的 升 高 〈 即 全 不 是 最 高 峰 ), 而 资 人 村 上 却 奶 然 处 于 最 低 水 平 。 这 种 讲 况 可 以 解 和 大 为 种 群 的 迁移 ， 在 那里 ， 针 毛 妃 大 量 繁殖 也 是 在 农田 鼠 种 黄 毛 鼠 等 种 群 最 大 号 增殖 的 对 候 。 由 于 种 司 的 矛盾 ， 人 迫使 原来 适应 于 山地 生活 的 针 毛 鼠 退 回 到 离 农 田 较 远 的 出 臣 上 去 ， 因 此 在 近 农田 的 山 克 捕获 率 很 低 。 针 毛 鼠 能 适应 山 了 环境 条 件 ， 也 能 在 农田 等 匀 优 的 生 咏 中 捕 到 ( 郑 智 民 等 1978) 说 明 该 种 在 条 件 许 可 (竞争 对 手 较 弱 ,或 种 间 了 矛盾 较 组 和) 时 ， 会 迁移 到 条 件 匀 好 为 生境 中 打 息 。 这 种 迁移 影 击 到 各 生 卉 中 该 种 的 数量 变化 。 在 易 湖 山 ， 我 们 还 没有 对 所 有 生境 都 进行 调查 ， 因 此 不 可 能 对 繁殖 因素 之 外 的 数量 变化 因素 ， 如 生境 迁移 等 ， 作 出 有 根据 的 解释 。 KER, WARS (1902) 记载 ， 怀 孕 率 在 ;月 份 最 高 ， 比 针 毛 鼠 提 早 一 个 月 。 按 一 般 规律 , 社 鼠 的 数量 高 峰 应 在 8 月 份 。 按 饮 裔 新 和 诸葛 阳 (1984) 发 表 的 资料 ， 浙 江 省 社 鼠 在 8 月 份 出 现 幼 鼠 的 高 颂 ， 也 就 是 说 8 月 份 可 能 就 是 社 鼠 的 数量 高 兢 。 在 易 湖 山 ， 1983 年 社 鼠 数量 升 高 年 份 ，7 月 份 的 孕 鼠 加 斑 乳 鼠 数 为 最 高 , 那 末 , 净 孕 鼠 数 应 以 6 月 份 为 高 。 这 举 和 和 上面 所 混 钓 资 笠 亦 似 一 致 ， 故 估计 种 弹 数 量 高 峰 在 8-9 月 间 ， 比 针 毛 鼠 早 一 Ae 2. 生 境 分 布 与 种 间 关 和 有 ”一些 作 者 认为 针 毛 鼠 的 生境 分 布 高 度 比 社 鼠 高 5 驴 ' :2， 而 且 是 喜欢 干燥 的 岩 栖 动物 - ‘= Cs 10] Ak, PIF 1984 年 7-9 月 在 易 湖 山 作 了 专门 的 调查 。 捕 鼠 结果 见 表 3 ， 针 毛 鼠 仅 仅 在 有 流水 的 沟谷 才能 捕 到 ， 不 仅 在 海拔 高 度 300 米 左右 ,而且 在 低 到 25 一 50 米 处 都 A 但 未 在 干燥 的 岩石 山坡 上 捕 到 过 。 相 反 ， 在 这 些 干 燥 环 境 中 捕 到 的 全 是 社 鼠 ， 它 们 亦 分 布 于 有 六 水 的 沟谷 下 。 从 这 些 资 料 看 不 出 这 两 个 种 在 分 布 高 度 上 有 什么 差别 。 但 这 是 在 社 鼠 占 优 势 的 年 份 的 生境 分 布 或 生境 隔离 情况 。 在 1981 一 82 年 ,以 针 毛 鼠 为 优势 年 份 ， 情况 并 非 如 此 ， 山 坡 上 捕 到 的 全 部 或 主要 是 针 毛 鼠 。 因 此 ， 我 们 认为 关于 这 两 个 种 的 生 在 山坡 和 山沟 中 两 个 种 的 捕获 数 (1984 年 7 一 9 月 资料 ) #5 | 山 坡 山 沟 海 拔高 FE 2 (m) me 4 . ; fe 数 th mR 针 毛 鼠 fk 数 #t 鼠 针 毛 鼠 300 一 400 50 0 0 275 一 350 | 50 1 3 250—350 50 0 0 | 150—300 50 2 0 | 109 —250 50 4 oh] 100—250 50 1 0 100—250 50 2 0 100—250 50 1 0 100—200 50 1 0 100—200 | 50 3 0 100—150 | 50 0 0 50 一 75 | 50 1 4 50 一 75 | | 50 1 1 50 一 75 | 50 3 0 25—50 | 50 2 4 25—50 | 50 0 0 = sce d aS | _ pS po 合 计 450 14 0 | 350 8 12 | fia % 3.1 eae 7.3 3.4 境 分 布 差异 问题 ， 到 现在 还 不 能 给 以 定论 。 这 是 问题 的 一 个 分 歧 点 。 其 次 ， 据 周 宇 垣 、 秦 溜 亮 等 〈1981) 在 1962 年 的 调查 中 ， 易 湖山 的 庆 云 寺 一 带 自然 林 中 常见 的 路 此 动物 有 针 毛 鼠 、 而 设 有 提 到 社 鼠 。 可 见 当时 那里 针 毛 鼠 多 于 社 鼠 。 相 反 ， 我 们 1984 年 在 同一 带 ， 海 拔 150 一 350 米 高 度 ， 仅 仅 在 有 访 水 的 沟谷 才 捕 到 针 毛 鼠 ， 而 在 以 外 广 宽 的 林 中 只 有 社 鼠 。 为 什么 会 有 这 些 很 不 相同 的 调查 结果 ? 这 两 个 生态 近似 种 的 种 间 了 矛盾 较 大 ， 种 群 数量 年 变化 存在 着 负 的 相关 关系 可 能 是 这 一 问题 的 唯一 解释 。 事 实 上 我 们 在 同一 生 境 中 ， 当 针 毛 鼠 占 优 势 时 少 捕 到 或 捕 不 到 社 鼠 ， 而 当 社 鼠 占 优势 时 则 相反 。 也 就 是 说 在 不 局 时 期 调查 ， 会 有 不 同 的 结果 是 合 平 自 然 的 。 这 两 个 互相 竞争 着 的 科 的 生境 分 布 ， 是 在 各 自 的 最 适 生 填 要 求 。 开 环境 的 适应 能 力 和 对 种 外 竞争 能 力 等 内 部 因素 ， 在 气候 造成 的 环境 变化 及 由 此 而 引起 的 种 间 了 矛盾 激化 状况 的 改变 等 外 部 因素 共同 作用 下 形成 的 ， 因 而 分 布 能 差异 是 随时 间 而 变化 的 。 因 此 在 未 曾 了 解 这 些 关系 时 就 去 描述 生境 分 布 ， 就 不 免 含糊 、 片 面 。 参考 x 献 [1] 广东 省 昆虫 研究 所 动物 室 、 中 山大 学 生物 系 ，1983; (HEWES), F Met, 379—382. 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It showed the variation of population quantity in this ecosystem hed high stability. In the monsoon evergreen broad-leal forest the variation of all rodent number and the ratio of these two species were more stable than those in the other forest types. The density of ro- dent in the monsoon evergreen broad-leaf forest was higher too. In 1981, the population quantity of R. huan9 was larger than R. niviventer. On the contrary, from 1983 the R. huanJ was less than another. It showed the negative relationship of two species. The regression coefficient of two species was 0.76, ten- ding to 1. It showed this forest was contended for settlement by these two species. Because intrespecific competition affects the variation of these two populations, the difference of habitat distribution that was tried to describe by some authors have become compl- icacy, 关于 内 蒙古 草原 合理 利用 的 浅见 以 内 蒙 锡 盟 中 部 自 音 锡 勒 地 区 为 例 姜 站 (中 国 科学 院 植物 研究 所 ) (中 国 科学 院内 蒙古 草原 生态 系统 定位 站 ) 一 、 问 题 的 提出 音 锡 勒 牧场 位 于 内 蒙 锡林郭勒 草原 中 部 ， 面 积 3730 平 方 公里 ， 历 史上 曾 是 水 章 丰 美的 牧区。 解放 后 ，50 年 代 建 立 了 种 牧场 ， 并 开始 有 了 农业 种 植 活动 。60 年 代 初 期 和 后 期 ， AD Foe Hh ih 4, 现在 已 成 为 12, 000 人 ， 赫 地 20 余 万 亩 的 农 牧 结合 地 区 ， 生产 规模 也 有 了 显著 发 展 ED. 然而 ， 这 里 的 农 收 业 和 草原 利用 仍然 存在 一 些 问题 。 这 主要 是 广 种 薄 收 全 无 施肥 的 草场 生产 力 和 估算 载 亩 量 #1 项 目 人 uh 草场 总 面积 〈 万 亩 ) | §38.5 可 利用 面积 〈 万 亩 ) 406.9 | | BHAT FRAT) 95.1 | 90.5 135.8 57.2 羊 日 食量 〈 干 重 、 公 斤 ) | 2.0 | 2.0 2.0 2.0 只 羊 所 需 草 场面 积 〈 亩 ) 10.9 | 8.0 | 7.8 18.5 a CERRINA) EE) Garage 1k GaP a NE, CA ae | 33 ] 52 225 实际 羊 只 数 〈 万 只 ) 最 高 28 最 低 12.4 (1978) (1975 年 ) 3.9 (1958) 数据 来 源 ，1) 1966 年 、 现 代 草 原 畜 牧 综合 试验 研究 中 心 ， 科 学 研究 资料 汇编 ， 第 一 集 ， 第 177 页 。 2) 1974 年 ， 中 国 科 学 院内 蒙 宁夏 综合 考察 队 : 内 蒙古 自治 区 及 其 东西 部 毗邻 地 区 天 Ae 场 资源 3) 80 一 83 年 中 国 科 学 院内 蒙古 草原 生态 系统 定位 站 围栏 样 地 的 实测 数据 4) 过 牧草 场 的 实测 数据 此 外 ， 实际 羊 只 《 数 由 白 音 锡 勒 收场 提供 。 文 中 引用 的 一 些 资料 ， 如 气象 、 农 牧 业 生产 基本 情况 等 主要 来 自白 音 锡 勒 收 场 。 张 应 奇 、 齐 伯 瘟 、 韩 福 君 等 同志 对 草原 合理 利用 提出 了 宝贵 意见 ， 在 此 说 致 谢 忱 。 BR KW, 产量 低 0-80) MA, TR kM, Ha Ee Bide EAE. AM, BE TE Eh 7k ESE SE, TESS ty hy — PEW RPA KHL”. FPRIR, DARRO ORCOR MDS Bo DAR th, ABW RRSP De, URTRAM RBA. WBE Bob st ks RYMAHE, CECE AAREHM ROKER RMA RMR RK, BARBY 面积 较 大 ， 生 产 力也 较 高 ， 就 目前 章 收 关系 来 讲 甚 至 是 富裕 和 能， 但 由 于 部 分 草场 的 缺 水 ， 放 收 东 动 不 得 不 集中 在 饮水 方便 能 河滩 地 和 并 泉 附 近 ， 使 这 些 草场 因 过 收 而 退化 。 因 之 ， 妇 何 制 止 并 扭转 这 种 草场 的 退化 和 劣 变 ， 使 它 成 为 高 产 稳产 的， 以 畜牧 业 为 中 心 的 综合 经 营 系统 ， 是 当前 章 原 合理 利用 中 带 根本 性 的 问题 之 一 。 二 .草场 的 生产 力 与 草 恤 平衡 从 草场 生产 力 和 牧 畜 数量 的 整体 平衡 来 看 ， 本 区 牧 业 尚 有 较 大 发 展 潜力 。 本 区 土地 面积 3730 平 方 公里 (559.55 RH) . HR H21G HB, 43.75%; BY 538.5 万 亩 ， 占 96.2% (其 中 实际 可 利用 面积 为 409 .6 万 亩 * 占 73%) 。 根据 不 同 参数 估 算 的 载 畜 量 分 别 为 22、37、33 和 52 万 羊 单位 〈 表 1) 。 即 使 以 载 畜 量 最 低 的 退化 草场 为 准 ， 也 大 致 相当 于 1966 年 以 来 的 平均 牧 畜 头 数 。 而 其 他 估算 载 畜 量 都 较 实 际 性 畜 头 数 为 高 。 这 说 明 本 区 尚 有 明显 的 增产 玉 力 。 其 次 ， 每 羊 单位 实际 占有 的 草场 面积 平均 为 24.2 亩 ( 表 2) ， 变 动 于 14.4 至 32.6 亩 之 间 。 其 中 50 年 代 竹 畜 很 少 ， 故 草场 非常 富裕 为 102.1 亩 。 随 着 牲畜 的 增多 ， 每 羊 单 位 占有 的 面积 逐渐 减少 ,如 1967 年 和 1975 年 性 畜 高 峰 时 减 为 14.7 和 14.4 亩 。 如 以 此 高 峰 期 的 每 羊 单位 所 占 面积 与 按 退 化 草场 估算 的 面积 〈18.5 亩 ， 见 表 1) 相 比 , 则 章 场 偏 小 ,已 无 湾 力 可 言 。 当 然 这 只 是 供 分 析 用 的 一 种 极端 的 情况 ， 如 就 历年 羊 占 有 章 场 面积 的 平均 值 来 讲 ， 显 然 是 远 远 夫 于 估算 所 需 面 积 〈7.9 一 18.5 亩 ) 。 这 也 足以 印证 在 现 阶段 草场 还 是 绰绰有余 的 。 然而 ， 章 场 的 实际 利用 和 章 畜 平衡 状 训 并 不 完全 如 此 。 首 先是 章 场 利用 在 空间 和 时 间 上 的 不 均衡 性 。 在 上 全 区 草场 面积 11%% 的 玄武 兰 台 地 人 缺 水 草场 上 ， 夏 秋季 几乎 没有 利 用 ， 仅 在 冬 春 有 雪 复 盖 时 有 轻 度 放 牧 。 而 在 河谷 和 饮水 点 附近 地 区 却 处 于 过 牧 状 态 。 收 Ria a +See AA GE, ABST” . 实测 结果 ， 如 表 1 所 示 ， 退 化 章 场 的 产 章 量 与 60 年 代 路 线 式 调查 以 集 的 同期 数据 相 比 ， 降 低 了 39.9%。 再 次 是 有 章 而 无 储备 仍 难免 受灾 减产 。 本 区 有 面积 近 半 (46%% 关 的 优质 羊 草 割 章 场 ， 但 割 储 不 力 ， 大 部 分 仍然 是 放牧 利用 ， 一 遇 雪 突 ， 有 章 用 不 上 上 ， 优 势 变 为 劣势 。 表 2 揭示 了 1966 到 1978 年 性 畜 头 数 的 两 次 较 明 显 的 起 落 ， 降 落 的 幅度 在 12 万 到 28 万 之 间 ， 达 48%% 。 这 是 冬 场 问 题 的 又 一 个 侧面 。 再 从 性 畜 的 生长 发 育 状 况 来 看 ， 同 全 国 其 他 牧区 一 样 ， 也 没有 摆脱 “ 夏 壮 秋 肥 冬 妆 春 贫 ” 的 困境 。 问 题 的 实质 依然 在 干 冬季 人 缺乏 相应 的 干草 储备 和 足够 的 放牧 草场 。 综 上 所 述 ， 对 本 区 草场 资源 的 利用 现状 和 草原 生态 系统 的 草 畜 平衡 关系 ， 可 以 得 出 如 下 认识 : 即使 把 早年 产 草 量 的 波动 考虑 在 内 ， 从 全 局 来 讲 还 不 是 草 不 够 用 ， 而 是 未 尽 其 用 ， 未 善 其 用 。 竹 畜 头 数 的 周期 性 起 落 并 不 能 确切 反映 草 瘟 平衡 中 慢 群 的 销 长 规律 ， 苷 锡 勒 牧场 历年 牧 畜 头 数 2 ee . peta ol ny, ese | 每 羊 单位 占 | Rp SEAS SEERA eaters Cape 有 的 草场 面 | 备 ot 年 度 、 | RR | 位 (只 ) | 合 头 数 的 % | 积 《 言 Wari gen 1,019 | 可 利用 草场 58 | 24,952 39,832 | 21,976 88.0 102.1 | 面积 为 406.9 66 | 157,063 270,388 | 134,668 85.7 15.0 ale 67 | 153,950 | 276,565 | 130,215 84.5 14.7 4) a 68 109,621 | 201,741 91,197 83.0 20.1 69 118,393 225,778 96,916 81.8 18.0 1970 | 95,953 199, 298 75,287 | 78.4 20.4 | ae 71 ~+| 106,373 218737 83,901 78.8 | 18.6 | 72 | 120,758 251763 | 。 94,917 7e.6° ©) “dels 73. «| «129,211 276,409 100,375 77s > | Tae | 74 128,515 273,595 98,899 (8.92 bh * MMez 75 | «184,536 281,611 104,299 和 | 去 起 76 | 124,988 | 269,519 95,747 76.6 15.0. 0 77 113,654 241,795 87,715 77.0 16.8 | 78 二 | 63,759 124,585 51,331 80.0 32.6 二 落 79 81,368 | 143,245 68,731 84.0 28.4 | 1980 84,219 150,201 70,625 83.8 27.0 | 81 79,131 170,758 82,144 84.5 23.8 82 102,858 175,288 88,120 85.6 23.2 107,294 210,617 87,614 而 是 草场 利用 在 空间 和 时 间 上 的 不 均衡 性 和 不 合理 性 、 特 别 是 缺乏 冬 章 储备 的 必然 结 果 。 如 能 针对 这 些 问题 加 以 改进 ， 则 生产 潜力 的 发 挥 是 可 以 期 待 的 。 三 、 合 理 利 用 草场 资源 的 几 点 意见 为 了 使 这 一 问题 的 分 析 不 局 限于 本 区 ， 更 多 一 些 普遍 性 ， 拟 着 眼 于 草原 生态 系统 的 结构 和 功能 ， 特 别 是 能 流 、 物 流 过 程 的 调控 ， 加 以 探讨 。 为 了 获得 更 多 的 草原 生产 、 特 别 是 家 蕾 生产 ， 可 以 从 调整 章 畜 之 间 关 系 着 眼 ， 采 取 开源 节 流 ， 提 高 草原 生态 系统 输出 效益 的 策略 。 开源 ， 首 先 要 提高 第 一 性 生产 ， 为 畜牧 业 发 展 提供 坚实 基础 。 这 包括 : 缺 水 天 然 草 原 的 开发 、 人 工 和 半 人 工 草 地 饲料 地 的 建立 以 至 作物 种 植 这 样 一 些 农业 手段 。 此 外 ， 广 又 地 讲 如 草原 防护 林 分 、 浇 丛 带 、 围 栏 和 草 圆 图 的 建立 等 都 是 行 之 有 效 的 措施 。 而 章 原 的 合理 利用 、 野 生动 植物 资源 的 保护 与 管理 、 家 畜 品 种 改良 和 快速 饲养 提高 饲料 转换 效 率 等 则 是 节 六 和 提高 输出 效益 的 关键 。 1、 人 工种 草 、 种 饲料 可 以 显著 提高 牧草 的 产量 和 质量 。 这 在 农 牧 结合 、 综 合 发 展 和 环境 保护 上 是 有 战略 意义 的 重要 措施 。 在 我 国 温带 草原 ， 年 降水 量 300 一 400 毫 米 ， 植 物 生 长 期 100 一 150 天 的 地 区 ， 人 工种 章 卓 有 成 效 者 已 是 事实 。 中 国 科 学 院内 蒙 草 原生 态 系统 定位 站 在 白 音 锡 勒 建立 的 600 Hi 羊 草 人 工 章 地 在 大 早 之 年 〈1983 年 ) 取得 了 199.8 公 斤 干草 / 亩 的 产量 ， 较 周围 天 然 羊 章 草原 增产 1.76 倍 。 据 白 音 锡 勒 牧 场 齐 伯 益 同志 的 记录 ， 该 场 贮 冬 章 每 只 牲畜 平均 200 斤 、 人 饲料 20 Fr, 在 1977 年 大 雪灾 之 年 保 畜 率 达 59%%。 其 中 有 农 牧 综合 经 营 条 件 的 鸟 逊 吐 儒 分 场 、 每 只 有 章 500 斤 ， 料 50 斤 ， 保 畜 率 90% 以 上 。 而 邻近 的 阿 巴 哈 那 尔 旗 由 于 没有 冬 草 贮备 完全 tk 靠 天 然 草 场 放 牧 ， 损 失 牧 畜 达 90% 。 这 是 多 么 鲜明 的 对 比 ! 该 场 建 场 30 年 来 ， 冬 春季 节 曾 受 过 9 次 大 灾 ， 损 失 累 计 1, 100 万 只 性 畜 〈 羊 ) ， 每 只 30 元 ,折合 3 亿 3 千 万 元 。: 这 主要 与 冬 草 储 运 不 力 有 关系 。 如 果 把 这 笔 钱 折合 成 草料 〈1 元 买 100 斤 草 ， 或 10 斤 半 料 ) ， 可 供 5, 000 万 只 牲畜 过 冬 之 用 ) . 由 此 可 见 有 没有 冬 草 储备 ， 搞 不 搞 农 牧 结合 与 牧 业 RE 是 多 么 休戚 相关 ， 影 响 全 局 的 问题 ! 但 是 ， 应 当 指 出 ， 在 草原 地 区 建立 人 工 草地 必须 讲求 因地制宜 ， 绝 不 是 到 处 都 可 以 种 植 。 即 使 在 典型 草原 区 ， 也 要 选择 宽 谷 、 奉 形 浅 渤 地 、 水 肥 条 件 较 好 的 地 段 。 至 于 降 水 量 200 毫 米 左右 的 攻 漠 草原 区 就 更 必须 严格 地 选择 一 些 低 填 积 水 、 有 浴 灌 条 件 的 河 漫 滩 或 者 坡 枇 有 径流 汇集 地 段 为 宜 s 考虑 到 藻 并 章 原 区 干旱 多 风 的 特点 ， 近 年 来 有 半 人 工 草地 的 经 验 2" 。 简 言 之 就 是 不 耕 翻 土地 、 破 草皮 补 播 早生 优质 牧草 的 天 然 草 地 。 成 功 的 关键 在 于 是 否 选择 有 洪江 条 件 和 集聚 径流 的 隐 域 性 地 段 。1975 年 以 来 四 子 王 旅 推广 半 人 工 草地 近 20 万 亩 ， 每 年 贮备 干草 3000 多 万 厅 ， 基 本 上 保证 了 100 万 头 只 牲畜 的 冬 章 补 饲 。 2. 既 然 能 种 草 ， 为 什么 不 能 种 饲料 粮食 作物 使 草原 农业 向 更 “高 级 ”发 展 ? 这 似乎 是 理所当然 的 发 问 ， 可 能 也 是 草原 农 区 日 益 扩 展 的 “依据 2 。 首先 ， 应 该 把 多 年 生 牧 草 的 种 植 同一 年 生 作 物 〈 包 括 饲 料 ) 为 对 象 的 农垦 活动 严格 加 以 区 别 。 因 为 多 年 生 牧草 的 生态 学 特性 更 近 于 天 然 章 原 植物 ， 有 些 植物 GR) 本 来 就 是 天 然 草原 的 优势 种 。 一 旦 建成 草地 无 需 年 年 耕 翻 , 有 较 强 的 抗 风 能 和 抗旱 害 能 力 ; 是 较为 稳定 的 生态 系统 。 