青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应

以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P＜0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P＜0.01)和总生物量(R=0.888,P＜0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P＜0.05)在6月份较地下生物量(P＞0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.     

青藏高原高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系

以广布于青藏高原的高寒草甸为研究对象,进行模拟增温实验,探讨高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系,并试图论证高寒草甸植被是否符合生物多样性代谢理论.结果表明:①高寒草甸植被物种多样性的对数与绝对温度的倒数呈显著线性递减关系,空气-地表-浅层土壤(0-20 cm)温度(R2 ＞0.6,P＜0.01)较深层土壤(40-100 cm)温度(R2＜0.5,P＜0.05)对物种多样性影响大;其植被新陈代谢平均活化能为0.998-1.85 eV,高于生物多样性代谢理论预测值0.6-0.7 eV,这是高寒草甸植被对长期低温环境适应进化的结果.②除趋势对应分析和冗余分析显示,温度对植被地上部分影响较大,而土壤水分对全株影响均较大,适当的增温与降水均可极显著促进高寒草甸植被生长.③逐步回归和通径分析显示,40 cm、60 cm深度土壤水分对植被地上部分产生直接影响,20 cm高度空气相对湿度和40 cm深度土壤温度对其产生间接影响;40 cm深度土壤温度和60 cm深度土壤水分对植被地下部分产生直接影响,红外地表温度对其产生间接影响.深层土壤温度和水分对高寒草甸植被具有影响作用,这可能与增温后冻土的融化有关,但其机理尚待进一步研究.     

模拟增温对青藏高原东缘林线交错带高山柳构型和叶形态的影响

【目的】了解川西高山林线典型物种对全球气候变化的响应。【方法】采用开顶式生长室(Open-top chamber,OTC)模拟增温对植被影响,研究了川西亚高山林线交错带高山柳构型、叶形态对模拟增温的短期响应。【结果】结果表明,生长季中OTC内日平均气温较对照(CK)增加2.9℃;增温能显著增加高山柳上层的枝倾角和叶倾角,增温也显著增加单叶面积、比叶面积和叶片长宽比,但却显著降低了叶片非稳态不对称指数。【结果】林线交错带高山柳构型和叶片形态对气候变化有着极强的可塑性,且这种形态学的变化可能有利于该物种适应未来的全球气候变化。     

增温和施氮对荒漠草原生长季土壤甲烷通量的影响

本实验通过对荒漠草原生态系统模拟增温和施氮肥,利用静态箱法研究温度和氮素增加对内蒙古荒漠草原生长季土壤甲烷通量的影响.研究结果表明:a)增温明显提高了土壤的各层温度和湿度,施氮对土壤温度没有明显的影响;b)荒漠草原为大气甲烷的弱汇;c)增温使荒漠草原土壤甲烷的吸收明显提高,施氮和增温施氮的交互作用对土壤甲烷的吸收在短时间内没有显著影响.     

模拟增温对春小麦生长发育、根区土壤呼吸速率及酶活性的影响

采用开顶式生长室连续2 a小尺度的模拟增温,同步监测模拟增温对春小麦生长发育、根区土壤呼吸速率及酶活性的影响,以期揭示春小麦对全球气候变化的响应机制,为实现全球气候变化背景下春小麦高产优质栽培提供科学依据和理论基础。结果表明:成熟期春小麦株高、茎粗、叶面积指数、比叶重、穗粒数和千粒质量均表现为模拟增温处理未增温处理,并且模拟增温提高了成熟期叶片叶绿素a、叶绿素b、碳水化合物、蛋白质及粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物含量。模拟增温增加了生长期春小麦根区土壤呼吸速率和酶活性,土壤呼吸速率和酶活性均与土壤温度呈极显著的指数关系。综上,模拟增温促进了小麦的生长发育,而且提高了根区土壤呼吸速率和酶活性。     

青藏高原高寒草地物种多样性的海拔梯度格局及其对模拟增温的响应

为了研究青藏高原高寒植被的空间分布格局及其对全球变暖的响应,以青藏高原高寒草地为研究对象,选取8个不同海拔梯度的典型试验区,每个试验区采取对照和增温2种处理。结果表明：（1）海拔梯度<4000 m的高寒草地禾本科为主要优势科,海拔梯度>4000 m的高寒草地莎草科为主要优势科;（2）中等海拔地区的高寒草地物种多样性相对较高,低海拔地区的高寒草地物种多样性高于高海拔地区;（3）主动增温和被动增温对青藏高原高寒草地物种多样性产生不同影响,但整体上均降低了物种多样性,且群落中优势科（禾本科和莎草科）对增温的响应更为敏感。因此,增温和海拔梯度对青藏高原高寒草地物种多样性产生重要影响,两者都降低了物种多样性。     

