青藏高原多年冻土区不同草地生态系统恢复能力评价

草地生态系统恢复能力是评价人类工程活动对青藏高原多年冻土生态系统影响的重要组分.分析了不同草地生态系统干扰带和非干扰带群落特征、植物多样性、草地初级生产力和经济类群,综合评价了青藏高原多年冻土区地上植被在受工程活动干扰后的综合恢复能力.结果表明:经过近20多年的自然恢复,青藏苔草草原、紫花针茅草原、扇穗茅草原、高山嵩草草甸、矮蒿草草甸和藏蒿草沼泽化草甸6种草地的盖度和物种组成均有一定程度的恢复,且草原群落的恢复程度好于草甸群落,但干扰群落仍低于未干扰群落;紫花针茅草原分布区物种多样性恢复好于其他草地类型分布区;干扰带由最初的地上植物生物量全部为0恢复到148.8～489.6 g·m^-2,其中藏嵩草沼泽化草甸干扰带恢复最好,生物量达489.6 g·m^-2;除藏嵩草恢复群落的饲用植物类群组成相对稳定外,干扰后的其他5种草地类型饲用价值降低.高寒草原生态系统的植被综合恢复能力显著高于草甸生态系统.     

放牧对藏北紫花针茅高寒草原植物群落特征的影响

基于放牧试验,研究了不同放牧强度下藏北地区紫花针茅(Stipa purpurea)高寒草原植物群落特征的变化规律。结果表明,随着放牧强度的增强,植物群落盖度、地上生物量均呈现显著降低的趋势;紫花针茅等禾草类植物的重要值逐渐降低,莎草类中青藏苔草(Carex moorcroftii)、牲畜不喜食的杂类草及有毒有害植物均有增加的趋势;如果持续过度放牧,植物群落表现出由紫花针茅等禾草为建群种的草地型向青藏苔草(Carex moorcroftii)、杂类草(Herbarum variarum)草地型过度的趋势;在中度放牧强度下,紫花针茅高寒草原α物种多样性达到最高水平,而继续增强放牧强度,则造成各项指标的迅速降低。     

高寒草甸主要植物地上地下生物量分布及退化对根冠比和根系表面积的影响

研究高寒草甸主要植物地上地下生物量的分布及其对退化的响应有利于了解高寒草甸的退化过程。该研究首先在西藏那曲生态环境综合观测研究站小嵩草围栏内(2009年围封)选择原生植被较好的地点随机选择小嵩草(Kobresia pygmaea)、矮嵩草(K.humilis)、紫花针茅(Stipa purpurea)、二裂委陵菜(Potentila bifurca)和青藏苔草(Carex moorcroftii)等5种植物斑块,选择退化斑块上(与原生植被相比)的二裂委陵菜和青藏苔草;然后用烘箱烘至恒重并称重,用扫描仪对根系进行扫描用于估算根系表面积;最后利用2因子方差分析检验不同物种个体、不同取样层次对地上和地下生物量的影响,利用物种和退化状态2因子方差分析检验对地上生物量的影响,以及利用物种、取样层次和退化状态3因子方差分析检验对二裂委陵菜和青藏苔草地下生物量、根冠比和根系表面积的影响。结果表明:在未退化条件下,小嵩草、矮嵩草和紫花针茅0~10cml地下生物量占0~30cm地下生物量的70%以上,0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的96%以上;二裂委陵菜(Potentilla bifurca)和青藏苔草(Carex moorcroftii)0~10cm地下生物量占0~30cml地下生物量的50%以上,其中二裂委陵菜0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的57%,青藏苔草0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的87%;对于退化草甸的主要植物,退化显著降低了二裂委陵菜的地上生物量、地下生物量和根冠比,对其根系表面积影响不大,但显著增加了青藏苔草的地上生物量,降低了其根冠比,对其地下生物量和根系表面积影响不大。     

