狼毒对西藏高原高寒草甸退化的指示作用

局部草甸退化是西藏高原面临的主要生态问题,狼毒在高寒退化草甸中的入侵、扩散也日益严重,已经成为退化草甸中主要的毒杂草之一.为了解狼毒对高寒草甸退化程度的指示作用,在西藏当雄县草原站选择3处不同退化程度的高寒草甸群落,调查植物群落组成,并测定各群落表层土壤的理化指标.结果显示:随着狼毒分布增加,草甸呈逐步退化的态势,一方面,草甸群落的优势物种组成从以牧草为主转变为以毒杂草为主,狼毒盖度、地上生物量及重要值逐渐增加,而禾本科、莎草科等优良牧草的盖度、地上生物量以及重要值逐渐降低;另一方面,草甸表层土壤表现出贫瘠化的趋势,土壤有机质、全氮含量、土壤含水量均显著降低,无机氮(硝态氮、氨态氮)也呈降低的趋势,而pH值、土壤容重则呈增加趋势.狼毒盖度及地上生物量与牧草地上生物量、土壤全氮、有机碳及土壤含水量呈显著的负相关(P0.05),而与土壤容重和pH值呈极显著正相关(P0.01).因此,较易测定的狼毒盖度及地上生物量能较好地指示当雄草原化草甸的退化程度,可作为判定草甸退化程度的指标.     

增温和增氮及其交互作用对藏北高寒草甸植物群落结构与物种多样性的影响

为探讨气候变暖和区域性氮沉降增加对青藏高原高寒草甸植物群落特征的影响,选择西藏自治区那曲市典型高寒草甸为研究对象,于2014年5月设置对照(CK)、增温(W)、增氮(N)、增温增氮(WN)4个处理,并在2017年和2018年观测了不同功能群植物地上生物量、高度、盖度和物种多样性指数等群落特征对增温增氮及其交互作用的响应,为当地高寒草地畜牧业发展提供有力依据。结果表明:(1)各处理均使群落总生物量显著增加(P0.05);(2)在增温处理下,禾本科高度显著增加,增温、增氮处理下,杂草高度显著增加;增氮处理下,莎草科盖度显著增加,增温增氮处理下,豆科盖度显著增加(P0.05);(3)2018年增温增氮处理下Simpson指数和莎草科物种丰富度显著降低,增氮处理下莎草科物种丰富度显著增加(P0.05);(4)相关分析表明,豆科物种生物量与土壤含水量呈显著负相关。综上所述,高寒草甸在未来气温和氮沉降增加趋势下,总生物量显著增加,物种多样性降低。     

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.     

青海超净区高寒草甸土壤有机碳及养分分布特征

青海省河南蒙古族自治县被联合国科教文组织誉为亚洲四大超净区之一,该区域土壤中的氮磷钾等养分除了来自大气沉降外,只有输出没有人为输入,这一生产管理方式是否会影响该地区草原生产的可持续性,目前鲜见报道。文章分析了青海省河南县高寒草甸土壤有机碳、全氮、全磷和全钾及速效养分含量的变化特征,以确定该区域土壤供肥能力。研究结果表明,河南县高寒草甸土壤中灌丛型草甸土壤有机碳含量最高,为79.07 g·kg~(-1),禾草型草甸最低,为57.89 g·kg~(-1);灌丛型草甸、杂类草型草甸和沼泽型草甸之间土壤有机碳差异不显著,与矮嵩草型草甸和禾草型草甸差异显著。土壤全氮含量同样为灌丛型草甸最高,为7.14 g·kg~(-1),禾草型草甸最低,为5.52 g·kg~(-1),但5种类型草甸土壤全氮含量均差异不显著。土壤全磷含量以杂类草型草甸最大,为2.0 g·kg~(-1);全钾含量以矮嵩草型草甸最大,为25.21 g·kg~(-1);而土壤全磷和全钾含量均以沼泽型草甸最小,分别为1.93 g·kg~(-1)和21.10 g·kg~(-1),但5种类型草甸土壤的全磷和全钾含量均不显著。灌丛型草甸土壤碱解氮含量最高,为438.72 mg·kg~(-1);禾草型草甸最小,为391.10 mg·kg~(-1)。灌丛型草甸和杂类草型草甸土壤碱解氮含量差异不显著,与沼泽型草甸、矮嵩草型草甸和禾草型草甸差异显著。沼泽型草甸土壤速效磷含量最大,为13.79 mg·kg~(-1),矮嵩草型草甸最小,为10.32 mg·kg~(-1);5种类型草甸土壤速效磷含量差异不显著。杂类草型草甸中土壤速效钾含量最高,为350.94 mg·kg~(-1),沼泽型草甸最小,为246.25 mg·kg~(-1);矮嵩草型草甸、禾草型草甸和杂类草型草甸土壤速效钾含量差异不显著,与灌丛型草甸和沼泽型草甸差异显著。土壤有机碳与全氮和碱解氮均呈极显著正相关。5种类型草甸土壤供氮、供钾潜力均极高,且速效钾含量已达到富钾水平,但供磷潜力较低。     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

