三江源地区草地植物功能性状与蒸散发关系研究

蒸散发作为调控区域水分收支的重要支出项,受植物性状的影响。本研究于2021年5月—2021年9月对三江源及其周边共5个区域(海晏(HY)、同德(TD)、玛多(MD)、曲麻莱(QML)、可可西里(KKXL))的实际蒸散发及植被数据进行收集,通过相关性分析解释植被变化过程对环境的适应策略。结果表明：三江源草地植物多以丛生或密丛生为主,其中比叶面积与株高、叶片干物质含量、生长型和种子类型间呈显著负相关(P<0.05)。生长季实际蒸散发日、月动态在5个区域均呈现单峰变化趋势,生长季累积量为HY(309.97 mm)>TD(279.58 mm)>QML(247.90 mm)>MD(239.42 mm)>KKXL(230.35 mm)。分析植物功能性状与实际蒸散发之间的相关性,表明株高、比叶面积、叶片干物质含量、生长型和种子类型均与实际蒸散发呈现一定相关性,其中生长型相关性最大(R²=0.74)。     

青藏高原不同退化梯度下植被蒸散发的时空格局研究

全面深入地了解青藏高原蒸散发与植被退化的关系对陆地生态系统的稳定有十分重要的意义。本文选取MODIS16A2数据分析青藏高原及其14 个子流域蒸散发的时空格局,同时选用MODIS NDVI及GIMMS NDVI3g数据采用像元二分模型计算青藏高原植被覆盖度,进而识别青藏高原植被退化梯度和植被变化区,以此探究2001—2020 年青藏高原不同退化梯度和不同植被变化区蒸散发的变化趋势。结果表明：2001—2020 年青藏高原蒸散发呈波动上升趋势,空间上呈中部低,东南高的态势,14 个子流域中羌塘高原区的蒸散发最高,黄河流域的蒸散发最低,同时大部分地区蒸散发未来将呈现下降趋势。青藏高原各植被类型中灌木的蒸散发最高,其次是森林和草地。2001—2020 年青藏高原植被退化不断减弱,各退化区蒸散发的均值排序为：未退化区>轻度退化区>极重度退化区>中度退化区>重度退化区。青藏高原植被恢复区集中在青海湖和柴达木盆地周边区域且植被恢复区面积高于植被恶化区,各植被变化区的年均蒸散发呈波动上升趋势,总体呈植被恢复区>植被不变区>植被恶化区。识别青藏高原植被退化梯度及植被蒸散发的时空特征能为当地生态安全格局构建和高寒植被退化的恢复治理提供参考。     

基于MOD16的锡林郭勒草原14年蒸散发时空分布特征

基于MODIS全球陆地蒸散发产品(MOD16),对锡林郭勒草原近14年蒸散发的年际和年内时空变化规律进行分析,同时探究不同类型草原蒸散发的变化特征。结果表明:(1)2000~2013年研究区蒸散发有波动中缓慢上升的趋势,在175.2~234.5mm间波动,多年年均值达204mm。月蒸散量高值集中在水分充足、气温较高、植被生长旺盛的6~8月份,在7月份达到最大值。(2)锡林郭勒草原多年平均蒸散发的空间格局由东北向西南逐渐减少,植被覆盖度高的区域蒸散量大,近14年来蒸散发的变化有增加趋势的面积大于呈减少趋势的面积,其中呈显著增加的像元主要位于东乌珠穆沁旗北部;减少的地区主要分布在二连浩特、苏尼特右旗及苏尼特左旗西部等。(3)不同草原类型蒸散发量由草甸草原向草原化荒漠、典型草原和荒漠草原逐渐减少。(4)在年际尺度上,在锡林郭勒地区降水是影响蒸散量的更为重要的因素。     

气候和植被变化对黄土高原蒸散发的影响

基于全球涡度相关站点观测的蒸散发数据(FLUXNET ET),第三代GIMMS NDVI以及相应的气候数据,运用广义线性模型量化了1982~2011年气候和植被生长对黄土高原蒸散发的贡献程度,并探究贡献程度的季节性差异以及在植被类型之间的差异。结果表明:(1)降水和NDVI是影响黄土高原蒸散发季节性差异的重要因素,而温度对蒸散发的影响较小;(2)随着降水量的增多,降水对蒸散发的贡献程度逐渐减小,夏季和秋季表现得更为明显;(3)秋季林地、灌木、草地NDVI对整个黄土高原蒸散发的贡献普遍较高。     

