贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层土壤有机碳分布特征及其影响因素

为揭示贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层土壤有机碳分布特征及其影响因素。在不同海拔高度取土样测定土壤理化指标,现场调查植物物种数、土壤类型等,研究了该区域0～20cm土壤有机碳分布特征及其影响因素。结果表明:高寒草原生态系统表层(0～20cm)土壤有机碳密度平均为5.1625±1.2786kgm-2,变异系数24.77%。在海拔4424～4804m范围内,随着海拔升高,表层(0～20cm)土壤有机碳密度表现出增加→减少增加→减少的分布特征。相关分析表明,表层土壤有机碳密度与植被盖度、30～40cm地下生物量、10～20cm土壤含水量、海拔高度、坡度、土壤有机质呈正相关关系,而与0～10cm土壤含水量、30～40cm土壤含水量、土壤pH值和土壤速效N呈负相关关系,影响表层土壤有机碳密度最关键的环境因子是30～40cm地下生物量、土壤pH值、土壤有机质和土壤速效N含量。     

贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度分布特征及其影响因素

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的试验方法,对高寒草原生态系统植被碳密度的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明:贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度平均为0.8435±0.6048 kg/m2,变异系数71.69%。在海拔4424～4804 m范围内,随着海拔升高,植被碳密度表现出增加→减少的分布特征。影响植被碳密度的关键环境因子是:植被高度、0—10 cm地下生物量、10—20 cm地下生物量、0—40 cm土壤含水量、0—20 cm土壤容重、20—40 cm土壤容重、土壤有机质、土壤速效钾含量和土壤速效氮含量。     

伊犁河谷山地北坡土壤特性及植被群落多样性垂直分布格局

基于对伊犁河谷山地北坡垂直地带植被多样性和土壤生境的调查分析数据,采用Pearson相关系数法、主成分法和DCA排序法分析了物种多样性指数与环境因子之间的关系。结果表明:根据其植被带和土壤带沿不同海拔将其分为针叶林、山地草原、落叶阔叶林和荒漠草原;其总的物种丰富度和Simpson指数与海拔呈现先升高后降低,再升高的格局,不同海拔植被群落丰富度指数之间差异均显著(p0.05),Shannon-Wiener指数随海拔的增加呈先增加后降低的趋势,Pielou均匀度指数随海拔的增加呈先降低后增加,然后降低的格局。犁河谷山地北坡土壤有机质和有效氮含量随海拔的增加而增加的趋势,基本表现为针叶林山地草原落叶阔叶林荒漠草原,其中不同海拔植被群落土壤有机质含量之间差异均显著(p0.05),土壤有效磷含量没有明显的垂直变化规律,土壤有效钾含量随海拔的增加呈先增加后降低的趋势,基本表现为山地草原针叶林落叶阔叶林荒漠草原。犁河谷山地北坡土壤pH值随海拔的增加而降低的趋势,基本表现为荒漠草原山地草原落叶阔叶林针叶林,土壤电导率、全盐和总盐含量均随海拔的增加呈先增加后降低的格局,基本表现为山地草原落叶阔叶林荒漠草原针叶林。主成分的结果分析表明,第一主成分负荷值最高的分别为土壤全盐、总盐、电导率,可称为土壤盐分因子;第二主成分负荷值最高的分别为土壤有效氮、有机质和pH值,可称为保肥、供肥因子。DCA排序结果表明,沿着DCA第一轴,随着海拔逐渐降低,土壤有机质、有效氮和有效钾等土壤养分的含量逐渐下降,而pH值和电导率逐渐上升;沿着DCA第二轴,随着海拔逐渐降低,土壤总盐和全盐含量逐渐增加,而土壤有效磷含量却逐渐降低。由此可知,犁河谷山地北坡植物群落多样性的垂直分布格局是由海拔为主的多种环境因子综合作用的结果,而土壤养分和盐分随海拔的变化与植被带不尽一致,可能它们之间的同步变化存在一定的滞后期。     