青藏高原东缘高寒草甸土壤纤毛虫群落的季节变化特征

土壤纤毛虫是土壤微型生物系统的重要组成部分,在生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用。研究青藏高原高寒草甸土壤纤毛虫群落的季节变化特征,有助于认识区域及全球变化对土壤动物群落结构及其多样性的影响,可为退化生态系统的恢复评价提供科学依据。于2015年4月、7月、9月和12月在甘南合作市附近的高寒草甸选取典型样地,采用"非淹没培养皿法"、"活体观察法"等测定土壤纤毛虫物种数和密度,同时测定了土壤含水量、土壤温度、光照度、pH值及土壤养分等相关环境因子。结果表明,春夏秋冬土壤环境因子变化有显著差异,4个季节分别检出纤毛虫97、141、105、78种,其中,旋毛纲(Spirotrichea)和裂口纲(Litostomatea)为优势类群。Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pieluo指数均为春季相对较高,Margalef指数、物种数和丰度均为夏季最高,纤毛虫的垂直分布具有表聚性。土壤纤毛虫群落结构和环境因子的冗余分析表明,土壤温度、全磷含量、光照度和含水量等均影响了甘南高寒草甸土壤纤毛虫群落的分布,其中土壤温度是关键限制因子。该研究结果有助于深入理解和准确预测高寒草甸牧区的土壤纤毛虫在生态系统养分循环中生态功能的变化特征。     

生物土壤结皮演替对高寒草原植被结构和土壤养分的影响

生物土壤结皮(生物结皮)是退化高寒草原常见的地表覆盖物,具有调控土壤养分循环和影响植物群落结构和特征的作用。以青藏高原地区典型的高寒草原生态系统为研究对象,采用野外样方调查和室内分析相结合的方法,根据样方内生物结皮的发育程度将所有样方分为4个类型,并分析了青藏高原典型高寒草原生物结皮的发育演替对草本植物群落的结构、特征以及0-10 cm土壤理化性质的影响。结果表明,(1)在生物结皮由藻结皮向苔藓结皮发育的过程中,草本植物群落结构发生了变化,其中禾本科植物占比上升,莎草科植物和杂类草占比下降,而豆科植物占比无显著变化。(2)在草本植物群落中,禾本科和莎草科植物的重要值最高,溚草(Koeleria Pers.)、异针茅(Stipa aliena Keng)、高山嵩草(Kobresia pygmaea)、矮嵩草(Kobresia humilis)和矮火绒(Leontopodium nanum)是主要的优势物种。(3)生物结皮盖度与植被盖度呈极显著的负相关关系(P0.01)。(4)生物结皮的发育演替增加了禾本科植物比例,减少了杂类草比例,增加了植物群落的多样性、高度和生物量。(5)无结皮、地衣结皮和苔藓结皮覆盖下0-10 cm土壤的全氮含量差异显著(P0.05),而土壤全磷、有机碳含量、碳氮比和氮磷比无显著变化。由此可见,高寒草原生态系统下,生物结皮对植被和土壤的影响具有一定的复杂性和特殊性,需进一步探明其生态作用,以发挥其在退化草原治理中的重要作用。     

