海北高寒灌丛草甸生态系统CO2释放速率的季节变化规律

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站干柴滩地区以金露梅Potentilla fruticosa灌丛草甸生态系统为研究对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和次生裸地(GL)的CO2释放速率进行了长期观测,并对年释放量作了初步估测.结果表明,GG,GC和GL CO2的释放速率在一年内有明显的季节变化.植物生长季CO2释放量明显高于枯黄期,释放速率GG>GC>GL(P＜0.01),且均表现为正排放.不同季节CO2释放存在明显差异,表现为夏季＞秋季＞春季＞冬季.2003年6月30日至2004年6月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO2释放量为4 293.63±955.75 g/m2,丛内草甸植被-土壤系统CO2释放量为3 319.68±806.19 g/m2,裸地CO2的释放量为1 724.14±444.14 g/m2.CO2释放速率的季节变化与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P＜0.01).     

不同放牧强度对高寒草甸植物群落返青的影响

针对不同放牧强度下海北地区高寒草甸植物群落进行调查，结果表明，不同放牧强度对植物群落种类组成影响不明显，植株高度随放牧强度的减小而逐渐增高。群落中的优势种矮嵩草、披碱草的密度随放牧强度的减小而逐渐减小，但地上生物量随放牧强度的减小而逐渐增加。次优势种异针茅、紫羊茅、唐松草和黑褐苔草的密度随放牧强度的减小而逐渐减小，地上生物量的变化也逐渐减小。一些适口性差的阳性植物如美丽凤毛菊的密度、地上生物量随放牧强度的减小而逐渐增大，且植物群落随着放牧强度的减小其差异性显著。高寒草甸植物群落在返青期由于对重度放牧条件下过度采食，植物光合叶面积减小，根系营养物质被大量消耗，植株生长发育不良导致植物净生产量下降。因此，适宜地采食有利于植物返青，且植物地上净生产量将有所提高。     

不同放牧强度对高寒草甸植物群落返青的影响

针对不同放牧强度下海北地区高寒草甸植物群落进行调查,结果表明,不同放牧强度对植物群落种类组成影响不明显,植株高度随放牧强度的减小而逐渐增高。群落中的优势种矮嵩草、披碱草的密度随放牧强度的减小而逐渐减小,但地上生物量随放牧强度的减小而逐渐增加。次优势种异针茅、紫羊茅、唐松草和黑褐苔草的密度随放牧强度的减小而逐渐减小,地上生物量的变化也逐渐减小。一些适口性差的阳性植物如美丽凤毛菊的密度、地上生物量随放牧强度的减小而逐渐增大,且植物群落随着放牧强度的减小其差异性显著。高寒草甸植物群落在返青期由于对重度放牧条件下过度采食,植物光合叶面积减小,根系营养物质被大量消耗,植株生长发育不良导致植物净生产量下降。因此,适宜地采食有利于植物返青,且植物地上净生产量将有所提高。     

高寒灌丛草甸生态系统CO2释放的初步研究

以金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸生态系统为对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和裸地(GL)的CO₂释放进行了初步研究。结果表明:GG、GC和GLCO₂的释放速率均呈明显的单峰型日变化进程,最大释放速率出现在15:00～17:00之间,最小值在7:00前后出现,白天释放速率大于夜晚;CO₂释放速率具有明显的季节性变化特征,生长期CO₂释放速率明显高于枯黄期,且均表现为正排放,8月为CO₂释放高峰期,释放速率GG>GC>GL(P<0.01);2003年6月30日至2004年2月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO₂释放量为3088.458±287.02g/m²,丛内草甸植被-土壤系统CO₂释放量为2239.685±183.68g/m²,其中基础土壤呼吸CO₂的释放量约为1346.748±176.24g/m²,分别占GG和GC释放量的43.61%和60.13%;CO₂释放速率的日变化主要受地表和5cm地温制约,而季节动态与5cm地温呈显著正相关关系(P<0.01)。     

