鼠类活动对高寒草甸初级生产力和土壤物理性状的影响

以高原鼠兔有效洞口作为调查对象,研究了高原鼠兔洞穴密度对三江源区高寒草甸地上、地下和总生物量以及土壤物理性状的影响.结果表明:随着草地鼠洞密度的增大,地上,地下生物量呈"V"字型变化趋势,先剧烈下降后缓慢上升,满足二次甬数关系,样地Ⅰ(近似零密度)生物量最大;地下生物量主要分布在0-10 cm土层,随着鼠洞密度的增大有向表层聚集的趋势,生长旺盛期更为明显;8月地上、地下及其总生物量显著高于6月(P<0.05),各月地下生物量远远大于地上生物量(P<0.01),地上生物量和地下生物量满足二次函数关系.土壤含水量、容重和pH值与鼠洞密度没有直接的线性关系,但含水量随土层深度增加而降低,容重和pH值随土层深度增加而增加,土壤各因子与不同土层满足线性关系.     

高寒草甸不同类型草地土壤养分与物种多样性——生产力关系

研究了高寒草甸不同类型草地土壤养分与多样性—生产力之间的关系,即物种多样性对生产力的效应如何受到资源供给率等因素的影响。结果表明:以莎草类为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落其总生物量(包括地上和地下生物量)最高(13,196.96±719.69gm-2)、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落为中等水平(2,869.58±147.52gm-2、2,672.94±122.49gm-2)、矮嵩草草甸群落为最低(2,153.08±141.95gm-2)。在藏嵩草沼泽化草甸群落中,总生物量和物种丰富度呈显著负相关(P<0.05);地上生物量与土壤有机质、土壤含水量和群落盖度显著正相关(P<0.05);地下生物量和土壤含水量显著正相关(P<0.05)。在矮嵩草草甸、小嵩草草甸、金露梅灌丛群落中,地上生物量与土壤有机质和土壤总氮显著正相关(P<0.05)。以上结果说明生物量的分布与土壤营养和水分变化相一致。在矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛中,多样性有随土壤养分的增加而增加的趋势;在藏嵩草沼泽化草甸中,则呈现负相关的关系。     

捡拾牦牛粪对高寒草甸植物功能群特征与生产力的影响

青藏高原高寒草甸广大牧区由于交通不便、能源短缺和生活习俗等原因,牛粪依然是当地牧民的主要生活能源来源,长期、大量地捡拾牛粪改变了粪斑的数量和面积,使养分在天然草地上无法回到草地生态系统进行再循环,因而对草地植物群落结构和生物量产生一定影响,从而增加了生态风险。为探讨捡拾牛粪对草地的生态影响,本文以青海省河南县高寒草甸生态系统为研究对象,通过对适度放牧草地上牦牛粪开展为期3年的不捡拾、一半捡拾和全部捡拾3个处理的试验研究,探讨捡拾牛粪对高寒草甸生态系统植物经济功能群落特征和生产力的影响。结果表明:牛粪不捡拾处理的草地生产力显著低于半捡拾和全捡拾处理,植物多样性显著低于半捡拾处理,禾草类优良牧草生物量显著高于半捡拾和全捡拾处理,莎草类优良牧草生物量显著高于全捡拾处理;牛粪半捡拾处理比不捡拾处理草地植被丰富度显著提高31.9%,植物多样性显著增加,群落生产力显著提高9.7%(42.6 g·m~(-2)),优良牧草和可食牧草生物量变化不显著;牛粪完全捡拾比不捡拾处理也显著增加草地植被的丰富度,增幅为10.7%,植物多样性显著增加,群落生产力显著提高4.1%(17.96 g·m~(-2)),但同时毒杂草显著增多,优良牧草和可食性牧草显著减少,牧草适口性变差。捡拾(半捡和全捡)牛粪会使禾草类和莎草类优质牧草生物量显著减少,莎草类在完全捡拾牛粪区生物量极显著减少70%以上;豆科植物生物量显著增加,在完全捡拾牛粪区生物量极显著增加,可达5倍以上;占总生物量74%~79%的杂类草和毒草的生物量也显著增加,且以半捡拾区增量最多。适度的牛粪捡拾可增加植被的丰富度和多样性,也提高了植被的生物量,并可保证牧草的营养品质和适口性。本项研究结果可以为高寒草甸牧区牛粪的适度捡拾和草地生态系统可持续管理提供科学依据。     