高寒草甸不同类型草地群落特征及优势种植物生态位差异

为了解高寒草甸不同种群利用资源和占据生态空间的能力,结合野外试验和室内分析等手段对青藏高原杂类草草甸、矮嵩草(Kobresia humilis)草甸、小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸和藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸的群落数量特征及主要优势种植物的生态位进行研究.结果表明,不同群落类型高寒草甸物种组成、Shannon-Wiener和Simpson多样性指数均表现出杂类草草甸矮嵩草草甸小嵩草草甸藏嵩草沼泽化草甸;地上生物量为藏嵩草沼泽化草甸矮嵩草草甸杂类草草甸小嵩草草甸;不同群落类型优势种群所占的比例存在差异性.生态位宽度以及主要优势种植物生态位重叠值在不同植被类型差异明显,垂穗披碱草(Elymus nutans)在杂类草和矮嵩草草甸的生态位宽度最大,小嵩草和藏嵩草分别在小嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸中最大,且生态位越大与其他植物的生态位重叠程度较高.但同一物种在不同群落类型所占的生态位宽度和生态位重叠值也不同,生态位宽度大的物种间生态位重叠值也越大.说明高寒草甸优势种群在资源利用能力或环境的生态适应能力方面有较大的差异性,环境资源的异质性是导致群落组成不同的关键因子.     

不同退化程度高寒草甸土壤理化性质及酶活性分析

为了探讨不同退化程度高寒草甸的土壤性能的变化以及草甸退化与土壤退化的关系,采用常规测定方法对不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化、重度退化和黑土滩)高寒草甸的土壤理化性质以及酶活性进行测定,并采用主成分分析对5种不同退化程度高寒草甸的13个土壤特性进行分析及综合评价。结果表明,5种不同程度退化草地的土壤含水量、土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾等指标均表现为0-10 cm土层大于10-20 cm土层。在0-10 cm土层中,随着退化程度的加重,土壤含水量、土壤有机质、全氮以及速磷呈下降趋势,且原生草地和轻度退化草地显著高于中度退化、重度退化和黑土滩(P0.05);在10-20cm土层中,土壤pH值、硝态氮、全钾等含量随退化程度的增加呈上升趋势,土壤含水量、土壤有机质、全氮、铵态氮、全磷、速效磷以及速效钾含量随退化程度的增加呈下降趋势。不同程度退化草地的土壤脲酶随着土层深度的增加而增加,中性磷酸酶和蔗糖酶随着土层深度的增加而减少。脲酶活性在0-10 cm土层随着退化程度的加剧有增加的趋势,而中性磷酸酶和蔗糖酶活性均有降低趋势。在10-20 cm土层中,脲酶活性表现为原生与中度退化显著高于重度退化、轻度退化和黑土滩(P0.05);中性磷酸酶活性是中度退化除与原生草地差异不显著外,与其他草地差异显著(P0.05);轻度退化草地的蔗糖酶活性最高,中度退化草地的蔗糖酶活性显著低于其余4种退化草地(P0.05)。通过主成分分析得知,在0-10 cm土层中,综合评分排列顺序为轻度退化原生重度退化黑土滩中度退化;在10-20 cm土层中,不同退化草地排列顺序为原生轻度退化中度退化黑土滩重度退化。以上结果表明,高寒草甸的退化与土壤的退化关系密切,这为高寒草甸的合理利用和恢复提供了理论依据。     

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.     

祁连山北坡自然恢复杨桦林地植物功能型组成及其影响因素

依据生活型(乔木、藤本、灌木、半灌木、多年生禾草、多年生杂类草和一二年生草本)和水分生态型(旱生、旱中生、中生和湿生)将祁连山北坡次生杨桦林28个调查样地中的81个物种划分为18种植物功能型(Plant functiontypes,PFTs),并通过典范对应分析(CCA)方法研究植物功能型与环境因子间的关系.结果表明:自然恢复杨桦林地植物功能型主要集中在中生多年生杂类草(PFTs16)、湿生多年生杂类草(PFTs23)、旱中生多年生杂类草(PFTs9)和中生灌木(PFTs18)4个植物功能型上;乔、灌、草三层冠层特征和中生植物的大量出现,反映了群落植物生活型趋于复杂化和结构化,生态型逐渐向中生化方向演替的特点;土壤容重、有机碳和全氮含量主要影响植物的生活型分异特征,土壤含水量和林冠郁闭度是植物的水分生态型分异的主要环境因子,而坡位、坡度控制着群落植物总体分布格局的形成.图1表3参31     

