Effects of long-term nitrogen addition and precipitation changes on CH4 flux in an alpine steppe北大核心CSCD

土壤是甲烷(CH4)重要的源和汇.氮沉降和降水格局变化正在急剧改变土壤碳循环,进而可能对土壤CH4通量造成深刻影响.高寒生态系统是巨大的碳库,对氮沉降和降水变化十分敏感.然而,目前多数研究集中在短期实验上,缺乏对长期氮沉降和降水变化背景下CH4通量的响应及其调控因素的认识.以青藏高原高寒草原为研究对象,在2013年搭建模拟氮沉降和降水格局改变实验平台.基于静态箱–气相色谱法测定2020年生长季(5-10月)土壤CH4通量.结果显示,高寒草原土壤呈CH4的汇.氮添加没有显著改变生长季和植物生长高峰CH4通量.然而,降水变化显著改变了生长季和植物生长高峰CH4通量,其中降水增加(+50%降水)降低了CH4的吸收(分别为–16%和–45%),降水减少(–50%降水)增强了CH4的吸收(分别为+73%和+33%).进一步研究发现,与植物属性和功能基因丰度相比,土壤环境因子主导了CH4通量变化(解释率>90%).其中CH4通量与土壤含水量和温度显著正相关,与土壤pH显著负相关.综上所述,在未来全球变化情景下,降水格局改变更能调节青藏高原高寒草原CH4通量的变化.(图6表1参37)     

藏西北高寒牧区草地退化现状与机理分析

以藏西北高寒牧区为研究区域,综合利用NOAA、MODIS卫星NDVI(归一化植被指数)、气象资料、社会统计资料并结合GIS技术,对藏西北高寒牧区的草地状况和退化机理作了分析。结果表明:①藏西北高寒牧区草地覆盖度等级呈正态分布,且中等偏下略多,地表植被总体上比较稀疏;②2005年区域内的草地退化总面积为14.19×10⁴km²,占区域天然草地总面积的39.64%,其中轻度退化面积最多,占退化总面积的65.96%,其次是中度和重度退化,分别占25.20%和8.84%;③草地退化的主要原因一是与近年来该区域的气候变化有关,二是草地超载率达到59.18%,过度放牧引起的草地退化和沙化现象也越来越严重,是局部草地退化的根本原因,人口的增加和人类活动频繁对草场的破坏,也是近年来草地退化的主要原因。     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

青藏公路取土场高寒草原植被的恢复进程

按照青藏公路建设和整修的不同阶段,利用样方调查植被空间分布变化,得出高寒草原植被的自然演替进程遵循以下规律,在工程结束2年,8年,26年后,群落植被覆盖度和生物多样性指标分别达到原生植被的2%～4%,6%～23%;32%～54%,46%～50%;95%以上和100%左右.青藏公路沿线高寒草原植被的人为破坏影响是明显的,植被的自然恢复需要20年左右的时间.工程建设破坏面积大于1500m2,植被难以恢复,土壤沙化和水土流失,影响周边地区生态环境质量.因此,在青藏铁路工程建设中首先应当减少对地形地貌的破坏,其次应当重视对地表土壤的保护并辅助人工植被恢复措施,促进植被的自然恢复.     

黄帚橐吾扩散对高寒草甸土壤理化特性及酶活性的影响

黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）作为指示高寒草甸退化的重要物种,研究其扩散对高寒草甸土壤特性产生的影响,对揭示黄帚橐吾的入侵机制具有重要意义。以黄帚橐吾微斑块为研究对象,根据密度等级划分6个扩散程度（D0,D1,D2,D3,D4,D5）,并对各密度斑块的土壤理化特性和酶活性进行分析,结果表明：随黄帚橐吾密度的增加,各密度斑块的土壤pH值呈明显降低趋势,土壤含水量和全磷呈先增加后降低的趋势,在D2-D3范围内达到最大值。土壤有机碳呈“N”字形变化,在D2达到最大值,土壤铵态氮含量为D5显著高于D4(P<0.05),硝态氮含量为D0和D2显著高于其余密度斑块（P<0.05）,速效磷含量呈增加趋势,且D4显著高于D0和D3(P<0.05),全钾含量在D0、D3和D4显著高于D1和D2(P<0.05),速效钾含量在D2达到最大值,且显著高于其余斑块（P<0.05）。土壤过氧化氢酶活性呈先增大后降低的趋势,D4显著低于其余斑块（P<0.05）;土壤蔗糖酶活性在各斑块间差异不显著（P>0.05）;D5的中性磷酸酶活性最高且显著高于D0和D...     

