新疆阿勒泰地区草地类型特征及其分类经营

草地退化已严重制约着阿勒泰地区畜牧业的健康发展．通过分析不同草地类型的群落特征、生态服务价值、功能多样性和主导性,提出了阿勒泰地区草地资源分类经营的模式和策略．研究表明,生态功能区面积为164．66×10^4hm^2,占草地面积的16．73％,草地类型主要有高寒草甸和草原、沼泽、山地荒漠草原、山地草原化荒漠和部分平原荒漠,经营策略为禁牧和封育;经济功能区面积为116．33×10^4hm^2,占草地面积的11．82％,主要草地类型有山地草甸、低地草甸和草甸草原,经营策略为通过施肥、灌溉等手段,集约化管理,提高单位面积产值;混合功能区的面积为703．21×10^4hm^2,占草地总面积的71．45％,草地类型主要有山地草原、平原荒漠草原和大部分平原荒漠,经营策略是以草定畜,合理轮牧．     

北方牧区草地资源分类经营机制与可持续发展

草地是畜牧业生产和生态保护的重要资源.在短期经济利益的驱动下造成北方牧区草地大面积退化和荒漠化、生产力下降、自我恢复能力降低、水土流失加剧和涵养功能减弱,对牧区经济发展、社会稳定和生态安全构成了威胁,严重影响着草地畜牧业的可持续发展.以新疆阿勒泰为例,依据草地资源的生产经济性能、生态服务价值重要性和季节放牧利用特征,构建了基于GIS 技术的草地生产力指数、草地生态服务价值指数和草地资源分类经营的功能分区模型,建立以主导功能和时空格局为主的草地资源分类经营调控机制,将阿勒泰牧区的草地从空间上划分为经济功能区、混合功能区和生态功能区.结果表明:(1)经济功能区,以获取最大的经济效益为目的,面积约648.69万hm2,占总可利用草地面积的65.8%,主要分布在平原荒漠;(2)生态功能区,以生态保护和社会效益为目的,面积约136.4万hm2,占总可利用草地面积的13.9%,主要分布在平原荒漠草原、山地草原、高寒草甸;(3)混合功能区,在适度利用条件下,生态效益与经济效益并重,面积约200.1万hm2,占总可利用草地面积的20.3%,主要分布在山地草原化荒漠、山地草甸草原、平地草甸、山地荒漠草原、山地草甸和高寒草原.通过对草地资源的分类经营,将畜牧业生产重心转向经济功能区,转移生态功能区的放牧家畜,减轻混合功能区的放牧压力,形成草地资源在功能、系统、时序和空间的耦合结构,实现牧区草地资源利用的可持续发展.     

新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究

基于33个样地、99个样方的野外调查资料,分析了新疆阿勒泰地区草地群落的植物物种多样性特征。结果表明：草地群落间的植物物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数差异显著,丰富度由山地草原、经山地草甸、荒漠草原、草甸化草原、平原荒漠、高寒草甸到山地荒漠依次下降,均匀度指数由山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、平原荒漠、山地草甸、高寒草甸,到山地荒漠依次下降,多样性指数从山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、山地草甸、平原荒漠、高寒草甸,到山地荒漠呈下降趋势。在群落多样性梯度上,物种丰富度对多样性的贡献率要比均匀度的贡献率小。草地群落的物种丰富度、均匀度和多样性指数随海拔升高均表现为先上升,后下降,峰值出现在1800～2000m的山地草原,且变化趋势一致。     

祁连山西段与酒泉盆地草地资源可持续利用分析

调查和分析甘肃省祁连山西段及酒泉盆地草地和植被资源及其分布规律,发现该区草地类型主要为沼泽草地、低湿地草甸草地、荒漠草地、山地荒漠草地、荒漠化草原、山地草原、高寒草原、山地草甸、高寒草甸以及高寒荒漠。分析了草地资源现状和合理利用问题,并提出了可持续利用该区草地资源的对策。     

