青海海北地区高山蒿草草甸植物群落生物量动态及能量分配

 对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸、矮嵩草(K．humilis)草甸、藏嵩草(K．tibetica)沼泽化草甸地上生物量动态和能量分配的研究结果表明,不同植物群落年地上净生产量及其年际动态和主要植物类群生物量季节动态具明显的差异,其生物量季节动态可由如下模型表示： Wi＝Ki/(1+exp(Ai-Bit)) 植物群落地上、地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。小嵩草草甸、矮嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸的地上净生产量依次为368.4g·m-2·a-1、418.5g·m-2·a-1和518.4g·m-2·a-1,所固定的太阳能值依次为6655.16kJ·m-2·a-1、7610.09kJ·m-2·a-1、9488.77kJ·m-2·a-1。光能利用率分别为0.1097％、0.1256％、0.1568％。     

陕北黄土高原大油芒群落生物量初步研究

本文研究了陕北黄土高原区森林地带分布面积广、草质优良,而且在畜牧业生产中有重要意义的大油芒群落生物量,测定了地上、地下生物量以及季节和空间变化。研究结果表明,大油芒群落生物量季节动态较为明显,9月中旬地上生物量达到峰值(243.1g／m2);地下生物量在返青期较高,生长旺盛期略偏低,枯黄期最高,这同植物生长发育阶段的物质运转有关。     

青海海北地区高山嵩草草甸植物群落生物量动脉及能量分配

对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草草甸,矮嵩草草甸,藏嵩草沼经草甸地下生物量动态和能量分配的研究结果表明,不同植物群落年地上净生产量及其年示动态和主要植物类群生物量季节动态具有明显的差异,其生物量季节动态可由如下模型表示：Ｗｉ＝Ｋｉ（１＋ｅｘｐ（Ａｉ－Ｂｉｔ）植物群落地上,地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。     

高寒矮生嵩草草甸主要植物物候特征对养分和水分添加的响应

植物物候特征对环境条件的季节和年际变化具有较强的指示作用, 因此研究植物物候特征对环境条件变化的响应, 对理解植物和环境之间的相互作用关系、植物的适应机制和生存策略, 以及应对全球变化都具有重要的意义。该研究基于2009-2011年高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸养分水分控制实验的植物物候观测数据资料, 采用巢式方差分析、物候指数和聚类分析方法, 开展了高寒矮生嵩草草甸主要植物物候特征对养分和水分添加的响应研究。结果表明: (1)养分添加处理之间植物返青期和枯黄期均无显著差异, 但养分添加中氮磷处理对主要物种作用较明显, 使莎草科、禾本科、杂类草主要代表植物的返青期和枯黄期推迟。(2)增雪处理效应明显, 主要优势物种无论是何种养分添加, 在增雪处理后均表现出花期物候提前的趋势(p < 0.01), 同时增雪处理使杂类草植物返青期显著提前(p < 0.05)。增水处理对植物的作用效果并不一致, 其中垂穗披碱草(Elymus nutans)和双柱头藨草(Scirpus distigmaticus)的枯黄期显著推迟(p < 0.05), 而杂类草枯黄期提前。(3)养分添加后, 不同物种的物候特征表现出显著差异(p < 0.01), 例如雪白委陵菜(Potentilla nivea)枯黄期显著推迟(p < 0.05), 而双柱头藨草的枯黄期显著提前(p < 0.05), 但物种对养分添加响应的差异以植物类群为单位, 禾本科植物表现为返青期推迟, 而莎草科植物表现为返青期提前。(4)矮生嵩草草甸主要植物营养生长期与果后营养期持续天数之间呈负相关关系, 主要植物物候特征经聚类分析可以分为3个类群, 3个类群经氮磷钾、钾和氮钾三个养分添加处理后植物物候特征变化较大。研究表明, 高寒矮生嵩草草甸植物物候特征在物种水平响应和水分添加后的响应表现出较大差异, 而对养分添加的响应不显著。     

