不同牧压梯度下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征

通过对不同牧压梯度导致的4个相邻高寒草甸植物群落物种多样性的调查,探讨了放牧驱动下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征,以期为高寒草甸合理利用提供依据。结果表明:矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期的多样性指数D差异不显著,其他3个阶段间差异显著(P0.05);多样性指数H除禾草矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期,矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著外,其他均差异显著(P0.05);均匀度指数除矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著,其他3个时期差异均达到显著水平(P0.05);放牧明显改变了高寒草甸的主要建群种和优势种,伴随牧压强度增大,植物群落发生更替,莎草科重要值增大,禾本科重要值减小,草甸植物群落由禾草矮嵩草时期向矮嵩草时期、小嵩草草毡表层加厚期、小嵩草草毡表层开裂期演替。     

短期放牧对青藏高原东北边缘高寒草甸土壤及微生物碳氮含量的影响

年际内短期放牧是青藏高原东北边缘地区草地利用的主要方式,而土壤有机碳和全氮含量是草地生产力维持的基石。以青藏高原东北边缘天祝县高寒草甸土壤为对象,研究了不放牧(对照)、轻度放牧(0.8头牦牛/hm2)、中度放牧(1.0头牦牛/hm2)和重度放牧(1.2头牦牛/hm2)条件下土壤有机碳和全氮以及土壤微生物量碳氮含量的变化特征。结果表明:重度放牧使土壤表层0～10cm和10～20cm全氮含量降低了12.5%和10.7%,中度放牧使10～20cm土层土壤有机碳含量增加了11.21%,其他各层全氮和有机碳含量并未随放牧强度变化发生显著变化;微生物量氮在0～10cm土层随放牧处理变化十分明显,轻度放牧、中度放牧和重度放牧下比对照分别增加了65.35%、25.23%、46.91%(P<0.05),而0～10cm土层微生物量碳在中度放牧处理下含量比对照显著增加(P<0.05),说明在表层相对于土壤碳氮,微生物量碳氮对短期放牧的反应更为灵敏。     

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。     

高寒草甸植物叶绿素对氮添加梯度的非线性响应

叶绿素是植物进行光合作用的关键物质，氮素是叶绿素的重要组成元素。因此，土壤氮可能是影响叶绿素含量变化的重要因素。然而，目前研究较少关注氮梯度下叶绿素含量的变化及背后原因。本研究以青藏高原高寒草甸优势植物为研究对象，利用8年的氮添加梯度实验，氮添加水平为0,2,4,8,16,32 g·m^-2·a^-1。研究发现叶绿素含量沿氮添加梯度呈抛物线响应，且峰值多在8 g·m^-2·a^-1左右。低氮水平下，叶绿素含量与土壤无机氮显著正相关，与土壤pH值和植物高度负相关。高氮水平下，叶绿素与土壤无机氮和pH值均不相关，与植物高度呈非线性关系。此外，不管低氮或高氮水平添加叶绿素含量和比叶面积均呈抛物线关系。本研究表明高寒植物叶绿素对氮添加梯度表现出非线性响应且存在阈值，并且低于或高于氮阈值的影响因子是不同的。总之，本研究表明在氮富集的背景下高寒植物叶绿素与土壤氮可利用性存在复杂关系，可能会进一步作用于高寒草地生态系统碳固持。     

青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳动态模拟研究

利用高寒草甸区植被、土壤和气候等资料,借助Century模型研究了青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳的动态。以2003年7月-2005年7月逐月气象观测资料为输入变量,模拟了自然条件下高寒矮嵩草草甸0～20cm土壤微生物呼吸CO₂-C通量季节变化。模拟值与观测值进行的回归分析显示,二者具有较好的一致性(R²=0.89,P＜0.05)。土壤有机碳动态模拟表明:1)自然条件下高寒草甸土壤有机碳在经历了一个快速积累过程后,积累速率逐渐趋于缓和,最终达到并接近稳定状态。稳定状态下0～20cm土壤总有机碳库约7597.50～7694.10gC/m²。其中活性、缓性和惰性土壤有机碳组分占土壤总有机碳储量的2.80%,58.50%和38.70%。2)过去45年(1960-2005)高寒草甸土壤有机碳呈振幅较为稳定的波动变化,但这种变化主要是土壤有机碳各组分波动变化的结果。气候波动对土壤有机碳影响主要与温度变化引起的惰性土壤有机碳库的变化有关,二者呈显著负相关(r=-0.548,P＜0.01)。降水量对土壤有机碳及有机碳各组分的影响不显著。     

