青藏高寒草地植被生产力与生物多样性的经度格局

沿昌都到噶尔县的经度梯度,对西藏典型高寒草地植被生产力与植物多样性开展了1 700 km的野外样带调查。实验结果表明：高寒草地的群落结构特征（地上生物量、地下生物量、盖度和密度）与生物多样性（物种丰富度、物种多样性和物种均匀度）均具有明显的经度分布格局。整体而言,这些特征参数均表现出自西向东沿荒漠草原—典型草原—草甸草原呈逐渐递增的趋势;其经度格局主要受降雨量和平均气温所趋动,但降雨量和平均温度的影响在不同指标间存在较大差异;地上生物量由二者共同决定,而物种丰富度受降雨量的影响更大。西藏高寒草地的物种丰富度与地上生物量间存在显著的幂指数关系（y=0.219 7 x 0.754 9, R²= 0.61, P< 0.01）。上述规律的发现,不仅有利于我们更好地理解高寒草地对未来气候变化的响应机制与适应途径,也将帮助我们合理制定放牧策略以实现该地区高寒草地的可持续发展。     

三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型与模拟研究

探讨三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型的建立方法并利用模型对土壤侵蚀进行模拟。通过构建NetLogo模型,模拟了研究区3年时限土壤侵蚀面积的变化,表现为随时间的延续侵蚀面积增大,模拟结果与实测结果间未达极显著差异（P〉0.01）。以研究区当前土壤侵蚀现状为初始状态,模拟单位草地面积上侵蚀比例达100%时经历的年限,则坡地中度退化、坡地重度退化、滩地中度退化、滩地重度退化样地经历的年限分别为27.10±0.23 a、13.83±0.40 a、32.03±0.29 a、25.70±0.30 a。     

1982-2003年中国草地生物量时空格局变化研究

论文结合草地生物量调查资料、对应时段NDVI数据,分析了1982-2003年不同时期我国草地生物量空间格局变化特征及其与气候变化的关系。结果表明：20世纪80年代初期到末期,全国大部分地区草地生物量增加或基本持平;80年代末期到90年代初,大面积范围内草地生物量降低,热性草丛、温性草甸草原、山地草甸、低地草甸下降幅度分别为10.86%、4.96%、4.86%、3.49%;90年代末期后,北方大部分地区草地生物量上升到80年代的水平,南方草地生物量略有上升;1982-2003年草原区平均气温上升0.6~1.5℃,降雨量减少23.3%,草地生物量变化与降水量变化有弱相关关系（相关系数0.29）,与气温变化无关。     

天然高寒草地转变为混播人工草地对土壤微生物群落特征的影响

为了研究天然高寒草地转变为混播人工草地对土壤微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了青海省共和县的天然以及由天然转变为混播人工草地样地土壤中的微生物群落.结果表明,天然草地转变为混播人工草地后植被物种多样性和土壤有机质含量显著下降(P<0.05).在两块样地共检测到29个细菌门和11个真菌门的微生物.天然草地转变为人工草地后,土壤细菌的多样性显著升高,细菌的香农指数从9.51增加到9.89;土壤真菌的多样性降低但差异不显著.与天然草地相比,人工草地的土壤细菌与真菌群落结构、组成均发生了明显的变化,细菌群落结构与总有机质的含量、总氮含量和土壤含水量显著相关,真菌群落结构与总有机质含量和土壤含水量显著相关.线性判别分析(LEfSe)结果表明,暗黑菌门细菌(Atribacteria)和子囊菌门真菌(Ascomycota)可作为天然草地的指示微生物类群,出芽菌属细菌(Gemmata)和发菌科真菌(Trichocomaceae)可作为人工草地的指示微生物类群.利用Tax4Fun2对细菌群落功能的预测发现,天然草地向人工草地的转变影响了细菌群落对不同碳源的利用潜力.     

三江源区高寒草地地上生物量遥感反演模型研究

为了发展适用于三江源区高寒草地（包括高寒草甸和高寒草原）地上生物量（aboveground biomass,AGB）模拟的遥感反演模型,基于2006—2014年逐年7—8月三江源区高寒草地70个采样点地上生物量数据与同期MODIS-NDVI和MODIS-EVI数据,通过回归分析方法建立高寒草地地上生物量遥感反演模型,并利用长时间序列MODIS数据对2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量的时空格局进行模拟分析.结果表明:基于EVI建立的乘幂模型对三江源区高寒草地地上生物量的拟合效果最好,其判定系数（R2）最大,达到0.654;均方根误差（RMSE_P）最小,仅为27.86 g/m2.根据三江源区70个采样点的地上生物量数据最终确立的估算模型为y=348.769x0.783（R2=0.655,P < 0.001）.估算模型模拟结果显示,2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量空间特征基本一致,总体表现为从东南到西北逐渐减少的变化趋势,这与该区域的降水量、气温、海拔和植被类型等因素有关;2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量平均值为169.25 t/a,最高值为2010年的178.36 t/a,最低值为2008年的162.80 t/a,年际变化趋势表现为2005—2008年逐年下降、2008—2014年则在波动中逐年有所上升.研究显示,三江源区高寒草地地上生物量遥感反演模型及其确定的模型参数可对该区域草地地上生物量进行有效评估.      

