高寒矮嵩草草甸地面热源强度及与生物量关系的初步研究

在青藏高原海北高寒矮嵩草草甸地区,依据2002年涡度相关法观测的能量平衡各分量资料和6-10月植物地上、地下生物量测定值,分析了高寒矮嵩草草甸近地表热量平衡、地面热源强度的变化特征,讨论了地面热源强度与植物生物量季节变化过程中的相互关系。结果表明:在青藏高原海北高寒矮嵩草草甸地区,年内地面均为热源,热源强度季节变化明显,地面热源强度年平均为88.5 W/m2;地上生物量季节变化与热源强度具有显著的正相关关系,而地下生物量季节变化与热源强度关系不明显。     

黄河源区气候温暖化及其对植被生产力影响评价

在分析黄河源区气温、降水变化的基础上，用Turc经验模式计算黄河源区的蒸散量，同时分析了近十几年来土壤湿度、植被地上净初级生产力的变化特征。结果表明，1959—2005年，黄河源区年平均气温按0．0284℃／a的变率升高，降水变化态势平稳，但蒸散量增加趋势明显，上升倾向率达0．7315mm／a，气温上升趋势与年代增加具有明显的相关性。从1987年以来土壤湿度的监测结果分析得知，黄河源区下垫面蒸散量的加大使土壤向干暖化发展。这种气候因素的影响，导致近十几年来植被地上净初级生产力按9．506g／（m^2a）的倾向率下降。     

高寒草甸植物地上生物量生长过程的某些特征

分析了高寒草甸植物地上生物量对积温变化的影响。结果表明，生物量干特积累与积温成明显的正相关关系，可用逻辑斯谛曲线方程：ＧＷ＝４２８．５０６１／「１＋ｅｘｐ（２．６０７６－０００３８ΣＴ）」来描述。通过模拟方程可知，在日平均气温稳定通过≥０℃积温达６７８℃．ｄ左右时地上生物量增长速率最高；积温在３３５－１０２０℃．ｄ之间为生物量平均增长率积累最快的时段。     

祁连山南麓高寒灌丛GPP变化特征及对生长季积温的响应

全球气候变化背景下气温逐渐升高,将会对陆地生态系统碳循环产生重要影响。研究利用2003?2016年的涡度相关系统观测资料,研究了祁连山南麓高寒灌丛生长季(5月?9月)总初级生产力(gross primary productivity,GPP)在不同时间尺度上对生长季有效积温(growing season degree days,GDD)的响应,对于研究气候变暖对高寒生态系统碳循环的影响有重要意义。结果表明:高寒灌丛生态系统在生长季的月GPP、GDD都表现为先增大后减小的单峰变化趋势,都在7月或8月达到峰值,在5月达到最小值。在整个生长季尺度上,GPP与GDD具有较高变异性,但整体上表现为逐渐增加的趋势(P<0.05)。2003?2016年整个生长季GPP与GDD的均值分别为507.11 g·m^?2和975.93℃。在月尺度和生长季尺度上,GPP与GDD都呈显著正相关关系(P<0.05)。但是,通过比较生长季每个月GPP与GDD的关系发现,5、9月的GPP与GDD没有显著相关性(P>0.05),而在7月相关性最为显著(P<0.01)。整体上看,高寒灌丛生态系统植被的总初级生产力与热量条件表现为正相关关系,由此说明在全球气候变暖的背景下,青藏高原高寒灌丛生态系统植被的光合生产能力将会提高。     

异针茅在不同生境下补偿生长特性及其影响因素的研究

植物的补偿生长受放牧扰动和生境资源的共同影响,但何种条件易于引起植物发生超补偿生长是长期以来争论的问题。在矮嵩草（Kobresia humilis）草甸3种生境（畜圈、牧道、封育）设置扣笼和无扣笼对比样方（不放牧和放牧处理）研究了异针茅（Stipa aliena）的补偿生长特性。结果显示,异针茅分株各部分中除根系在牧道生境为等量补偿外,叶片和花序在畜圈和牧道生境均为低补偿。异针茅的分株密度、高度以及生长分配在封育生境最高。分株各部分的相对生长率在畜圈生境最低,在牧道生境最高。典范对应分析表明,对异针茅补偿生长和相对生长率影响最大的因子是采食率。尽管畜圈生境具有良好的土壤养分和水分条件,但仍不能抵消该生境家畜重度采食和践踏对异针茅的负面影响。研究结果表明,影响异针茅分株种群补偿生长的主要因素是放牧强度,而土壤资源获得性的影响相对较小。     

金露梅灌丛地下生物量形成规律的研究

对金露梅灌丛地下生物量形成规律的研究结果表明:金露梅灌丛地下生物量具有"V"字形季节变化规律和明显的垂直分布特征;金露梅灌丛死根和活根的生物量变化有显著的季节变化规律;金露梅灌丛草场地下生物量的周转值为35.72%,地下净生产量为1 206.4 g/m2;金露梅灌丛地下生物量与地上生物量、总生物量的比值接近于生长季始末时最大;金露梅灌丛地下生物量与月平均气温和降水量有负相关关系.     

