三江源退化高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系

为探究三江源不同退化程度高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系,以青海省玛多县地区不同退化程度高寒草原为研究对象,调查植被群落特征,测定土壤微量元素(铁、锰、铜、锌、硼、钼、硒)含量,分析影响高寒草原植被群落退化的关键土壤微量元素。研究结果表明：随着高寒草原退化的加剧,草地盖度逐渐降低,草地多样性、丰富度、地上生物量呈先升高后降低趋势;土壤中微量元素的含量均呈下降趋势;植被群落特征与土壤中铁、锰、铜、锌、硼、硒含量正相关,其中与土壤铁、有效铜、有效硼的含量的关系最为密切。     

短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

为了解藏北地区退化高寒草地植物群落对短期围栏的响应,本研究以当地的3类高寒草地植被为研究对象,分析了围栏封育对草地群落的影响.结果表明,围栏封育措施能显著提高3类草地群落高度、盖度和地上生物量,物种数也有不同程度的增加.高寒荒漠植被群落盖度、高度变化对围封措施响应较快,但物种数变化的响应较慢;高寒草原和高寒草甸群落盖度...     

高原鼠兔种群密度及植被群落结构与捕食风险的关系

种群密度和植被群落结构决定着种群内个体捕食风险水平的高低。警戒时间、警戒频次和警戒距离是评价小型啮齿类动物捕食风险水平高低的三个指标。2017年采用录像法对不同种群密度和植被结构中高原鼠兔个体的捕食风险进行了研究。结果表明：高原鼠兔警戒时间比重随种群密度的增加呈显著下降趋势;高原鼠兔警戒频次随种群密度的增加呈下降趋势,但警戒频次差异不显著;而高原鼠兔警戒距离随种群密度的增加呈显著增加的趋势。一元线性回归分析表明,高原鼠兔的警戒时间所占比重与植被群落高度和盖度呈显著正相关性,警戒频次与植被群落高度和盖度无显著相关性,而警戒距离与植被群落高度和盖度呈显著负相关性;多元线性逐步回归分析发现植被群落高度对鼠兔警戒时间和警戒距离的影响要大于植被盖度。以上结果说明,种群密度越大,植被高度越低,盖度越小,种群内高原鼠兔个体的捕食风险水平就越低。     

牦牛干扰下草原毛虫对小嵩草高寒草甸植物群落特征的影响

采用野外受控放牧试验(放牧和不放牧)和人工控制草原毛虫(Gynaephora qinghaiensis)方法(草原毛虫移除和未移除),研究了牦牛干扰下草原毛虫对高寒草甸小嵩草(Kobresia pygmaea)草地植被群落(植被盖度、群落高度、地上生物量及植物多样性等)的影响。结果表明,在试验期内,草原毛虫种群数量随着时间的推移呈现出先增加后降低的趋势。在牦牛(Bos mutus)放牧区内草原毛虫种群数量及增长趋势均高于无牧区。草原毛虫单独存在时群落的盖度、高度及地上总生物量与对照(牦牛与草原毛虫都不存在,CK)差异不显著(P0.05),而牦牛与草原毛虫共存时群落盖度、高度及地上总生物量都显著低于CK(P0.05)。牦牛干扰了草原毛虫对群落中主要植物种的作用,植物重要值发生了显著变化。草原毛虫单独存在时植物多样性指数与CK间无显著差异,单独放牧牦牛和牦牛与草原毛虫共存时的植物多样性指数均显著低于CK(P0.05)。本研究表明,牦牛显著加剧了草原毛虫对小嵩草高寒草甸植被的影响。     

放牧强度对伊犁绢蒿种群特征及其群落多样性的影响

为探究放牧强度对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地种群特征及其群落多样性的影响,2012-2014年连续3年采用野外取样和室内分析相结合的方法,对新疆昌吉市阿什里乡处于不同放牧强度下伊犁绢蒿种群特征及其群落多样性进行了研究。结果表明:随着放牧强度增加,伊犁绢蒿种群高度、盖度、生物量呈下降趋势,与对照比,放牧后分别降低了73.7%~90.9%,34.8%~95.9%,67.9%~98.1%;种群密度随放牧强度的增加呈单峰曲线变化,且在轻度放牧达到最高,较对照增加了63.4%以上;群落的Shannon-wiener指数、Pielou指数总体呈逐渐增加趋势,而Patrick指数呈先升后降再升高变化趋势。总之,随放牧强度的增加伊犁绢蒿种群特征逐渐向低矮、退化方向演替,适度放牧有利于群落结构稳定性的保持。     

