青藏高原高寒灌丛草甸生态系统碳平衡研究

利用静态密闭箱—气相色谱法观测的高寒金露梅Dasiphora fruticosa灌丛、丛间草甸土壤微生物呼吸CO2通量结果,结合研究区群落生物量及样方调查,对高寒灌丛草甸生态系统的碳平衡状况作了初步估测。结果表明:植物生长季高寒灌丛草甸生态系统初级生产力年净固定碳量461.83g/(m2·a),土壤通过微生物呼吸年碳净排放量376.78g/(m2·a)。碳素输入大于输出,系统存在较强的CO2吸收潜力,是大气CO2的汇,其年净交换吸收碳量85.05g/(m2·a)。     

基于DNDC模型的高寒草甸土壤有机碳含量动态研究

研究发现以气温升高为主导的气候变化严重影响高寒草甸土壤有机碳含量的动态变化,然而,关于气候变化和放牧对土壤有机碳的耦合效应知之甚少。本研究采用增温-放牧试验结合DNDC(denitrification-decomposition)模型,检测气候变化和放牧对青藏高原高寒草甸土壤有机碳含量的影响,并评估气候变化和放牧对土壤有机碳含量变化的贡献率。结果表明:气候变化对土壤有机碳产生负面影响;放牧强度通过增加践踏、落叶和粪便返还影响土壤有机碳含量。温度、降水结合放牧强度,解释了高寒草甸土壤有机碳含量变化的63.4%。气候变化是导致土壤有机碳波动的主要因素,该因素解释了土壤有机碳变化的61.9%。相比之下,放牧强度解释了其变化的1.6%。持续的气候变化和放牧会影响土壤有机碳的动态变化,进而影响草地生态系统的服务功能。草地生态系统管理应考虑到潜在的气候变化,以实现该系统的可持续发展。     

退化高寒草甸土壤有机碳分布特征及与土壤理化性质的关系

本研究对西藏当雄不同退化程度高寒草甸土壤有机碳分布特征及其与土壤理化性质演变进行分析,结果表明,土壤有机碳及有机碳密度均为正常草甸土壤>轻度退化草甸土壤>严重退化草甸土壤,且0~10 cm土层中有机碳含量及其密度均高于10~20 cm土层土壤。回归分析表明,土壤有机碳与土壤活性有机碳、土壤碱解氮、速效磷、速效钾及土壤含水量之间存在显著或极显著的正相关关系,其决定系数R2分别为0.913 9、0.977 1、0.931 4、0.665 3和0.715 6,直线回归方程分别为y=0.074 3x-0.026 1,y=2.676 8x+14.425 0,y=0.245 9x+3.347 9,y=4.296 5x+71.667 0,y=0.790 8x+5.424 5;而与土壤容重呈显著负相关关系（y=-0.016 7x+1.553 1）。土壤有机碳的损失,造成土壤养分和水分减少,土壤容重增大。通径分析表明,土壤有机碳的变化对碱解氮的影响最显著。     

放牧季节及退化程度对高寒草甸土壤有机碳的影响

高寒草甸是青藏高原的主要植被类型,本研究以青海省高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧季节及退化程度下高寒草甸土壤有机碳含量及密度的分异特征。结果表明,在0-30 cm土层内,土壤有机碳含量随土层深度逐渐减小。土壤有机碳含量暖季放牧与冷季放牧之间无显著差异(P0.05),且在不同土壤深度中一致。不同放牧季节下土壤理化性质及生物量各不相同。0-30 cm土层内,除0-5 cm未退化阶段土壤有机碳含量最高,其余各层土壤有机碳含量均在轻度退化阶段达到最大。土壤理化性质在不同退化阶段也变化各异,地下生物量随草地退化呈先增加后减小的趋势,而地上生物量随草地退化呈逐渐减小的趋势。冷季放牧高寒草甸土壤有机碳含量随草地退化呈逐渐减小的趋势,而暖季放牧土壤有机碳含量随草地退化呈先增加后减小的趋势。0-30 cm土层冷季放牧不同阶段土壤有机碳储量均低于暖季放牧,但未达到显著水平。可见,放牧强度的不同会对土壤有机碳的影响比放牧季节更大。     