青藏高原高寒草原与草甸土壤可蚀性的关键因子

[目的] 探讨青藏高原高寒草原与草甸土壤可蚀性特征差异,为高寒草原草甸土壤可蚀性研究提供重要参考。[方法] 选取18个变化因子作为草原与草甸土壤可蚀性评价的影响因子,运用主成分分析、逐步回归分析以及通径分析法,确定高寒草原与草甸土壤可蚀性的主要影响因素,筛选青藏高原高寒草原与草甸土壤可蚀性的关键因子。[结果] 高寒草原土壤可蚀性主要受土壤粒径与团聚体特征两方面的影响,高寒草甸土壤可蚀性主要受粒径孔隙分布、有机质、团聚体特征和渗透性能的影响;高寒草原土壤可蚀性的关键因子为：粉粒、团聚体平均质量直径（MWD）、团聚体>2 mm粒级结构体破坏率（PAD_>2）和>0.25 mm粒级结构体破坏率（PAD_>0.25）,草甸土壤可蚀性关键因子为：粉粒、黏粒、>1 mm粒级结构体破坏率（PAD_>1）和饱和导水率。[结论] 草原与草甸土壤主要在颗粒机械组成、有机质含量、含水量等方面表现出较大差异,草甸土壤状态更适合于植被发育。     

青藏高原高寒草原草甸土壤团聚体及养分因子变化特征

为探讨青藏高原高寒草原草甸的土壤团聚体稳定性及有机碳等养分因子的变化分布，在青海省三江源区高寒地带选取样点分层采集土壤样品，进行室内测定并分析2种植被下土壤团聚体和养分因子的变化特征。结果表明：研究区土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSA）、平均质量直径（MWD）与几何平均直径（GMD）均为草甸>草原，而分形维数（D）与结构体破坏率（PAD）为草原>草甸，即青藏高原高寒草甸土壤团聚体稳定性大于高寒草原。高寒草甸土壤稳定性及养分含量随土层深度增加显著降低（P<0.05），草原土壤稳定性和养分含量随土层深度无显著变化趋势。高寒草原土壤稳定性与各养分含量随海拔升高而降低，高寒草甸土壤团聚体稳定性与养分随海拔升高先降低后增加。高寒草甸土壤团聚度与养分含量呈极显著相关（P<0.01），高寒草原土壤团聚度与养分无显著相关；>4，4~2，2~1 mm粒级团聚体是影响研究区土壤养分含量的主导粒径，其稳定性程度主要受大团聚体作用。研究结果对于青藏高原土壤质量评价、生态环境保护具有重要科学意义。     

围栏封育对青海湖流域主要植物群落多样性与稳定性的影响

植物群落多样性与稳定性是群落生态学的核心内容,是现代生态学的热点问题,也是草地资源评价与管理的重要指标.青海湖流域是我国主要牧场之一,研究该地区草地利用现状和封育影响评价对草地可持续利用具有重要意义.本文利用Simpson,Shannon-wiener和Pielou物种多样性指数及改进后的Godron稳定性测定方法,分析了青海湖流域高寒草甸、高寒草原和温性草原三种草地群落的多样性、稳定性及二者之间的关系,比较了相同草地类型围栏内外的植物群落多样性和稳定性,及三种草地类型在围栏内外的情况.结果表明:(1)高寒草甸,多样性:围栏内＞围栏外,稳定性:围栏外＞围栏内;高寒草原,多样性:围栏外＞围栏内,稳定性:围栏内＞围栏外;温性草原,多样性:围栏外＞围栏内,稳定性:围栏内＞围栏外.(2)围栏外不同草地类型多样性大小:高寒草甸＞高寒草原＞温性草原,稳定性大小:高寒草原＞温性草原＞高寒草甸.(3)围栏内不同草地类型多样性大小:高寒草甸＞高寒草原＞温性草原,稳定性大小:温性草原＞高寒草原＞高寒草甸.在高寒草甸、高寒草原和温性草原中多样性与稳定性表现为负相关关系.     

岷江源区植物群落物种多样性分析

取样调查了岷江源区植被及其环境因子,利用多元统计方法揭示了该区植物群落物种多样性及其与环境因子的关系。结果表明:不同植被类型的物种多样性表现为森林群系 > 灌丛群系 > 草甸群系。柳灌丛、窄叶鲜卑花灌丛、绣线菊灌丛、锦鸡儿灌丛的草本层多样性较高,沙棘灌丛和小果小檗灌丛较低。草甸群系中,白茅草甸和苔草草甸多样性较高,蒿草草甸和高山草甸的物种多样性较低。锦鸡儿灌丛灌木层多样性较高,沙棘灌丛的多样性最低。岷江源区植物群落物种组成受海拔梯度的影响强烈,不同海拔梯度的物种组成差异明显。植物群落在2 900～3 100,3 500～3 700 m海拔段有较高的物种多样性,2 700～2 900,3 100～3 400,3 700～3 900 m海拔段的多样性较低。土壤因子与地形因子之间,海拔和坡向对土壤养分因子的影响较大,主要影响全N、土壤含水量和pH值。地形因子和植被因子之间,海拔和坡向影响灌木层多样性、盖度以及草本层的盖度。植被因子和土壤因子之间,土壤全N量、速效K和土壤含水量影响草本层、灌木层的盖度和多样性。     