青海湖地区紫花针茅型高寒草原群落特征变化

气候变暖促进青藏高原高寒草原分布面积逐渐增加,但有关紫花针茅(Stipa purpurea)型高寒草原生产力与物种丰富度长期变化特征及其驱动因素尚不明确。本研究连续13年观测青海湖地区高寒草地地上生物量、物种丰富度和盖度等指标,阐明了植被群落特征的长期变化规律,采用结构方程模型,解析了紫花针茅型高寒草原生产力和物种丰富度的主要影响因素。结果表明,高寒草原地上生物量和物种丰富度均呈现较强的波动上升趋势,平均鲜重和物种数分别为215.41 g·m^-2和15,高物种丰富度促进生产力增加;高寒草原群落总盖度和平均高度呈现显著增加趋势。紫花针茅型高寒草原地上生物量和总盖度分别受到年均气温和生产力的显著影响。未来增温气候情景将会显著增加青海湖地区紫花针茅型高寒草原生物量,但降雨量增加会降低物种丰富度。     

黄河源区高寒草原的植被退化与土壤退化特征

近几年,黄河源区高寒草原退化沙化明显。研究了黄河源区紫花针茅高寒草原在不同退化程度下植物群落、生物量和土壤的特征,结果表明,随着高寒草原退化程度加大,植被盖度、草地质量指数和优良牧草地上生物量比例逐渐下降,草地间的相似性指数减小,植物群落多样性指数和均匀度指数呈单峰式曲线变化规律。随着退化加剧,禾草地上生物量减少显著,杂草类植物地上生物量先增加后减少,而莎草科植物地上生物量的变化不受草地退化程度的影响。高寒草原土壤表层0～20 cm的植物根系随土壤深度的增加而减少,随草地退化程度的加剧呈倒“V”型变化。高寒草原物种多样性与生物量之间呈“V”型变化规律,随着退化程度增加,物种丰富度与生产力的关系由显著正相关转变为负相关。随着高寒草原的退化程度加剧,土壤湿度、土壤有机质、速效磷、硝态氮、速效钾的含量和土壤紧实度都减小。随着高寒草原植被的退化演替,土壤退化越来越严重,贫瘠化不断加剧,到重度退化阶段,旱生沙生植物出现,呈现沙化初始景观。     

高原鼢鼠干扰对高寒草甸植物群落特征的影响

高原鼢鼠的采食造丘活动影响草地植被群落组成和结构,造成草地植被的空间异质性——土丘和植被斑块。本研究以冬季牧场中不同高原鼢鼠种群密度干扰下的植被性状为研究对象,探索植被群落组成结构对高原鼢鼠不同种群密度干扰的功能性响应。结果表明:植被高度随着鼢鼠种群密度的增加呈显著增加趋势(P<0.05),群落盖度和禾草丰富度呈显著下降趋势(P<0.05),而物种丰富度及杂类草丰富度随鼢鼠种群密度的增加表现出单峰曲线格局。地下总生物量随鼢鼠种群密度的增加呈显著下降趋势(P<0.05),杂类草生物量则表现出相反的趋势,而禾草类生物量表现出先降低后增加的趋势。由此可见,适宜密度的鼢鼠干扰有利于物种丰富度的提高,而低密度和高密度的鼢鼠干扰有利于草地中禾草生物量的提高。     

高寒草甸不同植被功能群盖度对模拟气候变化的初期响应

为进一步研究高寒生态系统植被群落对气候变化响应方式和适应机理,我们在青藏高原东北祁连山南坡,沿海拔梯度对嵩草(Kobresia bellardii)草甸、灌丛草甸、杂草草甸和稀疏植被4种植被类型进行双向移栽实验,以期获得高寒草甸植被群落较为详尽而真实的响应特征。4个功能群(莎草类、禾本类、豆科类和杂草类)绝对盖度的方差分析结果表明:高寒草甸生态系统植被群落对气候变化较为敏感。莎草类植被盖度与土壤含水量线性负相关,在3600 m处最大。禾本类和豆科类分别与土壤含水量和气温线性正相关,两者在3200 m处最为适宜。海拔与杂草类盖度的二次方程可解释其63%的变异。莎草类与禾本类、豆科类植被盖度存在较弱的补偿作用,而禾本类与豆科类之间具有显著的补充作用。对比80年代的植被盖度,嵩草草甸优势种对模拟降温的响应暗示其稳定性较高。     