一 年 生 作 物 则 不 然 ， 它 们 多 系 中 生 植 物 ， 在 草原 生境 下 ， 通 党 受 和 干旱 ， 风 水 和 盐 碱 的 威胁 ， 是 一 种 产量 低 而 不 稳 非 常 脆 弱 的 生态 系统 。 这 里 要 提请 广 意 的 就 是 这 类 农田 生态 系统 。 以 本 区 春小麦 生产 为 例 ， 据 牧场 70 一 81 年 的 资料 ， 平 均 田产 92 厅 ， 变 动 于 52.9 到 127.5 斤 之 间 。 而 在 局 部 地 区 甚至 有 过 颗粒 无 收 的 记录 。 产 量 的 摆动 与 降水 状况 有 BD 关系 。 这 里 年 降水 量 350 训 米 左 右 ，70%% 集 中 于 6 一 8 月 降落 。 但 降水 的 年 、 季 节 变 幅 很 大 、 春 旱 和 伏旱 的 影响 尤其 严重 。 如 79 年 多 雨 达 500 毫 米 ， 丰 年 148 帮 / 亩 。 而 80 年 仅 177.7 训 米 ， 小 麦 生育 期 4 一 8 月 的 降水 只 有 119.2 毫 米 ， 分 别 相当 于 常年 的 50.7% 和 44.9%. FERRE, 64.77] Ho 1) 李 济 尚 内 蒙 乌 盟 四 子 王 旗 章 原 工 作 站 ，1983， 试 谈 半 人 工 草 地 的 经 济 效益 〈 油 印 本 ) 。 Hu, BRADGATE AD EAA I. HE BA Ile SLID 的 天 风 日 数 分 别 为 6.2 和 4.9 天 ， 占 全 年 的 23%% 和 18.2%。 大 风 和 春 旱 再 加 上 与 迅速 的 温 回 升 相 重合 ， 严 重地 威胁 着 小 麦 的 出 苗 、 着 苗 和 生长 ， 轻 则 缺 苗 断 城 ， 重 则 需 要 重 潘 。 不 仅 如 此 ， 此 时 被 翻 耕 的 麦田 士 壤 几乎 处 于 裸露 状态 ， 风 人 蚀 是 严重 的 。 均 层 的 细 寺 | 粒 易 于 被 反 歇 走 ， 与 底层 相 比 ， 减 少 5 一 20%， 相 对 地 粗 砂粒 增加 了 7-13%。 表层 30 le 米 土 层 的 有 机 质 含量 降低 到 1.35-2.29%， 比 开 星 前 草原 暗 栗 钙 土 的 平均 有 机 质 合 量 (3.14%) FRR T57% ~ 27%. SRA HL PM T 30-60% :>。 这 不 仅 反映 着 士 壤 肥力 的 降低 ， 更 严重 的 则 是 沙漠 化 的 扩展 ， 威 胁 着 章 原生 态 平衡 的 大 事 。 因 为 ， 在 这 里 试 提 出 “草原 农业 ”这 样 一 个 概念 。 借 以 强调 它 是 在 同上 述 环境 胁迫 作 斗 争 中 发 展 起 来 的 。 不 重视 这 些 胁迫 、 不 克服 这 些 胁迫 ， 或 者 套用 湿润 地 区 的 农 作 制 度 和 技术 都 将 导致 失 败 ， 甚 至 给 整个 草原 环境 和 资源 带 来 危害 。 因此 章 原 作物 种 植 农业 应 当 有 自己 的 策略 ， 即 通过 农田 作物 结构 和 农田 环境 条 件 的 调整 与 改善 ， 提 高 对 干旱 、 风 暴 和 盐 碱 等 胁迫 的 抗 性 ， 达 到 稳产 高 产 的 目的 。 为 此 首先 要 选择 避风 聚 水 的 地 形 、 诸 如 四 周 环 山 或 丘陵 的 盆地 或 谷地 、 较 粘 重 肥厚 的 土壤 。 避 锡 开阔 、 倾 斜 、 当 风 的 地 形 和 砂 性 较 重 士 层 浅 藩 的 土壤 。 事 实证 明 如 果 不 这 样 作 ， 开 明 种 植 作物 3 一 5 年 后 就 要 沙化 。 第 二 ， 是 从 作物 本 身 、 特 别 是 农田 结构 与 布局 的 调整 ， 达 到 增进 地 力 、 增 强 对 风蚀 和 干旱 的 抗 性 以 至 高 产 稳产 的 目的 。 近年 来 采用 条 田 章 田 轮作 压 青 和 留 高 着 的 防风 刨 措施， 起 了 一 定 的 作用 。 如 和 白 音 锡 勒 的 乌 逊 吐 鲁 分 场 和 锡 盟 兰 旗 黑 城 子 牧 场 等 地 都 有 一 些 经 验 。 但 轮 鞭 期 仅 一 年 ， 而 且 必 须 在 夏秋 季 提 前 翻 夺 人士 。 生 物 量 有 限 、 肥 效 不 大 固 不 待 言 ， 更 值得 注意 的 是 春季 大 风 时 节 ， 士 壤 表面 依然 处 于 无 植被 复 盖 的 状态 ， 实 际 上 防风 包 的 作用 是 难以 期 待 的 。 为 此 ， 白 音 锡 勒 场 有 进一步 的 试验 。 即 用 二 年 生 牧 草 (EAP Melilotus suaveo lens) 同 春小麦 条 状 间作 。 先 按 一 定 行距 全 面 地 条 播 草木 军 ， 再 分 出 一 半 田 块 ， 在 已 播 草木 标的 行 间 播 下 春 麦 。 当 年 形成 才 与 草木 标的 间作 地 。 另 外 半 块 则 形成 一 片 章 ABR 地 。 秋 季 收 麦 ， 割 章 后 放牧 。 第 二 年 在 草木 标 地 块 上 播 小 麦 ， 双 一 半 地 任 赁 草木 标 萌 长 成 草地 。 秋 收 、 割 章 后 放 一 季 收 。 如 此 二 年 一 轮 ， 婚 能 增进 地 力 又 能 终年 有 植物 复 盖 地 面 以 抗 风蚀 而 且 可 获 豆 科 牧草 和 放牧 之 利 ， 可 谓 一 举 三 得 。 在 种 植 一 年 生 匈 料 和 粮食 作 物 时 ， 千 方 百 计 地 把 两 年 生 或 多 年 生 豆 科 收 草 加 进去 抗 风蚀 的 策略 看 来 是 值得 推荐 的 。 3. 草 原 林 业 草原 区 的 乔木 和 林 分 通 带 是 分 布 在 隐 域 地 境 上 的 ， 如 沙 地 、 河 岸 、 谷 地 和 山地 阴 坡 等 。 在 地 形 平坦 、 排 水 良好 的 显 域 地 声 上 ， 乔 木 根 系 向 下 伸展 到 一 定 深 度 ， 即 可 能 遇 到 较 厚 的 钙 积 层 〈 这 是 与 生物 气候 密切 相关 的 草原 土壤 特性 ) 或 者 盐 碱 ， 或 者 地 上 部 受 强 列 的 日 晒 和 过 多 的 蒸腾 耗 水 ， 往 往 不 能 成 活 。 即 使 在 人 工 帮 助 下 可 以 成 林 ， 也 难以 持 入。 所 以 ， 林 带 、 林 网 的 提 法 建议 考虑 改 为 林 块 或 林 户 ， 而 且 湿润 森林 地 区 的 一 套 技 术 和 概念 应 结合 草原 干旱 半 干 旱 区 的 生态 特点 加 以 修正 。 明 确 是 在 草原 区 进行 造林 ， 甚 至 不 妨 树立 “草原 林业 ”的 概念 ， 对 指导 生产 实践 可 能 是 有 益 的 。 国 外 ， 如 澳大利亚 和 法 ————————E 1) HAM, 1981, 草原 生态 系统 中 的 土壤 问题 。 章 原生 态 系统 研究 第 一 期 ，170 一 176 页 。 了 Ee ee eS eee eo ee. ee ee ee 国都 有 一 些 地 中 海 气候 的 干旱 、 半 王 旱 草原 地 区 。 这 里 的 稀疏 分 布 的 树木 和 较 多 的 灌木 被 看 作 有 益 于 防止 水 土 流失 、 有 益 于 放牧 性 畜 的 健康 兹 通过 放牧 促进 整个 草原 生态 系统 营养 循环 的 不 可 缺少 的 重要 环节 。 我 国 草 原 基 本 上 无 林 ， 即 使 有 ， 也 只 见于 砂 地 和 山地 阴 坡 这 样 一 些 隐 域 地 段 ， 因 此 问题 是 如 何 造林 、 造 灌 丛 。 但 我 们 还 是 可 以 得 到 一 些 借 鉴 。 璧 如 说 有 树 而 不 密 ， 甚 至 不 必 成 林 ， 这 正 是 草原 “森林 ”的 特点 。 但 也 足以 发 挥 其 护 草 护 牧 的 效益 。 4. 农 牧 结合 “ 双 包 ?“ 以 来 ， 牧 区 生产 、 草 原 利用 发 生 了 显著 变化 ， 正 朝 着 有 利 方 向 发 展 ， 但 根本 的 出 路 仍 在 于 农 牧 结合 。 83 年 推行 性 畜 包产 时 、 章 场 并 没 同步 包 下 去 。 因 此 ， 人 们 担心 随 着 性 畜 的 增加 ， 本 来 已 经 退化 的 草场 是 否 会 更 加 严重 。 但 很 快 二 草场 也 包 了 下 去 ， 牧 民 正 以 前 所 未 有 的 积 极 性 在 致力 于 围 章 贺 轿 和 人 工 半 人 工 草地 的 建设 ， 可 以 预期 ， 牧 业 即 将 得 到 较 大 发 展 。 然而 如 果 不 从 较 大 的 也 区 范围 和 较 丰 广 的 草原 土地 、 资 源 利 用 角度 加 以 综合 规划 与 调整 ， 仅 赁 较 单一 的 资源 利用 和 局 部 生产 潜力 的 发 挥 ， 深 恕 增 产 势 头 难以 持久 而 且 增 产 幅度 也 属 有 限 。 原 因 很 清楚 ， 即 有 条 件 进 行 围 从 育 草 或 种 草 的 地 块 东非 比比 此 是 、 而 是 为 数 有 限 。 这 就 需要 重新 考虑 ， 如 何 更 集约 取 利用 这 有 限 的 资源 ， 如 何 提 高 其 单产 改善 其 质量 以 及 如 何在 不 同好 区 之 间 建 立 综 合 经 营 打 系 的 问题 ,或 者 换言之 ， 如 何 走 农 牧 结 合 的 道路 ， 如 何 改建 草原 农 区 的 问题 。 以 锡 嚼 中 部 典型 草原 地 区 为 例 ， 北 部 、 中 部 分 别 受 低温 、 砂 地 条 件 的 限制 ， 可 以 种 草 、 但 作物 产量 低 ， 不 到 100 斤 / 亩 ， 而 且 不 稳 ， 是 以 收 为 主 。 南 部 气候 较为 温和 ， 成 为 农 区 和 农 牧 交 错 区 。 作 物产 量 较 高 (200 帮 以 上 ) 而 且 较 为 稳定 。 此 类 草原 农 区 的 生产 潜力 最 大 ， 但 目前 的 单一 粮食 作物 种 读经 营 ， 远 远 不 能 发 犀 其 潜力 。 因 之 ， 它 是 农 笋 综 合 经 营 的 基础 ， 是 应 予以 重视 和 改造 的 对 象 。 BUR PRL ORA AE FRE, FRM RIOR. REAR IA 整 农 田 作 物 结构 布局 外 ， 最 重要 的 就 是 增 施 有 机 肥 、 提 高 土 窗 的 保 滴 能 力 和 肥力 。 这 必 须 底 靠 来 自 畜 牧 业 的 碾 犯 和 类 吧 。 有 了 肥 ， 就 可 以 提高 作物 单产 , 就 可 以 避免 广 种 薄 收 、 肥力 降低 的 亚 省 御 汞 。 退 大 一 部 分 农田 ， 改 种 牧草 和 饲 骨 ， 促 进 玫 业 的 发 展 ， 换 回 更 多 的 肥料 ， 从 整体 上 变 为 和 良性 循环 。 从 畜牧 ， 或 者 动物 饲养 来 讲 ， 有 了 饲 草 和 问答， 就 可 以 从 纯 放 牧 到 放牧 加 补 包 以 至 舍 包 加 放牧 。 从 粗放 的 毛皮 肉 杀 营 到 以 乳 肉 为 主 的 集约 笃 营 。 从 单一 的 家 畜 扩 展 到 家 &. Akh (&. WE) 近 志 和 食用 菌 类 的 间 养 和 栽培。 通过 食物 链 关系 建立 结构 复 杂 的 系统 。 这 有 是 提高 能 量 转换 利用 效率 、 保 持 营 养 循环 平衡 的 途径 ;一 条 缩短 生产 周期 多 种 经 营 提高 经 济 效益 的 途径 。 愈 来 愈 多 的 人 认为 : 这 就 是 大 农业 综合 发 展 ， 或 者 更 具 体 地 叫做 “生态 工程 ”。 例 如 广东 的 桑 基 鱼 塘 、 四 川 的 稻田 养 鱼 养 持 、 山 东 的 果园 种 饲 BH, GRA EE, EMER Ab ABO pa re RAR 与 农 站 业 的 宗 合 经 营 , SSRLSASHKLARAVERLEA. BA, 在 草原 农业 的 基础 * 双 包 即 将 性 冀 和 草场 同 对 由 牧民 承包 的 制度 。 上 ， 建 立 具 有 章 原 特色 的 生态 工程 系统 不 也 是 完全 必要 与 可 能 的 吗 ! 因此 ， 草 原 农 业 的 改造 、 章 原生 态 工程 的 开发 是 草原 合理 利用 与 保护 上 带 根本 性 的 策略 。 人 类 经 济 活动 对 东湖 生态 系统 的 影响 章宗 涉 = OXI 《中国 科学 院 水 生生 物 研究 所 ) 武汉 东湖 是 长 江 中 游 的 一 个 中 型 浅水 湖泊 ， 位 于 湖北 省 武汉 市 武昌 区 的 东北 部 。 (AD 表 1 列 出 了 东湖 主要 自然 地 理 和 形态 特征 。 湖 的 东 半 部 被 人 工 路 堤 与 主 湖区 分 隔 ， 许 多 湖 湾 也 被 搓 作 养 鱼 用 ， 但 都 仍 可 与 主 湖 区 相通 。 东湖 是 一 个 具有 多 种 功能 的 城市 湖泊 ， 其 主要 功能 为 : “ 列 为 联合 国教 科 文 组 织 人 与 生物 圈 计 划 的 879 项 : 人 类 经 济 活动 对 湖泊 生态 系统 的 影响 ”。 一 75 一 东湖 主要 自然 地 理 和 形态 特征 卖 1 1. 地 理 座 标 ;， 东经 114?23， 北 纬 30"33。 / -6. 湖 面积 ，27.9km:2z 〈 水 位 高 程 为 20.5m 2. 气 温 ， 年 平均 16.7:C。 最 高 月 平均 29.3”…“ Rt) . (7H) ;最 低 月 平均 3.8"C (1H) © 7. 容 积 :， 69x 10sems。 3. 降 雨量 ， 多 年 平均 1163.3mam, 春 夏 占 75%j; | 83: 水 深 : 平均 2.21m， 最 大 4.75m。 最 高 190mm (79) 。 | ”9. 集 水 区 面积 ;187km:。 4. 年 蒸发 量 ，1148mm。 10. 水 循环 : 多 循环 型 。 5. 年 太阳 辐射 量 ， 106883KCDI/M 。 11. 7k#e PA]: 0.44 年 。 1. 生 活 和 工业 用 水 水 源 。 沿 湖 共 有 8 个 水 三 ， 供 水 量 约 30-35 万 吨 / 日 。 2. 渔 业 。 利 用 天 然 食 料 进 行人 工 放 养 链 (Hypophthalmichthys molitrix), ff? (Aristichthys nobilis) 等 ， 产 量 逐 年 上 升 ， 目 前 年 总 渔 获 量 在 500-800 吨 & 右 。 3. 游 览 和 疗养 。 东 湖 为 全 国 著名 旅游 风景 区 ， 建 有 公园 、 游 泳 场 、 水 上 运动场 和 疗 养 院 等 。 4,. 农 业 灌 法 水 源 。 有 农用 系 站 几 十 个 ， 年 取水 量 约 为 1500-2500 万 吨 。 主 湖区 周围 的 土地 利用 人 情况， 城镇 居民 区 和 工业 区 集中 于 湖 的 西部 和 西南 部 ， 面 积 #926.8Km*, 4M RH 27.6%; RAMAAI4.2Km*, 435.3%; 山 轴 和 果园 为 36Km?’, “437.1%, 对 东湖 的 水 生生 物 学 研究 ， 从 50 年 代 就 已 开始 进行 ， 许 多 结果 均 已 陆续 发 表 。 刘 建 康 对 东湖 的 湖泊 学 和 渔业 作 了 较 全 面 的 报导 5 导 ,! 1。 近年 来 ， 对 东湖 在 人 类 活动 影响 下 发 生 的 加 速 富 营养 化 过 程 ， 日 益 受 到 重视 。 从 浮游 植物 5 2， 浮游 动物 "1， 气 、 磷 物质 C7 130 等 各 个 方面 也 已 有 较 完 整 的 论述 。 一 .生物 群落 生态 变化 自 养 型 生物 一 一 浮游 植物 的 大 量 繁 殖 是 水 体 富 营 养 化 的 主要 标志 。 东 湖 浮游 植物 的 数量 在 近 几 十 年 中 增长 了 好 多 倍 “〈 图 2) ， 种 群 结构 由 以 甲 芝 和 了 硅 营 占 主 要 比例 演 A Chi AUR AE (AD 。 从 春 末 直到 秋 未 ， 经 常 出 现 蓝 营 “ 水 华 ”， 在 某 些 湖 区 形 m “MR”. 在 岸 边 厚 层 堆积 ， 腐 败 发 臭 。 形 成 “水 华 ” 的 主要 种 类 是 水 华 微 讲 莹 (Microcystis flos-aquae) . fd Bik#m (M-auroginosa) 、 螺 旋 鱼 腥 莹 (Anabaena spiroides) 、 水 华 束 丝 藻 (Aphanizomenon flos-aouae) 和 Je EMH COscillatoria limosa) 等 。 ind/ ml i04 WLC CIT 28) | rm 10¢ | MAK Ce | | | 四 eg | eer | Ph | ao | 站 lat | , 10? | | | e 1956 57 1963 64 1973 74 1982 (42) 图 2、 东 湖 泽 游 植物 现存 量 〈 年 平均 值 ) 图 3 湖 心 区 泽 游 植物 种 类 组 成 〈%%) 的 变化 浮游 植物 的 初级 生产 量 〈 黑 白 瓶 测 氧 法 测定 ) 极 高 。 〈 表 2) 东湖 浮游 植物 初级 生产 量 〈 毛 生产 量 ， 卫 G) #2 3 1973—1975 1983 最 高 水 柱 日 产量 mont I 站 8.7 8.8 (g0,/m*) 湖 湾 区 工 站 -. 10.8 13.6 水 柱 年 产量 湖 心 区 II 工 站 202 一 234 263 一 351 ~“ 492 (gc/m*) acs TI 站 | 237—251 \ 254—484 4 700 4 与 此 同时 ， 水 生 高 等 植物 却 急 剧 减 少 。 据 陈 洪 达 等 " 生 5 资 料 ，1962-63 年 时 ， 水 生 高 等 植物 在 全 湖广 泛 分 布 ， 植 被 面积 在 主 湖区 中 占 40%，1965 年 后 已 几乎 绝迹 。 从 两 个 断面 上 生物 量 的 变化 ， 可 明显 地 看 出 这 一 点 ( 表 3) 。 优 势 种 群 也 发 生变 化 ， 原 来 为 黄 丝 # (Potamogeton maackianus) ， 现 已 被 大 茨 营 (Najas major) 所 替代 。 水 生 高 等 植物 生物 量 〈 湿 重 ，8/m ) #3 te ae eee ae 断 SEE 1962 1963 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 因此 ， 这 两 类 初级 生产 者 的 相对 作用 也 发 生 了 变化 。 (A 并 | 让 wawmg AZ 4) 80 也、 OE LEE Vr ae ea 1964 1973-~75. 1983 (年 ) WG 图 4， 东湖 泽 游 植物 和 高 等 植物 初级 生产 量 的 相对 值 〈 占 总 初级 生产 量 的 4 ) 浮游 动物 的 变化 也 是 明显 的 。 rs? 9 首先 是 数量 增加 ， 主 要 是 轮 虫 和 原生 动物 ( 表 4) 。 其 次 ， 群 落 结构 趋 于 简单 化 ， 种 类 减少 或 发 生 改 变 。 奢 循 惩 61 计算 了 原生 动物 的 种 类 多 东湖 湖 心 区 泽 游 动物 数量 (ind/ 工 ) 卖 4 给 | 1962 1974 1975 1979 1980 | 总 用 4705 8128 4877 6981 10804 其 中 原生 动物 | 4329 7050 4138 5325 10183 轮 可 332 1028 676 1583 510 样 性 指数 (二 一，，60 年 代为 1.10，80 年 代为 0.89。 优 势 种 原 为 大 弹跳 贝 ( Halteria grandinella) 和 似 钟 虫 (Vorticella similis) ，1981 年 时 则 为 侠盗 虫 (Strobi- lidium humile) 和 简 壳 虫 (Tintinnidium fluvistile) ， 肉 足 虫 类 的 半球 法 帽 虫 (Phryganella hemisphaerie) 出 大 量 出 对。 黄 实 飞 5 计算 湖 心 区 的 轮 虫 多 样 S-1 MARR Cipgeny> 由 1962 年 的 5.16 降 为 1982 年 的 3.54。 原 RARER BR (Ke- raella cochlearis) 为 针 徐 多 肢 纶 虫 (Polyarthra trigla) 、 前 额 犀 轮 虫 (Rhi- no-glena frontalis) 、 裂 尾 昌 纹 轮 虫 (Anuraeopsis fissa) MAR FBR Hh (Brachious anguleis) 等 所 取代 。 枝 角 类 和 梯 足 类 动物 也 有 种 类 上 的 变化 。 MaRS MAR (未 发 表 资料 ) 曾 先 后 用 平板 培养 靶 测 定 了 湖水 中 蜡 养 细菌 的 数量 ， 从 表 5 可 见 增 加 的 趋势 明显 ， 湖 心 工 站 近 20 年 中 增加 了 百倍 以 上 ， 工 站 则 更 多 (#5) 。 东湖 湖水 噶 养 菌 数量 (FT/S) 5 1962.7- 1973.7- 1975.1- 1981.6- 1982.1- 1983.1- 63.6 74.6 75.12 8.11 S2zeh2 83.12 7 hai 站 232 447 972 8947 41548 28244 I 站 691 1564 6996 13495 40058 159415 透明 度 值 决定 于 湖水 中 无 机 和 有 机 悬 浮 物 。 浮 游 生 物 的 量 ， 是 水 质 的 一 个 重要 指 标 。 东 湖 湖 水 7-10 月 生长 季节 的 平均 和 最 高 透明 度 值 都 下 降 明 显 ， 而 且 湖 心 区 和 湖 湾 区 的 差别 也 越 来 越 小 ， 表 明 水 质 恶化 在 不 断 扩 大 《图 5) 。 He Bei Tit aR 水 “ 量 输入 量 〈 吨 /年 ) (万 吨 / 年 ) N P 有 xg 2805 96.8 11.4 山 岗 果园 2953 53.7 2.9 城镇 居民 | 2198 32.1 6.9 6 AME (%) N 了 53.0 53.8 29.4 TE AWG 17.6 32.5 RM WATS aE & 工 站 平均 透 明度 最 商 过 明 度 | | % F lia aoe 200 4 i, ee XN ‘\ XN N N \F 7 wee x z= 100 = seh tee | ak a ea a = Ris % 0 2 RE Se ee SE ee eee cm 1956 57 63 64 73. 74 75 60, $1 4082} 83K) 325 “东湖 湖水 透明 度 (7-10F) =. 氮 、 磷 的 收 支 及 分 布 上 述 生物 群落 的 生态 变化 都 反映 了 东湖 的 加 速 富 营养 化 进程 ， 而 所 、 磷 等 营养 物质 的 增加 是 促进 水 体 富 营养 化 的 主要 原因 。 由 于 东湖 局 围 地 区 城镇 和 工农 业 的 发 展 ， 输 入 的 氮 、 磷 也 随 之 增加 。 据 测算 ， 目 前 城镇 生活 污水 和 工业 废水 的 管道 排放 一 一 点 源 输 入 约 占 所 总 输入 量 的 50%， 磷 总 输入 量 的 73 %。 其 中 的 三 个 主要 污水 排放 口 〈 水 果 湖 、 妈 港 和 杜 家 桥 ) 的 污水 量 占 总 污水 量 的 80 %。 (BRAD 。 非 点 源 的 氮 、 磷 来 源 也 都 与 人 类 活动 有 关 。 来 自 三 种 不 同类 型 的 土地 利用 类 型 的 地 表 弃 流 中 带 来 的 氛 、 磷 量 占 总 输 入 中 的 第 二 位 〈 表 6) 。 其 他 还 有 湖 湾 养 鱼 时 施加 肥料 、 湖 面 降水 等 。'"“ 81) 生物 固氮 量 在 整个 负荷 量 中 占 的 比例 虽 不 大 ， 但 它 在 藻类 生长 季节 提供 了 易 被 利用 的 补充 氛 源 ， 对 “水 华 ” 的 形成 ， 浮 游 植物 的 种 类 演 替 应 起 着 特殊 的 作用 5 "。 根据 上 述 数 值 计 算 ， 东 湖 的 氮 、 磷 年 负荷 量 分 别 为 19.2 和 3.2 克 / 米 ?" 年 。 东湖 的 所 、 磷 输出 也 主要 决定 于 人 类 的 活动 一 一 生活 和 工农 业 的 用 水 和 倭 业 捕 捞 。 所 的 输出 以 前 者 为 主 ， 而 磷 的 输出 则 两 者 各 半 。 图 6 是 东湖 的 氮 、 磷 输入 和 输出 平衡 图 。 通 过 收 支 计算 ， 进 入 东湖 的 所 、 磷 中 的 大 积分 是 滞留 在 湖 中 的 ， 分 别 占 总 输入 量 的 62% 和 79 %。 根据 粗略 计算 ， 积 累 在 湖 中 的 氮 、 磷 在 生态 系统 中 各 个 组 分 中 的 分 配 情况 大 致 如 图 7 所 示 。 j 生活 污水 和 工业 废水 | N, 317.3 ( 56.5) P 65.6 ( 72.7) N 182.6 ( 32.5) P 21.2( 23.5) 湖面 降水 N 36.4(6.5 ) Pd ae CU) 养 鱼 施肥 N’ 18.4( 3.3 ) P~2.4 ©2:7.) “FEATS TN 7.0 (1.2) 生活 和 工业 用 水 N 173.1 (81.9) P 9.3 ( 46,5) 农业 用 水 N 20.5( 9.7 ) P11(5.5) 鱼 类 捕捞 N 19.07 8.9) P 9.6《 48.0) 图 6. FARRAR, BESS C/E: 括号 内 为 占 总 量 的 % 值 ) 和 揽 一 一 总 氨 (N) i —— Re (PO,—P) 7g Vy N if; | Pa =} [ F 4. # p y "a 5 . y Sater 0.2 |, ewedOS, 。 N 22.5 | Sey : PL .8 kine! Pp li x, rh. N 136.7 Se. oe RE 4 2 La ee ee 图 7. 和 氮 、 磁 在 东湖 内 各 组 分 中 的 分 配 情况 〈 吨 /年 ) 下 沉 到 沉积 物 中 的 所 、 磷 量 最 多 ， 分 别 占 湖 中 总 积累 量 的 40 % 和 60%。 它 们 可 能 不 再 参加 湖 中 的 物质 循环 ， 也 可 能 通过 再 悬浮 、 分 解 、 泥 水 交换 等 过 程 释放 到 湖水 中 ， 这 部 分 工作 正在 进行 中 。 各 种 生物 通过 其 生命 活动 在 氮 、 磷 循环 中 起 着 重要 作用 。 悬 浮 物 中 包括 了 各 种 浮游 生物 、 细 菌 和 有 机 碎 居 ， 它 们 在 东湖 物质 循环 中 的 作用 是 不 容 忽视 的 。 因此 ， 必 须 从 动态 角度 来 研究 营养 物质 的 周转 过 程 ， 这 是 今后 需要 着 重 研 究 的 问 题 。 三 、 东湖 富 营养 化 状况 的 评价 和 危害 对 富 营养 化 的 评价 ， 国 内 外 已 提出 各 种 指标 、 方 法 和 标准 。 表 7 就 几 个 主要 指 标 作 了 综合 和 比较 ， 表 明 东 湖 的 湖 心 区 的 富 营养 化 程度 已 很 严重 ， 湖 湾 地 区 则 更 为 严重 ， 已 .东湖 富 营养 化 程度 的 主要 指标 A UO 指 标 ( 湖 心 区 ) 1.46[13] 和 ” 1.47(11] 0.035[13] 养 (mg/1) g 0.125011] 负 N 19.2 tai (g/m* yr) P 3.2 i? ig 植 物 300-500 透 200 i 7 一 10 A ¥ 均 度 (Cm) 100 进入 高 度 富 营养 化 状态 ; 类 型 。 0.01-0.09L16] 0.01-0.03L19] 2018] 0.13 〈 按 水 深 ) [18] 0.5 《〈 按 水 量 负荷 ) 。 500L19] 70 — 200L20] 75—= 350015] 20019] CEISAA RUA HK RE KARR Ree HY Ls 富 营养 化 已 造成 多 方面 的 危害 。 自 来 水 厂 的 出 水 效率 和 水 质 大 为 降低 ， 处 理 费 用 增 加 。 湖 边 的 几 个 天 然 游泳 地 已 因 水 质 恶 化 而 被 封闭 。 湖 泊 的 游览 价值 下 降 。 鱼 产品 因 腥 臭 味 而 质量 下 降 ， 在 水 果 湖 地 区 因 “ 水 华 ” 大 量 腐败 分 解 ， 已 出 现 死 鱼 现象 。“ 水 华 ” 8 的 堆积 腐败 发 出 恶臭 ， 影 响 了 人 民 的 卫生 环境 。 至 于 蓝藻 “水 华 ” 的 生活 分 泌 物 和 分 解 产物 ， 以 及 水 厂 制 水 中 采用 加 氯 处 理 后 出 水 中 含有 的 潜在 有 害 物 质 对 人 体 健康 的 危害 ， 必须 进一步 弄 清 。 四 、 东湖 富 营 养 化 防治 对 策 1. 富 营养 化 作为 一 种 污染 类 型 具有 其 特殊 性 。 营 养 物 质 的 增加 ， 生 物 生 产 力 的 提 高 ， 对 人 类 从 事 渔 业 生 产 、 取 得 更 多 产品 来 说 ， 是 有 利 的 ， 但 从 另外 的 角度 来 看 ， 又 造 成 危害 。 因 此 必需 根据 湖泊 的 具体 情况 ， 确 定 功能 的 主 从 位 置 ， 兼 顾 各 方面 的 利益 ， 最 合理 地 利用 资源 。 根 据 东 湖 目 前 利用 和 今后 发 展 的 要 求 ， 东 湖 的 功能 和 防治 要 求 应 按 饮 用 水 源 ， 旅 游 ， 渔 业 的 排列 次 序 ， 全 面 规划 ， 合 理 利用 。 2. 通 过 研究 ， 点 源 污染 是 主要 的 污染 源 ， 因 此 采取 污水 截流 改道 、 降 低 外 部 负荷 的 工程 措施 是 必要 的 。 目 前 政府 已 批准 实施 的 第 一 期 工程 将 截 走 水 果 湖 、 茶 叶 港 等 主要 污 水 ， 估 计 将 可 降低 年 氛 负 荷 量 180 吨 ， 磷 年 负荷 量 40 吨 ， 这 无 疑 将 可 大 大 改善 东湖 的 富 营养 化 进程 。 但 目前 方案 将 污水 输入 污水 处 理 场 进行 二 级 处 理 ， 东 不 能 解决 氮 、 磷 的 去 除 问题 。 出 水 排 人 沙 湖 后 ， 将 加 重 沙 湖 的 负荷 ， 汞 可 通过 沙 湖 通 向 杜 家 桥 污 水 口 流入 东湖 。 A 此 , 必需 研究 进一步 的 措施 , 解决 沙 湖 的 治理 与 杜 家 桥 污 水 口 对 东湖 的 污染 问题 。 同时 ， 为 了 进一步 减少 外 源 负荷 ， 必 需 禁止 放 业 施肥 ， 汞 通过 环境 管理 措施 ， 降 低 地 表 泾 流 中 的 营养 物 来 源 。 3. 富 营养 化 的 表现 和 危害 ， 其 根本 原因 是 生态 系统 结构 和 功能 的 改变 的 反映 。 因 此 ， 防 治 对 策 也 必需 建立 在 生态 学 的 基础 上 。 有 目前 我 国 的 财力 和 物力 也 不 允许 完全 依靠 工程 措施 来 解决 富 营养 化 问题 。 因 此 在 防治 中 必须 考虑 综合 措施 ， 特 别 重视 生态 学 方法 的 应 用 。 近 几 年 来 ， 在 发 达 国家 中 ， 也 已 有 不 少 学 者 强调 生 有 物 学 措施 的 采用 57。 东湖 虽然 富 营养 化 程度 加 重 ， 但 水 生 高 等 植物 却 大 为 减少 ， 其 原因 是 人 为 的 。 首 先 是 章鱼 放养 量 过 大 。 从 1973-1975 年 计 ， 三 年 内 收获 草鱼 100 吨 。 每 公斤 章鱼 的 生产 要 消 、 耗 120 公 斤 水 生 高 等 植物 ， 相 当 于 共 消 费 水 章 12000 吨 。 这 样 ， 对 于 水 生 高 等 植物 ， 特 别 是 那些 植株 再 生 能 力 不 强 、 根 系 不 发 达 、 种 子 量 不 多 ， 而 章鱼 又 喜 食 的 种 类 (MR 草 ) 的 生长 产生 撤 不 利 的 影响 。 其 次 ， 水 位 的 人 为 提高 、 打 捞 水 章 作 肥料 等 也 有 一 定 的 影响 。 水 生 高 等 植物 和 浮游 藻类 在 营养 物质 和 光 能 利用 上 是 竞争 者 ， 它 们 的 生长 往往 是 相 互 持 抗 的 〈 参 见 前 节 ， 表 2 和 表 3， 图 4) 。 恢 复 水 生 高 等 植物 群落 ， 将 可 抑制 浮游 BK 的 生长 ,从 而 起 到 提高 透明 度 、 改 善 水 质 的 作用 。 因 此 , 目前 应 首先 恢复 水 生 高 等 植物 ， 今后 则 通过 养 鱼 和 收割 使 之 控制 在 一 定 的 生物 量 水 平 上 ， 作 为 一 项 生物 学 防治 措施 。 蓝藻 “水 华 ” 是 造成 富 营 养 化 危害 的 主要 原因 ， 但 如 能 加 以 直接 利用 ， 将 是 一 项 生 物资 源 。 据 测定 "33， 东 湖水 厂 在 制 水 过 程 中 用 浮 选 法 产生 大 量 浓 攻 浆 ，7-10 月 间 ， 王 重 总 量 达 到 60 吨 ， 含 气 平均 4.4%， 含 磷 平 均 0.47 听 ,这 是 目前 可 首先 考虑 利用 的 二 笔 现 成 资源， 都 未 加 利用 ， 又 排 回 东湖 ， 造 成 二 次 污染 。 湖 水 中 藻 量 更 多 ， 收 集 上 有 一 定 困 难 。 但 可 考虑 利用 沿岸 “水 华 ” 的 集中 区 ,捞取 较 容易 。 经 在 三 个 “水 华 ” 集 中 区 初步 测 算 ，7-9 月 间 的 平均 现存 量 为 5 吨 和 干 重 ， 其 碳 、 气 、 磷 平均 含量 分 别 为 40.1%，8.7% 和 一 84 一 0.8% HAP ER, MRAP/BARA. 20h, IAP AM. MEF AeA we ot 源 作为 能 源 〈 沼 气 ) 、 肥 源 〈 农 田 肥料 ) 或 饵料 源 〈 鱼 或 家 畜 、 家 禽 的 人 工 配合 饲料 ) ， 则 将 化 “ 害 ” 为 利 ， 而 且 也 有 助 于 改善 湖水 的 感官 性 状 和 环境 状况 ， 降低 氮 、 磷 负 qe 63, 4. 鱼 类 放养 与 水 体 富 营养 化 的 关系 是 一 个 值得 探讨 的 问题 。 利 用 养 鱼 来 防治 富 营养 化 的 想法 早 就 提出 ， 一 些 试验 证 明 可 以 降低 蓝藻 久 数 量 ， 提 高 透明 度 ， 姜 得 到 鱼 产 品 。 但 不 少 报导 持 相反 态度 ， 认 为 鱼 类 的 选择 性 摄食 ， 通 过 食物 链 结构 的 改变 ， 反 而 使 蓝 we 增加 ; 吞食 和 排泄 , 游 动 等 活动 , 加速 了 气 、 磷 的 循环 。 因 而 鱼 类 养殖 会 加 速 富 营养 化 的 发 展 。 这 是 一 个 复杂 的 生态 学 问题 。 我 们 应 该 结合 我 国 的 水 体 利 用 和 净 业 养殖 的 特点 ， 进行 研究 和 试验 。 CHAAR, BR FER, TERME, ERS GMA FH, MRC AMORA, fF EAE. ) ) 参考 xX 献 C1] ESR, eRe, 1981. RNA ORA,rIDRASATEA 因 素 的 关系 。 水 生生 物 学 集刊 ，7 (3) 2295-311. 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Saunders College publ. Bun6epr, I'.I., 1961. Coppemennoe cocrosaue H sagany u3y4eHHA neppuunoro IponyxuuA pofoemog, “Wepauinaa mponykuua Mopem a BHYTpeHHUX pon,” Mnuex, ectp, 11-13, Effects of Human Activities on Lake Donghu Ecosystem Zhang Zongshe Liu Jiankang (institute of Hydrobiology, Academia Sinica) Abstract Under the effects of human activities the lake Donghu has become heavily eutrophic. The number of phytoplankton per ml is more than 1000; bl- ue-green and green algae became dominant. The maximum pri- mary production per cm” per day is dver 8 g 0, at pelagic sta- tion and over 10 g 0, at bay station. At the same time macri- phytes have diminished. Annual loading of nitrogen and phosphorus is 19.2 and 3.2 g per m* per year respectively.50% of nitrogen and 73% of pho- — 36 一 sphorus are coming from point source of municipal and _ indus- trial wastes, from which 62%(N) and 79%(P) are accumulated in the lake in sediments, seston, lake wate, etc. For control of eutrophication process the recovery of mac- rophytes, direct utilization of algal “water bloom” and role of fishery have been discussed, =? 一 在 环境 压迫 下 的 东湖 浮游 动物 ” mF 飞 (中 国 科学 院 水 生生 物 研究 所 ) 东湖 位 于 武汉 市 东部 ， 是 一 个 中 型 浅水 湖泊 ， 有 关 它 的 湖沼 学 以 及 渔业 增产 综合 经 wa, xe Ree Tea, HEA HSM, AMERSHAM, Bam. BetkIk, BA 涉 531 (1980) 总 结 了 过 去 二 十 年 内 在 东湖 两 个 代表 性 采样 站 上 浮游 植物 群落 生态 学 的 主要 变化 。 浮 游 植物 年 平均 总 数 在 二 十 年 内 由 每 毫升 几 百 个 增 为 几 千 个 。 由 甲 莹 和 硅 水 占 优 势 逐 步 转变 为 以 绿 菠 和 蓝 菠 占 优势 ， 蓝 藻 中 大 型 种 类 明显 增加 。 年 数量 变动 曲线 由 春秋 两 个 高 峰 ， 已 变 为 夏秋 的 一 个 蓝藻 高 峰 。 浮游 植物 演变 如 此 明显 ， 作 为 与 它 密 切 相 关 的 浮游 动物 ， 在 环境 的 压迫 下 有 何 变化 值得 追究 。 本 文通 过 1974 一 1975，1979 一 1982 二 个 时 期 对 浮游 动物 种 类 和 数量 的 调查 并 与 1962 一 1963 年 他 人 55 研究 结果 对 比 ， 对 人 类 经 济 活 动 影响 下 的 东湖 浮游 动物 群落 结 构 与 功能 作 一 探讨 。 设 站 、 采 样 及 计数 方法 与 60 年 代 相 同上 5 浮游 动物 生物 量 、 生 产量 的 计算 方法 与 T984 年 一 致 口 ! 12]。 一 、 浮 游 动物 群落 结构 的 演 替 据 沈 揭 芬 等 〈1965) [5 报道 ，1962 年 4 月 至 1963 年 5 月 ， 在 东湖 第 I、 第 PUREE 站 上 共 发 现 浮游 动物 203 种 ， 其 中 原生 动物 84 种 ， 轮 虫 82 种 ， 枝 角 类 23 种 ， 模 足 类 14 种 。 1981 年 3 月 至 1982 年 4 月 ， 奢 循 矩 通过 对 工 站 调查 发 现 60 年 代 的 优势 种 与 80 年 代 相 比 有 较 大 的 变化 。 多 样 性 指数 由 60 年 代 的 1.10 下 降 至 80 年 代 的 0.8955。 作者 发 现 1982 年 的 轮 虫 种 类 与 1962 一 1963 年 相 比 显著 地 减少 ， 尤 其 是 酸 水 性 种 类 ， 如 单 趾 轮 虫 、 腔 轮 虫 属 的 种 类 减少 ， 而 奏 水 性 轮 贝 ， 如 劈 尾 轮 虫 属 的 种 类 却 有 增加 。 显 然 ， 这 是 由 于 水 体 富 营养 化 ， 特 别 是 夏 秋季 的 蓝 蔬 “ 水 华 ? ，D 互 达 8.5 以 上 ， 致 使 奏 水 性 轮 虫 在 合适 的 条 件 下 有 所 发 展 。 60 年 代 ， 工 _ 工 站 共有 轮 虫 82 种 ， 二 站 共有 种 类 为 42 种 ， 共 有 种 占 轮 虫 总 种 数 的 51.2%%5。80 年 代 ，I、 工 站 共有 轮 虫 57 种 ， 两 站 共有 种 类 为 36 种 ， 后 者 占 前 者 63%% 。 “参加 工作 的 还 有 陈 雪 梅 、 伍 灶 田 、 胡 春 英 同志 ， 章宗 涉 副 研 究 员 审阅 全 文 并 提出 许多 宝贵 OL, Vite Bet. ——~ - I 站 特有 种 类 从 60 年 代 的 14 种 至 80 年 代 降 至 8 种 ， 工 站 从 26 种 降 至 13 种 。 因 此 ， 轮 虫 不 但 种 类 在 减少 ，I、 工 站 轮 虫 组 成 上 的 差别 也 正在 缩小 。 根据 Margalef (1951) 多 样 性 指数 计算 公式 s-1 d= TogeN S:， 轮 虫 属 数 N: 轮 虫 个 体 总 数 〈 个 / 升 ) 结果 表明 轮 虫 多 样 性 指数 I 站 由 1962 年 的 4.9 至 1982 年 降 为 2.94; 工 站 由 5.16 降 为 3.54。 同时 ， 轮 虫 的 优势 种 亦 有 较 大 变化 。60 年 代 ，I 工 、 DORR eH Keratella cochlearis) 十 绝对 优势 ;1982 年 已 为 针 徐 多 肢 轮 虫 (Polyarthra trigla) 所 取 代 。 一 些 以 雁 导 作为 主要 食物 的 轮 虫 ， 如 裂痕 龟 纹 轮 虫 (4zzuraeopsis fissa) 沟 痕 ja#th (Pompholyx sulcata) ， 得 到 了 发 展 。 前 额 犀 轮 虫 CRhinoglena frontalis) Ril h3S—-Bigkwye ph + 春 季 的 常见 种 ，1962 年 在 东湖 样品 中 未 见 它 的 踪迹 。1974、1975 在 个 别 月 分 出 现 ， 但 数量 很 少 。1979 年 3 月 的 定量 样品 中 ， 况 达 525 个 / 升 :-1980 年 1 2. 3AM Bee FIA 135 个 / 升 ， 已 成 为 当时 的 优势 种 群 。 这 种 轮 虫 不 但 数量 增加 ， 而 且 由 工 站 逐 渐 扩 布 到 O 站 。 1980 年 12 月 工 站 的 样品 中 ， 这 种 轮 忠 的 数量 达 240 个 / 升 。 裂 痕 龟 纹 轮 虫 也 是 污水 湖 塘 中 的 常见 轮 虫 ，60 年 代 ， 虽 有 它 的 存在 ， 但 为 数 其 徽 ， 而 1979 一 1982 年 已 成 为 东湖 主 要 轮 虫 种 群 。 据 四 年 平均 工 站 为 197 个 / 升 ， 开 站 为 56 个 / 升 。 ARB HH (Brachi- onus angularis) 它 虽 能 在 各 种 水 体 中 生活 ， 但 它 最 适 于 生活 在 富 营 养 型 水 体 中 ， 有 时 可 达到 很 高 的 密度 。60 年 代 ， 它 虽 是 工 站 主要 轮 虫 之 一 ， 但 年 平均 数量 只 有 15 个 / 升 ， 在 夏季 高 峰 的 峰值 也 仅 为 48 个 / 升 。 在 工 站 数量 则 更 少 。1979 年 6 月 15 上 日 角 突 璧 尾 轮 虫 在 工 站 的 韦 值 达 2940 个 / 升 。1979 一 1982 四 年 平均 工 站 为 227 个 / 升 ， 工 站 为 19 个 / 升 。 604A 1k, RAK PN EWE (Daphnia kyalina) MERE—LH (D.carinata ssp.) 称霸 东湖 ， 它 们 分 别 在 冬 、 春 季 和 夏 、 秋 季 出 观 ， 其 他 枝 角 类 的 数量 处 于 次 要 的 邮 位 邱 ]。70 年 代 、80 年 代 ， 在 人 类 经 济 活动 的 影响 下 ， 大 量 污水 排 入 东湖 ， 使 水 体 中 细菌 、 营 类 大 量 繁殖 ， 促 使 透明 天 的 冬 、 春 季 的 高 峰 更 为 突出 ， 种 群 得 到 大 量 发 展 仍 为 第 一 优势 种 ， 可 是 在 夏秋 季 ， 由 于 环境 的 多 变 ， 隆 绒 朋 一 亚 种 的 数量 在 各 年 中 变动 频繁 ， 有 下 降 的 趋势 ， 甚 至 有 时 为 秀 体 温 梨 股 盘 所 取代 ， 退 居 第 三 、 第 四 优势 种 。 短 尾 秀 体温 (Diaphanosoma brachyurum) 和 微型 裸 腹 古 (Moizaa micrura) 的 数量 正在 逐年 增加 。 工 站 在 1979 年 7、8、9 三 个 月 中 ， 这 二 种 枝 角 类 占 当 时 枝 角 类 总 数 的 70% 以 上 。 小 型 甲壳 动物 ， 如 角 突 网 纹 语 (Ceridoezp22aza cornuta) ， 某 种 大 尾 & (Leydigia sp.) 有 时 数量 也 相当 可 观 。 在 此 值得 一 提 的 是 大 型 肉食 性 枝 角 类 一 一 透明 薄皮 适 (Leptodora Kindti) ， FER0E RAB. Commins et al. (1969) 515 报 道 ， 这 种 枝 角 类 幼体 以 细菌 、 碎 导 和 藻类 为 食 ; 成 体 却 双 哆 各 种 浮游 动物 的 体 疲 。 在 东湖 ， 这 种 枝 角 类 最 大 体 长 可 达 12 获 米 。 它 在 0 年 代 、70 年 代 出 现 频率 人 狼 ， 数 量 少 ;， 80 年代 数量 增加 很 快 ， 每 年 5 月 左 右 便 出 观 ，8 一 10 月 为 它 的 高 峰 期 ， 种 群 密度 最 高 可 达 1.5 个 / 升 ，12 月 分 仍 有 它 的 踪迹 。 