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。     

不同强度短期放牧对高寒草甸植被特征的影响

为探索不同强度短期放牧对高寒草甸植被特征的影响,在碌曲县加仓村选择禁牧5年的高寒草甸草地作为试验样地,通过不同强度放牧试验,探究其地上生物量变化规律及其相互之间的关系,结果表明:对照组禁牧的地上生物量值最大,为1084 g/m2,当放牧强度不断增大时,地上生物量逐步减小;重度放牧物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数最低,中度放牧最高,与"中度干扰理论"相契合;禾草和莎草在中度放牧条件下密度最大,重度放牧使禾草物种丰富度和株高减小,与禁牧差异显著(P＜0.05);杂类草在重度放牧条件下所占比重最高,其中,当放牧强度逐渐增大时,毒草和可食杂草物种丰富度明显减小,毒草密度随着放牧强度增大而增加,但差异不显著(P＞0.05),重度放牧可食杂草密度与禁牧、轻度放牧差异显著(P＜0.05);试验区出现的毛茛科植物绝大多数为毒草,其物种丰富度和密度表现出了和毒草相似的变化趋势,即物种丰富度逐渐下降,密度逐渐增加,禁牧株高与三个放牧实验组差异显著(P＜0.05).因此适宜强度的牦牛放牧可使草地植被结构与功能得以改善,当高寒草甸发生退化时,可利用围栏禁牧作为有效恢复手段.     

天山北坡高寒草甸和山地草原放牧强度的研究

１９９３￣１９９５年在天山北坡高寒草甸夏场和山地草原春场，进行了不同放牧强度试验。研究结果表明，两类季节草地的利用率，夏季以８１％为好，春季５９％、秋季７５％为宜。     

放牧强度对高寒草甸植物叶片生态化学计量特征的影响

在青藏高原高寒草甸封育、适度放牧、重度放牧3种放牧强度中,选取并测定了异针茅、麻花艽、蒲公英3种植物叶片中C、N、P的含量,探讨了植物叶片的化学计量特征对不同放牧强度的响应机制。结果表明:3种植物叶片在不同放牧强度样地中C含量无差异;3种植物叶片N、P含量在重度放牧草地中高于其他两种放牧强度,且重度放牧草地整体受N限制,其他两种草地植物受P限制;重度放牧草地的C/P、N/P比值显著低于其他两种草地放牧强度中的比值,说明重度放牧草地3种植物采取了快速生长策略,而且不同物种在不同生境中受养分限制的程度不同。以上结果说明草地的放牧强度不同,在很大程度上间接改变植物对养分的利用状况,不同植物对相同生境有不同的适应策略。     

放牧强度对高寒草甸草场地上生物量和牦牛生长的影响

讨论了放牧强度对高寒草甸草场地上生物量和牦牛生长的影响，结果表明：放牧强度对地上生物量和牦牛生长有显著的影响。随着放牧强度的减轻，优良牧草（禾草＋莎草）比例提高，杂草（可食杂草＋毒杂草）比例降低。在2年的试验期内，三个处理牦牛的平均总增重有显著的差异（F＝5．03＞F0．05＝3．68），进一步做新复极差测验，30％和50％之间差异不显著，但它们和70％之间的差异均显著。     

不同放牧强度下高寒草甸植被特征和土壤养分变化研究

放牧作为最主要的生物干扰因子之一,影响着草地生态系统植被和土壤的生态进程。在自然放牧条件下,通过不同放牧强度的比较试验,对高寒草甸土壤营养成分及地上群落特征进行分析,为制定合理的放牧强度提供理论依据。结果表明:随着放牧强度加大,地上总生物量、物种丰富度在封育样地最高,在重牧样地最低,而封育、轻牧、中牧样地香浓-威纳多样性指数并没有显著的差异;禾草和莎草的地上生物量和总盖度在中牧条件下最高。与轻牧、中牧和封育样地相比,重牧样地的杂草有较高的地上生物量和总盖度;5月份土壤含水量随放牧强度增加而减少,7月份、9月份则相反;封育、轻牧、重牧样地的土壤容重显著低于中牧样地(P<0.05);在整个生长季节,重牧样地的pH值明显高于其他3个处理,而封育?轻牧?中牧3个样地pH值没有显著差异;在整个生长季节,封育、轻牧、中牧、重牧4个样地土壤有机碳含量随着放牧强度的增加而趋于下降,其中封育、轻牧、中牧3样地土壤有机碳含量都显著高于重牧样地(P<0.05);土壤的全氮含量在各放牧样地里并没有显著变化,而土壤氨态氮、硝态氮则在植物整个生长季节随着放牧强度的加大而增加;在整个生长季节里全磷含量最大值都出现在中牧样地里,速效磷含量表现出了和全磷一致的结果。因此,适度放牧是保护生物多样性,维持土壤养分以及提高草地生产力的有效途径;当高寒草甸由于退化导致生物量锐减,生物多样性丧失等严重后果时,围栏可以作为有效的恢复手段。     