乌鲁木齐山地草地生态系统服务价值变化评估——基于遥感与GIS

草地生态系统服务功能是指草地生态系统及其生态过程所形成和维持的人类赖以生存的自然环境及其有效性,中国干旱半干旱地区的草地退化严重制约着生态系统服务功能的。以乌鲁木齐市山地草地为研究靶区,利用遥感图像(Landsat TM/OLI)划分出7种不同草地类型并计算其生态系统服务价值(Ecosystem Service Values, ESV)。使用空间统计方法、网格分析、空间自相关等方法进一步分析研究区山地草地退化程度和ESV变化。结果表明:21年中,乌鲁木齐市草地生态系统服务价值呈现波动性下降趋势,年均减少0.27×10~7元。生态损失主要是由山地荒漠草地(7.44%)、山地荒漠草原草地(10.71%)、山地草甸草原草地(18.32%)和高寒草甸草地(40.69%)退化造成。单项生态系统服务价值中,草地对调节服务(土壤形成)和供给服务的贡献率较高。草地ESVs Moran平均值为0.869(1994—2015年),并且草地ESV与相邻网格(2 km×2 km)具有更高的空间相关性。草地ESV具有明显的空间分布特征,高ESV区基本上分布在南山山区,低ESV区主要分布在平原草地区,博格达山草地亚区呈现随机分布格局。研究区气候变化对草地的影响十分显著,平均气温、平均地表温度、湿度、蒸散量、降水量和风速对草地ESV变化均有一定的影响,过度放牧、不合理垦荒、药用植物过度开发、城市化等人为活动仍然是驱动草地退化的主要因子,因此亟需采取措施保育乌鲁木齐市山地草原生态系统。     

祁连山北坡草地植物群落特征与土壤水热因子的关系

环境因子对草地生态系统的结构和功能有重要影响。通过野外调查和室内实验,研究了祁连山北坡草地植物群落的物种多样性和地上生物量变化,并对地上生物量与土壤水热因子的关系进行了探讨。结果表明:5—9月,不同草地植物群落的丰富度、多样性、均匀度变化均表现为单峰曲线,不同草地植物群落之间丰富度和多样性差异显著,而均匀度在5、7、9月差异不显著;山地草甸草原与山地草原的物种中等不相似,其他草地植物群落的物种极不相似,不同草地植物群落沿海拔替代明显;5—9月,不同草地植物群落的地上生物量均为单峰曲线,山地草甸和山地荒漠草原的地上生物量在7月最大,而山地草甸草原和山地草原的地上生物量在8月最大;不同草地植物群落地上生物量的积累与当月0~10cm的地温明显正相关,而与当月土壤水分不相关。     

青海省柴达木盆地及其周围山地植被

 柴达木盆地位于青藏高原东北部,其植被分布规律较复杂。东部为半干旱荒漠草原地带,地带性植被为荒漠化草原;中部为干旱荒漠地带,地带性植被为灌木和矮半灌木砾漠;西部为极端干旱裸露荒漠地带,在砾石戈壁和低山基本上无植被。本区盆地底部随着地貌、土壤和地下水的变化,出现了植被环带状分布规律。从盆地边缘向中心依次发育着洪积平原灌木、矮半灌木砾漠带,冲积平原灌木沙漠带,冲积—湖积平原灌木盐漠带,湖积平原盐生草甸带,最后为裸露盐壳和盐湖。本区山地的植被垂直带自东而西明显不同。荒漠草原地带的带谱为：山地草原—山地常绿针叶林—亚高山灌丛—高寒草甸—高山稀疏植被;荒漠地带为：矮半灌木山地石漠—高寒草原—高寒草甸—高山稀疏植被;极端荒漠地带为：裸露低山石漠—矮半灌木山地石漠,高寒草原—高山稀疏植被.     

降水量变化对藏北高寒草地养分限制的影响

生态系统净初级生产养分限制的模式是现代生态学关注的重要问题。养分的可利用性是草原生态系统生产力动态变化的关键决定因素, 但土壤养分可利用性与整个生态系统中养分限制之间的关系尚不清楚。该研究通过在藏北降水梯度上4种类型高寒草地(从东到西依次是高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原和高寒荒漠草原)设置氮磷养分添加试验, 系统研究氮磷养分添加对不同类型高寒草地的影响, 并探讨降水梯度上高寒草地的氮磷限制模式。结果表明: (1)氮磷添加对不同高寒草地的影响存在差异: 氮添加显著提高了高寒草甸和高寒草甸草原地上生产力, 而对高寒草原和高寒荒漠草原无影响; 单独磷添加对4种高寒草地均无显著影响, 而氮磷添加对4种高寒草地地上生产力均有促进作用。(2)通过计算氮磷共同限制指数发现: 随着降水量减少, 高寒草地氮限制指数从1.18逐渐降低到0.52-0.64, 养分限制模式从氮限制过渡到氮磷共同限制; 磷限制指数在高寒草甸草原和高寒草原为负值, 说明单独磷添加对高寒草甸的生产力有负向作用, 高寒草甸主要受氮限制; 高寒草甸草原介于氮限制与氮磷限制之间, 受到氮磷共同限制, 单独磷添加有负向作用; 高寒荒漠草原受到氮磷共同限制。研究表明, 高寒草地氮磷限制模式存在环境梯度上的递变规律, 随着降水量减少, 高寒草地养分限制模式从氮限制逐渐过渡到氮磷共同限制。由此推断, 未来气候变化条件下氮沉降增加对不同类型高寒草地的影响可能存在差异。同时, 利用养分添加恢复不同类型退化高寒草地时也应将氮磷限制模式的差异考虑进去。     

宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明：不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20—40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳...     

新疆草地蒸散与水分利用效率的时空特征

新疆地处中国西北干旱区,草地分布广泛,具有重要的经济和生态价值,其蒸散(ET)与水分利用效率(WUE)的研究还比较薄弱,尤其是草地WUE的研究还较为缺乏。该研究基于Biome-BGC模型对气候变化背景下1979–2012年新疆不同区域、不同草地类型的ET与WUE的时空特征进行了系统模拟与分析。结果表明:1979–2012年新疆草地年平均蒸散量为245.7 mm,其年际变化趋势与降水变化趋势大体一致,蒸散量总体低于降水量;蒸散量高值区主要分布在天山、阿尔泰山、阿尔金山以及昆仑山北坡中低山带,低值区主要分布在昆仑山高山区和平原荒漠区;1979–2012年南疆草地年平均蒸散量为183.2 mm,天山区域草地年平均蒸散量为357.9 mm,北疆草地为221.3 mm,冬季北疆草地蒸散量略大于天山区域草地;新疆6类草地年平均蒸散量从大到小依次为中山草甸、沼泽草甸、典型草原、荒漠草原、高山草甸、盐生草甸,这6类草地均是夏季蒸散量最高,冬季最低,春季略高于秋季。新疆草地WUE较高的区域主要集中在天山和阿尔泰山区域,WUE较低的区域主要集中在昆仑山高山区域及部分平原区域;新疆草地全年WUE平均值为0.56 g·kg~(-1),其中春、夏、秋季分别为0.43 g·kg–1、0.60 g·kg~(-1)和0.48 g·kg~(-1);1979–2012年WUE具有显著的区域差异:北疆平均为0.73 g·kg~(-1),南疆为0.26 g·kg~(-1),天山区域为0.69 g·kg~(-1);不同草地WUE差异也较为显著,由高到低依次为中山草甸、典型草原、沼泽草甸、盐生草甸、高山草甸、荒漠草原。     

藏北高寒草地植被和土壤对不同放牧强度的响应

放牧压力在时间和空间的不均衡分布导致局部土地过度利用和生态退化,然而当前对放牧强度的量化多采用替代性指标或对照试验,缺乏直接监测数据,也缺乏不同草地类型对放牧强度变化的响应差异性研究。以西藏自治区那曲市为研究区,利用佩戴式GPS牛羊定位器构建高精度放牧轨迹数据集模拟放牧强度,构建栅格尺度放牧强度空间分布和划分方法,结合草地群落样方调查,通过Duncan法（Duncan''s multiple comparative analysis）进行多重比较分析,探究自由放牧模式下高寒草甸和高寒草原两类区域植被和土壤对不同放牧强度的响应方式及差异性。本研究可为放牧行为环境效应监测提供新思路,并根据不同草地状况因地制宜提出放牧优化管理策略,助力高寒传统牧区的可持续发展。主要结论有：1）随着放牧强度的增大,高寒草原地上生物量先升高后降低,高强度放牧对高寒草原植被的影响大于高寒草甸。2）高放牧强度下,高寒草原土壤水分显著高于中低强度,高寒草甸土壤容重显著低于低强度。可能原因是放牧压力多集聚于水源附近。高寒草原区土壤的砂粒含量随放牧强度的增大而增加。放牧强度的增大导致草甸上层土壤有机质增加,草甸下层、草原上层、草原下层土壤有机质先增加后减小。草甸上下层土壤全磷含量在低放牧强度下显著低于中高强度。3）植被土壤变化受到自然因子和放牧活动的共同影响。高寒草甸更加耐牧,高强度放牧对高寒草原的负面影响更大,而中度放牧有利于草地尤其是高寒草原的放牧利用。4）放牧生态系统是一个环境-植物-家畜自适应系统。在放牧管理中不能仅通过控制载畜量缓解草地超载,还需要综合考虑生态系统的弹性及各营养级的适应性,合理配置放牧强度,控制季节性超载和局部超载。     

