青藏高原高寒草地土壤微生物量碳氮含量特征及其控制要素

青藏高原是我国重要的生态安全屏障,探究地下微生物驱动土壤生化过程,生物量碳氮含量特征及其控制要素,对高寒生态系统功能维持具有重要意义。本研究通过对青藏高原高寒草甸和高寒草原两种草地类型样带调查和研究,探讨了不同高寒草地生态系统类型土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量特征及其与气候、植物群落和土壤理化性质的关系。结果表明,高寒草甸比高寒草原具有更高的土壤MBC和MBN含量;生长季降水量（GSP）与两种草地类型的MBC和MBN含量呈显著正相关（P<0.01）;而生长季均温（GST）仅与高寒草原MBN含量呈显著负相关（P<0.01）。结构方程模型显示,在生长季降水量的影响下,土壤全氮是影响高寒草甸土壤MBC和MBN的主导因子,土壤有机碳是影响高寒草原MBC和MBN的主导因子。研究结果可为高寒草地生态系统可持续管理提供理论参考。     

高寒草地干湿生态系统土壤水分及入渗对降水的响应

为厘清高寒草地土壤水分动态对降水的响应,利用2015-2017年的降水和不同土层(5、10、20、30和40 cm)土壤水分连续观测数据,分析了高寒草原和沼泽草甸生长季土壤水分变化及入渗对降水事件的响应.结果表明:相比于草原,生长季沼泽草甸降水频次较高,小降水事件占比较大.草原和沼泽草甸土壤水分对降水事件的响应存在较大差异,小降水事件(≤5 mm)仅增加了草原5 cm土层土壤含水量,而对沼泽草甸0～40 cm土壤剖面各层土壤含水量均起到微弱的补充;草原5～10 mm的降水事件明显增加了10 cm土层土壤含水量,而>10 mm的降水事件才可明显补充10 cm以下土层土壤含水量;在沼泽草甸>5 mm的降水事件对40 cm土层土壤含水量的增加较上层(0～30 cm)明显.土壤水分增量不仅受降水事件大小和强度的显著影响(P<0.001),同时受降水前表层(0～10 cm)土壤含水量和降水期间气温的显著影响(P<0.05).相比草原,沼泽草甸土壤中湿润锋运移较快;小降水事件发生时,沼泽草甸0～40 cm土壤剖面蓄水量增加较多;大降水事件发生时,沼泽草甸0～40 cm土壤剖面蓄水量增加较少.结果表明,草原大降水事件(>10 mm)占比较大的特征对于土壤剖面蓄水具有重要作用,沼泽草甸高频次降水和雨水渗透更快更深的特征,有利于土壤更频繁获取和有效地保持水分资源.该研究结果可为理解高寒草地区域尺度上复合生态系统土壤水分维持对降水格局的响应提供理论基础.     

内蒙古鄂温克族自治旗温性草甸草原土壤含水量动态变化与气候因子的关系

对内蒙古东北部鄂温克族自治旗1990—2017年气象数据与温性草甸草原土壤含水量数据进行了分析,并对土壤含水量的动态变化与气候因子之间的相关关系进行了研究。结果表明,研究区域1990—2017年4—10月平均气温以0.47℃/10年的速度上升;4—10月降水量以28.3 mm/10年的速度下降;各层土壤含水量与日照时数、温度、相对湿度相关性很小;与降水量之间均呈极显著正相关(P<0.01);0～10、10～20、20～30、30～40、0～50 cm土层的土壤含水量与蒸散量达到极显著负相关(P<0.01),40～50 cm土层的土壤含水量与蒸散量达到显著负相关(P<0.05)。根据相关性分析,选取蒸散量与降水量(4—10月)为土壤含水量的主要影响因子,并建立了回归方程。     

祁连山北坡天然草地地上生物量及其与土壤水分关系的比较研究

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这5种天然草地地上生物量观测结果显示,地上生物量在5类草地植物群落间差异显著(P＜0.05),其季节动态规律均表现为单峰型,在8月下旬达生物量峰值。5种草地类型地上生物量以山地草甸(100.24 g/m²)最高,其他依次为山地草甸草原(71.24 g/m²)、山地草原(70.20 g/m²)、高寒草原(52.40 g/m²)和山地荒漠草原(20.44 g/m²);用Logistic方程模拟的地上生物量增长曲线表明5类草地群落地上生物量均未达到其环境最大容纳量。不同草地类型地上生物量与降水量、土壤平均含水量的累加值均呈正相关关系。在各种类型草地中,不同土层含水量对地上生物量的影响均不同,根系主要分布层内的含水量与地上生物量显著相关(P＜0.05)。     

