高寒草甸不同功能群植被盖度对模拟气候变化的短期响应

 为研究高寒生态系统植被群落对气候变化的响应,于２００７年５月沿青藏高原东北祁连山南坡对海拔３２００ｍ 的嵩草草甸、３４００ｍ 的灌丛草甸、３６００ｍ 的杂草草甸和３８００ｍ 的稀疏植被进行双向移栽试验。功能群（莎草类、禾本类、豆科类和杂类草）植被绝对盖度的方差分析表明高寒草甸植被群落对气候变化较为敏感。莎草类盖度与土壤含水量呈负线性相关,禾本类和豆科类分别与土壤含水量和气温呈正线性相关。海拔与杂类草盖度的二次方程可解释其６１％的变异。非度量多维排序（ｎｏｎ ｍｅｔｒｉｃｍｕｌｔｉ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｃａｌｉｎｇ,ＮＭＤＳ）暗示功能群对气候变化的响应具有特殊性。豆科类和杂类草、莎草类和禾本类存在较弱的盖度补偿效应。对比早期和模拟降温下的嵩草草甸群落组成,印证其具有较高的稳定性。     

放牧强度对青藏高原东部高寒草甸植物群落特征的影响

通过对青藏高原东部玛曲高寒嵩草草甸植物群落在3个放牧梯度下的特征比较,分析了该类草甸主要群落特征对放牧强度差异的响应。结果表明,随着放牧强度的增加,草甸群落的高度、盖度和地上生物量都呈现显著降低的趋势;草甸群落中优势种群的莎草科和禾本科物种的优势度逐渐降低,被一些杂草类物种(黄帚橐吾和火绒草)所取代。放牧强度的增加,导致了禾草类和莎草类功能群生物量比例的显著降低,及豆科类、毒草类和杂草类功能群生物量比例的显著增加。中度放牧下的草甸群落表现出了最高的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数,排序为中牧草甸>重牧草甸>禁牧草甸。随着放牧干扰强度的增加,高寒草甸群落将经历一个由上层的莎禾草类为主的草甸群落→上层莎禾草类＋中层杂草类共存的草甸群落→中下层杂草类为主的草甸群落的演替过程。     

称多地区牦牛不同放牧强度对高寒草甸植被特征的影响

研究不同放牧强度对高寒草甸植被特征的影响。结果表明称多地区高寒草甸在重度放牧处理下矮嵩草的高度与其它处理存在差异显著性(P﹤0.05),放牧强度对毒草类植被高度影响不显著。不同放牧强度对植被盖度的影响各不相同,矮嵩草经放牧处理盖度有明显减少,重度放牧可降低植被总盖度,其它处理影响不显著。重度与中度放牧可使高寒草甸草场地上、地下生物量明显减少。     

玉树典型嵩草草甸植物及土壤特性初探

以青海玉树小嵩草(Kobresia pygmaea)、藏嵩草(K.tibetica)健康草甸和退化草甸为研究对象,测定并分析比较了草甸的株高、盖度等植被特性和土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷等土壤养分的变化规律,同时分析了环境因子对生物量的贡献率。结果表明,退化嵩草草甸植被盖度、植被高度和生草层厚度显著降低（P≤0.05）,鼠洞密度、裸地面积显著增加（P≤0.05）;退化嵩草草甸土壤含水量、土壤有机质和土壤全氮显著降低（P≤0.05）;土壤因子对生物量的贡献率最大,土壤因子与其它环境因子存在较高的多重共线性。以上结果说明,土壤因子质的改变是嵩草草甸退化最显著的特征。     

青藏高原高寒草甸退化演替的分区特征

2005-2012年,进行了青藏高原高寒草甸主要分布地区草地状况的调查,禾草-矮嵩草群落是青藏高原高寒嵩草草甸的典型地带性植被,对处于不同退化程度的小嵩草群落采取封育或减牧后,均可恢复到禾草-矮嵩草群落,但由于退化程度的不同,恢复所需要的时间具有极大的差异。青海果洛地区高寒草甸多处于以小嵩草群落草毡表层剥蚀和杂类草-黑土型退化草地演替阶段,玉树地区处于矮嵩草群落向小嵩草群落的演替阶段,祁连山区处于禾草-矮嵩草群落,藏北高原则处于矮嵩草群落向小嵩草群落转化期或正常小嵩草群落时期。禾本科、莎草科等可食牧草逐渐减少和杂类草盖度急剧增加的趋势反映了高寒草甸退化演替过程植被变化的基本特征,草地退化造成了土壤容重增加,且表层土壤对放牧的敏感性高于底层,土壤0～10,10～20和20～40 cm容重分别增加了(0.50±0.08) g/m³,(0.16±0.07) g/m³和(0.04±0.03) g/m³。同时,有机质大幅降低,其降低幅度高达19.3%～53.2%,并随着土层的加深,降幅趋于减小。     

