黄河上游高寒草地土壤全氮含量分布特征及其影响因素

高寒草地是青藏高原独特的生态系统,其全氮含量分布特征对草地质量有着决定性的影响。基于样点监测数据,分析了黄河源区高寒草地全氮含量与地理环境因子的相关性,并利用地理探测器探讨了地理环境单因子及其复合因子对全氮空间异质性分布的影响。结果表明:(1)不同类型植被土壤全氮含量存在明显的差异,表现出线叶嵩草(Kobresia capillifolia)草甸小嵩草(K. pygmaea)草甸紫花针茅(Stipa purpurea)草原西藏嵩草(K.tibetica)+薹草(Carex cinerascens)草甸青海固沙草(Orinus kokonorica)草原异针茅(S. aliena)草原小嵩草+矮嵩草(K. humilis)草甸,对应的土壤为草甸土、黑钙土、黑毡土、草毡土、栗钙土。(2)区域土壤全氮含量与海拔、坡度、坡向、地形起伏度和植被类型呈正相关,与年降水量、≥0℃积温、年平均气温、土壤类型呈显著负相关;其中海拔、坡度、年降水量对土壤全氮含量的贡献率最高,均为1,≥0℃积温、年均气温、地形起伏度、植被类型、土壤类型对土壤全氮含量的贡献率分别为0.72、0.74、0.59、0.88、0.17。(3)年均气温与土壤类型、地形起伏度、植被类型,地形起伏度与植被类型、土壤类型,植被类型与土壤类型相互间对土壤全氮含量的作用为非线性增强,而其余因子之间对全氮含量的作用为非线性减弱,说明土壤全氮含量的空间变异性是各环境因子共同作用的结果,揭示了土壤全氮含量空间异质性分布影响因子的多样性和复杂性。     

长期模拟增温对矮嵩草草甸土壤理化性质与植物化学成分的影响

采用国际冻原计划(ITEX)长期模拟增温试验装置,研究了退化和未退化的矮嵩草草甸上植物化学成分(粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素、粗脂肪、粗蛋白和无氮浸出物)含量、土壤环境因子(速效氮、速效钾、速效磷、全氮、全磷、全钾、有机质和土壤含水量)的变化及其相互关系。结果表明:长期模拟增温明显影响了土壤理化性质和3个功能群植物的化学成分含量(P0.05);在退化的矮嵩草草甸上长期模拟增温,两者存在明显的交互效应(P0.05),增温增加了植物可直接利用的土壤养分含量,但土壤中有机质、全氮、全磷、全钾和含水量均低于其各自对照,增温降低了优良牧草(禾草和莎草)粗脂肪、粗蛋白和无氮浸出物的含量,增加了粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和木质素含量,降低了牧草消化率;长期模拟增温条件下,土壤理化性质对植物化学成分的贡献大小依次是:速效氮有机质含水量速效钾。典型对应分析表明,长期模拟增温进一步巩固了未退化矮嵩草草甸禾草类和莎草类优势牧草的地位,杂类草逐渐衰退;而在退化矮嵩草草甸样地上长期模拟增温,群落优势种的优势度下降,加剧了草地退化。     

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.     

高寒草甸不同植被土壤微生物数量及微生物生物量的特征

用稀释平板法和氯仿熏蒸法研究了藏嵩草草甸、小嵩草草甸、矮嵩草草甸、禾草草甸、杂类草草甸及金露梅灌丛土壤的微生物数量、生物量及有机质的变化特征.结果表明:0～40 cm土层细菌和放线菌数量、微生物生物量碳和土壤有机质含量均以藏嵩草草甸最高,其微生物生物量及土壤有机质显著高于其它5种植被;真菌数量以金露梅灌丛最高;由表层到深层,随着土壤深度的增加以上各项指标均呈下降趋势.通径分析表明:土壤各生物环境因子之间存在着不同程度的相关性;土壤微生物数量、生物量及土壤有机质含量均与土壤水分含量存在显著的相关关系,说明土壤水分是调节高寒草甸生态系统土壤微生物代谢及物质转化的关键因子.     

