黄河源区植被生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应

利用黄河源区MODIS/NDVI数据、1∶100万植被类型图和气象资料,分析了该区不同植被类型生长季NDVI时空特征以及与气候因子的关系。结果表明,1）2000—2011年,黄河源区植被生长呈改善趋势,生长季NDVI年际变化率每10 a为＋2.75%,高寒草原、高寒草甸、高寒灌丛生长季NDVI年际变化率分别为每10 a＋2.84%、＋2.65%、＋2.77%。2）黄河源区植被改善面积占全区总面积的29.39%,主要分布在卡日曲和玛曲上游、扎曲流域、布青山南麓、扎陵湖北部和鄂陵湖周边地区。植被退化面积仅占全区总面积的0.98%,主要分布在约古宗列曲东南部山地和卡日曲北部山地。受水热条件控制,植被改善表现为：①植被改善面积南坡大于北坡;②植被改善面积随海拔升高先增加后减小;③植被改善面积随坡度增加迅速减小。3）黄河源区植被生长季NDVI与同期气温和降水分别存在显著正相关性,其中高寒草原和高寒草甸生长受降水影响更为明显,而高寒灌丛生长受气温影响更为明显。气候的暖湿化趋势可能是促使黄河源区植被生长改善的主要原因。     

三江源地区基于植被生长季的NDVI对气候因子响应的差异性研究

采用1999—2008年NDVI和三江源地区及周边31个气象站点的温度和降水旬数据,在确定每年5月中旬至9月底作为三江源地区植被生长季（14旬）的基础上,分析NDVI对气候因子变化响应的区域差异。结果显示：以巴颜喀拉山为界,三江源西部生长季内NDVI指数对温度、降水的线性相关性明显比中东部普遍,同时,不同海拔地段响应程度存在着明显的差异,且海拔5300m左右为线性响应的最高限,NDVI对气候因子的线性响应主要表现为对温度正相关和降水负相关。因此,对三江源生长季内植被生长而言,水条件明显好于温度条件,并且温度对植被覆盖的影响通过直接正相关和降水负相关表现出来,温度是三江源地区植被生长的主导因子。     

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。     

青海三江源区植被退化对土壤养分和微生物区系的影响

采用化学分析法、微生物平皿分离计数和形态鉴定技术研究了青海三江源地区天然与退化植被下的土壤养分和微生物生态特征。结果表明,随着三江源地区天然草地植被退化,土壤有机质含量急剧下降,退化高山草甸土的有机质平均含量为14.85gkg-1,较天然高山草甸土的平均含量降低54.3%,较高山草原土和沼泽化草甸土分别降低74.5%和90.7%,其他养分含量也有不同程度的降低,土壤养分状况明显恶化.不同类型植被下土壤微生物区系特征变化显著,退化高山草甸土的细菌、真菌、放线菌(GA)平均数量分别为8.8×106、9.5×103、8.1×105cfug-1,较天然高山草甸土降低65.8%、46.6%、57.3%,较高山草原土降低37.1%、23.3%、62.6%,较沼泽化草甸土降低90.3%、48.1%、69.6%;退化草地土壤微生物组成较天然草地更为简单,退化高山草甸土的真菌种类数明显降低,土壤放线菌组成趋于简单化,其小单孢菌和其他菌属所占比例明显低于天然草地.三江源高寒湿地生态系统中土壤养分与微生物数量之间存在密切关系,土壤全磷对微生物数量影响最大.     