高原鼠兔干扰对川西北高寒草甸植物群落及土壤物理性状的影响

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是高寒草甸关键物种,在草地生态系统物质循环和能量转化中扮演着重要角色。采用样方法研究了高原鼠兔干扰对川西北高寒草甸植物群落特征及土壤理化性状的影响。结果表明：1)高原鼠兔干扰显著降低了高寒草甸植被盖度、高度、物种丰富度指数、均匀度指数、土壤含水量和紧实度(P<0.05),而显著增加了多样性指数、表层土壤容重(P<0.05);2)随干扰强度增加,植被盖度、高度和土壤紧实度呈显著下降趋势,而丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和表层土壤的含水量均呈先上升后下降的趋势,在高原鼠兔有效洞口密度为375～735个/hm²时达到最高;3)高原鼠兔干扰显著降低了禾本科和豆科功能群多样性指数和重要值,而显著增加了杂类草功能群多样性指数和重要值(P<0.05),不同干扰强度下,各植被功能群多样性指数变化明显,其中,豆科功能群多样性指数呈下降趋势,而杂类草功能群多样性呈先上升后下降趋势。综上所述,高原鼠兔的干扰显著改变了川西北高原高寒草甸群落特征和土壤物理性状,适度的高原鼠兔干扰不仅增加了高寒草甸物种多样性,还改善了土壤条件,而高强度的鼠兔干扰降低了高寒草甸物种多样性和土壤含水量。     

不同海拔高寒草甸土壤微量元素含量及其与植被的关系

为了探究高寒草甸微量元素随海拔的分布特征及其与植被的关系。本研究以东祁连山高寒草甸为研究对象,调查并测定了不同海拔下高寒草甸植被群落和土壤微量元素含量,采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)分析土壤微量元素与植被群落的关系。结果表明,高寒草甸植被总盖度、草层盖度、地上生物量、莎草科、豆科和杂类草地上生物量均随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,在3 200 m处达最大值,禾本科地上生物量随海拔升高依次降低;土壤钙(Ca)、铁(Fe)、铜(Cu)和锰(Mn)含量随海拔的升高呈先降低后升高的趋势,土壤镁(Mg)、锌(Zn)和钼(Mo)含量随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,土壤钴(Co)含量随海拔的升高依次降低,土壤硒(Se)含量随海拔的升高呈波动性上升;相关性分析和RDA分析表明,土壤微量元素Mo和Fe含量显著影响着高寒草甸植被的生长。综上所述,海拔显著影响着高寒草甸土壤微量元素的分布,高寒草甸土壤管理过程中应该关注微量元素Mo和Fe,建议将微量元素Mo和Fe作为高寒草甸土壤健康评价指标。     

不同退化程度高寒嵩草草甸基况的初步研究

以高寒嵩草草甸退化群落指标为依据,研究了青海省未退化、轻度退化、中度退化和重度退化阶段,高寒嵩草草甸植物群落的结构特征及土壤特性的差异性。结果表明:不同退化程度的高寒嵩草草甸,其地上、地下生物量,牧草高度,生草层厚度,裸斑面积,物种数,土壤含水量等呈显著差异。同未退化阶段相比,重度退化阶段的优良牧草生物量和地下生物量分别降低了43.2和10.1 g/m2。而重度退化阶段时,裸斑面积则达到最大值65 m2,土壤含水量则为最小值22.83%,鼠洞密度则随着高寒嵩草草甸退化程度的加剧,呈倒"V"变化趋势。分析表明,高寒嵩草草甸退化的结果是,由莎草科和禾本科为主的植物演替为杂类草地。     

三种高寒草甸植被类型植物群落结构及其土壤环境因子研究

对海北定位站地区分布的金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸和沼泽化藏嵩草草甸3种高寒植被类型群落及土壤环境因子的观测结果表明:3种植被类型地上年净生产量依次为矮嵩草草甸(339.594 g/m2)＞沼泽化藏嵩草草甸(339.358 g/m2)＞金露梅灌丛草甸(278.299 g/m2);光能利用率为矮嵩草草甸(0.099%)＞沼泽化藏嵩草草甸(0.091%)＞金露梅灌丛草甸(0.075%);植被群落的种类组成为矮嵩草草甸(54种)＞金露梅灌丛草甸(47种)＞沼泽化藏嵩草草甸(24种).观察矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸0～20 cm土壤温湿度表明,矮嵩草草甸土壤温度＞金露梅灌丛草甸,土壤湿度则相反,其中矮嵩草草甸土壤温度较高,土壤湿度较低,金露梅灌丛草甸则是高土壤湿度和低土壤温度,而沼泽化藏嵩草草甸土壤湿度达饱和甚至超饱和状态,土壤温度显得更低.     

