矮嵩草草甸土壤温湿度对植被盖度变化的响应

利用5—9月植物生长期间所观测的不同植被盖度条件下土壤温、湿度资料，分析了矮嵩草草甸植被盖度对土壤温、湿度的影响。结果表明：有植被覆盖区随季节进程，植被盖度增加，土壤温度升高，湿度下降；8：00-19：00土壤温度随植被盖度的增加而增加，14：00土壤温度随植被盖度增加而降低；不论是早晚还是中午，土壤湿度都随植被盖度的增加而增加。     

夏季休牧对高寒矮嵩草草甸温室气体排放的影响

以高寒矮嵩草草甸为研究对象,利用密闭箱－气相色谱法,对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比,休牧草地植被盖度较之高41％,单位面积生物量较之高53％。同时,土壤特性也有较大不同;休牧草地的植被－土壤系统CO₂排放通量比放牧草地低20.7％,测定期间两者CO₂排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm²·d)^-1;试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH₄的弱汇,休牧后草地土壤对CH₄的吸收能力增强,休牧和放牧草地CH₄的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm²·d)^-1;休牧草地土壤N₂O排放通量比放牧草地低,两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm²·d)^-1。可见,夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。     

高寒矮嵩草草甸地面热源强度及与生物量关系的初步研究

在青藏高原海北高寒矮嵩草草甸地区,依据2002年涡度相关法观测的能量平衡各分量资料和6-10月植物地上、地下生物量测定值,分析了高寒矮嵩草草甸近地表热量平衡、地面热源强度的变化特征,讨论了地面热源强度与植物生物量季节变化过程中的相互关系。结果表明:在青藏高原海北高寒矮嵩草草甸地区,年内地面均为热源,热源强度季节变化明显,地面热源强度年平均为88.5 W/m2;地上生物量季节变化与热源强度具有显著的正相关关系,而地下生物量季节变化与热源强度关系不明显。     

高寒矮嵩草草甸地上生物量和叶面积指数的季节动态模拟

基于2007年中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站植被和气象观测资料,探讨了高寒矮嵩草草甸群落叶面积指数、地上生物量的季节动态变化及其数学模型,分析了叶面积指数与地上生物量的相互关系,以及气象条件对叶面积指数和地上生物量的影响。结果表明,高寒矮嵩草草甸群落植被生长期地上生物量的季节动态变化可以用Logistic回归模型拟合;植被叶面积指数的季节动态变化可以用三次函数曲线拟合,叶面积指数受温度和降水量的影响明显,与植物生长期日平均气温≥3℃的积温和降水累积量分别有三次函数的拟合关系,而考虑与积温和降水累积量的综合关系可用二元二次函数拟合;同时,叶面积指数与地上生物量之间有二次函数的拟合关系。     

祁连山海北地区两种高寒草甸植被类型的土壤热通量比较

对祁连山海北地区矮嵩草(Kobresia humilis)草甸和金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸两种植被类型土壤热通量观测和比较分析发现:晴天两种植被类型区土壤热通量日变化均表现为单峰型,夜间低午后高;阴雨天土壤热通量变化复杂,随降水或云层厚薄波动剧烈。金露梅灌丛草甸土壤热通量的日变化较矮嵩草草甸更为平稳。两种草甸土壤热通量的月际变化同样表现为单峰型,12月最低(矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸分别为-40.27MJ/m2和-16.85MJ/m2)、6月最高(矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸分别为20.47MJ/m2和18.98MJ/m2)。矮嵩草草甸与金露梅灌丛草甸土壤热通量的年总量差异明显,分别为-24.72MJ/m2和48.10MJ/m2。表现出前者由土壤深层向地表散热,而后者由地表向土壤深层输送热量。两种植被类型区不同时间尺度上的土壤热通量与冠层净辐射均有显著的线性相关关系。由于冠层厚度的影响,金露梅灌丛草甸土壤热通量所占净辐射的比例较小,同步性较差,反馈延时约2.5h,而矮嵩草草甸的土壤热通量与净辐射的相关性更加密切。     