不同牧压梯度下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征

通过对不同牧压梯度导致的4个相邻高寒草甸植物群落物种多样性的调查,探讨了放牧驱动下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征,以期为高寒草甸合理利用提供依据。结果表明:矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期的多样性指数D差异不显著,其他3个阶段间差异显著(P0.05);多样性指数H除禾草矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期,矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著外,其他均差异显著(P0.05);均匀度指数除矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著,其他3个时期差异均达到显著水平(P0.05);放牧明显改变了高寒草甸的主要建群种和优势种,伴随牧压强度增大,植物群落发生更替,莎草科重要值增大,禾本科重要值减小,草甸植物群落由禾草矮嵩草时期向矮嵩草时期、小嵩草草毡表层加厚期、小嵩草草毡表层开裂期演替。     

放牧对西藏高寒嵩草草甸地上生物量空间分布的影响

以西藏自治区工布江达县的高寒嵩草（Kobresia）草甸为研究对象,利用地上生物量测定法对草地群落进行实地调查,并结合γ分布模型,从空间异质性角度来探索放牧对西藏高寒草甸地上生物量及其空间分布格局的影响,以期为高寒牧区退化草地的恢复及生产力的提高提供理论指导。结果表明：未放牧区（N）、适度放牧区（M）和重度放牧区（H）植物种地上生物量的空间分布与γ模型均具有很好的吻合性;样方内的平均生物量随着放牧强度的增大而减少,且适度放牧、重度放牧与未放牧区生物量之间均差异极显著（P<0.01）;群落的空间异质性表现为N>H>M,且草地植物种的生物量与其空间异质性负相关。因此在草地的管理与利用中,应有效控制植物群落的空间异质性来提高草地生产力,实现草畜平衡。     

青藏高原高山嵩草草甸植物多样性和土壤养分对放牧的响应机制

以青藏高原高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸为对象,研究不同放牧强度对草甸群落植物多样性、土壤化学性状及土壤有效态微量元素的影响,旨在为高山嵩草草甸生态系统保护和恢复提供科学依据。结果表明:随着放牧牦牛强度的增加,高山嵩草草甸群落的盖度、群落物种数、物种多样性、地上生物量均显著降低,重度放牧与对照间差异显著(P<0.05),而适度放牧与对照间差异不显著;放牧对土壤化学性状的影响主要表现为,随着放牧强度增加,0~30 cm土层中有机质、速效氮、全磷和速效磷含量减少,而适度放牧全氮含量与对照间差异不显著。适度放牧下10~20 cm土层中全磷和速效磷含量显著增加,与对照和重度放牧相比差异显著(P<0.05)。不同放牧强度下土壤有效态微量元素Fe,Mn,Cu和Zn的含量差异显著(P<0.05)。不同放牧强度对高山嵩草草甸的土壤有效态微量元素含量影响不同,从高到低依次为Fe>Mn>Zn>Cu。因此,适度放牧是保护高山嵩草草甸植物多样性、维护土壤养分以及提高草地生产力的有效途径。     