高原鼢鼠干扰对高寒草甸植物群落特征的影响

高原鼢鼠的采食造丘活动影响草地植被群落组成和结构,造成草地植被的空间异质性——土丘和植被斑块。本研究以冬季牧场中不同高原鼢鼠种群密度干扰下的植被性状为研究对象,探索植被群落组成结构对高原鼢鼠不同种群密度干扰的功能性响应。结果表明:植被高度随着鼢鼠种群密度的增加呈显著增加趋势(P0.05),群落盖度和禾草丰富度呈显著下降趋势(P0.05),而物种丰富度及杂类草丰富度随鼢鼠种群密度的增加表现出单峰曲线格局。地下总生物量随鼢鼠种群密度的增加呈显著下降趋势(P0.05),杂类草生物量则表现出相反的趋势,而禾草类生物量表现出先降低后增加的趋势。由此可见,适宜密度的鼢鼠干扰有利于物种丰富度的提高,而低密度和高密度的鼢鼠干扰有利于草地中禾草生物量的提高。     

基于航空高光谱影像的青海省玛多县高寒草原景观格局特征分析

景观生态学在草地资源管理、生态安全评价方面已得到广泛应用,开展不同尺度的景观格局特征分析对景观生态过程研究十分重要。获取不同覆盖度草地的景观格局特征是青藏高原草地退化等生态系统演变研究的基础工作之一。从高分辨率遥感的角度提取中小尺度上草地景观格局特征,是开展景观格局尺度分析的有益尝试。本研究通过高空间分辨率的PIS航空高光谱影像,分析不同草地类型的光谱特征差异,开展玛多实验区草地类型精细分类,并从景观异质性、景观优势度和景观破碎度3个景观层次,分析米级分辨率下不同覆盖度高寒草原样地的景观格局特征差异,发现高寒草原样地的景观优势度、景观异质性与草地覆盖度分别呈正、负相关,而破碎度指标则随着高寒草原草地覆盖度的降低出现先升高后降低的现象。     

复合植被指数在稀疏高寒草原植被盖度遥感反演中的应用

基于Landsat 8遥感影像数据,以西藏日喀则经南木林到申扎县的一条样带高寒草原作为研究对象,选择较为常用的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、土壤调整植被指数(soil adjusted vegetation index,SAVI)、修改型土壤调整植被指数(modified soil adjusted vegetation index,MSAVI)以及对半干旱区低覆盖植被信息较为敏感的转换型土壤调整植被指数(transformational soil adjusted vegetation index,TSAVI),结合地表反射率改进运算的FCD模型(forest canopy density mapping model)裸土(bare soil index,BI)和阴影指数(shadow index,SI)构建适合低植被覆盖区域的复合植被指数(vegetation bare shadow index,VBSI);基于各植被指数构建像元二分模型,定量反演高寒草原植被盖度;并利用网格法实测的植被盖度分析反演精度。研究结果表明,8种植被指数所构建的像元二分模型对高寒草原植被盖度的反演精度以VBSI(TSAVI)最高,反演精度为85.66%;并证明了基于野外采集的土壤光谱曲线获取的TSAVI所构建的像元二分模型对高寒草原植被盖度信息的提取具有一定的实用性;改进运算的FCD模型裸土和阴影指数能较好地削弱土壤和阴影对植被信息的影响,所构建的复合植被指数对提取稀疏高寒草原植被盖度信息具有重要的实际意义。     

