海北高寒草甸生态系统定位站气候概述

以１７年气象观测资料为基础,扼要地介绍了海北高寒草甸生态系统定位站日照、气温,降水的基本气候特征,并与我国部分地区进行了比较分析。     

海北高寒草甸生态系统定位近40年降水分布特征

通过门源气象站海北降水材料插补延长至４０年,分析了近４０年来海北站降水变化特征,为高寒草甸生态系统研究工作提供服务。     

近40年海北高寒草甸生态系统定位站气温变化特征

以海北站１９８０－１９９６年的气温观测资料及门源气象站１９５７－１９９６年气温资料为基础,采用“回归证正”法对海北站气温资料插补长至近４０年,分析了近４０年海北站气９曙变化特征。     

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.     

青海高寒草甸草地退化的遥感技术调查分析

应用遥感技术探讨了巴颜喀拉山北坡,青海省达日县段退化高寒草甸草地的成因、分布、面积和遥感判译标志,将研究区内高寒草地划分为５个类,２个亚类和３个退化草地型．重点分析了高山草甸草地退化的主要原因和遥感影像特征     

不同海拔高寒放牧草甸的生态系统呼吸与环境因子的关系

在全球变化的背景下,为了研究藏北高寒放牧草甸的生态系统呼吸和土壤呼吸特征,沿着3个海拔高度（4 300、4 500和4 700 m）观测了2010年7-9月白天的呼吸通量。同时,观测了同期的土壤温度、土壤水分含量、空气温度和相对湿度,在定性分析土壤水分含量和呼吸通量关系的基础上,将其分成低、中和高3个水平,在此基础上,分析生态系统呼吸、土壤呼吸与土壤温度、土壤水分含量、空气温度以及相对湿度的关系。结果表明,空气温度是决定生态系统呼吸和土壤呼吸变异的主导因子;生态系统呼吸、土壤呼吸以及裸地的土壤呼吸的Q10值分别为1.83～3.07、1.54～4.13和1.29～2.89;总体而言,生态系统呼吸和土壤呼吸Q10值随着海拔的升高和土壤水分含量的增加而增大。     

三江源区高寒退化草甸土壤细菌多样性的对比研究

为探究三江源区未退化高寒草甸与退化高寒草甸土壤细菌群落结构及多样性,采用巢氏取样方法和高通量测序技术,系统地对土壤细菌群落多样性、群落组成和结构及其与环境因子间的关系进行研究分析。结果表明,草地退化对植被和土壤都产生影响,草地退化降低了植被盖度和丰富度,使得土壤pH值增加,土壤向碱性化过渡,而土壤全氮、有机质和电导率的含量显著降低（P<0.05）。高通量测序得到优质有效细菌序列2 168 457条和71 798个OTUs。草地退化对土壤细菌群落α多样性和物种组成都有显著影响（P<0.05）。其中,草甸退化导致土壤细菌物种指数（Observed Richness）、多样性指数（Shannon Index）和chao1指数上升;变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、奇古菌门（Thaumarchaeota）为主要优势菌门;草甸退化提高了放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes...     

放牧管理对藏北高寒沼泽草甸群落结构的影响

采用样带法研究了冬季放牧、冬春季放牧和全年放牧3种放牧管理模式对西藏高寒沼泽草甸高度、盖度、地上生物量及群落结构的影响.研究表明,3种放牧管理模式下的高寒沼泽草甸植被群落物种数差异不显著（p〉0.05）,高度、盖度和地上生物量差异显著（p〈0.05）。冬季放牧、冬春季放牧和全年放牧沼泽草甸地上生物量依次降低。放牧管理对沼泽草甸群落多样性影响较大,不同放牧管理模式下的沼泽草甸Shannon-Wiener指数差异显著（p〈0.05）,冬春放牧沼泽草甸Shannon-Wiener指数较冬季放牧和全年放牧沼泽草甸低。冬季放牧和全年放牧沼泽草甸Margalef指数和Pielou指数差异不显著,显著（p〈0.05）高于冬春季放牧沼泽草甸。     

