青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应

以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P＜0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P＜0.01)和总生物量(R=0.888,P＜0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P＜0.05)在6月份较地下生物量(P＞0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.     

祁连山大通河源区高寒植被物种多样性随冻土地温梯度的变化特征

采用样方法对祁连山大通河源区高寒植被生态系统进行了调查,计算了丰富度指数、多样性指数和均匀度指数等表征物种多样性的定量指标。根据已有的等效高程模型得到植被采样点的冻土地温,并基于冻土地温时空转换模式得到一个温度从低到高的温度梯度带,通过分析高寒植被物种多样性随冻土地温梯度的变化探讨了多年冻土环境变化对高寒植被的影响。结果表明:随着冻土地温的升高,物种丰富度、物种多样性、均匀度呈上升—降低—上升趋势,并在季节冻土区内达到最大值;植被类型由高山稀疏植被向高寒草甸演替,高寒草甸向高寒沼泽草甸演替,最终向高寒草甸演替。相同植被类型在不同地温带具有不同的物种多样性分布特征,高山稀疏植被和高寒灌丛随着地温的升高呈现先增加后降低的变化趋势;高寒沼泽草甸植物群落多样性指数、丰富度指数、均匀度具有先降低后上升的变化趋势;高寒草甸的3个多样性指数随地温的升高呈上升趋势;而且在较高冻土地温环境下,高寒草甸的3个多样性指数高于高寒沼泽草甸。      

青藏高原高寒草地物种多样性的海拔梯度格局及其对模拟增温的响应

为了研究青藏高原高寒植被的空间分布格局及其对全球变暖的响应,以青藏高原高寒草地为研究对象,选取8个不同海拔梯度的典型试验区,每个试验区采取对照和增温2种处理。结果表明：（1）海拔梯度<4000 m的高寒草地禾本科为主要优势科,海拔梯度>4000 m的高寒草地莎草科为主要优势科;（2）中等海拔地区的高寒草地物种多样性相对较高,低海拔地区的高寒草地物种多样性高于高海拔地区;（3）主动增温和被动增温对青藏高原高寒草地物种多样性产生不同影响,但整体上均降低了物种多样性,且群落中优势科（禾本科和莎草科）对增温的响应更为敏感。因此,增温和海拔梯度对青藏高原高寒草地物种多样性产生重要影响,两者都降低了物种多样性。     

江苏丘陵区栎林土壤温度与水分特征

为了揭示江苏丘陵区栎林内的小气候变化规律,利用土壤温度和湿度传感器测量不同层次土壤温度和水分,并对其时空变化进行分析.结果表明,从土壤温度日变化来看,4个层次土壤日平均温度冬季为40 cm＞10 cm＞0 cm＞5 cm、春季为0 cm＞5 cm＞10 cm＞40 cm、夏秋季为0 cm＞40 cm＞10 cm＞5 cm;从土壤温度月变化来看,4个层次土壤温度呈倒U型变化,各层土壤月平均温度差异并不显著;从土壤温度季节变化来看,秋、冬两季随着土壤深度的增加,温度总体呈现上升的趋势,以冬季最为明显,而春、夏两季规律性不是很明显;从日、月、季节土壤温度变化幅度来看,温度变化幅度随着土壤深度的增加而减小,说明土壤越深,温度越稳定.从日、月、季节土壤水分来看,各层土壤水分变化都较稳定、变幅很小,各层土壤含水量随着土壤深度的增加而增加,水分变化的幅度随着土壤深度的增加而降低.     

高寒草甸草原地表径流的若干特征分析

[目的]揭示高寒草甸草原降水特性、土壤水分对草地地表径流和水土流失的影响。[方法]利用高寒牧区海北牧业气象试验站2005年9月~2007年10月观测的天然草地地表径流与大气降水、土壤水分及植被覆盖资料,分析了该地表径流的特征。[结果]高寒草甸草原年平均径流系数为0.18%,各季地表径流夏季>秋季>春季,分别占年总径流量的57.3%、36.0%和6.7%,冬季无地表径流;年水土流失量主要由几次大降水造成;地表径流量与降雨量呈明显的线性正相关关系,与30 min最大雨强表现出指数函数关系,与0~20cm表层的土壤水分呈现显著的正相关关系。[结论]为高寒草甸草原水旱灾害的综合防治和实现水资源的可持续利用提供科学依据。     