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。     

祁连山东段不同退化高寒草甸土壤有机碳密度研究

于2008年在祁连山东段天祝地区选取轻度、中度和重度3个不同退化程度的高寒草地,以土壤有机碳密度为研究对象,探讨高寒草地在不同退化程度干扰下土壤有机碳密度的变化特征。结果表明:随着高寒草地退化程度的加重,土壤含水量降低,容重和pH值增大;土壤有机质和全氮有相似的变化趋势,中度与轻度或重度退化草地土壤有机质和全氮差异显著(P<0.05);土壤有机碳密度在0-10 cm土层显著高于其他土层(P<0.05),并随着土层加深有显著的垂直变化趋势;不同退化程度草地在0-30 cm土层总土壤有机碳密度表现为中度>轻度>重度退化草地。     

梯度增温对青藏高原高寒草甸生态系统碳交换的影响

高寒草甸是青藏高原主要的草地生态系统类型,对气候变化非常敏感,研究高寒草甸生态系统碳交换对升温的响应具有重要的理论和现实意义。在青藏高原中部地区的高寒草甸,使用开顶箱法(open-top chambers,OTCs)设置不增温对照(T_0)以及4个不同程度的增温处理(T_1、T_2、T_3、T_4),采用CO_2红外分析仪对生长季期间的碳交换进行连续3年的观测。结果表明,4个增温处理的5cm土壤温度较之于不增温对照分别增加1.73(T_1)、1.83(T_2)、3.03(T_3)以及3.53℃(T_4);土壤水分没有发生梯度变化。观测期间,净生态系统碳交换(net ecosystem carbon exchange,NEE)基本为负值,因此高寒草甸表现为碳汇。增温小于2℃促进总生态系统生产力(gross ecosystem productivity,GEP),但对生态系统呼吸(ecosystem respiration,ER)影响较小,因而促进NEE,即促进高寒草甸的碳吸收;但增温大于3℃则抑制GEP,对ER影响较小,因而总体上对NEE产生抑制作用。综上所述,在高寒草甸生态系统,适度增温促进碳吸收,增温过度则降低碳吸收。     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2交换量的"转折气温"

为了理解青藏高原高寒草地生态系统的碳动态变化和环境因子对其的调控关系,分析2年(2002和2003年)的涡度相关数据.结果表明,高寒草地生态系统是"碳汇",2年分别从大气吸收了286.74和284.94 g CO2.相关分析表明,高寒草甸生态系统CO2交换量与日平均气温有十分明显的相关性,而与光量子通量密度和土壤含水量没有明显的相关性."转折气温",是生态系统光合通化增长速率开始大于生态系统的呼吸增长速率时的气温.通过线性指数模型,发现高寒草甸生态系统的"转折气温"是2.47 ℃.在降雨和光量子通量密度基本不变,生态系统比较稳定的条件下,如果增温效应发生在气温大于2.47 ℃,高寒草甸生态系统的"碳汇"功能将得以加强,反之,发生在气温小于2.47℃,"碳汇"功能将被削弱乃至转变为"碳源".     