ZEKE th IB Ay By ye D>, AeA HD BC BE A HE PK PE EB BY AE i Ae Oh as EEK ES. RAR, GREAT 物 ; 成 体 由 于 身体 透明 ， 行 动 敏捷 不 易 为 鱼 类 捕食 ， 所 以 它 的 数量 在 夏秋 季 仍 能 得 到 发 展 。 模 足 类 中 剑 水 孟 的 数量 在 夏秋 季 有 增加 的 趋势 ， 这 在 开 站 尤为 明显 (图 1) 。 图 1 东湖 樟 足 类 总 数 中 剑 水 蛋 所 占 的 百分比 60 年 代 ， 剑 水 重 和 哲 水 重 的 比例 在 两 站 上 有 明显 的 差别 。 I 工 站 终年 以 剑 水 草 为 主 ; 而 开 站 12 月 至 4 月 以 哲 水 重 为 主 5 1]。 80 年 代 ， 工 站 剑 水 重 与 哲 水 芋 的 比例 略 有 提高 ， 而 开 站 只 有 在 3 月 29 日 一 6 月 5 日 以 哲 水 重 占 优势 。 工 、 工 站 间 的 差别 在 缩小 。 1975、1979、 1980 工 站 广 布 中 剑 水 了 蚤 (Mesocyclops leuckarti) 大 量 出 现形 成 秋 季 高 峰 突 出 于 春季 。 这 种 模 足 类 是 一 种 杂食 性 种 类 ， 工 站 夏 、 秋 季 严 重 “ 水 华 ”， 不 但 使 水 质变 臭 ， 而 且 也 抑制 了 微型 藻类 的 发 展 。 因 此 ， 使 一 些 植 食性 种 类 减少 ， 而 给 杂食 和 肉食 性 种 类 发 展 提供 了 食物 基础 。 显然 ， 在 人 类 经 济 活 动 的 影响 下 ， 浮 游 动 物 群 落 结构 及 优势 种 群 产 上 生 了 演变 。 酸 水 性 种 类 大 量 减 少 ， 奏 水 性 种 类 有 所 增加 。 工 、 工 间 种 类 组 成 的 差别 正在 缩小 。 总 的 趋势 是 种 类 减少 ， 多 样 性 指数 下 降 。 二 、 泽 游 动物 数量 增加 ， 季 节 变 动 逆 转 P12, 34822 7 1962—1963, 1974—1975, 1979—1980R PAE, RIL. DASH Bh By BL tee HD aE oh A BE DT i, RE hh A—-hA LEMKE 个 高 峰 ， 秋 季 高 峰 比 夏季 高 峰 更 为 突出 。 浮 游 动物 总 数 的 季 闻 变动 完全 受 原 生动 物 所 X 配 , 总 数 虽 在 个 别 年 分 (如 1975 年 ) 出 现下 降 ， 但 增长 的 趋势 却 十 分 明显 。 工 站 由 60 年 代 的 6213 个 / 升 到 80 年 代 增 为 19756 个 / 升 ， 开 站 由 4705 个 / 升 增 为 10804 个 1/ 升 。 工 站 增加 的 幅度 大 于 开 站 。 小 型 浮游 动物 的 增长 尤为 迅速 。 工 站 原生 动物 有 60 年 代 的 5458 个 / 升 到 80 年 代为 18371 个 / 升 ， 工 站 由 4329 个 / 升 增 为 10183 个 1/ 升 。 = fo = Uf 35 tr CHE Gl A Te CY —- 25 — i ee | ee SE | PPPs Si61 FT £ + €961— 9*°2g61. civjon sie lejetst{siets levers iejzyofstyfefeliL feyiforfejefefolstolelz]s jenfosts[z [sys] fefetry [sly leleli jenvoweyeleyo] | pce “A a RE4RRR— = 4 yy, ’ ~ ol i BER ee enn - eno 3 | | % iy & / ‘ ~ / ‘ + Pie \\. + ie os Fg ey AST 7 \ 人 £129 \y / 3 \ ’ \ ° = he \ rus et) tote AN 9S!91 WiIX 9 ft 3p sts i CHE YR GE TR 2 国 Clot ?461 9 5%1 一 9 。2961 086T GLA ; i 1 iitjorel el 291s] ¥ le [21 (eqeloe] siz) 91s|+leleit) feipiorelali[oisjelelatr fenioe[slzfolstyie[zirf lsieTsjzlilsrrnjodlels2l9 t 01x 2 ; Pe aaa | 1 { | MAE Ms i | 1 i 7% | Mt i\\ 1 } Ue) 1 1 下 \ ai \ ‘ Y 1 / 4 ne \ Hf | i 1 4 th Ap fi \\ a 1 | | ik o~ 1 i | H 1 i 1 mm q < { i 1 id \ q aly } e eS RIC , on 1 See se 2 Pee ee ee ' 1 4 RS LO 1 ri Gant a ey, j 1869 Vas i 2 一 ony I \ Pe A eee cd. BRUT ' | h \i] 70801 f 和 NOTX 9 a= Ss os gggEIE AS i 2 ——— 和 一 ee oo 名 b ba ee ee ce ae ee ee ee Ss ne ee a “oy, . ed a ey 2 了 * a, ‘ 并 “jap $ * “ ees tee a Ba ca EDL Ow te te Bs a ha Sao" te 4 所 nes \、 ”和 二 一 omy, 和 只、 一 一 一 0E50ggnKEBNB90GG099TXZ5Bgq6990DZRZRag089009gKEEQUgg058 % %,, f tb 4 8 站 e qe ij t t g i] 长 上 [ 了 f 1 I t ' | 1 1 \ 1 ! | 213} 4|5]6 [7] 8] oftoh xf 1]2]3} [io _ wn on ~ ae ome —~o LF (a) 一 c—) o o os 一 o eo a Ss TE Cr a 1981 1982 “4 st 4 + t t t 下 f oat A be t 全 i 上 st ! f ace i ; I Eas 本 Co \ eal BROOD TES 图 4 FRA Be (a) 透明 度 和 水 温 (b) 的 季节 变动 图 4 则 描绘 了 1962 一 1963、1973 一 1975、1979 一 1982 八 个 周年 轮 虫 总 数 的 季节 变动 ， 可 见 轮 虫 的 增长 极为 迅速 。 若 取 上 述 三 个 时 期 的 平均 值 ， 并 设 1962 一 1963 年 的 比值 为 1， 则 工 站 轮 虫 总 数 的 增长 比值 为 1:3.03:3.90; 工 站 为 1:2.43:3.72。 若 以 季节 分 布 来 说 ， I 站 夏秋 季 轮 虫 占 全 年 总 数 的 86.66%; 工 站 为 90.33%。 冬 春季 的 轮 虫 数量 很 少 樟 足 类 的 数量 工 站 由 60 年 代 的 38 个 / 升 至 1980 年 为 81.72 个 / 升 ， 工 站 由 20 个 / 升 增 为 62.28 个 / 升 。 枝 角 类 的 数量 工 站 亦 有 30 个 / 升 至 1980 年 增 为 41.03 个 / 升 ， 工 站 由 24 个 / 升 增 为 49.03 个 / 升 。 经 典 的 湖沼 学 指出 ， 湖泊 译 游 动物 总 数 一 般 以 春季 为 最 高 。 白 国标 1962) 在 五 里 湖 湖泊 调查 的 浮游 动物 论文 中 提出 了 该 湖 的 译 游 动物 数量 以 春季 为 最 多 ， 冬 季 次 之 ， 夏 季 又 次 ， 秋 季 最 少 的 分 布 规律 扩 ]。 东 湖 以 较为 典型 的 开 站 来 说 ， 一 般 以 秋季 为 最 多 ， 夏季 次 之 ， 冬 季 又 次 ， 春 季 最 少 的 分 布 格局 RD 武汉 东湖 和 江苏 五 里 湖 泽 游 动物 总 数 季节 百分数 比较 表 1， | 和- le (3,4,5) | (67,8) | (9,10,11) | (12,1,2) 东湖 工 站 (1974) 年 平均 数 8128 个 / 升 | 8.47 14.17 73.66 6.71 ARAL YA (1975) 年 平均 数 4877 个 / 升 14.88 29.24 41.02 14.86 资料 来 源 东湖 工 站 (1979) 年 平均 数 6981 个 / 升 9.56 25.75 52.54 | 12.15 ae 东湖 工 站 (1980) 年 平均 数 10804 个 / 升 5.70 36.49 | 32.25 | 25.56 AR LYE (1963) 年 平均 数 4705 个 / 升 15.89 23.91 | 45.41 | 14.78 多 五 里 湖 下 站 (1951) 年 平均 数 5309 个 / 升 | 49.58 | 14.33 | 10.49 a 江苏 五 里 湖 与 武汉 东湖 均 系 长 江 中 下 游 的 中 型 浅水 湖泊 ， 水 温 的 季节 变动 完全 一 Be, (DATE weal A IA HD Ai He Ja? 这 是 由 东湖 生态 系统 特殊 性 所 决定 的 。1951 年 的 五 里 湖 受 人 类 经 济 活动 影响 较 少 ， 是 一 个 非 放养 的 湖 匆 ， 以 凶猛 鱼 类 为 主 。 而 东湖 二 十 多 年 来 ， 尤 其 是 近 十 年 肉 ， 由 于 汇 水 区 域 人 口 不 断 密 集 ， 大 量 工 业 废 水 和 生活 污水 及 农田 和 地 表 径 六 给 东湖 带 来 了 丰富 的 营养 物质 ， 寻 致 蓝 绿 藻 大 量 仁 殖 形成 《水 华 ”， 水 质 混 浑 发 臭 。 东 湖 又 是 一 个 放养 湖泊 ， 鱼 产量 由 1972 年 的 36 万 斤 至 1979 年 上 升 为 150 万 斤 上 下 ， 是 全 国 闻名 的 高 产 稳产 湖 匆 。 鲜 、 链 鱼 的 产量 占 总 产 的 80% 以 上 ， 其 中 铺 鱼 的 比例 逐 年 增加 〈 表 2) 。1973 年 ， 铺 鱼 与 链 鱼 之 比 为 0.97:1.0 至 1978 年 为 1.70:1.0， 历 年 平均 为 1.51:1.0。 馈 鱼 的 产量 从 1973 年 的 24.3 万 斤 至 1978 年 增 为 84 SHUT. 链 鱼 、 负 鱼 终身 均 以 序 游 生物 为 主要 食物 ， 但 由 于 滤 食 器 官 一 一 鳃 和 结构 上 的 不 同 ， 形 成 功能 上 的 差异 。 在 鳃 鱼 的 食物 中 浮游 动物 的 比例 要 大 于 链 鱼 。 可 是 ，Kajak et al.5:s(1977) 通 过 对 链 鱼 摄食 的 试验 性 研究 , 结果 表明 ， 当 水 体 中 存在 蓝 攻 “水 华 ” 时 ， 即 使 营 类 十 分 丰富 ， 链 鱼 也 只 选择 浮游 动物 为 食 。 因 此 ， 链 鱼 对 浮游 动物 的 压力 似 乎 要 大 于 浮 游 植物 。 东湖 19735 一 1978 鱼 产量 (万 斤 ) 和 铺 、 链 上 比例 322: Wk (1981) “HRA RR RIAA KR, lt 究 ” 指 出 ， 东 湖 一 、 二 龄 鱼 种 从 3 月 底 还 停 襄 阶段 ，4 月 分 开始 新 的 一 年 的 增长 ，8 月 分 是 高 峰 期 。 它 的 绝对 增 重 以 4.0 一 4.9 寸 乌 鱼 种 为 例 ， 平 均 每 天 达 11 殉 之 多 ，9 月 为 4.3 克 ，10 月 以 后 生长 速度 明显 下 降 …]。 毫 无 疑问 ， 东 湖 大 量 放养 链 鳞 鱼 ， 在 夏秋 季节 ， 特 别 在 7.8 月 生长 旺盛 时 期 ， 对 浮 游 动物 产生 巨大 的 压迫 , 大 型 甲壳 动物 首当其冲 (Brooks& Dodson，1965) 。 据 作 者 观察 ， 透 明 透 是 一 种 行动 缓慢 的 枝 角 类 ， 是 鱼 类 摄食 的 主要 对 象 。 根 据 Anderson et al. (1978) ©'%1, Brooks and Dodson (1965) 5143 的 研究 ， 吃 浮游 生物 的 鱼 有 调节 浮游 动物 种 群 演 替 和 数量 变动 的 能 力 。 当 鱼 的 摄食 作用 很 弱 或 缺乏 时 ， 大 型 甲壳 动物 Gn) 占 优势 ， 而 当 鱼 摄食 作用 强烈 时 ， 小 型 浮游 动物 〈 如 小 型 甲壳 动物 、 轮 虫 、 原 生动 物 ) 占 优 势 。 Brooks & Dodson 的 “假设 ?还 指出 ， 植 食性 浮游 动物 的 让 食 效 率 与 站 食 器 的 表面 积 和 体 长 呈正 比 。 所 以 ， 在 大 型 泽 游 动物 GBR) KE 繁殖 之 际 “〈 如 夏季 ) ， 由 于 “ 争 食 ” 的 缘故 ， 必 然 掀 制 、 排 斥 小 型 浮游 动物 。 表 2 列 出 了 1957 一 1980 年 3 月 东湖 工 站 枝 角 类 〈 主 要 是 透明 需 ) MRL Rey, Faw 东湖 工 站 历年 3 月 枝 角 类 、 轮 虫 、 原 生动 物 及 浮游 植物 的 数量 比较 〈 个 / 升 ) RI: | 枝 角 类 | B® 贝 | 原生 动物 | 浮游 植物 1957 11 | ars 1958 13 = wy 1963 25 ny ty 16.5 1955 | Fe 344,200 1973 17 15 750 678,000 es 1974 39 90 2100 ys 2,058,000 ah 4975 pe 22 0 5100 = 850,500 1979 yt RF S7 ele EG. f° aT 2700 a - 4,504,500 z 1980 73 ¢ 80 i 3150 | ‘a be ASR, EPMA TENZAMARKA. KORE RIK HORE Ke 和 生物 量 高 峰 有 时 则 时 出 现在 春季 的 矛盾 现象 。 Anderson (1978) 指出 ， 以 译 游 生物 和 底 栖 生物 为 食 的 鱼 类 ， 不 仅 影响 被 食 动 物 的 生物 量 ， 而 且 也 影响 基础 营养 级 以 及 营养 物质 的 更 新 及 其 浓度 。 从 渔 获 物 分 析 结 果 表明 ， 东 湖 的 底层 鱼 类 产量 有 所 提高 ， 这 也 有 可 能 使 浮游 动物 数量 增加 和 促进 水 体 富 营 ata. oo 在 鱼 类 生长 的 季节 ， 特 别 是 7、8 月 ， 大 型 枝 角 类 数量 锐 减 ， 由 于 减少 了 食物 竞争 为 小 型 浮游 动物 的 发 展 提 供 了 食物 基础 。 据 林 婉 莲 等 (1984) 研究 ， 蓝 藻 “ 水 华 ” 在 细菌 WAP, RRB RRO, AKO REWEZR OHH CORREA, 痕 泡 轮 虫 ) 和 以 营 类 、 碎 习作 为 主要 食物 的 种 类 GURBAPRh. ARAL , 在 夏秋 季 由 于 有 丰富 的 食物 而 得 到 大 量 发 展 。 原 生动 物 也 由 于 大 量 的 细菌 、 We 峰 。 由 此 而 形成 浮游 动物 数量 的 秋季 高 峰 。 当然 ， 大 型 枝 角 类 在 夏秋 季 数 量 锐 减 的 原因 是 错综复杂 的 ， 严 重 的 蓝 荣 “ 水 华 ”， 改变 了 水 域 中 的 化 学 环境 而 不 适 于 大 型 甲壳 动物 生存 。 但 是 ， 东 湖 浮 游 动 物 数量 季节 分 布 的 逆转 与 环境 的 压迫 是 分 不 开 的 。 三 、 能 量 转化 效率 降低 士 年来， 东湖 的 浮游 植物 由 甲 棕 和 硅 藻 占 优 势 转变 为 以 绿 藻 和 蓝藻 占 优势 ， 蓝 藻 中 大 型 藻类 明显 增加 并 形成 夏秋 季 的 “水 华 ”， 而 这 些 藻类 不 但 不 能 为 浮游 动物 直接 利 用 ;而 且 它 们 之 中 某 些微 囊 藻 有 毒害 作用 。 因 此 ， 初 级 生产 与 次 级 生产 之 间 能 量 转化 效 率 降低 。 隆 线 溉 一 亚 种 是 东湖 夏 、 秋 季 的 优势 枝 角 类 ， 它 怀 卵 个 体 的 多 少 和 平均 怀 卵 量 的 高 低 可 衡量 水 体 中 食物 的 优 劣 。 表 4 统计 了 1980 年 6 一 10 Aix FPR AA, RINT, 均 怀 卵 量 的 月 平均 值 。 一 般 来 资 ， 不 论 工 站 或 开 站 ， 隆 线 证 一 亚 种 的 每 有 抬 平均 怀 卵 量 不 足 5 枚 。 这 说 明 虽 然 当 时 落 类 生物 量 很 高 《叶绿素 a 的 浓度 平均 为 20 微 克 / 升 以 上 HE 产量 亦 较 高 ， 但 无 食物 意义 。 东湖 隆 线 汲 一 亚 种 的 种 群 参 数 〈1980 年 6 月 一 10 月 ) 524 I 站 I 站 6 月 7 月 BR 9 月 | 104A 6 月 7 月 8 月 9 月 | 10 月 成 体 数 〈 个 / 升 ) 0 2.20 | 1.42 | 0.32 | 0.11 | 3.96 | 5.87 | 4.93 | 2.61 | 2.65 怀 卵 个 体 数 (个 / 升 ) 0 | 0.13 | 0.33] 0 | 0.07 | 0.84 | 0.36 | 0.54 | 0.19 | 0.73 平均 怀 卵 量 〈 个 ) 3.15 | 2.36 | 2.53 | 1.61 在 20、25、30、35"C 的 培养 温度 下 ， 给 予 足够 的 优质 食物 ChE) , HAW 亚 种 成 龄 平均 每 胎 产 卵 量 依次 为 ， 29.75、12.22、13.71、7.09 个 。 虽 然 ， 在 天 然 水 体 Hh, ix PPR APR ATED RIE EERIE. 为 了 进一步 证 明 东 湖 “ 水 华 ” 严 重 季节 ， 浮 游 动物 食物 之 低劣 ， 用 25 号 浮游 生物 网 (孔径 为 64 微 米 ) 过 滤 的 湖水 作为 培养 液 ， 模 拟 水 体 中 隆 线 奥 一 亚 种 的 种 群 密度 ， 不 添 加 任何 食物 进行 实验 室 培养 ， 结 果 表 明 这 种 潘 幼 淄 生 长 极为 缓慢 ， 幼 龄 期 特长 ， 有 的 个 体 不 能 进入 成 龄 ,已 是 成 龄 的 温 类 , 脱皮 频率 变 慢 , 卵 育 圳 之 卵 呈 分 解 状态 , 发 育 不 正常 。 Vijverberg (1976) 以 透明 还 作为 材料 ， 用 富 营养 型 的 Tjeukemeer 讲 的 湖水 作为 培养 液 ， 不 添加 任何 食物 ， 在 20 土 0.5"C 温 度 下 培养 ， 虽 平均 产 卵 数 要 低 于 添加 藻 类 的 食物 组 ， 但 平均 生活 (6.141.28) 个 星期 73。 这 说 明 东 湖 “ 水 华 ” 严 重 时 期 ， 甲壳 动物 之 食物 比 Tjeukemeer 湖 更 为 低劣 。 1981 年 ， 东 湖 透 明 滔 和 隆 线 淄 一 亚 种 的 生产 量 以 工 站 来 说 ， 冬 春季 为 5.456 毫 克 干 重 / 升 ， 夏 秋季 为 3.092 毫 克 干 重 / 升 ， 后 者 为 前 者 的 57%。 据 王建 测定 ， 冬 春季 叶 RE a 的 平均 浓度 为 10.22 微 克 / 升 ， 以 甲 藻 、 硅 藻 、 绿 蔬 为 主 ， 夏 秋季 为 24.78 微 克 / 升 以 蓝 藻 郑 主 ， 后 者 为 前 者 的 2.43 倍 。 显然 ， 在 蓝藻 “水 华 ” 严 重 季节 ， 初 级 生产 量 在 转化 过 程 中 有 些 被 浪费 了 ， 浮 游 植 物 与 浮游 动物 间 能 量 转化 效率 降低 。 四 、 东 湖 浮游 动 的 发 展 趋势 近 几 年 来 ， 东 湖 蓝 营 “ 水 华 ” 已 从 夏秋 季 延 续 到 冬 初 : 就 渔业 而 言 ， 虽 不 继续 采取 增产 措施 , 但 近期 内 以 链 、 鳝 鱼 为 主 的 放养 比例 不 会 改变 。 因 此 环境 对 浮游 动物 进一步 产 生 影 响 。 根 据 上 述 分 析 ， 对 东湖 译 游 动物 发 展 趋势 作 一 预测 ; (1) 、 和 群落 结构 趋向 简单 : 正如 上 述 ， 原 生动 物 、 轮 虫 的 多 样 性 指数 均 有 下 Bes 甲壳 动物 的 种 类 也 大 幅度 减少 。 这 是 因为 群落 对 污染 压迫 的 反应 首先 是 降低 群落 结构 的 复合 性 。 在 轮 虫 中 ， 劈 尾 轮 属 的 种 类 的 比值 将 有 所 增加 ， 而 异 尾 轮 属 的 种 类 有 所 减少 。 Q = ReaD 将 由 目前 1 一 2 之 间 上 升 到 大 于 2。 甲壳 动物 的 种 群 组 成 将 向 池塘 型 发 展 。 大 型 甲壳 动物 ， 如 淫 属 、 哲 水 备 的 种 类 可 能 进一步 减少 。 (2) 、 小 型 浮游 动物 数量 进一步 增加 ， 在 蓝 营 “水 华 ” 和 鱼 类 摄食 的 压迫 下， 夏 秋季 大 型 甲壳 动物 的 数量 要 进一步 递减 。 这 就 为 小 型 浮游 动物 的 大 量 繁殖 提供 了 食物 基 础 。 由 于 群落 结构 趋 于 简单 ， 使 少数 适 于 高 度 富 营养 化 水 体 中 的 种 类 ， 如 以 有 机 碎 届 十 细菌 为 食 的 小 型 浮游 动物 以 及 杂食 性 种 类 ， 因 有 丰富 的 食物 而 高 度 发 展 。1982 年 之 前 ， 东湖 轮 虫 数 量 的 峰值 为 10290 个 / 升 ，1983 年 8 月 30 日 工 站 轮 虫 的 数量 已 达 25720 个 / Ft, 其 中 一 种 污 前 机 轮 虫 (Proa1es sordida) 的 种 群 密度 达 14490 个 / 升 。 横 足 类 中 剑 水 孟 的 数量 要 增加 。 值 得 一 提 揭 是 , 剑 水 苗 数 量 的 增加 只 是 在 1979 一 1980 ZEA ASE AAT. 7E1962—19744EMW FASE, HERR RB HR, I MERA 加 ,反而 从 1963 年 的 38 个 / 升 减 少 到 1974 年 的 33.5 个 / 升 ， 工 站 由 20 个 / 升 增 为 29.9 个 / 升 。 樟 足 类 数量 的 增加 主要 是 剑 水 蚤 得 到 了 发 展 的 缘故 。 据 分 析 ， 剑 水 蚤 中 有 些 种 类 ， 如 广 布 中 剑 水 入 (Mesocyclops leuckarti) 因 它 既是 杂食 性 种 类 ， 又 因 行 动 迅 速 ， 不 易 被 鱼 类 和 透明 浅 皮 于 捕 食 而 得 到 发 展 。 枝 角 类 中 裸 腹 温 和 秀 体 温 可 能 取代 隆 线 汪 一 亚 种 成 为 夏秋 季 的 优势 种 群 。 因此 ， 浮 游 动物 数量 季节 分 布 的 逆转 现象 继续 存在 。 浮游 动物 ， 特 别 小 型 浮游 动物 数量 的 增加 为 渔业 增产 提供 了 物质 基础 ， 但 由 于 链 、 鲜 鱼 对 大 型 浮游 动物 的 压力 要 大 于 小 型 浮游 动物 ， 因 此 ， 这 就 有 可 能 加 速 富 营 养 化 进 程 。 所 以 ， 从 水 体 环境 保护 角度 出 发 要 减少 链 鲜 放养 比例 。 