不同放牧强度下川西北高寒草地植物功能群特征变化

放牧是川西北高寒草地最主要的生产方式，过度放牧可能造成草地生态功能的严重退化，但不同强度的放牧如何逐步引起草地植物群落演变与生态功能退化还未得到深入研究.调查当地长期放牧形成的梯度(围栏禁牧：长期围栏，NG；轻牧：1牛/hm²,LG；中牧：2牛/hm²,MG；重牧：3牛/hm²,HG)，研究生长盛期不同放牧强度下植物群落与功能群组成、多样性、生物量及其分配的变化，以理解放牧对草地植物的潜在影响和退化过程，为高寒草地生产实践的适应性管理提供理论基础.结果表明，随着放牧强度增加，群落高度出现显著下降；HG样地群落密度显著小于其他3个处理(P <0.05).群落Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数呈单峰变化，LG样地最大，HG样地最小. LG样地植物地上生物量显著大于NG、MG和HG样地(P <0.05);NG样地植物地下生物量显著小于LG样地，但显著大于HG样地(P <0.05)；各处理间总生物量存在显著差异(P <0.05),LG样地总生物量最...     

放牧扰动对锡林郭勒典型草原植被特征及土壤养分的影响

为了揭示放牧扰动下典型草原群落植被特征和土壤养分变化特征,以典型草原羊草(Leymus chinensis)群落为研究对象,以围封样地为对照(NG-No grazing),选择轻度(LG-Light grazing)、中度(MG-Middle grazing)、重度(HG-Heavy grazing)放牧退化样地开展放牧强度对典型草原植被特征及土壤养分的影响,为典型草原的退化演替机理研究提供依据。结果表明,随着放牧强度的增加,典型草原丰富度指数、均匀度指数、多样性指数呈先增加后降低趋势,在中度放牧区达到最大值,表现为MGLGNGHG;而优势度指数呈相反的变化趋势。随着放牧强度增加,地上生物量和地下生物量均呈递减趋势,与NG相比,HG、MG和LG植物地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)显著降低,分别降低了28.52%、14.39%、4.71%和19.19%、3.26%、0.52%。土壤容重(BD)随放牧强度的增加而逐渐增加,具体表现为HGMGLGNG;土壤总孔隙度(TP)随放牧强度的增加而逐渐减小(NGLGMGHG),其中LG与NG差异不显著(P0.05)。不同放牧梯度下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全钾(TK)均呈现出一致的变化规律,表现为NGLGMGHG;不同放牧强度下土壤全磷(TP)差异均不显著(P0.05)。冗余分析(RDA)结果显示,沿着RDA的第1排序轴,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数逐渐上升,并且丰富度指数、多样性指数、优势度指数与土壤容重呈负相关,排序轴可反映土壤因子的梯度变化特征。综合分析表明,禁牧可以改变典型草原植被特征,提高土壤养分含量,有利于遏制草原植被和土壤的退化。     

放牧强度对短花针茅荒漠草原植物群落组成及种间关系的影响

探究不同放牧强度对短花针茅荒漠草原群落植物组成以及种间关系的影响,可为短花针茅荒漠草原制定合理科学的放牧制度提供理论依据。将短花针茅荒漠草原作为研究对象,以围封为对照(CK),设置轻度(LG)、中度(MG)及重度放牧(HG)处理进行植物群落调查,对总体关联指数(VR)和种间联结系数进行分析,结果表明:(1)CK、LG、MG和HG样地中物种数分别为39、34、32、25,表明植物物种数随放牧强度增加而减少;(2)CK和LG的VR指数小于1,MG和HG的VR指数大于1,围封和轻度放牧处理下植物群落整体呈负关联,表现为竞争关系,中度放牧和重度放牧处理下群落整体呈正关联,表现为亲和关系;(3)短花针茅(Stipa breviflora)-无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)-银灰旋花(Convolvulus ammannii)在CK样地中呈正关联,在MG样地中呈负关联,在LG、HG样地中无关联;无芒隐子草-木地肤(Kochia prostrata)在CK样地中呈负关联,在MG、HG样地中呈正关联,在LG样地中无关联;短花针茅-木地肤、无芒隐子草-银灰旋花在MG样地中呈正关联,在CK、LG及HG样地中无关联,说明中度放牧可以使物种间的关系由负关联转变为正关联,也可使物种间的关系由正关联转变为负关联。该文可为短花针茅荒漠草原种间竞争、群落稳定性以及生态位的研究提供重要参考。     