不同海拔梯度高寒草地地上生物量与环境因子关系

以新疆天山南坡的巴音布鲁克高寒草地为研究对象,沿海拔每升高100m设置1块样地,共9个样地,研究了海拔梯度变化条件下高寒草地地上生物量与环境因子的关系.研究表明:紫花针茅、羊茅群落分布在海拔2460～2760m,地上生物量为52.2～75.9g.m-2,线叶嵩草 紫花针茅群落分布在海拔2860m,地上生物量为53.2g.m-2,线叶嵩草、天山羽衣草、细果苔草群落分布在海拔2960～3260m,地上生物量为62.1～107.4g.m-2;7—8月平均相对湿度对群落总的地上生物量影响较大;海拔与禾本科的地上生物量呈显著负相关,与莎草科呈显著正相关;7—8月平均气温是决定禾本科和莎草科功能群地上生物量的主导因子,回归方程分别为Y=13.467X-97.284和Y=171.699-15.331X;海拔与平均气温和pH值呈极显著负相关(P<0.01),与平均相对湿度呈极显著正相关(P<0.01),与速效N含量和土壤含水量呈显著正相关(P<0.05).     

青藏高原北部多年冻土区草地植物多样性

研究了青藏高原北部多年冻土区草地群落植物多样性的特征。研究表明 :草地群落间丰富度指数差异不显著 ,均匀度指数和多样性指数差异显著 (P<0 .0 5 )。均匀度指数表现为高山嵩草 (Kobresia pygmaea)草甸 <紫花针茅 (Stipa purpurea)草原 <矮嵩草 (K.humilis)草甸 <青藏苔草 (Carex moorcroftii)草甸 ,多样性指数表现为高山嵩草草甸 <矮嵩草草甸 <紫花针茅草原<青藏苔草草甸。修路时破坏的矮嵩草草甸在次生恢复过程中 ,离公路 10 0 m处群落的丰富度指数 ,均匀度指数和多样性指数大于原生群落 ,而原生群落的多样性又大于 30 m和 5 0 m处群落的多样性。地上草地群落植物多样性伴随地下冻土退化过程表现为 ,以 1m2样方统计时 ,各个演替群落间的丰富度指数差异不显著 ,而以 10 0 m2样条统计时 ,高寒草甸和草原化草甸的丰富度指数显著大于沼泽草甸和稀疏草原 (P<0 .0 5 ) ,但均匀度和多样性指数在两种统计面积时均表现为先增加后下降的变化趋势。     

长江源区紫花针茅草原群落数量分类与排序

选择长江源地区典型的紫花针茅草原作为研究对象,以大量的群落学样方调查为基础,采用TWINS-PAN、DCA、物种多样性,相关分析等多元数量分析方法,系统研究了紫花针茅草原的群落特征、物种多样性、群落与环境因子的关系.结果表明：(1)所调查的紫花针茅草原是物种组成相对简单、菊科和禾本科植物最多、北温带分布属为主体的草原群落;(2)长江源区紫花针茅草原群落可划分为四个群丛类型：紫花针茅＋密丛棘豆群丛,紫花针茅＋梭罗草群丛,紫花针茅＋伊凡苔草群丛,紫花针茅＋弱小火绒草群丛;(3)影响群丛分布的主要环境因子首先是海拔、经纬度等空间因子,其次是湿润度、降雨量等水分因子的影响;(4)紫花针茅＋伊凡苔草群丛的物种多样性是研究区四个群丛中最高的.Simpson指数和均匀度指数受海拔、经纬度、平均降雨量、均湿润度等环境因子影响显著.该研究揭示了紫花针茅草原群落的内在规律.     