牦牛粪便对川西北高寒草甸土壤养分的影响

川西北高寒草甸是我国四大牧区之一,也是"长江上游生态屏障"建设的重要"生态功能区"之一.近年来牦牛粪便被大量出售,显著地改变了生态系统的养分循环.通过模拟牛粪堆积,研究了牦牛粪便养分释放及其对周围土壤养分(NO3--N、NH4--N、速效K、无机P、有机C、全N和全P)在不同时间和距离条件下的影响.结果表明,在研究区域内,牛粪对草地生态系统具有较强的养分(N、P)贡献能力,据初步统计,其值大致为N素699～932 kg hm-2,P素为110～147 kg hm-2;牛粪养分在夏季具有较快的分解速率,在3 mo左右之后基本分解殆尽;粪便在短期内能显著提高粪下土壤养分的含量,其中,对No3--N含量的提高最为明显,在2 mo左右之后其含量达到初始态的8.4倍,在实验后期,粪便对土壤养分的影响作用逐渐消失;粪便在夏季对周围10 cm内土壤的养分(NO3--N、NH4+N、速效K和无机P)含量能产生显著影响(P<0.05),但影响范围难以达到周围30 cm左右.与通常结论不同的是,在整个实验周期内,牦牛粪便并没有显著提高土壤有机C、全N和全P的含量.图4表1参31     

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。     

围栏禁牧对川西北亚高山高寒草甸群落结构的影响

围栏禁牧4a后,与放牧草地相比较:1)围栏草地物种数量有所下降,群落内出现物种27种,而长期放牧草地为33种.2)围栏草地物种平均高度较高,为20.23cm,群落分层现象明显;放牧草地物种平均高度仅为8.14cm,群落无分层现象.3)围栏草地内,杂草类的盖度(98%)大于禾草类的盖度(14%);放牧草地上,杂草类的盖度(53%)小于禾草类的盖度(56%)。4)围栏草地以禾草为主的优良牧草的生产能力(35.24g/m2)低于放牧草地的生产能力(75.47g/m2).5)围栏草地的地上生物量(272.64g/m2)和地下0～30cm生物量(801.61g/m3)都高于放牧草地的地上生物量(184.84g/m2)和地下0～30cm生物量(683.82g/m3).研究结果表明,围栏草地具有比放牧草地更复杂的群落结构,但其物种组成和优良牧草的生产能力,都低于放牧草地.     

川西北高寒草甸两种蚯蚓的互作及其对土壤养分的影响

以川西北高寒草甸中普遍存在的两种蚯蚓(微小双胸蚓Bimastus parvus和威廉腔蚓Metaphire guillemi)为研究对象,采用野外微宇宙实验方法比较单独接种和混合接种时两种蚯蚓的数量、分布和繁殖状况,以及牛粪分解率和土壤养分含量的变化,探讨不同蚯蚓种群间的相互作用及其对土壤养分的影响.结果发现:1)两种蚯蚓混合接种加快了牛粪分解,增加了下层(10~20 cm)土壤可溶性氮含量,但对牛粪分解速率和土壤可溶性氮含量均不存在交互作用;2)在混合接种处理中,微小双胸蚓的死亡比率显著高于威廉腔蚓的死亡比率;3)两种蚯蚓混合接种处理时,威廉腔蚓的繁殖明显受到抑制,而微小双胸蚓的幼蚓数量有所增加.研究表明,威廉腔蚓和微小双胸蚓共存能够发生竞争性相互作用,加快地面上的牛粪分解,增加土壤可溶性氮含量,从而可能提高高寒草甸的初级生产力.     

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。     

降水变化对高寒草甸两种植物不同器官生物量和养分分配的影响

植物生物量和养分分配反映了其对外界资源利用最大化的生长对策,探究降水变化对高寒草甸植物不同器官生物量和养分分配的影响,有助于预测植物对未来气候变化的响应策略.以高寒草甸多年生菊科植物乳白香青（Anaphalis lactea）和钝苞雪莲（Saussurea nigrescens）为研究对象,设置5个降水梯度（0.1P：降水减少90%;0.5P：降水减少50%;0.7P：降水减少30%;CK：自然降水;1.5P：降水增加50%）,比较两种植物花苞、茎及叶片的生物量和养分分配特征的差异,探索模拟降水下植物生物量和养分分配格局变化的影响因素.结果表明：（1）0.1P和0.7P提高了两种植物各器官生物量,乳白香青茎、叶和花生物量均在1.5P最低,而钝苞雪莲茎、叶和花生物量在0.5P最低.（2）乳白香青各器官生物量分配比例为茎（42.95%±7.66%）>花（35.05%±7.42%）>叶（22.01%±6.57%）,而钝苞雪莲为叶（37.44%±9.29%）>茎（31.75%±6.83%）>花（30.75%±7.58%）.(3)0.5P和0.7P处理下乳白香青繁殖器官生...     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化的影响

