三江源区高寒草甸植物多样性的海拔分布格局

三江源地区是我国受气候变化影响最大且最敏感的区域之一。研究高寒草甸植物多样性海拔分布格局及其与环境的关系,能为预测气候变化对植物多样性的影响和响应提供科学依据。本研究以青海三江源地区的6个样地/海拔梯度共78个样方的高寒草甸样地为研究对象,了解高寒草甸植物多样性和群落结构,分析海拔分布格局及其与环境的关系,旨在以空间替代时间的实验系统来揭示植物对气候变化的响应。统计分析发现,6个高寒草甸样地共有植物21科、51属、74种,且在中海拔和高海拔地区,高寒草甸以藏嵩草、高山嵩草、矮嵩草等莎草科植物占优势,低海拔地区高寒草甸则以针茅、早熟禾、垂穗披碱草等禾本科植物为优势种群。方差分析表明,随着海拔的降低,高寒草甸群落的物种多样性和物种丰富度均呈“单峰”分布格局,而均匀度指数逐渐升高。DCA分析发现,高寒草甸植物群落沿着海拔梯度呈现有规律的变化,具有从高寒草甸向高寒草原化草甸的逐渐过渡的特征,海拔梯度明显的影响了植物群落结构和多样性。此外,CCA结果表明,土壤pH值是影响高寒草甸植物群落分布格局的主要因素,土壤含水量、土壤温度、土壤有机碳、碱解氮含量与全钾含量是影响植物群落分布格局的关键因子。综上所述,我们推测气候变化极有可能影响三江源地区高寒草甸植物群落结构与分布格局。     

枯落物添加对三江源区退化高寒草甸土壤碳矿化的影响

为明确高寒草甸退化后植被群落结构改变对土壤碳矿化特征的影响，以不同退化梯度高寒草甸表层土壤为研究对象，通过室内恒温培养203 d研究了不同功能群枯落物添加对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：随退化程度加剧，土壤有机碳累积矿化量呈先增加后降低的非线性响应趋势；枯落物添加分别显著增加了未退化、轻度退化、中度退化以及重度退化草甸土壤有机碳的累积矿化量约102.04%，58.71%，70.68%和181.32%，但同一退化梯度不同枯落物添加对土壤有机碳累积矿化量的影响不存在显著差异。进一步分析发现，随着培养前土壤有机碳、总氮含量以及pH值的增加，土壤有机碳矿化累积量呈先增加后降低的趋势，而枯落物添加可以改变土壤有机碳矿化累积量对土壤本底碳氮含量以及pH值的响应程度。总之，三江源区退化高寒草甸植被群落结构的改变显著影响了土壤有机碳矿化特征。     

土壤微生物群落多样性对高寒草甸退化程度的响应

本研究以祁连山东缘天祝藏族自治县4种不同退化程度的高寒草甸为研究对象，采用Biolog技术探讨土壤微生物群落多样性在不同退化程度高寒草甸下变化特征。结果表明：随土层加深土壤微生物利用碳源能力呈递减趋势；在高寒草甸退化过程中植物覆盖度、地上植物总生物量、土壤pH值、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量随退化程度加深呈下降趋势；高寒草甸退化显著影响土壤微生物对31种碳源的利用程度。在环境因子中对碳源代谢多样性影响最大的是碳氮比、全磷含量、全氮含量，在不同退化程度高寒草甸中土壤有机质含量、电导率、pH是土壤微生物利用碳源能力的限制因子，土壤环境因子是影响土壤微生物的重要因素。     

