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。     

日喀则河谷退耕还草(林)工程实施后生态功能效应的初步分析

调查并分析日喀则地区退耕还草(林)工程实施后生态功能效应发现,退耕还草显著提高了植被总盖度和平均高度。退耕还草5年后外来物种增多,原播种老芒麦(Elymus sibiricus)的重要值降低,Shannon-Wiener 多样性指数和均匀度指数均增加,说明退耕还草使植被群落趋于稳定。随退耕还草时间延长,植被和土壤碳密度总体呈上升趋势,退耕还草5年后,植被碳密度比退耕初期增加331.81 g C·m^-2。不考虑退耕初期因耕播时施肥的影响,并以退耕还草第3年的土壤有机碳为本底值,0～30 cm土层土壤有机碳密度从退耕3年后的2.74 kg C·m^-2增加到5.06 kg C·m^-2,土壤固碳速率为1.16 kg C·m^-2·a^-1。0～30 cm土壤全氮增加到2.98 kg N·m^-2,比退耕1年和3年分别增加了1.60和1.64 kg N·m^-2。退耕并禁牧后土壤趋于松软,地表植被覆盖物增加,土壤容重随退耕年龄延长而降低,土壤最大持水能力增大,特别是土壤0～10 cm最大持水量增加显著,5年后达52.37 mm,比第1年(44.48 mm)高7.89 mm。由于退耕还草时间较短,底层土壤容重及最大持水能力变化不大。     

高寒草甸植被耗水量及生物量积累与气象因子的关系

分析高寒草甸植被生育期耗水量及植被生物量积累与气象因子的关系,结果表明植被生育期耗水量呈单峰型变化过程,7月耗水量最大。初期营养生长阶段的5月耗水量、植被生物量均较低,水分影响着植物的初期营养生长但不甚显著;植物旺盛生长的6～7月,耗水量高,而生物量波动明显,温度和水分均影响到生物量的提高,且水分是影响植被生长的关键因素;植物生长末期的8～9月,耗水量及植被阶段累积生物量均较低,水分条件充足,并非是植物生长的限制因素。海北高寒草甸地区植被年地上净初级生产量、地下净初级生产量、净初级生产量与植被耗水量关系不明显。而与相应的温度具有较显著的正相关关系。表明高寒草甸地区植被净初级生产量受温度条件限制的影响比水分条件更为明显。     

放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响

以禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种不同放牧强度的高寒矮嵩草草甸为研究对象,分别于2014年和2015年植物生长季5～9月,使用LI-6400便携式光合仪和同化箱测定生态系统净CO_2交换(NEE)和生态系统呼吸(ER),并利用土壤温湿度自动记录仪测定土壤10cm处的温度和体积含水率,以研究放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响。结果表明:生长季5～9月,试验地10cm土壤温度的变化范围在7.21～13.23℃,随放牧强度增大而增大;体积含水率在19.68%～32.33%间波动,随放牧强度增大而减小。高寒草甸NEE在生长季表现出明显的"V"型变化,5月NEE最大,为1.43μmolCO_2/m^2·s,此时草地仍处于碳排放状态,7月最小(碳吸收速率最大),为-14.32μmolCO_2/m^2·s,吸收强度表现出随放牧强度增大而增大的趋势;ER呈倒"V"型变化规律,7月最大,为12.15μmolCO_2/m^2·s,放牧强度仅对7月的ER产生影响,其余月份4个样地差异均不显著。相关分析表明,NEE与土壤温度和绿体生物量极显著负相关,相关系数分别为-0.910和-0.559,与土壤湿度显著正相关,相关系数为0.559;ER与土壤温度和绿体生物量显著正相关,相关系数分别为0.824和0.453,与土壤有机碳含量极显著负相关,相关系数为-0.605,与土壤湿度、枯体生物量和全氮含量相关不显著。     

藏北高寒草原群落维持性能对封育年限的响应

针对近年来退化高寒草原的恢复和合理利用的问题,对自然放牧、封育3年和7年的藏北申扎高寒草原设置样地,采用群落调查、收割法收集地上生物量,根钻法收集地下生物量等,比较分析不同封育年限下草地群落各生态指标。结果表明,高寒草原围栏封育后,随自然放牧到3年禁牧再到7年禁牧,植被高度持续增加,地上地下生物量、总盖度、物种多样性维持性能增加再降低,Pielou 均匀度指数在自然放牧草地最大。随封育年限延长,禾草类及莎草类植物功能群生物量及重要值显著增加,杂草类功能群生物量及重要值显著降低,说明封育措施有利于群落的正向演替。但通过对群落总盖度、地上生物量及群落种类组成与封育年限间关系进行统计分析表明,藏北高寒草原封育达3到5年后以1.23只羊单位/hm²的放牧强度放牧为佳。     