不同放牧强度对高寒草甸生态系统呼吸的早期影响

放牧是高寒草甸一种重要的利用方式,对土壤理化性质和植被会产生重要影响,研究放牧对高寒草甸生态系统呼吸的影响对估算碳交换和制定合理放牧政策具有重要意义.利用静态箱-气象色谱法,于2012年8月到2013年7月在青藏高原东缘高寒草甸对轻度、中度和重度3种放牧强度下的生态系统呼吸进行每月至少一次的连续观测,以估算高寒草甸生态系统呼吸,并探讨放牧强度对生态系统呼吸的作用.结果显示:轻度、中度和重度放牧条件下,年均生态系统呼吸(以C计)分别为226.33±62.30、213.63±53.22和215.15±53.19 mg m~(-2) h~(-1),三者之间无显著差异(P0.05);在生长季生态系统呼吸分别为367.97±47.86、324.62±44.95和348.37±43.10 mg m~(-2) h~(-1),在非生长季生态系统呼吸分别为105.81±22.13、96.55±14.69和110.61±16.89 mg m~(-2) h~(-1),在不同放牧强度下生态系统呼吸均表现出明显的季节特征,但在相同季节不同放牧强度间生态系统呼吸差异不显著;月累积降水量与生态系统呼吸呈显著正相关关系;该区域放牧地生态系统平均年累积呼吸为472.63 g m~(-2) h~(-1).本研究表明,在试验初期不同放牧强度对生态系统呼吸无显著作用.     

藏北高寒草地地下生物量特征及其与土壤水分的关系

植物地下生物量是高寒生态系统重要的碳库,可以反映植物对极端环境的适应特征。以高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种主要草地类型为对象,对比分析了非生长季和生长季的地下生物量,探究不同类型的高寒草地地下生物量分配机制及其动态变化过程。结果表明:(1)3种草地地下生物量的空间分布在生长季和非生长季均呈现"T"字型分布。在这两个时期,3种草地0~10 cm的生物量占总地下生物量的比例均表现为:高寒草原(91.20%,94.72%)高寒草甸草原(83.17%,92.07%)高寒草甸(67.04%,68.38%),且其比例在生长季均有增加;(2)两个时期高寒草甸地下生物量均最高(1 620.39±71.09)g·m~(-2),(3 950.08±291.46)g·m~(-2),非生长季高寒草原最低(136.24±9.14)g·m~(-2),生长季高寒草甸草原最低(133.97±6.93)g·m~(-2);高寒草甸和高寒草原地下生物量在生长季都有显著增加,而高寒草甸草原显著减少;(3)地下生物量与土壤含水量有显著的正相关关系,在同样的温度条件下,土壤含水量是地下生物量的重要影响因子;而生长季是藏北地区降水比较集中的时期,土壤表层水分的增加促使根系向表层生长。     