三江源农牧交错区一个种植周期的垂穗披碱草人工草地CO_2通量变化特征

建植多年生人工草地已成为生态环境保护和恢复工程的重要措施之一,探究多年生人工草地生态系统CO_2交换的变化特性,有助于准确评估和预测人工草地碳收支状况及其生态服务功能。利用2012-2016年,5年的涡度相关系统观测的数据,分析了三江源农牧交错区垂穗披碱草(Elymus nutans)人工草地的净生态系统CO_2交换(Net ecosystem CO_2 exchange,NEE)、总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)和生态系统呼吸(Ecosystem respiration,R)等参数在一个种植周期的变化特征及其控制因子。结果表明:(1)在一个完整种植周期内(5年),三江源农牧交错区垂穗披碱草人工草地随着种植年限的增加CO_2通量先增加后减小,累计固碳180.4 g·m~(-2),是一个弱的碳汇,其中,除了种植第1年表现为碳源(47g·m~(-2)),其他年份均为碳汇,第3年碳汇强度达到最强-128.3 g·m~(-2);(2)GPP主要由空气温度、植被多样性指数(Simpson指数)和生长季长度共同控制(r~2=0.92),植被多样性指数(Simpson指数)直接影响着生长季NEE(r~2=0.80);(3)管理措施(播种和收割时间)影响着生长季的长度,而生长季长度影响非生长季R和生长季NEE的比值(R/NEE)(96%),进而影响着NEE的年际变异(92%),管理措施影响着人工草地NEE的年际变异。不论是生产功能还是生态功能,每5-6年重新翻耕人工草地是"生产-生态"的双赢模式,人工草地更新是三江源农牧交错区一个生产和生态相结合的有效产业发展模式。     

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.     

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。     

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。     

藏北高原高寒草甸水分利用效率与环境温湿度的关系

定量化高寒草甸水分利用效率与气候因子的关系有利于预测未来气候变化对高寒草甸生态系统水分利用能力的影响。基于相关分析和多重逐步回归分析,研究了2010—2014年藏北高原3个海拔高度(4 300、4500、4 700 m)上的高寒草甸的水分利用效率与土壤温度、空气温度、土壤湿度、空气相对湿度、饱和水汽压亏缺的相互关系。结果表明,水分利用效率随着海拔的升高而增加,水分利用效率存在着显著的年际变异。相关分析表明,水分利用效率与土壤温度、空气温度、饱和水汽压亏缺存在正相关关系,与空气相对湿度存在负相关关系。多重逐步回归分析表明,土壤温度、土壤湿度和空气相对湿度共同解释了海拔4 300 m处的水分利用效率的季节变异,其中土壤温度的贡献最大;空气温度和土壤温度则分别解释了海拔4 500 m和4 700 m处的水分利用效率的季节变异。因此,环境温度主导着藏北高原高寒草甸的水分利用效率的季节变化,且暖干化的气候变化可能会提高藏北高原高寒草甸生态系统对水分的利用能力。     

藏北高原不同海拔高度高寒草甸植被指数与环境温湿度的关系

藏北高寒草甸是全球高寒草地的重要组成部分,是对气候变化最敏感的植被类型之一。关于高寒草地植被指数与环境温湿度因子的关系还存在着诸多不确定性,这限制了准确预测高寒草地植被生长对将来气候变化的响应。定量化高寒草地植被指数与气候因子的关系利于预测将来气候变化对高寒草地植被生长的影响。该研究基于相关分析和多重逐步回归分析探讨了藏北高原不同海拔高度(4300、4500和4700 m)的高寒草甸2011─2014年每年6─9月的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)与土壤温度、土壤湿度、空气温度、相对湿度、饱和水汽压差的相互关系。相关分析表明,3种海拔的NDVI(4 300 m:r=0.79,P=0.000;4 500 m:r=0.80,P=0.000;4 700 m:r=0.52,P=0.005)和EVI(4 300 m:r=0.61,P=0.001;4 500 m:r=0.66,P=0.000;4 700 m:r=0.53,P=0.004)都随着土壤湿度的增加显著增加;3种海拔的NDVI(4 300 m:r=-0.68,P=0.000;4 500 m:r=-0.56,P=0.002;4 700 m:r=-0.40,P=0.037)和EVI(4 300 m:r=-0.56,P=0.002;4 500 m:r=-0.49,P=0.008;4 700 m:r=-0.46,P=0.014)都随着饱和水汽压差的增加显著降低;植被指数与环境温湿度因子的相关系数随着海拔的变化而变化;NDVI和EVI与环境温湿度因子的相关系数存在差异。多重逐步回归分析表明,土壤湿度一个因子解释了3种海拔的归一化植被指数、海拔4 300和4 500 m的增强型植被指数的变异,而海拔4 700 m的土壤湿度和土壤温度共同了解释了增强型植被指数的变异,其中土壤湿度的贡献较大。因此,在藏北高寒草甸,植被指数对气候变化的敏感性可能随着海拔的变化而变化,NDVI和EVI对气候变化的敏感性可能不同,土壤湿度主导着NDVI和EVI的季节变化。     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