气候变化对浙江省植物气候生产力的影响

根据1961～2002年浙江省大致分布均匀的39个气象台站的气温和降水资料,利用Thornthwaite Memorial模型,计算了浙江省植物气候生产力,分析了其空间分布特征、长期变化趋势以及20世纪60年代、70年代、80年代和90年代以来的距平场变化,讨论了不同气候变化情景下气温和降水变化对植物气候生产力的影响.研究结果表明:浙江省植物气候生产力在14 424～17 323 kg·hm-2·a-1之间,其空间分布由浙北地区向浙中南地区逐步增加.近42年来浙江省植物气候生产力的趋势系数为0.211～0.603,气候生产潜力呈增加趋势,尤其是20世纪90年代以来(1991～2002年),随着气温的升高和降水量的增加,浙江省植物气候生产力比平均值偏多1.7%～9.6%."暖湿型"气候变化情景有利于提高气候生产力,而"暖干型"气候使浙江省植物气候生产力下降.     

高寒草甸植物地上生物量生长过程的某些特征

分析了高寒草甸植物地上生物量对积温变化的影响。结果表明,生物量干特积累与积温成明显的正相关关系,可用逻辑斯谛曲线方程：ＧＷ＝４２８．５０６１／「１＋ｅｘｐ（２．６０７６－０００３８ΣＴ）」来描述。通过模拟方程可知,在日平均气温稳定通过≥０℃积温达６７８℃．ｄ左右时地上生物量增长速率最高;积温在３３５－１０２０℃．ｄ之间为生物量平均增长率积累最快的时段。     

咸阳气候变化及其对农作物气候生产力的影响

利用咸阳1960-2009年气象资料,主要应用Thornthwaite Memoriai气候生产力模型、Kriging插值法等对当地近50a气温、降水和气候生产力的时空变化进行分析。结果显示：（1）咸阳近50a暖干化趋势明显,增温突变发生在1994年,降水量减少突变发生在1984年;气候生产力以-70.4kg.hm-2.10a-1的速率减小且在1984年发生突变减少。（2）近50a来,咸阳的年平均气温北低南高,变差系数北部大南部小,气候倾向率东北增温强于其他地区;年降水量北多南少,变差系数北小南大,气候倾向率是西、北部减少趋势大于东南;气候生产力及其变差系数都是由北向南递增,其气候倾向率除旬邑地区略有增长外其他地区都为明显减少趋势。（3）假定不同气候变化情景下分别计算当地气候生产力可知,＂暖湿型＂的气候环境对咸阳农业生产最有利,增产范围为5.89%～11.44%;＂冷干型＂气候环境对农业生产最不利,减产范围为6.3%～13.11%,中西部地区作物增产潜力最大,在49%～62%,咸阳目前的气候暖干化趋势对农业生产不利。     

近23年来青藏高原东北部香日德地区高寒草甸上界变化及其与气候变化关系研究

利用1990年、1999年、2013年的Landsat卫星遥感影像数据,通过遥感和GIS技术,运用非监督分类和目视解译相结合的方法,提取香日德地区的高寒草甸上界,分析其变化特征及其与该地区气候变化的关系。结果显示:（1）1990—1999年升温趋势显著,降水量基本保持不变;1999—2013年气温基本不变而降水呈显著增加的趋势。（2）香日德地区高寒草甸上界呈现向更高海拔即原高寒荒漠的范围扩张的趋势,其上界的扩张受气温和降水变化的共同作用。其中以气温变化为主导的1990—1999年期间,高寒草甸面积扩张迅速;以降水变化为主导的1999—2013年期间,高寒草甸上界扩张减慢。并且海拔越高的地区高寒草甸面积增加越迅速。（3）高寒草甸上界在不同坡向上均有扩张。其中,以升温为主导的1990—1999年主要集中在北坡与西坡;以降水量增加为主导的1999—2013年期间则主要集中在南向坡。（4）从坡度分布来看,1990—1999年高寒草甸上界的扩张主要发生在15°～25°,而1999—2013年为20°～35°。     

高寒草甸植物地下生物量与气象条件的关系及周转值分析

分析高寒草甸植物地下生物量季节动态及年一直净生产量与气候条件之间的关系表明１．高寒草甸植物地下生物量在牧草生长季的５－１０月呈“Ｎ”型的规律,１０月最高,６月次高;７月最低．５月次低;地下生物量的这种季节性变化与土壤湿度的变化具有很好的滞后正相关。     