海南州三江源区草原鼠害现状与防治对策

海南州是三江源自然保护区之一,是啮齿类动物危害严重的地区,鼠害导致草地退化、草地生态恶化,严重制约着畜牧业经济的发展。近年来,海南州实施三江源自然保护区生态保护和建设工程、鼠害防治工程,采取大面积防治和连续连片、全面防治、重点扫残相结合的方法,经过5年的防治,完成了889.7万亩(1亩≈667 m2)防治任务,收到了很好的     

三江源项目区项目管理及草原技术培训班圆满结束

为了提高三江源地区项目管理及草原技术人员的业务素质,掌握先进的项目管理及草原技术知识,确保《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》的全面顺利实施,青海省三江源办公室委托省三江源农牧组办公室承办的三江源地区项目管理及草原技术培训班于2009年4月26_29日在西宁举办,来自玉树、果洛、海南、黄南4州18县和海西州格尔木市农（畜）牧局、草原站、草原监理站的项目管理人员和专业技术人员共74人参加了项目管理及草原技术培训。这期培训班安排了符合三江源项目区实际、有针对性的培训内容,在为期3天的培训中,对来自项目区各州、县的干部就项目管理的政策、法规,项目建设重点和难点,草原技术等进行了讲授。     

CENTURY模型在川西北高原草原的适用性研究

利用草地生态模型评价气候变化对草地生产力的影响,对于草地的可持续利用有重要意义。本文选取川西北高原的石渠和若尔盖为代表站点,基于试验站多年牧草观测资料,对草地生态系统模型（CENTURY）在川西北高原草地的适用性进行研究。结果表明：CENTURY模型模拟的石渠和若尔盖牧草地上部生物量的模拟值与观测值比较吻合,决定系数分别为0.85和0.48,均通过了0.05的显著性检验,均方根误差分别为5.4 g·m^-2和122.4 g·m^-2,CENTURY模型能够较好的模拟牧草地上部生物量,适用于气候变化对川西北高原草地生产力的影响研究。基于验证后的CENTURY模型对1961-2017年牧草地上生物量的模拟结果显示,近57年来石渠和若尔盖牧草地上生物量均呈显著增加趋势,增加速率分别为5.4 g·m^-2·（10a）^-1和17.2 g·m^-2·（10a）^-1。     

三江源区高寒沼泽草甸日蒸散估算模型研究

蒸散作为重要的水文特征参数,是高寒沼泽草甸能量和水分消耗的主要途径,直接影响着生态系统的物质和能量循环。在高寒地区应用涡动相关法、波文比法、大型蒸渗仪等方法获取大范围实际蒸散较为困难。本研究通过高原地区辐射模型的比较、波文比系统观测,构建基于常规气象要素的高寒沼泽草甸实际蒸散模型,为高寒区域沼泽草甸大范围蒸散估算提供可能。研究结果表明,左大康辐射模型（ZUO）对青藏高原高寒沼泽草甸日辐射模拟效果最佳;采用FAO56 P-M,Priestley-Taylor,Hargreaves,Makkink等方法建立青藏高原高寒沼泽草甸日蒸散量估算参考蒸散量与实际蒸散量之间的经验模型,通过比较4种经验模型的RMSE,MAE和AI,发现经验模型FAO56 P-M,Makkink,Priestley-Taylor和Hargreaves都可以很好的估算高寒沼泽草甸的实际蒸散,其中FAO56 P-M,Priestley-Taylor和Makkink模型的模拟效果优于Hargreaves模型。     

三江源区高寒草原土壤湿度变化特征及与气候因子的关系

利用青海省三江源区兴海县牧业气象站1999-2016年高寒草原土壤湿度、牧草生育期资料,分析了高寒草原土壤湿度的年、季变化特征以及牧草生长季不同生育期土壤湿度的变化特征及与气候因子的关系。结果表明:高寒草原0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm土壤湿度均随年际延长呈增加趋势,春季除40-50 cm土层外,其他各层土壤湿度均随年际延长呈显著增加趋势(P<0.05)。高寒草原牧草生长季的土壤相对湿度随年际延长呈显著上升趋势(P<0.05),且与生长季降水量之间呈极显著正相关关系(P<0.01)。随着气候变化,牧草抽穗、开花、成熟和枯黄期的土壤相对湿度随年际延长呈显著增加趋势(P<0.05)。牧草抽穗期、枯黄和全生育期的土壤湿度与气温呈显著负相关关系(P<0.05)。高寒草原牧草生长季土壤湿度的增加有利于草地植被生长。     

