西藏当雄县高寒草地NDVI的海拔分异特征及其指示

通过提取西藏当雄县Landsat ETM影像NDVI以及DEM的海拔要素,在坡面的小尺度水平上分析了NDVI的海拔格局,并利用沿海拔梯度的草地地上生物量实测数据进行验证,进一步在全县尺度上分析了当雄NDVI >0.2 的区域内草地NDVI 的海拔分异特征.主要结果如下:①在坡面尺度上,随海拔的增加,不同计算方式的NDVI均表现为先增加后降低的单峰格局,与沿海拔梯度实测的地上生物量格局一致,NDVI最大值与围栏外生物量最大值均出现在4 950 m左右;②在全县尺度上,当雄草地NDVI随海拔的变化略为复杂:在4 300 m以上,NDVI随海拔的增加表现为先升高后降低,最高值出现在4 700 m左右;在4 300 m以下植被可能以湿地草甸为主,形成另一个NDVI高值区,但其分布面积仅为总草场面积的10%左右.上述结果表明,海拔是影响当雄县NDVI 空间分布的重要地形因子,NDVI 的海拔格局体现了较大尺度上草地植被对不同水热组合环境的适应特征,这对于在气候变化背景下实施高寒地区生态保护工程以及制定合理的草场资源配置方案具有重要指导意义.     

生长季节初期高山针叶林小生境土壤动物群落多样性

研究了非生长季节向生长季节转换过程中川西高山森林土壤动物群落结构和多样性的特征,以期解释土壤动物群落的自适应变化.从川西高山原始针叶林下6种小生境共捕获大型土壤动物为3 167只,隶属于2门8纲16目,以林隙小生境内大型土壤动物的个体密度(530.71只/m2)和类群数量(10类)最高;中小型土壤动物为10 585只,隶属于4门8纲8目,以苔藓小生境内中小型土壤动物的个体密度(148 400.00只/m2)和林隙小生境中类群数(8类)最高.林隙小生境中的大型土壤动物群落Shannon-Wiener多样性指数H’和Pielou均匀性指数J最高,Simpson优势度指数C最低,但倒木小生境表现出相反的趋势.林下凋落物小生境的中小型土壤动物群落多样性指数H’最高,C最低,但灌木小生境则相反.     

利用蒸散比和气温模拟藏北高寒草甸的光能利用效率

光能利用效率(light use efficiency,LUE)是指初级生产力与植被冠层吸收的光合有效辐射(absorbed photosynthetically active radiation,APAR)之比,对LUE的准确定量化模拟是定量化模拟初级生产力的基础。研究利用一个基于通量观测的LUE模型(EC-LUE)模拟了2004-2005年藏北高寒草甸的LUE,该模型的参数只有蒸散比(Evaporative Fraction,EF)和气温(air temperature,T_a),EF和T_a分别为最大光能利用效率(maximum light use efficiency,LUE_max)的水分和温度胁迫因子,在研究中LUE_max取0.85 g C/MJ。EF和T_a对LUE_max的胁迫作用存在两种方式:连乘方式和最小限制因子方式,这两种方式模拟的光能利用效率分别记为LUE_multipEC和LUE_minEC,并与通量观测数据估算的LUE(LUE_EC)进行了比较。结果表明,LUE_minEC显著高估了LUE_EC,而LUE_EC和LUE_{multipEC差异不显著;LUEmultipEC和LUEminEC分别解释了89%以上LUEEC的季节变化;EF显著地解释了土壤表层含水量、 比湿,且在一定程度上解释了相对湿度的季节变化;相对于水分胁迫因子,温度胁迫因子更能够解释LUEEC的季节变化。因此,EC-LUE模型可以定量化高寒草甸LUE的季节变化,同时EF可以定量化高寒草甸生态系统水分状况的季节变化。}     