牧压梯度下青藏高原高寒杂草类草甸生态系统呼吸和碳汇强度估算

于2010年5月-2011年12月在祁连山北坡夏季牧场的高寒杂草类草甸进行生物量监测,并利用密闭箱-气相色谱法进行土壤呼吸观测,以探讨不同牧压梯度下生态系统呼吸、土壤呼吸及碳汇强度的变化.结果表明,(1)生态系统和土壤呼吸速率与5cm日均地温具有极显著的指数关系(P＜0.01),轻牧、中牧和重牧条件下生态系统呼吸对温度的敏感性系数(Q10)分别为4.28、4.16和4.43,土壤呼吸的Q10分别为3.33、3.24和3.44;(2)生态系统呼吸和土壤呼吸均表现出冬季低,夏季高.轻牧、中牧和重牧梯度下生态系统年呼吸碳量分别为854.64、909.79和811.70g·m-2·a-1,而土壤呼吸碳量分别为564.24、606.92和534.56g·m-2·a-1.各牧压梯度下生态系统和土壤的年总释放碳量均无显著差异;(3)随着放牧强度增大,净初级生产碳量(分别为766.65、707.75和570.36g·m-2·a-1)和生态系统碳汇能力(分别为351.93、261.68和177.46g·m-2·a-1)逐渐减弱,但均表现为强碳汇区.研究结果可为了解青藏高原高寒杂草类草甸碳循环特征提供依据.     

青海省海北地区高寒草甸群落特征和生物量对短期休牧的响应

为揭示高寒草甸植被群落特征和生物量对短期休牧的响应,为高寒草甸合理利用提供依据,于2017年9月上旬采用样方法对青海省海北州门源县的连续放牧、生长季休牧和禁牧1年的高寒草甸样地进行调查、取样和分析,研究了短期休牧对高寒草甸植被群落结构和地上/地下生物量的影响。结果表明:1)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了高寒草甸的群落高度、群落盖度和样方物种丰富度(P<0.01),极显著提高了异针茅、矮嵩草、异叶米口袋和青海苜蓿等代表性牧草高度(P<0.01);2)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了枯落物量和半腐殖质量(P<0.01),极显著提高了禾本科、豆科和阔叶类植物生物量(P<0.01),极显著提高了总地上生物量和优质牧草产量(P<0.01);3)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了表层地下生物量(0~10 cm)和总地下生物量(0~30 cm)(P<0.01)。对于青海海北地区的未退化高寒草甸,可以采用短期休牧技术优化其群落结构,提高生物量和优质牧草产量,促进天然草地资源合理利用。     

祁连山海北高寒草甸生态系统大气氮湿沉降动态变化特征

对祁连山海北高寒草甸地区2010年和2011年大气氮湿沉降观测分析发现,海北高寒草甸地区NH_4~+-N、NO_3~--N和TIN湿沉降年平均浓度分别为0.35 mg/L、0.27 mg/L和0.62mg/L,对应的湿沉降年总量分别为1.78kg/hm2、1.40kg/hm2和3.19kg/hm2。湿沉降氮浓度和湿沉降氮量年内均有明显的季节变化,湿沉降氮浓度表现出冬季高夏季低,而湿沉降氮量则为夏季高冬季低。NO_3~--N和NH_4~+-N湿沉降浓度与降水量分别呈极显著的逆函数和幂函数负相关关系(P<0.001)。NO_3~--N和NH_4~+-N湿沉降量与降水量分别呈显著(P<0.05)和极显著(P<0.001)的线性正相关关系。NH_4~+-N与NO_3~--N湿沉降浓度和湿沉降量的比值与降水量均表现出弱的线性正相关关系(P<0.10)。海北高寒草甸地区的NH_4~+-N、NO_3~--N和TIN湿沉降量与世界和我国各地的农田、森林、城市相比处于低值区,而与处在大气清洁、海拔稍高的我国丽江玉龙雪山地区、西藏林芝地区相比基本相仿。