青藏高原矮嵩草草甸地下和地上生物量分配格局及其与气象因子关系

基于2006—2015年青海海北站10年生物量及气候因子监测数据,分析了青藏高原高寒矮嵩草草甸生物量的季节及年际动态,并探讨了气候因子对其影响。结果表明:(1)季节尺度上,高寒矮嵩草草甸地上生物量表现为单峰变化曲线,8月为其峰值点,为(345.72±27.01)g/m2,代表了高寒草甸的地上净初级生产力。而地下根系的现存量变化较为复杂,其中5—7月呈现持续上升趋势,8月快速下降,之后9月份急剧,且各月份之间未达到显著水平(P0.05);年际尺度上,10年间高寒矮嵩草草甸地上生物量整体呈现波动增加趋势,2014年为其峰值点,达(437.12±32.01)g/m2。地下生物量呈现波动性变化,变异较大,10年间平均值为(2566.99±138.11)g/m2;(2)高寒草甸光合产物分配主要分布在地下,80%地下根系生物量分布于地表0—10 cm土层,且不同土层根系生物量占总地下生物量的比值在不同月份较为稳定。(3)气候因子中,大气相对湿度是影响高寒草甸地上生物量大小的主要因素;而气候因子对地下根系生物量的影响极为微弱。研究表明,高寒嵩草草甸对环境变化具有较高的自我调节能力,且高寒草甸的演化受制于人类干扰,而非气候变化。     

青藏高原高寒草甸植物群落物种组成和生物量沿环境梯度的变化

生物多样性与生态系统功能的关系及其机制是生态学领域的重大科学问题. 人们越来越关注环境因子对多样性-生产力关系的影响. 植物群落组成、物种丰富度、物种特征、生物量的分布结构和植物枯枝落叶对高寒草甸物种多样性和生产力有着重要的影响. 因此, 我们利用2001~2004年中国科学院海北生态系统定位站高寒草甸群落的实测资料, 研究了不同环境梯度(土壤含水量和营养)下, 植物群落生物量, 物种丰富度及组成的变化. 结果表明, 植物群落物种组成的不同反应在生物量的分布上, 以藏嵩草为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落总生物量(地上、地下)最高(13196.96±719.69 g/m²), 次之是以杂类草和莎草科为主的小嵩草草甸(2869.58±147.52 g/m₂), 以禾本科和杂类草为主的矮嵩草草甸最低(2153.08±141.95 g/m²). 藏嵩草沼泽化草甸中, 草本植物枯枝落叶显著高于小嵩草、矮嵩草草甸, 土壤含水量对草本植物枯枝落叶有较大的影响. 不同类型草甸群落中, 地上生物量与土壤有机质、全氮和群落盖度之间均呈显著正相关(P < 0.05); 藏嵩草沼泽化草甸中, 总生物量与物种丰富度呈负相关(r_s = -0.907, P < 0.05)、地下生物量与土壤含水量呈正相关(r_s = -0.900, P < 0.05); 而在小嵩草和矮嵩草草甸中它们之间均没有达到显著水平, 说明不同类型高寒草甸群落生产力除受物种多样性、功能群内物种密度和均匀度的影响, 同时也受物种本身特征和外部环境资源的影响. 不同类型草甸群落生物量的分布与土壤含水量和土壤养分的变化相一致.     

青藏高原矮嵩草草甸地下和地上生物量分配格局及其与气象因子关系

基于2006—2015年青海海北站10年生物量及气候因子监测数据,分析了青藏高原高寒矮嵩草草甸生物量的季节及年际动态,并探讨了气候因子对其影响。结果表明:(1)季节尺度上,高寒矮嵩草草甸地上生物量表现为单峰变化曲线,8月为其峰值点,为(345.72±27.01)g/m2,代表了高寒草甸的地上净初级生产力。而地下根系的现存量变化较为复杂,其中5—7月呈现持续上升趋势,8月快速下降,之后9月份急剧,且各月份之间未达到显著水平(P0.05);年际尺度上,10年间高寒矮嵩草草甸地上生物量整体呈现波动增加趋势,2014年为其峰值点,达(437.12±32.01)g/m2。地下生物量呈现波动性变化,变异较大,10年间平均值为(2566.99±138.11)g/m2;(2)高寒草甸光合产物分配主要分布在地下,80%地下根系生物量分布于地表0—10 cm土层,且不同土层根系生物量占总地下生物量的比值在不同月份较为稳定。(3)气候因子中,大气相对湿度是影响高寒草甸地上生物量大小的主要因素;而气候因子对地下根系生物量的影响极为微弱。研究表明,高寒嵩草草甸对环境变化具有较高的自我调节能力,且高寒草甸的演化受制于人类干扰,而非气候变化。     