三江源区退化高寒草甸蒸散的变化特征

为揭示三江源区退化高寒草甸水分收支变化特征,利用涡度相关和微气象方法对青海省果洛州大武镇退化高寒草甸生态系统的年蒸散变化进行了定量研究,并探讨了环境和生物因子对其影响。结果表明:年总蒸散量为481.9mm,年蒸散量约占年降水量的97%。生长季中日均蒸散量为2.3mm·d-1,而非生长季日均蒸散量仅为0.6mm·d-1。温度与蒸散量呈明显的指数关系;该区接收的太阳辐射较强,但净辐射占太阳辐射的比例相对较低(46%),在非冻土时期,蒸散量与净辐射呈线性关系;研究区降水量相对丰沛,与温度和净辐射相比,土壤含水量对蒸散的影响相对较小。本研究说明高寒草甸的退化加剧了生态系统的蒸散量,从而降低了生态系统涵养水分的能力,净辐射和温度是驱动三江源区退化高寒草甸生态系统蒸散最主要的环境因子。     

松嫩草原羊草群落水分生态的研究

采用自行设计的蒸散仪和加拿大产自动气象设备，研究了松嫩草原羊草群落的水分生态问题，结果表明，生长季晴天条件下，羊草群落的蒸散、蒸腾速率的日变化基本呈双峰曲线，但秒同月份差异显著。环境因子对群落蒸腾作用的影响是综合性的，其中太阳辐射为主导因子，并与群落的蒸腾速率呈极显著相关。温度、相对湿度、土壤含水率的日变化与群落蒸腾速率的日变化相关关系均不明显。降水量、蒸散量、土壤含水量和植物含水量构成土壤－羊草     

土壤微生物群落多样性对高寒草甸退化程度的响应

本研究以祁连山东缘天祝藏族自治县4种不同退化程度的高寒草甸为研究对象，采用Biolog技术探讨土壤微生物群落多样性在不同退化程度高寒草甸下变化特征。结果表明：随土层加深土壤微生物利用碳源能力呈递减趋势；在高寒草甸退化过程中植物覆盖度、地上植物总生物量、土壤pH值、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量随退化程度加深呈下降趋势；高寒草甸退化显著影响土壤微生物对31种碳源的利用程度。在环境因子中对碳源代谢多样性影响最大的是碳氮比、全磷含量、全氮含量，在不同退化程度高寒草甸中土壤有机质含量、电导率、pH是土壤微生物利用碳源能力的限制因子，土壤环境因子是影响土壤微生物的重要因素。     

矮嵩草草甸植物种群物候学定量研究

通过对矮嵩草草甸主要植物种群物候特性的观测研究,采用聚类分析和主分量排序法将矮嵩草草甸19种植物种群划分为不同的物候类群。利用相关系数排序法指出了影响不同物候期的主要生态因子依次是温度、降水量和日照时数。研究结果表明,物候指数是说明高寒矮嵩草草甸物候模式的一个有用指标。     

内蒙古克氏针茅草原生产力的研究

本文研究了位于内蒙古乌兰察布盟达茂联合旗境内的克氏针茅草原群落及建群种、优势种的地上部生物量动态规律及其与降水量、土壤含水量的关系,并从营养学角度提出了合理利用克氏针茅草原的措施。     

呼伦贝尔草原物种多样性与生物量、环境因子的关系

通过大范围群落调查,研究了内蒙古呼伦贝尔草原三种主要草原类型物种多样性与生物量的关系,并讨论了气候、土壤等环境因子对物种丰富度的影响.结果表明:(1)三种类型草原的群落平均高度、盖度和Shannon-Wiener指数:草甸草原>典型草原>荒漠草原.三种类型草原均匀度差异不显著,典型草原和草甸草原有明显的优势种,荒漠草原没有明显优势种;(2)三种类型草原中,典型草原和草甸草原物种丰富度与地上生物量呈线性正相关,随尺度增大,丰富度与生物量的关系有单峰曲线的趋势;(3)物种丰富度随水分和土壤有机碳含量增加而增加,随温度上升而下降,水热因子是影响物种丰富度的主要环境因子.     

