青藏高原高寒草甸组分种花期物候对施肥响应

青藏高原东部高寒草甸封育和施肥生境中18个植物物种物候对施肥的响应结果表明,施肥导致双子叶植物(不含豆科)的始花期、开花峰值期和终花期轻度提前或者轻度推迟,花期持续时间轻度延长或者缩短;豆科植物的始花期轻度推迟,开花峰值期和终花期与对照无差异,花期持续时间轻度缩短;施肥未能够显著改变双子叶组分种的花期物候。施肥导致禾本科物种的始花期、开花峰值期、终花期显著推迟,花期持续时间轻度延长或者缩短。对照(封育)群落组分种种间开花峰值期为集中分布,科内开花峰值期为随机分布;施肥处理下群落组分种间开花峰值期为集中分布,双子叶组分种科内开花峰值期为随机分布,禾本科组分种科内开花峰值期为集中分布;施肥改变了施肥生境中禾本科组分种的花期分布模式。高寒草甸群落组分种花期物候对施肥响应存在差异。     

川西北高寒草甸对火烧干扰的短期响应

2011年9月对道孚县灌丛草甸火烧后的植物群落特征与土壤环境进行了调查研究。结果表明,火烧对高寒草甸植物群落有显著的负面作用(P0.05),灌丛的盖度、高度、株丛数、基围和生物量均显著减少(P0.05),草本植物群落的盖度、高度和生物量也显著减少(P0.05);火烧对植物群落地上部分的生长有显著的抑制作用(P0.05),但有利于草本植物地下根系的生长,且火烧使高寒草甸草本植物群落的丰富度和多样性指数提高。高寒草甸土壤理化性质和土壤微生物的变化表现为:土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、10-20 cm土层容重和速效磷明显增加(P0.05),而土壤pH值和全钾显著下降(P0.05)。     

西藏怒江流域高寒草甸气候生产潜力对气候变化的响应

根据西藏怒江流域9个气象站1980-2008年年平均气温、年降水量资料,采用Miami模型研究该流域高寒草甸气候生产潜力的地域分布以及年代际变化。结果表明,近29年西藏怒江流域气候生产潜力中上游主要受温度条件的制约,中下游主要受降水条件的制约,气候生产潜力与年降水量和主要生长季平均温度显著正相关。总体上气候生产潜力的分布存在较大的地区差异,下游地区明显高于上游地区。过去29年,由于温度的逐年升高,伴随降水的增加,气候生产潜力呈逐渐增加趋势,且增幅较明显。整个怒江流域未来90年(2011-2100年)有向“暖湿型”气候方向发展的趋势,降水将成为该流域气候生产潜力的主要气候限制因子,总体上气候生产潜力呈增加趋势,但增幅不大,未来气候对该流域畜牧业发展和生态环境改善有利。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构对增温的响应

为揭示增温对高寒草甸土壤线虫群落的影响,利用OTC模拟短期和长期增温对藏北高寒草甸土壤线虫群落进行比较研究。结果表明,短期和长期增温改变了土壤线虫的群落组成,增加了双垫刃属(Ditylenchus)和丽突属(Acrobeles)丰度。长期增温导致食真菌类线虫丰度显著增加,但各处理间食细菌类线虫、植物寄生类线虫、杂食/捕食类线虫丰度以及cp1-5类群的丰度和属数量无显著差异(P0.05)。短期和长期增温均降低了土壤线虫的多样性和均匀度,其中2015年短期增温处理显著降低了其多样性。2015年和2016年短期和长期增温土壤显著降低了线虫数量,较对照分别降低了34.45%、32.09%和25.34%和22.66%。各处理样地间MI(Maturity index)、NCR(Nematode channel ratio)、PPI(Plant parasite index)和WI(Wasilewska index)指数无显著差异(P0.05),且均表现出WI1,NCR0.5,表明增温对高寒草甸的健康状态影响不大,土壤有机质矿化途径主要由食细菌和真菌线虫参与。环境因素与土壤线虫数量冗余分析表明,植物总盖度、莎草科盖度、土壤温湿度、细菌和真菌数量对土壤线虫数量影响达到显著水平(P0.05),增温通过改变植物、土壤理化性质和微生物数量等环境因子而影响高寒草甸土壤线虫群落组成。     