不同放牧强度下荒漠草原土壤氮矿化季节性动态研究

放牧是中国北方主要的草地利用方式。放牧强度通过影响群落结构和土壤的理化性状以及土壤微生物活性对草地生态系统的养分循环产生显著影响。以位于内蒙古四子王旗的荒漠草原长期放牧控制试验平台为研究对象,通过设置四个放牧强度,即对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG),探讨了放牧强度对土壤无机氮库和氮矿化过程季节变化的影响。根据该地区气候特点和植物生长季节,将一年划分为3个时期,分别为生长季初期(5-6月)、生长季盛期(7-9月)和非生长季(10月至次年4月)。结果表明,(1)在生长季初期,放牧抑制了土壤氮矿化作用,土壤温度与土壤无机氮含量呈显著负相关。(2)在生长季盛期,放牧促进了土壤净氮矿化作用,其中LG区的净氮矿化速率和净硝化速率显著高于对照区均较高;土壤净氮矿化和净硝化速率与土壤温度和含水量均呈显著正相关关系。(3)在非生长季,放牧抑制了土壤氮矿化作用,对照区不放牧处理的土壤净氮矿化速率显著高于放牧区;土壤含水量与土壤无机氮含量呈显著正相关,而与净氮矿化速率和净硝化速率均呈显著负相关关系。综上,高强度放牧抑制了土壤氮矿化过程,可能会进一步加剧净初级生产力的氮素限制。同时,放牧对土壤氮素转换过程的影响存在显著的季节性差异。     

放牧强度对环青海湖地区高寒草原土壤微生物群落碳代谢特征的影响

为了解青藏高原环青海湖地区放牧对土壤微生物群落碳代谢特征的影响,于2010年在青海省刚察县(N37°21′10″,E100°4′49″)高寒草原,设置围栏封育的禁牧对照组(CK)和牧草利用率分别为30%(G3)、40%(G4)、50%(G5)、60%(G6)和70%(G7)的5个放牧强度控制处理实验,于2014年7月采集土壤样品,运用Biolog-ECO微平板技术分析环湖地区土壤微生物群落碳源代谢特征的分布特征和变化规律.结果显示:(1)研究区域的土壤微生物主要利用碳源类型为氨基酸类和碳水化合物类;(2)放牧处理下土壤微生物群落主要碳源利用类型与利用率相似,与禁牧组显著不同;(3)禁牧和G4处理下土壤微生物的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Mc Intosh指数显著高于G3和G6、G7草原,与土壤有机碳和全氮含量变化规律相似.以上研究结果表明,放牧活动能显著影响环青海湖地区高寒草原土壤微生物群落代谢特征,禁牧和中度放牧(G4)有利于维持较高的土壤微生物群落多样性.     

风蚀条件下人类活动对高寒草地水分保持功能影响的定量模拟

青藏高原是我国重要的生态屏障,具有重要的水源涵养功能。高寒草地生态系统退化将严重地影响高原的水源涵养功能。为了定量研究人类活动对青藏高原高寒草地水分保持功能的影响,采用大型风洞实验,模拟人类不同的干扰方式和干扰程度对高寒草地土壤水分保持功能的影响。实验样品采自青藏高原三个草地类型:高寒草甸、草原化草甸和高寒草原。干扰方式包括破坏草地地上部分和根系,干扰程度包括轻干扰、中度干扰、重度干扰和全部破坏。实验结果表明,地上部分破坏后,土壤含水率均有下降,降幅分别为:QZ1为6.9%～9.2%、QZ2为6.8%～10.1%、QZ3为9%～10%;当根系遭到破坏后土壤含水率的降幅则分别为:QZ1为16%～30%,QZ2为17.25～32.1%,QZ3为22%～50%,显然,根系破坏后土壤含水率降幅远大于地表植被破坏后的情形。因此,植被根系是高寒草地水分保持功能的关键。随着干扰程度的加剧,土壤含水率在迅速下降。从试验模拟结果看,三个草地类型中土壤水分保持功能分别是高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。     

