高寒草甸地区冷季水分资源及对牧草产量的可能影响

分析了高寒草甸地区冷季降水和土壤水分资源分布特征及其对牧草产量的可能影响.结果表明:祁连山海北高寒草甸地区冷季降水资源贫乏,但9～10月较高的降水受枯黄植被蒸散量小、植被盖度大的影响,易贮存于土壤.加之地处高寒,气温低,土壤封冻早,冻结期长,使土壤水分在冬季可以冰晶水的形式留存于土体,从而给来年牧草进入正常营养生长发育阶段提供了水分条件的需求.牧草产量的高低与冷季降水及土壤水分条件有一定的联系性.建立冷季降水与牧草产量间的预报方程,其拟合率高.     

翻耕对半干旱区高寒草甸地表水热条件的影响

通过对青藏高原东北缘半干旱盆地退化高寒草甸地表观测资料的分析,研究了土壤含水量、地表温度和植被盖度之间的相互关系,分析了翻耕所导致的地表植被破坏和土壤属性的变化对高寒草甸的影响。结果表明:1）较高植被覆盖区域内土壤含水量较高;2）降水后,较低植被覆盖区域内地表温度较低,地表蒸散量较大;3）在长时期缺乏降水的情况下,较低植被盖度区域内地表温度较高,土壤含水量偏低。以上结果说明,翻耕后导致的地表植被破坏和土壤属性变化,会导致翻耕区内地表蒸散偏大,更容易出现土壤水分不足的现象,不适合半干旱区高寒草甸群落的恢复。因此,采取增加灌溉或者免耕补播等不破坏地表植被的补播方式,可能更适合该地区内的植被恢复。     

高寒草甸土壤水分空间分布及其影响因子研究进展

高寒地区是全球气候变化极为敏感的区域,分布着大面积的高寒草句、高寒草原和沼泽类草原.近来,高寒草甸严重退化,湿地萎缩加剧.土壤水分对土壤系统养分循环和流动起着十分重要的作用.回顾了高寒草甸土壤水分空间分布及其主要影响因子,包括土壤质地、气候因子、地形、植被及人类活动等.土壤水分有其空间分布规律,随水平位置和土壤深度的变化发生相应变化.土壤质地、气候因子、地形、植被及人类活动等因子对土壤水分空间分布具有重要影响.土壤水分空间分布是各种环境因子及人类活动综合作用的结果.     

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.     

三江源区草地植被时空变化及其影响因子分析

为阐明近15a三江源区草地植被生长状况及其产量动态特征。利用该区2003～2017年生长季(6～8月)牧草产量及其同期气象资料,基于统计学方法较为系统地分析了该区生长季牧草产量变化趋势及其与同期气象条件的关系。结果表明,近15a来,三江源区牧草生长季年平均产量呈不明显的波动变化,其中高寒草甸和高寒草原牧草产量的最大值均出现在2010年,分别为3095.7kg/hm~2和1439.3kg/hm~2;最小值出现在2015和2006年,分别为2188.8kg/hm~2和491.4kg/hm~2。从产量的空间分布来看,三江源区牧草产量时空分布具有明显的异质性,自西北向东南依次递增。其中,东南部河南县牧草产量最大,局部地区甚至超过3500kg/hm~2;随着青海省三江源生态保护与建设规划项目的逐步实施,虽个别干旱年份草地植被生长状况较差,但整体呈稳定恢复状态。三江源区不同草地类型牧草产量之间差异显著(P≤0.05)。其中,牧草产量表现为:高寒草甸(2703.49kg/hm~2)全区(1775.64kg/hm~2)高寒草原(1013.68kg/hm~2)高寒荒漠、戈壁(383.33kg/hm~2)。相关分析结果显示,除高寒荒漠、戈壁对气温和降水不敏感外,高寒草甸草原对气温的敏感性更高,高寒草原对降水的敏感性则更强。由此可见,三江源区牧草生长季高峰期产量不是由单一气象条件决定的,而是气温和降水共同作用的结果。     

高寒草甸牧草产量和草场载畜量模拟研究及对气候变暖的响应

高寒草甸地区温度是限制牧草地上年产量提高的主要因素,利用这一点,引进牧草产量与生长期间的产量积温比概念,建立高寒草甸牧草产量的估算模式。     

禁牧封育措施改良高寒地区退化草地的效果

2003-2005年,通过对青海省玉树县上拉秀乡高寒草甸和高寒沼泽化草甸退化草地进行为期3年的禁牧封育改良试验,结果表明:禁牧封育措施对恢复高寒草甸、高寒沼泽化草甸退化草地植被有明显的效果,禁牧封育后草地中植物的盖度、高度和产草量明显提高;牧草成分发生显著变化,优良莎草科、禾本科牧草种类与产量增加,杂类草的种类、产量下降.     