放牧对青藏高原高寒草地土壤有机碳含量的影响

【目的】受气候变化和人类活动影响,青藏高原生态安全屏障仍然面临退化草地面积大、固碳能力降低等生态风险。揭示放牧对青藏高原高寒草地土壤有机碳含量影响及调控因素,对于提升高寒草地生态屏障功能具有重要作用。【方法】采用 Meta 分析,明晰不同放牧强度对青藏高原土壤有机碳含量、理化性质影响的平均效应值,结合混合效应模型,揭示放牧对土壤有机碳影响效应的主要调控因素。【结果】放牧干扰极显著降低高寒草地土壤有机碳含量,降幅约 13. 93%,平均效应值-0. 15±0. 04 （P＜0. 001）。轻度、中度和重度放牧草地土壤有机碳降幅分别为 12. 19%、13. 06% 和 15. 63%,轻度放牧处理未达到显著性检验水平。放牧干扰显著降低高寒草地土壤速效钾、全磷、全氮和全钾含量,降幅分别为 14. 55%、10. 74%、9. 14%（P＜0. 01）和 3. 17%（P＜0. 05）。放牧显著增加速效氮含量和土壤容重,增幅分别为 11. 90% 和 12. 66%。放牧草地土壤有机碳效应值,主要受土壤速效钾、全氮含量、土壤容重和海拔影响,均达到显著性检验水平,效应值变异的解释强度为 69. 73%。【结论】轻度放牧提高土壤速效钾含量,有利于降低放牧引起的青藏高原高寒草地碳排放量。     

青藏高原退化高寒草甸草原分类的遥感研究

应用遥感技术,探讨了青藏高原巴颜喀拉山北坡,青海省达回县段退化高寒草甸草原的类型、分布、面积和遥感判译标志。将研究区内高寒草甸划分为五个类,两个亚类和三个退化草原型。重点分析了高山草甸草原退化的主要原因和遥感影像特征。研究结果表明,青藏高原高寒草甸牧业区,局部草甸载畜能力与局部草甸成土母质的理化特性密切相关。制定科学合理的放牧载畜量应考虑成土母质因素。     

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。     

青藏高原东部高寒草甸牦牛粪便的分解过程和科学管理

放牧家畜粪尿养分回归是影响草地系统的重要方式之一,特别是对于养分分解缓慢的高寒生态系统。本研究对青藏高原东部高寒草甸牦牛粪便自身养分特征以及夏、秋季节养分释放的动态变化进行了初步研究,并通过计算植物生长的养分需求和粪便养分输入量,探讨了高寒草甸牦牛粪便的科学管理问题。研究表明,研究地区典型高寒草甸每公顷每年通过牦牛粪便输入的氮量为79.4 kg,磷为11.8 kg。牛粪在夏季经过85 d的分解后,主要养分降为初始状态的0.48%~6.98%,基本完全分解;秋季养分的分解趋势与夏季相似,但是分解速率缓慢得多,主要养分只降为初始状态的13.44%~40.06%。据估计,研究地区平均每户牧民的牦牛每年可产4.08×105 kg鲜牛粪,其中需有3.08×105 kg牛粪用于维持草地肥力,8.93×104 kg鲜牛粪用于煮饭、烧茶、取暖等的燃料。这样,除了维持草地肥力和生活自用之外,仅剩余2.5%的牛粪。因此,不建议将牛粪用于培养食用菌等商业用途。     

青藏高原高寒草地放牧生态系统可持续发展研究

青藏高原由于受地理位置和气候条件的影响,大气、水源、土壤、草原、生物等保持着原生的洁净状态,是发展生态畜牧业的理想之地,高寒草地也是当地牧民赖以生存和世代经营的基础。结合放牧对青藏高原高寒草地的影响,从放牧生态系统的"结构—需求—供给"角度分析青藏高原高寒草地的可持续利用,探索青藏高原高寒草地放牧生态系统可持续发展的对策。     

