高寒草甸植物群落生长发育特征与气候因子的关系

为合理利用高寒草甸资源，探讨近年来气候变化对高寒草甸的影响，以青海省甘德县高寒草甸为例，基于牧业气象站1976-2006年的气象资料和1994-2006年的牧草观测资料，分析了草地植被地上生物量、高度、盖度和物候期等群落特征以及当地气温、降雨等气象因素的年际变化趋势，采用典型相关分析法和逐步回归分析法对草地植物群落特征变化与气象因子的关系进行了研究，综合分析了影响植被生长状况的关键因子，结果表明：（1）青藏高原高寒草甸总体呈年均气温和平均地温上升、年降水量下降的"暖干化"趋势，牧草盖度高度增大，产量减少，整体观测水平下的牧草物候期推迟。（2）牧草的高度、盖度及产量对不同气候因子的响应程度不同。牧草高度与盖度对温度因子的变化更敏感，牧草产量对水分因子的变化更敏感。平均地温和相对湿度越高，牧草高度越高，产量越多。（3）不同牧草的物候期受不同气象因子的影响，变化趋势也不相同。从整体水平上看，牧草物候期对温度因子更敏感，温度越高，物候期越提前。     

高寒矮嵩草草甸植物类群对模拟降水和施氮的响应

 研究了青藏高原高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草甸植物类群对模拟夏季增减雨量、冬春增雪以及增施氮肥下的响应。结果表明：1999年模拟减少降雨20%～40%和增加雨量20%～40%下禾草类、杂类草和莎草类的综合优势比（SDR）和地上生物量变化均不显著。冬春增雪100%有利于禾草类夏季的生长,冬春增雪对植物类群的影响大于夏季雨量的增加。夏季增施氮150 kg·hm－2和增施氮300 kg·hm－2禾草类的盖度比、高度比、SDR和地上生物量明显增大,而杂类草的盖度比和高度比、SDR及地上生物量在施氮300 kg·hm－2下显著减低,在施氮150 kg·hm－2水平上禾草类的生物量的增加与杂类草生物量的降低存在相互补偿的作用机制。在水分资源不利的（如减少雨量）的干扰下,其敏感性表现为杂类草大于禾草类,莎草类最小。莎草类植物对各种处理下响应不敏感,也说明它对资源环境的波动有很强的适应性。缺水年（1999年）模拟增加雨量20%～40%的条件下,可缓解降水量减少的影响,相反模拟减少雨量20%～40%会增强干旱的影响程度。     

植物密度调控及其对环境变化响应的研究进展

植物密度调控规律研究对于推动植物生态学理论的发展和指导林业、农业、牧业的合理密植以及恢复、改良不良生态环境等具有重要意义.文章综述了植物-3/2与-1/2自疏法则,自疏指数的不稳定性与争论,以及自疏法则与密度调控指数的关系的研究,总结了密度调控指数对水分梯度、盐分浓度、海拔以及光照条件等环境变化的响应,讨论了植物个体间的正负相互作用及其生态场、植物形态、盖度等植物密度调控机理与环境变化的关系,指出自疏指数研究经历从恒定、变异、随环境变化的发展,最后从WBE模型和代谢生态理论(MTE)、植物邻体效应、根冠整合机制、植物根际微生物对植物相互作用的调控、宏观与微观结合等方面展望了植物密度调控规律的研究发展趋势.     

青藏高原高寒草甸生态系统的恢复能力

近年来,青藏高原高寒草甸生态系统呈现退化的趋势.本文利用中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站多年观测的长时间序列数据,采用定量方法度量高寒草甸自然生态系统的恢复能力,评估该系统的持久性,并结合系统现状提出避免系统崩溃的对策.结果表明,高寒草甸净初级生产力的动态行为以对降水和气温的即时直接响应为主.无论是净初级生产力对自身的"记忆"程度,还是主要气候因子对初级生产力的"滞后"作用,均比较微弱,说明高寒草甸生态系统有较强的恢复能力,即有较强的持久能力.与世界其他地区草地生态系统恢复能力度量结果相比较,高寒草甸生态系统显示较强的恢复能力.科学地利用高寒草地资源,积极恢复治理退化草地,是维持脆弱的高寒草甸生态系统持久的关键.     

青藏高原高寒草甸3种植物对模拟增温的生理生化响应

采用国际冻原计划(ITEX)模拟增温对植物影响的研究方法,将开项式生长室(OTC)按不同直径设置5个增温梯度,并按其直径从小到大的顺序依次标记为A、B、C、D、E 5个处理,研究了增温效应对青藏高原高寒草甸3种植物生理生化特性的影响。研究表明:（1） A~E 5个增温处理使OTC内部气温依次比对照升高了2.68 ℃、1.57 ℃、1.20 ℃、1.07 ℃ 和0.69 ℃,土壤温度依次比对照升高了1.74 ℃、1.06 ℃、0.80 ℃、0.60 ℃和0.30 ℃。（2）增温对3种植物的叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、谷胱甘肽等生理生化特性产生了一系列的影响,3种植物对增温效应的响应也不尽相同。（3）增温对青藏高原3种植物生理生化特性的影响明显且复杂,适度增温0.69 ℃~1.07 ℃（D、E处理）对3种植物生理生化特性在总体上表现为正效应。     