青藏高原高寒嵩草草甸植被群落特征对退化演替的响应

以空间代替时间的方法,于2012年7月中旬-8月中旬在青藏高原祁连山南麓分别选取原生、轻度、中度和重度4种不同退化梯度的高寒嵩草（Kobresia）草甸,对其土壤理化、水分特征和植被群落进行研究,以探究高寒嵩草草甸生态功能退化过程中植被群落的变化特征.结果表明,中度退化样地的地上生物量、表层（0-10cm）土壤含水量和降水地表入渗速率显著最小（P＜0.01）,表层地下生物量、表层土壤有机质、表层田间持水量和草毡层厚度显著最大（P＜0.01）.基于退化高寒嵩草草甸群落的植被功能群和群落多样性的非度量多维排序结果表明,其退化过程可明确划分为原生植被、轻度退化、中度退化和重度退化4个阶段,冠层高度、地上生物量、草毡层厚度和降水地表入渗速率对群落变化的相对贡献较大.植被群落对退化过程的响应为非平衡型（Non-equilibrium）,群落变化的“分水岭”存在于中度退化和重度退化之间.研究结果对退化嵩草草甸的恢复措施选择具有重要的指导意义.     

不同土地管理措施对高寒嵩草草甸植被及土壤理化特征的影响

在青海玛沁地区,选择 4 种处于不同退化阶段以及 2 种人工处理的高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧强度和人工干预措施下,植被特征、土壤营养元素和土壤物理性状的变化过程,为合理利用和提高草地生产力提供依据.结果表明:随着退化的加剧,高寒草甸的盖度、高度、地上生物量和种类呈下降趋势,可食性牧草逐渐让位于杂草;土壤 N、C 含量以及含水量逐渐降低,体积质量逐渐增大.与重度退化草甸相比,经人工干预处理后草甸的生物量、盖度、高度以及土壤营养元素和物理性状都有所增加提高.这些结果表明随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.人工干预能够在一定程度上改善土壤物理特征,提高草地的生物量.     

海拔和坡向对高寒灌丛草甸凋落物水源涵养功能的影响

以康定县折多山高寒山地灌丛草甸凋落物为研究对象,采用室外调查及室内测定结合的方法分析了凋落物蓄积量、持水及失水过程,以期探讨不同海拔和坡向凋落物水源涵养功能的差异。结果表明：（1）研究区凋落物的蓄积量在4.02~4.77 t/hm²波动,均表现出随着海拔的升高而逐渐降低,且半阴坡>半阳坡,海拔对凋落物蓄积量呈极显著影响（P<0.01）;（2）研究区凋落物最大持水量与蓄积量表现出一致的规律,有效拦蓄量最大为3 800 m半阳坡（5.95 t/hm²）,最小为3 800 m半阴坡（2.53 t/hm²）;（3）枯落物持水量与浸水时间关系式为：W_t=aln （t）+b;枯落物吸水速率与浸水时间关系式为：V=ktⁿ;失水量与失水时间呈显著对数关系（R²>0.95,P<0.01）,失水速率与失水时间呈显著幂函数关系（R²>0.99,P<0.01）。可见,该地区灌丛草甸凋落物的水源涵养功能在不同海拔和坡向间有明显分异特征,控制放牧减轻草甸退化和增加该生态系统的物种多样性能有效提高该区凋落物水源涵养功能。     