高寒矮嵩草草甸群落植物多样性和初级生产力对模拟降水的响应

通过野外控制实验,研究了高寒矮嵩草草甸群落植物多样性、初级生产力对模拟降雨条件的响应.结果表明: 1 在植物生长期 6月 ,增加降雨20%、增加降雨40%,植物群落物种多样性指数 H 和均匀度指数 J 分别比对照提高了0.188和0.011、0.735和0.076,生长期 7月 增加降雨20%物种H和J提高了0.409和0.07; 2 禾草类:增加降雨20%处理的地上生物量与对照相比没有明显的显著性差异 P>0.05 ,增加降雨40%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,说明过多增加降雨会抑制禾草的生长发育.杂类草:减少降雨50%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,其地上生物量对减少降雨的反映比较敏感.莎草类:其地上生物量对增加和减少降雨都没有显著变化; 3 0～10cm和0～30cm土层地下生物量均在增加降雨20%时最高,地下生物量的总量也在增加降雨20%时最高; 4 矮嵩草草甸地下生物量与地上生物量、总生物量的比值接近于生长季末时最大,且在模拟增加降雨20%的水平时,7、8、9月份地下和地上生物量较其它处理组高.     

青海海北地区高山嵩草草甸植物群落生物量动态及能量分配

对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草（Ｋｏｂｒｅｓｉａｐｙｇｍａｅａ）草甸、矮嵩草（Ｋ．ｈｕｍｉｌｉｓ）草甸、藏嵩草（Ｋ．ｔｉｂｅｔｉｃａ）沼泽化草甸地上生物量动态和能量分配的研究结果表明,不同植物群落年地上净生产量及其年际动态和主要植物类群生物量季节动态具明显的差异,其生物量季节动态可由如下模型表示：Ｗｉ＝Ｋｉ／（１＋ｅｘｐ（Ａｉ－Ｂｉｔ））植物群落地上、地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。小嵩草草甸、矮嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸的地上净生产量依次为３６８．４ｇｍ－２ａ－１、４１８．５ｇｍ－２ａ－１和５１８．４ｇｍ－２ａ－１,所固定的太阳能值依次为６６５５．１６ｋＪｍ－２ａ－１、７６１０．０９ｋＪｍ－２ａ－１、９４８８．７７ｋＪｍ－２ａ－１。光能利用率分别为０．１０９７％、０．１２５６％、０．１５６８％。     

青藏高原矮嵩草草甸地下和地上生物量分配格局及其与气象因子的关系

基于2006—2015年青海海北站10年生物量及气候因子监测数据,分析了青藏高原高寒矮嵩草草甸生物量的季节及年际动态,并探讨了气候因子对其影响。结果表明:(1)季节尺度上,高寒矮嵩草草甸地上生物量表现为单峰变化曲线,8月为其峰值点,为(345.72±27.01) g/m~2,代表了高寒草甸的地上净初级生产力。而地下根系的现存量变化较为复杂,其中5—7月呈现持续上升趋势,8月快速下降,之后9月份急剧,且各月份之间未达到显著水平(P0.05);年际尺度上,10年间高寒矮嵩草草甸地上生物量整体呈现波动增加趋势,2014年为其峰值点,达(437.12±32.01) g/m~2。地下生物量呈现波动性变化,变异较大,10年间平均值为(2566.99±138.11) g/m~2;(2)高寒草甸光合产物分配主要分布在地下,80%地下根系生物量分布于地表0—10 cm土层,且不同土层根系生物量占总地下生物量的比值在不同月份较为稳定。(3)气候因子中,大气相对湿度是影响高寒草甸地上生物量大小的主要因素;而气候因子对地下根系生物量的影响极为微弱。研究表明,高寒嵩草草甸对环境变化具有较高的自我调节能力,且高寒草甸的演化受制于人类干扰,而非气候变化。     

