青藏高原放牧高寒草甸主要温室气体通量及其主控因素研究

在青藏高原高寒草地不同放牧强度区设4个试验样地,分别为原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM),监测草地温室气体通量。结果表明:不同放牧强度对草地温室气体通量影响显著,放牧活动对高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化比较迟滞。通过逐步回归分析和因子拆分得知,草甸甲烷通量影响较大的环境因素为土壤紧实度和有机质,分别能解释44.6%和28.4%的总变异,CO2通量影响较大的环境因素为紧实度和生物量,分别能解释36.1%和32.8%的总变异,氧化亚氮通量影响较大的环境要素为紧实度和有机质,分别能解释50.1%和22.9%的总变异,家畜的践踏作用使退化草地紧实度增加,进而引起温室气体通量的改变,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。     

西藏纳木错高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸主要温室气体通量对比研究

青藏高原高寒草地占我国天然草地的40%,研究其温室气体源汇强度及驱动因子具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法,在西藏纳木错地区开展高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸的生态系统呼吸、CH₄和N₂O通量观测,生长季内的观测表明：高寒草原和高寒草甸生态系统呼吸分别为（283.7±14.4） mg·m^-2·h^-1和（275.7±20.6） mg·m^-2·h^-1,低于有机质丰富的沼泽化草甸,为（591.6±53.2） mg·m^-2·h^-1。高寒草原和高寒草甸均是CH₄的汇,其生长季均值分别为（-84.9±7.6） μg·m^-2·h^-1和（-39.2±4.6） μg·m^-2·h^-1;而沼泽化草甸是CH₄的源其均值为（149.2±34.2） μg·m^-2·h^-1。高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸均为N₂O的源,生长季排放量分别为（7.3±2.8）,（3.0±1.1）和（2.2±4.3） μg·m^-2·h^-1。土壤水分总体控制着高寒草地CH₄通量的时空变化,在土壤水分含量约大于30%的沼泽化草甸表现为CH₄的排放源,而在土壤水分含量低于30%的高寒草原和草甸表现为CH₄的汇;生长季水分含量越高,对CH₄的吸收越弱。     

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。     

青藏高原高寒湿地温室气体释放对水位变化的响应

为了探究水位变化对青藏高原高寒湿地温室气体释放的影响,以高原东部若尔盖典型高寒湿地为研究对象,采用“中型实验生态系”的技术手段,研究了两种不同水位情形 [稳定水位(SW,0 cm)和波动水位(DW,从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm)] 对高寒湿地二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)三种温室气体释放的影响。结果表明,1)高寒湿地水位变化对土壤(0~10 cm)可溶性有机碳(DOC)没有显著影响;水位从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm,对铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的转化起到了促进作用;2)水位变化对高寒湿地CO₂释放影响不显著,SW和DW处理下CO₂累积释放量分别为235.2和209.7 g/m²;3)水位变化对CH₄释放有显著影响,CH₄累积释放量从SW处理的1.79 g/m²下降到DW处理的0.86 g/m²,下降了52.18%;4)水位波动处理抑制了N₂O的释放,其在SW和DW条件下的累积释放量分别是6.72和-7.36 mg/m²;5)高寒湿地土壤温度在10 ℃以上,CO₂和CH₄释放量与其呈显著正相关性,水位下降提高了CO₂和CH₄释放与温度的拟合度。     

增温对青海湖流域高寒沼泽草甸主要温室气体通量的影响

全球变暖下的温度升高对陆地生态系统碳循环产生了较大影响,而高寒沼泽草甸生态系统是气候变化的敏感区域.以青海湖流域两种类型高寒沼泽草甸(小泊湖湖滨湿地和瓦颜山河源湿地)为研究对象,利用开顶箱法(OTC)模拟全球变暖,采用静态箱—气相色谱仪法探究了2018年9月两地在增温处理下三种主要温室气体(CH4、CO2和N2O)的日...     

水热互作对多年冻土区高寒沼泽草甸土壤温室气体排放的影响

为了探究温度和水分变化对多年冻土区高寒沼泽草甸土壤温室气体排放的影响,设置温度5,10和15℃(记作T5,T10和T15)和水分梯度75%,100%,130%土壤持水力(Water holding capacity, WHC,记作W75, W100和W130)室内交互培养实验。结果表明：各水分处理CO₂累积排放量随温度增加而增加,W75T5处理最低(818.59 mg·kg^-1),W100T15处理最高(3 420.50 mg·kg^-1);W75和W100处理CH₄累积排放量无明显规律,W130处理CH₄累计排放量随温度增加而增加;W75处理N₂O累计排放量随温度增加而降低,W100和W130处理随温度增加先增加后降低。CO₂累积排放量与微生物量碳显著负相关,与pH和过氧化氢酶显著正相关;CH₄累积排放量与电导率、脲酶显著负相关。温度、水分及其交互作用对全球增温潜势(GWP)影响显著;水热因素和土壤性质共同解释了...     