青海高原紫花针茅草原群落数量分类与排序

紫花针茅草原是青藏高原高寒草原中分布面积最大、最重要的群落类型。该文选择青海高原典型紫花针茅草原为研究对象,在大量群落学调查的基础上,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)等多元数量分析方法研究了青海高原紫花针茅草原群落的数量分类。结果显示:(1)所调查的紫花针茅草原是物种组成相对较简单、菊科和禾本科植物最多、北温带分布的属为主体的草原群落。(2)青海高原紫花针茅草原的90条样带可划分为8个群丛类型:紫花针茅+川青早熟禾群丛、紫花针茅+矮嵩草群丛、紫花针茅+多枝黄芪群丛、紫花针茅+高山嵩草群丛、紫花针茅+二裂委陵菜群丛、紫花针茅+沙生凤毛菊群丛、紫花针茅+弱小火绒草群丛、紫花针茅+梭罗草群丛。(3)影响青海高原紫花针茅草原群丛分布的主要环境因子是空间因子(海拔、经度、纬度)和热量因子(温度),其次是湿润度、降雨量等水分因子。(4)对于紫花针茅草原群落内部的群丛划分,CCA可以补充矫正TWINSPAN等级分划,使分类结果更符合实际生态意义,更清晰地反映群丛类型与环境梯度之间的关系。     

Above- and belowground trait linkages of dominant species shape responses of alpine steppe composition to precipitation changes in the Tibetan Plateau

青藏高原高寒草原植物群落对降雨的响应依赖于优势种的功能性状 人类活动和全球变化引起了全球和区域降雨格局的改变。大量的研究表明，降雨影响全球不同草地生态系统的群落组成，但目前很少有研究从物种水平揭示高寒草原植物群落如何响应降雨变化的生态学过程。本研究利用在青藏高原建立的长期(6年)控雨试验平台，包括减少降雨50%、增加降雨50%和对照3个处理，从优势种地上和地下性状揭示高寒草原植物群落响应降雨变化的生态学过程。研究结果表明，长期减少降雨改变了植物群落的结构，主要体现在优势种丛生禾草紫花针茅(Stipa purpurea)逐渐被根茎禾草赖草(Leymus secalinus)所取代。进一步通过比较紫花针茅和赖草的地上和地下性状，发现减少降雨主要促进了赖草根系向深土层的生长、增加了地下碳的分配和减少了叶片宽度，而紫花针茅的这些性状并没有发生显著的改变；另外，减少降雨增加了赖草根茎生物量、总长度、直径及其节上根的数目。赖草这些性状的改变可能增加了对深土层水分的利用能力，以及减少了水分的蒸腾，从而增强了其在干旱胁迫过程中的竞争力。因此，我们的研究结果强调了优势种的地上和地下性状在高寒草原植物群落组成对降雨变化响应过程中起着极其重要的作用。     

黄河源园区高寒草地碳储量估算及其影响因素

高寒草地碳储量及其影响因素研究是认识青藏高原草地生态系统乃至陆地生态系统碳循环和气候变化的关键之一。利用2021年8月上旬地面调查数据与同期高分6号遥感数据建立回归关系,在反演研究区植被地上、地下生物量碳密度和0—40cm土壤层有机碳密度基础上,估算了黄河源园区高寒草地有机碳储量,并通过路径分析探讨了土壤理化性质对碳密度的影响驱动机制。结果表明：(1)2021年黄河源园区地上生物量、地下生物量、0—40cm土壤层碳密度分别为37.65g/m²、1305.28g/m²、4769.11g/m²;总碳储量为100.44Tg(1Tg=10¹²g),植被层和土壤层碳储量分别分为22.06Tg、78.38Tg,占总碳密度的21.96%、78.04%。(2)黄河源园区高寒草甸和高寒草原两种草地类型地上生物量碳密度分别为41.27g/m²、30.76g/m²;地下生物量碳密度分别为1661.41g/m²、618.74g/m²;0...     