青海三江源区草地生态建设的思考

针对青海省三江源地区生态环境和草地畜牧业存在的问题,对其今后的保护,治理和可持续发展进行了探讨,提出了建议和措施。     

青海省三江源地区退化草地蒸散特征

了解三江源地区退化草地的蒸散状况有助于认识该地区退化生态系统水循环,对该地区的生态安全有着重要的意义。本研究利用涡度相关法观测青海省玛沁县小嵩草退化草地（３４．３５°Ｎ;１００．５０°Ｅ,海拔３９６３ｍ）的水热通量,对该地区２００６－２００８年全年的蒸散情况进行了特征分析。研究表明,２００６－２００８年三江源退化草地的蒸散值分别为４５２．２４,４７４．２４,４５９．５７ｍｍ,降水量分别为４６０．７,４９６．１,４８０．１ｍｍ,其中有７５％以上的降水分布在生长季,全年水平上蒸散量与降水量之比（ＥＴ／ＰＰＴ）为９５％ 以上,蒸散量与降水量基本持平。生长季日蒸散量１．８～１．９ｍｍ／ｄ,而非生长季日蒸散量＜０．６ ｍｍ／ｄ。蒸散日变化和年变化均为单峰型,每年６－７ 月蒸散量最大,为２．０～２．２ｍｍ／ｄ;日蒸散峰值出现在正午左右,其最大值生长季为０．２１ｍｍ／ｈ,非生长季为０．１０ｍｍ／ｈ。退化草地蒸散的主要环境因子是净辐射,其次为饱和水汽压亏和空气温度。随着生长季的推进,潜热对这些因素的敏感性逐渐增大。与未退化的矮嵩草草甸相比,退化草地生长季蒸散量较小,而非生长季蒸散量较大,这一结果表明,高寒草地的植被盖度驱动草地生态系统的蒸散。     

休牧对西藏高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征的影响

休牧是西藏主要放牧管理和草地保护的措施之一,目的是通过自然力的作用使退化草地的植被与土壤得到恢复,维持较高的多样性和生物量。本研究以西藏中部高寒草原和高寒草甸为研究对象,通过野外调查和室内试验分析,研究自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植物物种多样性、总生物量、地上地下生物量权衡以及土壤理化性质的影响,对比自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征影响的差异。结果表明:在高寒草原与高寒草甸,休牧6~8年虽一定程度降低了植物群落的Simpson指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数,增加了植被总生物量,但变化均未达到显著水平(P>0.05)。休牧6~8年提高了地上和地下生物量权衡值,并促使植物更多地向地上部分生长,且在高寒草甸的作用效果更为明显。另外,休牧和自由放牧对高寒草甸以及高寒草原草地土壤机械组成、土壤微团聚体、土壤营养元素影响没有显著差异。综合分析发现,休牧对西藏高寒草地的植被恢复尚未产生明显的效果,表现为休牧对群落生物多样性、植被生物量和土壤理化性质影响均未达显著水平,因此,对西藏休牧的实施效果还有待于今后进一步的观测和研究。     

高山草原放牧率与群落物种丰富度

选择甘肃省肃南裕固族自治县甘肃马鹿(Cervus elaphus kansuensis)养殖场冬季牧场不同牧压梯度的6个样地,采用巢式样方法调查草地植物群落的物种数,研究了甘肃马鹿山地草原放牧系统放牧率与草地群落物种丰富度的关系。结果表明,放牧强度梯度上,冬季牧场物种数随取样面积的增大而逐渐增加,放牧减轻导致物种增幅上升,放牧对物种丰富度的贡献率提高。高山草原的最小取样面积为0.71～1.54 m2,各放牧率样地物种数的变化分别在0.16～0.32和0.32～0.64 m2范围内最剧烈。物种数随放牧增强呈下降趋势,在放牧率2.45 AUM·hm-2出现拐点,拐点两侧放牧对物种多样性具有不同的作用规律,2.45 AUM·hm-2为高山草原适宜的放牧率。在牧场尺度上,当面积超过2.56 m2,改善放牧管理对物种丰富度的增加没有作用。     

气象影响因子对高寒针茅草原牧草产量的影响

根据青海省兴海县1999-2009年高寒针茅草原西北针茅(Stipa sareptanavar.krylovii)生育期的气象资料和牧草年产量,对其11年的牧草产量数据进行五次多项式趋势产量拟合,计算气象产量和相对气象产量,利用DPS统计软件对牧草生育期内不同时段气候因子与相对气象产量的相关性进行分析,结果表明:8月下旬平均气温、积温对西北针茅产量的影响最大(P0.05);4月下旬的降水量,5月上旬10 cm地温,6月上旬平均气温、积温、5和10 cm地温以及8月下旬10 cm地温对西北针茅的影响次之(P0.10)。西北针茅生育期各气象因子与相对气象产量的多元线性逐步回归分析表明,6月上旬、8月下旬的平均气温,4月中旬、6月上旬的积温和5月下旬的降水量与西北针茅相对气象产量呈极显著负相关,各要素每增加1个单位,相对气象产量分别减少8.15、11.65、0.43、0.55、0.33 kg/hm2;7月上旬的积温、4月中下旬和6月下旬的日照时数与西北针茅相对气象产量呈极显著的正相关,各要素每增加1个单位,相对气象产量分别增加1.300 0、0.074 50、.785 0和0.137 0 kg/hm2。     