东祁连山高寒草甸土壤“固-液-气”三相组成对海拔和坡向的响应

为探究不同海拔和坡向下高寒草甸土壤"固—液—气"三相组成变化特征,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了不同海拔(2 800,3 000,3 200,3 400,3 600,3 800,4 000 m)、坡向(阳坡、阴坡)高寒草甸的植被特征和土壤物理特征,结合植被指标拟合探讨高寒草甸"固—液—气"三相的最佳组成比例。结果表明:植被盖度、草层高度和地上生物量均随海拔升高呈先升高后降低,在海拔3 200 m处达最大值,同一海拔的阴坡植被盖度、草层高度、地上生物量均高于阳坡;土壤容重随海拔和坡向的变化规律与植被盖度相反,而土壤含水量、孔隙度和持水性变化规律与植被盖度类似;经方程拟合发现,土壤"固—液—气"三相比例为31∶33∶36时,高寒草甸生产力最优。综上所述,在海拔3 200 m处是东祁连山高寒草甸分布的中心典型区域,海拔和坡向是影响高寒草甸土壤物理质量和"固—液—气"三相组成的重要环境因子,且该区域高寒草甸土壤"固—液—气"最佳比例为31∶33∶36。     

长期围栏封育对天山中部草地土壤有机碳及微生物量碳的影响

以天山中部中科院巴音布鲁克草原生态观测站三种类型草地长期（26 a）围栏封育样地为研究对象,通过野外调查取样结合室内分析的方法,研究了长期（26 a）围栏封育对草地土壤有机碳和微生物量碳含量的影响,结果表明：（1）围栏外（自然放牧条件下）,表层的土壤有机碳含量为高寒草甸（165.29 g·kg-1）〉高寒草甸草原（98.73 g·kg-1）〉高寒草原（83.54 g·kg-1）,微生物量碳含量依次为高寒草甸草原（181.70 mg·kg-1）〉高寒草甸（146.37 mg·kg-1）〉高寒草原（43.06 mg·kg-1）。围栏封育后,高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原表层土壤有机碳含量分别提高了11.37%、3.26%和2.21%;高寒草甸草原和高寒草甸微生物量碳含量分别增长2.89%和12.04%,而高寒草原降低40.36%。（2）从围栏内外土壤剖面来看,土壤有机碳、微生物量碳含量随着土壤深度的增加依次降低,微生物熵也随土壤深度的增加呈现降低的趋势。（3）微生物量碳含量与土壤速效钾、全磷含量达到极显著负相关（P〈0.01）,与速效磷含量达到极显著正相关（P〈0.01）,与土壤有机碳、全氮、全钾含量呈显著正相关（P〈0.05）与土壤速效氮含量正相关,但不显著。     

草地生物量的动态模拟

本文以作物生长模拟理论为基础,考虑到草原群落多种群的特点，对高寒矮嵩草草甸建立了能反映气象因子与生物因子对种群生物量时间动态综合影响的总模式，包括对任意种群作用、呼吸作用、同化物分配等生理过程的定量模拟及叶面积指数动态、群落结构动态模拟等6类子模式，能够定量地给出该草甸群落地上生物量和地下生物量的季节变化，是草原植被光合产量模拟研究的较好尝试。     

黄土高原草地土壤有机碳分布及其影响因素

以黄土高原水平方向的4种主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)的分布特征及其影响因素。结果表明:土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,其中0～20 cm土壤有机碳含量与20～40、40～60、60～80、80～100 cm有机碳含量差异显著。4种草地类型土壤有机碳含量分布规律:0～40 cm为高山草甸草原>典型草原>森林草原>荒漠草原,40～100 cm为高山草甸草原>森林草原>典型草原>荒漠草原;4种草地类型中各土层土壤有机碳含量最高的是高寒草甸,其空间变异最大,最小的是荒漠草原,其变异最小。黄土高原上高寒草甸草原、森林草原、典型草原土壤有机碳均集中分布在浅表层0～40 cm,分别占0～100 cm的71%、50%、46%,而荒漠草原各层分布较均匀;黄土高原土壤有机碳含量与海拔高度呈显著正相关(p<0.01);0～40 cm土壤有机碳含量与土壤含水量呈显著正相关(p<0.01);与全氮有极显著的正相关性,相关系数达0.984 3;与年均温呈极显著负相关(p<0.01),几种草地类型100 cm深土壤有机碳含量与年降水量无明显相关。     