高寒草原优势种叶片结构变化与生态因子的关系

 为了揭示青藏高原高寒草原优势物种青藏苔草（Carex moorcroftii）和紫花针茅（Stipa purpurea）对高原特殊环境的适应性,该文研究了 它们的叶片结构在自然环境梯度下的变化以及这些变化与生态因子之间的关系。结果表明：这两个物种叶片的大多数结构特征在各个样地间变 化显著,其结构特征与环境因子间存在显著的相关关系。紫花针茅叶肉细胞大小随土壤有效K含量的增高而减小,下表皮细胞厚度和韧皮部面积 随生长季云盖度的增高而增加,单一导管半径和导管平均面积随生长季月均湿度的增加而增大;青藏苔草上表皮细胞厚度随生长季月均最低温 的降低而增厚,泡状细胞厚度（径向直径）随大陆度的增强而增加,上表皮细胞大小随土壤pH值的增大而增大,导管总数和韧皮部面积随土壤 速效P含量的增高而增加。青藏苔草的保护组织、光合组织以及综合指标变异系数明显大于紫花针茅,仅维管组织指标变异系数小于紫花针茅。     

The impact of land degradation on the C pools in alpine grasslands of the Qinghai-Tibet Plateau

Aims

To determine the effect of grassland degradation on the soil carbon pool in alpine grassland.

Methods

In this study, we calculated the carbon pool in the above-and below-ground biomass, the soil microbial biomass carbon pool, the total organic carbon pool and the soil total carbon.

Results

Grassland degradation has resulted in decreases in biomass and carbon content and has changed the ratio of roots to shoots. However, there was less influence of degradation on dead root biomass. There was most likely a lag effect of changes in dead root biomass following grassland degradation. In the alpine grassland ecosystem, the carbon pool in soil accounts for more than 92 % of the total carbon both in vegetation and soil. The carbon in alpine grassland is stored primarily in the form of total organic carbon below-ground. As organic carbon decreases, the ratio of the microbial biomass carbon pool to the total organic carbon pool increases and then declines with increasing degradation level. Along the grassland degradation gradient, the total vegetation biomass (above-and below-ground) and the soil carbon pool (microbial biomass C, total organic C and total C) all decreased.     

不同海拔梯度高寒草地地下生物量与环境因子的关系

以新疆天山南坡的巴音布鲁克高寒草地为对象, 研究了不同海拔梯度高寒草地地下生物量的变化及其与环境因子的关系.结果表明: 随着海拔的升高, 高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸的地下生物量逐渐增大, 二者呈极显著正相关( P<0.01 ).地下生物量从表层至底层逐渐递减,呈“T”形分布.高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸0～10 cm土层的地下生物量分别占总地下生物量的68.1%、84.1%和86.7%.地下生物量与大气温度呈极显著负相关, 与相对湿度和土壤含水量呈极显著正相关(P<0.01 ), 而与有机质、速效氮和pH等无显著相关.     

灌溉条件下藏北紫花针茅光合特性及其对温度和CO2浓度的短期响应

利用LI-6400便携式光合作用测定仪, 测定不同灌溉措施下紫花针茅(Stipa purpurea)的光合特性对CO₂浓度和温度的响应, 探讨了土壤水分、温度和CO₂浓度升高对藏北高寒草地紫花针茅光合作用的影响。结果表明: 1)紫花针茅各项光合特性参数对CO₂浓度、温度和土壤水分的变化响应显著, 并表现出明显的交互作用; 2) CO₂浓度升高促进光合速率, 但CO₂浓度过高时光合速率反而下降; 温度升高抑制光合速率, 土壤水分增加对高温条件下的光合作用具有补偿作用; 土壤水分增加促进紫花针茅光合速率的升高; 3)随着CO₂浓度的升高, 胞间CO₂浓度逐渐增大, 蒸腾速率降低, 水分利用效率升高, 气孔导度逐渐减小, 且温度升高加剧气孔导度下降的程度。各光合参数在不同温度水平和土壤水分下表现不同: 气孔导度在20 ℃时达到最大值, 且土壤水分增加利于气孔导度的增大; 温度上升抑制了胞间CO₂浓度, 且在土壤水分充足的条件下更显著; 蒸腾速率随着温度的上升而加快, 蒸腾速率与土壤水分的正相关关系明显; 叶片饱和水汽压亏缺与温度成正比, 充足的土壤水分会适当降低饱和水汽压亏缺; 水分利用效率随着温度上升和土壤水分增多而减小。不同土壤水分条件下光合参数对温度的响应结果表明, 土壤水分的增加对较高温度下光合及其生理参数与温度的关系具有一定的补偿作用。     