东祁连山高寒草甸土壤“固-液-气”三相组成对海拔和坡向的响应

为探究不同海拔和坡向下高寒草甸土壤固—液—气三相组成变化特征,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了不同海拔(2 800,3 000,3 200,3 400,3 600,3 800,4 000 m)、坡向(阳坡、阴坡)高寒草甸的植被特征和土壤物理特征,结合植被指标拟合探讨高寒草甸固—液—气三相的最佳组成比例。结果表明:植被盖度、草层高度和地上生物量均随海拔升高呈先升高后降低,在海拔3 200 m处达最大值,同一海拔的阴坡植被盖度、草层高度、地上生物量均高于阳坡;土壤容重随海拔和坡向的变化规律与植被盖度相反,而土壤含水量、孔隙度和持水性变化规律与植被盖度类似;经方程拟合发现,土壤固—液—气三相比例为31∶33∶36时,高寒草甸生产力最优。综上所述,在海拔3 200 m处是东祁连山高寒草甸分布的中心典型区域,海拔和坡向是影响高寒草甸土壤物理质量和固—液—气三相组成的重要环境因子,且该区域高寒草甸土壤固—液—气最佳比例为31∶33∶36。     

不同初始含水量对草甸土坡面养分迁移的影响

采用室内人工降雨的方法,对不同土壤初始含水量的草甸土坡面进行养分(N、P、K)流失的研究。结果表明:土壤初始含水量越高,水分入渗速率越低,产流量越大,土壤侵蚀程度也越大。当土壤初始含水量低于15%时,土壤中的硝态氮会被淋溶到土层6cm以下,土层6cm以上的硝态氮含量极低,且淋溶的硝态氮均累积入渗到7～10cm土层中;当初始含水量在20%时,土壤中硝态氮有少量淋溶;当初始含水量在25%时,淋溶极少,仅表层1cm的土壤硝态氮有少量淋溶外,其余全部随径流流失。土壤速效钾、速效磷淋失很少。径流水样中,速效磷和速效钾浓度随降雨时间增加而逐渐减少,流失量与土壤初始含水量呈近似抛物线的关系,在初始含水量为10%～15%之间存在拐点。通过土壤初始含水量与坡面物质流失量的二次多项式关系确定出草甸土的最佳含水量范围是11.28%～14.76%,当含水量在此范围内时坡面物质流失量最少。     

短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响

为深入揭示短期放牧对高寒草甸生态系统地表水文过程的影响机理,基于5个放牧强度(A:2.75只羊/hm~2;B:3.64只羊/hm~2;C:4.35只羊/hm~2;D:4.76只羊/hm~2;E:5.20只羊/hm~2)的3a控制放牧试验,对比研究了表层土壤(0—10cm)物理性状、入渗过程、土壤水分特征曲线及持水和供水能力对放牧强度的响应。结果表明:C处理的土壤初始含水量显著高于D、E处理,但各放牧强度的土壤容重和4个孔隙指标无显著变化;放牧改变了土壤入渗过程,随放牧强度增加,B与C处理入渗较好,D与E处理入渗较差;Gardner模型适用于放牧强度的土壤水分特征曲线拟合,相关系数均达极显著水平,且表征土壤持水性能的a值与低中吸力段含水量表明B与C处理的持水能力高于其它处理;100kPa吸力下比水容量显示,A、B和C处理较D与E处理提高了土壤供水能力。总之,合理放牧强度短期内有利于保存高寒草甸土壤含水量,增强土壤导水性和持水能力,保证土壤有效供水,降低高寒草甸生态系统的退化风险。     

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。     

祁连山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能

对甘肃祁连山4种不同林地类型的土壤特性、凋落物持水量、林地土壤蓄水性能、土壤渗透性能等进行了研究.结果表明,林地内土壤容重和孔隙度(0-60 cm)差异较大,容重大小依次为:牧坡草地＞祁连圆柏林＞高山灌丛林＞青海云杉林;总孔隙度大小依次为:青海云杉林＞高山灌丛林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.林地间凋落物的最大持水量和最大持水率表现一致,趋势表现为:高山灌丛林＞青海云杉林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.不同林地间土壤非毛管孔隙持水量差别较大,4种林地的土壤非毛管孔隙持水量由大到小依次为:青海云杉林＞高山灌丛林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.有效涵蓄量大小与土壤涵蓄降水量一致,4种林地变化范围为184.98～222.27 mm,大小顺序依次为:青海云杉林＞牧坡草地＞高山灌丛林＞祁连圆柏林.     

