青海湖北岸退化草地和封育草地中钾、钙、镁等矿质常量元素特征

矿质元素是植物生长发育必需的营养,为明确其在退化草地植物中发生的变化,选择青海湖北岸同类型退化草地和围栏封育草地为试验样地,通过对各类型草地植物中钾、钙、镁等矿质元素的对比分析,阐述退化草地和封育草地植物中矿质元素特征,揭示草地退化与其中矿质元素营养之间的相关关系。结果表明:退化草地与封育草地上植物和土壤中矿质元素含量具有明显差异,退化草地较封育草地上植物和土壤中矿质元素营养具有蓄积增加的趋势,这是草地退化的结果,是退化草地"加速"退化的原因,是生物矿质元素营养的一种"饥饿效应",也是生物对环境变化的一种"应急"响应。随着海拔高度的逐渐增加,青海湖北岸自南向北退化草地植物中矿质元素营养蓄积具有逐渐增大的特征,因为海拔低处的自然环境更有利于大多数植物的生长发育。     

青藏高原高寒草原碳增贮潜力的初步研究

青海省西部地区的高寒草原分为高寒草甸草原、高寒草原化草甸和高寒草原3种类型;按照草地利用现状,分为原生草地、退化草地和人工草地3种土地利用格局。以原生草地为参照,通过比较不同草地类型和土地利用格局草地碳贮现状,探索其碳的增贮潜力。结果表明:原生高寒草原、退化高寒草原、高寒草原化草甸、退化草原化草甸、高寒草甸草原、退化草甸草原和人工草地的土壤-植物系统中总有机碳贮量分别为45.07±0.68,30.41±0.5,84.21±0.61,66.11±0.62,98.85±0.11,80.02±0.22,43.77±0.16tC·hm^-2,其中原生高寒草原与高寒草原化草甸、高寒草甸草原、退化高寒草原有机碳储量差异显著。对退化草地进行人工恢复,具有显著的碳增贮潜力,高寒草甸草原、高寒草原化草甸、高寒草原和人工草地的理论碳增贮潜力分别为18.82±0.51,18.15±0.15,14.65±0.78,1.29±0.21tC·hm^-2。气候变化导致的青藏高原干暖化,对高寒草原有机碳贮量的影响主要体现在由高寒草甸草原和高寒草原化草甸向高寒草原的演替上。     

草毡表层演化对高寒草甸水源涵养功能的影响

高寒草甸占青藏高原面积的60%,是高原水源涵养功能发挥的主体基质。近几十年来高寒草甸呈现多模式、多途径、重危害的退化特征,已对我国水资源安全造成威胁。因此,在青海省果洛州和海北州,以典型高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为研究对象,采取时空互代的方法,对其草毡表层厚度对土壤持水功能的影响进行研究,并分析影响水源涵养功能发挥的土壤因子,明晰人类活动干扰对高寒草甸水源涵养功能的作用。结果表明:随着高寒矮嵩草草甸由禾草-嵩草群落向矮嵩草群落、小嵩草(Kobresia pygmaea)群落和杂类草-"黑土型"次生裸地的演替,其土壤饱和持水量和田间持水量均呈单峰变化曲线,最高值出现于小嵩草群落时期(草毡表层开裂期),分别为117.08%和105.75%,最低值出现于杂类草-"黑土型"退化草地时期,分别为70.00%和60.92%;在自然条件下,草地自然含水量表现出随退化演替持续降低的趋势,土壤持水能力和草地自然含水量呈现出不同的行为分异特征。土壤容重、孔隙度、活根/土体积比、草毡表层厚度和地表生物结皮发育程度均是影响高寒矮嵩草草甸土壤持水能力发挥的主要因子,持水量与土壤孔隙度和活根/土体积比成正比,与土壤容重成反比,土壤中牧草活根对水分的吸附是高寒矮嵩草草甸水源涵养的主要机制。土壤降水入渗速率与土壤持水量无关,但却与草地自然含水量成显著相关关系。草毡表层的加厚,有利于土壤持水能力的提高,但伴随着生物结皮扩张与老化,会导致降水入渗速率的降低。保持适度厚度的草毡表层是保障高寒矮嵩草草甸水源涵养生态功能发挥的关键。     

高山草甸土壤放线菌分离方法研究

采用平板涂抹分离法研究了不同分离培养基及样品预处理对高山草甸土放线菌分离的效果。结果表明：土样在120℃干热处理1 h后其悬浮液加0.05%SDS（十二烷基磺酸钠）和6%酵母膏,40℃振荡30 min,能促进放线菌孢子萌发,增加放线菌的分离数量,并抑制杂菌生长,是高山草甸土放线菌分离时理想的预处理方法。改良HV琼脂和高氏1号加重铬酸钾（50 mg/L）培养基是较好的分离培养基。     