BSR [1] ath. (ARIA, KBE, 1965. RE RMCHPKSRASAHHMeMA, TARE 2 EFI, 5 (2) : 183—201, [2] AIR, 1962。 五 里 湖 1951 年 湖泊 调查 四 。 浮 游 动物 .水 生生 物 学 集刊 , 1962(1) 93 一 108。 [3] 刘 建 康 ，1980。 东 湖 渔业 增产 试验 综述 。 海 洋 与 湖沼 11 (2) : 185 一 188。 [4] etek. 章宗 涉 ，1980。 武 汉 东 湖 浮 游 植 物 的 演变 〈1956 一 1975) 和 富 营 养 化 问题 。 水 生生 物 学 集刊 ，7 〈1) : 1 一 17。 [5] 沈 克 芬 、 陈 受 忠 ，1965。 武 昌 东 湖 浮游 动物 数量 季节 变动 的 初步 观察 。 水 生生 物 学 集刊 ，5, (2) ，133 一 144。 [6] PRSIB, 1965. RARER SER. 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Diversity indices of rotifera decreased from 4.9 in the 1960s to 2.94 in the 1980s for station I, from 5.16 to 3.54 for sta- tion Il. Species numbers of cladocera and copepoda reduced, too. Under the impact of human ecomonic activities, the struc- ture Of zooplankton community and the dominant species have changed. The acid water species decreases markedly while the alkaline water species increase. The difference of zooplankton community between station I and station II diminished. The total trend of development was the decrease in species number and diversity indices. 2. In general, the standing crop of zooplankton, especially small zooplankton, increased markedly. The total number of zooplankton increased from 621ind3./1in the 1960s to 19756 ind./1 in the 1980s for station I, from 4705 ind./1 to 10804 ind./1 for station II. In the pattern of seasonal fluctuation of zooplankton abundance, the peak are in autumn and summer, with the for- mer peak far exceeding the latter, while the minimum was found in spring, which is different from lake Wulihu witha spring maximum, 3. Daphnia carinata ssp. is considersed as a dominant popu- lation from June to October in lake Donghu. The mean. num- ber of eggs per carrying female in natural condition is relatiy- ely low as compared with result of laboratory culture. Total production of Daphnia hyalina and D. carinata ssp. was 5.456 mg dw/1in winter and spring, but 3.092 mg dw/1 in summer and autumn for station II. on the contrast, chlorphyll-a concent- ration is higher (24.78m9/1) in summer and autumn than in spring and winter (10.22mg9/1). Therefore, the energy transfer efficiency between the primary and secondary trophic levels decreases with increasing eutrophication. 4. From the angle of eutrophication and pressure of big and siver carp on zooplankton, the author analyses the trend of development of zooplankton in the lake, =] 69 = 北京 城市 生态 系统 仿真 模型 研究 ARE BYE 北京 市 环境 保护 科学 研究 所 一 ` 问 题 的 指示 城市 生态 系统 问题 研究 是 目前 许多 国家 较为 重视 的 研究 课题 之 一 。 城 市 化 ”现象 的 加 剧 是 城市 生态 系统 的 研究 得 以 迅速 发 展 的 一 个 重要 原因 。 近 200 年 来 随 着 工业 的 发 展 ， 大 口 的 增加 ，“ 城 市 化 ”发 展 愈益 迅速 , 城市 规模 越 来 越 大 , 城市 人 口 所 占 比 例 也 越 来 越 高 。 现 在 世界 人 口中 城市 人 口 占 40%%, 联合 国 子 测 2000 年 时 将 要 达到 70%。 由 于 城市 化 现象 的 加 剧 ， 引 起 了 许多 问题 ， 主 要 有 以 下 几 点 : 1 ,城市 污 当 严重， 环境 质 量 下 降 。 2. 不 少 城市 供应 居民 的 基本 物质 城市 系统 就 会 陷于 混乱 。 3 .城市 中 运输 量 大 而 集中 ， 这 又 加 重 了 城市 环境 的 恶化 。 4. 由 于 人 日 集中 ， 住 房 紧 张 ， 交 通 拥挤 ， 服 务 设 施 不 足 ， 社 会 问题 也 会 随 之 增加 。 5. 城 市 生态 系统 中 的 自然 环境 受到 严重 的 干扰 。 因此 ， 城 市 生态 系统 的 研究 被 提 到 日 程 上 来 ， 从 其 提出 到 现在 ， 虽 只 有 10 多 年 的 历 史 ， 然 而 其 发 展 却 是 很 迅速 的 。 现 在 ， 联 合 国教 科 文 组 织 “ 人 与 生物 圈 计 划 ” 已 将 其 列 为 重点 研究 课题 之 一 ， 许 多 国家 都 投入 了 了 大量 的 人 力 和 物力 对 其 进行 研究 ， 从 1975 年 一 1984 年 已 召开 了 七 次 国际 会 议 来 讨论 城市 生态 系统 的 研究 。 水 ， 食 物 ， 能 源 等 相当 紧张 ， 一 旦 供应 中 断 ， 二 、 城 市 生态 系统 的 仿真 模型 与 其 它 生 态 系统 相 比 ， 城 市 生态 系统 具有 特殊 的 生态 特点 和 系统 特点 ， 其 研究 的 内 容 和 方法 也 较 多 。 其 中 用 系统 动力 学 方法 建立 起 来 的 城市 生态 系统 仿真 模型 是 研究 城市 生态 系统 的 重要 方法 之 一 。 西 德 法 兰 克 福 的 研究 就 是 采用 这 种 方法 的 。 系统 动力 学 (System Dynamie 缩写 8, D) 是 一 种 连续 系统 仿真 的 方 法 。 是 研究 反馈 系统 动态 行为 的 方法 论 。 系 统 动 力学 认为 系统 都 具有 一 种 规则 的 ， 并 且 是 可 识别 的 结构 ， 它 决定 系统 行为 的 特点 。 系 统 动 力学 则 提示 寻求 和 表示 这 种 结构 的 方 法 。 这 种 方法 具有 三 个 特点 :; 〈1) 动态 ; (2) 反馈 ， 主 要 强调 信息 的 返回 5 (3) 整体 性 。 现 在 系统 动力 学 已 广泛 地 用 于 解决 环境 、 生 态 、 经 济 ， 企 业 管理 等 各 种 问题 。 一 因此 ， 系 统 动力 学 已 成 为 研究 城市 生态 系统 的 一 种 重要 手段 ， 特 别 是 在 研究 城市 生 态 系统 的 发 展 变化 的 动态 趋势 方面 ， 具 有 其 它 方法 无 可 比拟 的 优点 。 因 为 城市 生态 系统 是 一 个 多 变量 、 多 输出 ， 多 干扰 ， 多 目标 的 系统 ， 因 素 众 多 、 关 系 复杂 ， 上 有 具有 多 重 反 馈 系统 ， 这 使 得 传统 的 数字 模型 由 于 高 维 高 阶 而 无 法 求解 4 其 它 方法 也 只 能 研究 这 个 系统 的 一 个 侧面 ， 而 无 法 全 面 认识 这 个 系统 。 城 市 生态 系统 仿真 模型 恰恰 在 这 方面 显示 其 优 势 ， 该 模型 并 不 研究 某 一 具体 的 微观 细节 ， 而 是 着 眼 于 城市 生态 系统 的 全 貌 。 该 研究 的 主要 思路 是 :把 城市 生态 系统 中 的 主要 因素 及 其 复杂 的 相互 关系 ， 用 系统 动力 学 方法 ， 转 变 为 模拟 模型 ， 并 在 计算 机 上 进行 仿真 模拟 实验 ， 还 可 以 把 各 种 不 同 的 策略 方案 加 在 模型 上 进行 分 析 ， 用 以 选择 较 好 的 方案 ， 避 免 重 大 的 决策 失误 。 故 有 人 称 系统 动力 学 为 战略 和 策略 的 实验 室 。 三 、 工 作 步 骤 在 分 析 和 总 结 国 外 研究 成 果 的 基础 上 ， 从 北京 的 实际 情况 出 发 ， 确 定 了 北京 城市 生 态 系统 的 结构 、 模 拟 动态 行为 的 仿真 研究 的 方法 与 步骤 ， 在 实际 工作 中 做 了 一 些 新 的 淮 试 。 研究 工作 的 主要 流程 如 下 : 1. 选 择 变量 选择 变量 是 建 模 的 第 一 步 ， 也 是 重要 的 一 步 。 有 的 专家 估计 ， 一 个 洲际 火箭 的 可 变 参数 为 100 万 个 ， 而 城市 问题 的 可 变 参 数 却 高 达 1 亿 个 。 显 然 这 上 亿 个 变量 不 能 都 包含 在 模型 之 中 ， 需 选 出 主要 变量 。 首 先 依据 系统 现状 的 描述 ， 对 历史 状况 的 分 析 ， 以 及 人 们 对 这 些 情 况 的 认识 ， 来 初步 确定 系统 的 变量 集 。 但 其 中 难免 会 挫 有 建 模 者 个 人 的 偏见 ， 为 了 克服 这 种 情况 ， 于 有 是 采用 专家 调查 法 来 进行 修正 。 一 般 认 为 ， 集 中 多 数 专家 智慧 所 提供 的 信息 是 较为 全 面 可 靠 的 。 专 家 调查 法 有 时 也 称 Delphi 〈 特 尔 菲 法 ) 。 北 京城 -市 生态 系统 模型 选择 了 包括 环境 、 生 态 、 城 建 、 规 划 等 专业 的 49 位 专家 ， 经 过 两 轮 的 调查 之 后 ， 确 定 了 模型 的 变量 集 ， 概 括 了 北京 城市 生态 系统 的 主要 内 容 ， 分 为 六 个 部 分 ， 人 口 、 污 染 、 城 市 用 地 ， 工 业 ， 城 市 服务 业 、 政 府 机 关 科 学 文化 事业 。 2. 因 果 关 系 从 该 变量 集 出 发 ， 绘 制 了 模型 的 因果 关系 图 ， 其 中 共有 50 个 反馈 环 ， 包 括 26 个 负 环 和 24 个 正 环 。 - 例如 污染 与 工业 经 济 的 反馈 关系 ; =. == Ne ee a BX \ | + y y+ y+ = ie ——ohhe — gpk — ay - ¥ Twist —7 Te: << eS ae Ae —102— 工作 程序 图 | 课 是 要求 系统 的 目的 | BSGEy Wea Se ae eh ei ERI eh nnn. rare | WIRES oe Porn moe et el -| 调整 变量 集 | zeae | 二 a 确定 因果 关系 环 | - [各行 售 整 | | 关系 正确 吧 ? | —-|¢ x ei 建立 仿真 模型 济 图 | pom eH pats Pah | /aser : : £| os 型 | om 参 | 回顾 检 证 as et | ae 7 7 amine a | 1 灵敏度 检验 Se 5 a 模型 运行 | f | | am? 可 一 一 | + 是 、 | 否 否 ht Lo 重新 运行 | 去 一 -| 核实 结果 Lola a |, --eee 二 -| 停 | 当 工业 固定 资产 增多 ， 便 工业 产值 产量 不 断 提高 ， 资 源 消耗 增多 ， 造 成 了 污染 加 剧 ， 用 水 需求 量 的 增多 ， 污 染 的 加 剧 ， 迫 使 迁 出 的 工业 增多 ， 而 水 资源 需求 量 的 增长， 对 工业 投资 的 增长 成 为 一 种 限制 ， 最 终 对 工业 的 发 展 起 制约 作用 。 — 103 一 另 一 方面 ， 由 于 工业 生产 的 发 展 ， 工 业 产值 的 增加 ， 治 理 污 染 的 资产 也 会 随 之 增 多 ， 同 时 也 会 促使 工厂 企业 有 可 能 进一步 采用 新 技术 。 加 强 技术 改造 ， 使 劳动 生产 率 不 断 提高 ， 其 结果 使 污染 程度 有 所 减缓 ， 需 水 量 减 少 ， 为 工业 的 继续 发 展 创造 了 条 件 。 这 一 部 分 共有 五 个 反馈 环 ， 其 中 两 个 正 环 ， 三 个 负 环 。 3. HH RA 依据 系统 的 变量 集 和 因果 关系 图 。 可 建立 仿真 模型 的 流 图 。 并 且 要 收集 大 量 数 据 ， 编写 程序 ， 在 计算 机 上 反复 调试 。 这 是 建立 城市 生态 系统 模型 的 关键 一 步 。 北 京城 市 生 态 系统 模型 共有 163 个 变量 ， 其 中 包含 13 个 流 位 变量 ，27 个 流 率 变量 ，4 个 延迟 函数 ，87 个 辅导 变量 ，32 个 参数 。 实 际 上 模型 的 建立 、 调 试 和 修改 是 认识 的 不 断 深 化 的 过 程 。 一 方面 是 对 实际 系统 的 认识 不 断 深 化 ， 而 另 一 方面 是 对 所 用 方 靶 的 认识 的 不 断 提高 。 实 际 上 在 模型 的 调试 过 程 中 这 二 者 是 相互 交织 在 一 起 的 。 有 的 专家 认为 模型 应 充分 简单 ， 以 至 其 行为 的 原因 能 够 被 理解 ， 并 能 被 抽象 出 来 做 为 处 理 实际 情况 的 一 般 应 用 原理 。 4. 回顾 验证 实践 是 检查 真理 的 唯一 标准 ， 模 型 是 否 合理 ， 需 要 进行 验证 ， 以 检验 该 模型 是 否 能 够 代表 实际 系统 的 情况 。 对 北京 1950 一 1980 年 的 情况 ， 用 本 模型 进行 了 回顾 验证 ， 并 与 历史 的 统计 数据 相对 照 。 计 算 结 果 与 历史 状况 的 发 展 变化 的 趋势 基本 一 致 ， 增 强 了 该 模 型 的 可 信 度 。 5. 灵敏 度 分 析 为 了 利用 模型 进行 实验 ， 掌 握 对 系统 的 动态 行为 ， 找 出 该 模型 的 敏感 性 因子 是 必要 的 ， 在 北京 城市 生态 系统 模型 研究 中 ， 是 采用 两 个 阶段 确定 敏感 因子 的 。 第 一 阶段 ， 利 用 改变 系统 的 主动 变量 ， 寻 找 反应 最 大 的 被 动 变量 及 对 系统 行为 影响 最 天 的 主动 变量 ; 第 二 阶段 ， 对 这 些 主要 因素 采用 正 交 设 计 和 方差 分 析 等 方法 ， 找 出 敏感 性 因素 。 示 模型 的 敏感 因素 有 五 个 ， 工 业 迁 出 、 工 业 折旧 、 工 业 投资 、 工 业 投资 与 工业 迁 古 的 将 扎 作用 和 工业 迁 出 与 城市 服务 业 占 地 的 交互 作用 。 这 说 明 大 多 数 因素 对 该 系统 是 不 敏感 的 ， 对 敏感 性 因素 在 策略 分 析 时 需要 着 重 考 虑 。 6. 策略 分 析 所 谓 策略 分 析 就 是 改变 系统 的 现行 规律 ， 利 用 模型 跟踪 系统 的 动态 变化 。 当 然 策略 最 好 由 决策 者 和 规划 者 提供 。 这 里 新 介绍 的 策略 分 析 ， 是 我 们 根据 北京 市 的 具体 情况 ， 参照 北京 总 体 规 划 ， 设 计 的 七 个 策略 分 析 中 的 两 个 。 加 原始 运行 在 原始 运行 中 ， 如 按 现状 继续 发 展 下 去 ，2000 年 时 城区 人 口 将 达到 500 万 ， 城 TH A 地 450 平 方 公里 ， 同 时 也 会 造成 严重 污染 的 情况 。2000 年 后 人 口 仍 会 维持 在 430 万 一 500 万 之 间 ， 城 市 用 地 需求 量 最 高 可 达 460 平 方 公里 ， 被 抚养 人 口 将 超过 200 万 。2000 年 时 绿 色 空 间 仅 占 28.3%%。 带 来 一 系列 问题 ， 其 结果 是 不 符合 中 央 和 总 体 规划 要 求 的 。 Qi 1 策略 1 是 按 总 体 规划 中 提示 的 设想 进行 模拟 。 由 于 对 人 口 的 严格 控制 ， 人 口 高 峰 时 仅 达 465 万 人 堪 碳 。 在 1993 年 出 现 ， 之 后 开始 下 降 ，2000 年 时 城区 达 455 万 人 ， 城 市 用 地 可 达 420 一 430 平 方 公里 ， 绿 色 空 间 达 32%， 污 染 程 度 稍 有 降低 ， 工 业 产 值 会 大 幅度 增 一 04 = 一 长 ， 整 个 情况 优 于 原始 运行 的 结果 。 在 2000 年 后 ， 人 口 与 污染 程度 都 会 大 幅度 下 降 ， 2050 年 时 ， 人 口 将 近 300 万 ， 污 染 程度 要 低 于 1980 年 。 以 上 是 对 两 个 策略 的 简单 分 析 ， 可 以 看 出 ， 这 些 决策 方案 虽 非 决策 者 所 提供 ， 但 有 其 依据 ， 仍 有 一 定 的 参考 价值 。 北京 城市 生态 系统 模型 的 计算 机 程序 用 系统 动力 学 专用 语言 DYNANMO 编 写 ， 在 ACOS 一 一 500 计 算 机 上 进行 计算 。 四 、 模 型 的 应 用 城市 生态 系统 仿真 模型 之 目的 是 为 了 模拟 北京 城市 生态 系统 的 结构 ， 描 述 北京 城市 生态 系统 的 动态 行为 。 把 这 个 模拟 模型 与 实际 工作 结合 在 一 起 ， 才 能 充分 体现 出 该 模型 的 真正 价值 。 该 模型 是 一 个 宏 观 模型 ， 主 要 用 于 趋势 性 和 战略 性 予 测 ， 而 不 必 拘 泥 于 精 细 的 数字 。 它 的 应 用 主要 有 二 个 方面 : 1、 在 城市 生态 系统 的 仿真 模型 的 研制 中 ， 应 尽 可 能 地 与 规划 者 和 决策 者 相 结 合 ， 特别 是 在 策略 分 析 部 分 更 应 如 此 ， 这 样 在 各 种 策略 实施 之 前 ， 就 可 予 先 看 到 其 后 果 ， 从 而 选择 较 好 的 策略 ， 以 避免 较 大 的 决策 失误 。 特 别 是 对 于 城市 生态 系统 问题 的 决策 ， 一 且 有 误 就 会 造成 畸形 发 展 ， 而 且 很 难 恢复 。 2、 模 型 计算 结束 ， 并 不 意味 着 工作 已 经 完成 ， 还 必须 对 计算 机 所 输出 的 结果 ， 进 行 大 量 细致 的 分 析 ， 从 中 提取 有 用 的 信息 ， 提 示 参 考 性 的 建议 ， 从 而 反 过 来 指导 实际 工 作 。 搞 城市 生态 系统 的 长 远 规划 ， 不 能 仅仅 看 到 所 规划 的 时 间 的 终点 上 ， 而 要 看 得 更 长 远 一 些 ， 才 能 更 切合 实际 。 而 城市 生态 系统 仿真 模型 所 能 提供 的 信息 正好 具有 这 样 的 特点 。 北 京城 市 生态 系统 仿真 模型 的 模拟 分 析 说 明了 在 城市 生态 系统 的 研究 中 ， 采 用 系统 动力 学 方法 建立 城市 生 态 系统 模拟 模型 的 可 行 性 ， 它 是 研究 城市 生态 的 一 个 有 力 工具 ， 是 一 个 重要 的 手段 。 而 城市 生态 系统 的 研究 ， 又 为 系统 动力 学 提供 了 一 个 广阔 的 应 用 领域 。 参考 文 m [i] The wrfan ecosytem Forest stearns, Tom montag 1974 C2] Rie. QI, 1982, MiAAARRAAR RBS AAR C3] 聂 桂 生 、 赵 彤 润 、 吕 斌 ，1982。 解 释 结构 模型 法 在 城市 生态 系统 中 的 应 用 。 C4] BRE, 1982, AAG, 1982 Nol. BASEL C5] 董 雅 文 。 城 市 生态 研究 的 某 些 进展 [6] 王 华东 、 张 义 生 ，1983。 域 市 生态 研究 概述 [7] UNESCO—MAB Progamm No, 5 No。10，1981 C8] S. Bogden S. Millar K. Neweombe B. O’Neill, The ecology of a city and it’ s people——The case of Hong kong 1981 [9] F-evester A+ev.Hesler, 1980, The sensitivity model P- 100— [10] eee C12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] C19] [20] G-Garden, 1978, System simulation EHR, 1982, RADARS HES, 1982, RAMD? J-Fossester, 1961, Industry dynamics J+-Fossester, 1968, Principle of system J-Fossester, 1969, Urban dynamics J-Fossester, 1971, World dynamics D-Lemeadows, 1972. The limit to grouth RE, SRIRAM 1982 NO.1 中 科 院 数学 所 ，1979。 常 用 数理 统计 方法 马 世 骏 、 王 如 松 ， 生 态 学 报 Vol4 Nol，1984。 社 会 一 一 经 济 一 一 自然 复 合生 态 系统 = A0G;-— 从 生态 农业 的 观点 看 京 郊 农村 能 源 问题 解决 的 途径 FA Dll sneha, 能 源 是 农业 发 展 的 根本 问题 ， 能 源 问 题 不 能 解决 ， 农 业 生 产 的 发 展 将 十 分 困难 。 