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。     

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。     

高寒草甸不同斑块草地土壤微生物多样性特征研究

本文以矮嵩草（Kobresia humilis）高寒草甸及退化后形成的不同退化斑块群落类型草地土壤为研究对象,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了不同斑块草地土壤中微生物群落结构组成和多样性变化特点,并分析了土壤微生物与土壤养分之间的相关性。结果表明：以矮嵩草为优势植物的高寒草甸群落变为以细叶亚菊（Ajania tenuifolia）、黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）和甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）为优势的群落或斑块后,土壤真菌群落丰富度和多样性未呈现出显著差异,但土壤细菌群落表现出了差别,表现为细叶亚菊和黄帚橐吾斑块土壤细菌丰富度指数显著高于矮嵩草草甸,而甘肃马先蒿斑块的低于矮嵩草高寒草甸。优势植物种类变化和土壤养分含量显著下降引起土壤真菌营养类型的分化,草地退化降低了腐生营养型真菌丰度,增加了共生营养型真菌丰度。土壤养分、pH和水分含量对真菌群落影响相对较小,对细菌群落影响相对较大。     

短期增温对川西北高寒草甸植物群落结构和叶片性状的影响

为探究高寒草甸群落和常见植物对气候变暖的响应,本研究以川西北高寒草甸植物群落及垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、四川嵩草(Kobresia setschwanensis Hand.-Mazz.)、无脉薹草(Carex enervis C. A. Mey.)、蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.)、蓝玉簪龙胆(Gentiana veitchiorum Hemsl.)、小花草玉梅(Anemone rivularis Buch.-Ham. var. flore-minore Maxim.)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina L.)7个常见物种为研究对象,研究短期增温对高寒草甸群落结构和常见植物的叶片性状的影响。结果表明：增温降低了植被群落丰富度指数(P<0.05),但未显著改变其群落高度、盖度、多样性指数和均匀度指数。增温显著增加了禾本科植物的盖度和重要值。增温后植物的叶宽、叶长、叶周长和比叶面积总体呈增加趋势,叶磷含量呈降低趋势,叶氮含量和氮磷比对增温的响应则因物种而异,表明高寒草甸植物对短期增温表现出了不同的适应策略。     

人类活动对高寒矮嵩草草甸的碳容管理分析

应用空间尺度代替时间尺度的方法研究青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替系列与人工草地恢复演替系列植物、土壤及植物-土壤系统有机碳分布及储量特征,以探讨该类型草地的适宜碳容管理方式。结果表明,随着草地退化程度的加剧,草地载畜能力逐渐下降;地上植物有机碳储量逐渐降低,最高值出现在禾草-矮嵩草草甸,为(145.9±6.7) g/m²;土壤有机碳储量和土壤-植物系统有机碳储量均先增高后降低,最高值均出现在矮嵩草草甸,其土壤及植物-土壤系统有机碳储量分别为(14 023.1±289.5) g/m²和(18 555.7±879.7) g/m²。对极度退化的高寒矮嵩草草甸(黑土滩-杂类草次生裸地)进行人工草地建植,随着建植年限的增加,地上植物、土壤及植物-土壤系统有机碳储量较建植前有不同程度提高。说明矮嵩草草甸是该退化演替系列中碳储能力、经济生产服务能力及生态系统稳定性配比最合理的阶段,是该退化演替系列的适宜碳容管理阶段;对黑土滩-杂类草次生裸地建植人工草地后围栏禁牧,可以明显提高草地的生态及生产服务能力,是该类草地的适宜碳容管理方式。     