基于中医理论的草原健康评价及病情诊断

以中医理论“阴阳表里相关及五行学说”为理论基础,通过探究制约草地生态系统各要素的系统归属性及表里相关性,建立表里相关的指标体系,确立草地生态系统中阴阳五行之所在及其相生相克机制、形成原因和经络运行模式。从系统论出发,通过综合症状、分析病理等对草地生态系统健康状况进行预警,以确定诊断的方法达到治疗目的,使草地健康状况的评估直观而准确,为快速评估草地生态系统健康状况和退化草地的修复治理提供理论依据。     

海北高寒灌丛草甸生态系统CO2释放速率的季节变化规律

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站干柴滩地区以金露梅Potentilla fruticosa灌丛草甸生态系统为研究对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和次生裸地(GL)的CO2释放速率进行了长期观测,并对年释放量作了初步估测.结果表明,GG,GC和GL CO2的释放速率在一年内有明显的季节变化.植物生长季CO2释放量明显高于枯黄期,释放速率GG>GC>GL(P＜0.01),且均表现为正排放.不同季节CO2释放存在明显差异,表现为夏季＞秋季＞春季＞冬季.2003年6月30日至2004年6月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO2释放量为4 293.63±955.75 g/m2,丛内草甸植被-土壤系统CO2释放量为3 319.68±806.19 g/m2,裸地CO2的释放量为1 724.14±444.14 g/m2.CO2释放速率的季节变化与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P＜0.01).     

植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒矮嵩草草甸及其开垦后形成的农田和一年生人工草地作为研究对象,研究了高寒草甸不同土地利用方式下生物量和植物-土壤系统固定的有机碳量的变化.结果表明:3种土地利用方式相比较,地上生物量由高到低依次为人工草地＞农田＞高寒草甸(P＜0.01),分别为11.83、9.78和4.36 t/hm2;3种土地利用方式下地下生物量剖面分布均呈倒金字塔形,0～40 cm地下生物量为高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.01),分别为15.74、5.61和1.24 t/hm2.随着高寒草甸土地利用方式改变,植物群落碳素固定量也随之减小,其序列由高到低依次为:高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.05),其值分别为7.63、6.81和4.51 t/hm2.     

三江源区“黑土滩”型退化草地自然恢复的瓶颈及解决途径

三江源区位于青藏高原腹地,长期在气候变暖和超载放牧的双重压力下,草地大片退化,形成大面积"黑土滩"型退化草地,引起源区生态环境的恶化。本研究以三江源区"黑土滩"型退化草地的土壤、环境和种子库为研究对象,分析了三江源区"黑土滩"型退化草地自然恢复的瓶颈;采用以空间代替时间的群落研究方法,对在"黑土滩"型退化草地上建植多年的人工草地演替过程进行了跟踪研究。结果发现:在"黑土滩"型退化草地上建立多年生人工草地,能够改善土壤微环境,为地带性植被的入侵创造适宜条件,实行人工草地植被演替与地带性植被自然入侵的连接,可以大大缩短"黑土滩"型高寒退化草地地带性植被的恢复进程。本研究为"黑土滩"型退化草地的恢复,改善三江源区生态环境,提供可靠的理论依据与措施。     

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。     

祁连山南麓高寒禾草-矮嵩草草甸土壤水源涵养功能的特征

青藏高原被誉为“中华水塔”,高寒草甸是主要植被类型但其水源涵养功能有待准确量化。以祁连山南麓高寒禾草-矮嵩草草甸为研究对象,通过分析2014—2018年的植被生长季(6—9月)土壤体积含水量的长期观测数据,探讨了土壤有效水源涵养量(土壤现实持水量与最小持水量之差)和水文调节功能(有效水源涵养量的时间变化速率)的变化特征及其环境调控机制。结果表明:高寒草甸0—100 cm年均土壤有效水源涵养量为(44.3±8.7)mm(平均值±标准差,下同),呈现出双峰型的季节趋势,最高峰和次高峰分别为6月下旬的(57.8±14.4)mm和9月中旬的(59.2±15.7)mm。浅层(0—20 cm)、中层(20—60 cm)和深层(60—100 cm)土壤有效水源涵养量占比分别为53.1%,34.9%和12.0%,土壤有效含水源涵养量随土层深度增加表现为对数衰减(R²=0.82,p<0.001)。增强回归树的结果表明土壤有效水源涵养量的季节变化主要受控于土壤温度,尤其是5 cm土壤温度,二者呈现出显著负相关。不同深度的年均土壤有效水源涵养量和土壤黏粒比例显著负相关(R²=0.99,p=0.004)。根系区(0—40 cm)年均土壤吸湿速率和脱湿速率分别为(0.21±0.02)mm/h和(0.22±0.02)mm/h,t检验的结果表明除了0—5 cm之外,根系区土壤脱湿速率显著大于吸湿速率。分析表明土壤温度是土壤吸湿和脱湿速率的显著环境驱动因子。因此,土壤温度是高寒禾草-矮嵩草草甸土壤有效水源涵养量和水文调节功能的主要影响因素,维持土壤的低温是高寒草甸水源涵养功能保育和提升的重要基础。