国 外 的 一 项 十 年 研究 表明 ， 农 产品 每 增加 1%， 农 用 能 源 消 耗 即 要 增加 2.5% 。 这 充分 反映 了 农业 发 展 与 能 源 的 关系 。 从 能 源 的 利用 角度 看 ， 就 是 植物 通过 光合 作用 把 太阳 能 变 为 化 学 能 储存 在 食物 中 ， 为 了 创造 有 利于 光合 作用 的 条 件 ， 以 增加 植物 体内 的 有 机 质 的 积 累 ， 就 必须 向 农业 提供 矿物 燃料 ， 以 及 由 矿物 燃料 转化 而 来 的 机 器 、 化 肥 、 农 药 等 。 发 达 国 家 现代 农业 的 一 个 基本 思想 ， 就 是 最 大 限度 地 投入 能 量 ， 以 获取 最 高 农业 产量 。 例 如 英国 农业 的 能 量 投入 与 产 出 之 比 为 六 比 一 ， 在 美国 更 为 惊人 ， 其 比例 为 十 比 一 。 这 种 能 量 高 输入 的 结果 ， 一 方面 刺激 了 农业 的 迅猛 发 展 ， 另 一 方面 又 引起 了 一 系列 的 问题 ， 例如 资源 利用 问题 ， 环 境 污 染 与 生态 平衡 破坏 问题 ， 土 地 衰退 ， 肥 力 降低 问题 以 及 其 它 社会 、 经 济 、 政 治 乃 至 道德 问题 等 等 。 这 些 问 题 的 出 现 ， 迫 使 人 们 不 得 不 去 考虑 这 种 所 谓 “ 石 油 农 业 ” 的 正确 性 。 近 几 年 来 ， 我 国 农业 也 受到 石油 农业 的 影响 ， 不 少 地 区 和 单位 大 量 采 用 机 械 化 操 作 ， 增 加 化 肥 和 农药 的 使 用 量 ， 试 图 以 能 量 来 换取 产量 。 但 实践 证 明 ， 并 没有 得 到 预期 的 经 济 效 果 ， 也 并 没有 真正 减轻 农民 的 劳动 程度 ， 相 反 却 在 资源 利用 ， 环 境 污 染 ， 生 态 平衡 的 破坏 等 方面 带 来 了 不 少 问 题 。 当前 北京 效 区 农业 生产 的 基本 特点 是 地 少 人 多 ， 劳 力 资 源 丰 富 ， 和 全 国 农 村 相 比 ， 机 械 化 程度 较 高 , 化 肥 和 农药 的 施用 量 很 大 , 科学 种 田 有 一 定 的 基础 ,农业 生产 比较 发 达 。 在 能 源 问题 上 的 现状 是 ， 一 方面 能 源 严重 不 足 ， 对 能 源 的 需求 量 很 大 ， 另 一 方面 又 大 量 浪费 ， 节 能 的 潜力 很 大 。 因 此 ， 如 何 确 当地 解决 能 源 问题 ， 以 保证 农业 生产 的 进一步 发 展 ， 已 成 为 迫切 需要 研究 解决 的 现实 问题 。 本 文 仅 就 此 问题 做 一 粗 线 的 讨论 。 二 、 北 京 郊 区 农村 能 产 消费 的 现状 与 问题 * 1 .能源 消费 的 构成 现状 ring Jp no * 本 节 资 料 引 自 北京 市 规划 参考 资料 第 325 期 。 一 中 煤 占 50%。 其 次 为 作物 秸 杆 ，47.7 亿 斤 , 折 标 准 煤 119.3 万 吨 ; 占 30%， 化 肥 使 用 60.5 万 吨 ， 折 煤 26 万 吨 ， 占 6.4%; 农村 用 电 6.3 亿 度 ， 折 煤 22.1 万 吨 ， 占 5.3 %%5 FEL 汽油 11.0 万 吨 ， 折 煤 15.7 万 吨 ， 占 4%;， 薪 上 某 6 亿 斤 ， 折 煤 17. 1 万 吨 , 占 4.2% 农药 6130 me, SP HEL. Ses 用 于 大 温室 的 燃料 油 1860 吨 ， 折 煤 0; 27 万 吨 。 生产 和 生活 是 消费 的 两 个 方面 ， 以 1979 年 计 ， 生 产 消 费 占 44.7%， 生 活 能 源 销 费 占 55.3%。 著 除去 在 农村 的 机 关 、 学 校 、 事 企业 单位 ， 纯 用 于 农民 的 能 源 ， 占 农村 总 耗 能 的 41.3%。 2. 耗 能 特点 北京 地 区 农村 耗 能 有 以 下 几 个 特点 : (1 与 全 国 农村 相 比 较 ， 耗 能 密集 。 以 1979 年 计算 , 京 郊 农村 平均 每 人 耗 能 1.07 吨 煤 ， 每 亩 耕地 耗 能 0.63 吨 煤 ， 均 为 全 国 农 村 平均 数 的 2.5 倍 。 (2) 了 矿物 能 的 消耗 比重 大 ， 京 郊 销 耗 矿 物 能 与 生物 能 之 比 为 1:1.5。 而 全 国 农村 平 均 数 为 1:3.5。 (3) 生产 耗 能 迅速 增加 ， 京 郊 农村 生产 耗 能 与 生活 耗 能 之 比 约 为 1:1， 而 全 国 农村 平均 为 0.2:1。 (4) 工 付 业 ， 社 队 企业 耗 能 增长 较 快 ， 占 整个 生产 耗 能 的 48%， 而 全 国 农村 社 队 企业 的 耗 能 只 占 生产 耗 能 的 20%%。 这 些 都 反映 了 大 城市 郊区 农村 耗 能 量 大 ， 和 矿物 燃 料 增加 较 快 的 客观 规律 。 3. 存 在 问题 能 源 供应 的 严重 不 足 和 能 源 使 用 的 不 合理 ， 是 当前 京 郊 农村 在 能 源 问 题 上 的 两 个 突 出 问题 。 有 具体 表现 在 ; (1) 农民 生活 燃料 奇 缺 。 京 郊 93 万 农户 ， 严 重 缺 柴 〈 三 个 月 以 上 ) 户 有 552 万， 一 Mike (=A AUP) 21 万 户 ， 占 总 农户 的 79.3% 。 (2) 农村 用 电 不 足 ， 电 压 不 稳 。 (3) 排 、 灌 用 电 严 重 浪 费 。 (4) 由 于 燃料 不 足 ， 每 年 要 烧 掉 秸 杆 28. 3 亿 斤 ， 其 热量 的 利用 率 仅 10%% EA, 时 带 来 了 环境 污染 与 有 机 质 不 能 返 田 等 一 系列 问题 。 (5) 化 肥 使 用 极 不 合理 ， 我 国 几 种 主 需 作 物 吸 收 气 、 磷 、 钾 的 比例 为 3:2:1， 而 实 际 生 产 和 使 用 的 化 肥 之 比 为 3:0.6: 微 量 。 由 于 磷肥 使 用 过 少 ， 使 得 总 肥效 只 有 10 凶 去 右 ， 并 且 磷 肥 的 生产 要 比 气 肥 省 能 得 多 ， 平 均 每 吨 克 肥 要 比 每 吨 氮肥 少 耗 能 60 狠 左 者 。 (6) 农业 机 械 及 运输 机 具 由 于 管理 不 善 ， 造 成 很 大 浪费 ， 例 如 拖拉 机 每 马力 每 年 平均 供 油 100 公 斤 ， 比 全 国 高 一 倍 ， 但 空 行 率 高 ， 耗 油 多 ， 生 产 效 率 低 。 三 、 从 生态 农业 的 观点 看 农业 能 源 问题 解决 的 途径 现代 农业 的 高 能 量 输入 引起 的 一 系列 同 题 ， 最 根本 的 是 造成 了 自然 生态 系统 能 量 产 生 循环 的 破坏 。 这 一 状况 迫使 人 们 不 得 不 去 寻找 新 的 农业 发 展 道路 。 在 大 力 开 展 节 能 和 积极 开辟 新 能 源 的 同时 ， 努 力 研 究 怎 样 以 尽 可 能 少 的 能 量 投入 ， 获 得 尽 可 能 多 的 农产品 — 108 一 输出 。 近 十 多 年 来 ， 通 过 对 “有 机 农业 ”、“ 生 物 动 力学 农业 ”和 “生态 农业 ”进行 研究 比较 以 后 ， 认 为 只 有 生态 农业 才 有 是 解决 农业 能 源 问题 ， 保 证 农业 持续 发 展 的 正确 道路 。 所 谓 生 态 农 业 ， 就 是 以 生态 学 理论 为 依据 ， 在 某 一 尾 定 区 域内 组 织 和 进行 农业 生 产 。 其 理论 基础 是 不 断 提高 太阳 能 转化 为 生物 能 鸭 敬 率 和 氮气 资源 转化 为 高 蛋白 的 效 率 ， 加 速 能 流 和 物流 在 生态 系统 中 的 再 循环 过 程 ， 使 其 达到 最 理想 的 指标 。 它 以 保持 并 改善 该 系统 的 生态 动 平 衡 为 总 体 规划 的 主导 思想 ， 因 地 和 制 宜 地 安排 农业 生产 布局 和 产品 结构 ， 以 尽 可 能 少 的 能 源 输入 ， 努 力 提 高 太阳 能 的 利用 率 和 生物 能 的 转化 率 ， 促 进 物 质 在 系统 内 部 多 次 重复 利用 和 循环 利用 ， 以 求 得 尽 可 能 多 的 农产品 及 其 加 工 品 的 输出 。 从 而 获得 生产 发 展 ， 能 量 的 再 生 和 利用 ， 生 态 和 环境 保护 ， 经 济 效益 四 者 统一 的 综合 性 效 果 。 生 态 农业 的 中 心 任务 就 是 有 效 地 发 展 宏观 的 农业 生产 生态 系统 工程 和 微观 的 遗传 工 程 相 结合 的 作用 , 扩大 和 提高 能 流 物 流 在 生态 系统 中 的 数量 ,质量 及 其 速度 水 平 ， 把 取 之 不 尽 ， 用 之 不 竭 的 太阳 能 更 多 地 转化 为 生物 能 ， 把 无 机 物 更 多 地 转化 为 有 机 物 ， 在 生态 系统 的 运转 中 ， 加 强 转化 ， 输 送 ， 储 存 和 还 原 过 程 中 具有 最 大 利用 功效 的 性 能 ， 从 而 达 到 节省 能 源 、 高 效 生 产 的 目的 。 :我 们 知道 ， 能 量 在 整个 生态 系统 和 某 一 特定 的 农业 生态 系统 范围 内 ， 都 是 由 太阳 能 疝 消费 者 单 向 流失 的 过 程 ， 但 在 流失 的 主导 过 程 中 还 有 一 部 分 被 还 原 物 质 (EE 再 生 循环 利用 ”这 一 作用 在 生态 农业 保持 较 高 的 能 源 自 给 率 方面 具有 重要 意义 。 因 此 ， 在 尽量 从 太阳 能 获取 并 国定 能 量 的 同时 ， 发 展 生物 能 的 再 生 利 用 ， 使 能 量 在 系统 中 维持 一 个 高 水 平 的 输入 ， 输 出 及 内 部 循环 的 动态 稳定 。 由 此 ， 从 生态 农业 的 角度 看 ， 解 决 农业 能 源 的 二 个 重要 方面 ， 一 是 努力 提高 太阳 能 的 固定 率 和 转化 率 ， 二 是 提高 生物 的 利用 率 。 工 .提高 太阳 能 的 团 定 率 和 转化 率 根据 测定 ， 太 阳 辐 射 到 地 球 上 的 能 量 为 0. 2 卡 / 厘 米 ?。 分 钟 ， 而 现 有 的 野生 植 物 I 能 利用 率 只 有 0.5% ， 粮 食 作 物 一 般 平 均 只 有 0.5 一 1% ， 高 产 作物 也 只 有 1.5 一 2 只 的 水 平 岂 应 逐步 努力 使 之 提高 到 2~3 一 5%% 的 水 平 。 这 样 就 可 以 使 初级 生产 者 的 生产 效率 成 倍 地 增长 ， 大 夫 趟 富生 态 系统 内 的 全 部 运转 过 程 ， 创 造 出 前 所 未 有 的 物质 基础 。 同 时 要 充分 利用 系统 内 的 全 部 地 表面 积 吸取 太阳 能 ， 如 在 塘 边 植树 以 利 养 委 ， 田 边 植 树 以 防风 W, 保持 水 土 ， 在 水 面 放养 营 类 和 水 浮 莲 等 以 供 性 畜 人 饲料 ; 乔 泪 本 结合 种 植 以 取 木 材 和 绿肥 改 主 等 等 。 以 及 全 年 利用 太阳 能 ， 特 别 是 纬度 较 高 的 地 区 ， 冬 季 划 高 太阳 能 的 利用 率 ， 如 蔬菜 温室 住宅 太阳 能 取暖 和 用 水 加 热 ， 人 饲养 场 太阳 能 保 刘 等 等 。 2. 提 高 生物 能 的 利用 率 每 年 地 球 上 被 植物 光合 作用 而 固定 的 碳 素 量 为 2 x 104 ME, 29972 x 10”" 千 卡 的 能 量 ， 相 当 于 全 世界 能 量 消耗 总 数 的 10 倍 ， 粮 食 生 产能 量 消 耗 的 200 倍 。 面 人 类 真正 利用 的 仅 是 极 小 的 一 部 分 。 面 对 这 一 现实 ， 全 世界 对 生物 能 的 利用 研究 成 为 解决 能 源 短缺 的 一 个 重要 途径 。 在 生物 能 利 上 的 众多 途径 中 ， 最 主要 也 十 最 现实 的 是 向 昔 物 要 转化 能 。 也 就 是 向 大 量 野 生 植 物资 源 及 农作物 废弃 物 〈 包 括 森 林 、 黎 草 及 一 部 分 野 果 ) 要 能 源 。 如 何 实 现 这 种 能 量 的 转换 ， 当 前 主要 有 五 种 办 法 。 人 (1) 酒精 发 酵 。 例 如 日 本 主要 利用 发 酵 农 业 废弃 物 和 垃圾 生产 酒精 ,1980 年 的 产量 已 占 全 国 酒精 总 产量 的 60% 。 既 可 用 做 工厂 也 可 用 做 农村 的 动力 和 燃料 。 (2) 制造 甲醇 。 所 有 生物 能 资源 均 可 用 于 制造 甲醇 ， 搞 得 比较 好 的 典型 如 菲律宾 的 马 亚 农 场 。 (3) 沼气 发 酵 。 这 是 生物 能 利用 最 为 广泛 而 成 熟 的 方法 ， 平 均 1 公 斤 有 机 物 的 纯 沼 气 产量 为 200 一 300 立 升 , 发 热量 为 1800 一 2700 千 卡 。 当 前 国内 外 沼气 发 酵 有 三 种 类 型 ， 传 统 的 常规 厌 氧 法 ， 厌 氧 活 性 污 泥 法 和 厌 氧 过 滤 法 。 (4) 热 分 解 。 是 将 有 机 物 在 无 氧 或 缺 氧 条 件 下 进行 高 温 加 热 ， 分 解 产 生 可 燃烧 碳 氢化 合 物 和 木炭 。 (6) 提取 碳化 气 。 常 用 的 方法 有 溶 媒 提 取 东 和 蒸气 蒸馏 法 。 但 是 从 当前 看 生物 能 的 利用 主要 集中 在 二 个 方面 :沼气 的 利用 和 酒精 的 利用 , 其 中 又 以 沼气 的 利用 更 为 成 熟 和 广泛 ， 特 别 是 发 展 中 国家 , 对 于 解决 农村 能 源 问 题 ,已 成 为 一 个 重要 手段 。 国 内 外 均 有 不 少 好 的 典型 。 例 如 菲律宾 的 马 亚 农场 ， 从 一 个 面粉 三 开始 ， 为 了 利用 其 加 工 的 废料 ， 已 逐步 发 展 成 一 个 占 地 36 公 硕 ， 既 有 农业 、 林 业 ; RAB. AY 胞 、 鱼 饲养 业 ; 还 有 各 种 食品 加 工业 的 农 一 一 工 综 合 性 农场 。 在 它 的 发 展 初期 ， 特 别 是 1973 年 后 期 开始 的 石油 禁 运 ， 由 于 能 产 的 严重 短缺 ， 给 农场 的 发 展 带 来 了 巨大 的 困难 。 为 了 解决 能 源 问 题 ， 同 时 也 为 了 处 理 牲 畜 娄 便 带 来 的 环境 污染 ， 马 亚 农场 选择 和 确定 了 应 用 厌 氧 发 酵 ， 生 产 沼 气 的 方法 ， 试 验 以 气 代 油 。 马 亚 农场 先后 建立 了 四 种 不 同类 型 的 家 庭 用 小 沼气 池 , 以 及 三 种 商业 规模 的 大 型 沼气 地。 试验 成 功 以 后 , 又 进一步 开始 了 提高 沼气 产量 和 降低 生产 成 本 的 研究 。 到 1975 年 ， 由 5, 000 头 猪 的 姜 便 所 产生 的 沼气 已 比 农 场 一 一 牲畜 场 一 一 鱼 场所 需 能 量 的 总 和 还 多 出 两 倍 。 能 源 的 解决 ， 促 进 了 农场 的 进一步 发 展 。 同 时 对 沼气 生产 和 应 用 研究 的 科学 试验 室 也 相继 建立 起 来 。 当 前 马 亚 农场 的 主要 能 源 为 沼气 ， 其 次 才 是 电力 ， 发 生 炉 煤气 和 乙醇 。1981 年 当 猪 的 存栏 数 为 25,000 头 时 ， 农场 所 需 的 能 源 〈 包 括 场 员 的 家 用 能 源 ) 已 完全 由 沼气 供应 ， 只 有 肉食 加 工厂 和 甸 头 厂 除 沼 气 供应 65% 的 能 源 以 外 ， 尚 需 政府 供电 35%。 计 划 到 1983 年 底 ， 猪 的 存栏 数 为 40， 000 头 时 , 就 完全 不 用 政府 供电 :并 且 农 场所 用 的 辅助 燃料 也 完全 由 农场 自己 生产 。 例 如 发 生 炉 煤气 是 由 自己 种 植 的 椰子 树 烧 制 的 木 痰 而 生产 的 ， 酒 精 是 由 农场 的 木薯 生 产 的 。 马 亚 农场 的 成 功 经 验 之 一 就 是 以 生物 能 一 一 沼气 的 生产 和 利用 为 纽带 ， 带 动 和 促进 了 农场 的 发 展 ， 形 成 了 一 个 符合 生态 原则 的 封闭 性 循环 系统 。 结 果农 场 不 但 增加 了 粮食 产量 ， 同 时 奶 、 肉 、 鱼 制品 大 大 增加 ， 有 机 质 还 田 又 减少 了 对 化 肥 的 需要 ， 其 结果 不 但 大 大 提高 了 经 济 效益 ， 防 止 了 环境 污染 ， 同 时 还 保护 和 改善 了 生态 ， 使 整个 农业 生产 处 于 和 良性 循环 。1980 年 联合 国 在 马 亚 农场 召开 了 国际 会 议 ， 对 该 农场 以 高 度 的 评价 ， 认 为 这 是 当今 世界 各 国 尤其 是 发 展 中 国家 ， 充 分 合理 利用 自然 资源 ， 发 展 农业 ， 保 护 环 境 ， 维持 生态 平衡 应 遵循 的 方向 。 又 如 以 色 列 这 个 人 口 不 多 ， 能 源 、 水 资源 缺乏 的 小 国 ， 近 十 多 年 来 ， 按 照 生态 学 原 则 ， 合 理 组 织 农业 生产 ， 以 充分 利用 太阳 能 和 水 为 宗旨 ， 努 力 妃 求 低 蛋白 生产 ， 结 果 从 1970 年 到 1979 年 ， 农 场 总 产值 每 年 递增 15% 以 上 ， 即 在 十 年 内 翻 了 两 番 。 农 产品 的 输 出 ,从 1973 年 到 1978 年 五 年 内 增加 了 两 倍 , 而 从 事 农 业 的 人 数 在 同一 时 期 则 减少 了 20%， ”040 二 24 Fit DA 6837 9 Ae be PEL 5 A 4 4 15% BEE 我 国 自 古 以 农 立 国 ， 农 业 生 产 相 当 发 达 ， 具 有 有 机 农业 的 优良 传统 。 这 就 为 我 国 充 分 利用 生物 能 商定 了 良好 的 基础 。 例 如 我 国 年 生产 秸 杆 4.576 亿 吨 , 人 冀 姜 便 1.53 亿 吨 , A 能 加 以 充分 利用 ， 生 产 沼 气 ， 则 全 年 可 产生 沼气 1，300 亿 米 ?， 其 一 半 即 可 解决 我 国 农 村 的 燃料 需要 。 近 几 年 来 ， 我 国 农村 在 生物 能 的 利用 方面 有 了 较 快 的 发 展 ， 特 别 是 农村 沼气 技术 发 展 很 快 ， 目 前 全 国 已 有 沼气 池 七 百 多 个 ， 利 用 人 畜 妆 便 和 农业 废弃 物 生 产 沼 气 ， 对 解决 农村 能 源 问题 起 了 很 大 作用 。 其 中 也 涌现 出 不 少 好 的 典型 。 例 如 江苏 省 武进 县 陈 港大 队 以 生产 稻 麦 为 主 ， 每 年 可 生产 稻 章 80 到 100 万 斤 。 但 过 去 社员 严重 缺少 燃料 ， 平 均 每 年 少 则 二 、 三 个 月 ， 多 则 半年 ， 经 常 为 了 烧 草 四 下 奔走 。1975 年 ， 大 队 兴 办 了 沼气 ， 同 时 结合 发 展 了 养 牛 业 。 过 去 一 户 社员 ， 光 烧 草 每 年 至 少 四 、 五 千斤 ， 办 沼气 后 , 人 畜 姜 便 “ 杂 章 、 瓜 蔗 、 垃 圾 都 成 了 燃料 来 源 。 再 也 不 用 为 燃料 发 悉 ， 同 时 还 产生 了 大 量 的 优质 有 机 肥 。 目前 大 队 270 户 人 家 ， 家 家 有 沼气 池 ， 利 用 率 在 90% 以 上 ， 社 员 的 生活 燃料 全 靠 沼气 。 又 如 广东 省 顺德 县 新 乍 大 队 ， 地 少 人 多 ， 又 以 经 济 作物 为 主 ， 因 而 能 源 缺 乏 ， 燃 料 严重 不 足 。1976 年 试 办 沼气 以 后 , 现 已 有 沼气 池 235 个 ， 对 解决 农民 燃料 需要 起 了 很 大 作 用 。 实 践 证 明 ， 一 个 家 用 4 一 6 立 米 小 沼气 地 ， 一 年 可 节省 燃料 17 担 。 全 大 队 兴办 沼气 后 ,平均 每 年 节约 燃料 ( 柴 、 煤 ) 40 万 斤 。 从 此 解决 了 家 家 户 户 向 外 地 购 煤 买 柴 的 问题 。 同时 生产 队 还 以 沼气 发 电 ， 节 省 油料 ， 解 决 农村 电力 不 足 。1979 新 阜 三 队 兴 建 一 座 十 二 千瓦 沼气 电站 【沼气 池 七 个 , 总 体积 221 立 米 ) ,从 1980 年 2 月 至 1981 年 底 ， 机 组 运行 1235 小 时 ， 发 电 11, 815 度 ， 应 用 于 照明 、 粉 碎 饲 料 和 抽水 等 。 另 外 利用 余热 进行 烘 蚕 昔 ， 每 蜀 发 电 三 小 时 ， 可 烘 草 90 箱 ， 去 水 量 达 25 一 30%%， 抽 丝 质量 比 正常 煤炭 烘 干 还 好 。 而 车 用 柴油 发 电 ， 则 需 柴 油 10, 397 斤 。 所 以 国内 外 的 经 验 均 表明 ， 按 照 生态 农 业 的 原则 ， 把 生物 资源 进行 综合 利用 和 多 次 利用 ， 即 既 把 它 作为 食物 和 人 饲料， 又 把 它 作 为 燃料 和 肥料 ， 是 完全 做 得 到 的 。 特 别 是 对 解决 农村 的 燃料 问题 具有 重要 意义 。 而 发 展 沼气 就 是 这 种 充分 利用 能 源 和 资源 的 有 效 途 ie. 、 关 于 北京 郊区 农村 能 源 问 题解 决 的 几 点 看 法 上 面 简单 分 析 了 北京 市 郊区 农村 当前 能 源 消费 的 现状 与 问题 ， 简 要 介绍 了 生态 农业 对 解决 农村 能 源 问题 的 意义 与 作用 ， 现 就 解决 北京 郊区 农村 能 源 问 题 谈 几 点 看 法 。 1. 按 照 生态 农 业 的 原则 ， 大 力 开 展 生物 能 的 利用 北京 市 郊区 生物 能 的 利用 有 一 定 基 础 ， 特 别 是 近 几 年 ， 诏 气 建 设 有 很 大 发 展 ， 现 有 成 品 池 近 3 万 个 ， 沼 气 化 大 队 〈70%% 的 社员 户 有 沼气 池 ) 150 多 个 。 但 实际 使 用 中 存在 不 少 问题 ， Cl) 使 用 率 低 ， 一 般 只 有 60%% 左 右 “〈 指 做 二 顿 饭 ， 全 年 使 用 六 个 月 ) ; (2) 产 气 率 低 ， 夏 季 日 产 气 率 也 仅 有 0.15 左 右 ; > Li = (3) 热 利 用 率 低 ， 好 的 达 60%， 差 的 仅 30%。 北京 郊区 每 年 生产 秸 杆 47.7 亿 斤 ， 其 中 28.3 亿 斤 直 接 用 作 燃 料 ， 热 利用 率 仅 10% 堪 右 ， 老 通过 沼气 制 取 再 作 燃 料 , 热效率 即 可 提高 5 倍 左右 , 仅 此 一 项 即 可 基本 解决 农民 的 烧 柴 问题 ， 若 再 加 上 人 畜 姜 便 ， 垃 圾 ,生活 污水 所 生产 的 沼气 , 解决 农民 燃料 问题 是 绰 绰 有 余 的 。 