沙化对高寒草甸土壤磷素组分的影响

[目的] 土壤磷素组分决定着土壤演变过程中磷素的迁移和可用性。探讨高寒草甸不同退化程度下土壤磷组分的空间分布特征,为沙化草甸植被恢复提供科学参考。[方法] 以青藏高原若尔盖沙化高寒草甸土壤为研究对象,采用修正后的Hedley磷素分级方法,探究未沙化、轻度、中度和重度沙化程度下高寒草甸土壤磷组分变化。[结果] ①随着沙化程度的加剧,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷及含水量显著降低（p<0.05）;pH值显著升高（p<0.05）。②土壤树脂态磷（Resin-Pi）、碳酸氢钠磷（NaHCO₃-P）、氢氧化钠磷（NaOH-P）、稀盐酸无机磷（D.HCl-Pi）和浓盐酸磷（C.HCl-P）含量随沙化程度的加剧均出现显著（p<0.05）下降,其中在中度和重度沙化下有机磷组分含量较无机磷下降更为明显。③相关性分析显示,在高寒草甸沙化过程中土壤磷素组分的转化主要发生在D.HCl-Pi,NaHCO₃-P与氢氧化钠有机磷（NaOH-Po）组分之间;而HCl-P,NaOH-P和Resin-Pi是植物生长重要的磷源。[结论] 沙化对土壤碳氮、水分、pH值和磷素组分有显著影响,沙化导致土壤碳氮、水分及pH值和磷素组分发生不同程度的变异,且多发生于沙化中后期;在高寒草甸沙化土壤中HCl-P,NaOH-P和Resin-Pi是植物生长重要的磷源。     

气候变化对红松气候生产力的影响研究

根据植物生长的Logistic曲线推导出计算树木气候生产力的模式,分别利用不同年代气象资料计算分析东北地区红松气候生产力及气候变化对气候生产力的影响结果表明,该区红松气候生产力最高值达288m~3/hm~2,最低值仅为115m~3/hm~2,二者相差1倍以上,不同气候对红松气候生产力的影响明显不同。     

高原鼠兔活动对高寒草甸群落植物生物量季节分布的影响

通过对高原鼠兔不同洞穴密度条件下,三江源区高寒草甸植物群落生物量季节动态研究分析表明:高原鼠兔不同洞穴密度和植物地上、地下和总生物量均满足二次函数关系,当洞穴数量达到中等密度时(512个/h㎡),其生物量降到最低.生长季内(5-10月)地上生物量变化呈"单峰"曲线,由于不同程度的鼠类活动致使其最大生物量较无鼠害样地提前一月来临,即8月底达到生长季最大值;年均生物量近似零密度样地最大,中等密度样地最小,7月底生物量可以作为年度产草量平均水平的重要依据.生长季内地下生物量于8月底均降到最低值,中等密度样地最小,近似零密度样地最大.总生物量主要由地下根系所支配,生长季内各样地基本与地下生物量保持相似的趋势,中等密度样地总生物量最小.总之,地上生物量对鼠洞密度和月份的敏感程度要强于地下生物量,鼠类活动对植物地下生物量的形成和数量在短期内没有很大的影响.     

灌丛化对高寒草甸土壤水力性质的影响

全球气候变化背景下,青藏高原高寒草甸灌丛化已经成为青藏高原植被景观的主要变化趋势。为了更好地认识和理解灌丛化与高寒草甸生态系统的关系,以青藏高原东缘川西锦鸡儿(Caragana Erinacea Kom)和金露梅(Potentilla Fruticosa)灌丛化高寒草甸为对象,采用环刀浸泡法和双环入渗法研究了其在未灌丛化、轻度灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化阶段土壤持水和入渗能力特征。结果表明：(1)2种灌丛化草甸土壤容重在中度灌丛化阶段最低,总孔隙度在中度灌丛化阶段最高。(2)随着灌丛化程度的增加,2种灌丛化草甸土壤含水量呈增加趋势,表现为在重度灌丛化阶段最高;土壤毛管持水量、田间持水量和最大持水量呈抛物线变化趋势,在中度灌丛化阶段最大。(3)2种灌丛化草甸土壤的初渗率、稳渗率和入渗速度随灌丛化程度的增加总体表现为增加趋势,其中在中度和重度灌丛化阶段显著高于未灌丛化阶段。(4)相关性分析表明,灌丛化草甸土壤的入渗指标与土壤含水量、非毛管孔隙度有显著相关关系。因此,高寒草甸灌丛化过程中,土壤水力性质的改变通常发生在中度和重度灌丛化阶段。     