藏北不同退化阶段高寒草甸植物群落特征与土壤养分特性

为探究藏北不同退化阶段高寒草甸的植物群落特征、土壤养分特性及其相关性,以那曲县那玛切村的轻度退化（lightly degraded,LD）、中度退化（moderately degraded,MD）和重度退化（severely degraded,SD）高寒草甸为研究对象,采用冗余分析（RDA）试图揭示不同退化阶段高寒草甸土壤环境因子与植被因子之间的关系。结果表明：1）研究区植物共有9科20属25种,莎草科、禾本科、菊科和蔷薇科植物适应性较强,不同退化草甸植被类型分别为高山嵩草+斑唇马先蒿,弱小火绒草+高山嵩草,二裂委陵菜+白苞筋骨草,其中高山嵩草是轻、中度退化草甸的优势种,不同退化阶段高寒草甸杂类草均占据重要地位,生活型以多年生草本为主。2）从轻度退化草甸到重度退化草甸,植物群落特征（地上生物量、高度、密度、频度、总盖度）整体呈递减趋势,且差异显著（P<0.05）,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数随着退化加重呈降低的趋势。3）随退化程度加重,土壤有机质、速效氮、全氮、全磷、速效磷、速效钾、全钾均呈降低的趋势,土壤pH值逐步增加。4）不同退化草甸速效磷、全磷与物种多样性指数呈正相关关系,群落植被地上生物量与土壤全氮密切相关,且土壤环境因子含量对植被生长贡献率最高的分别为速效氮、有机质和pH。说明退化草甸的植被群落特征与土壤养分具有协同性,因此研究和治理西藏高寒草地退化必须重视土壤中氮磷元素的含量。     

人工补播对退化高寒草甸土壤真菌群落特征的影响

为明确退化高寒草甸土壤真菌物种组成、群落多样性及功能结构等对补播的响应变化规律，本研究采用高通量基因检测技术对青藏高原中度退化及人工补播草地土壤真菌群落特征及其调控因子等进行了研究。结果显示：退化草地补播后土壤真菌特有OTUs增加，子囊菌门真菌丰度升高，被孢霉菌门和担子菌门真菌丰度降低；补播提高了退化草地土壤真菌Chao1指数，而对真菌Shannon指数和Simpson指数无明显影响；退化草地与补播草地间土壤真菌群落结构差异显著，补播后土壤病理型、病理-腐生型及共生型真菌丰度降低，土壤真菌群落及功能结构发生明显改变；土壤pH、总有机碳含量、铵态氮含量、硝态氮含量、全磷含量、全钾含量和碳氮比对土壤真菌起主要调控作用。     

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析,结果表明,随着植被恢复年限增加,群落物种组成不断变化,群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加,群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定,丰富度指数缓慢升高但变幅不大,而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反;土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明,植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤(0~20 cm)养分间均呈现正相关关系,铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关,与群落地下生物量和丰富度指数(Ma)间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关,与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复,土地生产力的提高又促进演替的进行。     

疏勒河上游地区植被物种多样性和生物量及其与环境因子的关系

物种多样性与生物量及其环境因子的关系是生态学和环境科学领域的热点问题,而多年冻土退化的生态效应是冰冻圈科学研究的重要内容之一。因此,本研究以疏勒河上游地区21处试验样地的9种类型植被为对象,初步分析物种多样性和群落盖度、生物量及其同海拔梯度、土壤理化性质和多年冻土区活动层厚度的关系。结果表明,物种多样性与群落盖度、生物量存在显著的“单驼峰型”关系,同海拔梯度关系满足“中度膨胀”理论。另外,0～40 cm深度土壤中有机质和全氮含量高,速效养分含量适中,而pH值、全钾和全磷低,则使植被群落盖度升高、生物量增加,物种多样性表现出先增加后减少的趋势,而具有高饲用价值的莎草科类植物增多,杂草类植物减少。定量分析表明,多年冻土退化,活动层厚度增加,土壤pH值升高,有机质、全氮、速效磷和速效氮含量明显降低,全钾和速效钾含量增加至一定程度后减少;从而导致植物组成由湿生型逐渐向中旱生乃至旱生型转变,植被类型由高寒沼泽草甸演替为高寒草甸、黑土滩及高寒草原,最终成为沙化草地,群落盖度不断降低、生物量不断减少;功能群类型中高饲用价值的莎草科类植物不断减少,而禾本科、豆科及杂草类植物先增加后减少,致使物种多样性同样表现出先增加后减少的变化趋势。     

祁连山不同植被类型土壤微生物群落多样性差异

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有重要的地位。以祁连山中段不同海拔的4种植物群落,即垫状植被(cushion plants,CP)、高寒草甸(alpine meadow,AM)、沼泽化草甸(swamp meadow,SM)和高寒灌丛(alpine shrub,AS)作为实验样地,采用BIOLOG技术,探讨了土壤微生物群落多样性在不用海拔梯度形成的植被条件下的变化特征。结果表明,反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为:沼泽化草甸高寒草甸高寒灌丛垫状植被,沼泽化草甸土壤微生物群落代谢活性最高;高寒草甸和沼泽化草甸土壤微生物群落碳源利用模式相似,土壤微生物群落的Shannon-Wiener物种丰富度指数(H)与土壤有机碳和全氮显著相关(P0.05),Simpson优势度指数(D)和Mc Intosh指数(U)与土壤全氮显著相关(P0.05);冗余分析表明,土壤有机碳、p H和全氮可能是土壤微生物利用碳源的控制因子。研究结果为进一步探讨高寒草甸与土壤微生物之间的关系奠定了基础。     