退化高寒草甸斑块根—土复合体特征研究

高寒草甸斑块的根-土复合体对局部水土流失过程具有调控作用,为研究其特征及抗侵蚀效应,本研究选取三江源区达日县境内典型中度退化草甸的植被斑块为研究对象,调查草甸斑块中心与边缘植物群落特征,测定斑块边缘0～10 cm土层和斑块中心0～20 cm土层的容重、含水率、毛管孔隙度等土壤物理性质,并开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验。结果表明：受优势种矮嵩草的分布影响,地上生物量主要分布在斑块中心,根系主要分布在0～10 cm土层;斑块中心区域土壤抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均随土层深度的增加而减小;斑块边缘区域土壤粘聚力,抗剪强度明显高于斑块中心区域,草甸斑块植物根系是土壤抗剪强度的主要影响因素。草甸斑块根-土复合体能明显增加退化草甸土壤的抗侵蚀能力,研究结果可为深入研究高寒草甸根系固土功能及水土流失调控提供科学依据。     

三江源区高寒草甸植物种群生态位对返青期休牧时间的响应

为研究返青期休牧对高寒草甸物种生态位的影响，在果洛州玛沁县高寒草甸设置5个休牧时间，即0 d (放牧)，20 d，30 d，40 d和50 d，连续两年监测并计算各处理下主要物种重要值。同时，将休牧时间作为环境梯度，研究返青期休牧对植物物种生态位宽度和重叠度的影响。结果表明：与放牧相比，重要值增加最显著的是乳白香青(Anaphalis lactea)和垂穗披碱草(Elymus nutans)，分别增加了455.6%，106.3%；高山嵩草(Kobresia pygmaea)(0.997)、细叶亚菊(Ajania tenuifolia)(0.995)、双柱头藨草(Scirpus distigmaticus)(0.993)的生态位宽度最高；高山嵩草和肉果草(Lancea tibetica)(0.997)、高山嵩草和草地早熟禾(Poa pratensis)(0.996)、双柱头藨草和高山嵩草(0.996)、垂穗披碱草和草地早熟禾(0.995)的生态位重叠度最高。休牧40 d促进莎草科和禾本科植物的生长，抑制毒害草的生长发育。因此，高寒草甸的物种重要值越高，其物种生态位宽度往往也越大。     

退化高寒草甸狼毒群落分类特征及其环境影响因子

狼毒的入侵扩散对青藏高原高寒草甸生态系统的影响和当地畜牧业健康发展的制约日益严重。基于祁连山中段典型样地的群落调查、土壤采样和高精度地形测量数据,采用双向指示种分析（TWINSPAN）、除趋势对应分析（DCA）和冗余分析（RDA）在微观尺度上探讨了退化高寒草甸狼毒群落的分类特征及其对环境因子的响应关系。结果表明：1）TWINSPAN分类将退化草甸狼毒群落划分为3种群丛类型,即Ⅰ）狼毒+紫花针茅+线叶嵩草+披针叶黄华群丛;Ⅱ）狼毒+紫花针茅+委陵菜+美丽风毛菊群丛;Ⅲ）紫花针茅+草玉梅+狼毒+早熟禾群丛。2）RDA分析显示土壤全磷、全钾含量是影响退化草甸狼毒群落分布的主要环境因子,其次是坡向。土壤养分对于狼毒群落空间格局的形成发挥着重要作用,覆盖度高的狼毒群丛对低磷、低钾的土壤环境更敏感。3）随着入侵程度加重,狼毒群丛Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ的物种优势度发生明显更替,禾本科植物（早熟禾、紫花针茅）重要值减小（4.10、3.12、2.10）,豆科植物（异叶米口袋、花苜蓿）重要值先增后减（0.28、0.57、0.25）,莎草科植物（线叶嵩草、矮生嵩草）重要值增加（0.23、1.18、2.19）、毒杂草（狼毒、草玉梅、披针叶黄华、乳白香青、青海刺参等）重要值明显上升（6.10、5.14、10.08）,群落Ⅰ和Ⅱ中狼毒替代紫花针茅成为最重要的建群种,狼毒覆盖度呈规律地梯度增加（5.5%、11.0%、29.7%）。本研究反映了狼毒型退化草甸逆向演替过程中的群落构成和环境因子变化特征,可为草地资源管理、退化草甸修复及狼毒综合治理提供参考和依据。     

长江源区高寒沼泽草甸植物对增温的生理响应及适应性评价

为明确高寒沼泽草甸主要植物对气温升高的生理响应模式及差异,本研究以风火山地区高寒沼泽草甸矮嵩草(Kobresia humili)、藏嵩草(Kobresia tibetica)及青藏苔草(Carex moorcroftii)为研究对象,分析增温处理下(T1:增温1.5～2.5℃;T2:增温3～5℃)3种植物生理响应差异,...