依据自然雪被分布的差异,在青藏高原东缘高寒草甸中设置3条样带(即深雪、中等厚度雪被和浅雪),于2008年的秋冬过渡期,连续监测各样带中的雪被厚度和土壤温度,并采用原位培养法测定每月的土壤氮素氨化、硝化和矿化速率,以研究不同厚度雪被对高寒草甸土壤氮矿化的影响.结果表明,月均土温、每月日最高土温均值分别与雪被厚度极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.576,0.685),且根据每月日最高土温均值与雪被厚度的二次函数关系方程可知,25 cm厚的雪被可以起到较好的隔绝效果;土壤含水量受雪被厚度和土壤温差两个因素的显著影响.在秋冬过渡期末,浅雪梯度下土壤硝态氮含量显著降低,且雪被下的净氮矿化速率与月均土温、每月日最高土温均值、每月日最低土温均值都分别呈极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.589,0.541,0.601).研究表明,不同厚度的雪被对土壤温度和含水量影响显著,从而显著地影响着土壤氮的矿化,深雪更有利于氨化、硝化和氮矿化.图7表2参36     

高寒草甸退化对甘肃马先蒿生长状况与花期资源分配的影响

甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）作为高寒草甸退化进程中的一种入侵毒杂草,其生长状况和繁殖特征为草地退化状况的重要指标,也是衡量高寒草甸演替进程的重要指示植物。通过比较重度退化和未退化高寒草甸的群落特征,甘肃马先蒿的生长状况与花期资源分配,结果表明：退化的高寒草甸土壤-植被系统变化明显,高寒草甸退化显著影响了甘肃马先蒿的生长状况和资源分配特征。在重度退化的黑土滩样地中,甘肃马先蒿个体形态特征如株高、根长、分叉数、叶片数、花数、总生物量都显著高于未退化高寒矮嵩草草甸样地;重度退化草甸中甘肃马先蒿花期各器官的资源投资状况,如根系投资、茎叶投资、繁殖投资分别为7.46%、48.76%、43.78%,未退化样地中甘肃马先蒿的根系投资、茎叶投资、繁殖投资分别为10.12%、54.34%、35.54%。在重度退化高寒草甸中甘肃马先蒿占据较大的生态位,长势良好,且将资源更多地用于繁殖投入。而未退化草甸中甘肃马先蒿优势度不大,更多的是将资源分配到根系和茎叶等营养器官,以期获得较多的水分、无机盐、光照等资源,增强个体竞争力。甘肃马先蒿在不同生境下资源分配的显著差异实质反映了草地退化的影响,亦是植物对外部环境改变的一种适应机制,同时也是植物可塑性的重要表现形式。     

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响

通过开顶式温室(Open top chambers,OTCs)升温以及刈割+施加牛粪处理,应用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,研究了青藏高原东部高寒草甸土壤微生物群落结构对气候变暖和放牧的响应.结果表明,高寒草甸在生长季节,微生物群落以细菌为主.平均1.17℃的土壤升温使土壤微生物PLFAs总量增加34.58%,而春季割草结合牛粪施加使微生物PLFAs总量增加65.77%.模拟变暖和放牧均引起土壤微生物群落结构的显著变化.升温使细菌相对含量增加8.80%,而使真菌相对含量降低17.48%,细菌与真菌之比由7.3变为9.6.放牧使细菌相对含量增加8.40%,真菌相对含量降低14.04%,细菌与真菌之比由7.3变为9.2.OTCs升温+放牧处理比单独的升温或放牧处理对土壤微生物总量和细菌与真菌比值的影响更加明显.本研究表明,气候变暖和人类活动能够在短期内显著地改变青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构,进而可能影响这一地区的生态系统碳收支和养分循环.