而 且 伴 随 着 沼气 生产 生物 能 的 利用 ， 必 将 产生 大 量 优质 的 有 机 肥料 ， 而 使 化 肥 的 用 量 大 大 降低 ， 这 无 疑 对 能 源 又 是 一 种 节省 。 但 由 于 北京 地 区 平均 气温 低 ， 特 别 是 沼 气 池 的 过 冬 问 题 ， 需 要 研究 解决 ， 此 外 还 有 投料 的 配 比 、 搅 拌 、 发 酵 工艺 的 改进 ， 管 理 等 方面 的 问题 。 目 前 北京 市 环境 保护 研究 所 和 市 沼气 办 公 室 配合 ， 在 大 兴 县 留 民 营 大 队 进行 有 关 生 态 农业 的 研究 和 建设 试验 ， 其 中 生物 能 的 利用 是 重要 内 容 之 一 ， 通 过 研究 与 试验 将 对 京 郊 生 物 能 的 应 用 起 一 定 推动 和 促进 作用 。 2. 合 理 利 用 能 产 ， 节 约 能 源 北京 市 郊区 农村 在 能 源 问 题 上 的 矛盾 现象 是 , 一 方面 能 源 不 足 , 一 方面 又 大 量 浪费 。 例如 农村 用 电 ， 常 常 供电 不 足 ， 电 压 不 稳 ， 但 浪费 又 十 分 惊人 。 目 前 郊区 每 亩 地 的 用 电 量 高 达 90 度 以 上 ， 远 远 超过 了 西 德 〈52 度 ) ， 英 国 〈34.5 度 ) ， 美 国 〈29.3 度 ) MAA (22.6 度 ) 。 又 例如 种 子 的 使 用 不 精 ， 不 优 ， 也 造成 了 能 源 的 浪费 。 例 如 大 兴 县 每 雷 玉 米 地 种 子 的 使 用 量 是 美国 的 四 倍 ， 相 应 能 量 的 投入 也 就 多 了 四 倍 。 农 业 机 具 不 配套 ， 质 Rite, AUB. Atk, 京 郊 三 十 年 来 , 每 个 农业 劳动 力 负担 的 耕地 在 不 断 减 少 的 情况 下 ， 而 农业 机 具 总 动力 增加 了 85.8 倍 ， 用 电量 增加 了 15 倍 ， 而 这 期 间 每 亩 粮食 产量 只 增 加 了 1.5 倍 。 这 也 充分 帝 明 ， 我 市 农业 节能 的 潜力 是 很 大 的 。 3. 合 理 使 用 化 肥 当前 我 国 农业 的 一 个 普遍 倾向 是 化 肥 用 量 越 来 越 大 ， 北 京 地 区 每 亩 耕地 化 肥 用 量 三 士 年 来 增加 了 6.8 倍 。 大 兴 留 民营 大 队 每 亩 耕地 化 肥 用 量 达 到 300 帮 左右 ， 这 不 仅 提 高 了 农业 成 本 ， 而 且 对 能 源 也 是 一 个 巨大 的 耗费 。 研 究 表 明 ， 农 业 耗 能 的 主要 在 造 肥 而 不 在 农业 机 有 具 。 改 达 国 家 用 于 制造 肥料 的 能 量 占 农业 总 耗 能 的 35%， 而 发 展 中 国家 则 占 到 94%， 例 如 美国 生产 化 肥 占 矿物 燃料 消耗 的 34%， 而 我 市 大 兴 县 却 占 72%。 由 此 可 见 ， 化 肥 消 耗 了 农业 能 源 中 很 大 一 部 分 。 而 且 化 肥 使 用 极 不 合理 ， 拓 多 大 少 ， 结 果 不 但 耗 能 多 ， 而 且 肥 效 也 仅 有 10 %% 左 在 。 并 且 使 用 时 常常 用 水 浸 多， 不 少 流失 。 这 实际 上 是 对 能 源 的 极 大 浪费 。 因 此 ， 科 学 、 合 理 地 使 用 化 肥 ， 是 北京 郊区 农村 节约 能 源 的 一 个 很 重要 方面 。 4. 正 确 对 待 农 业 机 械 化 的 问题 农业 机 械 化 是 农业 增产 ， 解 放 劳 动力 的 一 个 重要 措施 。 但 近 十 多 年 来 ， 不 少 地 区 片 面 追 求 机 械 化 ， 一 些 大 队 购 置 的 大 型 农业 机 具 ， 一 年 只 使 用 十 多 天 ， 有 的 则 使 用 几 天 ， 几乎 长 年 闲置 、 锈 蚀 。 这 实际 上 也 是 一 种 对 能 源 的 极 大 浪费 。 当 前 国外 在 农业 领域 的 节 能 措施 方面 ， 很 重要 的 一 条 束 是 合理 使 用 农业 机 具 。 美 国 、 英 国 、 法 国 、 瑞 典 等 对 少 耕 法 、 免 耕 法 进行 了 深入 的 研究 ， 结 果 表 明 可 以 节能 60~80%。 而 北京 地 区 人 多 地 少 ， 如 何 充分 利用 现 有 劳动 力 ， 努 力 提高 单产 ， 适 当 而 合理 地 添置 使 用 农业 机 有 具 ， 是 节能 的 一 个 重要 方面 。 5. 开 展 科 学 研究 ， 积 极 发 展 新 能 源 一 112 一 太阳 能 的 利用 ， 京 郊 农村 有 一 定 的 基础 ， 如 太阳 能 热水器 ， 冬 季 的 太阳 能 取暖 ， 但 使 用 尚 不 普遍， 特别 是 冬季 光照 时 间 短 ， 气 温 低 ， 如 何 充分 利用 太阳 能 以 及 和 沼气 的 配 合 使 用 ， 尚 需 进 行 一 定 的 研究 ， 此 外 合适 地 区 薪炭 林 的 发 展 ， 风 力 的 利用 ， 也 必然 含 在 解决 京 郊 农村 能 源 问 题 的 过 程 中 ， 发 挥 应 有 的 作用 s i. & RR 农村 能 源 是 关系 到 农业 发 展 的 根本 问题 。 根 据 北 京 市 郊区 农村 能 源 一 方面 严重 不 足 ， 一 方面 又 大 量 浪费 的 现实 情况 ， 方 针 是 “开源 节 流 ”。 在 开展 生态 农业 的 研究 ， 生 物 能 的 利用 的 同时 ， 充 分 、 合 理 地 利用 现 有 能 源 ， 柱 绝 能 源 浪 费 ， 因 地 制 宜 地 开展 新 能 源 。 深 入 开展 农村 能 源 调查 研究 ， 尽 可 能 建立 农村 能 源 系 统 数据 库 ， 确 定 农村 能 源 模型 系统 框图 ， 为 农村 充分 、 合 理 使 用 能 源 黄 定 科 学 基础 。 北 京 郊区 农村 能 源 问 题 是 一 定 能 够 解决 的 。 = 一 生态 学 的 新 阶段 一 一 支 新 兴 的 经 济 开发 力量 蔡 铭 昆 =A HER (辽宁 省 环境 保护 科学 研究 所 ) 生态 工程 将 成 为 开发 新 一 代 经 济 的 新 兴 历史 上 每 一 种 社会 形态 之 所 以 比 先前 的 社会 形态 达到 更 高 的 生产 力 发 展 水 平 ， 归 根 色 底 是 因为 在 生产 中 应 用 了 更 进一步 的 生产 工具 。 例如 英国 瓦特 发 明 的 薰 气 机 , 美国 爱迪生 发 明 的 电力 工程 都 属于 划时代 的 生产 工具 ， 气 机 产生 了 燕 气 机 大 工业 时 代 ， 电 力 工程 产生 了 电气 化 时 代 。 由 于 蒜 气 机 的 出 现 。 使 英国 在 十 八 世 纪 末 期 发 生 了 产业 革命 ， 这 个 产业 革命 不 但 旋 风 式 地 挫 毁 了 封建 的 生产 关系 和 意思 形态 ， 使 资产 阶级 取得 了 政权 ， 建 立 了 新 的 资本 主 义 社会 ， 推 动 生 产 力 突飞猛进 地 发 展 ， 而 且 它 还 开拓 了 世界 市 场 ， 使 一 切 国家 的 生产 和 消费 成 为 世界 性 。 使 人 类 在 不 到 一 个 世纪 的 时 期 内 创造 出 比 过 去 一 切 时 代 总 和 还 要 多 的 物质 财富 。 英国 产业 革命 时 期 是 面 对 着 技术 落后 ， 效 率 低 的 工场 手工 业 ， 但 是 美国 超过 英国 的 时 候 却 是 一 个 原始 落后 的 大 国 超过 一 个 工业 先进 的 国家 。 由 于 美国 是 在 更 加 新 的 电力 工程 基础 上 进行 了 产业 革命 ， 所 以 在 不 长 的 时 期 内 迅速 赶 上 了 先进 的 工业 化 英国 整整 一 百年 。 所 以 能 否 创 造 和 掌握 划时代 的 生产 工具 和 技术 是 落后 国家 迅速 赶 上 先进 国家 起 决定 作用 的 物质 力量 。 在 战 后 ， 利 用 了 以 原子 能 技术 ， 电 子 计算 机 和 空间 技术 发 展 为 主要 标志 的 第 三 次 科 学 技术 革命 的 成 果 ， 引 起 了 生产 工具 的 大 变革 和 劳动 生产 率 的 大 增长 ， 推 动 着 生产 力 迅 速 发 展 。 在 六 十 年 代 以 来 的 二 十 年 中 这 些 国家 所 创造 的 社会 生产 力 ， 超 过 了 过 去 的 全 部 时 代 。 现在 已 明显 的 看 到 生物 工程 〈 包 括 生态 工程 ) 将 是 新 一 代 经 济 的 重要 支柱 之 一 ， 它 的 发 展 将 对 一 些 国家 赶 上 另 一 些 国家 起 着 重要 的 作用 。 生 态 学 将 成 为 一 支 重要 的 经 济 开 发 力量 而 兴盛 起 来 。 生态 学 从 创立 到 现在 已 经 历 了 以 下 各 阶段 ， 〈1) 记叙 性 博物 学 ， (2) 单 物种 生活 环境 的 研究 ，〈3) 生态 系统 的 研究 ， (4) 各 种 生态 系统 之 间 的 相互 作用 的 研究 ， (5 生 牺 圈 的 研究 以 及 对 生物 圈 中 的 人 的 研究 。 这 就 是 说 生态 学 已 发 展 型 了 把 人 类 看 成 是 生态 系统 和 生物 园 的 组 成 部 分 ， 人 类 起 着 支配 作用 。 人 类 要 对 生物 圈 起 支配 作用 就 必须 =n A = 具有 改造 生物 圈 的 强大 能 力 。 为 了 形成 和 发 展 这 种 能 力 就 必然 要 使 现代 生态 学 工程 化 。 由 于 生态 学 在 前 一 阶段 ， 是 处 于 侧重 描述 自然 界 ， 说 明 自 然 界 ， 以 提供 规划 和 行动 的 依据 阶段 ， 它 还 没有 起 着 推动 社会 经 济 发 展 ， 大 力 改善 环境 和 提高 人 类 的 生活 状况 直 接 的 强 有 力 的 显著 作用 。 因此 ， 在 过 去 几 十 年 里 局 部 性 的 科学 (分 子 生 物 学 .生物 化 学 .生物 物理 ) 比 生态 学 占 有 优先 的 地 位 ， 这 在 研究 经 费 ， 教 学 地 位 和 发 展 计 划 安 排 方 面 均 有 这 种 倾向 。 十 分 重要 的 是 要 使 生态 学 不 仅 是 一 门 消 极 的 科学 ， 如 只 是 停留 在 强调 不 许 污染 ， 不 许 滥 伐 森林 〈 当 然 这 些 都 是 必要 的 ) ， 不 许 发 展 工业 ， 不 许 搞 集约 农业 等 ， 而 生态 学 的 真正 力量 在 于 它 能 够 解决 当前 或 下 一 个 经 济 时 代 的 重大 经 济 ， 环 境 和 改善 人 类 生活 水 平 的 问题 。 当前 生态 学 已 经 发 展 到 了 一 个 重要 的 转折 阶段 ， 即 生态 工程 大 力 兴 起 的 时 期 。 当前 生态 工程 已 成 为 新 的 世界 技术 革命 的 重要 组 成 部 分 ， 它 将 建立 起 一 大 批 新 兴 产 业 ， 大 力 推动 新 一 代 经 济 的 发 展 ， 大 力 改善 人 类 的 生活 环境 和 提高 人 民 的 生活 水 平 ， 使 生态 学 进入 重要 的 发 展 阶段 。 二 、 八 十 年 代 生 物 工程 的 主要 研究 内 容 及 生态 工程 的 兴起 生物 工程 在 六 十 年 代 和 七 十 年 代 时 主要 是 遗传 工程 和 细胞 工程 进行 了 研究 。 到 了 八 十 年 代 除 了 这 二 项 外 ， 把 从 植物 和 水 生 植 物 等 的 生物 量 中 制 出 能 量 或 化 学 原料 的 研究 列 为 主要 项 目 ， 如 一 无 八 二 年 六 月 在 法 国 举行 的 工业 发 达 国 家 的 最 高 级 会 议 上 提出 的 由 主 要 先进 国家 共同 研究 的 生物 工艺 学 的 主题 是 : (一 ) 为 从 植物 和 水 生 植 物 等 生物 量 中 制 出 能 源 或 化 学 原料 的 技术 开发 。〈 二 ) 遗传 基因 重组 ， 细 胞 融合 ， 为 发 展 细 胞 大 量 培养 等 技术 的 基础 研究 。 把 生物 量 中 提取 化 学 原料 的 技术 ， 特 别 是 生物 化 学 的 原料 列 为 当前 生物 工程 最 重要 研究 主题 之 一 是 具有 重要 意义 的 。 当前 生物 化 学 资源 的 开发 中 占有 重要 地 位 , 需要 量 大 的 就 是 维生素 和 和 氨基酸 添加 剂 ， 这 对 改善 人 类 的 食物 构成 和 发 展现 代 化 农业 畜牧 业 有 着 十 分 重要 的 作用 。 目前 已 发 现 光 合 效率 高 ， 数 天 就 可 成 倍 的 增殖 起 来 ， 每 亩 产量 为 三 千斤 一 伍 千 帮 干 物质 的 一 些 水 生 植 物 ， 其 所 含 蛋白 质 、 维 生 素 、 粗 脂肪 ， 以 及 动物 所 需要 的 金属 元 素 均 hit ALA “SRR SE” BRE, CMM baa aMe RAM OW A fe H ie 10 倍 以 上 。 现 在 我 们 的 农作物 及 牧草 每 亩 只 是 几 百 斤 到 千斤 干 物质 ”如 果 我 们 能 养殖 营养 更 为 丰富 、 经 济 价值 更 高 的 的 产品 , 亩 产 提高 到 3 千斤 到 4 千斤 左右 的 干 物质 这 将 对 第 二 次 绿色 革命 做 出 重要 贡献 。 这 也 将 作为 第 二 次 绿色 革命 的 重要 组 成 部 分 和 罕 破 点 。 这 个 突 破 点 的 解决 对 开拓 下 一 代 经 济 有 着 重要 的 意义 。 正 因 为 如 此 , 在 八 十 年 代 把 生物 量 的 开发 技术 提出 来 作为 生物 工程 研究 的 主要 项 目 。 而 这 个 项 目 正 是 生物 工程 发 挥 大 规模 的 经 济 开 发 作用 的 突破 点 和 生态 工程 兴起 的 出 发 点 。 现在 ， 一 些 科学 技术 发 达 的 国家 正在 互相 竞争 加 强 研究 力量 ， 进 行 突破 。 = Hike BA OR BE ok ZED ek eR, G96 %, MBER AR, FARR 于 法 脱水 ， 需 要 大 量 能 源 ， 成 本 高 ， 故 目前 国外 还 不 能 大 规模 生产 ， 但 是 如 果 在 技术 上 能 突破 , -实行 产业 化 ， 建 立新 兴工 业 。 那 么 其 经 济 意 义 和 环 境 意义 是 深远 的 。 有 的 同志 认为 ， 从 植被 和 水 生 植物 等 的 生物 量 中 制 出 能 源 或 化 学 原料 的 技术 开发 不 . 是 生物 工程 研究 对 象 ， 是 由 于 不 了 解 近年 的 世界 上 生物 工程 的 发 展 变化 ， 还 只 停留 在 七 十 年 代 的 水 平 。 如 果 不 了 解 在 八 十 年 代 把 生态 工程 中 的 生物 量 的 开发 技术 列 入 生物 工程 的 头等 重要 的 地 位 ， 我 们 就 很 难 赶 上 世界 的 先进 行列 。 由 于 生态 工程 的 兴起 ， 使 生物 工程 的 微观 研究 扩大 到 安 观 研究 ， 把 微观 和 安 观 的 研 究 结 合 起 来 ， 这 种 结合 除了 对 这 门 科 学 的 发 展 有 重要 意义 外 ， 更 重要 的 是 使 生物 工程 具 有 更 全 面 更 强大 的 经 济 开 发 能 力 。 三 、 生 态 工 程 为 什么 能 成 为 划时代 的 生产 技术 下 面 分 别 从 几 个 方面 来 说 明 为 什么 生物 和 生态 工程 有 可 能 成 为 划时代 的 生产 技术 之 —_— 1, 创立 高 产量 高 效率 的 新 兴工 业 (1) 蛋白 和 维生素 饲料 产量 的 成 倍增 长 。 我 们 已 经 对 一 些 高 产 水 生 植 物 进 行 分 析 ， 发 现 其 中 有 的 产量 比 “牧草 之 玉 允 彰 薪 要 =a FD 以上。 它们 的 氨基 酸 含量 比 首 蒂 高 ， 动 物 非 常 需要 的 维 生 BELA 蒋 高 114， 用 此 可 加 工 制 成 优质 维生素 饲料 和 蛋白 饲料 。 现 在 国际 市 场 和 国内 市 场 均 很 缺 少 。 如 建立 这 种 新 兴 的 饲料 工业 ， 就 可 以 成 几 倍 地 提高 每 雷 地 的 产量 和 产品 经 济 价值 ， 增加 农民 的 收入 和 积累 ， 推 动 一 系列 农业 和 工业 的 发 展 。 | | (2) 开辟 一 条 新 的 高 产 的 人 类 食物 和 饲料 途径 ae 童 细胞 蛋白 经 过 二 十 多 年 的 研究 和 争论 ， 现 在 已 大 规模 生产 , 有 的 地 方 已 经 把 生产 成 本 降低 到 藉 豆 。 鱼粉 成 本 以 下 ， 一 座 大 规模 的 单 细 胞 蛋白 工厂 可 以 生产 相当 于 五 百 英 亩 牧场 所 生产 的 蛋白质， 一头 一 千 磅 的 牛 每 天 只 能 生产 一 磅 蛋白 质 ， 而 微生物 生产 蛋 自 质 的 效率 要 比 牛 高 出 用 十 倍 。 常用 的 单 细胞 蛋 自 是 酵 且 菌 ， 其 含 蛋白 量 较 高 ， 为 百 分 之 五 十 几 ， 而 光合 细菌 的 含 蛋白 量 国外 测定 为 百 分 之 六 十 左 在 ， 比 酵母 菌 高 还 多 ， 但 由 于 其 收集 方法 用 离心 机 和 凝 紊 剂 ， 由 于 其 它 杂 质 同时 沉淀 ,所 以 纯 魔 不 高 ,因此 有 可 能 影响 分 析 蛋 自 含 量 造成 较 大 的 误差 。 辽 宁 环 保 所 光合 细菌 组 用 另外 一 种 新 的 方法 收 焦 ， 由 于 所 取得 光合 细菌 的 纯度 高 ， 光 合 菌 的 蛋白 含量 可 达 69.2%， 即 将 近 70%， 除 了 蛋白 含量 远 高 于 酵母 菌 外 ， 还 有 丰富 的 葫 蔓 下 素 是 很 好 的 蛋白 匈 料 和 药材 。 由 于 光合 菌 是 古老 的 菌 种 之 一 , 与 其 同 代 的 大 部 分 菌 种 在 生存 竞争 中 均 已 被 淘汰 ,但 是 由 于 甚 多 功能 和 适应 性 强 ， 所 以 在 长 期 的 自然 选择 中 生存 下 来 了 ， 这 种 菌 种 比 其 它 许 多 菌 种 来 说 具有 良好 的 稳定 性 和 适应 性 ， 所 以 只 要 保持 一 定 的 条 件 ， 即 可 进行 稳定 的 生 产 。 二 0 We 经 初步 小 型 试验 ， 每 亩 地 的 蛋白 产量 有 可 能 数 倍 于 大 豆 的 产量 。 这 将 成 为 新 型 的 单 细胞 蛋白 生产 工 广 ， 并 成 为 生态 工程 的 重要 组 成 部 分 。 当 高 温 脱 水 红 薄 成 为 饲 用 维生素 添加 剂 时 ， 光 合 著 在 不 久 的 将 来 将 成 为 氨基 酸 活 加 剂 ， 这 二 者 将 组 成 联合 企业 。 这 二 者 的 结合 不 但 在 产品 使 用 上 可 组 合 ， 而 且 在 消除 光合 菌 生 产 工厂 的 污水 和 红 厦 生产 增加 肥 源 上 也 是 生态 系统 的 合理 组 合 。 (3) 生物 能 源 农 场 和 工程 的 兴起 和 发 展 我 国有 丰富 的 生物 资源 ， 这 些 生 物资 源 除了 提供 饲料 和 食物 以 外 还 可 以 提供 能 源 。 人 类 可 以 通过 微生物 把 一 些 有 机 物 转化 成 能 源 。 例 如 现在 推广 的 沼气 。 但 在 国际 上 更 重视 的 是 酒精 。 酒 精 是 一 种 “清洗 ”能 源 , 基本 上 不 污染 环境 ， 这 是 代 规 汽油 的 很 有 发 展 前 途 的 能 源 ， 有 的 国家 现在 已 经 开始 大 规模 进行 这 项 工作 ， 巴 西 已 投资 十 几 亿美 元 建 立 一 千 万 公顷 的 大 规模 的 能 源 农场 和 数量 众多 的 酒精 工厂 ， 美 国正 在 研究 把 燃料 植物 制 成 气体 、 液 体 、 固 体 各 种 炎 料 ， 现 在 美国 、 巴 西 等 国 已 大 大 降低 酒精 生产 成 本 ， 实 现 了 用 酒精 代替 汽油 ， 并 正在 进一步 推广 。 目前 世界 上 的 植物 资源 被 利用 的 只 占 百 分 之 几 ， 如 果 大 量 开发 出 来 利用 生物 工程 和 生态 工程 创造 饲料 、 粮 食 和 能 源 ,， 这 将 成 为 一 个 巨大 的 新 兴工 业 体系 。 2. 形 成 新 的 社会 生产 体系 通过 生态 工程 可 以 创立 建立 在 生态 规律 基础 上 的 资源 、 能 源 都 能 合理 利用 和 循环 的 新 型 社会 生产 体系 。 如 畜牧 业 的 姜 肥 可 以 导入 生产 饲料 的 农场 作为 肥料 ， 而 食品 加 工 的 污水 可 用 来 生产 光合 细菌 和 绿 藻 作 为 优质 饲料 ， 而 食品 厂 的 污水 成 份 被 光合 细菌 吸收 去 转化 为 蛋白 质 维 生 素 饲料 污水 就 被 净化 ， 解 决 了 环境 污染 的 问题 。 而 被 饲料 喂 大 的 家 禽 家 畜 又 被 作为 原 料 进入 食品 加 工厂 ， 这 样 的 循环 体系 包括 污水 在 内 的 资源 均 被 充分 利用 。 可 以 形成 一 个 资源 利用 效率 高 ， 成 本 低 ， 没 有 污染 的 新 的 生产 体系 。 特别 是 如 果 在 每 亩 地 面积 上 生产 出 的 植物 原料 通过 数 种 生物 工程 联结 起 的 生态 工程 即 可 以 生产 能 源 又 能 把 其 废 法 和 雇 水 作 资源 生 产 出 童 细胞 蛋白 和 人 饲料， 如果 其 蛋白 质 产 量 能 接近 于 一 亩 地 大 豆 的 蛋白 质 产 量 ， 那 么 对 于 地 少 人 多 ,经济 落后 的 中 国 农村 来 讲 其 意义 的 重大 是 可 想 而 知 的 。 3. 对 于 振兴 我 国 经 济 的 战略 意义 ， 这 一 系列 新 兴工 业 与 农村 的 大 规模 粮食 生产 相辅相成 ， 互 相 促进 ， 它 的 战略 意义 不 但 在 于 它们 的 发 展 而 引起 的 一 系列 工农 业 生产 部 门 的 大 力 发 展示 而 且 更 重要 的 是 可 以 迅 速 地 从 本 身 积 累 资 会 加 速 农业 现代 化 和 新 型 工业 的 有 发展， 就 必然 能 从 八 亿 大 口中 开拓 出 一 企 巨大 物质 力量 ， 从 战略 上 推动 我 国 经 济 的 振兴 。 4. 推 动 新 的 社会 主义 生产 关系 的 产生 和 发 展 许多 迹象 已 经 表明 ， 由 于 生物 工程 的 发 展 ， 工 业 ， 农 业 和 能 源 的 生产 系统 正在 进行 重大 改组 ， 一 部 分 原来 由 农业 生产 的 蛋白 质 正在 转化 为 工业 生产 ， 而 原来 一 部 分 由 工业 生产 的 如 能 源 正在 转化 为 农业 生产 ， 工 业 和 农业 正在 进行 重大 渗透 和 结合 。 这 场 技术 革命 可 以 把 相当 一 部 分 的 粮食 〈 和 人 料 ) ,能源 和 环境 问题 结合 起 来 解决 ， — 7 — 大 量 地 把 广大 农村 发 展 为 工农 业 相 结合 的 现代 化 的 ， 有 良好 的 生态 平衡 的 工农 业 相 结合 的 城市 ， 进 一 步 缩小 城乡 差别 、 工 农 差别 。 这 样 不 仅 可 以 为 经 济 振兴 打开 新 的 局 面 ， 而 且 在 建立 和 发 展 社会 主义 新 的 生产 关系 方面 也 将 打开 新 的 局 面 。 5. 