多梯度增温对青藏高原高寒草甸温室气体通量的影响

高寒草甸是青藏高原重要的草地类型之一。目前增温对高寒草甸温室气体通量影响的研究较少,尤其在不同尺度的增温条件下,温室气体通量的响应尚不明确。因此,设置多梯度增温实验,模拟未来不同幅度增幅情况,对预测高寒草甸温室气体通量的变化具有重要意义。为深入地认识气候变暖对高寒草甸温室气体通量的影响,假设高寒草甸温室气体通量的周转速率在增温条件下随增温梯度而加快。在青藏高原纳木错地区高寒草甸,采用开顶箱法(Open-top chambers,OTCs)设置对照(T0,不增温)以及4个不同程度的增温处理(T1、T2、T3、T4,分别增温1、2、3、4℃),结合静态箱-气相色谱法对增温处理后的CO_2、CH_4和N_2O通量进行同步观测。对3个生长季(2013—2015年)进行连续观测发现:(1)地下5 cm土壤3年的平均温度相对于对照处理分别增加1.73℃(T1)、1.83℃(T2)、3.03℃(T3)和3.53℃(T4);(2)高寒草甸生长季平均呼吸(CO_2)为(42.6±9.11)mg·m~(-2)·h~(-1),同时具有较强的CH_4吸收能力,达到(-47.96±8.76)μg·m~(-2)·h~(-1),其N_2O通量维持在较低水平,为(0.3±0.46)μg·m~(-2)·h~(-1);(3)在高寒草甸生长季,温室气体通量与温度以及水分均具有显著的相关关系,但增温未能显著改变生长季温室气体平均通量。以上结果表明,增温所引起的其他环境因素的改变(如伴随不同梯度增温下土壤水分变化的不确定性),导致高寒草甸在短期内进行内部调节,并维持温室气体通量稳定。     

增温、刈割对高寒草甸地上植被生长的影响

近些年由于气候变化和土地利用方式变化的双重影响,高寒草甸植被逐渐表现出退化现象。探讨高寒草甸植被生长特征在气候变化和人类活动中的动态变化规律,对高海拔地区植被的保护和合理利用,防止草地退化和沙漠化发生具有重要意义。以青藏高原高寒草甸为研究区,利用增温实验模拟气候变暖、刈割实验模拟人类放牧,采用随机区组设计,设置对照、增温、刈割、增温+刈割交互作用四种实验处理,于2012─2013年植被生长季调查高度、盖度和地上生物量,研究高寒草甸地上植被生长特征对增温、刈割的响应,以此探讨青藏高原高寒草甸地上植被在气候变化和人类活动中的变化趋势。结果表明:(1)夏季是高寒草甸植被生长的最佳季节,其中7月是其生长的最佳月份;高寒草甸地上植被生长特征年内生长季和年际间的变化趋势差异较大,表现为植被高度在生长季中期高于初期和末期(P0.05),植被盖度和地上生物量在生长季中期和末期高于初期(P0.05);2012年的植被高度和地上生物量略高于2013年(P0.05),但植被盖度略低于2013年(P0.05)。(2)植被高度、盖度和地上生物量在增温第2年(2012年)的各实验处理间均未出现显著差异(P0.05),而在第3年(2013年)开始出现显著差异(P0.05),其中2年刈割显著降低植被高度和地上生物量(P0.05),3年增温和2年刈割的交互作用显著降低植被盖度和地上生物量(P0.05)。以上结果表明,增温、刈割对高寒草甸地上植被生长的影响在短期和长期尺度上存有差异,初期并不显著,但随着时间推移,影响开始加强。     