祁连山区高寒草原土壤肥力特征及肥力因子间的关系(简报)

对祁连山区的8个草原土壤类型进行典型采样分析,结果表明养分含量差异很大,可分为高含量和低含量2组(A组和B组),前者包括亚高山灌丛草甸土、高山草甸土、山地黑钙土和亚高山草甸土,有机质含量在14%以上,而后者包括山地栗钙土、山地棕钙土、亚高山草原土和高山草原土,有机质含量在4%以下。其中以亚高山灌丛草甸土最高,达19.61%;而以高山草原土最低,为1.77%。pH值变化范围为7.2～8.4。阳离子代换量的变化趋势亦同有机质,最高为亚高山灌丛草甸土,最低为亚高山草原土,分别为65.61和10.64m·e·/100g。全量养分的特点为低磷高氮富钾,全氮含量为0.097%～0.981%,全磷为0.045%～0.105%,全钾为2.13%～4.05%。速效养分以贫磷为特征,A组土壤略高为13.2×10-6～28.2×10-6,而B组则为1.8×10-6～4.9×10-6。除全钾、速效钾和pH值外,其他指标两两之间具有较好的相关性。特别是有机质和阳离子代换量,与其他指标的相关系数均在0.844以上,可将有机质含量作为土壤营养状况的首选判断因子。建议在进行草原培育或建植人工草地时应注意补充磷素,对高山草原土、亚高山草原土还应适当施氮或补播豆科牧草。     

高寒草甸粪斑的温室气体排放

为了解生长季牦牛粪斑覆盖对高寒草甸生态系统温室气体排放的影响, 于2012年6月25日-9月24日基于添加牛粪处理定位试验, 利用静态箱-气相色谱法对高寒草甸生态系统N2O、CH4和CO2通量进行测定。结果表明, 粪斑覆盖对其生态系统N2O、CH4和CO2排放具有刺激效应, 其发生在粪斑覆盖的1―50 d, 且3类温室气体峰值出现时间各异;粪斑覆盖导致的系统温室气体排放潜势较无牛粪覆盖增加了39.2%, 其N2O、CH4和CO2的累积排放量分别为0.095、0.412、2 064 g CO2·m-2, 全球变暖潜势为2 102 g CO2·m-2。因此, 高寒草地牦牛粪斑是重要的温室气体来源之一, 在估测生态系统对气候变化的贡献中不可忽视。     

青藏高原高寒湿地生态系统碳水通量与水分利用效率研究

为明晰高寒湿地生态系统碳水耦合机制,本研究基于2004—2009连续6年青海海北高寒湿地生态系统通量数据计算出总初级生产力和蒸散量变化,进而计算出高寒湿地水分利用效率变化。结果表明：年际尺度上,湿地生态系统呼吸速率、水分利用效率和生态系统CO₂净交换量均呈极显著上升趋势;季节尺度上,连续6年间非生长季生态系统碳排放总量大于生长季碳吸收总量;针对生态系统呼吸速率和水分利用效率均呈现出生长季值大于非生长季值;结构方程模型结果揭示相对湿度极显著影响高寒草甸湿地生态系统CO₂净交换量、生态系统呼吸速率和水分利用效率变化;水分利用效率和生态系统CO₂净交换量分别受净辐射和降水量的极显著影响。该研究结果可为高寒生态系统碳水耦合及对气象因子变化适应等提供理论依据。     

青藏高原北缘3种高寒草地的CH4CO2和N2O通量特征的初步研究

高寒草地温室气体排放研究已成为高寒草地与气候变化关系的重要议题之一,但目前的研究多集中于单种类型草地的温室气体通量研究,缺乏多种草地类型间的比较。本研究于2009年以高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛为研究对象,利用静态箱法研究3种草地的CH_4、CO_2和N_2O通量特征。结果显示,天然高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛是大气CH_4的汇,大气CO_2和N_2O的源,其CH4通量分别为-21.4、-28.1和-41.1μg·m~(-2)·h~(-1);CO_2通量分别为360.6、447.9和475.1 mg·m-2·h-1;N_2O通量分别为34.2、51.6和50.6μg·m~(-2)·h~(-1)。生长季的高寒草地CH_4吸收占全年的42.4%~45.6%,生长季的CO_2和N_2O排放量分别占全年的64.1%~67.8%和37.9%~66.7%。土壤5 cm温度与CH_4、CO_2、N_2O通量分别呈负相关、正相关和正相关关系,除高寒草甸CH_4通量外土壤5 cm与其他草地温室气体通量均达到显著水平(P0.01);土壤湿度与草地CH_4和CO_2通量呈正相关,与N_2O通量呈负相关,但仅与高寒草地CH_4和CO_2相关性达到显著水平(P0.01)。土壤呼吸温度敏感性大小(Q10)值显示,CO_2通量较CH_4和N_2O通量对温度更为敏感。将3种草地的CH_4、N_2O通量值换算为等量CO_2后发现草地温室气体通量造成的温室效应表现为高寒灌丛栽培草地高寒草甸。     