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。     

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。     

草甸草原不同放牧强度对土壤有机碳含量的影响

对草甸草原土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和机械组成的研究结果表明,土壤表层(0～20 cm)的有机碳和全氮在轻度放牧和中度放牧的情况下没有显著差异,但都显著高于重度放牧的草地.草地植被则表现为:轻度放牧显著高于中度放牧,中度放牧显著高于重度放牧草地.因此,中度放牧草地是草地退化的警戒阈,应当引起关注.在土壤表层(0～20 cm),SOC和TN有显著地线性相关关系,两者与土壤机械组成没有显著的线性相关关系.     

放牧对高寒草甸土壤全氮含量影响的初步探究

该实验通过对中国科学院海北高寒草句生态系统实验站地区,连续放牧、间隔放牧和未放牧三种放牧类型的草地土壤中全氮含量的测定,初步得出土壤全氮含量不仅受土壤类型、气候等的影响,更受放牧类型的影响。结果表明,间隔放牧类型的土壤全氮含量最高,为土壤肥力评价及合理放牧等提供了依据。     

不同草原类型土壤有机碳和全氮的差异

对典型草原和荒漠草原的土壤有机碳（OC）和全氮（N）进行的比较分析结果表明：两种草原土壤SOC和TN含量差异显著,且典型草原的SOC和TN含量高于荒漠草原;在0～20cm土层内,两种草原的SOC和TN含量随土壤深度的增加呈下降趋势.典型草原的气候、植被及土壤质地状况优于荒漠草原,可能是导致上述结果的可能原因.     

藏北高原退化高寒草甸土壤团聚体有机碳变化特征

采用湿筛法对藏北高原退化高寒草甸表层(0~10cm)、亚表层(10~20cm)土壤团聚体有机碳及其变化进行了研究。结果表明,高原冷湿环境中退化草地表层、亚表层SAOC的下降幅度随草地退化加剧均趋于显著提高,轻度、严重退化草地表层各粒级SAOC降幅均明显高于亚表层;草地退化缩小了不同土层间SAOC含量的差异,草地退化程度越高则表层、亚表层间SAOC含量的差异越小,退化草地大团聚体(0.25mm)SOC、微团聚体(0.25mm)SOC含量的土层分布亦呈相同趋势。轻度退化草地不同土层大团聚体SOC降幅均较高,严重退化草地不同土层微团聚体SOC降幅则较高;正常草地、轻度退化草地、严重退化草地表层大团聚体SOC/微团聚体SOC比值分别为0.95,0.87,1.55,亚表层分别为0.96,0.72,2.33,表明轻度、严重退化草地中大团聚体SOC含量随土层加深分别更趋下降、更趋提高。退化草地表层、亚表层SAOC贡献率在总体上亦均按2~0.25 mm,2 mm,0.25~0.053mm,0.053mm的顺序依次大幅降低,表明不同土层大团聚体SOC贡献率均较高。土壤团聚体与SAOC、SOC与SAOC间的关系受草地退化程度的影响。     