藏北高原高寒草甸光能利用效率对短期模拟增温的响应

光能利用效率(light use efficiency,LUE)是一个非常重要的生理生态指标。定量化不同时空尺度上的LUE对研究全球碳循环和气候变化有重要的指示作用。为了评估LUE对气候变暖的短期响应,2013年6月底在藏北高原一个高寒草甸布设了模拟增温实验,采用开顶式气室提高环境温度。通过控制开顶式气室的开口大小实现两个幅度的增温,开口直径分别为0.60和1.00 m。基于MODIS算法,利用观测的日最小空气温度和白天的平均饱和水汽压差模拟了2013年7-9月的各个处理的LUE。结果表明,开口直径0.60和1.00 m的开顶式气室分别显著增加了0.60和0.20 kPa的2013年7-9月份平均的饱和水汽压差。开口直径0.60 m的开顶式气室显著增加了0.66℃的2013年7-9月份平均的日最低空气温度,而开口直径1.00 m的开顶式气室则非显著增加了0.25℃的2013年7-9月份的日最低空气温度。 开口直径0.60和1.00 m的开顶式气室分别显著减少了约12.9%(即0.06 g C/MJ)和3.1%(即0.01 g C/MJ)的2013年7-9月份平均的LUE。因此,气候变暖将可能会减少藏北高原高寒草甸的光能利用效率,且可能会随着增温幅度的增大LUE的减少幅度增大。     

高寒草甸表层土壤物理性状对短期放牧的响应

为探讨不同放牧强度对高寒草甸土壤物理性状的影响,设重度放牧(HG)、中度放牧(MG)和轻度放牧(LG)3个放牧强度样地,调查放牧样地表层土壤(0~10cm)的土壤容重、孔隙度、土壤饱和含水量、田间持水量、有效含水量并土壤持水和入渗性能。结果表明,LG和MG的初始含水量、毛管持水量与非毛管持水量均显著高于HG,LG的土壤饱和含水量和田间持水量均显著高于HG,但3个放牧强度间土壤容重、孔隙性状、土壤有效含水量和非毛管持水量均无显著变化;入渗曲线高低为LGMGHG,用模型模拟曲线,拟合精度为Horton模型通用经验模型Philip模型Kastiakov模型;初始入渗率、平均入渗率、稳定入渗率和90min入渗总量均表现为LG显著高于HG;土壤入渗性能均与土壤初始含水量、总孔隙度、非毛孔隙度、通气孔隙度、饱和含水量、田间持水量、有效含水量、非毛管持水量、毛管持水量、最大持水量显著正相关,与土壤容重显著负相关,与毛管孔隙度相关性不显著,但初始入渗率与初始含水量、田间持水量、有效含水量及毛管持水量无显著相关性。回归分析表明,土壤通气孔隙度和有效含水量是影响入渗率的限制因子。短期轻度放牧有利于土壤持水和导水,降低土壤物理结构退化风险;Horton模型适用于该区放牧草地入渗过程的模拟。     

植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒矮嵩草草甸及其开垦后形成的农田和一年生人工草地作为研究对象,研究了高寒草甸不同土地利用方式下生物量和植物-土壤系统固定的有机碳量的变化.结果表明:3种土地利用方式相比较,地上生物量由高到低依次为人工草地＞农田＞高寒草甸(P＜0.01),分别为11.83、9.78和4.36 t/hm2;3种土地利用方式下地下生物量剖面分布均呈倒金字塔形,0～40 cm地下生物量为高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.01),分别为15.74、5.61和1.24 t/hm2.随着高寒草甸土地利用方式改变,植物群落碳素固定量也随之减小,其序列由高到低依次为:高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.05),其值分别为7.63、6.81和4.51 t/hm2.     

高寒草甸冬季牧场土壤持水能力对草地封育的响应

以祁连山东段冷龙岭南麓的高寒草甸冬季牧场为研究对象,采用"空间序列代替时间序列"的方法探讨不同草地封育年限(0年:自由放牧,7、10、11、13、16、18、21和23年)对土壤理化性状及持水能力的影响.结果表明,土壤容重、有机碳和全氮等理化性状对草地封育无显著响应,其变化幅度小于5％,土壤饱和持水量、毛管持水量和田间...     

不同海拔梯度高寒草甸生物量变化

采用样方法分析了3 881 m、4 063 m、4 160 m、4 355 m、4 379 m和4 450 m 6个海拔梯度高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸形态指标和生物量变化.结果 表明:海拔高度为3 881 m时,株高达到最大值,为15.33 cm;海拔高度为4160m时,物种数则为最大值(11种)...     