三江源区不同海拔高寒草原土壤养分及化学计量特征

为探究海拔变化对高寒草原土壤养分及化学计量特征的影响,本试验在青海省南部三江源区选取了5个海拔梯度（2 512,3 005,3 490,3 977和4 493 m）的高寒草原样地,对各样地地上生物量、植物群落特征及不同土层土壤理化性质进行分析。结果表明：在该研究区随着海拔的升高,植物Shannon指数增加,土壤容重先上升后下降;土壤中碳、氮、磷含量变化范围分别是：11.33~71.66 g·kg^-1,0.71~4.47 g·kg^-1,0.30~1.05 g·kg^-1;土壤的碳、氮含量先增后降,磷呈上升趋势;土壤中C/N,C/P,N/P范围分别为13.65~21.35,39.37~90.58,2.88~4.24,均随海拔的增加先升后降,在海拔3 490 m处达到最高。相关性和主成分分析表明,海拔与土壤中氮和磷含量呈现极显著正相关（P<0.01）,和N/P呈现极显著负相关（P<0.01）。研究区高寒草原植物生产力主要受氮素的影响。     

青藏高原高寒草原生态系统植被磷含量分布特征及其影响因素

采用野外调查与室内分析相结合的研究方法,对高寒草原生态系统植被磷含量的分布特征及其影响因素进行研究。结果表明：青藏高原高寒草原19个草地型植物叶片磷含量的平均值为1.8489±0.6411 g·kg^-1,变异系数为34.67%,植物根系磷含量的平均值为1.4130±0.3524 g·kg^-1,变异系数为24.94%,植被磷含量总体呈现出东西部高而中间低的态势和斑块状交错分布格局;影响植物叶片磷含量的关键环境因子为：土壤有机质含量> 土壤总有机碳含量> 全氮> 年均气温> 最冷月均气温> 10~20 cm土壤容重> 20~30 cm土壤容重> 土壤水溶性碳含量> 土壤全磷含量> 土壤pH值> 植被高度> 土壤HCO₃^-含量> 6—9月降水率> 土壤速效钾含量> 土壤速效氮含量;影响植物根系磷含量的关键环境因子则为：年均相对湿度> 年均降水量> 10~20 cm土壤容重> 0~10 cm土壤容重> 10~20 cm土壤含水量> 最冷月均气温> 最暖月均气温> 20~30 cm地下生物量> 土壤pH值。     

三江源退化高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系

为探究三江源不同退化程度高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系,以青海省玛多县地区不同退化程度高寒草原为研究对象,调查植被群落特征,测定土壤微量元素(铁、锰、铜、锌、硼、钼、硒)含量,分析影响高寒草原植被群落退化的关键土壤微量元素。研究结果表明：随着高寒草原退化的加剧,草地盖度逐渐降低,草地多样性、丰富度、地上生物量呈先升高后降低趋势;土壤中微量元素的含量均呈下降趋势;植被群落特征与土壤中铁、锰、铜、锌、硼、硒含量正相关,其中与土壤铁、有效铜、有效硼的含量的关系最为密切。     

内蒙古草原N2O和CH4排放通量及其季节变化特征研究

１９９８年５－１２月,作者在内蒙古半干旱原用静态箱法进行原位Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放通量观测,分析了Ｎ２Ｏ、ＣＨ４排放量及其季节变化和相关过程,定时估计草原Ｎ２Ｏ和ＣＨ４收支在人类活动下的变化。重点讨论了内蒙古古草原型群落羊草,大针茅和退化草原Ｎ２Ｏ和ＣＨ４的排放通量及其季节变化特征。     