人类活动对青藏高原高寒矮嵩草草甸碳过程的影响

随着人类活动干扰(放牧)的增加,青藏高原高寒嵩草甸的退化演替过程依次为禾草-矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落和杂类草-黑土滩4个阶。其中小嵩草群落又可划分为草毡表层加厚、开裂与塌陷3个子阶段。采用时空转换的方法,研究了人类活动对青藏高原高寒矮嵩草草甸碳过程的影响。结果表明,随着人类干扰强度的增加,植物群落地上部分有机碳储量逐渐降低,由禾草-矮嵩草群落的(134.7±17.3)gC/m2逐渐降低到杂类草-黑土滩次生裸地(18.96±6.18)gC·m-2。土壤、植物地下部分有机碳贮量呈单峰曲线变化,草毡表层开裂子阶段最高,分别为(49.7±0.83)gC·kg-1和(3596.7±179.8)gC·m-2。;杂类草-黑土滩阶段最低,分别为(19.2±1.13)gC·kg-1和(121.6±6.1)gC·m-2。受植物地下部贮碳的影响,土壤-植被系统呈现逐渐降低的变化特征。随人类活动干扰的加强,高寒嵩草草地植物有机碳地下/地上分配比发生巨大改变,草地草毡表层厚度不高于4.3cm是保证草地生产与生态服功能双赢的重要指标。     

Characterization of CO2 flux in three Kobresia meadows differing in dominant species

Aims Kobresia meadows, the dominant species of which differ in different habitats, cover a large area of alpine grassland on the Qinghai-Tibetan Plateau and act as potential CO₂ sinks. Kobresia meadows with different dominant species may differ in carbon sink strength. We aimed to test the hypothesis and to clarify the differences in CO₂ sink strength among three major Kobresia meadows on the plateau and the mechanisms underlying these differences.Methods We measured the net ecosystem exchange flux (NEE), ecosystem respiration flux (ER), aboveground biomass (AGB) and environmental variables in three Kobresia meadows, dominated by K. pygmaea, K. humilis, or K. tibetica, respectively, in Haibei, Qinghai. NEE and ER were measured by a closed-chamber method. Environmental variables, including photosynthetic photon flux density (PPFD), air and soil temperature and air and soil moisture, were monitored during the above flux measurements.Important findings The measured peak AGB increased with soil water content and was 365, 402 and 434 g dry weight m^{-2<-sup> for K. pygmaea, K. humilis and K. tibetica meadow, respectively. From the maximum ecosystem photosynthetic rate in relation to PPFD measured during the growing season, we estimated gross ecosystem photosynthetic potential (GEP max) as 22.2, 29.9 and 37.8 μmol CO₂ m-2<-sup> s-1 for K. pygmaea, K. humilis and K. tibetica meadow, respectively. We estimated the respective gross primary production (GPP) values as 799, 1-063 and 1?158 g C m-2<-sup> year-1 and ER as 722, 914 and 1-011 g C m-2<-sup> year-1. Average net ecosystem production (NEP) was estimated to be 76.9, 149.4 and 147.6 g C m-2<-sup> year-1 in K. pygmaea, K. humilis and K. tibetica meadows, respectively. The results indicate that (i) the three meadows were CO₂ sinks during the study period and (ii) Kobresia meadows dominated by different species can differ considerably in carbon sink strength even under the same climatic conditions, which suggests the importance of characterizing spatial heterogeneity of carbon dynamics in the future.}     

高寒矮嵩草草甸地上生物量与气象因子的关系

初级生产量是生态系统研究的主要内容之一。初级生产量的高低,决定了整个系统的生产力。初级生产量一方面取决于群落类型、种类组成、结构特征;另一方面它又受到周围环境条件的制约。高寒草甸是青藏高原上主要的植     

