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     

青藏高原矮嵩草草甸种子库的初步研究

青藏高原矮嵩草草甸种子库的初步研究邓自发周兴民王启基（中国科学院西北高原生物研究所,西宁８１０００１）ＴｈｅＳｔｕｄｉｅｓｏｆＳｅｅｄＢａｎｋｏｆＫｏｂｒｅｓｉａｈｕｉｌｉｓＭｅａｄｏｗｉｎＱｉｎｇ＿ＺａｎｇＰｌａｔｅａｕ．ＤｅｎｇＺｉｆａ,Ｚｈｏｕ...     

青藏高原地区矮嵩草草甸植物群落生长分析

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区的和高草草甸植物群落进行了函数生长分析研究。叶面积和地上生物量采用三 多项式的指数方程拟合,研究结果表明,LAI的增长过程呈S形,可分为3个时期,与群落中莎草类植物的物修划分相一致;6月至8月上旬LAI的增长速率较高,约持续70d,最大LAI为3.5左右;ULR与LAI的变化趋势相反,受值得 的共同影响,CGR在6月下旬最大;地上将初级生产量的增加在6月下旬最大,从5月中旬至7月下旬的80余天时间内,矮嵩草草甸可生产的肝上净生物量约占年地上总生物量的92.5%;生长季节内具有相对丰富的降雨和适宜的温度,是保证植物完成生长发育过程的有利因素。     

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%。     

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。     

高寒矮嵩草草甸植物温度叶扩散导度、蒸腾作用与水势

高寒草甸是分布在高寒地区的一种独特的植被类型,由于长期处于较低的气温、低气压和强日辐射等自然环境条件下,植物经过长期的自然选择和适应,在生理生化及形态结构等方面具有明显的适应特征。自1986年至今,在2000—4000m不同海拔地区调查取样,对高寒植物生理生态及生化等方面进行了较为系统的研究,本文将对高寒矮嵩草草甸植物温度叶扩散导度、蒸腾作用与水势研究报道如下。     

矮嵩草草甸植物蒸腾强度的初步研究

 此项研究工作于1986年5—9月植物生长季节内,在海北高寒草甸生态系统定位站进行。用钴纸法测定了矮嵩草等10种植物的蒸腾强度、垂穗披碱草等3种植物的蒸腾日进程和不同植被覆盖地段的蒸腾—蒸发量,在测定时记录了气温、湿度等有关气象资料,以便分析。研究结果表明：1．矮嵩草等10种植物的蒸腾强度随植物种和所处的物候期而变化,植物生长早期蒸腾强度较低,进入生殖阶段,蒸腾强度明显提高。2．垂穗披碱草等3种植物蒸腾强度日进程呈明显的单峰型曲线,在中午或午后出现峰值,没有午休现象。这同气孔一直开着有关,是矮嵩草草甸植物蒸腾的特征之一。 3．不同植被覆盖地段的蒸腾—蒸发表明,有植被覆盖的地段的蒸腾—蒸发量较裸地的蒸发量为高。     

Small-scale species richness and its spatial variation in an alpine meadow on the Qinghai-Tibet Plateau

We investigated how the high small-scale species richness of an alpine meadow on the Qinghai-Tibet Plateau, China, is maintained. This area is characterized by strong wind and severe cold during long winters. In winter, most livestock is grazed on dead leaves in small pastures near farmers’ residences, whereas in the short summer, livestock is grazed in mountainous areas far from farmers’ residences. The number of plant species and the aboveground biomass were surveyed for three adjacent pastures differing in grazing management: a late-winter grazing pasture grazed moderately from 1 February to 30 April, an early-winter grazing pasture grazed lightly from 20 September to late October, and a whole-year grazing pasture grazed intensively throughout the entire year. In each pasture, we harvested the aboveground biomass from 80 or 100 quadrats of 0.01 m² along a transect and classified the contents by species. We observed 15.5–19.7 species per 0.01 m², which is high richness per 0.01 m² on a worldwide scale. The species richness in the two winter grazing pastures was higher than that in the whole-year grazing pasture. The spatial variation in species richness and species composition in the two winter grazing pastures in which species richness was high was greater than that in the whole-year grazing pasture in which species richness was lower. Most of the leaves that are preserved on the winter grazing pastures during summer are blown away by strong winds during winter, and the remaining leaves are completely exhausted in winter by livestock grazing. A pasture with a high richess is accompanied by a high spatial variation in species richness and species composition. There is a high possibility that the characteristic of spatial variation is also caused by traditional grazing practices in this area.     