青藏高原东北边缘地区高寒草甸群落特征对封育的响应

封育是退牧还草恢复退化草地的主要措施,而封育的时效限制着该措施的实施年限。本研究连续6年监测了青藏高原东北边缘天祝县高寒草甸群落特征对封育的响应。结果表明,高寒草甸群落盖度、高度、物种多样性及生物量均随着封育年限增加表现为先显著降低,后显著升高,再显著降低(P<0.05),第4年时群落高度和盖度最高,物种多样性和生物量最大,说明高寒草甸适宜封育时间是4年。     

青藏高原高山草甸群落生物量及多样性对氮素添加的响应

为了探测大气氮沉降对高山草甸的影响,设置对照(N_0)、低氮14.3g·m~(-2)(N_5)、中氮28.6g·m~(-2)(N_(10))和高氮57.1g·m~(-2)(N_(20))4个氮素(NH_4NO_3)添加水平,连续3年对青藏高原东部的高山草甸群落进行施氮处理,测定各添加水平下群落生物量及物种多样性的变化。结果表明,随着氮素添加量的增加,地上生物量逐渐增加,在N_(20)达到最大,且地上生物量在空间格局上呈现向上转移的趋势;随氮素的增加,地下生物量先增大后减小,在N_(10)最大,且有向浅层表土(0-10cm深度)转移的趋势。各功能群中,禾草类植物的地上生物量从N_0到N_(20)逐渐增加,在N_(20)达到最大,其在地上总生物量中所占的比例也在N_(20)达到最大。另外,随着施氮量的增加,植物物种多样性呈现出逐渐降低的趋势。可以看出,氮素添加对高山草甸群落的结构有着明显的影响。     

补播对高寒草甸生产力和植物多样性的影响

为了解补播对高寒草甸退化草地恢复过程中群落生产力、功能群结构和物种多样性方面的影响,于2010年5月以位于青藏高原东段的玛曲高寒草甸为研究对象,进行了补播试验。结果表明,补播显著提高地上生物量,同时物种数和丰富度指数Margalef也有显著增加,其中补播处理地上生物量是不补播处理的1.31～1.44倍。补播后莎草类和禾草类地上生物量都呈增长趋势,补播后禾草类地上生物量显著提高,其中最高是不补播的2.7倍,杂类草在群落中所占比例显著降低。适量补播既可以使草地的经济价值得以提高,同时也有利于高寒退化草地的恢复和生态系统的稳定。     

高寒草甸土壤微生物群落功能多样性对广布弓背蚁蚁丘扰动的响应

为了解蚂蚁在高寒草甸生态系统中的功能和作用,评估和认识高寒草甸生态系统的健康状况和稳定性,利用Biolog-ECO生态板法对蚁丘干扰后高寒草甸土壤理化性质以及土壤微生物功能多样性进行研究分析,结果表明,1)蚁丘扰动后0~10 cm土层土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量均显著高于蚁丘10~20 cm土层(P<0.05),而蚁丘扰动与土层深度的交互作用对理化性质均无显著影响(P>0.05);2)蚁丘干扰后高寒草甸土壤微生物多样性指数(Shannon-Weiner指数、Pielou指数、McIntosh指数和底物碳源利用数)有所增加;3)主成分分析表明蚁丘干扰对土壤微生物功能多样性产生了影响,改变了微生物代谢功能特征,土壤微生物利用的主要碳源是碳水化合物、氨基酸类和羧酸类;4)冗余分析表明土壤养分影响土壤微生物碳源代谢特征和功能。因此,由于蚂蚁的挖掘活动、有机质的累积等改变了蚁丘土壤微环境,进而改变了土壤微生物的碳源利用类型和代谢功能。     

高寒草甸土壤异养呼吸对气候变化和氮沉降响应的模拟

利用研究区植被、土壤和气候观测资料,借助CENTURY模型研究了高寒草甸土壤异养呼吸CO₂通量动态变化。结果表明,1)CENTURY模型较好地反映了高寒草甸土壤异养呼吸季节变化。模拟结果与试验点观测结果相吻合,风匣口和干柴滩2个试验点观测值与模拟值的线性回归方程分别为y=0.7776x+23.796(R²=0.6885, n=31)和y=0.9487x-8.6994(R²=0.6062, n=30)。2)过去46年(1960-2005年)研究区年平均气温趋于暖化,平均线性增温率为 0.35℃/10 a。降水量变化不明显,呈振幅较为稳定的波动变化。同期CENTURY模型模拟的高寒草甸土壤异养呼吸CO₂通量呈波动性缓慢上升的趋势,通量变化范围在479.22~624.89 g C/(m²·a) 之间,平均值为(539.56±34.32) g C/(m²·a),通量增加率为16.5 g C/(m²·10 a)。对模拟结果与气温、降水量之间进行的相关性分析结果显示,土壤异养呼吸CO₂通量与气温呈显著正相关(r=0.70,P<0.05),与降水量相关性不显著。3)氮沉降增加显著促进了高寒草甸土壤异养呼吸CO₂通量。中氮(MN)和高氮(HN)与对照(CK)处理间差异极显著(P<0.01),但中氮(MN)与高氮(HN)处理间差异不显著。说明,长期受低温和土壤有效氮限制的高寒草甸对气候变化响应敏感,高原气候的暖化和氮沉降的增加均能引起土壤异养呼吸作用的小幅上升,但可能由于异养呼吸作用对氮沉降存在着一定的“氮饱和”现象,随着大气氮沉降的倍增,其促进效应降低。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