青藏高原高寒草甸初级生产力及其主要影响因素

青藏高原有各类天然草地14×108hm2,其中高寒草甸和高寒灌丛约占青藏高原天然草地面积的50%,占全国草地总面积的16.2%。嵩草草甸是高寒草甸的主体,包括矮嵩草草甸、金露梅灌丛草甸、藏嵩草草甸、小嵩草草甸和高山嵩草草甸等,这5类高寒草甸平均地上生物量分别为354.2、422.4、445.1、227.3和368.5g/m2,地下生物量分别为3389.6、3548.3、11922.7、4439.3、5604.8g/m2,地下与地上生物量的比例分别为10.55、10.15、27.82、14.82和15.21,远大于IPCC(2006)报告中地下/地上生物量比例的默认值(2.8±95%)。地下生物量对气候变化和放牧的反应比地上生物量更敏感,干旱和重度放牧均降低了地下/地上生物量的比例。在极度退化状态下地下/地上生物量的比例2。对于轻度和中度退化的高寒草甸应以围封禁牧为主要恢复措施,但如果结合补播和施肥,则恢复速率会加快;对于重度和极度退化的高寒草甸,由于草地植物群落中优良牧草的比例极低,仅靠自然恢复很难进行恢复或需要的年限很长,所以必须采用人工重建的措施,并结合毒杂草防除和施肥等措施进行恢复,通过建立人工或半人工草地的措施予以重建。     

植物生长季退化草毡寒冻雏形土CO2释放特征

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区退化草毡寒冻雏形土CO2释放的全天候连续观测结果表明,退化草毡寒冻雏形土CO2的释放有明显的日变化和季节动态,日最大释放速率出现于12：00-14：00,最小释放速率出现于6：00-8：00;植物生长季的最大振幅为462.49mg·m^-2·h^-1（8月18日）,最小振幅为114.97mg·m^-2·h^-1（5月9日）,CO2释放速率白天大于夜晚。不同物候期CO2释放速率亦不同,草盛期>枯黄期>青期。最大日均值为480.76mg·m^-2·h^-1（8月18日）,最小日均值为140.77mg·m^-2·h^-1（5月9日）。释放速率与气温、地表温度及土壤5cm地温均呈显著或极显著相关关系,表明温度是决定CO2释放速率季节变化的首要因素。     

A Preliminary Studies on the Biomass of Bothriochloa isohaemum Community of Loess Plateau in North Shaanxi Province

This paper deals with the seasonal and spacial change of the biomass of aboveground and underground part in Bothriochloa ischaemum community. The results showed obvious biomass seasonal dynamics in B. ischaemum community. The biomass of aboveground achieved peak value (314.66g/m2) in the mid-September. The biomass of underground was minimum during flourishing period and maximum during the withering period. Such change in biomass is relevent to the developmental stages and transport of organic materials.     

高寒矮嵩草群落退化演替系列氮、磷生态化学计量学特征

运用历史资料与实地调查相结合的方法,以多元数量统计为手段确定采样地点,以空间尺度代替时间尺度,确定演替系列,以生态化学计量学为基础探讨了高寒矮嵩草草甸退化演替系列氮(N)磷(P)含量及化学计量学特征,发现:1)高寒矮嵩草草甸土壤全量N、P含量随退化演替程度的加深而呈倒"V"字形变化趋势,速效N、P含量随退化程度的加深呈降低趋势,但土壤草甸全量及速效N/P化学计量学特征则呈现降低趋势;2)地上植物N/P化学计量学特征在整个退化演替过程没有明显的差异。说明高寒矮嵩草群落退化改变了土壤中全量及速效N、P的积累和分解速率,打破了土壤系统养分平衡模式,但并没有明显改变植物地上部分整体的N/P化学计量学特征,因此在退化演替过程中植物N/P比为草地退化诊断的惰性指标;土壤N/P化学计量学特征变化同草地退化演替过程具有较好的同步性,其对草地退化演替的敏感性较高,有可能成为未来草地退化诊断的生态指示指标。     

高寒矮嵩草草甸两种主要植物耐牧性的比较

通过野外控制实验,研究了刈割(留茬3 cm、留茬1 cm及不刈割)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)处理对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)补偿高度、株高相对生长率、比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量的影响.结果表明:2物种的株高和地上总生物量在刈割后均为低补偿响应,但其株高相对生长率显著提高,并均随年份而增加;垂穗披碱草比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量对刈割损伤更加敏感;尽管施肥能显著提高2物种上述各项指标,但在不同处理条件下矮嵩草的耐牧性指数均小于垂穗披碱草;浇水的作用不显著.说明2物种的耐牧性依赖于土壤养分资源获得性,矮嵩草的耐牧性强于垂穗披碱草.