藏北高原典型植被样区物候变化及其对气候变化的响应

植被物候作为陆地生态系统对气候变化的响应和反馈的重要指示,已成为区域或全球生态环境领域研究的热点。基于非对称高斯拟合方法重建了2001—2010年MODIS EVI时间序列影像,利用动态阈值法提取藏北高原植被覆盖2001—2010年每年关键物候参数。选取研究区内东部高寒灌丛草甸、中部高寒草甸及西部高寒草原和高寒荒漠4种典型植被类型,并结合附近的4个气象台站气候资料,分析典型植被物候在近10a对关键气候因子的响应特征。研究结果表明:(1)4种不同典型植被的物候特征(EVImax降低、返青期延后和生长季长度缩短)均表现出高寒灌丛草甸→高寒草甸→高寒草原→高寒荒漠草原的过渡;(2)藏北高原近10a的年平均气温及春、夏、冬三个季度的平均气温均呈显著升高的趋势,升温幅度在0.8—3.9℃/10a,降水减少趋势不显著,在这种水热条件下典型植被均表现出返青提前(7.2—15.5d/10a)、生长季延长(8.4—19.2d/10a)的趋势,而枯黄出现时间为年际间自然波动;(3)高寒灌丛草甸EVImax主要受春季降水量和气温影响,且降水的影响程度大于气温;对高寒草甸植被而言,春、夏季的气温和降水均有较大的影响;而高寒草原和高寒荒漠草原主要受夏季平均气温和降水量影响;(4)高寒灌丛草甸的返青时间主要受前一年秋季降水量的影响,相关系数达-0.579;而高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原主要受春季平均气温影响,高寒荒漠草原的特征最为明显(r=-0.559)。     

中国北方草地植物群落季节生长格局模拟

中国北方草地横跨干旱、半干旱及亚湿润干旱气候区,水分是限制中国北方草地植物群落生产力的主要气候因子.采用基于水分平衡过程的、简单的植物群落模型,利用460个气象站40年气象数据的月平均值,模拟中国北方7种草地类型的季节及年生长、叶片投影盖度(FPC)、蒸发系数(k)及净第一性生产力(NPP).野外观测数据对模型的验证显示模拟结果与观测值相符较好.温性草地自东向西,青藏高原自东南向西北,植物群落的k、NPP与FPC呈递减趋势,显示了中国温性草地自东向西,青藏高原自东南向西北逐渐干旱的水分梯度;其中高寒草甸的3个模拟参数值均最高,高寒草原FPC次于高寒草甸,而NPP却与温性典型草原相近,温性典型荒漠的3个参数最低.高寒草甸、高寒草原、温性草甸草原、温性典型草原、温性荒漠草原、温性草原化荒漠和温性典型荒漠等7种类型草地的畜群承载力约为每公顷5.2、2.3、3.6、2.1、1.0、0.6和0.2只羊单位,区域最适恢复植被盖度分别以93%、79% 、56%、50%、44%、38%和37%为宜.     

新疆东部天山蝶类多样性及其垂直分布

2006-2008年研究了新疆东部天山蝶类多样性和垂直分布.结果表明:研究区域内共记录蝴蝶7科43属63种,占新疆已记录蝶类种数的24.80％,区系组成主要是古北种,占73％;其次是广布种,占27％,没有发现东洋种.其中蛱蝶科的物种数最多,为11属19种,蚬蝶科的物种数最少,只有1属1种.按海拔将生境分为5个垂直自然带,包括低山灌木草原带、山地森林草原带、亚高山草甸带、高山草甸带、垫状植被带.蝶类物种数和个体数排序为亚高山草甸带＞山地森林草原带＞低山灌木草原带＞高山草甸带＞垫状植被带.采用Shannon-Wiener指数和G-F指数对蝶类物种和科、属的多样性进行了分析评价,结果显示亚高山草甸带的蝶类多样性最为丰富,其次是山地森林草原带和低山灌木草原带,而高山草甸带和垫状植被带的蝶类多样性相对较低,物种和科、属多样性分析结果均一致.蝶类垂直分布明显,物种数和个体数随海拔变化的趋势类似,均为先增加后下降.蝶类区系成分随着海拔升高发生改变,广布种的比例逐渐降低,高山草甸带和垫状植被带只有古北种分布.研究结果显示,生境改变对蝴蝶群落影响明显,保护生境是保护蝴蝶生存的最主要措施.     

