祁连山青海云杉林地土壤水分特征研究

通过对祁连山青海云杉林地土壤水分含量及主要影响因子的测定,结果表明,青海云杉林地土壤具有容重低、入渗率高、土壤水分含量垂向分布受降水影响明显等特征,灌木-青海云杉林、苔藓-青海云杉林和草地(对照)平均容重分别为0．522、0．641、0．874g·cm^-3．土壤初渗率分别为6．0、21．0、2．5mm·min^-1,稳渗率分别为3．98、11．2、0．5mm·min^-1．苔藓-青海云杉林地土壤可划分为4层：水分活跃层(0～30cm)、水分调节层(30～60cm)、水分传输层(60～80cm)和蓄水层(80ClTI以下),各层土壤贮水量分别为3．30、3．17、2．80和2．83mm·cm^-1．灌木-青海云杉林可分为3层：水分稳定层(0～30cm)、水分活跃层(30～60cm)和水分传输层(60cm以下),各层土壤贮水量分别为3．98、3．65、3．48mm·cm^-1．两种林地土壤水分含量的季节变化受降水影响较大,相比而言,苔藓．青海云杉林地入渗率更高,有较明显的蓄水层,水分传输能力更强,而灌木-青海云杉林地贮水能力更强．     

祁连山北坡中段森林植被梯度分析及环境解释

 利用梯度分析方法,对祁连山北坡中段森林植被类型进行了划分,并探讨了植被空间格局与环境梯度的关系。结果表明：1)76个样方可划分为9个群系,即盐爪爪(Kalidium foliatum)灌丛、红砂(Reaumuria soongorica)灌丛、白刺(Nitraria tangutorum)灌丛、蒙古莸(Caryopteris mongolica)灌丛、狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)灌丛、青海云杉(Picea crassifolia)林、祁连圆柏(Sabina przewalskii)林、金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛和鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)灌丛。2)53个木本植物种类可划分为5个生态类型：即超旱生荒漠类型、山地旱生类型、山地中生类型、山地湿生类型、山地高寒类型。3)群落类型及物种生态型的划分主要反映了海拔梯度所决定的水热梯度及坡向和土壤腐殖质变化的内涵。4)影响群落物种多度格局的变量中,环境和空间因子解释了物种多度变化的23.98％,其中环境因子占17.66％,空间因子占1.40％,空间因子和环境因子交互作用解释的部分占4.92％,空间因子和环境因子未能解释的部分占76.02％,这部分主要反映了群落自身互作及人类活动(采伐、放牧)对群落物种多度格局的影响。     

祁连山青海云杉叶片氮、磷含量随海拔变化特征

于2005年9月在祁连山北坡沿海拔梯度测定了青海云杉(Picea crassifolia)叶片氮、磷含量.结果表明,青海云杉叶氮、磷平均含量分别为9.75和0.97 mg·g-1.在种间水平上,青海云杉叶片氮、磷含量明显低于全球松科其它针叶树种;在种内水平上,随着海拔的增加,青海云杉叶片氮含量表现出降低的趋势,叶片磷含量变化趋势不明显.叶片氮含量与年均气温呈显著正相关关系(r=0.616**),与土壤水分呈显著负相关关系(r=-0.640**),与土壤有机质、全氮均呈显著负相关关系(r=-0.591**,r=-0.564**);叶片磷含量与年均温、土壤水分之间的关系不显著;叶片氮、磷之间的比率为10.2.表明温度和水分对青海云杉叶片氮、磷含量的影响主要是通过影响土壤生物化学过程(如养分有效性、根系对养分的吸收等)来实现的,青海云杉生长更多的受到氮素限制.     

