青海海北3种典型高寒草甸植物群落特征研究

本文以青海海北门源县门源马场为例,探讨了3种类型高寒草甸植物群落特征和多样性。结果表明:矮嵩草(Kobresia humilis)、金露梅(Potentilla fruticosa)和门源嵩草(Kobresia menyuanica)3种高寒草甸植物群落均表现为复层结构;其多样性指数与均匀度指数关系密切;不同高寒草甸群落间共有物种较少,物种替代速率较高;矮嵩草高寒草甸地上生物量分别是金露梅高寒草甸和门源嵩草高寒草甸的1.62和1.69倍;地下生物量主要分布在0~10cm的表层土壤中,垂直空间分布结构呈T字形;地上和地下生物量呈负相关关系。     

青藏高原矮嵩草草甸地面热源强度与生物量的初步研究

以涡度相关系统观测的数据为资料，对矮嵩草草甸2002年的地面热源强度和地面热量平衡以及地上、地下生物量进行了研究.结果表明，在此观测期内，青藏高原矮嵩草草甸的地面均为热源，热源强度具有明显的季节变化，地面热源强度的平均值为88.5W·m^2；地上、地下生物量也呈现明显的季节变化，地上生物量与热源强度有正相关关系，而地下生物量与热源强度则出现较复杂的关系，在生长季前期和后期表现为一定的正相关关系，在生长季中期则呈现为负相关关系。     

格姆滩高寒草甸不同植被类型草地生物量研究

研究了格姆滩高寒草甸不同植被类型草地生物量.结果表明:不同植被类型草地生物量差异比较明显(P<0.05).地上、地下生物量均为藏嵩草沼泽化草甸>山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸.地上植物量按不同功能群组成变化为:莎草类地上生物量藏嵩草沼泽化草甸>山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸,禾草和杂类草均为山生柳灌丛草甸>藏嵩草沼泽化草甸>小嵩草草甸.各样地地下生物量均随土层深度的增加而减小.     

典型草地地上现存生物量资产动态

生物量不仅是物质的载体,还是能量和价值的载体,也是评价生态系统结构和功能的重要指标。基于内蒙古站和海北站的已有动态监测成果,本研究分析了羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量资产动态。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量动态曲线均呈单峰型,羊草+大针茅群落地上现存生物量的最大值为197.21 g/m²,矮嵩草草甸的地上现存生物量最大值为307.75 g/m²。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上部分能量现存量动态曲线基本与地上现存生物量动态曲线一致,2个群落地上部分的能量现存量积累速率都与地上现存生物量积累速率呈显著的相关性。羊草+大针茅群落的地上部分能量现存量最大值为3 637.8 kJ/m²,矮嵩草草甸地上部分的能量现存量峰值为5 964.20 kJ/m²。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量价值曲线与地上现存生物量和能量现存量曲线存在显著差异。羊草地上现存生物量价值的最大值为584.95元/hm²,而大针茅的最大现存生物量价值为300.93元/hm²。矮嵩草草甸的地上现存生物量价值的峰值为2 066.84元/hm²。草地在生物量积累过程中,也形成了气体调节价值。羊草+大针茅群落释放O₂的最大价值为742.40元/hm²,固定CO₂的最大价值为1 484.89元/hm²。矮嵩草草甸群落释放O₂的最大价值量为1 158.52元/hm²,固定CO₂的最大价值为2 317.20元/hm²。     

克隆植物矮嵩草在放牧选择压力下的风险分散对策研究

对不同放牧强度下高寒矮嵩草草甸建群种矮嵩草Kobresia humilis构件数量的季节动态、构件数量和生物量的表型变化及死亡概率变化进行了研究.家畜放牧试验设4个放牧强度处理,于1999-2001年在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸内进行.研究表明,增加放牧强度会延迟部分分蘖抽秆开花,未影响所测其他性状的季节动态特征;每分株分蘖数、死分蘖数、叶片数和死叶片数均随放牧强度增加而显著提高,秆及死秆数在放牧处理间无显著差异,秆百分比、每分蘖秆质量及每分蘖地上生物量随放牧强度增加而显著下降;不放牧的对照处理中分蘖和分株死亡的概率大于重度放牧处理,在同一放牧处理中,分蘖死亡概率大于分株死亡概率,而分株死亡概率又大于源株死亡概率;构件较大的表型变化、分蘖的死亡以及贮藏资源共同构成了矮嵩草无性系风险分散对策.     