黄河源区沼泽湿地退化过程中植物群落特征的变化

利用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河源区沼泽湿地退化过程中植物群落空间分布特征的变化。结果显示:在湿地退化过程中,经沼泽化草甸、高寒草甸到退化草地,1)群落内物种发生更替,优势种藏嵩草(Kobresia tibetica)逐渐退出群落,多年生杂类草则逐渐增多并演变成优势种;2)物种丰富度、均匀度和多样性指数先升后降,优势度指数先降后升,峰值均出现在高寒草甸阶段;3)群落生产力呈现下降态势,多年生杂类草所占比例随演替年限的增大而急剧增加;4)物种-多度格局由生物统计型的对数正态分布逐渐转变为生态位型的ZipfMandelbrot分布。     

退化高寒草甸植物群落和土壤特征及其相互关系研究

为了探究不同退化阶段高寒草甸的植被特征和土壤特征变化及其相互关系,通过野外样方调查和室内分析方法相结合测定了植物生物量、物种多样性指数、土壤养分和土壤理化性质,并分析了不同退化阶段下的特征差异与内在关系。结果表明：从轻度到极度退化过程中植被盖度、地上与地下生物量均呈现降低趋势,植被群落物种多样性指数、香农维纳多样性指数、均匀度指数和辛普森指数均呈下降趋势,土壤养分与理化性质趋于恶化,土壤水分下降和土壤容重的增加导致生物量下降。生物量与土壤性质之间相互作用、相互影响,在中度退化阶段改变植物群落组成和土壤性质,减少土壤养分流失,提高植物群落结构稳定性以及增加植物群落多样性将有利于退化高寒草甸的恢复。本研究有助于理清不同退化阶段高寒草甸的退化规律,并为恢复退化高寒草甸提供科学依据和理论基础。     

不同退化程度高寒草地植物群落与土壤性质变化及相关性分析

为探究退化高寒草地植物群落组成及土壤性质的变化规律,本研究选择铁卜加、河南县不同退化程度高寒草地为研究对象,对轻、中、重度退化高寒草地的植物群落结构组成和土壤理化性质进行了分析研究。结果表明：随退化程度加剧,植被群落优势种由莎草科为主逐渐转变为杂类草为主;植被高度、盖度、地上-地下生物量逐渐减小;Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数与Pielou指数呈先增后减趋势;土壤含水量、全碳、有机碳、硝态氮含量明显减小且土壤pH值逐渐偏弱碱性,促使土壤养分含量不断流失,贫瘠化加剧;经相关系数矩阵图分析,退化草地群落植被生物量受土壤含水率和氮含量变化影响较为严重。总之,高寒草地退化接替过程中,杂类草逐渐占植物群落组成的主导地位,土壤含水率和氮含量变化是致使这2个地方草地退化的关键性因子。     

Effects of Litter Addition on Soil Organic Carbon Mineralization in the Degraded Alpine Meadow in the Three-River Headwaters Region北大核心CSCD

To explore the effects of plant community structure changes on soil organic carbon mineralization in the different degraded alpine meadows in the Three-River Headwaters Region, we collected topsoil from different degraded alpine meadows, and then added three kinds of litters from different functional groups (grasses, sedges, and forbs) incubated in the laboratory for 203 days. The results showed that the cumulative mineralization of soil organic carbon first increased and then decreased as the degree of soil degradation increased. Litter addition significantly increased the cumulative mineralization of soil organic carbon of non-degraded, slightly degraded, moderately degraded, and severely degraded meadow by 102.04%, 58.71%, 70.68%, and 181.32%, respectively. However, there was no significant difference among the positive effects of different functional groups. Regression analysis showed that soil organic carbon, total nitrogen, and pH of different degraded alpine meadows could better explain the changes in the cumulative mineralization of soil organic carbon. The cumulative mineralization of soil organic carbon first increased and then decreased with soil organic carbon, total nitrogen and pH increased, while the influence degree and direction were altered by litter addition. In general, the plant community structure changes in the different degraded alpine meadows in the Three-River Headwaters Region significantly influenced soil organic carbon mineralization. © 2019 Authors. All rights reserved.     