青藏高原高寒草甸退化对土壤氮素转化微生物基因的影响

[目的]深入分析高寒草甸退化过程中土壤氮素转化特征,明确草甸退化对土壤氮素转化微生物基因丰度的影响,为认识高寒草甸的退化机理以及科学治理高寒退化草甸提供重要依据。[方法]以青藏高原不同退化程度高寒草甸(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化)为研究对象,利用实时定量PCR法分析退化过程中土壤理化性质及与氮素转化相关基因(nifH,amoA-AOA,amoA-AOB,narG,nirK,nirS和nosZ)丰度的变化,明确影响高寒草甸氮素转化基因的关键因子。[结果]①随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳、全氮、硝态氮及铵态氮含量逐渐降低;②高寒草甸退化降低了与氮素转化相关的固氮nifH基因、氨氧化amoA-AOA和amoA-AOB基因丰度,但增加了反硝化narG,nirS和nirK基因丰度,且在重度退化草甸丰度最高;③nifH,amoA-AOA和amoA-AOB基因与土壤有机碳、硝态氮、铵态氮及水分呈显著正相关,narG,nirS和nirK基因与土壤有机碳、硝态氮及铵态氮含量呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。[结论]高寒草甸退化对氮素转化微生物具有重要影响,土壤有机碳、pH值及水分是影响土壤氮素转化微生物基因的主要因素。     

高寒草甸植被层对于草地甲烷通量的影响

土壤对大气甲烷的汇是草地的一项重要生态功能,关于草地的温室气体通量已有大量研究,但鲜见关于植被层对于草地甲烷通量影响的报道。通过设置完整高寒草甸(IHC)、去除地上生物量草地(RAB)和裸地(RBB)三个处理,利用静态箱法来研究植被层对于草地甲烷通量的影响,结果显示在观测期间草地的平均甲烷氧化速率由高到低依次为:裸地[(52.2±18.9)μg/(m2·h)]去除地上生物量草地[(32.3±14.7)μg/(m2·h)]完整草地[(27.9±10.6)μg/(m2·h)],三者之间差异达到显著水平(P0.05)。根据三种处理计算出的草地根系和草地地上部分生物量2003—2004年的甲烷通量分别为(23.5±18.3)μg/(m2·h)和(7.4±11.5)μg/(m2·h),二者甲烷通量均为正值说明植物地上部分和草地根系都起到了促进甲烷排放的功能。在2003年、2004年、2005年、2006年RBB生长季平均甲烷通量分别为(-67.7±20.6)μg/(m2·h),(-60.7±18.5)μg/(m2·h),(-58.3±16.3)μg/(m2·h)和(-48.9±22.6)μg/(m2·h),表现为逐年降低的规律,但是IHC处理和RAB处理生长季甲烷平均通量的年季差异不显著,且没有明显的规律。在三年的原位观测期间,三种处理甲烷通量与土壤5cm温度、土壤湿度相关性也达到显著水平(P0.05)。     

黄河首曲高寒草甸的土壤特征及其对沙化的响应

通过对黄河首曲高寒草甸土壤进行测度,分析了该区域土壤的理化性质及其对沙化的响应,结果表明:该区土壤有机质、全氮含量高,速效钾含量也较高,速效磷含量低,土壤呈中性或弱碱性,盐分含量较低;土层薄、沙物质丰富的风沙土正处于进一步沙化的过程中,土层薄、母质为砂粒的草甸土也有潜在沙化的可能。因此,必须对已沙化和潜在沙化草地采取相应措施以扭转进一步沙化的趋势,进而促进沙化草地的生态恢复。     

青藏高原冻融-水蚀凹陷对高寒沼泽草甸土壤呼吸的影响

[目的]探究青藏高原长期的冻融与水蚀造成的凹陷对高寒沼泽草甸土壤呼吸的影响,为探讨和评估高寒沼泽草甸碳循环过程提供一定的科学依据。[方法]以青海湖北岸冻融—水蚀凹陷的高寒沼泽草甸为研究对象,选取了非冻融—水蚀凹陷区和冻融—水蚀凹陷区,2019年5月监测土壤呼吸、5 cm土壤温度、5 cm土壤含水量及空气温度和空气相对湿度,2018年8月观察了植被群落特征(优势种、地上生物量、植物高度、群落盖度)。[结果]①冻融—水蚀凹陷区的平均土壤呼吸速率显著低于非冻融—水蚀凹陷样区。②冻融—水蚀造成地表下陷,下陷的洼地微生态系统具有类似盆地的聚温保湿效应,因此在凹陷样区中空气相对湿度显著增加,空气温度降低,5 cm土壤温度显著增加(p0.05),以上环境要素的变化深刻影响着土壤呼吸。[结论]青藏高原冻融—水蚀过程形成的凹陷改变了高寒沼泽草甸土壤环境,使原生系统的土壤呼吸发生变化,进而影响高寒沼泽草甸生态系统碳循环。     