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。     

海北高寒草甸返青期土壤温度与水分动态变化

分析青藏高原高寒草甸返青期土壤水分和温度的变化以及相互关系是理解高寒草甸生态系统变化的重要基础。为明晰青藏高原祁连山东部高寒草甸返青期的土壤温度与水分变化规律,选择祁连山东部海北高寒草甸为试验区,以实地测试与方差、相关及回归分析相结合的方法研究了海北高寒草甸返青期土壤分层水分和温度的动态变化。结果表明:(1)观测期内,高寒草甸整个返青期表层0 cm及地表以下5、15、30、60和120 cm土壤各层平均温度分别为10.47、4.11、3.28、1.76、0.80和0.51℃,表层0 cm地温受气温变化影响最为显著;返青早期各层土壤温度均稳定于0℃左右,返青中期各层土壤温度迅速增加,返青中后期自上而下不同土壤层温度逐渐降低;(2)表层、中层和深层土壤平均含水量分别为17.3%、20.6%和20.9%,中层和深层土壤水分含量较小;表层土壤含水量波动剧烈,在整个返青期呈逐渐下降趋势,中层和深层土壤含水量连续增加,波动范围小;(3)高寒草甸土层0~15 cm的土壤体积含水量与土壤温度呈显著负相关,随土壤平均温度增加,土壤体积含水量逐渐降低;15~30、30~45和45~60 cm较深层土壤含水量与土壤平均温度呈显著正相关,随土壤深度增加其相关性也随之增强。该研究可为理解青藏高原高寒草甸生态系统的变化规律和变化过程提供参考依据,对高寒草甸的保护及可持续利用也具有重要意义。     

青藏高原表土有机碳、全氮含量分布及其影响因素

青藏高原土壤生态系统碳氮库容量巨大,其有机碳库、全氮库及碳氮排放,对大气中CO2、CH4、N2O等温室气体浓度影响较大,进而影响全球气候变化。为揭示青藏高原地区不同植被类型、不同海拔的表土碳氮元素含量分布及其影响因素,于2013年7—8月在青藏高原公路沿线设置75个采样点,采集表土,并根据采样点植被覆盖情况将其划分为高寒草甸、高山草原、荒漠、灌丛、林地和盐碱地等6种类型。对青藏高原6种类型表土有机碳、全氮含量进行了测定,采用最小显著差异法比较了不同植被类型表土有机碳、全氮含量及碳氮比值差异的显著性,并通过Pearson相关和逐步回归分析方法对其影响因素进行了探讨。结果表明:青藏高原不同植被类型表土有机碳和全氮含量具有一定差异,其中以高寒草甸表土有机碳、全氮质量分数最高,平均质量分数分别为42.82 g?kg~(-1)、3.08 g?kg~(-1),荒漠最低,平均质量分数分别为1.38 g?kg~(-1)、0.23 g?kg~(-1)。就碳氮比值而言,除林地个别样点碳氮比值高于25.00以外,其他植被类型土壤碳氮比值均分布在4.00~25.00范围内,且研究区土壤碳氮比平均值均高于中国土壤碳氮比的平均水平。由逐步回归分析可知,青藏高原土壤碳氮含量受多种环境因子的协同影响,环境因子对土壤有机碳的重要性排序为土壤碱度pH值黏粒含量,影响土壤全氮的环境因子重要性排序为土壤碱度黏粒含量pH值,影响土壤碳氮比值的环境因子主要为月均气温。     

Stoichiometric characteristics of nitrogen and phosphorus in Chimonobambusa utilis leaves at different elevations北大核心CSCD

海拔对植物养分元素的分配和生存策略的权衡具有重要影响.为了解金佛山方竹(Chimonobambusa utilis)叶片氮、磷养分对海拔梯度的响应,以四川盆地南缘3个海拔(1 400 m、1 600 m和1 800 m)金佛山方竹纯林为研究对象,建立12个典型样地,对生长季节叶片氮、磷含量和土壤养分含量、温度、含水量等进行定量研究和相关性分析.结果表明:(1)随海拔的升高,叶片氮含量呈上升趋势,叶片磷含量呈下降趋势,叶片氮磷比呈上升趋势;各海拔叶片氮磷比均大于16,表明金佛山方竹生长可能受到磷限制.(2)冗余分析表明,叶片氮含量和氮磷比与土壤温度、含水量和速效磷含量呈负相关,与土壤速效氮含量呈正相关;叶片磷含量与土壤全氮和速效氮含量呈负相关,与其余环境因子呈正相关;土壤温度、速效氮、全氮、含水量和速效磷含量对叶片氮、磷化学计量特征整体影响显著,变量解释度分别为72.10%、7.90%、8.80%、2.50%和1.20%.(3)相对重要性分析表明,土壤温度和速效氮含量是叶片氮含量变异的主导因子,土壤温度、速效磷和全氮含量是叶片磷含量变异的主导因子,土壤温度、速效磷含量和速效氮含量是叶片氮磷比变异的主导因子.上述研究结果说明,海拔引起的土壤温度和养分供应的差异调节着金佛山方竹叶片的氮、磷化学计量特征.(图4表3参49)     