藏猪扰动作用下的高寒草甸土壤退化特征及微生物群落结构变化

微生物作为土壤生态系统的重要组成部分,对环境干扰异常敏感,可以反映土壤的健康状况.人类活动导致高寒泥炭土壤面临退化风险,生产力下降、碳汇功能丧失,进而影响土壤微生物的群落结构及多样性.藏猪放牧是我国高海拔藏区一种特有的放牧方式,是导致高寒草甸土壤退化的重要干扰因素之一.应用16S rRNA高通量测序技术对比分析了藏猪放牧干扰和对照（无藏猪放牧）条件下的滇西北高寒草甸泥炭土壤微生物群落结构变化及其对干扰的响应特征.结果表明,藏猪放牧导致土壤微生物α多样性显著降低,且群落结构发生明显变化.高寒草甸泥炭土壤的主要优势菌为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）.与门水平相比,干扰前后土壤微生物在属水平上的差异更明显,其中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和薄层菌属（Hymenobacter）的相对丰度在干扰后的土壤中显著增加,而硝化螺菌属（Nitrospira）和红游动菌属（Rhodoplanes）则显著降低.Venn图分析进一步发现,干扰与对照土壤样品中分别有71和136个核心OTU.干扰条件下的土壤特有微生物主要包括伯克霍德氏菌（Burkholderiales）、假单胞菌（Pseudomonadales）、鞘脂单胞菌（Sphingomonadales）等,这些微生物主要聚集在目水平,可以作为干扰条件下的指示微生物.CCA排序表明,硝化螺菌属和红游动菌属的微生物对含水率、速效磷、有机质等土壤环境变量的响应较为敏感.该研究结果为揭示高寒草甸泥炭土壤退化与微生物群落结构及多样性之间的关系提供了理论借鉴.     

不同类型施肥水平对甘南沙化高寒草甸植物群落特征及生产力的影响

以中度沙化高寒草甸为研究对象,研究了不同类型施肥水平对草地群落物种组成、多样性格局、群落结构及生产力的影响,旨在寻求不同类型施肥的最佳施肥水平。 结果表明:①在各个不同施肥水平处理中(除钾肥3个水平处理外),主要优势物种的重要值之间均有显著差异;②各物种多样性指标在有机肥3个水平处理和氮肥3个水平处理中均随施肥量增加而增大,而在磷肥3个水平处理和氮磷钾肥配施3个水平处理中均随施肥量增加显凸形变化趋势;③植被平均高度和4个功能群地上生物量在有机肥3个水平处理和氮肥3个水平处理中均随施肥量增加而增大,在磷肥3个水平处理和氮磷钾肥配施3个水平处理中均随施肥量增加显凸形变化趋势;④钾肥3个水平处理对物种组成、多样性变化、植被高度及地上生物量均没有极显著影响。 从草地生产力、群落结构的合理性以及群落的稳定性综合考虑,O3、P2、N3和N-P-K2是高寒沙化草甸施肥的最佳水平。     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量及其水分利用效率特征

以涡度相关技术为基础,研究了青藏高原当雄县高寒草甸生态系统2003-2005年共3个生长季的潜热通量L(E)、CO2通量F(c)和水分利用效率W(UE)的变化特征。结果表明:①该地区2004和2005年的太阳总辐射最高值可分别达到1563和1640Wm/2,瞬时净辐射最高值分别为896和925Wm/2,瞬时潜热通量最高值分别为592和597Wm/2。净辐射能量的转化形式季节变化特征明显,6-8月份,净辐射能量多用于潜热蒸发,5月和10月净辐射则多用于显热交换。就2004年5-10月份所选6个代表性晴天来说,LE占Rn的比例分别为0.355%、0.916%、0.738%、0.818%、0.609%、0.456%。②该地区的LE从早上8:30左右开始增加,在下午15:00左右达到最大值,而后逐渐下降;CO2通量从早上8:00左右通过零值开始上升,在10:30左右达到峰值后下降;水分利用效率的日变化特征是日出后迅速增加或直接达到全天的最高值,其后在一天内呈现下降趋势;2004年和2005年生长季的CO2吸收峰值都刚接近-0.3mgCO2.m-2.s-1F(c为负值时表示碳吸收),水分利用效率瞬时最大值接近8gCO2k/gH2O。③2004年当雄高寒生态系统白天CO2通量平均值从6月份初就开始表现为净碳吸收,而2005年在6月下旬才表现为碳吸收F(c为负值),但两者均在10月初就表现为碳排放F(c为正值);2004的水分利用效率日平均值从6月初通过零点开始上升,在7月中下旬左右达到最大值。相比之下,2005年的水分利用效率日平均值在6月底通过零点开始上升。另外,2004年的水分利用效率在总体水平上要高于2003年和2005年。就水分利用效率的日平均值而言,2003年和2005年的最大值分别为2.0gCO2k/gH2O和2.7gCO2k/gH2O,而2004年可以达到3.2gCO2k/gH2O。④当雄高寒草甸生态系统在2004年和2005年生长季(5月1日到10月31日)净CO2吸收量分别为0.257kgCO2.m-2和0.153kgCO2.m-2;2004年和2005年整个生长季的水分利用效率分别为0.496gCO2k/gH2O和0.365gCO2k/gH2O,与降雨量呈现正相关关系。     