高寒草甸典型小流域雨后土壤水分空间变异特征

利用地统计学的Kriging空间内插法研究寒区典型小流域雨后土壤水分空间变异及分布情况;分析了0～50 cm土壤层的平均土壤水分与剖面土壤水分的空间分布特征。结果表明：0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm五层土壤水分和流域平均土壤水分最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,五层土壤水分具有中等空间变异性,其块金系数为43.7%、58.9%、53.0%、71.6%和68.1%,流域平均土壤水分的块金系数为38.4%,0～10 cm1、0～20 cm、20～30cm三层土壤水分相关度明显小于30～40 cm和40～50 cm两土层土壤水分,说明表层土壤水分受降雨因素干扰明显,而深层土壤含水量相关性比较稳定。通过分析,得出雨后流域土壤水分空间分布主要受水分入渗、地形、植被覆盖、海拔等因素的影响。利用半方差函数分析得出流域土壤水分的有效变程在938～1469 m之间,40～50 cm土层土壤水分变程最大,为1469 m;10～20 cm土层土壤水分变程最小为938 m。通过确定半方差函数、比较变量的空间变异性及空间变异程度,得出在小流域内土壤水分半方差函数模型总体上拟合效果较好。     

不同针叶林对祁连山森林灰褐土理化性质和水源涵养功能的影响

以祁连山针叶林树种青海云杉、油松、侧柏3种树种为研究材料,探讨了不同树种对祁连山森林灰褐土理化性质和水源涵养功能之间的关系。研究结果表明,土壤孔隙度、团粒结构、物理性黏粒含量均为青海云杉油松侧柏;土壤容重、物理性砂粒含量均为侧柏油松青海云杉;土壤有机质、CEC均为青海云杉油松侧柏;CaCO3含量、pH值、全盐含量均为侧柏油松青海云杉;土壤蓄水量和树种枯落物持水量均为青海云杉油松侧柏。     

黄浦江源区主要植被类型土壤水土保持功能研究

在野外调查、实测的基础上,采用因子分析、系统聚类分析的方法,根据土壤层水土保持功能的强弱,将黄浦江源区主要植被类型分为4类:落阔林、灌木林为第一类,表现出很强的水土保持功能;茶园、草地、松林为第二类,土壤水土保持功能较强;毛竹林、常绿阔叶林表现出较强的抗蚀性和抗冲性,但渗透性能并不突出,土壤贮水能力也一般,水土保持功能中等,为第三类;裸露地水土保持性能很差,单独作为第四类,其渗透性、抗蚀性、抗冲性、土壤水库容都显著小于其他各样地。     

高寒草甸典型小流域土壤水分空间变异对比研究

以寒区两个典型小流域为例,根据理论变异函数,通过Krige空间内插法对比研究小流域0～30cm层土壤水分空间变异性及其特征。结果表明：（1）受植被类型、覆盖度影响,水平方向上,同一流域不同植被类型土壤含水量分布为：高寒灌丛草甸〉高寒嵩草草甸〉退化草地;相同草甸类型条件下,纳通河流域平均土壤水分含量均小于跨热洼尔玛流域;各坡位、坡向草甸植被严重退化区域土壤水分含量均略小于高寒草甸草地区域。（2）从剖面分析,跨热洼尔玛流域各层土壤含水量均大于纳通河流域;剖面变异性、土壤水分下渗速度纳通河流域总体均大于跨热洼尔玛流域;土壤水分变化剧烈程度高寒草甸草地区域在20～30 cm层、植被退化区域10～20 cm层;土壤水分下渗速度草甸植被严重退化区域大于高寒草甸草地;高寒草甸草地区域在10～20 cm层土壤水分在下渗过程中有一定的滞后作用;而草甸植被严重退化区域则无此类情况。