高寒草甸土地退化及其恢复重建对土壤碳氮含量的影响

针对我国青藏高原草地大面积退化及由此引发的一系列生态环境问题,从土壤生态功能恢复和区域可持续发展的角度出发,将原生高寒嵩草草甸封育系统作为对照,研究了土地退化对土壤碳氮含量的影响,检验了不同人工重建措施(3个人工种植处理:混播、松耙单播、翻耕单播和1个自然恢复处理)对土壤碳含量的相对影响程度。研究结果如下:原生植被封育处理每平方米土壤平均碳、氮含量分别为7.47kg和0.647kg,而重度退化地碳、氮含量分别为3.67和0.448kg·m-2,可以推算,由于土地退化而造成的土壤(0~20cm层)碳氮丢失量分别为3.80kg·m-2和0.199kg·m-2,即高寒草甸土地退化导致0~20cm土壤层中50.87%的有机碳和30.75%的氮流失,可以看出高寒草甸土壤退化后流失的碳比氮多;混播处理、松耙单播处理、翻耕单播处理和自然恢复处理土壤单位面积有机碳含量分别是原生植被土壤有机碳的70.5%,69.0%,49.0%和80%,单位面积氮含量分别是原生植被土壤全氮的86.9%,88.7%,71.1%和91.7%。但是,与重度退化地相比,除翻耕单播处理外,其它恢复重建措施均能部分恢复系统的碳氮含量,因此,将重度退化地进行自然恢复或松耙混播重建多年生植被可以作为系统固定碳(碳汇)的一个途径。     

岷山北坡高海拔区草本植物群落特征及主要植物功能群C、N、P含量分析

海拔是影响物种多样性格局的决定性因素之一,对生态系统格局与过程起着重要作用。运用回归分析、相关分析、Duncan多重比较和Pearson相关系数检验对岷山北坡高海拔2300—2900 m草本群落特征、群落初级生产力及不同植物功能群进行分析。结果表明:样地共调查出草本植物20科35属44种,菊科、百合科和蔷薇科的物种数分别占总物种数的比例为25%,14%和11%,表现出明显的优势性。草本群落的生物量均与海拔梯度的相关性不显著(P>0.05),且随海拔升高均表现出先增后减的总体趋势;植物盖度、物种丰富度、密度均与海拔表现出极显著负相关关系(P<0.001),而植物高度与海拔表现出极显著正相关关系(P<0.01)。从功能群的角度分析,随着海拔梯度的不断升高,禾本科、菊科以及杂类草3个植物功能群的叶碳含量(LCC)和根碳含量(RCC)整体呈上升趋势;叶磷含量(LPC)整体都呈下降趋势,而禾本科的根磷含量(RPC)呈上升趋势,菊科和杂类草表现出先升后降的趋势;叶氮含量(LNC)禾本科呈下降趋势,菊科呈上升趋势,杂类草呈先上升后下降的变化趋势,根氮含量(RNC)禾本科和杂类草的呈上升趋势,而菊科表现出先上升后下降的趋势。研究结果初步揭示了岷山北坡不同海拔梯度草本植物群落特征及其生物量的变化特征,以及物种多样性和主要植物功能群碳、氮、磷元素在海拔梯度上的分布差异,为今后岷山北坡草本群落分布格局和生物地球化学循环的研究提供科学依据。     

