高寒草甸退化过程中群落生产力和物种多样性的非线性响应机制研究

为了阐释青藏高原高寒草甸退化的关键生态过程,该研究依托藏北高原草地生态系统研究站(那曲站),设置不同退化梯度实验,即对照、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个梯度,探究群落生产力和物种多样性对不同退化强度的响应机制。结果表明:1)随着退化程度不断加剧,地上生物量呈现线性或非线性增加趋势,在重度退化处理下,地上生物量显著高于对照32.3%,其中高山嵩草(Kobresia pygmaea)地上生物量呈非线性下降趋势,而矮火绒草(Leontopodium nanum)地上生物量呈非线性增加趋势;2)与地上生物量的响应模式相反,随着退化程度加剧,地下生物量与总生物量均呈现非线性降低趋势;3)高寒草甸退化过程中,物种辛普森指数、丰富度指数、香农多样性指数和均匀度指数均呈现非线性上升趋势。结构等式方程结果表明,土壤碳含量和体积含水量与地下生物量均呈现显著的正相关关系。土壤碳含量、体积含水量和砾石质量比对地上生物量无显著影响,土壤碳、氮含量与物种多样性指数呈现显著的负相关关系。研究认为地上生产力的变化不能很好地指示草地的退化程度,建议今后研究应以可食性牧草和毒杂草等植物功能群的变化来衡量草地退化。     

藏中联网工程生态系统服务功能重要性评价

对电网工程沿线区域的生态系统服务功能进行评价是规避和降低工程对沿线区域生态破坏的重要前提。本研究选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性保护等4项生态系统服务功能为主体,基于遥感与GIS技术对藏东南地区生态系统服务功能的重要性进行评价,在此基础上分析了不同电网工程标段影响区的生态系统服务功能重要性。结果表明:藏东南地区生态系统服务功能重要性总体上呈现出"东西部高、中部低"的空间分布格局,极重要区面积为74843 km²,占区域总面积的18.47%,主要分布在藏东南的森林区,包括澜沧江沿线及其以东地区、雅鲁藏布江沿线及错那县、墨脱县南部。藏中联网工程东、西两端标段影响区内的生态系统服务功能重要性相对较高,在施工过程中应根据影响区内主导的生态系统服务功能分布状况采取相应措施加强生态环境保护。本研究方法可为其他输电工程的设计和施工提供生态标准及科学依据。     

北半球中高纬度地区近30年植被春季物候温度敏感性

北半球气候变暖导致植被春季物候开始日期显著提前, 温度对春季物候的促进作用是一个过程事件而非瞬时事件, 且存在空间差异。该研究在以前研究的基础上, 进一步分析温度对植被物候的作用方式, 并探讨春季物候温度敏感性的空间特征及影响因素。利用GIMMS3g卫星植被指数产品, 采用5种方法提取1982-2009年植被春季物候, 并结合格网气象数据计算植被春季物候的温度敏感性, 着重分析自然植被春季物候温度敏感性与环境因素的关系。结果表明, 温度是北半球植被春季物候的主要制约因素, 54%的像元显示温度最大效应发生在物候开始当月和之前一个月。温度主导的春季物候的像元中, 91.3%的像元指示早春温度对物候开始的促进作用。植被春季物候的温度敏感性存在空间异质性, 随着区域环境因素的不同, 年际温度标准差、累积降水量和辐射对植被春季物候温度敏感性都具有各自或协同的调控作用。     

1982—2009年基于卫星数据的北半球中高纬地区植被春季物候动态及其与气候的关系

深入认识北半球植被物候在全球变暖背景下的动态变化特征,对于评估和预测生态系统结构和功能对气候变化的响应有重要的指示作用.遥感技术是获取北半球植被春季物候的最重要方法,但是由于物候提取算法的差异,目前还存在较大的不确定性.本文利用5种方法,基于卫星获取的归一化植被指数估算了北半球中高纬地区1982—2009年植被春季物候开始日期,分析了该日期的多年动态变化的时空特征,并探讨了气候变化对春季物候变化的影响.结果表明: 研究区植被春季物候开始日期呈现提前趋势,研究期间提前(4.0±0.8) d,其中,欧亚大陆提前速率为(0.22±0.04) d·a^-1,显著高于北美大陆的变化速率(0.03±0.02 d·a^-1);不同植被类型的变化趋势不同,5种方法都显示草地表现为显著提前趋势,而林地的提前趋势不显著.区域平均的植被春季物候开始日期的年际波动主要受春季温度的变化所驱动(r² =0.61,P<0.001), 温度每上升1 ℃,可以导致春季物候提前(3.2±0.5) d,而春季降水影响不显著(P>0.05).     

藏北高山嵩草草甸群落特征及生产力对模拟增温幅度的响应

青藏高原气候严酷,陆地表层生态系统脆弱,其高寒植物群落特征及生态系统生产力对气候变化的响应极其敏感。利用开顶箱(OTCs,Open Top Chambers)式装置在藏北高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸设置不同增温梯度实验(W1、W2、W3、W4),探究增温对高寒草甸植物群落特征及地上生产力的影响。研究结果表明:1)与对照样地相比,增温减少了植物群落总盖度(2015年,W1、W2、W3、W4分别显著减少了28%、23%、59%、60%; 2016年,W4显著减少了83%)和高山嵩草盖度(2015年,W1、W2、W3、W4分别显著减少了26%、33%、681%、64%; 2016年,W4显著减少了85%),而低幅度增温(W1、W2)对委陵菜属植物盖度无显著影响,高幅度增温(W3、W4)显著减少了委陵菜属植物盖度(2015年,W3、W4分别显著减少了58%和60%;2016年,W4显著减少了71%); 2)对整个植物群落而言,增温幅度较低时,增温对群落的生长和生物量的积累有促进作用,当温度升高超过一定程度,这种促进作用会逐渐减弱甚至变成抑制作用(2015年,W4显著减少了地上生物量69%; 2016年,W4显著减少了地上生物量82%); 3)高山嵩草盖度和其他物种总盖度存在显著的年际差异,而委陵菜属植物盖度无明显的年际变化。研究结果预示着,一定程度的升温会促进高寒草甸植物群落的生长,但温度升高超过一定幅度时,会导致草地生产力下降,草地退化加剧,同时当地群落中委陵菜属植物在全球变化背景下相对稳定,这类物种在未来气候变暖的背景下可能具有更强的竞争力。     

氮磷共限制青藏高原高寒草甸生态系统碳吸收

随着人类活动加剧,青藏高原高寒草地面临外来资源输入的威胁,而外源资源输入如氮、磷、钾(N、P、K)及其交互作用如何影响高寒草地生态系统碳循环尚不明确.本研究在藏北高寒草甸进行了连续3年N、P、K元素交互的添加试验,测定群落盖度和生态系统碳交换等数据,旨在阐明资源添加对高寒草甸生态系统碳交换过程的影响.结果 表明:在植物...