不同高寒退化草地阿尔泰针茅种群的小尺度点格局

种群空间格局是种群自身特性、种间相互关系及环境条件综合作用的结果。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡选择未退化、轻度退化、中度退化和重度退化等4种高寒草地,分析了阿尔泰针茅(Stipa krylovii)种群斑块特征、株丛结构和点格局特征。结果表明:阿尔泰针茅在衰退过程中种群密度和种群领地面积减小,空斑面积增大,领地密度先增大后减小,小株丛(株丛径0.1-1.0 cm)比例增加,大株丛(株丛径2.1-7.0 cm)比例减小;不同草地梯度中阿尔泰针茅种群的空间格局存在明显差异:未退化草地中阿尔泰针茅种群在0-64 cm尺度上为均匀分布,64-100 cm尺度上为随机分布;中度退化草地中阿尔泰针茅种群在0-70 cm尺度上为随机分布,而在70-100 cm尺度上为聚集分布;轻度退化和重度退化草地中阿尔泰针茅种群在0-100 cm尺度上均为随机分布。在放牧干扰和种间竞争作用下,阿尔泰针茅种群斑块从中心开始破碎,并逐渐向四周辐散,引起小尺度上种群斑块间分布格局出现"随机分布-聚集分布-随机分布"转变,促使原有斑块被分割为多个直径较小的"岛"状小斑块并进一步分化,最终种群斑块完全破碎、草毡层逐步消失,从而造成阿尔泰针茅种群的衰退。     

祁连山中部优势灌木物种叶功能性状参数变化特征

植物叶功能性状是连接植物与外界环境的重要桥梁,是探索植物适应环境、进行全球气候变化研究的指标,也是生态水文模型重要的输入参数。通过高时间分辨率样品的采集结合图像处理技术,对祁连山中部优势物种金露梅(Dasiphora fruticosa)和鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)叶功能性状变化特征进行研究,结果表明：叶面积(LA)从生长初期到生长末期发生明显变化,且2020年6—7月初灌木叶面积变化最为明显;比叶面积(SLA)分别在76—157 cm²/g之间和120—217 cm²/g之间,金露梅SLA平均值(123 cm²/g)<鬼箭锦锦鸡儿SLA平均值(176 cm²/g);在生长初期金露梅的叶面积指数(LAI)明显大于鬼箭锦鸡儿,金露梅和鬼箭锦鸡儿的叶面积指数随时间的变化都符合三次函数;生物量与基径和高度的乘积呈显著性相关,最优回归模型均为幂函数;地上生物量与叶功能性状参数在不同阶段的模拟方程均不同,地上总生物量与叶生物量在生长期的最优选择模型分别呈S型函数和幂函数,金露梅的单株地...     

高寒退化草地狼毒与赖草种群空间格局及竞争关系

种群空间格局的尺度转换效应反映了植物种内、种间竞争关系的变化过程。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡阿尔泰针茅草原,分析了干扰状态下狼毒(Stellera chamaejasme)和赖草(Aneurolepidium dasystachys)种群的空间格局及竞争关系。结果表明:随着草地退化过程加剧,狼毒种群空间格局由聚集分布转变为非聚集分布,反映了协作转向竞争的种内个体间关系;赖草种群以聚集格局为主,体现了种内相互协作的个体间关系;二者空间关联性存在正相关、不相关和负相关的转换过程,正相关尺度逐渐缩小,负相关仅在重度退化草地出现,种群间关系表现为由协作转向竞争且竞争强度逐渐增大。干扰状态下,种群空间格局的尺度转换效应影响植物种内、种间的竞争关系及强度,反映了退化草地物种应对干扰的更新途径。     

祁连山不同类型草地的土壤理化性质与植被特征

祁连山草地生态系统在维护我国西部生态安全方面起着举足轻重的作用。为了解祁连山不同类型草地土壤水分、养分等理化性质与植被分布特征,及土壤理化性质与植被特征的相关关系,于祁连山选取7种类型的草地,测定土壤水分含量、养分含量、容重、颗粒组成和植被特征,计算土壤颗粒的分形维数、0～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷储量、植物多样性指数。结果表明: 祁连山不同类型草地的土壤理化性质与植被特征差异显著,高寒草甸相比于其他类型草地具有较高的土壤水分、养分和黏粒含量,及较低的容重和砂粒含量;0～40 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷储量变化范围分别为3084～45247、164～2358、100～319 g·m^-2,整体表现为有机碳和全氮含量高、全磷含量低;土壤全磷储量与植物多样性指数呈显著正相关关系,表明土壤全磷含量是祁连山草地植物多样性的关键影响因素。相比其他草地类型,高寒草甸具有较好的植被状况和土壤水分、养分条件。     