三江源区不同退化梯度高寒草原土壤重金属含量及其与养分和酶活性的变化特征

为了探讨不同退化梯度高寒草地土壤重金属含量对土壤养分和酶活性的影响,本试验以三江源区玛多县周边高寒草地未退化（Non-degraded grassland,ND）、轻度退化（Light degraded grassland,LD）、中度退化（Moderate degraded grassland,MD）以及重度退化（Heavy degraded grassland,HD）4种不同退化梯度为研究对象,分别采取高寒草地0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土样,对土壤理化性质（全氮、全磷、全钾和全碳等）、酶活性（脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶）和重金属含量（铜Cu、铬Cr、铅Pb、锌Zn和镉Cd）进行测定和分析。试验结果表明,土壤理化性质、酶活性和重金属含量随着高寒草地退化程度的加剧呈先降低后上升再降低的趋势。土壤理化性质中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤全碳、硝态氮和pH差异显著（P<0.05）;10~20 cm土层土壤全氮、硝态氮、全碳和pH差异显著（P<0.05）;20~30 cm土层土壤全氮和全碳差异显著（P<0.05）。土壤酶中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶,差异显著（P<0.05）;10~20 cm和20~30 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶差异显著（P<0.05）。土壤重金属元素含量中,不同退化程度草地0~10 cm和10~20 cm土层土壤Cu,Cd,Zn以及20~30 cm土层Cu,Cr,Cd差异显著（P<0.05）。同一退化程度随土层加深重金属含量具富集趋势。相关性分析显示5种重金属含量与土壤理化性质和土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及过氧化氢酶显著相关（P<0.05）。根据土壤污染负荷指数法计算,各退化梯度土壤均属于重金属中度污染。综上所述,本试验分析了不同退化草地土壤物理变化、酶活性变化及重金属含量变化,可为三江源高寒草地土壤健康、资源可持续利用、防止土壤退化提供参考。     

施肥对黄土高原紫花苜蓿草地N2O通量及生产性能的影响

以黄土高原旱区5年龄的紫花苜蓿为（Medicago sativa）研究对象,设置4个施氮处理水平：0 kg·hm^-2（N0）,50 kg N·hm^-2（N50）,100 kg N·hm^-2（N100）和150 kg N·hm^-2（N150）。选取排放系数、N肥利用率和氧化亚氮（N₂O）通量作为N利用效率及N₂O排放的评价指标,选择叶面积指数、干物质（Dry matter,DM）产量、粗蛋白（Crude protein,CP）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber,NDF）和酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber,ADF）、相对饲用价值（Relative feed value,RFV）作为生产性能和营养品质指标,探究不同施N量对苜蓿草地N₂O通量及生产性能的影响,并通过灰色关联分析法对其进行评估,以期获得协调N₂O减排与提高生产性能的最佳施N量。结果表明：施N增加苜蓿草地每公顷DM产量,N150处理下头茬产量最高,达到8 885 kg·hm^-2;N肥施入能提高苜蓿CP含量,并提高饲用品质（降低ADF和NDF含量）;灰色关联分析结果中N50排序最优,并与N150归为一类。因此,综合考虑N₂O通量和生产性能,该地区苜蓿草地最佳施N量为50 kg N·hm^-2。     

环境因素影响草地柠条生长的主成分及典型相关分析

为探讨柠条灌木林与各影响因素在生态恢复过程中的相互作用,并为柠条灌木林资源的合理开发利用提供理论依据,利用1985-2007年观测资料,选取18个指标,分别代表生长因子、气候因子、地形因子和土壤水分因子,基于主成分分析和典型相关分析,对宁夏固原河川上黄东山草地柠条林的生长过程进行了研究。结果表明:影响草地柠条生长的诸因子经主成分分析后可得5个主成分;其中气候因子、地形因子影响生长因子和土壤水分因子,同时生长因子又受土壤水分因子的制约。不同因子指标集团的典型相关分析表明,气候因子的积温、蒸发量影响地径和生物量,SW1、SW2、SW3、SW4、SW5和SW6受坡位、海拔、积温和蒸发量的共同影响,而生物量、株高和冠幅主要受SW2、SW3、SW4、SW6的影响。     

江河源区高寒草甸退化序列秃斑热岛效应研究

秃斑是江河源区高寒草甸退化序列普遍存在的地理景观,以江河源区高寒草甸退化序列秃斑为对象,分析表土5cm处温度日动态、月动态和季节动态及土壤有机碳与全年、生长季＞0℃积温的关系,结果表明:温度日动态为黑土滩退化样地中坡最高温、升温(降温)速率和温差最大,分别是未退化样地中坡的3.52倍、8.33(7.11)倍和8.21倍.生长季黑土滩退化样地中坡9月温差最大,未退化样地低坡6月温差最大,前者是后者的3.96倍;各样地8月＞0℃月积温最高,其中黑土滩退化样地中坡是未退化样地低坡的1.5倍;非生长季各样地最大温差和＞0℃月积温相差较小.全年、生长季＞0℃积温与土壤有机碳呈极显著负相关,全年、生长季＞0℃积温增加1000℃有机碳含量分别减少6.2％和7.3％.秃斑呈现突出的热岛现象,其热岛效应表现为土壤有机碳流失和水分蒸散,继而土壤可蚀性增大,或是高寒草甸退化的内在动力.