高寒草甸矮嵩草种群光合作用及群落生长季节变化

对海北高寒草甸矮嵩草种群生长季光合作用及群落生长参数的测定表明,矮嵩草种群 最大光合速率及表观量子效率的季节变化为6月＞7月＞8月＞9月;群落地上净生物量及叶面积指数在生长季内呈上升趋势,地上净生物量增长速率和叶面积指数增长速率为6月＞7月＞8月＞9月,其中9月份均为负增长。矮嵩草种群季节内的光合作用能力与群落的生产力密切相关。     

青藏高原高寒嵩草草甸基本特征的研究

就青藏高原高寒嵩草草甸生态系统中主要3种植物群落类型:矮生嵩草Kobresia humilis草甸、小嵩草K.pygmaea草甸和藏嵩草K.tibetica沼泽化草甸的环境特征、种类的组成及数量特征、生物量的分布及季节的动态等进行阐述,并对其初级生产力的提高和可持续利用及发展进行分析,提出应对措施.     

不同退化程度高寒嵩草草甸基况的初步研究

以高寒嵩草草甸退化群落指标为依据,研究了青海省未退化、轻度退化、中度退化和重度退化阶段,高寒嵩草草甸植物群落的结构特征及土壤特性的差异性。结果表明:不同退化程度的高寒嵩草草甸,其地上、地下生物量,牧草高度,生草层厚度,裸斑面积,物种数,土壤含水量等呈显著差异。同未退化阶段相比,重度退化阶段的优良牧草生物量和地下生物量分别降低了43.2和10.1 g/m2。而重度退化阶段时,裸斑面积则达到最大值65 m2,土壤含水量则为最小值22.83%,鼠洞密度则随着高寒嵩草草甸退化程度的加剧,呈倒"V"变化趋势。分析表明,高寒嵩草草甸退化的结果是,由莎草科和禾本科为主的植物演替为杂类草地。     

封育措施对退化与未退化矮嵩草草甸的影响

连续5年的封育处理对退化与未退化矮嵩草草甸产生了影响.研究表明,除了退化矮嵩草草甸内的均匀度指数下降不显著外,封育使两种矮嵩草草甸样地内的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数下降都达显著水平.两种矮嵩草草甸的上下层高度均增加,其中未退化矮嵩草草甸增加显著,退化矮嵩草草甸增加不显著.两种矮嵩草草甸的枯草盖度增加显著,绿草盖度减少显著,各种群特征发生了有规律的消长.未退化矮嵩草草甸的莎草和杂类草地上生物量减少显著,枯草生物量增加显著,禾草和优良牧草的生物量以及总地上生物量增加不显著,优良牧草比例由0.57下降为0.48.退化矮嵩草草甸在封育条件下,枯草、禾草生物量增加显著,莎草、优良牧草的生物量及总生物量增加不显著,优良牧草比例则由0.29上升为0.48,达到显著水平.未退化矮嵩草草甸的草地质量指数明显下降,退化矮嵩草草甸的草地质量指数则明显上升.     

不同程度退化草地生物量的分布模式

以高寒矮嵩草草甸为研究对象,分析了不同程度退化草地地下和地上生物量的变化。结果表明:地下和地上生物量随着草地退化程度的加剧而下降;地下生物量主要分布在0~10cm的范围内,随着草地退化程度的加剧,植物根系有向表层聚集的趋势;植物群落组成中,莎草和禾草地上和地下生物量均呈现下降的趋势,而杂类草则表现出逐渐增加的趋向;轻度和中度退化草地总地上生物量远低于地下生物量,重度和极度退化草地则相差较小,特别是在极度退化草地,地上生物量与地下生物量十分接近。     

围封对青海湖流域高寒草甸植被特征和土壤理化性质的影响

以青海湖流域退化的高寒草甸2个草地类型为对象,比较分析了围封2年样地植物群落生物量、群落结构和土壤理化性质的变化。结果表明,1）围封后高山嵩草和矮生嵩草的地上生物量较放牧地分别增加了33．8％和31．5％;且禾本科植物生物量的比例显著增加,杂类草的比例降低。2）功能群多样性指数和均匀度指数显著增加。3）围封2年后,2个草地型0～10 cm 土层土壤有机碳含量分别增加了10．15％和12．74％,10～30 cm 土层均无显著变化;矮生嵩草草地0～10 cm 土层土壤全磷含量增加了16．13％,其余无显著变化;表层土壤容重分别降低了6．61％和6．25％,pH 值降低了4．04％和3．69％,10～30 cm 土层均无显著变化;土壤全磷含量在各土层均无显著变化。     