高寒草地不同坡向披针叶黄华蒸腾速率与叶性状的关系

植物蒸腾速率(Tr)与叶性状间的协同变异关系,对理解异质性生境下植物叶片形态构建模式及其生态适应性具有重要意义。利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM),并提取样地坡度数据,研究了祁连山高寒草地不同坡向披针叶黄华叶性状与Tr的关系。结果表明:随着坡向由北坡向东坡、西坡、南坡转变,草地群落的密度、高度和土壤含水量逐渐减小,披针叶黄华叶面积(LA)与Tr呈减小趋势,而叶厚度呈增大趋势;在南坡和北坡披针叶黄华的Tr与LA之间存在极显著正相关关系(P0.01),与叶厚度之间存在极显著负相关关系(P0.01),在东坡和西坡披针叶黄华的Tr与LA之间存在显著正相关关系(P0.05),与叶厚度之间存在显著负相关关系(P0.05)。生长在南坡的披针叶黄华选择了小而厚的叶片和低的Tr,生长在北坡的披针叶黄华选择了大而薄的叶片和高的Tr,体现了异质生境中植物通过叶片生物量分配机制实现资源有效利用的生存策略。     

祁连山西水林区土壤发生特性及系统分类

针对祁连山西水林区分布的4个典型土类(棕钙土、灰褐土、栗钙土及高山草甸土)进行了成土环境调查,通过剖面描述和样品分析明确了其发生特性,并据此检索出了各土类在我国现行土壤系统分类中的归属,为祁连山林区土壤特性的研究和土地资源的调查与评价提供了参考。结果表明:林区各土类土层较浅,具有粗骨性,山地特征明显;有机质累积较强,总体呈现高山草甸土>灰褐土>栗钙土>棕钙土;淋溶强度相对于湿润地区较弱,总体呈现高山草甸土>灰褐土≈栗钙土>棕钙土;风化强度总体较弱,不同土壤类型间差异不大;林区土壤剖面具有2类诊断表层、3类诊断表下层及4类诊断特性;棕钙土属于磐状钙积正常干旱土亚类,灰褐土属于钙积暗沃冷凉淋溶土亚类,栗钙土属于普通简育冷凉淋溶土亚类,高山草甸土属于普通简育湿润均腐土亚类。     

高寒山区混播草地燕麦和毛苕子根长密度分布格局

植物通过维系根长密度的大小及其分布格局逐渐优化资源利用格局.本实验在祁连山地建立禾本科牧草燕麦与豆科毛苕子混播草地,按燕麦(Avena sativa)与毛苕子(Vicia villosa)的密度比例设置CK1(0∶10)、Ⅰ(6∶4)、Ⅱ(5∶5)、Ⅲ(4∶6)、Ⅳ(2∶8)和CK2(10∶0)6个密度组,研究了混播草地燕麦与毛苕子根系根长密度的空间分布格局.结果表明:混播草地燕麦和毛苕子根长密度显著大于单播处理,并且随着混播草地中燕麦密度的减小,牧草根长密度逐渐增大,出现高燕麦密度低根长密度的现象;在空间分布上燕麦和毛苕子根长密度表现出明显差异,燕麦根系主要分布在0 ～ 25 cm土层,毛苕子根系主要分布在0～15 cm土层.根系的分层分布改变了其竞争格局,垂直分布上出现的差异使根系结构和形态逐渐发生转变,混播处理使Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ处理的主根生长受到抑制,5个处理的侧根生长受到促进.一年生牧草侧根在空间上的分层分布改变了混播草地的资源利用格局,逐渐优化了根长密度配置格局,实现了土壤资源利用最大化的目标.