不同放牧方式对祁连山高寒草甸有机碳、氮库的影响

为明晰不同放牧方式对祁连山高寒草甸有机碳、氮库的影响,本试验以祁连山东缘全年连续放牧（Continuous grazing,CG）、冷季重度放牧（Heavily grazing in cold season,HG）、冷季轻度放牧（Lightly grazing in cold season,LG）、划区轮牧（Rotational grazing,RG）和全年禁牧（Non-grazing,NG）的高寒草甸为研究对象,系统研究地上植物层、凋落物层、土壤层和根系层有机碳、氮库的变化。试验结果表明：HG,LG,RG和NG较CG均能显著（P<0.05）提高地上植物层、凋落物层、根系层和土壤层有机碳、氮储量,但土-草系统总有机碳、氮储量均在RG样地最高,其次是NG样地,再次是LG样地,在CG样地最低。RG较CG样地土-草系统有机碳储量提高了8 748 g C·m^-2,氮储量提高了785 g N·m^-2。可见,通过改变放牧方式能够有效提高高寒草甸土-草系统有机碳、氮储量,实现碳、氮增汇的目的。综合考虑草地土-草系统有机碳、氮储量及草地资源的有效利用,高寒草甸的最佳放牧方式为划区轮牧。     

青藏高原高山嵩草草甸植物多样性和土壤养分对放牧的响应机制

以青藏高原高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸为对象,研究不同放牧强度对草甸群落植物多样性、土壤化学性状及土壤有效态微量元素的影响,旨在为高山嵩草草甸生态系统保护和恢复提供科学依据。结果表明:随着放牧牦牛强度的增加,高山嵩草草甸群落的盖度、群落物种数、物种多样性、地上生物量均显著降低,重度放牧与对照间差异显著(P<0.05),而适度放牧与对照间差异不显著;放牧对土壤化学性状的影响主要表现为,随着放牧强度增加,0~30 cm土层中有机质、速效氮、全磷和速效磷含量减少,而适度放牧全氮含量与对照间差异不显著。适度放牧下10~20 cm土层中全磷和速效磷含量显著增加,与对照和重度放牧相比差异显著(P<0.05)。不同放牧强度下土壤有效态微量元素Fe,Mn,Cu和Zn的含量差异显著(P<0.05)。不同放牧强度对高山嵩草草甸的土壤有效态微量元素含量影响不同,从高到低依次为Fe>Mn>Zn>Cu。因此,适度放牧是保护高山嵩草草甸植物多样性、维护土壤养分以及提高草地生产力的有效途径。     

青藏高原湿草甸土壤氮组分对氮添加浓度的响应

为研究青藏高原湿草甸土壤氮组分对氮添加程度的响应规律,分析氮素大量输入生态系统后可能产生的环境和生态问题,本研究以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔国家自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象,设置空白对照(CK,0 g·m-2)、低浓度(N5,5 g·m-2)、中浓度(N10,10 g·m-2)和高浓度(N15,15 g·...     

枯落物添加对三江源区退化高寒草甸土壤碳矿化的影响

为明确高寒草甸退化后植被群落结构改变对土壤碳矿化特征的影响，以不同退化梯度高寒草甸表层土壤为研究对象，通过室内恒温培养203 d研究了不同功能群枯落物添加对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：随退化程度加剧，土壤有机碳累积矿化量呈先增加后降低的非线性响应趋势；枯落物添加分别显著增加了未退化、轻度退化、中度退化以及重度退化草甸土壤有机碳的累积矿化量约102.04%，58.71%，70.68%和181.32%，但同一退化梯度不同枯落物添加对土壤有机碳累积矿化量的影响不存在显著差异。进一步分析发现，随着培养前土壤有机碳、总氮含量以及pH值的增加，土壤有机碳矿化累积量呈先增加后降低的趋势，而枯落物添加可以改变土壤有机碳矿化累积量对土壤本底碳氮含量以及pH值的响应程度。总之，三江源区退化高寒草甸植被群落结构的改变显著影响了土壤有机碳矿化特征。     

青藏高原高寒草甸不同围栏年限土壤酶化学计量特征

为探究土壤酶活性和酶计量比的变化特征及影响机制，本试验以青藏高原若尔盖高寒草甸为对象，研究了围栏2，4，6，8和10年自然恢复条件下土壤理化性质和酶活性差异性规律。结果表明：随着恢复年限的增加，与碳（carbon，C）循环密切相关的β-葡萄糖苷酶、与氮（nitrogen，N）循环密切相关的N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶以及与磷（phosphorus，P）循环密切相关的碱性磷酸酶活性均呈现增加趋势；围栏8年时，土壤C：N酶活性比特征值下降，C：P酶活性比特征值上升，前者与土壤含水量和pH值呈显著负、正相关关系（P<0.05），后者与土壤有机碳显著负相关（P<0.05）。整体而言，严重沙化的高寒草甸，在围栏封育过程中受N养分限制，在围栏6~8年时，与养分循环相关的酶活性对植被特征和土壤属性的响应敏感。     