甘南亚高寒草甸坡向梯度上矮嵩草与珠芽蓼种群点格局及其关联性

种群的空间分布格局及关联性可以反映种群演替方式和环境因子改变的适应策略。矮嵩草(Kobresia humilis)与珠芽蓼(Polygonum vivipurum)是甘南亚高寒草甸的主要物种,通过野外群落调查,运用Ripley K函数,分析了不同坡向的矮嵩草与珠芽蓼种群的空间分布格局及种间关联性。结果表明:矮嵩草和珠芽蓼在3个坡向上的分布具有明显差异,随着坡向由北坡向南坡的转变,矮嵩草种群的株数、盖度及生物量不断增加,而珠芽蓼种群则不断减少;在北坡,矮嵩草种群在0~2.2 m呈现出聚集分布,随着尺度的增加聚集强度减弱并趋向于随机分布,珠芽蓼种群均以聚集分布为主;在西坡,矮嵩草与珠芽蓼种群在0~0.8 m范围呈聚集分布,在2.3 m以上范围内趋向于随机分布;在南坡,矮嵩草与珠芽蓼分布格局在研究尺度内均表现出随机分布;在北坡,这两种物种在0~1 m范围内表现为正相关,西坡为种间在0~1.3 m范围内负关联;随着尺度的增加种间关联度在这两个坡向上均趋向于不相关,而这两个物种在南坡也表现出不相关;矮嵩草和珠芽蓼种群空间格局及关联性有助于我们认识亚高寒草甸种群的种内与种间竞争过程、多样的生态策略及群落演替趋势。     

青海海北地区矮嵩草草甸生物量和能量的分配

 此项研究工作于1980年在海北高寒草甸生态系统定位站进行。本文研究了青藏高原地区分布面积广、草质优良,在畜牧业生产中有重要意义的矮嵩草草甸的生物量和它的能量分配关系,测定了地上,地下生物量和不同物候期主要植物类群的热值含量。研究结果表明：矮嵩草草甸生物量的季节动态较为明显,地上生物量随生长季节的水热条件和植物的生长发育阶段而变化,9月初地上生物量达到峰值(296.66g／m2),此后生物量逐渐减少,到枯黄前而停止;地下根系生物量在返青期较高,生长旺盛期最低,枯黄期最高,这同植物生长发育阶段的物质运转有关。矮嵩草草甸主要植物类群的热值以生长旺盛期最高,枯黄期次之,返青期较低;各类草的热值,以莎草类最高,禾草类次之,杂类草最低。矮嵩草草甸总初级生产量为909.49g／m2·年,其中地上为296.66g／m2·年,地下为596.67g／m2·年,枯枝落叶为16.16g／m2·年。群落在不同生长期所固定的太阳能数值不一,以枯黄前所固定的太阳能为最多,生长期整个群落的光能利用率为0.295%。     

高寒草甸植被退化过程中生物土壤结皮演变特征

对生物土壤结皮(BSCs)在青藏高原的分布和作用还知之甚少,为了解其在高寒草甸退化过程中的演变特征,以高寒草甸为对象,研究其退化和人工重建对BSCs生长和分布影响。结果表明:随草甸退化,植被盖度不断降低,苔藓类结皮在禾草嵩草草甸和6年人工草地出现频度最高,随植被退化出现频度降低,"黑土滩"阶段最低(43.6%);黑斑、菌斑和地衣都是在矮嵩草阶段形成,在小嵩草草甸裂缝期或者剥蚀期出现频度最高,在禾草嵩草群落、6年人工草地及黑土滩均未出现;相关分析表明,苔藓类结皮出现频率与植被盖度呈极显著相关(P0.01),而与黑斑和地衣出现频率呈负相关,菌斑与地衣出现频度呈显著相关(P0.05)。BSCs在高寒草甸广泛分布,不同演替阶段,其分布和物种组成存在较大差别。植被生长和表土稳定性状况导致了BSCs的异质性分布格局。     

青藏高原高寒草甸植物群落结构和功能对氮、磷、钾添加的短期响应

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸水肥样地进行了氮、磷、钾及其组合的施肥处理,研究了施肥对植物群落结构和功能的影响。结果表明:(1)施肥使矮嵩草草甸植物群落物种丰富度减少,不同施肥处理下物种丰富度大小分别为:对照钾磷氮氮磷磷钾氮钾氮磷钾。(2)在氮磷配合施肥处理下,矮嵩草草甸植物群落Shannon-Wiener指数显著高于对照,而其它施肥处理对Shannon-Wiener指数影响不显著。(3)在同一施肥处理下,禾草类和莎草类的重要值明显高于豆科和杂类草功能群,不同施肥处理使禾草、莎草、豆科植物的重要值增加,而杂类草重要值减少。(4)与对照相比,不同施肥(除钾外)处理可不同程度的增加植物群落的高度。(5)除钾、磷钾养分添加对矮嵩草草甸地上生物量的影响与对照差异不显著外,其它养分及其组合添加都极显著增加了群落地上生物量,且大小顺序依次为氮磷氮磷钾磷氮钾氮磷钾钾对照。(6)施用不同种类的肥料后,矮嵩草草甸各功能群地上生物量的比例变化明显,禾草和莎草的比例均增加,杂类草的比例减少,而豆科植物无规律性。(7)熵值法综合评价短期施肥处理对矮嵩草草甸群落的影响表明,氮磷、氮磷钾配合施肥是青藏高原高寒草甸最佳施肥选择。     