土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳的影响

[目的]探明土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳含量及储量的影响,为青藏高原区域碳增汇原理及草地管理实践提供科学支撑。[方法]选取围栏封育地、自由放牧地、多年生人工草地、补播地及黑土滩型退化草地5类不同土地利用类型,对无机碳的含量和储量、土壤主要理化性质的变化及其相关性进行比较分析。[结果]在高寒草甸生态系统中,无机碳含量较低且不同土地利用下土壤无机碳的储量(以C含量表示)有显著差异,表现为多年生人工草地(3 381.28kg/hm2)围栏封育地(739.27kg/hm2)自由放牧地(712.12kg/hm2)补播地(647.64kg/hm2)黑土滩型退化草地(361.26kg/hm2)。不同土地利用类型草地的土壤pH值、容重和含水量差异显著。土壤无机碳与土壤容重和含水量分别为线性正相关和负相关关系,与pH值为正相关关系,当pH值7时,无机碳含量很低,基本保持不变;当pH值7时,表现为指数函数关系。[结论]在高寒退化草地改良重建的技术与综合治理模式中,黑土滩型退化草地上建植多年生人工草地的管理策略在无机碳固定方面较其他措施更加有效,是维持草地碳汇功能的有效措施。     

冻融对青藏高原高寒草甸土壤碳氮磷有效性的影响

以青藏高原高寒草甸土壤为研究对象,通过室内模拟冻融循环过程,研究不同土壤含水量条件下冻融频次和冻结温度对土壤碳氮磷有效性的影响。结果表明:(1)土壤可溶性氮(DTN)、硝态氮(NO-3-N)和有效磷(PO3-4-P)含量随冻融频次增加呈下降趋势,但铵态氮(NH+4-N)和可溶性磷(DTP)含量呈现上升趋势;(2)在冻融频次相同情况下,高含水量土壤在-15℃/5℃冻融循环处理下的可溶性有机碳(DOC)、DTN和NH+4-N含量显著高于-5℃/5℃冻融循环处理下的含量;(3)含水量高的土壤在冻融处理后,DOC、DTN、NH+4-N、DTP和有效磷(PO3-4-P)的含量通常高于含水量低的土壤,但NO-3-N则相反。由此可见,冻融频次、冻结温度和土壤含水量都是影响高寒草甸土壤冻融效应的关键因子,在评价冻融作用对高寒草甸土壤碳氮磷有效性影响时,还应充分考虑这些因子间交互效应。     

长江源区高寒草甸植被覆盖变化对蒸散过程的影响

为了研究长江源区植被盖度变化对高寒草甸蒸散过程的影响,在长江源区选择坡向、坡型和坡度趋于一致,植被覆盖度分别为92%,65%和30%的高寒草甸建立天然观测场,采用小型蒸渗仪称重法观测计算不同覆盖条件下的高寒草甸蒸散量,分析了不同时期蒸散的动态变化特征和主要驱动因子。研究结果表明,在生长前期,随着植被盖度降低,高寒草甸蒸散量呈增加趋势;而在生长期、生长后期和冻结期,随着植被盖度降低,高寒草甸蒸散量呈减小趋势,且盖度变化对生长期蒸散量的影响尤为显著。不同时期主导蒸散变化的因子存在差异,热量因子在生长前、后期起主导作用,而在生长期起主导作用的是水分因子。     

长期增温对西藏高寒草甸土壤团聚体周转和稳定性影响

【目的】近几十年来青藏高原增温显著,但是增温对土壤团聚体的稳定性影响研究较少,温度升高是否通过影响土壤团聚体的周转和稳定性进而影响土壤有机碳变化还有待探明。【方法】研究以10年的长期增温野外试验为依托,采用物理化学联合分组的方法,探明长期增温对西藏高寒草甸土壤团聚体形成、周转和稳定性的影响;同时揭示团聚体物理保护对土壤有机碳变化的影响。【结果】长期增温没有对土壤有机碳含量产生影响。长期增温对> 2 mm大团聚体的含量无显著影响,但使2～0.25 mm大团聚体、大团聚体内闭蓄态微团聚体、大团聚体内闭蓄态微团聚体外游离的细的颗粒有机质、大团聚体内闭蓄态微团聚体中的粉粒+粘粒的含量分别减少15.4%、25.1%、52.7%和40.5%;0.25～0.053 mm微团聚体及<0.053 mm粉粒+粘粒的含量分别增加了14.8%和43.5%。长期增温处理下,土壤团聚体质量分数的变化导致几何平均直径、平均重量直径和大团聚体比重分别减少23.0%、11.1%和19.5%。土壤有机碳主要分布在2～0.25 mm大团聚体和0.25～0.053 mm微团聚体中,两者约占全土有机碳的71.6%～...