环境因素对密云水库上游流域土壤有机碳和全氮含量影响的通径分析

土壤是全球重要的碳库和氮库,在全球碳氮循环中具有重要地位。密云水库是华北地区最大的水库和北京市最重要的地表水水源地,其上游流域山地广布,地形复杂,气候变化明显,土壤类型和植被类型多样,影响土壤碳氮库的环境因素具有较强的变异性。为揭示环境因素对密云水库上游流域土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）和全氮（total nitrogen,TN）含量的作用效应,采用野外采样、实验室分析与逐步回归分析和通径分析相结合的方法,研究了气候（温度和降水）、地形（海拔和坡度）、土壤理化性质（土壤容重、含水量、pH值和粘粒含量）等环境因素对流域SOC和TN含量的影响。结果表明：温度、土壤容重、含水量、pH值和粘粒含量对SOC含量的影响显著（P＆lt;0.001）,其中各因子的直接通径系数依次为：土壤含水量（0.439）＞土壤容重（-0.324）＞pH值（-0.238）＞温度（-0.209）＞土壤粘粒含量（0.092）,间接通径系数依次为：土壤容重（-0.425）＞土壤粘粒含量（0.305）＞土壤含水量（0.287）＞pH值（-0.179）＞温度（-0.043）,因此,土壤含水量、pH值和温度主要通过直接作用影响SOC含量,而土壤容重和粘粒含量则主要通过其它因子的作用间接影响SOC含量。海拔、土壤容重、含水量、pH 值和粘粒含量对 TN 含量的影响显著（P＆lt;0.001）,其中各因子的直接通径系数依次为：土壤含水量（0.456）＞海拔（0.234）＞土壤容重（-0.228）＞pH 值（-0.190）＞土壤粘粒含量（0.094）,间接通径系数依次为：土壤容重（-0.484）＞土壤粘粒含量（0.301）＞海拔（0.247）＞土壤含水量（0.257）＞pH 值（-0.202）,因此,土壤含水量主要通过直接作用影响TN含量,而土壤容重和粘粒含量主要通过土壤含水量的作用间接影响TN含量,海拔和土壤pH值的直接作用与间接作用     

三江源区退化高寒草甸浅层土壤冻融作用特征

在三江源区退化高寒草甸设置研究样地,通过野外连续观测,利用不同退化程度草地、不同土层一个完整冻融周期的土壤温度数据,探讨退化高寒草甸浅层土壤冻结和消融的发生时间、土壤温度的时空变化以及土壤温度与气温的相关性等规律。结果表明:在一个冻融周期内,退化高寒草甸土壤冻结至消融历时179～196 d,土温总体呈近似正弦曲线的变化趋势;随着退化程度的加剧,0～40 cm各土层土壤更早冻结和消融,与未退化草地相比,重度退化草地各土层冻结、消融起始日期分别提前7～23和18～38 d,土壤冻结锋面自地表向较深土层下移速度更快,土温梯度和变化速率更大,土壤更易升温和降温;从未退化到重度退化,土温对气温的响应增强,各土层土温与气温的相关系数分别为0.646～0.876、0.751～0.901、0.821～0.930和0.854～0.951;9月和3月是不同土层土温的过渡交替期。在退化高寒草甸研究样地,退化程度、土层深度和气温是影响浅层土壤冻融过程的因素,由退化导致的土壤冻融作用特征的改变,不利于高寒草甸生态系统和冻土环境的稳定。     

不同干扰方式对内蒙古典型草原土壤有机碳和全氮的影响

为准确把握草原生态保护与修复工程的实施效果,并为北方草地生态保护和优化管理提供有效的科学支持,选择内蒙古典型草原退牧还草工程区为研究对象,采用野外成对取样(围栏内-围栏外)与室内分析相结合的方法,研究了休牧、补播和自由放牧3种人为干扰方式对土壤容重、含水量、有机碳和全氮含量的影响。结果表明:在0~30 cm土层,随深度的增加,不同干扰方式对各指标的影响不同,但总体上草原土壤含水量、有机碳和全氮含量表现为补播﹥休牧﹥自由放牧(P0.05);土壤容重为自由放牧休牧补播(P0.05)。随土层深度增加,除土壤容重无显著变化外(P0.05),土壤有机碳和全氮含量均呈现显著下降(P0.05);土壤含水量则相反,其中,补播处理降幅最小,自由放牧处理降幅最大。0~30 cm各土层土壤容重与土壤含水量、土壤有机碳和全氮含量都成极显著负相关关系(P0.000 1),而土壤含水量、有机碳和全氮3项指标间相互成显著正相关关系(P0.000 1)。综上所述,不同干扰方式对草地土壤理化性状有明显影响,自由放牧加速了草地土壤有机碳和全氮的损失,而补播和休牧对遏制草地退化、恢复草地功能起到了积极的作用。