甘肃省高寒草原牧草孢囊线虫的鉴定

2013年8月下旬,对甘肃天祝高寒草甸草原孢囊线虫发生情况进行调查,从嵩草和矮嵩草根部和根际土样中分离得到孢囊线虫。通过对孢囊和孢囊阴门锥的形态观察,初步鉴定为禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)。其特征为孢囊浅褐色,阔柠檬形,阴门锥双膜孔,未见阴门下桥,泡状突明显。利用通用引物AB28和TW81对其群体rDNA-ITS区进行PCR扩增和序列测定,得到ITS区序列长度为1045 bp。将所测得序列在Genbank和Blast上比对,结果显示,此禾谷孢囊线虫群体与H. avenae群体相似度达99%~100%。进一步证实寄生于甘肃天祝高寒草甸草原嵩草和矮嵩草的孢囊线虫均为H. avenae,这是首次报道莎草科嵩草和矮嵩草也是禾谷孢囊线虫的寄主。     

祁连山高山草地毒杂草侵入对蝗虫相对多度的影响

为研究祁连山高山草地毒杂草侵入对蝗虫群落组成、相对多度以及群落数量的影响,2008-2009年6-9月在野外调查基础上,对毒杂草(狼毒、甘肃臭草和披针叶黄华)侵入型草地和天然草地植被群落、土壤理化特性以及蝗虫多样性及群落数量进行调查分析。结果表明,毒杂草侵入显著降低草地物种丰富度、Shannon-Wiener指数和均匀度指数(P<0.05),植被群落高度和生物量明显增加(P<0.05);甘肃臭草侵入型草地土壤有机质和含水量最高,狼毒侵入型草地土壤紧实度和天然草地全N含量显著大于其他样地(P<0.05);毒杂草侵入影响蝗虫群落组成、降低物种多样性、改变物种相对多度。但蝗虫群落数量因杂草种类呈现较大差异,蝗虫群落数量因甘肃臭草侵入而降低、随狼毒和披针叶黄华侵入而增加。高山草地毒杂草侵入通过改变植被结构和营养价值、影响蝗虫土壤理化特性和栖息生境,而草地蝗虫群落组成、数量和多样性对此做出积极响应。该研究不仅为研究高山草地毒杂草型退化对昆虫以及无脊椎动物的影响提供参考,而且也为高山草地生物多样性维持和保育提供有益依据。     

高寒草甸草原净初级生产力对气候变化响应的模拟

利用1957-2014年气象数据和1998-2014年实测数据驱动CENTURY模型模拟海北高寒草甸草原生态系统地上净初级生产力(ANPP)的动态变化,并利用典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5情景下5个大气环流模型的气候情景数据来模拟未来气候变化和CO₂浓度变化对草地生态系统ANPP的影响。结果表明:1)研究地点1998-2014年的ANPP观测值与模拟值变化趋势吻合度较高,Pearson相关性系数为0.67,均方根误差为19.62 g·m^-2,CENTURY模型适用于模拟气候变化对高寒草甸草原影响的研究。2)过去50多年,高寒草甸草原的年平均最低气温、最高气温和年平均气温都呈极显著的波动上升趋势(P<0.01),年降水量年际波动特征比较明显,降水主要集中在植被的生长季。过去50多年,高寒草甸草原ANPP平均值达到271 g·m^-2,总体变化趋势为增加,但变化趋势不显著(P>0.05)。3)与基准时段(2001-2014年)相比,高寒草甸草原未来2030s(2015-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2099年)时段多模型年平均降水量、年平均温度、年平均最低和最高温度变化率均为正值。不考虑CO₂肥效作用下,高寒草甸草原多模型平均ANPP在RCP4.5和RCP8.5情景下分别增加2.21%,11.53%,17.78%和8.34%,21.68%,40.32%;考虑CO₂肥效作用下,高寒草甸草原多模型平均ANPP在RCP4.5和RCP8.5情景下分别增加2.89%,14.29%,24.28%和11.57%,31.74%,57.29%。考虑和不考虑CO₂肥效的情况下,5个大气环流模型引起的模拟结果的不确定性都在合理范围之内,多大气环流模型与CENTURY耦合模拟的ANPP结果较为一致。     