土壤线虫在高寒草甸生态系统物质循环和能量传递过程中起重要作用。高寒草甸植物对氮沉降极为敏感,但增氮对土壤线虫群落结构和多样性的影响仍不明确。本研究在西藏那曲高寒草甸开展模拟氮沉降试验,设置0、7、20、40 kg N·hm^-2·a^-14个增氮水平(硝酸铵),研究增氮对高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性的影响。结果表明：1)增氮显著改变了高寒草甸土壤线虫的群落组成,并且降低了线虫多样性和均匀度;2)N₂₀、N₄₀显著提高了食细菌线虫(Ba)类群的相对丰度,较对照组分别提高了30.4%和31.7%;3)线虫多样性指数(H’)和均匀度指数(J)均表现为N_ck>N₄₀>N₂₀>N₇,不同处理间植物寄生线虫指数(plant parasite index,PPI)、自由线虫成熟度指数(maturity index,MI)、瓦斯乐思卡指数(wasilewska index,WI)无显著差异。在不同增氮条件下,线...     

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。     

3种高寒草甸土壤CO2通量及碳密度差异变化

在祁连山东缘选择珠芽蓼草甸(P)、针茅草地(S)、杜鹃灌丛草甸(R)3种高寒草甸,利用LI-8100A土壤CO2通量自动测定系统与室内分析相结合的研究方法,分析了土壤有机碳密度、碳通量的动态及其与环境因子的关系。结果表明:不同植被类型的土壤有机碳密度差异显著,大小顺序为R>S>P,随土壤深度的增加,土壤碳密度降低;土壤CO2通量大小顺序为S>P>R,样地P、S呈单峰变化。峰值均出现于14∶00～15∶00;土壤CO2通量与近地面的空气湿度、碳含量显著负相关,与土壤温度、近地大气温度显著正相关,与土壤含水量无明显相关性。     

高寒草甸魏斯氏乳酸菌的分离鉴定及理化特性研究简

 本试验对青藏高原藏北嵩草附着乳酸菌进行了分离培养,并利用传统培养法和１６ＳｒＲＮＡ序列分析对分离乳酸菌进行了鉴定,以期探讨高寒地区乳酸菌的发酵生物学特性并分离筛选优良发酵乳酸菌。试验共分离得到１７株乳酸菌,其中有６株菌为食窦魏斯氏乳酸菌（Weissella confusa）,其余均为融合魏斯氏乳酸菌（Weissella cibaria）。分离出的融合魏斯氏乳酸菌菌株均能在４℃条件下生长,其中有５个菌株能在ｐＨ值为３的培养基中生长,且分离的食窦魏斯氏乳酸菌均能利用半乳糖,１０株融合魏斯氏菌均能够发酵利用阿拉伯糖。体现出高寒地区分离出的融合魏斯氏乳酸菌菌株具有耐低温,耐酸性强和发酵利用碳源广泛的特征。     

放牧强度对高寒草甸群落特征及植被生存状态的影响

植物群落特征和生存状态变化能够反映植物群落内种间关系和演替进程。本研究以青海海北地区高寒草甸的冷季放牧场为研究对象,分析比较了禁牧封育(CK,禁牧)、轻度放牧(LG,4.5只羊·hm?2)、中度放牧(MG,7.5只羊·hm?2)和重度放牧(HG,15只羊·hm?2) 4种放牧压力对植物群落特征及各功能群代表性植物生存状态指数的影响。结果表明：1)禾本科的重要值在轻度放牧时最大,莎草科的重要值在禁牧样地中最大,杂草类植物的重要值在重度放牧样地中最大。2) Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Patrick丰富度指数随着放牧强度的增加均呈增加趋势。3)轻度放牧样地中垂穗披碱草(Elymus nutans)和山地早熟禾(Poa orinosa)的生存状态指数最高,禁牧样地中矮生嵩草(Kobresia humilis)和钝苞雪莲(Saussurea nigrescens)的生存状态指数最高,但随着放牧强度的增加,钝苞雪莲(Saussurea nigrescens)的生存状态指数也随之增加。研究结果表明放牧强度增加能提高高寒草甸群落多样性,禾草类生存状态和在群落中的优势地位下降,杂草类生存状态和在群落中的优势地位上升,草地质量下降。