青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替主成分分析

选取青藏高原高寒矮嵩草草甸典型退化演替阶段代表样地为研究对象,以空间尺度代替时间尺度的方法,对其植物群落和土壤理化性质(19个指标)进行数量特征分析。结果表明:欧式聚类分析和Fisher’s判别分析可以明确划分高寒矮嵩草草甸退化的4个演替阶段,且Fisher’s判别分析能够明确区分小嵩草草甸的3个重要时期,说明可以此指标组构建高寒矮嵩草草甸退化演替阶段划分的指标体系。主成分分析(PCA)提取出4个特征值大于1的主成分因子,其载荷能力依次为44.8%、28.3%、17.2%和7.2%,对演替过程总变异的解释能力累计达97.6%。草地退化是一个系统内各因子协同变化的过程,且它们具有不同步性,进而导致了原有变量对草地退化演替细微阶段划分的不完全性。说明草地生态系统存在两种作用因子,即敏感因子(其数量特征随草地发生变化而迅速变化)和缓冲因子(对生态系统变化的反应具有一定的滞后性和缓冲性),但这两者如何应对生态系统干扰,其协同及分异特征以及其对草地退化反应的敏感程度还需要深入研究。     

青藏东缘高寒草甸植物群落结构及功能群特征对长期季节放牧的响应

为阐明高寒草甸植物群落对长期季节放牧的响应机制,本试验选取有10年以上冷、暖季放牧历史的湿生、中生、旱生高寒草甸进行探究。结果显示暖季放牧(6月至10月)下,湿生草甸香农指数与物种丰富度均显著小于冷季放牧(11月至翌年5月)(P<0.05),而旱生草甸多样性指数显著大于冷季放牧(P<0.05);冷季放牧地上生物量显著高于暖季放牧(P<0.05),其中暖季放牧下莎草科地上生物量所占比例最高。湿生草甸暖季牧场与旱生草甸冷季牧场莎草科重要值最高,其余牧场均为双子叶杂草重要值最高(P<0.05);经ANOSIM检验,季节性放牧下群落结构均有显著差异(P<0.01),湿生、旱生草甸群落结构差异较大,而中生草甸群落结构差异较小。本研究表明长期季节性放牧会影响植物群落结构特征,研究可为不同生境草甸的放牧制度和可持续发展提供理论基础。     

不同放牧时间对荒漠草原群落地下生物量的影响

为探讨不同放牧时间对荒漠草原地下生物量的影响,采用方差分析和回归建模的方法对荒漠草原地下生物量进行了系统研究。结果表明,放牧时间（早期、中期和晚期放牧）、根层（0-100 cm层）以及放牧时间和根层的交互作用对群落地下生物量均产生极显著影响,中期放牧时各根层平均地下生物量达到最大;无论哪一时期放牧,第一根层的地下生物量均为最高,且随土层加深呈递减变化趋势;构建统一的拟合预测模型显示,早、中、晚放牧小区拟合度均接近或达到90%;中期放牧有利于维持较大的地下生物量,对地上种群自身的生长发育及其抵抗干旱少雨的自然环境有利。     

黄土高原典型草原草地根冠比的季节动态及其影响因素

生物量的地上-地下分配受到植物种类、年龄、气候等诸多因素的影响,并且生物量地上-地下分配会影响植物向土壤碳的输入,进而影响陆地生态系统碳循环。然而,由于根系采样的困难使得作为陆地生态系统碳循环模型中重要参数的地下-地上生物量比(根冠比,R/S)还存在很大不确定性。因此,本研究通过2007, 2008和2009年连续3年对黄土高原围封草地和放牧草地的地上、地下生物量进行测定,并结合降水和气温资料,试图揭示围封与放牧草地根冠比的季节动态及其与环境因素的关系,为地下生物量的预测和陆地生态系统碳循环模型提供参考。结果表明,围封与放牧样地根冠比的季节变化呈现反抛物线型,最低值都出现在9月下旬;3年放牧样地的根冠比在不同生长季都显著高于围封样地(P<0.05),其平均值放牧样地分别为3.13,3.36和3.77,围封样地为2.55,2.56和3.13。相对于围封草地,放牧草地根冠比的变异更大;2个样地的根冠比年际间差异都不显著;根冠比与上月降水量、当月气温之间均呈显著负相关(P<0.05)。利用降水量和气温建立的多元回归方程,可以很好地预测根冠比。     