高寒草甸优势物种饲用品质对短期放牧的响应

为了解放牧强度对高寒草甸牧草饲用品质的影响,以青藏高原东北边缘高寒草甸为对象,研究了轻度(0.75牦牛单位·hm-2)、中度(1.00牦牛单位·hm-2)和重度(1.25牦牛单位·hm-2)放牧下优势植物珠芽蓼(Polygonum viviparum)和线叶嵩草(Kobresia capillifolia)的全氮、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量以及牧草的可吸收营养物质总量和相对饲喂价值等的变化。在放牧末期,中度放牧下牧草的植株高度显著高于其他放牧强度(P0.05)。在整个放牧期,中度放牧下牧草的全氮含量高于其他放牧强度,其中珠芽蓼的全氮含量在放牧末期显著高于重度放牧(P0.05);各放牧强度间植物的酸性和中性洗涤纤维含量在放牧末期无显著差异;中度放牧下牧草的营养价值指数整体呈上升趋势或保持稳定。在青藏高原东北边缘,3年的短期中度放牧利用有利于高寒草甸主要优势物种珠芽蓼和线叶嵩草保持较高而稳定的饲用品质。     

青藏高原高寒湿地地表能量分配的动态变化

依据中国通量网2005年在青藏高原高寒湿地观测的地表能量数据, 分析了青藏高原高寒湿地地表能量分配的日变化和季节动态, 及非生物因素对其的影响.结果表明,潜热通量是地表有效能量的主要消耗部分,净辐射通量和潜热通量呈现出明显的单峰式变化,分别在8月和7月达到其最大值,显热通量在8月达到最大,而后缓慢降低.降雨能显著降低能量通量的各分量.相关性分析的结果表明,净辐射通量和潜热通量与非生物要素的存在较为明显的相关性,显热通量的相关性则较差.能量平衡比率平均为50.7%,其在生长季节明显高于非生长季节.     

短期牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤真菌群落的影响

牦牛放牧是青藏高原重要的人为干扰形式,放牧管理方式以及放牧强度对维持草地健康具有重要作用。为了明晰牦牛短期放牧对高寒草甸土壤真菌群落的影响过程,本研究在川西北典型高寒草甸进行牦牛放牧强度试验,设置了对照(禁牧)、轻度放牧(1头牦牛·hm^-2)、中度放牧(2头牦牛·hm^-2)和重度放牧(3头牦牛·hm^-2)4种放牧强度。结果表明短期(2年)放牧处理通过增加土壤中子囊菌门的相对丰度、降低担子菌门的相对丰度从而改变土壤真菌群落结构;土壤真菌群落多样性与丰富度在各放牧强度间差异不显著,但放牧均有增加土壤真菌群落多样性与丰富度的趋势。通过对真菌群落结构变化进行方差分解,发现放牧强度通过改变土壤养分进而影响真菌群落结构;通过对真菌的共现网络进行模块化分析发现,短期的牦牛放牧对真菌相互作用主要模块的相对丰度影响不显著,而放牧强度通过影响土壤中的养分含量来影响模块相对丰度。     

青藏高原“黑土滩”退化高寒草甸草原的形成机制和治理方法的研究进展

高寒草甸是青藏高原天然草地的主体,也是我国最重要和面积最大的一个草地类型。“黑土滩”是高寒草甸退化的综合表现,对当地、我国甚至东南亚和南亚的生态安全和经济发展具有重大的影响。本文论述了高寒草甸生态系统的气候、土壤、植被和动物特点,全面综述了“黑土滩”退化草地的特征和表现,分析了导致“黑土滩”形成的诸因素及其形成的综合原因和机理,阐述了“黑土滩”对生态环境和草地畜牧业生产的不利影响和危害,提供了恢复和治理“黑土滩”退化草地的原则和具体技术方法。     

鼠类活动对高寒草甸植物群落及土壤环境的影响

三江源区是青藏高原的重要组成部分,素有"中华水塔"之称,同时也是世界高海拔区生物多样性最丰富、最集中的地区,有"高原生物基因库"之称.但由于近年来气候变暖、冰川退缩、过度放牧等因素致使三江源区草地退化严重,其中频繁的鼠类活动无疑进一步加剧了草地退化的速度和进程.鼠类活动对三江源区整个草甸生态系统既有消极的作用,又有积极...