祁连山北坡植物群落空间分布格局与多样性研究

干旱区山地植物群落的空间分布格局和多样性特征对海拔梯度的响应分析,有助于探究山地植物的生态适应性策略。采用TWINSPAN和DCA排序等方法,研究了祁连山北坡植物群落分布格局和多样性特征。结果表明：祁连山北坡植物群落可以分为9个类群,随着海拔的升高,植被类型由荒漠-荒漠草原-典型草原逐渐转变为草甸草原,植物群落由斑块状分布的盐爪爪+珍珠群丛至灌木亚菊+珍珠群丛和合头草+珍珠群丛过渡为甘蒙锦鸡儿+芨芨草群丛、扁穗冰草+西北针茅群丛和西北针茅+赖草群丛,最后逐渐演化为呈镶嵌分布的鬼箭锦鸡儿+高山柳群丛和苔草+嵩草群丛;草地群落的Shannon-Wiener多样性指数（H'）和物种丰富度指数（R）呈“双峰”变化趋势,Pielou均匀度指数（J）在中海拔有最大值,而Simpson优势度指数（C）在中海拔有最小值。祁连山植被类型由低海拔荒漠至高海拔草甸草原演化过程中伴随着植物群落分布格局和种类组成的改变,体现了山地环境对植物群落构建的过滤作用。     

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。     

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。     

高寒湿地旱化过程及其对CO2交换的影响

为研究青藏高原高寒湿地旱化对碳通量的影响,探讨高寒湿地旱化碳通量变化规律,本研究于7-8月生长高峰期以高寒湿地、沼泽化草甸和高寒草甸为研究对象,利用TARGAS-1静态箱法,比较高寒湿地不同退化阶段碳交换的动态差异。结果表明：与高寒湿地相比,沼泽化草甸与高寒草甸植被群落光合速率、生态系统呼吸速率、净生态系统碳交换显著提高（P<0.05）;不同退化阶段土壤温湿度及植被群落生物量存在显著差异（P<0.05）,土壤电导率差异不显著;相比于土壤湿度和土壤电导率,土壤温度对CO₂交换的影响更大,其与净生态系统碳交换呈显著负相关（P<0.05）,高寒草甸的碳交换对土壤温度的敏感性要大于高寒湿地和沼泽化草甸的碳交换对土壤温度的敏感性;在植物生长高峰期,高寒湿地旱化过程土壤温度显著上升,土壤湿度和植物群落生物量显著下降,导致其碳汇功能呈下降趋势。     

退化高寒草甸植物群落和土壤特征及其相互关系研究

为了探究不同退化阶段高寒草甸的植被特征和土壤特征变化及其相互关系,通过野外样方调查和室内分析方法相结合测定了植物生物量、物种多样性指数、土壤养分和土壤理化性质,并分析了不同退化阶段下的特征差异与内在关系。结果表明：从轻度到极度退化过程中植被盖度、地上与地下生物量均呈现降低趋势,植被群落物种多样性指数、香农维纳多样性指数、均匀度指数和辛普森指数均呈下降趋势,土壤养分与理化性质趋于恶化,土壤水分下降和土壤容重的增加导致生物量下降。生物量与土壤性质之间相互作用、相互影响,在中度退化阶段改变植物群落组成和土壤性质,减少土壤养分流失,提高植物群落结构稳定性以及增加植物群落多样性将有利于退化高寒草甸的恢复。本研究有助于理清不同退化阶段高寒草甸的退化规律,并为恢复退化高寒草甸提供科学依据和理论基础。     

高寒草地植物多样性与Godron群落稳定性关系及其环境驱动因素

植物群落多样性及稳定性对草地生态系统功能的稳定发挥至关重要。本研究以青藏高原高寒湿地草甸、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原为研究对象,基于480个野外样方调查及实验分析,运用显著性分析、回归分析和结构方程模型等方法,探究不同草地类型植物多样性与稳定性之间关系及其影响因素。结果表明：高寒草原植物多样性显著高于其他3种草地类型;高寒草甸群落稳定性最高。高寒草地中,不同的物种多样性指标与群落稳定性的关系不同,4种草地类型均匀度与群落稳定性显著负相关;高寒草甸和高寒荒漠草原中Shannon-Wiener多样性与群落稳定性显著负相关,在高寒湿地草甸和高寒草原中丰富度与稳定性显著正相关。降水量是影响高寒草地植物多样性和群落稳定性的主要因素,土壤有机碳、pH以及铵态氮含量也能通过影响植物多样性进而影响群落稳定性。综上,在高寒草地生态系统的管理过程中,需充分考虑气候和土壤因子的变化,根据草地类型制定不同的管理措施。