甘南高寒退化草地生态位特征及生产力研究

采取样方法,对玛曲县高寒中度退化草地的植物种群群落进行了研究分析,结果表明:以莎草植物(嵩草)为绝对优势种,杂类草(金莲花)为主要伴生种。非优势种垂穗披碱草、甘青青兰生态位宽度较大,分别为0.913和0.911,而绝对优势种嵩草和主要伴生种金莲花的生态位宽度较低,分别为0.906和0.641。生态位相似性比例大于0.50%的种对约占种群总对数的42.29%。生态位重叠值大于0.040的种对,约占种群总对数的20.55%。生态位宽度较大的两个种群,种对相似性比例一般较高,具有较大的生态位重叠(如种对乳白香青和毛茛0.082),而生态位窄的物种相互间生态位重叠比例较小(如种对二裂委陵菜和金莲花0.033)。高生态位宽度与低生态位宽度的种群也可能有较高的重叠值(如种对车前和毛茛0.065),反之则低。杂类草鲜草产量、地上生物量比例最高,依次为100.00 g/(m2.a)、43.37%。     

三江源典型高寒草地坡面土壤有机碳变化特征及其影响因素

以三江源地区高寒草地退化坡面为研究对象,从草地类型、鼠害和自然因素如水蚀、风蚀、冻融作用这一角度上探讨发生在不同退化程度上土壤有机碳的变化特征,对明晰高寒地区退化草地的碳变化机理和全球气候响应具有重要意义。结果表明:同一侵蚀环境条件和退化程度下,以小嵩草、矮嵩草为优势种高寒草甸比以紫花针茅为优势种的高寒草原土壤有机碳蓄存能力高。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸曲麻河乡QMH1坡面土壤有机碳平均含量是相距3.5 km高寒草原曲麻河乡QMH2坡面的2.2倍(P<0.01);轻度退化程度受风蚀影响的高寒草甸五道梁WDL坡面土壤有机碳平均含量是高寒草原不冻泉BDQ坡面土壤有机碳含量的3.8倍(P<0.01)。水蚀作用显著影响了高寒退化草地土壤有机碳在坡面上的分布,表现为随坡面向下迁移富集的特征。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸玛龙ML1号坡面下坡位(距坡顶580 m以下)土壤有机碳平均含量比上坡位(距坡顶580 m以上)高22%(P<0.01)。高寒草甸玛龙ML2坡面土壤有机碳分布特征,不仅具有土壤有机碳含量随退化程度加剧而降低的规律,还叠加有土壤有机碳随水土流失向下富集的迁移分布规律,具体表现为坡上位轻度退化>坡中下位中度退化>坡下位极度退化>坡中上位重度退化,因极度退化坡位处于重度退化的下坡位,表现出极度退化坡位土壤有机碳含量比重度退化坡位高49.3%(P<0.05)。风蚀作用使高寒退化草地表层土壤粗骨化和土壤有机碳加速矿化,表现为受湖陆风影响较弱的鄂陵湖ELH坡面土壤有机碳平均含量比受湖陆风影响较强的扎陵湖ZLH坡面高27.9%(P<0.05)。冻融垮塌降低了高寒退化草地土壤有机碳平均含量,但差异不显著。鼠害影响降低了高寒退化草地土壤有机碳的平均含量,并加速了高寒草地退化的进程。中度退化鼠洞周围SDⅠ-Ⅲ土壤有机碳平均含量是极度退化鼠洞周围SDⅣ-Ⅵ的2.1倍;而未受鼠害影响的中度退化ML2Ⅰ-Ⅱ土壤有机碳平均含量是极度退化ML2Ⅳ-Ⅵ的1.6倍。高寒坡面草地受水蚀、风蚀、冻融以及鼠害等因素作用加剧了土壤有机碳的损失。     

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.      