矮嵩草草甸植物种群物候学定量研究

通过对矮嵩草草甸主要植物种群物候特性的观测研究，采用聚类分析和主分量排序法将矮嵩草草甸19种植物种群划分为不同的物候类群。利用相关系数排序法指出了影响不同物候期的主要生态因子依次是温度、降水量和日照时数。研究结果表明，物候指数是说明高寒矮嵩草草甸物候模式的一个有用指标。     

海北高寒草甸地区太阳总辐射、植被反射辐射的有关特征

祁连山海北高寒草甸地区 ,有较强的太阳总辐射及地表反射辐射。通过 2 0 0 0年观测结果表明 ,在植物生长期的 4～ 10月 ,太阳总辐射和地表反辐射总量分别达 4 2 2 7.0 4 9MJ· m- 2 和 973.5 5 6 MJ· m- 2 。二者有明显的日变化规律 ,瞬时最高值出现于北京时间 13～ 14 h左右 ,日瞬时最大值分别可达 12 0 0 W· m- 2 和 2 2 0 W· m- 2 以上。植物生长期间太阳总辐射变化受太阳高度角及其当地气候环境的影响 ,太阳高度角高或气候干燥时太阳总辐射值大 ,而地表反辅射依太阳总辐射的变化而变化 ,二者均在 7月最高 ,5月次高。植物生长后期 ,气候湿润 ,太阳总辐射和地表反射辐射均较低。地表反射率不论在日间还是植物生长的季节间 ,均表现一“U”型变化过程 ,其中日间在中午前后最低 ,最低可达 0 .19,季节变化以 6～ 7月最低 ,约为 0 .2 1,当然受土壤潮湿程度及地表性质等影响 ,其它时间也可降到 0 .2 1。就整个植物生长期内来看 ,祁连山海北高寒草甸地区地表反射率平均约为 0 .2 3     

青海海北高寒湿地近地层大气CO_2浓度的变化特征

采用快速响应红外气体分析仪对青海海北高寒湿地大气CO2浓度进行连续监测,分析2004年CO2浓度变化特征表明,CO2浓度存在明显的日、季变化,日、年内均表现“U”型变化特征。这些变化与植被生理活动、土壤呼吸、大气逆温层、及湍流交换强度等有关。自1月到7月CO2浓度的日变化过程中,日最高值出现时间在日出前后的5:00到9:00,并随7月的到来逐渐提早,日出后下降,约在下午15:00左右为最低,日落后又逐步升高。7月以后日最高值出现时间随时间推移又滞后,最低提早。一年中,月平均浓度最低值出现在7月份,最高值则在10月。观测表明,2004年海北高寒湿地CO2年平均浓度为315.3μmol/mol,月平均最高为335.0μmol/mol(10月),月平均最低值为270.1μmol/mol(7月)。统计海北高寒湿地旬平均CO2浓度与气象因素线性相关关系表明,海北高寒湿地CO2浓度与大多数气象因子有显著的负相关关系,但与土壤温度、气压、相对湿度等的相关关系不明显。     

放牧强度对高寒草甸群落碳氮磷化学计量特征的影响

植被生态化学计量特征是高寒草甸生态系统稳定性的基础,但其对放牧管理的响应仍不清楚。为此,以2011年在青海海北高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸建立的不同放牧强度试验地为研究对象,于2014年植物生长季的5月-9月,通过测定禁牧(对照,CK)、轻度放牧(light grazing,LG)、中度放牧(moderate grazing,MG)和重度放牧(heavy grazing,HG)样地的地上植被生产力和植被群落结构及群落叶片碳(carbon,C)、氮(nitrogen,N)、磷(phosphorus,P)含量,研究放牧强度对高寒草甸群落生态化学计量的影响。结果表明,MG能显著提高地上生物量和优良牧草禾草类植物的生物量比例,C含量的变异均在MG处理下最大,此结果支持了中度干扰理论;重牧能显著提高群落叶片的N含量(P0.05);放牧管理对叶片P含量的影响无明显规律;禁牧有利于系统N和P的周转。本研究结果显示,适度的放牧强度有利于高寒草甸生产力的提高,而禁牧可能通过改变群落优势种增强系统的N、P循环强度。