青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。     

冻融对土壤氮素损失及有效性的影响

土壤冻融交替是寒冷生态系统土壤氮素循环的重要驱动力。已有研究表明冻融交替作用能够促进氮素周转,从而缓解因土壤有效氮素缺乏而引起的植物生长限制。即便如此,冻融环境下土壤有效氮素供应量远高于其利用量,过剩的氮素会通过气态(N2O-N)排放、淋溶和径流等途径损失。论述了季节冻融环境和模拟冻融条件下土壤氮素损失状况;同时分析了影响冻融土壤N2O生产的相关因素、产生途径及冻融期N2O大量排放的机制;针对冻融交替过程中土壤氮素有效性问题,探讨了氮矿化、可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)与氮素损失的关系。评述了土壤冻融研究中存在的不足,认为模型研究、土壤微生物功能、氮素转化中间产物、土壤-植物界面过程是未来值得关注和深入探讨的研究方向。     

矮嵩草草甸主要植物不同器官对氮素的吸收及分配特征研究

以高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸7个主要植物种为研究对象,利用15 N同位素标记技术,通过分析不同器官对氮素的吸收及分配特征,揭示主要植物种在群落中的生态适应性、竞争力和地位。结果显示:(1)矮嵩草的叶和茎、垂穗披碱草(Elymus nutans)的叶,以及双柱头藨草(Scirpus distigmaticus)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)的叶、茎、根均偏好累积硝态氮,早熟禾(Poa annua)的穗和叶以及甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)和短穗兔耳草(Lagotis brachystachya)的根均偏好积累铵态氮。(2)矮嵩草对吸收的甘氨酸和硝态氮主要分配于叶中,铵态氮分配于茎中;双柱头藨草对吸收的甘氨酸和硝态氮主要分配于茎中,铵态氮分配于叶中;垂穗披碱草和早熟禾对吸收的硝态氮和铵态氮主要分配于叶中;垂穗披碱草对吸收的甘氨酸主要分配于根中,而早熟禾将较多的甘氨酸分配到穗中;甘肃马先蒿对吸收的硝态氮主要分配于叶中,铵态氮分配于根中;鹅绒委陵菜对吸收的甘氨酸、硝态氮和铵态氮主要分配于叶中;短穗兔耳草对吸收的甘氨酸主要分配于叶中,硝态氮和铵态氮主要分配于根中。(3)在牧草生长盛期,矮嵩草草甸土壤的有机氮和无机氮主要贡献于甘肃马先蒿的花、早熟禾的穗、垂穗披碱草的根和鹅绒委陵菜的茎叶。研究表明,高寒矮嵩草草甸主要植物不同器官对氮素的吸收及分配呈现多元化特征,因不同植物种的生物学特性和生态适应习性而异。     

草地和荒漠生态系统服务功能的形成与调控机制

生态系统服务功能的形成和维持机制是近年来生态学研究的热点领域。该文从生态系统服务功能的概念与内涵入手, 分析了生态系统服务功能研究的科学前沿和热点领域, 重点介绍了草地和荒漠生态系统服务功能形成与调控机制联网研究的思路、关键科学问题、研究目标、实验设计、观测指标体系, 以及联网研究取得的重要进展。在此基础上, 对未来草地和荒漠生态系统服务功能研究的重点进行了展望。     

青藏高原人工草地土壤可溶性氮组分与植被生产力动态变化过程

氮作为人工草地最为重要的限制性因子, 在时间、空间上分布不均匀, 且在形态上存在差异, 与种植方式及地上净初级生产力(ANPP)存在相关关系。该研究以青海省同德牧场的无芒雀麦(Bromus inermis)、老芒麦(Elymus sibiricus)、垂穗披碱草(E. nutans)、西北羊茅(Festuca ryloviana)、中华羊茅(F. sinensis)、青海扁茎早熟禾(Poa pratensis var. anceps ‘Qinghai’)、冷地早熟禾(P. crymophila)、星星草(Puccinellia tenuiflora) 8种牧草单播人工草地为研究对象, 分析人工草地土壤可溶性氮库季节和年际动态变化过程及与ANPP之间的相互关系。该人工草地种植于2013年, 在2014-2016年(二龄、三龄和四龄)生长季6-9月测定土壤铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)、可溶性有机氮(SON)和可溶性总氮(STN)含量, 每年9月初测定ANPP, 所有样地没有施肥, 每年9月中旬刈割, 留茬5 cm。研究发现: (1) 8种禾本科牧草的ANPP在329.67-794.67 g·m^-2之间, 其中垂穗披碱草为794.67 g·m^-2, 显著高于其他牧草。(2)在二至四龄人工草地中, 土壤NO₃^--N、SON和STN含量均显著下降, 但NH₄⁺-N含量却显著增加。(3)土壤可溶性氮以SON为主, 占STN的45.11%-88.76% (0-10 cm)和47.75%-88.18% (10-20 cm); 其次为NO₃^--N, 占STN的5.81%-34.85% (0-10 cm)和6.08%-40.42% (10-20 cm); NH₄⁺-N最少仅3.41%-22.18% (0-10 cm)和3.09%-19.56% (10-20 cm)。(4)非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示, 随种植年限的增加, 不同禾本科牧草对0-10 cm土壤可溶性氮影响趋于离散, 而对10-20 cm土壤的影响则相反, 且牧草对土壤可溶性氮含量的影响程度与土壤深度有关。(5)相关性分析表明, 土壤SON、STN含量与人工草地ANPP呈正相关关系, 与无机氮(IN)含量呈负相关关系。综上所述, 三至四龄人工草地增施氮肥是维持草地生产力的关键因素。以上结果为更深入了解青藏高原人工草地土壤可溶性氮动态变化及维持人工草地生产力和稳定性提供了科学依据。