青藏高原高寒草甸生物量动态变化及与环境因子的关系——基于模拟增温实验

以青藏高原高寒草甸为研究区,设置模拟增温实验样地,于2010年开始持续增温,2012和2013年调查植被地上-地下生物量,探讨气候变暖背景下高寒草甸生物量的动态变化及其与环境因子的关系。结果表明:(1)增温处理下地上-地下生物量与根冠比的中值和平均值大于对照,其中地下生物量(变异系数为0.30)的增加幅度大于地上生物量(变异系数为0.27),根冠比的变异系数(0.33)大于地上-地下生物量,这表明增温可导致高寒草甸植被生物量分配出现差异。(2)地上-地下生物量呈极显著的幂指数函数关系(R~2=0.147,P0.001),表现为异速生长,但在增温处理下异速生长出现减缓(R~2=0.102,P0.05)。(3)地上生物量受深层土壤水分和浅层土壤温度影响较大,地下生物量受深层土壤水分和深层土壤温度影响较大;土壤温度对地上-地下生物量的影响强于土壤水分,表现为20 cm深度土壤温度对地上生物量(R=0.582,P0.01)和根冠比(R=-0.238,P0.05)影响较大,60 cm深度土壤温度对地下生物量影响较大(R=0.388,P0.01),100 cm深度土壤水分对地上生物量(R=0.423,P0.01)和地下生物量(R=0.245,P0.05)影响较大,这说明增温导致浅层土壤温度对生物量分配产生影响,使生物量更多分配到地上部分,而冻土融化致使深层土壤水分对生物量产生影响。     

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...     

短期增温对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响

采用增温棚模拟增温的方法,对比研究了青藏高原腹地典型高寒草甸和沼泽草甸在两种增温梯度条件下植物群落结构及植物生长对温度升高的初期响应。由于开顶式生长室(OTC)的增温作用,在整个生长季内,沼泽草甸月平均气温分别较对照提高2.98℃ (OTC1)和 5.52℃((OTC2),20cm处土壤水分分别减少了2.45%(OTC1)和3.44%(OTC2);高寒草甸月平均气温分别比对照升高了2.59℃(OTC1)和 5.16℃ (OTC2)。20cm处土壤水分分别减少了1.83%(OTC1)和7.71%(OTC2)。受温度升高及土壤含水量减少的影响,模拟增温2个生长季后,与对照样地相比,群落种群高度、密度、盖度、频度和重要值发生变化,群落结构也发生一定变化。增温处理使高寒草甸禾草和莎草盖度减少,杂草盖度增加,而使沼泽草甸中禾草和莎草盖度增加,杂草盖度减少。增温后,两种草甸总生物量均增加,但大幅度的增温条件抑制了高寒草甸的这种促进作用,而促进了沼泽草甸的这种促进作用。两种草甸的地下生物量主要分布在土壤表层,模拟增温使得高寒草甸的生物量分配格局向深层转移,但不明显;而使沼泽草甸生物量明显的趋向深层土壤中转移。     