草原土壤有机质和速效养分的空间分布及主控因子分析

土壤有机质和养分的研究对于草原生态系统的健康和可持续发展具有重要意义。本文以锡林郭勒草原为研究区，利用全局莫兰指数、克里格插值法、地理探测器等方法，探究0～50 cm土层深度土壤有机质和速效养分的空间分异特征及其影响因子。结果表明：研究区土壤有机质和速效养分的空间分布均为中等程度变异，在空间分布上均具有集聚分布特点；土壤有机质和速效养分在水平空间分布上从草甸草原向荒漠草原呈现逐渐减少的变化趋势；年均气温是影响土壤有机质和速效养分含量的共同主要因子；11种影响因子对土壤有机质和速效养分的相互作用基本表现为非线性增强和双因子协同增强作用。本研究表明影响因子之间的交互作用对土壤有机质和速效养分的空间分布具有显著影响。     

青藏高原祁连山东段高寒小嵩草草甸植物种群物候学研究(简报)

通过对青藏高原祁连山东段高寒小嵩草草甸主要植物种群物候特性的观测研究,采用聚类分析和主分量排序法将小嵩草草甸26种植物种群划分为不同的物候类群。利用相关系数排序法指出了影响不同物候期的主要生态因子依次是温度、降水量和日照时数。研究结果对物候资料积累、分析以及放牧管理具有指导意义。     

玉树典型嵩草草甸植物及土壤特性初探

以青海玉树小嵩草(Kobresia pygmaea)、藏嵩草(K.tibetica)健康草甸和退化草甸为研究对象,测定并分析比较了草甸的株高、盖度等植被特性和土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷等土壤养分的变化规律,同时分析了环境因子对生物量的贡献率。结果表明,退化嵩草草甸植被盖度、植被高度和生草层厚度显著降低（P≤0.05）,鼠洞密度、裸地面积显著增加（P≤0.05）;退化嵩草草甸土壤含水量、土壤有机质和土壤全氮显著降低（P≤0.05）;土壤因子对生物量的贡献率最大,土壤因子与其它环境因子存在较高的多重共线性。以上结果说明,土壤因子质的改变是嵩草草甸退化最显著的特征。     

锡林郭勒草原土壤含水量遥感反演模型及干旱监测

土壤含水量是农牧业干旱监测系统的重要因子,对草原植被的生长及其与环境的相互作用具有重要意义。利用MODIS MOD16A2 蒸散发(evapotranspiration,ET)月产品数据及测墒站实测土壤含水量,通过相关分析和回归分析等方法,建立了基于蒸散发亏缺指数(evapotranspiration deficit index,ETDI)的土壤体积含水量(soil volumetric moisture,SVM)反演模型SVM=-48.851×ETDI+54.669,该模型的均方根误差为3.27%,达到了区域土壤含水量快速反演的应用水平。基于国家标准确定该模型的干旱等级阈值,分析近15年(2000-2014年)锡林郭勒草原的干旱动态特征,结果表明,草甸草原的土壤含水量在14%上下波动,基本为无旱,只有2007和2009年发生轻旱;典型草原、沙地植被和总体的土壤含水量在11%上下波动,基本为轻旱,只有2007和2009年发生中旱;荒漠草原的土壤含水量在8%上下波动,基本为重旱等级,只有2002、2003和2012年为中旱。近15年锡林郭勒草原平均约66%的面积存在不同程度的干旱,无旱和重旱面积呈增加趋势,轻旱和中旱面积呈减少趋势,但变化均不显著(P>0.05)。     

三江源区土地利用方式对草地植物生物量及土壤特性的影响

以三江源区高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的地上、地下生物量,土壤容重和土壤主要养分有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷含量,结果表明总生物量的排序为高寒草甸草原 >退化高寒草原 >退化高寒草甸草原 >人工草地,退化草地和人工草地的生物量明显降低,尤其是地下生物量,退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地的地下生物量分别为高寒草甸草原的31.9%,54.8%和13.9%,总生物量分别仅为高寒草甸草原的32.8%,49.4%和29.5%。人工草地的表层土壤容重显著降低,而退化对土壤容重没有明显影响,3种天然土地利用方式土壤容重在土壤剖面的变异也不明显。4种类型草地土壤碳氮磷养分含量均处于很低的水平,退化主要造成表层土壤碳氮的严重损失,平均分别损失了53.0%和52.4%,4种利用方式土壤有效氮和有效磷含量极低,而退化对土壤的全磷和有效磷影响不大。     

青藏高原冷龙岭南麓高寒小嵩草草甸植物种群物候学研究

通过对青藏高原祁连山东段冷龙岭南麓高寒小嵩草Kobrecia pygmaea草甸主要植物种群物候特性的观测研究,采用聚类分析和主分量排序法将小嵩草草甸26种植物种群划分为不同的物候类群.利用相关系数排序法指出了影响不同物候期的主要生态因子依次是温度、降水量和日照时间.研究结果对放牧管理具有指导意义.     