放牧强度对高寒灌丛草甸土壤CO_2释放速率的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站，研究放牧强度对土壤CO２释放速率的影响及其与环境条件的关系。结果表明，CO２释放速率具有明显的日变化规律，日最大值在12∶00～14∶00h出现，最低值出现于凌晨6∶00～8∶00h。轻牧和重牧区日释放速率分别为7.774±5.577 g·m－２·d －１和6.977±4.947 g·m－２·d－１。CO２释放速率具有明显的季节变化，最大值均出现在7月，而冬季则最低。CO２释放速率的日变化主要受气温和地表温度的制约，与气温和地表温度呈极显著的正相关(P＜0.01)。CO２释放速率的季节动态与气温和地温(0～30cm)呈极显著的正相关(P＜0.01)。放牧使CO2释放速率降低。     

有机肥施用量对黄河源不同坡向退化高寒草甸土壤团聚体及有机碳的影响

为研究短期内有机肥不同施用量对退化高寒草甸土壤团聚体的影响,以黄河源区退化高寒草甸为研究对象,研究不同有机肥施用量0 kg·m^-2(CK),0.15 kg·m^-2(M1),0.45 kg·m^-2(M2),0.75 kg·m^-2(M3),1.05 kg·m^-2(M4),1.35 kg·m^-2(M5)下土壤团聚体稳定性及有机碳含量的变化规律,为探讨青藏高原退化高寒草甸恢复过程中有机肥的最适施肥量提供理论依据。结果表明：土壤团聚体的几何平均直径(Geometric mean diameter, GMD)、平均重量直径(Mean weight diameter, MWD)呈现减少-增加-减少的趋势,在有机肥施用量为0.75 kg·m^-2(M3)时达到最大值。阴坡样地MWD和GMD高于相同处理的阳坡样地。土壤团聚体有机碳含量随着有机肥的施加呈现增长趋势,适量施用有机肥能够增加土壤大团聚体有机碳的含量。阴坡和阳坡不同施肥处理下>0.25 m...     

不同放牧强度下高寒草甸植被特征和土壤养分变化研究

放牧作为最主要的生物干扰因子之一,影响着草地生态系统植被和土壤的生态进程。在自然放牧条件下,通过不同放牧强度的比较试验,对高寒草甸土壤营养成分及地上群落特征进行分析,为制定合理的放牧强度提供理论依据。结果表明:随着放牧强度加大,地上总生物量、物种丰富度在封育样地最高,在重牧样地最低,而封育、轻牧、中牧样地香浓-威纳多样性指数并没有显著的差异;禾草和莎草的地上生物量和总盖度在中牧条件下最高。与轻牧、中牧和封育样地相比,重牧样地的杂草有较高的地上生物量和总盖度;5月份土壤含水量随放牧强度增加而减少,7月份、9月份则相反;封育、轻牧、重牧样地的土壤容重显著低于中牧样地(P<0.05);在整个生长季节,重牧样地的pH值明显高于其他3个处理,而封育?轻牧?中牧3个样地pH值没有显著差异;在整个生长季节,封育、轻牧、中牧、重牧4个样地土壤有机碳含量随着放牧强度的增加而趋于下降,其中封育、轻牧、中牧3样地土壤有机碳含量都显著高于重牧样地(P<0.05);土壤的全氮含量在各放牧样地里并没有显著变化,而土壤氨态氮、硝态氮则在植物整个生长季节随着放牧强度的加大而增加;在整个生长季节里全磷含量最大值都出现在中牧样地里,速效磷含量表现出了和全磷一致的结果。因此,适度放牧是保护生物多样性,维持土壤养分以及提高草地生产力的有效途径;当高寒草甸由于退化导致生物量锐减,生物多样性丧失等严重后果时,围栏可以作为有效的恢复手段。