放牧对青藏高原东部两种典型高寒草地类型凋落物分解的影响

为认识放牧对青藏高原东部中生性的高寒草甸草地和半湿生的沼泽草地凋落物分解的影响,在这两种草地上分别设置了围栏和放牧样地,研究了其各自的混合凋落物样品和4个优势物种(发草Deschampsiacaespitos、鹅绒委陵菜Potentilla anserine、木里苔草Carexmuliensis、藏嵩草Kobresiatibetica)凋落物的分解和养分释放动态,这4个优势物种也大致代表了当地沼泽草地生态系统在放牧和气候变暖驱动下逆行演替不同阶段的优势物种类群。结果表明,各优势物种凋落物的分解速率有显著差异;放牧在总体上促进了凋落物的分解,但不同物种的响应有所不同;放牧对凋落物C的释放影响不显著或有抑制作用,但对N、P的释放具有一定促进作用。对各优势物种凋落物分解和养分释放模式的分析表明,群落逆行演替过程中,凋落物分解和C释放加速,可能促进沼泽湿地退化的正反馈效应。草甸草地的退化标志物种鹅绒委陵菜具有较高的凋落物质量和分解速度,反映了中生条件下植物应对牲畜啃食采用"逃避"而非"抵抗"策略的趋向。     

放牧干扰下高寒草甸物种和生活型丰富度与地上及地下生物量的关系

明晰放牧干扰下高寒草甸植物丰富度与生物量的相关关系,为草地植物不同生长时期生物量的预测提供依据。设置6个放牧强度样地,连续3a放牧,2014年进行3个季节(6月、8月、10月)的植物丰富度和地上、地下生物量调查,对比分析放牧干扰下物种和生活型丰富度(生活型的种类)分别与地上、地下生物量的相关关系。结果表明:(1)物种和生活型丰富度与地上生物量均受放牧强度的显著影响,物种丰富度仅在8月与放牧强度显著负相关,生活型丰富度在10月随放牧强度单峰变化,地上生物量在不同季节均与放牧强度显著负相关,而地下生物量与放牧强度无关。(2)物种丰富度与地上和地下生物量均受季节的显著影响,物种丰富度和地上生物量仅在低强度放牧区随季节呈单峰变化,地下生物量在中等强度放牧区随季节呈单峰变化;生活型丰富度与季节无关。(3)放牧干扰前物种和生活型丰富度与地上和地下生物量均显著正相关。3a放牧后仅在8月,物种丰富度只与地上生物量显著正相关,生活型丰富度与地上和地下生物量均显著正相关。(4)对于不同放牧强度,物种丰富度仅在低强度放牧区与地上生物量显著正相关,而生活型丰富度在所有放牧强度区均与地上生物量显著正相关。综上所述,放牧干扰扰乱了高寒草甸丰富度与生物量之间的关系,尤其影响了物种丰富度与地下生物量之间的相关关系。生活型丰富度与地上生物量之间的显著关系不受放牧强度干扰,使生活型丰富度在预测生物量方面表现出优势。     

青藏高原高寒草甸区铁路工程迹地植被恢复过程的种间关联性

为了研究大型工程建设对脆弱生态系统的影响,以青藏高原高寒草甸区铁路工程迹地植被为对象,分别在青藏铁路建设期(2005年8月)、运行期(2009年8月、2013年8月)对工程迹地进行了3次植被群落调查,样地大小10m×40m,在此基础上利用种间关联性分析的方法,通过对群落特征的方差比率(VR)检验、χ~2检验和Spearman秩相关系数检验,来探讨群落物种总体关联性和主要种种对间关联性。结果显示:(1)2005年群落平均盖度(35.21±4.41)%,群落内共有物种71种,2009年群落平均盖度(33.42±3.01)%,共有物种78种,2013年群落平均盖度(43.41±3.26)%,共有物种85种。(2)对群落物种总体关联性检验发现群落物种总体关联性均表现为显著正相关,关联程度排列为VR_(2005)VR_(2009)VR_(2013),群落趋向松散,抗干扰能力弱。(3)对群落主要物种种对间关联性检验发现成对物种间的正、负联结比例总体呈下降趋势,并且达到显著或极显著的种对数百分比也呈下降趋势,群落内物种间联结强度逐渐降低。(4)在高寒草甸区工程迹地植被恢复8a时间里,部分相同种对之间的关联程度发生变化,中生或者湿生植物减少,耐旱植物种类增加,表明铁路沿线由于生境小气候干旱化和土壤紧实度增加,群落组成发生适应性改变,群落处于从逆向演替向正向演替的过渡阶段,应尽量降低放牧等二次干扰,加速其自然恢复进程。研究旨为探索青藏铁路工程迹地植被恢复规律提供参考。     