Himalayan alpine ecohydrology: An urgent scientific concern in a changing climate

Climate change is projected to have important impacts on snow and vegetation distribution in global mountains. Despite this, the coupling of ecological shifts and hydrological processes within alpine zones has not attracted significant scientific attention. As the largest and one of the most climatically sensitive mountain systems, we argue that Himalayan alpine ecohydrological processes require urgent scientific attention because up to 1.6 billion people rely on water supplies from the mountains. We review studies from global mountain systems to highlight the importance of considering ecohydrological impacts within Himalayan alpine zones (4100–6000 m.a.s.l), explaining mechanisms for interactions between snow and dwarf plants. Our findings highlight the paucity of monitoring stations within Himalayan alpine systems. We suggest that it is likely that alpine ecological shifts will impact hydrological processes, but we found that specific mechanisms and functional relationships are missing for Himalayan systems, so the strength and direction of ecohydrological relationships is currently unknown. We advocate for more purposeful and widespread monitoring efforts below glaciers and above the treeline, calling for new experiments to query the role of small plants within the Himalayan alpine hydrological system. We outline the need for community engagement with alpine ecohydrological experiments, and we explain how new snow and vegetation products derived from remote sensing observations have the potential to improve scientific understanding of the interacting effects of warming and ecohydrological factors in this sensitive region.     

生态恢复模式对若尔盖高寒沙化草地土壤微生物群落功能多样性的影响

若尔盖高原生态战略地位突出,在维持地区生物多样性、生态系统稳定等方面起到重要作用。研究不同生态恢复模式下土壤微生物群落功能多样性,有助于为在高寒草地以及全国其他类似地区实施退牧还草、退耕还林还草等生态环境重建工作提供科学依据。以若尔盖草地不同恢复模式下的土壤微生物群落为研究对象,采用Biolog微平板法对比研究了生态治理措施对沙化草地生态系统及其土壤微生物功能多样性的影响。结果表明：人工生态恢复模式提高了沙化草地土壤微生物的活性,其中灌草间作模式下的恢复样地与自然恢复样地在稳定时二者的平均颜色变化率差值达到0.761;灌草间作模式下草地土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数分别为3.290、0.960和10.408,均比草地建植模式下高,该模式能为土壤微生物群落提供更多的生态位;灌草间作恢复模式下草地土壤微生物群落利用各类碳源能力较其他恢复模式高,碳水化合物和氨基酸类是若尔盖草地土壤微生物群落利用最多的碳源;采用灌草间作模式的人工治理方式,同时结合增加草地土壤中碳水化合物、氨基酸类等碳源含量的生物措施,可以高效地治理若尔盖高寒沙化草地。     

Assisted species migration and hybridization to conserve cold-adapted plants under climate change

Temperature rise due to climate change is putting many arctic and alpine plants at risk of extinction because their ability to react is outpaced by the speed of climate change. We considered assisted species migration (ASM) and hybridization as methods to conserve cold-adapted species (or the genes thereof) and to minimize the potential perturbation of ecosystems due to climate change. Assisted species migration is the deliberate movement of individuals from their current location to where the species’ ecological requirements will be matched under climate projections. Hybridization refers to crossbreeding of closely related species, where for arctic and alpine plants, 1 parent is the threatened cold-adapted and the other its reproductively compatible, warm-adapted sibling. Traditionally, hybridization is viewed as negative and leading to a loss of biodiversity, even though hybridization has increased biodiversity over geological times. Furthermore, the incorporation of warm-adapted genes into a hybrid may be the only means for the persistence of increasingly more maladapted, cold-adapted species. If approached with thorough consideration of fitness-related parameters of the source population and acknowledgement of the important role hybridization has played in shaping current biodiversity, ASM and hybridization could help save partial or whole genomes of key cold-adapted species at risk due to climate change with minimal negative effects on ecosystem functioning.     

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