国 际 上 研究 的 重要 动向 目前 在 科学 和 生产 上 出 现 了 一 些 不 寻常 的 动向 ， 国 际 上 一 些 大 的 工业 公司 ， 不 约 而 同 地 越过 自己 的 业务 和 研究 范围 ， 大 力 发 展 生物 工程 、 遗 传 工程 的 研究 ， 为 建立 以 生物 工程 为 基础 的 新 型 工业 而 展开 激 列 竞 争 。 一 些 国家 已 拨 出 大 批 经 费 去 建立 能 源 农场 和 大 力 开展 生物 能 源 的 研究 。 现在 不 但 许多 大 公司 在 采取 行动 ， 而 且 最 近 技术 先进 国家 的 领导 人 也 在 这 方面 亲自 出 面 采 取 行 动 。 如 《日 本 经 济 新 闻 》 报 告 说 ， “政府 方面 十 月 三 十 一 日 透露 ， 法 国政 府 向 日 、 美 和 英国 等 主要 先进 国 提出 了 在 生物 学 工艺 领域 设立 国际 研究 所 进行 共同 研 究 的 建议 ”。 “于 六 月 间 举 行 的 凡尔赛 最 高 级 会 议 上 据 东道 国 密 特 朗 总 统 的 建议 。 一 致 同意 推进 尖端 技 术 研 究 开 发 的 国际 协作 ”。“ 我 国 同 法 国 方面 达成 了 生物 工艺 学 领域 协作 的 协议 ， 通 产 省 一 九 八 二 年 度 把 生物 工艺 作为 新 的 产业 为 其 振兴 采取 措施 ”。 从 上 述 五 个 方面 可 以 看 到 把 生物 工程 (和 生态 工程 ) 产业 化 可 以 在 战略 上 使 八 亿 人 口 的 农村 生产 力 水 平和 经 济 力量 发 展 到 一 个 新 的 历史 阶段 , 而 且 可 以 缩小 工农 城乡 差别 ， 世界 各 国 均 已 认为 它 将 引起 一 系列 产业 部 门 的 历史 性 的 革命 ， 而 且 最 近 被 提 到 国家 最 高 级 会 议 上 作为 尖端 技术 研究 开发 问题 讨论 ， 这 也 可 证 明 其 意义 的 重要 性 。 由 于 它 对 开发 有 八 亿 农民 农村 的 巨大 洪 在 经 济 力 量 有 着 十 分 重要 的 作用 ， 所 以 在 中 国 发 展 包括 生 态 工程 在 内 的 生物 工程 比 起 发 达 国 家 就 具有 更 特殊 的 重要 意义 。 因此 ， 我 们 说 生物 工程 特别 是 作为 生物 工程 有 机 组 成 的 生态 工程 完全 有 可 能 发 展 成 为 迅速 振兴 我 国 经 济 的 划时代 生产 工具 之 一 。 四 ,为 什么 我 国 研究 划时代 生产 工具 要 从 生物 工程 上 突破 ? 划时代 的 生产 工具 对 社会 发 展 起 最 终 决定 作用 。 它 决定 一 个 国家 能 否 从 一 个 经 济 时 代 进 入 到 新 的 高 一 级 的 经 济 时 代 , 能 否 在 较 短 的 时 间 内 迅速 赶 上 技术 先进 国家 几 十 年 ,所 以 ， 对 于 怎样 在 本 国 具体 实际 情况 下 ， 开 拓 划 时 代 生 产 工具 的 战略 策略 和 步骤 就 成 为 发 展 一 个 国家 经 济 的 关键 问题 。 划时代 的 生产 工具 原来 都 是 较为 单一 的 ， 如 英国 产业 革命 的 蒸气 机 ， 美 国 的 电力 工程 ， 但 到 了 现代 已 是 多 样 化 ， 变 成 原子 能 ， 电 子 计算 机 和 空间 技术 。 而 下 一 代 也 是 多 样 化 ， 分 布 在 生物 工程 、 化 学 工程 和 物理 工程 等 领域 。 如 热 核能 等 都 可 成 为 下 一 代 划 时 代 生产 技术 。 | 那么 ， 从 我 国 实际 情况 看 ， 突 破 点 应 放 在 哪里 呢 ? 现在 看 来 ， 如 热 核能 等 等 虽 很 重要 ， 但 因为 需 资金 多 周期 长 , 当前 还 较 难 突破 , 从 生 物 生 态 工程 来 看 ， 可 作为 我 国 第 一 步 突破 的 划时代 生产 工具 ， 因 为 ; (1) 其 中 相当 一 部 分 近期 内 可 以 突破 ， 而 基本 不 用 国家 资金 ， 利 用 农 村 现 有 资金 一 118 一 PO ag TR pay 就 可 以 逐步 大 规模 发 展 起 来 ， 而 且 周 转 快 ， 资 金 积累 快 ， 至 少 第 一 步 可 以 推动 我 国 八 亿 ”人口 的 农村 经 济 在 现 有 基础 上 加 速 运转 起 来 ， 发 展 成 为 一 个 巨大 的 经 济 力 量 。 (2) 新 的 生产 工具 的 发 展 必 然 推动 新 的 适合 生产 力 的 生产 关系 和 产业 组 织 形 式 的 为 一 个 合理 的 生产 效率 高 的 生产 体系 ， 生 产 力 的 这 种 社会 化 必然 要 求生 产 关 系 社会 化 的 联合 企业 形式 ， 即 保证 了 专业 户 的 优点 又 兼 有 现代 化 大 企业 的 优点 ， 这 样 新 的 高 一 级 的 生产 关系 必然 反 过 来 推动 农村 生产 力 的 大 力 发 展 。 (3) 从 国家 的 全 球 战 略 来 说 ， 都 是 政治 ， 军 事 与 经 济 技术 文化 相 结 合 组 成 的 ， 特 别 是 政治 和 经 济 的 结合 更 为 重要 。 生 物 工程 不 但 对 中 国 而 且 对 东南 亚 、 拉 了 丁 美洲 ， 非 洲 等 第 三 世界 国家 是 强 有 力 的 经 济 开 发 手段 ， 特 别 是 对 热带 和 亚热带 国家 其 经 济 效益 比 我 国 更 为 明显 ， 在 国际 斗争 的 格局 中 ， 我 们 可 以 与 发 达 国 家 的 其 他 技术 经 济 手 段 抗衡 。 (4) 生态 工程 研究 的 费用 不 高 而 且 回收 快 ， 如 其 他 的 划时代 新 的 一 代 生 产 工具 往 往 需 投 资 数 亿 ， 数 十 亿 而 在 短 时 间 内 不 能 得 到 结果 ， 而 生态 工程 投资 不 大 ， 短 时 间 内 就 可 周转 回来 ， 并 可 相当 快 的 积 款 资 金 。 人 高 浓度 有 机 废水 的 PSB 处 理 法 在 生态 “工程 中 的 应 用 REE BEY meh BM TORR (上 海 交 通 大 学 “生物 技术 研究 室 ) 模拟 生态 系统 原理 而 建成 的 生产 工艺 体系 ， 即 生态 工程 ， 已 在 环境 、 能 源 及 伺 料 工 业 等 领域 获得 应 用 ， 其 中 无 污染 工艺 及 生物 净化 为 重要 目标 之 一 。 水 中 的 污染 物质 ， 除 了 其 中 一 部 分 是 无 机 物 外 ， 大 部 分 则 是 能 腐化 的 有 机 物 。 采 取 大 工 模拟 ， 以 促进 有 机 物 在 自然 循环 中 被 消耗 而 减少 的 过 程 ， 就 是 废水 生物 处 理 的 实 质 。 目前 ， 包 括 活性 污 泥 法 和 生物 膜 法 等 实用 废水 处 理 系统 ， 所 需 的 机 械 化 程度 高 ， 维 护 管理 复杂 ， 占 地 面积 大 ， 而 且 处 理 过 的 剩余 污 泥 难 以 利用 ， 又 需 一 笔 投 资 和 运转 费用 来 处 理 它们 。 我 们 采用 的 光合 细菌 (PSB) 处 理 法 ， 则 是 一 种 以 单一 菌株 为 中 心 ， 管 . 理 简便 ， 高 效率 的 废水 生物 处 理 系统 。 光 合 细菌 能 利用 自然 日 光 为 能 源 ， 通 过 新 陈 代谢 对 有 机 废水 进行 处 理 。 光 合 细菌 有 困 毛 ， 能 运动 ， 对 废水 中 的 有 机 物 摄取 速度 快 。 用 它 可 处 理 高 浓度 有 机 废水 ， 并 且 废 水 处 理 前 不 需 作 稀 其 等 预 处 理 。 这 样 ，PSB 处 理 法 所 需 的 机 电 设 备 比 其 它 污 水 处 理 靶 简单 得 多 ， 大 大 节约 了 能 源 ， 节 省 了 资源 〈 水 ) 及 基建 和 运转 费用 。 1967 年 以 来 ， 许 多 实验 “有力 地 证 实 了 光合 细菌 能 降低 有 机 污水 中 的 BOD 〈 生 化 耗 氧 量 ) 值 和 COD (化 学 耗 氧 量 ) 值 。1978 年 ， 小 林 正 泰 初步 介绍 了 光合 细 菌 处 理 有 机 废水 并 加 以 利用 的 工艺 及 设想 5=]。 在 此 基础 上 ， 本 文 介绍 了 从 豆 制 品 厂 污水 流 经 的 底 泥 中 分 离 到 的 PSB“1” 号 菌株 来 处 理 高 浓度 有 机 废水 的 工艺 ， 并 从 理论 上 讨论 了 工艺 的 合理 性 。 试 验 的 初步 结果 表明 ， 经 过 PSB 和 氧化 槽 的 多 级 处 理 后 ， 不 仅 净 化 了 水 质 ， 而 且 回收 到 富 合 直 白质 和 维生素 的 菌 体 ， 为 光合 细菌 在 生态 工程 中 的 综合 利用 开 辟 了 广阔 的 前 景 。 一 、 资 料 的 方法 (—) . Bt 从 上 海 余 山 豆 制品 广 污水 流 经 的 底 泥 中 分 离 到 PSB“1” 号 菌株 。 (=) 、 培 养 基 : 富 集 培 养 用 Van Nie1 培 养 基 ”和 Y 忆 培养 基 5 :1。 单 菌落 分 离 用 澳大利亚 培养 基 下 矢 木 修身 培养 基 -… 和 Y 了 培养 基 。 菌 种 保藏 用 RCVBN 培 养 基 "323。 =) 、 培 养 条 件 mie (PH{R47) 倒 和 信 具 塞 三 角 烧 瓶 中 ， Fe TH Peg DO FEE Be HS Sb HE, 以 便 与 空气 隔 绝 …。 采 用 人 工 照明 ， 光 强 为 1000 瓦 ， 温 度 为 28"C。 Pai = 27 78 (四 ) PSB “1” 号 菌株 的 特征 经 鉴定 ，PSB “1” 号 菌株 系 沼 译 红 假 单 胞 菌 (Rhodopseudo-monag Palu- Stris) AM AARRINGR: #0.6~0.84m, K1.2~2.0um; 有 极 生 或 亚 极 生 He 毛 。 该 菌 是 一 种 兼 性 细菌 ， 可 在 厌 氧 光照 或 好 氧 黑 暗 条 件 下 迅速 增殖 。 (fi) 、 了 PSB 处 理 法 中 种 菌 的 培养 把 经 过 可 溶化 处 理 的 白地 霉 废水 加 到 人 工 培养 的 光合 细菌 培养 液 中 。 每 隔 48 小 时 加 入 最 终 菌 液 量 的 10%， 持 续 5 次 ， 得 到 的 最 终 量 作 为 种 菌 。 ， CA) 、 总 挥发 酸 (TVA) 的 测定 用 经 过 改进 的 水 蒸汽 蒸馏 靶 测定 总 挥发 酸 511]。 在 测定 前 ， 废水 样品 先 经 加 碱 ， 加 热 浓缩 才 行 。 (i) 、 化 学 耗 氧 量 (COD) 的 测定 FAH - T(t 4eA SMe (KL 〈 属 重 铬 酸 钾 法 ) 测定 废水 及 处 理 后 水 的 COD 值 。 4 八 》 、 生 化 耗 氧 量 (BOD) 的 测定 在 20"C， 用 五 天 生化 需 氧 量 表示 。 CA) 、 废 水 来 源 及 其 性 质 bw ASB itl a)” bo Rizk, Bie 9 Hb Be REF By EHR BOD; 44485ppm, CO Dk.cr,0;,A7300~7400ppm, pH{fé~6.5, 二 、 用 PSB 法 处 理 废水 (—) \ 了 SB“1” 号 菌 处 理 废水 的 机 理 在 白地 替 和 其 它 异 养 微生物 所 分 泌 的 胞 外 酶 作用 下 ， 废水 中 不 溶 于 水 的 蛋白 质 ， 演 粉 、 脂 类 等 大 分 子 物质 水 解 成 小 分 子 可 溶性 物质 (如 有 机 酸 、 氨 基 酸 、 所 等) ， 然 后 再 锌 PSB“1” 号 菌 吸 收 利 用 。 通 过 菌 体 的 新 陈 代谢 ， 有 机 物质 被 氧化 成 简单 无 机 物 ， 从 而 使 废水 的 BOD 和 COD 值 下 降 ， 达到 净化 污水 之 目的 。 《二 ) 、 废 水 处 理 的 工艺 及 流程 过 直角 Te) a 级 | | 级 | | edu cial ah | 村 | fe 理 | aj} a) |) | paw “ % Liens MT a | prego ee (可 供 综合 利用 ) | al 培 | 种 培 | i 养 池 wi 3 | —~ Te) = WA AN, BREA SEMEA ULE, FA TIA CRD, 16 小 时 可 溶化 处 理 Ja, BerkiRiR Ata A PSB “1” SRR, —, SRAM, = A sh Hie 中 出 来 的 占 污 水 处 理 量 为 20% 的 菌 液 输入 到 回流 培养 地 ， 同 时 将 占 每 日 污水 处 理 量 为 1 眠 的 种 菌 从 种 菌 培养 地 中 负 入 到 回流 培养 地 。 然 后 每 天 将 回流 培养 地 中 的 上 述 菌 液 送 入 一 级 处 理 负 中 。 从 三 级 处 理 负 中 流出 的 其 余 80% 菌 洲 用 高 分 子 凝 聚 剂 造 粒 混 凝 沉 淀 ， 回收 菌 体 可 供 综合 利用 ， 剩 下 的 液体 在 氧化 槽 中 ， 使 水 的 COD 和 BOD 进 一 步 降低 。 一 至 三 级 处 理 负 、 菌 种 培养 地 、 回 流 培养 池 均 用 透明 材料 制 成 。 在 可 溶化 处 理 缸 、 光 合 细 菌 处 理 镀 及 氧化 池 中 设 有 曝 气 装置 。 (=) 、 试 验 结 果 按 上 述 工 艺 流程 ， 每 天 处 理 的 废水 量 为 处 理 镑 中 菌 液 量 的 五 分 之 一 。 表 1 为 用 P SB 法 处 理 前 后 水 质 情况 。 表 1、 用 PBS 法 处 理 前 后 的 生物 耗 拨 量 ,化 学 耗 毛 量 、 挥 发 酸 及 P 五 值 的 变化 情况 。 水 源 采 样 5 | (pil) | ca | ae 废水 进入 沉淀 槽 前 4424~4485 7300 ~7405 | 2A5 5c) a 在 沉淀 槽 静 置 24 小 时 后 3970 一 4048 6550 ~ 6680 373 6.0~6.2 16 小 时 可 溶化 处 理 后 3462 ~ 3636 5712~6000 | 1,218 | 5.7~6.0 从 PSB 三 级 处 理 槽 出 水 333~363 | 550 一 600 | 94 | 7.2~7.5 a. 氧化 池 20 一 32 | 33~57 Hey KL, Zot He ch BR A Be ak TS BY Bs EB ae eZ =; he (一 ) 、 关 于 可 溶化 处 理 由 于 在 白地 零 废 水 中 含 蛋 白质 、 淀 粉 等 大 分 子 物 质 ， 如 不 进行 可 溶化 处 理 ， 光 合 细 菌 难以 将 它们 利用 ， 这 样 势 必 给 处 理 饶 中 的 菌 液 造 成 了 污染 ， 降 低 废 水 处 理 效 果 。 可 溶 化 处 理 可 通过 对 废水 微量 曝 气 〈 曝 气量 为 5 升 / 小 时 ， 升 ) 来 实现 。 即 促进 废水 中 的 好 和 气 异 养 菌 的 增殖 和 活动 将 大 分 子 有 机 物 降解 为 小 分 子 可 溶性 物质 。 从 表 1 可 看 出 ， 经 可 溶 化 处 理 后 ， 刻 水 的 挥发 酸 明显 升 高 ， 表 明了 废水 中 的 异 养 菌 已 增殖 ， 许 多 大 分 子 有 机 物 发 生 降解 ， 故 废水 的 BOD 和 COD 也 有 所 下 降 ， 但 仍 属 高 浓度 的 有 机 废水 。 (=) 、 关 于 好 气 性 处 理 根据 PSB“12” 号 菌 的 兼 性 特点 ， 既 可 用 于 厌 氧 处 理 ， 又 可 用 于 好 气 处 理 。 但 车 用 厌 氧 处 理 ， 需 要 较 充 足 的 光 能 。 随 着 PSB 处 理 饶 中 菌 体 的 增殖 ， 菌 液 就 逐日 变 Ros, 光合 作用 的 效果 就 越 来 越 差 ， 以 致远 离 容器 壁 部 和 液 面 的 菌 液 得 不 到 足够 的 光 能 ， 于 是 在 暗 处 的 菌 体 不 断 死 亡 ， 从 而 影响 污水 处 理 的 质量 。 因 此 我 们 采用 好 气 性 处 理 ， 使 菌 体 在 好 氧 微 光 的 条 件 下 通过 呼吸 作用 获得 能 量 。 实 践 证 明 ， 采 用 5 升 /小 时 . 升 的 微量 曝 气 一 122 一 ee (这 相当 于 DOT = 1.0% 堪 右 的 溶解 氧 压 ) 较为 适当 。 若 曝 气 量 过 大 ， 产 生 较 多 的 原生 动物 将 吃 掉 光 合 细 菌 5!4]。Sawada 等 人 5 的 工作 也 证 明了 ， 只 有 在 微量 曝 气 情 训 下 ， 光 合 细菌 对 低级 脂肪 酸 的 同化 能 力 最 大 。 (=) 、 关 于 TVA 变 化 的 情况 从 表 1 可 看 出 ， 废 水 经 长 时 间 静 置 后 ， 挥 发 酸 会 有 所 升 高 ， 经 可 溶化 处 理 后 ， 由 于 BRE, 有 明显 升 高 , 再 经 PSB 处 理 后 ， 挥 发 酸 显著 下 降 。 这 说 明光 合 细菌 能 将 大 部 分 挥发 酸 消 耗 掉 ， 从 而 自身 得 到 增殖 。 但 另 一 方面 ， 从 挥发 酸 没 有 被 完全 消耗 掉 这 一 事实 说 明 在 PSB 处 理 饶 这 样 一 个 开放 性 的 〈 相 当 于 混合 培养 环境 ) 的 系统 在 一 定 程 度 上 限制 了 光合 细菌 的 生长 "9, 因 此 必须 经 党 ie ae Bik lal lal (四 ) . FPSB MME Oe 经 过 大 量 测 试 ， 发 现 处 理 角 上 层 的 菌 液 COD 比 下 层 的 低 25%。 这 是 因为 废水 从 处 理 缸 的 中 部 注入 ， 经 自然 下 沉 并 与 菌 流 混合 。 这 样 在 下 层 分 布 的 菌 体 及 代谢 产物 比 上 层 多 。 所 以 我 们 将 出 水 口 设 在 处 理 缸 的 上 端 。 (五 ) 、 关 于 PSB 处 理 法 与 养殖 鱼 类 和 水 生 植物 相 结合 表 1 表 明了 用 PSB 处 理 法 使 废水 的 BOD 降 解 率 达 到 92% 左 右 ， 但 要 使 BOD 进 一 步 降低 到 数 十 毫克 / 升 时 ， 就 很 困难 。 并 且 处 理 后 悬浮 的 菌 体 不 易 自 然 沉 降 、 分 离 ， 收获- 有 一 定 难 度 。 因 此 ， 可 在 氧化 槽 中 放养 鱼 类 或 水 生 植物 ， 一 方面 光合 细菌 是 高 级 饲 料 ， 有 利于 它们 的 生长 与 繁殖 ， 另 一 方面 ， 又 有 利于 水 质 的 进一步 净化 。 如 果 将 回收 到 的 菌 体制 成 饲料 添加 剂 或 作为 富 含 维生素 和 氨基 酸 的 药物 的 原料 ， 而 将 排放 出 的 菌 液 灌溉 农 困 ， 这 将 对 畜 竹 业 、 农 业 和 医药 业 的 生产 带 来 巨大 经 济 效益 ， 这 正 是 生态 工程 的 具体 应 用 。 贿 考 文献 C1] pfenning, N.:Ann. Rev. Microbiol. 21, 285 (1967) [2] Crofts, A,r: proc. Roy. Soc. Ser. B, 179, 209(1971) fae thane Nc, Simard,» R.O:J. Water Polut. Contr... 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BRED, Vol.36.No.9, P.744-752, (1978) [14] 郑 元 景 等 编著 《生物 膜 法 处 理 污水 》， 中 国 建筑 工业 出 版 社 ， 第 一 版 5 1983 fe, P114~115, “ 上 海 卢湾 豆 制 品 厂 张 莫 贤 、 沙 开 文 同志 参加 了 部 分 实验 ， 中 国 科 学 院 上 海 植物 生理 研究 所 宋 炙 遇 、 吴 永 强 、 郁 宝 鳞 等 同志 对 本 文 提供 了 宝贵 意见 ， 齐 致谢 意 。 APPLICATIONS OF PSB TREATMENT OF HIGHLY CONCENTRATED ORGANIC WASTE WATER IN BIO- NOMICAL ENGINEERING Zhu Zhang-yu Zhou Guo-ping Yu Gie-an Li Kong-bao Zhag Cheng-kang (Laboratory of Biological Technology, Shanghai Jiaotong University) ABSTRACT Using different isolation methods under anaerobic and aero- bic conditions, a strain No.I of photosynthetic bacteria has been obtained from the sludge sample at Sheshan Soybean pro- cessing Factory, Shanghai, China. This strain No.I has been identified as Rhodopseudomonas palustris. The cells are rod- shaped to ovoid,0.6-0.84m wide and 1.2-2.0 “m long, motile by means of polar or subpolar flagella.Reproduction is by budding. They are facultative bacteria, growing either anaerobically in the light or aerobically in the dark. 全 Based on above knowledge,the technological process of the waste water treatment by the photosynthetic bacteria is de- vised,and the test results are given.The waste water and PSB strain solution are aerated (51/hr. 1 or a DOT=1% air satura- tion), respectively. Thus, the autolysis of the heterotrophic bacteria in the waste water actively promoted the uptake of volatile acids by PSB“1”. After the waste water is treated by the photosynthetic bacteria, its BOD and COD are significantly reduced. The photosynthetic bacteria can not only be used to treat effciently organic waste water of high concentration, but also can be widely applied in other fields of bionomical engineering. =—t24— 24475 58.18 144 书 ”名 ,5yrohiva