祁连山东段退化高寒草甸土壤水分入渗的变化及团聚体对水分入渗的影响

为探明退化高寒草甸土壤水分入渗特征及其影响因子，本试验以祁连山东段退化高寒草甸为对象，研究了不同退化程度高寒草甸土壤水分入渗率、机械组成和团聚体的变化，探讨了团聚体特性对土壤水分入渗的影响。结果表明：随着高寒草甸退化程度的加剧和土层深度的增加，土壤水分入渗率均表现出逐渐降低的趋势（P<0.05），土壤团聚体由大粒径为主向小粒径为主改变；水分入渗率与土壤有机质含量、砂粒含量、粉粒含量、孔隙度、大粒径团聚体含量之间具有显著的正相关性（P<0.05），与土壤容重、黏粒含量、土壤微团聚体含量之间具有显著的负相关性（P<0.05）。综上所述，随着高寒草甸退化程度的加剧，土壤中大团聚体含量减小，导致土壤孔隙度下降，土壤水分的入渗能力逐渐降低，水源涵养能力变差。     

巴音布鲁克高寒草地牧草产量与水热关系初步探讨

通过对巴音布鲁克草原近20年牧草产量与同期降水和温度资料进行对比分析,探讨了降水、温度等气象因子对高寒草地牧草产量的影响.结果显示:降水、气温与牧草产量的相关性均较好,只有在降水和温度均适宜的条件下,牧草产量才会增加,说明降水和温度共同影响了牧草产量,是影响高寒草地产量的2个主要限制性因子;在巴音布鲁克,由于不同草地类型间的自然条件存在较大差异,因此对水热变化的响应也表现出不同的变化特点.     

不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响

适宜的牧草混播对于改善退化高寒草甸及高寒地区畜牧业现状具有重要的现实意义,但不同牧草混播条件下退化高寒草甸土壤养分及生物量变化特征尚不明确。为此,本研究以垂穗披碱草（Elymus nutans）、早熟禾（Poa pratensis）、呼伦贝尔苜蓿（Medicago falcata）为试验草种,在三江源区重度退化高寒草甸开展为期3年的混播试验,探讨不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响。结果表明：不同牧草混播条件下,草甸土壤有机碳含量与全氮及不同形态氮素含量呈显著正相关（P<0.05）;草甸土壤养分含量发生显著变化（P<0.05）,EM（垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿）混播的土壤养分状况最佳;草甸地上、地下生物量显著增加（P<0.05）,EM混播的效果最为显著（P<0.05）。综上,在重度退化高寒草甸恢复过程中,如采取人工草地建植手段,建议选择EM混播。     

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。     

高寒草甸牧草产量形成过程及与气象因子的关联分析

高寒草甸牧草产量的形成过程与生物量的积累过程和自然界各种生物种群消长规律一样,可用逻辑斯谛生长函数来描述。随着季节的进程,依环境条件的周期变化表现为有缓慢积累-快速增加-相对稳定-折损减少等4个阶段。对气象因子影响高寒草甸牧草产量灰色关联分析结果表明,高寒草甸地区降水量可基本满足牧草生长发育的需求,而温度因子则成为主要的限制因子。其气象因子影响程度大小的序次为：1月平均气温>5-8月平均气温>5-8月日照时数>5-8月水热综合配合(降水量与气 温的比值)>5-8月降水量>上年度末9-11月的降水量。在分辨系数取0.5的条件下,以上各因子所对应的关联度排列为：0.835>0.791>0.771>0.754>0.743>0.638。将上述各气象因子进行主成分处理后,建立评估或预报高寒草甸牧草产量的模拟模型方程：GW=a+aj覺j。其拟合及试报效果很好,可作高寒草甸牧草产量的评估或预测预报工具。     