根分泌物2,4-二叔丁基苯酚对短花针茅荒漠草原土壤细菌群落的影响

植物根系分泌物对调节根际微生物群落、改善根际微环境以及植物群落中的种间相互关系均具有重要的作用。为探究内蒙古荒漠草原优势植物根分泌物中酚酸类组分2, 4-二叔丁基苯酚(2, 4-BDP)对根际微生物的影响,设置4组不同质量浓度处理研究2, 4-BDP对荒漠草原土壤细菌群落的影响,即CK(0mL·g~(-1))、LG(2.5mL·g~(-1))、MG(7.5mL·g~(-1))和HG(12.5mL·g~(-1)),并于25℃下培养3周后,采用IlluminaMiseq高通量测序技术对土壤中细菌16SrDNA的V3-V4区域进行了测定。结果表明:荒漠草原土壤中优势菌酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度随2, 4-BDP浓度增加而显著降低(P0.05),各处理中其丰度表现为CK (45.93%)LG (32.06%)MG (13.62%)HG (4.47%);放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度随2, 4-BDP浓度增加而显著增加(P0.05),其中,放线菌门的丰度表现为CK (3.14%)LG (5.67%)MG (26.26%)HG(40.11%),厚壁菌门的丰度表现为CK (1.66%)LG (1.85%)MG (15.48%)HG (28.10%);而变形菌门(Proteobacteria)的丰度表现出低促高抑的浓度效应,各处理中其丰度表现为MG (32.87%)LG (30.73%)CK (19.97%)HG (18.05%)。当2, 4-BDP浓度为2.5mL·g~(-1)时,土壤细菌多样性和丰富度无显著变化,优势细菌属Gp4、Gp6、Gp25、Gp7的丰度显著降低,而Pseudomonas、Rhizobium、Sphingomonas和Bacillus等根系促生菌的丰度显著增加,有助于改善土壤中细菌群落结构。当2,4-BDP质量浓度达7.5mL·g~(-1)和12.5mL·g~(-1)时,就会对部分细菌产生抑制作用,土壤中细菌多样性显著降低,不利于土壤健康发展。     

放牧对内蒙古荒漠草原土壤理化性质和有机碳组分的影响

为了揭示放牧扰动下荒漠草原土壤有机碳组分变化特征,通过野外调查与室内分析相结合的方法,以围封样地为对照(NG),选择轻度(LG)、中度(MG)、重度(HG)放牧退化草地,连续2年开展放牧强度对荒漠草原土壤有机碳组分的影响,为北方草地生态保护和优化管理提供有效的科学支持。结果表明:随着放牧强度的增加,荒漠草原丰富度指数(12.3~18.9)、均匀度指数(1.03~1.68)、多样性指数(0.35~0.79)呈先增加后降低趋势,大致表现为MGLGNGHG,而优势度指数(2.56~4.23)呈相反的变化趋势。随着放牧强度增加,地上生物量(158.2~221.3 g·m~(-2))和地下生物量(126.9~152.3g·m~(-2))均呈递减趋势,土壤容重随放牧强度的增加而增加,而总孔隙度随放牧强度的增加而减小。土壤微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)明显受放牧强度的的影响,呈现出一致性规律,大致表现为MGLGHGNG。ω(EOC)/ω(SOC)比例和微生物商[ω(MBC)/ω(SOC)]随放牧强度的增加呈先增加后降低趋势,其中MG显著高于NG、LG和HG(P0.05),NG、LG和HG差异不显著(P0.05)。相关分析表明,地下生物量与土壤活性有机碳组分呈显著正相关(P0.05),其相关系数绝对值最大,是影响荒漠草原土壤活性有机碳组分变化的重要影响因素。     

高寒草甸不同植被类型土壤全氮含量变化动态分析

采用凯氏定氮法对高寒草甸不同植被类型土壤全氮进行季节动态测定分析,结果表明:在整个生长季中0～20 cm层土壤全氮质量分数的顺序为:藏嵩草沼泽化草甸(Kobresia-swamp meadow)>露梅灌丛草甸(Dasiphoru fruticosa shrubs)>人工燕麦草地(Avena sativa artficial grassland)>矮嵩草草甸(Kobresia humilis meadow)>矮嵩草退化草地(Kobresia humilis-degraded grassland).原生植被草甸类型下单位面积土壤全氮含量远高于退化草地.藏嵩草沼泽化草甸土壤每平方米的全氮含量最高,达到0.712 kg,金露梅草甸次之,两者之间差异性不显著(p>0.05);其他三种草地类型单位面积土壤全氮含量差异性显著(p<0.05);原生草甸矮嵩草草甸每平方米全氮平均含量为0.406 kg,而退化的矮嵩草草地每平方米全氮平均含量为0.301 kg,可以推算,土地退化导致土壤全氮流失的量为0.105kg,即高寒草地退化导致25.86%氮流失.随着季节的变化,土壤全氮质量分数随生长季均有所增加,最高值都出现在8月份,但各月份之间土壤全氮质量分数变化差异性不显著(p>0.05).原生植被0～10 cm层土壤全氮含量高于10～2O cm层,人工草地与退化草地差异性不显著.     