水分和温度对若尔盖湿地和草甸土壤碳矿化的影响

土壤碳矿化及其温度和水分敏感性是研究生态系统碳循环的重要指标。本文以若尔盖高寒湿地和草甸为对象，在不同水分（70%，100%，130%饱和含水量（SSM））和温度（5，10，15，20，25℃）培养下定期测定土壤碳矿化速率（或土壤微生物呼吸速率），探讨水分和温度对高寒湿地和草甸土壤碳矿化的影响，为揭示未来暖干化对若尔盖地区碳贮存及其碳汇功能的潜在影响提供科学依据。实验结果表明：增温显著促进了高寒湿地和草甸土壤碳矿化，而水分过高会抑制土壤碳矿化；此外，高寒湿地土壤碳矿化速率高于高寒草甸。土壤水分和草地类型对土壤碳矿化温度敏感性（Q10）的影响比较复杂。高寒草甸Q10随水分升高而显著升高，培养7天时的Q10变化趋势为70% SSM（1.21）< 100% SSM（1.76）< 130% SSM（2.80），培养56天的Q10从1.17上升为4.53。高寒湿地的Q10在培养7天差异不显著，但整个56天培养期内Q10随水分升高而显著增加。在评估暖干化对若尔盖地区碳贮量和碳汇功能的影响时，应更加重视高寒草甸和高寒湿地Q10对水分和温度变化的不同响应。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复阶段地上生物量季节变化及其与土壤水分的关系

通过野外定点跟踪观察,采用空间序列代替时间序列的方法,对衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复阶段地上生物量季节变化及其与土壤水分的关系进行研究.结果表明:5 ～9月,狗尾草群落(Ⅰ)、狗尾草-牡荆群落(Ⅱ)、牡荆+紫薇群落(Ⅲ)和枫香群落(Ⅳ)4个恢复阶段地上生物量变化呈“n”型变化特征,其差异达显著水平(P＜0.05),8月最大,5月最小;4个恢复阶段0 ～50、50～ 100和100 ～ 200 cm各土层土壤含水量随季节的变化规律具有“n”型的变化特征,与降雨量具有同源性,6月最大,9月最小,同一土层的不同恢复间以及同一恢复阶段的不同土层间土壤含水量的变化差异显著(P＜0.05),土层(0～ 50 cm)含水量与水分变异系数最大,土层(50 ～ 100 cm)土壤含水量与变异系数次之,土层(100～200 cm)含水量与水分变异系数最小,其差异达显著水平(P＜0.05);土壤水分与地上生物量的相关分析表明,随着土层深度的增加,土壤水分对植物地上生物量的影响逐渐减弱.在不同恢复阶段,土壤水分与植物地上生物量的关系存在差异,因此,在植被恢复过程中,要因地制宜选择植物种类,以加速该区域的植被恢复.     

探讨增温施氮对高寒草甸生产力及生物量分配的影响

在全球变暖的背景下,有研究人员预测21世纪末期全球地表温度将会上升1. 1～6. 4℃,大气当中所沉降的氮素也会增加约4370TG。这会导致高寒草甸地区的整体温度和氮素沉降量的增加,并且对土壤产生影响,进而使草甸的生产力和生物量的分配情况发生改变。基于此,本文设计相关试验进行初步研究。结果表明,增温施氮在一定程度上改变了高寒草甸生物量的分配模式,导致草甸的生产力下降。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带植被多样性特征及其水分的影响

应用Simpson和Shannon-Wiener物种多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Simpson物种优势度指数和Pielou物种均匀度指数对黑河中游荒漠绿洲过渡带的植被群落多样性及土壤含水量对植被多样性的影响进行分析。结果表明:1）黑河流域荒漠过渡带共有植物12科31属37种。灌木以红砂-珍珠猪毛菜为优势群落,草本以三芒草-苔草群落为优势群落,具有物种组成简单、多样性较低的特点。2）群落在植物生活型上以旱生、超旱生或盐生的小灌木和1年生草本植物占主导地位。3）灌木群落具有较高的丰富度指数和多样性指数,而草本群落具有较高的均匀度指数。各群落丰富度指数与多样性指数、均匀度指数之间存在极显著的相关性。4）除干沙层外,每个样地各土层的土壤含水量均随土层深度的加深土壤含水量依次增大,植被丰富度随土层持水量增大而增加,植被多样性和丰富度与各土层土壤含水量呈正相关。灌木根系主要分布在20～40 cm土层,草本根系主要分布在浅层0～20 cm。表明土壤水分对群落物种组成、 植被群落多样性具有重要的影响,在植被恢复建设中优先考虑土壤水分承载力。     

高寒草甸物种多样性和生产力对养分添加的初期响应

以高寒草甸为对象,通过N、P、K及其不同养分组合的添加处理,研究养分添加对高寒草甸生态系统物种组成、物种多样性和生产力的影响。结果表明:养分添加改变群落物种组成和群落中的优势种,除P、K单独添加外,其他养分及其组合添加使草地群落物种丰富度显著减小,物种多样性和均匀度变化不大;N、P及其不同养分组合添加极显著增加群落地上生物量;N、P是高寒草地生态系统草地生产力的主要限制性养分,人为输入土壤养分将在短期内影响高寒草地生态系统的物种组成、物种多样性以及生产力。     