甘肃马先蒿入侵对巴音布鲁克高寒草原凋落物分解的影响

【目的】凋落物分解是陆地生态系统养分循环和能量交换的重要途径,而植物群落物种组成是影响凋落物分解过程的关键因素之一。本地入侵植物甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）大面积入侵高寒草原,导致群落建群种发生改变,但有关甘肃马先蒿入侵影响高寒草原群落凋落物分解速率的研究相对缺乏。因此,本研究以巴音布鲁克高寒草原入侵的甘肃马先蒿所在群落为研究对象,旨在探明入侵植物对草地凋落物的分解速率以及养分变化的影响。【方法】测定不同物种组成（甘肃马先蒿、本地优势物种紫花针茅（Stipa purpurea）、甘肃马先蒿和紫花针茅1∶1质量混合）凋落物的可溶性蛋白、木质素、纤维素和氮磷等养分含量,分析甘肃马先蒿和本地物种凋落物之间的分解速率差异。【结果】（1）与本地物种相比,甘肃马先蒿具有更高的分解速率;（2）甘肃马先蒿入侵提高了高寒草原凋落物的全氮、全磷、全钾和木质素含量,进而增加了土壤养分含量;（3）甘肃马先蒿入侵对凋落物养分中的全氮、全磷、全钾以及木质素含量的影响呈现正效应,对有机碳含量无明显影响,对可溶性蛋白在90～450 d的影响呈现正效应,其余时间段无明显影响,甘肃马先蒿对凋...     

基于MODIS影像的藏北高寒草甸的蒸散模拟

在高寒草甸生态系统中,蒸散(evapotranspiration,ET)是水循环中一个非常重要的组成部分。为了更好的模拟蒸散,本研究计算了生态系统尺度的水分利用效率(WUE_EC)。相关分析和多重逐步线性回归分析结果表明,影响WUE_EC的主要因子为归一化植被指数(NDVI)、空气相对湿度(Ha)和显热通量(H)。在此基础上,分别建立了WUE_EC与NDVI、Ha和H的线性回归方程(其中,H的模拟值WUE_H和WUE_EC差异显著),利用建立的WUE_EC的回归方程和植被光合模型(VPM)估计的总初级生产力(GPP_VPM)模拟了生态系统尺度的蒸散。模拟的蒸散(NDVI的模拟值ET_NDVI,Ha的模拟值ET_Ha)和通量观测的蒸散(ET_EC)的简单线性方程分别为ET_NDVI=1.2985ET_EC(R²=0.8029,n=46,P<0.0001)和ET_Ha=1.3118ET_EC(R²=0.7487,n=46,P<0.0001),这表明ET_NDVI和ET_Ha都能够比较准确地反应ET_EC,但仍然存在较大的差异,本研究采用多重逐步线性回归的方法定量分析了造成该差异的原因:ET_EC和ET_NDVI的差异(ET_EC－ET_NDVI)主要受光合有效辐射(PAR)和GPP_VPM的影响;而ET_EC和ET_Ha的差异(ET_EC－ET_Ha)主要受PAR、GPP_VPM和增强型植被指数(EVI)的影响。     

青藏高原高寒草原生态系统土壤碳磷比的分布特征

利用67个样点数据,研究了青藏高原高寒草原土壤碳磷比的分布特征。结果表明,1)土壤碳磷比的平均值为24.45,变化幅度为1.05～177.69。在水平方向上,土壤碳磷比呈现出西北高东南低的总体态势和斑块状交错分布的格局,高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不同草地型和不同自然地带土壤磷含量差异显著; 2)19个草地型不同土层(0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm,30～40 cm)碳磷比的平均值分别为26.15,33.59,30.33和22.76,表土层(10～20 cm)与底土层(30～40 cm)碳磷比差异显著。土壤剖面自上而下,碳磷比可分为低－高－低－高型、低－高－低型、高－低－高－低型、高－低－高型和由高到低型等5个类型; 3)土壤碳磷比与植被盖度、植被高度、20～30 cm土壤容重、10～20 cm土壤含水量、30～40 cm土壤含水量、HCO₃^-含量呈显著正相关关系,而与≥10℃年积温、年均相对湿度、10～20 cm地下生物量、0～10 cm土壤容重、0～10 cm土壤含水量、速效钾、有机质、总有机碳、水解性碳含量呈显著负相关关系。