不同放牧制度草地土壤碳氮磷化学计量特征

放牧是人类对草地资源管理和利用的主要方式之一,研究不同放牧制度下的草地土壤化学计量特征,可为草地植被的可持续利用和放牧制度的选择提供科学依据.以呼伦贝尔新巴尔虎左旗4种不同放牧制度(禁牧、休牧、划区轮牧和常牧)的草场为研究对象,通过样地调查和土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)3种元素含量的测定,分析4种不同放牧制度下土壤化学计量特征及其与植被群落特征和土壤化学性质的相关性.结果显示:禁牧条件下,植被生长状况较好.碳氮磷含量均呈现禁牧休牧划区轮牧常牧的变化趋势;在不同的放牧制度下,土壤碳氮含量集中分布于0-10 cm,且显著高于下层土壤(P 0.05);4种放牧制度下土壤C/N无明显变化,而常牧区的C/P和N/P均显著低于禁牧区;此外,土壤碳氮磷含量均与p H值呈极显著负相关(P 0.01),物种丰富度指数和多样性指数均与C/P和N/P呈极显著负相关(P 0.01).本研究表明磷是该地区主要的限制性养分元素,且磷含量受土壤深度的影响较小;与常牧相比,禁牧、休牧及轮牧均有利于植物生长、土壤理化性质改良以及养分含量积累.(图2表3参39)     

放牧强度对川西北高寒草甸植物生物量及其分配的影响

研究了四川省红原县境内4个不同放牧强度下高寒草甸植物群落的物种组成、生物量及其分配特征.随放牧强度的增加,植物群落表现出由垂穗鹅冠草(Roegnerianutans)和垂穗披碱草(Elymusnutans)等禾草为优势种的群落向以川嵩草(Kobresiasetchwanensis)和高山嵩草(Kobresiapygmaea)等莎草为优势种的群落演替的趋势.生长季节6-9月,草甸植物地上生物量以不放牧为最高,重度放牧显著小于不放牧;地下生物量随放牧强度的增加而呈增加趋势,重度和中度放牧显著高于不放牧和轻度放牧.不放牧、轻度、中度和重度放牧草地6-9月4个月植物总生物量平均值分别为1543.3、1621.6、2294.7和2448.5g·m-2,地下生物量占总生物量比例大小排序为重牧(87.8%)＞中牧(81.8%)＞轻牧(76.2%)＞不放牧(69.2%).草甸植物生物量的变化主要是由于放牧作用下植物群落优势种的变化而引起的,其分配比例的变化反映了草甸植物对放牧干扰的适应.     

放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸优势物种根系分泌速率的影响

根系分泌物是调节土壤养分循环的关键物质,对土壤微生物生理活性和有机物分解等土壤生态过程有关键影响.为了解放牧条件下根系分泌物分泌速率和变化规律,在放牧管理试验样地上,采用原位草本根系分泌物收集法,在生长旺季测定不同放牧强度(不放牧、轻度放牧、重度放牧)和放牧停止后1 d和21 d取样(视为短期休牧)青藏高原高寒草甸优势物种垂穗披碱草(Elymus nutans)的根系分泌速率.结果显示:放牧条件下,垂穗披碱草在生长旺季正午的根系分泌平均速率(以C计)为851.29μg g~(-1) h~(-1).放牧停止后1 d,不放牧、轻度放牧和重度放牧的根系分泌速率无显著差异;而放牧停止后21 d,轻度放牧的根系分泌速率[(1 032.33±53.63)μg g~(-1) h~(-1)]和地上生物量增量显著高于不放牧,重度放牧则与不放牧差异不显著.本研究表明,轻度放牧和适当短期休牧能够增加根系分泌速率,并可能通过正反馈作用刺激植物地上补偿生长.     