模拟增温对青藏高原高寒草甸根系生物量的影响

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生物量在2012年随月份呈增加趋势,其中7—9月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为3810.88 g/m~2和4468.08 g/m~2;在2013年随月份呈减小趋势,其中5—6月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为4175.39 g/m~2和4141.6 g/m~2。增温处理下的总根系生物量高出对照处理293.97 g/m~2,而各月份总根系生物量在处理间的差值均未达到显著水平。表明在增温处理下根系生物量略有增加,但在生长季不同月份其增加的程度不同,致使年际间的增幅出现差异。(2)根系生物量主要分布在0—10 cm深度,所占百分比为50.61%。在增温处理下,0—10 cm深度的根系生物量减少,减幅为8.38%;10—50 cm深度的根系生物量增加,增幅为2.1%。相对于对照处理,增温处理下0—30 cm深度的根系生物量向深层增加,30—50 cm深度的根系生物量增加趋势略有减缓。可见,在增温处理下根系生物量的增幅趋向于土壤深层。(3)根系生物量与土壤水分呈极显著的递减关系,在增温处理下线性关系减弱;与土壤温度呈极显著的递增关系,在增温处理下线性关系增强。表明土壤水分、温度都可极显著影响根系生物量,但在增温处理下土壤温度对根系生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。     

海北高寒灌丛草甸蒸散量特征

蒸散是陆地生态系统水分循环的重要分量,研究典型生态系统的蒸散规律有助于认识水分循环过程,进而为水资源合理利用提供依据.本研究基于涡度相关法研究了2003-2011年海北高寒灌丛草甸生态系统的蒸散量变化特征及水分收支状况.结果表明: 2003-2011年,研究区蒸散量的季节变化明显,最大值一般出现在生长旺季的7-8月,达4.4～5.7 mm·d^-1;最小值多出现在1月或12月(0.09±0.04 mm·d^-1).蒸散量的年际动态明显,为451.3~681.3 mm,其中,生长季占70%以上.年蒸散量与年降水量之比的平均值为1.06±0.17,表明该生态系统的年水分收支状况基本平衡,几乎所有的降水都以蒸散的形式消耗.     

高寒草甸高原早熟禾个体性状对放牧与围封的响应

植物对放牧的响应是植物在响应过程中为生存和繁殖所形成的适应策略,研究植物表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有重要意义。以青藏高原高寒草甸主要植物高原早熟禾(Poa alpigena)为研究对象,通过放牧和围封试验,研究其个体性状对放牧与围封的响应,旨在为草原生态系统放牧机制提供理论依据。结果表明:1)在长期放牧干扰下,除叶片数和根重外,其他性状株高、分枝数、叶长、叶宽、叶面积、茎粗、茎长、根长、根粗、穗长、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、全株重均出现显著变小的特征(P0.05);而短期围封对于高原早熟禾叶长、叶宽、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、根重等功能性状的恢复效果并不显著(P0.05),表明放牧退化草原植物性状具有保守性;2)通过构建高原早熟禾性状可塑性变化谱,发现穗重、茎重、全株重、分蘖数、茎长、株高等可塑性幅度较大,为放牧响应的敏感指标,叶片数、叶宽、茎粗、根粗的可塑性变化幅度较小,为惰性性状。