放牧与围栏内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳、氮变化及微生物群落结构PLFA分析

以内蒙古贝加尔针茅草原、大针茅草原和克氏针茅草原为研究对象,采用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸（PLFA）分析方法研究了放牧与围栏条件下内蒙古针茅草原土壤微生物生物量和群落结构特征的变化情况。研究表明放牧与围栏草地土壤微生物生物量和群落结构差异显著。氯仿熏蒸法分析结果表明内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳的含量介于166.6-703.5mg·kg^-1之间,微生物生物量氮含量介于30.34-92.15mg·kg^-1之间,其中贝加尔针茅草原土壤微生物生物量碳、氮最高,大针茅草原次之,克氏针茅草原则最低。放牧条件下,贝加尔针茅草原、大针茅草原土壤微生物生物量碳、氮显著低于围栏草地,克氏针茅草原则无显著变化。PLFA分析结果显示,内蒙古针茅草原土壤微生物群落PLFAs种类、含量丰富,共检测出28种PLFA生物标记磷脂脂肪酸,并且以直链饱和脂肪酸和支链饱和脂肪酸为主,相对含量占总量的2/3左右,其中贝加尔针茅草原土壤微生物含量最丰富,其围栏样地土壤的PLFA含量达到27.3nmol·g-1,大针茅草原和克氏针茅草原依次降低。围栏条件下,各类型草原土壤细菌脂肪酸与总PLFA含量均显著高于放牧草地,真菌脂肪酸含量则因草原类型不同各有差异;放牧导致各类型草原革兰氏阳性细菌PLFAs/革兰氏阴性细菌PLFAs（GPPLFAs/GNPLFAs）比值显著降低,而除了克氏针茅草原,细菌PLFAs/真菌PLFAs比值则显著升高。PLFAs主成分分析表明,放牧和围栏处理对内蒙古针茅草原土壤微生物群落结构产生影响,且围栏处理的影响程度大于放牧处理。经相关分析表明,氯仿熏蒸法和PLFA分析方法之间有很好的一致性,且土壤微生物PLFAs与土壤有机质、全磷、硝态氮显著相关。     

青藏高原三江源区不同恢复期高寒草甸土壤线虫群落演变

青藏高原三江源地区的高寒草甸面临着严峻的退化问题，人工建植是三江源地区退化草地的重要修复方式。为探究地下生物对草地人工恢复措施的响应，本研究比较了三江源地区高寒草甸不同恢复期人工草地(建植1、5和10 a)的土壤线虫群落变化。结果显示：与原生植被样地相比，所有恢复期样地的植物地下生物量降低，土壤容重、pH、全磷、全钾和硝态氮含量升高，表明人工草地系统的初级生产力和土壤特性尚未恢复到原生草地状态。不同恢复期样地中土壤线虫的均匀度和多样性指数均显著高于原生植被样地。此外，不同恢复期样地的线虫多度、代谢足迹以及成熟度指数均随恢复年限的增加而增加。相关性分析结果表明，土壤线虫多度与植物地下生物量、土壤有机质、全氮、全磷、矿质氮和速效氮含量显著正相关(P<0.05)，与土壤pH、全钾和容重显著负相关(P<0.05)。尽管三江源区退化草地的人工恢复措施尚未完全恢复牧草生产力至原生植被状态，但土壤生物结构及功能具有改善的趋势，显示该地区退化草地生态系统具有较强的恢复潜力。     

念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层土壤活性有机碳的影响因素研究

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,对影响高寒草原生态系统表层(0~20cm)土壤活性有机碳分布的因素进行了研究。结果表明:念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层(0~20cm)土壤活性有机碳平均含量为2.61±0.31g·kg?1;影响表层土壤活性有机碳分布的地形因子是海拔和坡度,植被因子是0~10cm、10~20cm土层地下生物量,物理因子是0~10cm、10~20cm土壤含水量和0~20cm土壤容重,化学因子是土壤全钾含量。其中0~10cm、10~20cm土壤含水量和0~20cm土壤容重影响达显著水平。在海拔4421~4598m范围内,随着海拔升高,表层土壤活性有机碳含量表现出增加→减少→增加→减少的分布特征。     