海拔对藏北高寒草地物种多样性和生物量的影响

高寒草地是青藏高原生态系统的主体,高寒草地物种多样性和生物量沿海拔梯度的空间分布格局在气候变化及人为干扰的双重影响下已发生重大变化。为明晰海拔对物种多样性和生物量的影响,以藏北地区那曲市罗玛镇高寒草地为研究对象,于2018年8月采用样方调查法对不同海拔梯度高寒草地植物高度、盖度、地上生物量及物种多样性沿海拔变化进行调查和统计分析,探讨藏北高寒草地物种多样性和地上生物量在海拔上的变化规律及二者的关系。研究表明:(1)植物盖度和地上生物量分别由海拔4 600 m的89.0%和64.7 g·m~(-2)降至4 800 m的67.3%和41.8 g·m~(-2),即植物盖度和地上生物量随海拔的升高呈线性降低的趋势;(2)不同海拔梯度间植物物种组成存在较大差异,高海拔段中旱生禾本科植物逐渐被耐寒喜湿植物取代;(3)物种丰富度和Shannon-Wiener指数沿海拔呈单峰分布格局,而E.Pielou均匀度指数则呈U型分布格局;(4)物种丰富度和Shannon-Wiener指数与地上生物量呈负二次函数关系;地上生物量与土壤温度呈指数增长趋势,与土壤湿度呈指数降低的趋势。研究结果初步揭示了藏北高原高寒草地不同海拔梯度物种多样性及其生物量的垂直分布差异,以及不同海拔梯度间水热组合差异对物种多样性及其生物量的影响。     

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。     

近55年三江源地区地表干燥度时空变化特征及其对气候因子的响应

三江源地区是我国乃至亚洲的重要水源地。了解该区的干湿状况对水资源科学管理、生态环境保护、保障中下游水资源供给量和水安全具有重要的意义。基于三江源地区1960─2014年13个气象站点逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型和泰森多边形法计算出潜在蒸散和降水量的比值,得到干燥度指数(AI),并以气候倾向率、滑动t检验、累积距平法、DEM修正、经验正交函数(EOF)分析了近半个世纪以来该区地表干燥度的时空变化特征,同时利用灰色关联法分析气候因子对其影响强度。结果表明,(1)近55年三江源地区地表干燥度以-0.056/10 a(P0.05)的速率降低,长江源区下降幅度最大为-0.075/10 a(P0.05),其次为黄河源区、澜沧江源区,分别为-0.03/10 a、-0.024/10 a。(2)三江源地区、长江源区、澜沧江源区、黄河源区平均气温分别以0.3℃/10 a(P0.001)、0.3℃/10 a(P0.001)、0.35℃/10 a(P0.001)、0.25℃/10a(P0.001)的速率呈上升趋势,并均在1998年(通过0.05显著性水平)发生突变。(3)三江源区和长江源区地表干燥度均在1996年(通过0.05显著性水平)发生突变,澜沧江源区突变时间不确定,黄河源区在2004年(通过0.05显著性水平)发生突变;即1996年后三江源地区逐渐趋于暖湿化。(4)季节变化特征差异明显,冬半年干燥、夏半年湿润,冬季变化趋势最大且达到-2.59/10 a,其次为春季、秋季、夏季,分别为-0.72/10 a(P0.05)、-0.05/10 a、-0.02/10 a。(5)三江源地区地表干燥度的空间分布与地形关系密切,海拔高的地区干燥,海拔低的地区湿润;由东南向西北逐渐增高,以巴颜喀拉山为界,东湿西干,南部有增加趋势而北部有降低趋势。(6)1990年前气温对地表干燥度的影响占主导,1990年后气温、风速和日照时数对其影响最为显著。     