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。     

青海南部高原积雪期与生长季高寒草甸土壤CO2、CH4和N2O通量的观测

以静态箱采集气体和气相色谱分析气体浓度方法,测定分析了青海南部高原积雪期和生长季高寒草甸土壤CO_2、CH_4和N_2O通量.结果表明在积雪集中期的3月3日和4日,积雪深度为9~10 cm时,土壤CO_2通量为1.33 g·(m~2·h)-1、N_2O通量为0.21 mg·(m~2·h)-1、CH_4通量为-0.19 mg·(m~2·h)-1;在积雪末期的4月30日,积雪深度在8~9 cm时,土壤CO_2通量为4.70 g·(m~2·h)~(-1)、N_2O通量为0.24 mg·(m~2·h)-1、CH_4通量为-1.23 mg·(m~2·h)-1;积雪深度小于4 cm时,土壤CO_2和N_2O通量较低或为负值,土壤CH_4通量为负值且绝对值较小.土壤CO_2和N_2O通量与积雪深度呈正相关、土壤CH_4通量与积雪深度呈负相关(P0.05),土壤CO_2与CH_4通量及CH_4与N_2O通量间呈负相关、土壤CO_2与N_2O通量间呈正相关.土壤CO_2和N_2O通量在生长季较高、在积雪末期其次、在积雪集中期较低;土壤CH_4通量为负值,其绝对值在生长季和积雪末期较大.结果说明积雪改变将影响青藏高原高寒草甸土壤温室气体通量.     

高寒湿地演替过程对土壤细菌多样性的影响

本研究旨在探究高寒湿地演变过程中土壤细菌群落结构与多样性的变化特征及其响应规律,并识别影响土壤细菌群落变化的主导因子,以期为高寒湿地生态系统的恢复治理提供科学依据. 选取高寒湿地演替过程中的3种不同类型（原始高寒湿地、高寒湿草甸和高寒草甸）,采用高通量测序技术分析土壤细菌群落的组成和多样性变化. 结果发现：①变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）是主要的优势菌门,其相对丰度均超过20.08%;在高寒湿地中,亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）和RB41属为优势菌;而在高寒湿草甸和高寒草甸中,Chthoniobacteraceae科和Candidatus_Udaeobacter属占主导地位;②尽管群落多样性未表现出显著变化,但土壤细菌群落结构在不同演替阶段存在显著差异（P<0.05）;③群落主要以新陈代谢为核心功能;④Mantel测试和Pearson相关性分析揭示土壤pH值和全磷（TP）含量是驱动高寒湿地演替过程中土壤细菌多样性的关键因素. 在高寒湿地逆向演替过程中,土壤pH以及养分发生改变,这些变化共同作用于土壤细菌的群落结构和多样性.     

祁连山高山草甸土壤CO2通量的时空变化及其影响分析

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室,在2004年生长季节对祁连山高山草甸土壤CO₂通量沿海拔梯度进行了野外定位试验,统计分析了水热因子及根系生物量对高山草甸土壤CO₂通量特征的可能影响.结果表明,土壤CO₂通量存在明显的空间变化规律, 沿海拔梯度土壤CO₂通量随着海拔梯度的增加而逐渐减小,其变异系数逐渐增加;就日变化而言,土壤CO₂通量晚间维持在较低水平,02：00～06：00最低,在07：00～08：30开始升高,11：00～16：00达到峰值,16：00～18：30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤CO₂通量的日平均值介于(0.56±0.32) ～ (2.53±0.76) μmol·(m²·s)^-1.从季节变化来看,土壤CO₂通量均以夏秋季较高,春冬季排放量较低,7～8月份达到最大值［4.736 μmol·(m²·s)^-1］,6月与9月份次之,5月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.高山草甸土壤CO₂通量在植物生长季与10 cm土壤温度、土壤含水量、根系生物量都存在不同程度的正相关关系,表明高山草甸土壤CO₂通量的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

1996—2015年巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变分析

干旱区高寒湿地是极端条件下形成的特殊生态系统,其景观格局演变受众多学者的关注。论文以1996、2006、2010年TM,2000年ETM和2015年OLI五个时期遥感影像为数据源,分析了近20 a巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变特征及其与气候因子的关系。结果表明：1）近20 a,湿地面积总体呈下降趋势,减幅为5.62%,减速为1.91 km²/a。湿地面积变化以2010年为分水岭,前15 a湿地面积较为稳定,占研究区总面积的比例在77.24%~78.26%之间波动;近5 a湿地面积呈缓慢萎缩趋势,面积比例减少5.28%。2）景观水平上,景观破碎度增大,空间异质性增强,斑块形状趋于复杂;类型水平上,湿地斑块破碎度增加,形状趋于复杂,呈集中分布。3）当日最高气温低于18.7 ℃时,随日最高气温的增加,湿地面积趋于稳定,破碎度变化不明显;当日最高气温高于18.7 ℃时,随日最高气温的增加,湿地面积萎缩,破碎度增加。日最高气温对巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变影响明显大于年降水量。近20 a巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地呈现退化态势,湿地环境趋于逆向演变趋势。     