青藏高原高寒嵩草草甸植被群落特征对退化演替的响应

以空间代替时间的方法,于2012年7月中旬-8月中旬在青藏高原祁连山南麓分别选取原生、轻度、中度和重度4种不同退化梯度的高寒嵩草（Kobresia）草甸,对其土壤理化、水分特征和植被群落进行研究,以探究高寒嵩草草甸生态功能退化过程中植被群落的变化特征.结果表明,中度退化样地的地上生物量、表层（0-10cm）土壤含水量和降水地表入渗速率显著最小（P＜0.01）,表层地下生物量、表层土壤有机质、表层田间持水量和草毡层厚度显著最大（P＜0.01）.基于退化高寒嵩草草甸群落的植被功能群和群落多样性的非度量多维排序结果表明,其退化过程可明确划分为原生植被、轻度退化、中度退化和重度退化4个阶段,冠层高度、地上生物量、草毡层厚度和降水地表入渗速率对群落变化的相对贡献较大.植被群落对退化过程的响应为非平衡型（Non-equilibrium）,群落变化的“分水岭”存在于中度退化和重度退化之间.研究结果对退化嵩草草甸的恢复措施选择具有重要的指导意义.     

主要草原生态系统生产力对气候变化响应的模拟

利用历史气候数据(1961-2010年)和气候情景数据(1961-2100年)驱动CENTURY模型模拟高寒草甸、温性草甸草原、温性草原和温性荒漠4类主要草原生态系统的地上净初级生产力(ANPP),分析考虑和不考虑大气CO2浓度增加的直接效益(以下简称“CO2增益”)未来气温和降水量变化对ANPP的影响.结果表明:(1)1961-2010年,高寒草甸的ANPP呈极显著增加趋势(P＜0.01),与生长季内最低气温上升密切相关;温性草甸草原、温性草原和温性荒漠的ANPP变化趋势不显著,但年际波动较大,均与同期降水量具有极显著的正相关(P＜0.01),而与同期气温的相关性较弱.(2)若不考虑大气CO2增益,在A2和B2情景下2020s(2011-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2100年)时段该4类草原生态系统的ANPP相对于基准时段(1961-1990年)的平均增幅分别为4.9％、12.0％、18.6％和3.0％、6.6％、8.9％,其中温性草原的ANPP增幅最大,其次是温性荒漠,而温性草甸草原和高寒草甸的ANPP有增有减,变幅较小.(3)若考虑大气CO2增益,在A2和B2情景下2020s、2050s、2080s时段该4类草原生态系统的ANPP较不考虑大气CO2增益均有显著增加(P＜0.05),平均增幅分别为20.0％、31.8％、45.6％和9.0％、13.7％、18.0％,其中温性草原的ANPP增幅最大,其次是高寒草甸和温性荒漠,而温性草甸草原的ANPP增幅稍小.     

青藏高原不同类型草地土壤磷素分布及其影响因素

磷是限制草地生态系统生产力的关键性养分元素,阐明青藏高原草地土壤磷素分布特征及其影响因素对于维持该区域草地生态系统的可持续发展具有重要意义。沿青藏高原从西北至东南的水平样带采集不同类型草地(即草甸草原、典型草原和荒漠草原)的土壤样品,研究土壤全磷、有效磷、无机磷组分和有机磷组分的分布特征及其影响因素。结果表明:土壤全磷和有效磷含量以草甸草原最高,其次为荒漠草原和典型草原。各类型草地土壤的无机磷组成均以酸溶态无机磷为主;草甸草原土壤的有机磷组成以氢氧化钠态有机磷为主,而典型和荒漠草原土壤则以酸溶态有机磷为主。不同类型草地相比,草甸草原土壤的水溶态、碳酸氢钠态和氢氧化钠态无机磷以及各形态有机磷含量均显著高于典型和荒漠草原,而荒漠草原土壤的酸溶态无机磷含量显著高于草甸和典型草原。冗余分析指出,土壤有机碳、年均降雨量是影响全磷和有效磷的主要因子,年均降雨量和游离氧化铁是影响无机磷组分的主要因子,而pH、年均气温、地上生物量和年均降雨量是影响有机磷组分的主要因子;结构方程模型指出,草地类型对无机磷组分和有机磷组分都有直接的影响,年均温度和容重对无机磷组分也有直接的影响,而海拔、年均降水量和年均气温通过草地类型对无机磷组分和有机磷组分产生间接的影响。研究结果对于青藏高寒草地生态系统磷素养分的有效管理,进而实现该区域草地资源的可持续利用具有重要意义。