高寒草甸退化草地植被与土壤因子关系冗余分析

旨在研究高寒草甸退化草地植被与土壤因子的关系,设置研究样地、观测植物群落特征、采集土样、分析土壤主要物理化学性质,依据数量生态学基本原理,利用退化草地植被—土壤因子数据矩阵进行冗余分析。结果表明:高寒草甸群落莎草科高山嵩草、禾本科垂穗披碱草优势度随草地退化程度的加剧而降低,杂类草黄帚橐吾、豆科黄花棘豆优势度则呈相反变化趋势;RDA排序图中,第1排序轴反映高寒草甸退化程度及土壤温度、容质量、土壤含水量、全氮等因子的综合变化;第2排序轴反映土壤机械组成的综合变化。第1、第2排序轴解释74.5%的植被变化和83.2%的植被—土壤因子关系,并表明退化草地植被与土壤因子间极显著相关;莎草科、禾本科植物与土壤有机碳、全氮、土壤含水量等极显著正相关,与容质量、土壤温度极显著负相关;杂类草及豆科植物与土壤有机碳、全氮、土壤含水量等极显著负相关,而与容质量、土壤温度极显著正相关;13个土壤因子边际作用检验表明,土壤温度、容质量、有效氮、全氮等与退化草地植被的关系更密切。利用退化草地植被—土壤因子数据进行冗余分析反映出退化草地植被与土壤因子间关系密切,不同土壤因子对草地植被分布的影响不同。     

三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响

三江源区是我国重要的水源涵养区,研究草地退化对土壤水源涵养功能的影响,可为三江源区水源涵养功能的科学评估与合理监测提供科学依据.以实地采样与室内测试分析相结合的方法研究了三江源区内不同土壤类型高寒草甸生物量特征、土壤水文物理性质及土壤水源涵养量.结果表明:高寒草甸在重度退化阶段地上生物量、地下生物量、毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水量、最大持水量、土壤水源涵养量显著低于未退化和中度退化阶段(P＜0.05).随着高寒草甸退化程度加剧,土壤容重逐渐增大,且非毛管孔隙度规律不显著.未退化、中度退化、重度退化草甸的土壤水源涵养量范围分别为1884.32-1897.44t/hm2、1360.04-1707.79t/hm2、1082.38-1550.10t/hm2.中度退化草甸土壤水源涵养量比未退化草甸低9.37％-10.35％,重度退化草甸低18.31％-27.82％.草甸退化进程中土壤总孔隙度与毛管孔隙度的降低是影响土壤水源涵养量下降的直接原因,而草甸退化进程中地上生物量与地下生物量的减少则是间接原因.度量三江源区高寒草甸土壤水源涵养功能时应着重考虑毛管孔隙度的蓄水作用.研究表明高寒草甸地上生物量与土壤水源涵养量之间存在显著的正相关关系(P＜0.05),该结果能够推动水源涵养功能评估向空间化、精细化发展,为探索利用遥感技术监测三江源区水源涵养功能提供参考依据.     

三江源区不同退化程度高寒草地土壤特征分析

研究了不同退化程度高寒草地不同土层的土壤特征.结果表明,三江源区高寒生态条件下草地退化对土壤物理、化学特征具有较为明显的影响.在0～30 cm土层,不同退化程度高寒草地土壤容重、含水量、总孔隙度差异显著.土壤容重随高寒草地退化程度的加剧和土壤深度的增加而增大,变动范围为1.02～1.61 g/cm3;土壤含水量、土壤总孔隙度随高寒草地退化程度的加剧而减小,变动范围分别为13.98％～70.75％、40.82％～60.29％;土壤pH总体随高寒草地退化程度的加剧而增大;土壤有机碳含量随高寒草地退化程度的加剧而下降,以0～10 cm土层下降最明显,轻度、中度和重度退化高寒草地该土层有机碳含量与未退化草地相比,分别下降36.05％、61.82％、66.55％;不同退化程度高寒草地土壤全氮、全磷、全钾含量总体为未退化草地＞轻度退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地.     