围封对退化矮嵩草草甸群落结构和主要种群空间分布格局的影响

通过研究围栏封育1年后中度退化的矮嵩草草甸(夏季牧场)群落结构的变化,探讨主要植物种群在小尺度(50 cm×50 cm)上的空间分布格局,并从生活史特征和生态适应对策等角度探讨产生和维持这些格局的机理。结果表明,围封1年显著降低了群落中主要种群矮嵩草(Kobresia humilis)、高山唐松草(Thalictrum alpinum)和雪白委陵菜(Potentilla nivea)的重要值,而增加了线叶龙胆(Gentiana farreri)的重要值;显著增加了群落的地上生物量和总生物量,但对地下生物量和群落多样性的影响不显著。围封使退化矮嵩草草甸主要种群矮嵩草、高山唐松草、珠芽蓼(Polygonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和金露梅(Potentilla fruticosa)等空间分布格局从放牧后的随机分布向聚集分布发展,而雪白委陵菜、重齿风毛菊(S.katochaeteMaxim)、矮火绒草(Leonto-podium nanum)和美丽风毛菊(Saussurea pulchra)等种群的空间分布格局没有发生改变;但黑褐苔草(Carex atro-fusca)的空间格局从放牧后的聚集分布转向随机分布。因此,退化的矮嵩草草甸在围封的初始阶段,由于避免了家畜的选择性采食及其践踏作用,首先可能是使主要种群的空间分布格局有从随机分布向聚集分布变化的趋势,从而使小尺度的种间隔离来降低种间的竞争强度,从而改变了不同物种对资源和空间的竞争能力,进而推动群落物种组成和结构的恢复演替。     

西藏那曲地区高寒草地地下生物量

矮嵩草草甸、藏北嵩草草甸及紫花针茅草原是那曲地区主要的草地类型,通过对其地下生物量的分布特征、地下/地上生物量的关系及其对土壤环境影响的研究发现:(1)这三类植物群落的地下生物量表现为总的T字形趋势下的锯齿状分布,主要分布在0~10cm的草皮层中,而且不同的退化草地,其地下的生物量也不同;(2)各群落的地下生物量和地上生物量密切相关,相关性均呈显著正相关。地下/地上生物量的比值越大,地上生物量就越高。地上生物量的变化不大,而地下生物量变化显著;(3)在高山草甸土中,矮嵩草草甸的地下生物量和土壤的有机质,全N,碱解N的含量及土壤的容重呈相关关系,而与其他的土壤因子相关性不显著。(4)各群落的地下生物量的垂直分布特征及与土壤环境的关系是植物长期适宜高寒生境条件的结果和反映。     

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     

不同放牧强度下高寒草甸植被演替规律的数量分析

 本文采用数量分析方法,研究了不同放牧强度下高寒草甸植被的演替规律。聚类分析的结果,当相关系数R>0.850时,组成群落的24种植物聚合为6类,它们分别属于植物群落不同演替阶段的建群种,优势种或主要伴生种,当R>0.870时,6个放牧强度下的群落聚合为2类,分别属于以禾草植物为共建种的两层结构的植物群落和以矮嵩草(Kobresia humilis)以及 杂类草为共建种的单层结构的植物群落。     

Characteristic Responsiveness of Modular Populations of Kobresia humilis to Grazing in Alpine Meadow

The seasonal dynamics and grazing responsiveness of modular populations of Kobresia humilis were studied at the fourth year (1991) of grazing under different stock intensities and after resting for 1 year (1993) in alpine meadow. The results showed that the number of tillers and leaves per ramet of modular populations of Kobresia humilis increased and the time for which the number of cumulative surviving leaves reaching its maximum was delayed with the increase of stock intensity. The seasonal dynamics of tiller, flowering tiller and total cumulative leave of the populations displayed similar variations with the change of grazing intensities. Two peaks of growth rate of tiller population were observed at the middle and last ten days of May and at the last ten days of August respectively. The peak of death rate of tiller population was at the end of season of growth. The cycle of initiation and death of leaf was nearly synchronous with that of tiller. The greatest risk of leaf death was also in concert with the highest rate birth. The pattern of survival curves was of the “Deevey type Ⅰ” for tiller populations and of the “stepwise” type for leaf populations respectively. And different stock intensities had no effect on the patterns of survival curves, however, their im-pacts on the differences in the number of tiller and leaf populations of Kobresia humilis remained 1 year after stop grazing.     