三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析

土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。     

短花针茅荒漠草原生态系统净碳交换对载畜率的响应

草地生态系统作为中国最大的陆地生态系统,其碳循环的动态变化在全球碳收支平衡中扮演着重要角色。为探讨短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原净CO_2交换的日变化和季节变化特征,阐明放牧及土壤温度和湿度的季节性变化对生态系统净CO_2交换的影响,采用便携式光合仪LI-6400(LI-COR,USA)和密闭式箱法于2013—2014年生长季(5—10月)测定了对照(CK)、轻牧(LG)、中牧(MG)和重度放牧(HG)4个处理的生态系统净碳交换。结果表明:短花针茅荒漠草原净CO_2交换具有明显的日变化规律。净碳交换的日动态主要受气温影响,昼间净碳吸收随温度升高而降低,甚至出现碳释放;夜间随气温降低,生态系统呼吸减弱。整个生长季,短花针茅荒漠草原表现为碳汇,在植物生长季的高峰期,净碳吸收达到峰值(-2.96mol·m~(-2)·s~(-1))。年际间生态系统净碳交换差异显著(P0.000 1),净碳交换主要受降水调控。净碳吸收与土壤温度在两年间均呈显著的二次多项式关系(P0.01),而与土壤湿度的关系则是2013年为显著的线性关系(P0.000 1),2014年为显著的二次多项式关系(P0.01)。土壤温度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.31~0.36,而土壤湿度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.26~0.51。HG区净碳吸收速率(-0.66mol·m~(-2)·s~(-1))显著低于CK区(-1.65mol·m~(-2)·s~(-1))。放牧减弱了荒漠草原的固碳潜力。     

藏北3种高寒草地植物根系碳氮磷密度的非生长季和生长季差异

根系碳(C)氮(N)磷(P)密度影响植物与土壤间碳氮磷养分的循环过程,从而影响生态系统的地球化学循环。以申扎县高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种草地为对象,探究非生长季(4月)和生长季(8月)3种高寒草地根系C、N、P密度的分布规律及其差异。结果表明,(1)3种草地根系C、N、P密度在两个时期均呈现"T"字型空间分布,即3种草地根系C、N、P密度均随着土壤深度的增加而降低,且整体上高寒草甸的养分密度显著高于其他两种草地。3种草地根系C、N、P密度范围分别为57.287—1 130.753、1.457—38.243、0.090—3.217 g·m~(-2)。(2)3种草地的C、N、P密度具有显著的季节差异。生长季,高寒草原总地下C、N密度显著高于非生长季,分别高出非生长季47.822%和60.910%,而总地下P密度无显著差异;而生长季高寒草甸草原总的和每层的地下C、N、P密度显著低于非生长季。高寒草甸总地下C、N、P密度表现为生长季高于非生长季。高寒草原和高寒草甸增加的养分密度集中在0—10 cm深度。高寒草甸、高寒草原及高寒草甸草原的物种组成不同,土壤养分含量差异及土壤水分状况的不同可能是导致3种草地根系养分密度差异的原因。本研究可以为高寒草地根系养分密度季节变化提供基础资料,进一步认识草地根系在养分循环中的作用提供理论支持。     

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化.结果表明,放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量.不同退化演替阶段期间,高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10 cm土层明显较高,且随着退化程度的加剧,分布在0～40 cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低;不同退化演替阶段,高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏,不仅使得植物群落发生了逆向演替,而且土壤的肥力水平显著地下降,土壤向退化方向发展;高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失,氮素损失严重.随着退化演替过程的进行,高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低;相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系(P<0.05),说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标,而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.