草原毛虫对高寒嵩草草甸植物群落结构及土壤特性的影响

[目的]研究不同危害级别的草原毛虫与高寒嵩草草甸的群落结构特征和土壤特性的关系。[方法]选取10个20m×20m样地,在每个样地内随机量出5个5m×5m的样地,每个样地设置6个0.25m×0.25m的小样方。对其生物量,植被高度,生草层厚度,裸地面积,土壤含水量,植被总盖度等进行测定,并且用Excel2003和SPSS13.0软件进行统计分析。[结果]不同草原毛虫危害级别与高寒嵩草草甸的植物群落结构特征和土壤特性具有显著差异（P〈0.05）。[结论]随着虫口密度的增加,高寒嵩草草甸群落结构逐渐由莎草科为主演的草地更替为杂类草草地。     

江西九连山不同海拔梯度土壤有机碳的变异规律

目的土壤类型、土壤层次及植被类型是土壤有机碳分布格局的重要影响因素,而海拔是对大尺度水热环境条件的再分配,涵盖了土壤类型和植被类型在小尺度上的剧烈变化信息,因而研究不同海拔梯度上土壤有机碳的变异规律对森林生态系统碳汇管理具有重要的意义。方法本研究选择九连山境内不同海拔高度(179~1 430 m)的森林土壤为研究对象,通过分析植被类型、土壤类型、和不同层次的有机碳含量与碳储量等,揭示不同海拔高度有机碳的垂直分布规律及影响因素。结果土壤的前3层(0~40 cm)有机碳含量随着海拔的升高而呈现线性增大的趋势,而第4层(40~60 cm)和第5层(60~100 cm)则随着海拔的升高而逐渐的降低,土壤碳储量与海拔梯度的趋势与土壤有机碳与海拔梯度的趋势基本一致,但总碳储量与海拔梯度的趋势则呈先降低后升高的U形趋势;草甸土的前3层土壤有机碳含量和储量往往高于红壤和黄壤,并且随海拔升高,土壤类型从红壤、黄壤至草甸土的变化过程中,前2层(0~20 cm)有机碳含量和碳储量均存在逐渐上升,而其他层次则无显著差异;高海拔的杜鹃林和高山草甸表层土壤有机碳含量和碳储量往往高于较低海拔的其他植被类型,而高山草甸和次生阔叶林的0~100 cm总碳储量较高。结论土壤表层和植被类型的变化可能是导致九连山不同海拔梯度土壤有机碳变异规律的主要原因。在全球气候变暖的情形下,高海拔地区的表层土壤可能随着温度的上升而增加碳排放。      

新疆高山草甸草原植物群落夏季CO2排放日变化分析

首次利用静态暗箱法对具有代表性的典型高山草甸草原群落CO2排放进行了昼夜观测.结果表明,CO2排放通量日变化与气温、5cm和10cm地温呈明显的正相关关系,相关系数分别为0.9104、0.9173和0.852 6,而与15、20和25 cm地温相关性较小,说明在新疆高山草甸草原气温、5 cm和10 cm地温是影响草原群落CO2排放的关键性因子.研究还发现, 新疆高山草甸草原植物群落排放CO2的近71;来自土壤呼吸、根呼吸和凋落物分解.     

不同退化程度高寒草地土壤微生物量碳特征分析

为了探讨不同退化程度高寒草地土壤微生物量碳分布变化规律,在具有典型退化特征的高寒草甸与高寒草原研究样地开展野外调查,采集土壤样品,进行室内土壤微生物量碳等指标的测定。结果表明,不同退化程度草地间土壤微生物量碳含量达极显著差异(P0.01),土壤微生物量碳含量随高寒草地退化加剧呈降低趋势,高寒草甸草地与高寒草原草地土壤微生物量碳含量在轻度至极度退化程度下存在极显著差异(P0.01),高寒草甸草地土壤微生物量碳含量为249.18~359.32mg/kg、高寒草原草地为243.11~326.44mg/kg。各退化程度下,土壤微生物量碳不同土层间均达极显著差异(P0.01),呈0~10cm10~20cm20~30cm的变化趋势,土壤微生物量碳含量0~10cm土层较20~30cm下降速度更快,高寒草甸草地各土层微生物量碳含量均高于高寒草原草地。高寒生态条件下,草地退化对土壤微生物量碳具有较为明显的影响。     

灌溉对藏北高寒草甸生物量和温室气体排放的影响

温室气体不仅是引起气候变化的主要因素,并对气候具有重要的反馈作用,鉴于近年来藏北地区温度明显升高,降水逐步增加,通过对藏北高寒草甸进行灌溉,以模拟未来降水增加对该生态系统生长旺季温室气体排放的影响。结果表明:土壤水分增加显著促进草地地上生物量积累;灌溉促进高寒草甸CO2和N2O排放,但降低CH4吸收量;CO2和CH4排放量日变化与土壤湿度呈显著的线性相关关系(P<0.05),N2O与土壤湿度呈显著的二次项相关关系(P<0.05),三种温室气体排放均与土壤温度无显著相关关系(P>0.05)。综合上述研究结果认为,未来随着降水增加,藏北高寒草甸温室气体排放通量将明显增加,并对该地区气候变化产生正反馈作用;应结合高寒草地光合作用、土壤碳氮含量,对未来藏北高寒草甸温室气体净通量进行深入研究,以确定藏北高寒草甸温室气体排放在气候变化中扮演的角色。