1982—2009年青藏高原草地覆盖度时空变化特征

利用GIMMS和SPOTVGT两种归一化植被指数(NDVI)数据对青藏高原地区1982—2009年期间草地覆盖的时空变化进行研究,结果如下:①青藏高原草地植被覆盖的年际变化存在着显著的空间差异。趋于升高的区域主要分布在西藏的北部和新疆的南部;趋于下降的地区主要分布在青海的柴达木盆地、祁连山、共和盆地、江河源地区及川西地区。②青藏高原草地覆盖度年际变化趋势分析表明,在90%的显著性检验水平上,降低和增加面积的比率为0.31,草地植被覆盖水平总体趋于升高态势。③以10 a为步长的分析表明:草地盖度呈现持续增加的区域主要分布在西藏北部;阿里地区草地盖度表现为先减少后增加;雅鲁藏布江流域草地盖度呈现先增加而后减少;而持续减少的区域主要分布在青海省以及川西地区,其中青海省分布最广;统计结果显示,高原大部分地区草地盖度具有升高的态势。     

1954-2010年西南高山地区土壤碳储量时空动态及对气候变化的响应

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂, 是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange betweenVegetation, Soil, and the Atmosphere)估算了1954-2010 年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:①西南高山地区1954-2010 年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m^-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;②西南高山地区1954-2010 年SOC 总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m^-2;③常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527, P<0.01; 常绿针叶林:r=0.501, P<0.01),且3 种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;④由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。     

内蒙古草地生产力资源和载畜量的区域尺度模式评估

在气候变化和人类活动的干扰下熏内蒙古草地在过去50年里产生大面积的退化沙化。论文在大气植被相互作用模式穴AVIM雪的基础上发展了一个区域评估模型AVIMia。该模式包括陆面物理过程、植被生长过程和草地利用模式,用来评估放牧利用和气候变化对草地生产力和载畜量的影响。结果表明:内蒙古草地区域生产力剧烈的年际变化与降水量密切相关,而与温度没有明显相关关系。模式估计内蒙古草地总的地上生产力为771.7×108kg/a,可食地上生物量为498.1×108kg/a,典型草原和草甸草原占了大部分的生产力。据此推算的内蒙古地区总的载畜量为45.51×106羊单位,与1997年实际载畜量比较,超载100%。因而熏提出过牧可能是内蒙古草地大面积退化沙化的主要原因,甚至超过气候变化的影响。     

不同草地资源水平牧户对气候变化的感知与偏差途径

人群感知是气候变化适应行为形成的重要信息基础,基于对中国北方草地草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠、沙地、农牧交错带等地区1292个牧户的问卷访谈,分2轮调查研究了不同草地类型地区牧民对气候变化的感知,与气候实值比较分析,并研究了牧民气候变化感知的偏差途径,结果表明:1980~2009年间研究区温度变化倾向率为0.63℃/10a(P0.05);温度较强的趋势性与牧民对其感知的分歧存在偏差,降水无明显变化与不同地区牧民感知明确的趋势性判断存在偏差;受草场变化等环境信息的传导是气候变化感知偏差形成的重要原因,其中,降水感知与环境感知之间具有较强的关系,存在明显的传导过程,而温度感知的传导性不明显;通过Probit模型分析显示,气候变化传导感知与否主要与牧户距离行政中心距离、户主年龄、教育背景、载畜水平、草畜资源等因素有关.     

东北地区植被时空演变及影响因素分析

基于2000~2020年MODIS NDVI遥感数据,辅以气象数据和土地利用数据,通过小波分析、Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析法,以不同地形地貌为单元,对不同周期阶段下东北地区植被时空演变特征及其对气候变化和人类活动的响应机制进行深入解析.结果表明:时间上,21a间东北地区植被NDVI呈速率为0.0308/10a(P<0.001)的上升趋势,以16a第一主周期下10a左右的周期变化最为稳定;空间上,东北地区植被NDVI整体处于较高水平,但空间分异明显,呈“西南低东北高”的格局.各周期阶段均为NDVI改善面积大于退化面积且改善范围不断扩增.NDVI未来变化趋势主旋律为持续改善,占总面积的63.56%;响应机制上,东北地区植被NDVI受气候变化与人类活动共同影响.2000~2020年NDVI与气温、降水和相对湿度呈正相关,与日照时数呈负相关,其中降水对NDVI的影响作用最强,且随周期演替以降水为主导气候因子的面积显著递增.各周期阶段人类活动对NDVI变化均以正向促进为主,林业工程实施是植被状况改善的关键,而建设用地扩张是植被减少的主要原因.