高寒草甸优势种功能多样性对增温和模拟放牧的响应

为探究全球变化背景下高寒草甸优势牧草的功能性状与生态系统功能的关系及变化,本研究以高寒草甸的3种优势种矮嵩草（Kobresia humilis）、冷地早熟禾（Poa crymophila）和垂穗披碱草（Elymus nutans）为试验材料,采用国际通用的开顶式生长小室（Open top chambers,OTC）的增温方法模拟全球变暖,测定增温后优势种的功能多样性指标以及群落的生产力和稳定性。结果表明：中度增温对高寒草甸群落功能丰富度和功能离散度有积极影响,但降低了功能均匀度,而轻牧只提高了功能离散度;增温和放牧均会降低高寒草甸群落稳定性和地上生产力。高寒草甸的群落稳定性与地上生产力没有显著关系;优势种的功能多样性并不影响群落稳定性,但是与群落地上生物量是负相关关系,增温没有改变这种影响方式,轻度放牧会调控优势种的功能多样性以提高地上生产力。在未来持续气候变化的背景下,适度放牧是一种保持草地可持续发展的良好管理方式。     

高山嵩草草甸初级生产力、多样性与土壤因子的关系

为了揭示高寒草甸初级生产力与土壤因子及多样性指数的关系,本文选择青藏高原三江源区具有代表性的高山嵩草矮嵩草草地型、高山嵩草杂类草草地型和高山嵩草圆穗蓼草地型,进行植物多样性、生产力及土壤养分的分析研究。结果表明：不同类型高山嵩草草甸生物量、群落多样性、土壤理化性质都存在显著差异（P ＜0．05）,其中高山嵩草圆穗蓼草地生产力最高,物种数最多,土壤营养成分含量最高。相关性分析表明：地上生物量及优良牧草生物量与土壤理化性质呈显著相关（P ＜0．05）,优良牧草生物量与土壤有机质呈极显著正相关（P ＜0．01）。物种数的多寡与土壤养分呈显著相关（P ＜0．05）,而群落结构的均匀度及多样性是与植物都需要的大量元素钾呈正相关的（P ＜0．01）。优势物种的竞争能力是通过土壤的有限养分（速效磷）体现的,两者呈显著正相关（P ＜0．05）,因而地上生物量及优良牧草生物量与速效磷呈极显著正相关（P ＜0．01）。而矿物氮（包含碱解氮）对丰富度指数、初级生产力有不可替代的作用。     

海拔梯度对藏北高寒草地生产力和物种多样性的影响

草地群落物种多样性和生产力在海拔梯度的变化规律及其关系, 以及不同功能群的变化一直是热点问题, 目前尚未得出一般性规律。本研究通过藏北地区那曲县日参波山样线的高寒草地样方调查实验, 分析各海拔梯度(4485~4635 m)植物群落生产力、结构和物种多样性的变化。结果表明, 随着海拔升高, 高寒草地植物群落生产力先增加后降低, 并在海拔4535~4585 m左右达到最佳;莎草类在群落由相对优势变为绝对优势, 禾草类和杂草类的重要值以不同幅度下降, 豆科类的重要值先上升后下降;物种丰富度、Shannon-Weiner 多样性指数、Simpson多样性指数和E.Pielou均匀度指数均呈现“单峰”型格局, 物种多样性指数与地上生物量呈正相关关系, 但只能作为部分解释地上生物量变化的因素。     

不同退化程度下嵩草草甸矮嵩草无性系构件的研究

对不同退化程度下嵩草草甸矮嵩草无性系构件进行了研究。结果表明,矮嵩草无性系的面积大小与矮嵩草构件总数量和生物量显著相关(P<0.05),与其各构件平均值基本不相关。随着退化程度的加重,在一定限度内单位面积上各分株和各分蘖数量和生物量有所增加,随后呈下降趋势;平均分株数量与生物量、分蘖数量与生物量均呈下降趋势;每分株分蘖(营养、生殖)、每分蘖(营养、生殖)、生殖(叶、秆)的数量和生物量也呈下降趋势;平均分蘖节直径有增加的趋势,平均分蘖节距地面的高度除极度退化外均呈上升趋势。