毛乌素沙地油蒿枯落物分解对增温的响应

目的明确油蒿枯落物分解速率对增温的响应，有助于理解和预测气候变化背景下毛乌素沙地典型灌丛生态系统的碳循环和养分循环。方法应用开顶箱模拟增温，以自然状态为对照，结合分解袋法，研究增温对毛乌素沙地油蒿枯落物分解的影响。结果模拟增温降低了枯落物分解速率。（1）自2017年5月起至2017年10月实验结束时，增温处理下，油蒿枝条和叶片枯落物质量残余率分别为91.07%和71.73%，而对照处理下，分别为86.08%和60.74%；（2）不同时段不同处理条件下不同种类的枯落物分解速率不同，各影响因子之间存在交互作用；（3）Olson负指数模型结果表明，在模拟增温条件下，油蒿枝、叶枯落物的分解系数k均显著低于对照处理；（4）增温对枯落物细菌多样性和群落结构没有影响。结论增温可能减缓干旱半干旱区植物枯落物分解，并且温度对枯落物分解的抑制作用与分解时间和枯落物类型有关。      

花后开放式增温对小麦产量及品质的影响

【目的】采用开放式红外增温技术,研究花后开放条件下温度升高对小麦产量及品质的影响,为评估未来气候变暖对江淮地区冬小麦的影响提供理论依据。【方法】以扬麦16为材料,采用开放式红外增温技术,于2009-2011年通过设计不同的增温时间（全天增温、白天增温、夜间增温）和不同的增温幅度（1.5、3℃）来模拟未来气候变暖不同情景和不同增温程度下气温升高对小麦产量及其构成因素和品质（主要是淀粉和蛋白质）的影响。【结果】该增温系统实际增温值低于设计值,在本试验条件下,花后不同增温处理的小麦产量、穗粒数和千粒重均呈现下降趋势,并随增温幅度提高下降的幅度增大,而且小麦产量在不同增温水平下,都以全天增温处理的产量损失最大,花后小麦冠层在全天、白天和夜间的平均温度分别为20.8、23.7和16.9℃的基础上升高1.8℃左右,产量损失可达22.3%;花后增温增加了小麦籽粒粗蛋白和湿面筋的含量,两年试验中粗蛋白和湿面筋含量均以处理6（夜间增温3℃）增加最多,增幅分别为7.9%和13.2%;蛋白组分方面,增温处理对蛋白组分的影响较为复杂,但两年结果显示谷蛋白显著提高,因此谷蛋白的合成和积累易受温度的控制;另外增温处理对淀粉及其组分的影响较小。【结论】在其它生育进程不变的情况下,花后增温将会导致小麦减产,同时小麦籽粒物质组成也将发生复杂的变化,从而影响到小麦的品质。     

气候变化对中国草原生态系统影响研究综述

分析了近50年来中国主要草原区以温度和降水变化为主的气候变化特征,阐述了气温和降水的改变对中国主要草原生态系统影响的相关研究结果,总结了气候变化对中国主要草原区植被时空格局的影响。近50年来,中国草原区气温普遍升高,降水变化时空差异较大。多数研究结果表明,温度升高对植物物候的影响存在较大的不确定性,对草原植被净初级生产力（net primary productivity, NPP）的影响也具有区域性差异,增温加速土壤碳分解,降低植物物种多样性。降水增多使植物物候期提前,生长季延长,草原NPP提高,物种丰富度增加,但植被生长对降水的变化具有一定的滞后性;不同的水热组合对植被生长的影响不同。温度升高和降水增多均会使草原植被覆盖度增加。总的来说,气候变化对中国草原区植被生长起促进作用,但在局部区域,抑制其生长。建议在未来的气候变化条件下,结合宏观和微观方面,系统分析中国草地生态系统的敏感性和脆弱性,加强对中国草地生态系统的综合研究,从而降低研究结果的不确定性。     

增温对毛白杨幼苗叶绿素及叶绿素荧光参数的影响

以毛白杨鲁毛50为研究材料,采用人工气候室内模拟温度增加(+2℃和+4℃)的环境条件(对照为常温条件),研究了温度升高对毛白杨幼苗叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:同常温下生长的毛白杨相比,增温2℃和增温4℃处理都显著降低了毛白杨幼苗的叶绿素a(Chla)和总叶绿素(Chla+b)含量,降幅分别为12.97%和13.66%,11.91%和12.61%。但2种增温处理对叶绿素b(Chlb)和Chla/b的影响不显著,降幅分别为6.84%和7.53%,6.96%和6.60%。增温2℃和增温4℃处理对PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)几乎没有影响,但对电子传递效率(Yield)和光化学淬灭系数(qP)的影响效果不同:增温2℃几乎没有引起Yield值和qP值的变化,但增温4℃却显著降低了Yield值和qP值,降幅分别为7.11%和12.74%。同时,增温2℃和增温4℃都显著降低了毛白杨幼苗的非光化学淬灭系数(qN),降幅分别为6.47%和7.09%。从2种增温处理对毛白杨幼苗叶绿素和叶绿素荧光参数的影响来看,增温对毛白杨幼苗Chla及总叶绿素含量具有抑制效应,同时对毛白杨幼苗光合电子传递过程及效率也具有一定的抑制效应。