不同放牧强度对西藏邦杰塘高寒草甸土壤种子库的影响

通过研究不同放牧强度下地上植被群落的物种组成、植物生活型、土壤种子库物种种类和种子数量等特征,探讨了地上植被与土壤种子库之间的关系及种子库在地上植被群落构建中的作用,拟为高寒草甸的管理,特别是高寒地区退化生态系统的恢复与重建提供参考。结果表明：土壤种子库物种多样性指数和丰富度指数在围栏样地和中牧样地之间差异不显著。重牧样地土壤种子库物种多样性指数和丰富度指数显著低于中牧样地（P<0.05）;围栏样地、重牧样地、中牧样地土壤种子库密度表现为重牧 >围栏 >中牧,其中重牧样地土壤种子库密度显著高于中牧样地（P<0.05）,达4952.7粒·m^-2;中牧样地和围栏样地的种子库和地上植被之间相似性较低,二者的地上植被与土壤种子库Sorensen相似性指数分别为0.48和0.44。重牧样地上嵩草属（Kobresia）植物严重退化,地上植被群落和土壤种子库均以杂类草物种占优势,地上植被与土壤种子库表现出较高的相似性。因此,对于有退化趋势的嵩草草甸,适当的围栏并考虑利用本地多年生优良牧草种子进行补播将是有利的;嵩草高寒草甸土壤种子库种子主要集中在0~5cm,且各样地中种子数量均随着土壤深度的增加而减少。     

不同强度放牧对祁连山高寒草甸优势种牧草营养价值的影响

为了研究放牧强度对祁连山高寒草甸优势牧草营养价值的影响,本研究以10年围封、轻度、中度和重度放牧处理下的高寒草甸作为研究对象,研究放牧强度对4个优势种牧草营养价值年际、月际变化和种的影响。结果表明：放牧显著增加了矮生嵩草（Kobresia humilis Sergiev）的粗蛋白（CP）和锦鸡儿（Caragana sinica Rehder）的干物质消化率（DMD）,显著降低了锦鸡儿的中性洗涤纤维（NDF）（P<0.05）;4种优势牧草CP和DMD表现出明显的年际和月际变化规律,即多雨年份CP和DMD显著高于干旱年份（P<0.05）,6月份牧草返青季CP和DMD含量显著高于9月份牧草枯黄季（P<0.05）,而NDF含量变化趋势则与之相反;4种优势牧草CP、DMD和NDF受到放牧强度、年际变化、月际变化和种的相互影响。因此,建议对围封高寒草甸进行放牧,并在干旱年份和牧草生长季末家畜转场或补饲,实现祁连山草地畜牧业的可持续发展。     

高寒草甸土壤有机碳和全氮变化对牧压梯度的响应

针对高寒草甸土壤碳氮变化对牧压梯度的响应,以青海海北高寒草甸为研究对象,监测分析了禁牧(对照,CK)、轻牧、中牧、重牧试验地土壤有机碳密度、土壤全氮密度的变化特征。结果表明:SOCD和STND均与牧压梯度呈"V"形二次曲线关系(P0.05),说明禁牧可增加SOCD和STND,但放牧强度约高于7.5只羊·hm-2时存在由低向高的一个阈值转折点。同一放牧梯度上0~40cm的SOCD均表现出5月最低,升至7月后,CK、LG到9月持续升高,而MG、HG有所下降,而STND自5月到9月表现为"И"型波动变化规律。随着土层深度加深SOCD和STND下降明显。不论是季节变化还是垂直变化,SOCD和STND相互间均呈显著的正相关关系(P0.05)。C/N随生长季延长逐渐增加,随土层深度的加深而降低,放牧梯度并未改变土壤C/N的变化趋势。     

不同放牧方式对祁连山高寒草甸有机碳、氮库的影响

为明晰不同放牧方式对祁连山高寒草甸有机碳、氮库的影响,本试验以祁连山东缘全年连续放牧（Continuous grazing,CG）、冷季重度放牧（Heavily grazing in cold season,HG）、冷季轻度放牧（Lightly grazing in cold season,LG）、划区轮牧（Rotational grazing,RG）和全年禁牧（Non-grazing,NG）的高寒草甸为研究对象,系统研究地上植物层、凋落物层、土壤层和根系层有机碳、氮库的变化。试验结果表明：HG,LG,RG和NG较CG均能显著（P<0.05）提高地上植物层、凋落物层、根系层和土壤层有机碳、氮储量,但土-草系统总有机碳、氮储量均在RG样地最高,其次是NG样地,再次是LG样地,在CG样地最低。RG较CG样地土-草系统有机碳储量提高了8 748 g C·m^-2,氮储量提高了785 g N·m^-2。可见,通过改变放牧方式能够有效提高高寒草甸土-草系统有机碳、氮储量,实现碳、氮增汇的目的。综合考虑草地土-草系统有机碳、氮储量及草地资源的有效利用,高寒草甸的最佳放牧方式为划区轮牧。