基于TEM模型的三江源草畜平衡分析

准确掌握草畜平衡状况,对于维护草地生态平衡,指导生态工程建设具有重要意义。基于气候因子驱动的TEM模型评估了自然保护区建立前后的三江源草地产草量,同时结合载畜量和载畜率分析了草地载畜压力指数的变化。结果表明:三江源自然保护区建立之前(1982—1999年)的草地平均产草量为730.5 kg·hm~(-2),自然保护区建立之后(2000—2011年)平均产草量为815.9 kg·hm~(-2),增加了11.7%;三江源自然保护区建立之前(1982—1999年)的平均载畜压力指数为1.71,自然保护区建立之后(2000—2011年)平均载畜压力指数为1.21,下降了29.3%;三江源自然保护区建立之后的各项生态工程和气候暖湿化是造成该地区载畜压力降低和产草量增加的主要原因;目前,三江源地区天然草地整体上仍处于超载状态,草畜平衡管理政策应继续实施,巩固生态建设成果。     

围封和放牧条件下藏北高原不同海拔高度高寒草甸植物群落碳氮含量的比较

关于高寒草地植被碳氮含量如何响应放牧活动还存在着很大的不确定性,这限制了准确预测高寒草地植被生长及其碳氮贮存量对人类放牧活动的响应。基于2008年7月布设在藏北高原3个海拔高度(4 300、4 500和4 700 m)上的围栏样地,通过对比分析围栏内外2011年8月份、2011年9月份和2012年8月份的植物群落地上和地下部分的碳含量、氮含量及碳氮比,探讨了藏北高原高寒草甸植物群落碳含量、氮含量和碳氮比对放牧的响应。与自由放牧条件下相比,围栏显著降低了海拔4 700 m处2.5%的植物群落地上部分碳含量,显著增加了海拔4 500 m处9.8%的植物群落地下部分氮含量,显著增加了海拔4 700 m处4.2%的植物群落地下部分碳含量。不同采样日期的植物群落碳氮含量对放牧的响应存在差异。因此,放牧活动对高寒草甸植物群落碳含量、氮含量和碳氮比的影响随着海拔高度和采样日期而发生变化。     

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...     

基于层次分析法研究藏北高寒草地退化的影响因素

藏北高寒草地是对环境变化最敏感的植被类型之一.近年来,藏北草地面临一定程度的退化,然而导致草地退化的主导影响因素仍存在较大争议.以藏北那曲高寒草地为研究对象,以植被覆盖度为评价指标分析1990-2015年那曲高寒草地退化和恢复程度及其时空分布格局.根据当前生态系统的状况以及可能影响的因素,构建藏北那曲高寒草地退化影响因素的指标体系,利用层次分析法分析超载过牧、道路工程建设、鼠虫害、降水和气温变化等人为和自然因素,对各个指标权重进行分析计算,得出藏北那曲高寒草地变化的主要驱动因素.结果表明,1990-2015年那曲高寒草地退化状况总体呈好转的趋势,该地区退化和恢复草地面积占总面积的比例分别为35.83%和64.17%,位于东南部的那曲县、聂荣县和巴青县草地植被退化最为严重.同时,过度放牧和滥挖药材等人为因素是导致藏北高寒草地退化的主导因子,超载过牧、鼠虫害、滥挖药材、道路工程建设和矿产资源开发对藏北那曲地区草地退化的贡献率分别为28.6%、17.1%、14.1%、12.6%和10.3%.可见,在气候变化等自然因素作用的大背景下,近年来放牧等人类活动的日益增强是导致藏北那曲高寒草草地退化的主要原因,结果为藏北草地退化恢复以及未来高寒草地的管理和决策提供了理论依据.(图4表5参37)     

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。     

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。