两种生境下鹅绒委陵菜无性系形态的比较

以调查统计的方法研究了矮嵩草草甸和金露梅灌丛两种生境下鹅绒委陵菜无性系的形态特性,研究结果表明：矮嵩草草甸内的鹅绒委陵菜无性系绝大多数特征参数大于金露梅灌丛内,形态可塑性较显著,这与不同生境下的资源异质性特征密切相关。研究为生境适应假说提供又一例证。     

Relations between carbon dioxide fluxes and environmental factors of Kobresia humilis meadows and Potentilla fruticosa meadows

Carbon dioxide fluxes of Kobresia humilis and Potentillafruticosa shrub meadows,two typical ecosystems in the Qinghai-Tibet Plateau,were measured by eddy covariance technology and the data collected in August 2003 were employed to analyze the relations between carbon dioxide fluxes and environmental factors of the ecosystems.August is the time when the two ecosystems reach their peak leaf area indexes and stay stable,and also the period when the net carbon absorptions of Kobresia humilis and Potentilla photo flux densities (PPFD),the carbon dioxide-uptake rate of the Kobresia humilis meadow is higher than that of the Potentilla fruticosa shrub meadow;where the PPFD are rates of the two ecosystems declined as air temperature increased,but the carbon dioxide uptake rate of the Kobresia humilis meadow decreased more quickly (-0.086) than that of the Potentilla fruticosa shrub meadow (-0.016).Soil moistures exert influence on the soil respirations and this varies with the vegetation type.The daily carbon dioxide absorptions of the ecosystems increase with increased diurnal temperature differences and higher diurnal temperature differences result in higher carbon dioxide exchanges.There exists a negative correlation between the vegetation albedos and the carbon dioxide fluxes.     

鹅绒委陵菜（Potentilla anserina）生长特征

以调查统计的方法研究了矮嵩草草甸内鹅藏委陵菜无性生长特征。研究结果表明：匍匐茎只有1条的鹅绒委陵菜最多,占52.86%,匍匐茎有4条的鹅绒委陵菜只占4.29%,同一鹅绒委陵菜无性系中,随着匍匐茎数目的增多,分株数,间隔子数,茎总长和匍匐茎比节间重变小,分株一般在第二级或第三级最高,末级较高;间隔子一般以第二、第三或第四级为最长,最末一级较长,第一级最短,随鹅绒委陵菜匍匐茎数目的增多,用于繁殖的匍匐茎和分株的干重比例逐渐增加。     

高寒草甸矮蒿草种群繁殖对策的研究

繁殖对策是指生物对环境的生殖适应趋势 ,是资源或能量向生存、生长和生殖等活动中最适分配的结果 ,在不同的环境中具有其独特的表现形式。研究植物在不同环境中的繁殖对策可以反映出植物对环境的适应能力和在该生境中的生殖潜能。国内外学者对植物繁殖对策的研究已有不少报道[2 ,4 ,5,6] 。但对高寒草甸矮嵩草 (Ｋｏｂｒｅｓｉａｈｕｍｉｌｉｓ)种群繁殖对策的研究报道甚少。矮嵩草是青藏高原矮嵩草草甸的建群种 ,它具有草质柔软、营养丰富、热值含量较高等特点 ,是青藏高原重要的可更新草地资源。本研究对矮嵩草的繁殖对策进行了较全面、…     

矮嵩草草甸主要植物气孔分布及开闭规律与蒸腾强度的关系

本文研究了高寒矮嵩草草甸6种植物叶片气孔的分布、密度和开闭日变化规律与蒸腾强度的关系。结果表明：多数植物上下表皮均有气孔分布,而矮嵩草的气孔集中分布在下表皮,羊茅的气孔集中分布在上表皮。同一植物类群中,叶片气孔密度大者,植物蒸腾强度也相对较高。气孔日变化是在日出后,随气温和大气湿度的变化而变化,在9时和午后3时气孔几乎全部张开,然后逐渐关闭。植物蒸腾强度随气孔开闭而发生变化,矮嵩草的蒸腾强度在11时左右达到峰值;垂穗披碱草和美丽风毛菊是在午后1时达到峰值,植物没有“午睡” 现象。