青藏高原高寒湿地退化过程中土壤微生物群落功能多样性特征

为给高寒湿地的退化监测和恢复治理提供科学理论依据，本试验在三江源黄河源区选取退化高寒湿地，采用空间代替时间的方法，选取不同退化阶段并利用常规实验室分析法和Biolog-Eco微平板法研究其土壤微生物群落结构及功能的变化特征。结果表明，高寒湿地、沼泽化草甸和退化草甸样地微生物群系相似性更高。不同退化程度的土壤微生物活性从高到低排序依次为：沼泽化草甸 > 退化草甸 > 湿地 > 重度退化草甸 > 退化草原。整个退化过程土壤微生物对酯类碳源代谢能力均为最强，在退化早期土壤微生物对酸类碳源的利用率较低。土壤微生物平均颜色变化率（Average well color development，AWCD）主要受到土壤全氮含量、土壤有机碳含量、全氮/全磷、植物盖度、土壤含水量和地下生物量的影响。     

氮肥对大通河上游退化草地的影响

为提高祁连县高寒草地草场牧草产量、有效恢复轻度退化草地,采用随机区组试验,以尿素作为氮源,探讨不同氮肥水平对祁连地区轻度退化草地群落结构、地上植物量以及土壤养分的影响。结果表明：不同施氮水平处理的高寒草地植物群落物种丰富度、多样性指数均减少,植被盖度、高度显著增加（P<0.05）,地上植物量与禾草地上植物量显著提高（P<0.05）。随着施氮量增加全磷含量、速效氮含量、有机质含量呈逐渐增加趋势,而速效磷呈先增加后减小趋势,pH值呈逐渐减小趋势。结论：施氮对高寒草地土壤养分有改善作用,150 kg·hm^-2为最适施肥量。     

甘南草地土壤微生物与理化特性

在甘肃省甘南州境内,土壤微生物呼吸强度在不同草地类型草地上由大到小的顺序：0~15 cm深度为沼泽化草甸>高寒灌丛草甸>高寒草甸>亚高寒草甸>山地草原,15~30 cm深度为沼泽化草甸>亚高寒草甸>山地草原>高寒灌丛草甸>高寒草甸,30~60 cm深度为沼泽化草甸>山地草原>亚高寒草甸>高寒草甸>高寒灌丛草甸;微生物碳在不同草地类型草地上由大到小的顺序：0~15 cm与15~30 cm深度均为沼泽化草甸>高寒灌丛草甸>高寒草甸>亚高寒草甸>山地草原,30~60 cm深度为沼泽化草甸>亚高寒草甸>高寒灌丛草甸>高寒草甸>山地草原。同一草地类型的土壤呼吸强度、微生物碳都在各自土壤深度下随深度增加而减小,代谢熵的变化趋势刚好相反,微生物商的变化趋势不明显。土壤呼吸强度、微生物碳均分别与土壤含水量、有机碳、全氮呈极显著正相关（P<0.01）,而代谢熵与之呈极显著负相关（P<0.01）,微生物商与含水量、全氮呈极显著正相关（P<0.01）,而与有机碳呈极显著负相关（P<0.01）。     

Study on the Characteristics and Interrelationship of Plant Community and Soil in Degraded Alpine Meadow北大核心CSCD

To explore the changes of vegetation and soil characteristics and their relationships in the alpine meadow at different stages of degradation, the plant biomass, species diversity index, soil nutrient, soil physical and chemical properties were measured by the combination of field sample survey and laboratory analysis. The results showed that vegetation coverage, above ground and below ground biomass decreased from slight to severe degradation, the species diversity index, Shannon-wiener diversity index, Evenness index and Simpson index of vegetation community all showed a decreasing trend, and the soil nutrient and physical and chemical properties tended to deteriorate, the decrease of soil moisture and the increase of soil bulk density led to the decrease of biomass. The interaction and interaction between biomass and soil properties can change plant community composition and soil properties and reduce soil nutrient loss in the moderate degradation stage, improving the stability of plant community structure and increasing the diversity of plant community will be beneficial to the restoration of degraded alpine meadow. This study will help to clarify the degradation pattern of alpine meadow in different degradation stages, and provide a scientific basis and theoretical basis for restoring degraded alpine meadow. © 2019 Authors. All rights reserved.