Biomass carbon stocks and their changes in northern China’s grasslands during 1982–2006

Grassland covers approximately one-third of the area of China and plays an important role in the global terrestrial carbon (C) cycle. However, little is known about biomass C stocks and dynamics in these grasslands. During 2001–2005, we conducted five consecutive field sampling campaigns to investigate above-and below-ground biomass for northern China’s grasslands. Using measurements obtained from 341 sampling sites, together with a NDVI (normalized difference vegetation index) time series dataset over 1982–2006, we examined changes in biomass C stock during the past 25 years. Our results showed that biomass C stock in northern China’s grasslands was estimated at 557.5 Tg C (1 Tg=10¹² g), with a mean density of 39.5 g C m⁻² for above-ground biomass and 244.6 g C m⁻² for below-ground biomass. An increasing rate of 0.2 Tg C yr⁻¹ has been observed over the past 25 years, but grassland biomass has not experienced a significant change since the late 1980s. Seasonal rainfall (January–July) was the dominant factor driving temporal dynamics in biomass C stock; however, the responses of grassland biomass to climate variables differed among various grassland types. Biomass in arid grasslands (i.e., desert steppe and typical steppe) was significantly associated with precipitation, while biomass in humid grasslands (i.e., alpine meadow) was positively correlated with mean January-July temperatures. These results suggest that different grassland ecosystems in China may show diverse responses to future climate changes.     

缺苞箭竹密度对其生物量分配格局的影响

研究了一个生长季节内缺苞箭竹(Fargesiadenudata)紫果云杉(Piceapurpurea)原始林下不同密度缺苞箭竹群落的生物量及其分配格局.结果表明,缺苞箭竹群落生物量、净生产量、平均单株生物量、地上部分生物量、地下部分生物量随密度的增加而增大,而缺苞箭竹地上部分净增长率却随密度的增加而降低.在一个生长季节内,缺苞箭竹地上部分与地下部分生长相关性随密度的增加而增大.除指数生长期(7、8月)外,缺苞箭竹地上部分/地下部分生物量比在生长季节内随密度增加而增大,但在缺苞箭竹生长的指数生长期,中等密度有较大的地上部分/地下部分生物量比.缺苞箭竹生物量在各器官的分配取决于密度和生长时期,密度对缺苞箭竹的生物量分配格局有显著影响.     

氮添加对昆仑山高山草地土壤、微生物和植物生态化学计量特征的影响

全球范围内的氮沉降增加改变了生态系统氮(N)素循环过程,由此带来的生态学效应已成为当前研究的热点。以昆仑山高山草地生态系统2种优势植物黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)和针茅(Stipa capillata)为研究对象,开展人工氮肥添加试验,研究土壤-微生物-植物系统各组分生态化学计量特征对氮添加的响应特征。结果表明:①氮添加显著提高了土壤NH4^+-N和土壤NO3^--N含量(P<0.05),土壤全N、全磷(P)、速效P含量没有明显变化。②氮添加条件下针茅叶片N含量增加,P含量降低,而黄花棘豆N和P含量无明显变化。③土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)随着施氮量的增加呈现出先增加后降低的趋势,当施氮量为6N·m^-2·y^-1时呈现出最高值。土壤NH4+-N含量与土壤微生物量N含量有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明,短期氮添加有利于土壤养分和微生物量的积累,促进植物和微生物养分吸收利用。2种优势植物的生态化学计量特征对氮沉降的响应不同,过量的氮输入将会造成植物生长受到P限制,氮沉降会改变昆仑山高山草地生态系统的生物地球化学循环过程。     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.