藏北高寒草地土壤有机质化学组成对土壤蛋白酶和脲酶活性的影响

土壤酶作为生态系统的生物催化剂, 是土壤有机体的代谢驱动力, 在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要作用。该研究以藏北5种不同类型高寒草地(高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠)为研究对象, 利用热裂解气质联用技术(Py-GC/MS)分析不同类型草地土壤有机质化学组成, 并建立其与土壤蛋白酶和脲酶活性之间的相互关系。结果表明, 5种高寒草地土壤(0-15 cm)的酶活性表现出一定差异性, 高寒荒漠草原土壤的脲酶活性显著高于蛋白酶活性, 而其余类型高寒草地的脲酶和蛋白酶活性之间的差异未达到显著水平; 蛋白酶活性在5种高寒草地土壤之间的差异显著, 而脲酶活性在5种草地土壤之间的差异未达到显著水平。相关分析发现, 土壤蛋白酶活性与土壤有机质烷烃、烯烃和芳香烃的相对丰度和糠醛:吡咯的值密切相关, 土壤脲酶活性与土壤有机质化学组成之间相关性未达到显著水平。综上所述, 高寒草地类型和土壤有机质化学组成是影响高寒草地土壤蛋白酶活性的重要因素, 而对土壤脲酶活性的影响均未达到显著水平, 其影响因素有待进一步深入的研究。     

中昆仑山北坡及内部山原的植被类型

 中昆仑山西始乌鲁乌斯河,东迄安迪河,东西迤逦600余公里,平均海拔高度6000m。该区有野生种子植物52科,211属,398种。植物区系以种类成份单纯、地理成份复杂为特征。北坡中山带和高山带下部年降水量300—500mm,草原带发育完整,尤以中段的策勒山地草原发育最好。草原带以上高寒荒漠不存在,高寒草甸则有一定发育。中昆仑山北坡植被类型的垂直带谱是：1)山地荒漠,自山麓线多在2200—2500m,个别在3000m;2)山地荒漠草原在3000—3200m;3)山地真草原在3200—3600m;4)高寒草原在3600—3800m(阳坡上升到4200m以上);5)高寒草甸在3800—4200m;6)高山垫状植被仅见于东段山地和高寒草甸复合分布;7)高山流石坡稀疏植被在4200—5000m。中昆仑山内部山原极端寒冷干旱,多为砾漠所占据,高寒荒漠和高寒荒漠草原呈片状星散分布。     

Biomass allocation and productivity–richness relationship across four grassland types at the Qinghai Plateau

Aboveground biomass (AGB) and belowground biomass (BGB) allocation and productivity–richness relationship are controversial. Here, we assessed AGB and BGB allocation and the productivity–richness relationship at community level across four grassland types based on the biomass data collected from 80 sites across the Qinghai Plateau during 2011–2012. The reduced major axis regression and general linear models were used and showed that (a) the median values of AGB were significantly higher in alpine meadow than in other three grassland types; the ratio of root to shoot (R/S) was significantly higher in desert grassland (36.06) than intemperate grassland (16.60), alpine meadow (13.35), and meadow steppe (19.46). The temperate grassland had deeper root distribution than the other three grasslands, with about 91.45% roots distributed in the top 30 cm soil layer. (b) The slopes between log AGB and log BGB in the temperate grassland and meadow steppe were 1.09 and 1, respectively, whereas that in the desert grassland was 1.12, which was significantly different from the isometric allocation relationship. A competitive relationship between AGB and BGB was observed in the alpine meadow with a slope of ?1.83, indicating a trade‐off between AGB and BGB in the alpine meadow. (c) A positive productivity–richness relationship existed across the four grassland types, suggesting that the positive productivity–richness relationship might not be affected by the environmental factors at the plant location. Our results provide a new insight for biomass allocation and biodiversity–ecosystem functioning research.