不同类型草地牧草消化率季节动态与营养品质的关系研究

试验选用5只瘤胃瘘管羊,用尼龙袋法对采自甘肃玛曲高寒草甸、沼泽化草甸、甘肃张掖平山湖荒漠草原及新疆温性草原天然混合牧草的干物质消化率(DMD)和营养成分进行测定。结果表明,高海拔地区的高寒草甸和沼泽化草甸牧草干物质消化率显著高于低海拔地区荒漠草原,且随着时间的推移,高寒草甸和沼泽化草甸牧草干物质消化率先升高后降低,且在6月体内消化率达到最高,而平山湖荒漠草原表现相反趋势。新疆温性荒漠草原则随着季节的变化,从花期—果期—枯草期牧草干物质消化率逐渐降低。玛曲高寒草甸牧草干物质消化率与牧草粗蛋白含量(CP)呈极显著正相关(P<0.01),与牧草中酸性洗涤纤维(ADF), 中性洗涤纤维(NDF)呈极显著负相关(P<0.01);牧草生育期与CP含量和DMD呈极显著负相关,与DM, ADF, NDF均呈极显著正相关(P<0.01),说明在高寒牧区,6,7和8月牧草营养价值较高,可满足放牧家畜维持和生产能量需要。     

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)。     

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。     

影响高寒草甸产草量丰歉气象指标的探讨

应用相关分析,研究影响高寒草甸产草量气象因子的单相关程度,找出综合评判产草量丰产与歉收的5个指标因子,通过5个因子的综合处理,建立牧草丰歉气象指标模式。结果表明,拟合结果较好,拟合率达75%。所建立的评判模式能定性地反映青海海北高寒草甸地区牧草丰产与歉收的年景划分。     

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。     

甘南草地土壤微生物与理化特性

在甘肃省甘南州境内,土壤微生物呼吸强度在不同草地类型草地上由大到小的顺序：0~15 cm深度为沼泽化草甸>高寒灌丛草甸>高寒草甸>亚高寒草甸>山地草原,15~30 cm深度为沼泽化草甸>亚高寒草甸>山地草原>高寒灌丛草甸>高寒草甸,30~60 cm深度为沼泽化草甸>山地草原>亚高寒草甸>高寒草甸>高寒灌丛草甸;微生物碳在不同草地类型草地上由大到小的顺序：0~15 cm与15~30 cm深度均为沼泽化草甸>高寒灌丛草甸>高寒草甸>亚高寒草甸>山地草原,30~60 cm深度为沼泽化草甸>亚高寒草甸>高寒灌丛草甸>高寒草甸>山地草原。同一草地类型的土壤呼吸强度、微生物碳都在各自土壤深度下随深度增加而减小,代谢熵的变化趋势刚好相反,微生物商的变化趋势不明显。土壤呼吸强度、微生物碳均分别与土壤含水量、有机碳、全氮呈极显著正相关（P<0.01）,而代谢熵与之呈极显著负相关（P<0.01）,微生物商与含水量、全氮呈极显著正相关（P<0.01）,而与有机碳呈极显著负相关（P<0.01）。     

环境因子对高寒牧草生长影响程度的关联排序及产量评估模式的确立

利用灰色关联分析方法,通过生态因子对高寒草甸牧草产量影响的结果程度表明,高寒草甸地带降水量基本可满足牧草生长发育的需求,而温度因子则成为主要的限制因子。其影响程度大小排序有：1月平均气温＞5～8月平均气温＞5～8月日照时数＞5～8月水热综合配合（降水量与气温的比值）＞5～8月降水量＞上年度末9～11月的降水量。在分辨系数取0．5的条件下,以上各因子所对应的关联度排序有：0．835＞0．791＞0．771＞0．754＞0．734＞0．638。将上述各生态因子进行主成分处理后,建立评估或预报高寒草甸牧草产量的模拟模型方程是：GW=a＋ΣajXj。其拟合及试报效果均很好,故可作为高寒草甸牧草产量的评估或预测预报工具。     

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。