青藏高原草地生态系统碳循环研究进展

青藏高原属于气候变化的敏感区和生态脆弱带,对气候变化和人类活动扰动十分敏感,在未来全球碳循环调控中发挥着重要的作用。为增进对青藏高原高寒草地生态系统碳循环的理解,综述了近10年来气候变化、氮沉降和人类活动干扰下青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化以及模型模拟应用等方面的最新研究进展。概括出高寒草地生态系统碳循环研究的草地类型主要包括高寒草原、高寒草甸、灌丛草甸草原、沼泽化草甸以及高寒湿地等。阐述了温室气体产生的机理、青藏高原高寒草地碳循环的源汇关系,指出温度升高、放牧、氮沉降是影响青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化最重要的外界扰动,但是温室气体排放、土壤碳库对这3个因子之间协同作用的响应目前还不清楚。现有的高寒草地生态系统碳循环模型,主要以植被类型为基础,大多只考虑了水热因子,很少包含土壤因子和生物因子及其协同作用的影响。在此基础上,指出未来拟加强的研究重点: 1)冻融交替过程土壤温室气体排放研究; 2)非生长季土壤呼吸作用研究; 3)碳循环和植物物候耦合研究; 4)高寒草地生态系统碳循环模型的开发。     

气候变化对东祁连山禾草——嵩草草甸生产力的影响

通过对金强河高山草原定位试验站气候变化和禾草—嵩草草甸生产力分析,探讨了气候变化和草地退化的关系。结果表明,自从1980～1998年,金强河流域大气温度10年间变化梯度约为0.286℃;2000～2006年平均温度为0.899℃,温度增幅加大;平均降水量408.3±52.4 mm,在1988年达到峰值后,降水量有减小趋势;草原湿润度K平均值2.778±0.475,减少幅度约为每年0.003,在草原综合顺序分类法中仍为"寒温潮湿寒温性针叶林类"草地,尚未改变草原类型中类的划分。降水量减少趋势缓慢,但草产量变化表现出明显的下降趋势,这种降水量持平、草产量快速下降的事实也说明了人为因素造成的牲畜超载过牧是加速高寒草甸退化的主导因子,即该草地生产力降低的主要原因是由人为过度利用造成。     

滇西北高寒草甸植物群落功能性状与土壤理化性质的关系

通过植物性状来研究植物与环境的关系,有助于解释植物物种的适应性与分布、群落构建过程以及生态系统功能。以滇西北高寒草甸为研究对象,采用RLQ和Fourth-Corner方法分析湿草甸、中生草甸、干草甸和林缘草甸植物群落功能性状与土壤的关系,以明确不同类型草甸植物群落功能性状的差异,不同类型草甸中的关键土壤因子及对其响应敏感的植物功能性状。结果表明,滇西北高寒草甸:1)随着土壤含水量增加,土壤全氮含量增加、土壤容重和土壤碳氮比降低。2)植物生活型以地下芽为主;比叶面积与叶干物质含量显著负相关,比叶面积在4种草甸类型中无显著差异;中生草甸植物多倾向于采用质量上占优势的单粒种子繁殖方式,其他类型草甸则倾向于选择数量上占优势的多粒种子繁殖策略。3)影响群落功能性状的关键土壤因子,中生草甸是土壤pH值、土壤全氮和土壤容重,干草甸是土壤容重,林缘草甸是土壤碳氮比。4)显著影响植物功能性状的关键土壤因子,中生草甸为土壤pH值、土壤全氮和土壤含水量,干草甸中则是土壤pH值、土壤全氮、土壤容重和土壤含水量。5)中生草甸植物对土壤因子响应敏感的功能性状是比叶面积和生活型,干草甸则是叶长宽比、生长型、生活型和繁殖方式。     

草原可燃物动态研究

该项研究包括两个部分，即定位监测研究和路线抽样调查，定位监测研究是在容量发生草原火的典型草原区和草甸草原区以及黄土高原区选择具有代表性的典型地段，每年进行四次定位监测，取得草原可燃物量及其含水量以及土壤含水量在时间上的变化；路线抽样调查是在进入草原防火期（9月15日以后），草原可燃物量亦达到峰值期或翌年4月下旬草原可燃物量处于最低值时分别进行路线抽样实测，取得草原可燃物量及其含水量在空间的变化。通过进一步研究草原可燃物量及其含水量在时空的动态变化规律，为草原防火提供科学依据。