高寒半干旱区蔬菜硝酸盐含量状况及其防治措施

本主要对高寒半干旱区蔬菜中硝酸盐含量状况及其防治措施进行了研究。研究结果表明蔬菜中硝酸盐污染并不突出，但有硝酸盐累积的趋势；同时得出该区蔬菜积累硝酸盐的能力顺序为：叶菜类＞根菜类＞葱蒜类＞瓜类＞茄果类；分析出大量偏施氮肥和气候干旱是蔬菜的主要原因；并提出了降低硝酸盐含量的主要措施是灌水、施肥时应采取少量多次的原则。     

青藏高原高寒灌丛暖季CO2地-气交换特征

 利用涡度相关技术对青藏高原高寒灌丛CO₂通量进行连续观测,并以2003年7、8月份为例,对高寒灌丛暖季CO₂通量变化模式及其主要气候影响因子进行了分析.结果表明,7、8月青藏高原高寒灌丛日平均净生态系统CO₂交换(NEE)分别为-7.17,-7.26g/(m²·d);最高日NEE分别为-11.00,-12.09g/(m²·d).暖季高寒灌丛生态系统NEE日变化波动极为明显,8:00～19:00为CO₂净吸收阶段,峰值一般出现在12:00左右,最大值为-1.72g/(m²·h)(7月份)、-1.63g/(m²·h)(8月份).19:00～次日8:00为CO₂净释放,最大值为0.69g/(m₂·h)(7月份)、0.86g/(m²·h)(8月份).在主要气候因子中,光合有效辐射(PAR)与NEE变化呈显著正相关,但PAR达到1000μmol/(m²·s)以后,随着PAR进一步升高,NEE有下降趋势.就温度而言,白昼(7:00～20:00)NEE变化与温度无显著关联,而夜间(21:00～次日6:00)温度与NEE变化呈显著正相关.     

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。     

多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验箱研制

目的研制一种多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验箱,主要用于高原地区使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性评价。方法通过高原气候特征分析、工艺验证和文献分析,进行设计、制造、试验谱设计和试验验证等工作。结果解决了光照和高低温低气压环境条件的同时施加问题,形成同时施加光照、气压、温度、湿度和风速五因素的高原高寒气候环境模拟加速试验箱。设计了一套高原高寒气候环境模拟加速试验谱,实现了高原高寒气候环境的多因素综合模拟和加速。结论试验箱各项技术指标达到设计要求。塑料样品的拉伸强度和冲击韧性性能、有机涂层的色差和光泽变化指标,与拉萨站试验结果进行对比,具有良好相关性和加速性。本试验箱可用于高原地区使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性快速评价。     

西藏退化高寒草原土壤团聚体有机碳的变化特征

为进一步了解高寒草原土壤碳动态变化特点与变化过程,采用湿筛法对藏北高原未退化、轻度退化和严重退化高寒草原表层（0~10 cm）、亚表层（>10~20 cm）不同粒级w（SAOC）（SAOC为土壤团聚体有机碳）进行研究.结果表明,与未退化草地相比,不同程度退化草地w（SAOC）均呈下降趋势,但严重退化草地表层、亚表层中w（SAOC）、>0.25 mm粒级w（SAOC）、 < 0.25 mm粒级w（SAOC）降幅均显著低于轻度退化草地;不同程度退化草地表层、亚表层中>0.25、 < 0.25 mm粒级w（SAOC）在总体上趋于下降,且亚表层的降幅明显高于表层的降幅,但退化草地亚表层中w（SAOC）仍高于表层（未退化草地、轻度和严重退化草地亚表层较表层分别增加51.84%、31.34%、6.83%）,w（SAOC）的土层差异随草地退化加剧而大幅缩小;轻度、严重退化草地不同粒级w（SAOC）的土层分布特征仍与未退化草地一致,其表层、亚表层中>0.25 mm粒级w（SAOC）均明显较高;与未退化草地相同,退化草地表层、亚表层w（SAOC）贡献率亦均呈|2~0.25 mm| > | < 0.25~0.053 mm| > | > 2 mm| > | < 0.053 mm|粒级;退化草地环境对团聚体与w（SAOC）,以及w（SOC）（SOC为土壤有机碳）与w（SAOC）间的关系具有重要影响.研究显示,高原冷干环境下不同粒级SAOC及其变化受草地退化程度、土层深度等的深刻影响,需要从影响土壤有机碳形成与转化的土壤机制等方面进行深入研究.