甘南高寒草甸植物功能性状和土壤因子对坡向的响应

研究甘南高寒草甸不同坡向植物功能性状和土壤因子及二者的关系.结果表明:禾草是阳坡的优势功能群,杂草和灌木是阴坡的优势功能群.阴坡植物群落生物量显著大于阳坡,但叶片氮磷比显著小于阳坡.不同坡向上,除叶片氮含量变化不显著外,叶片磷含量、比叶面积和物种平均高度大小均为阴坡＞偏阴坡＞阳坡.植被的生存策略在阴阳坡发生了很大变化,这种变化可以从不同坡向植物叶性状的差异和优势功能群的改变反映出来.土壤温度大小为阳坡＞偏阴坡＞阴坡;土壤含水量大小为阴坡＞偏阴坡＞阳坡;除了全磷含量自阳坡到阴坡出现递增趋势外,土壤全氮、有机质和速效氮的大小均为阴坡＞阳坡＞偏阴坡.比叶面积、物种平均高度与土壤全磷、有机质和土壤含水量均呈显著正相关,与土壤pH呈显著负相关.土壤水分和土壤pH共同影响着高寒草甸不同坡向植物功能性状和土壤养分的分布.     

中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究

提高森林生态系统C贮量的估算精度,对于研究森林生态系统向大气吸收和排放含C气体量具有重大意义.中国的森林生态系统植物C贮量的研究刚刚开始,由于估算方法问题,不同估算结果存在着较大的差异.本研究以各林龄级森林类型为统计单元,得出中国森林生态系统的植物C贮量为3.26～3.73Pg,占全球的0.6～0.7%;各森林类型和省市间有较大的差异.森林生态系统植物C密度在各森林类型间差异比较大,介于6.47～118.14Mg·hm^-2,并且有从东南向北和西增加的趋势.这种分布规律与我国人口密度的变化趋势正好相反,两者有一种对数关系.这说明我国实际森林植物C密度大小首先取决于人类活动干扰的程度.     

中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究

提高森林生态系统C贮量的估算精度,对于研究森林生态系统向大气吸收和排放含C气体量具有重大意义.中国的森林生态系统植物C贮量的研究刚刚开始,由于估算方法问题,不同估算结果存在着较大的差异.本研究以各林龄级森林类型为统计单元,得出中国森林生态系统的植物C贮量为3.26～3.73Pg,占全球的0.6～0.7%;各森林类型和省市间有较大的差异.森林生态系统植物C密度在各森林类型间差异比较大,介于6.47～118.14Mg·hm^-2,并且有从东南向北和西增加的趋势.这种分布规律与我国人口密度的变化趋势正好相反,两者有一种对数关系.这说明我国实际森林植物C密度大小首先取决于人类活动干扰的程度.     

中国草地生态系统模拟增温实验的综合比较

近年来,全球增温对陆地生态系统的影响成为科学家研究的热点之一。草地生态系统是最重要的陆地生态系统之一,故研究草地生态系统对增温的响应尤为重要。本文通过对近10年国内外研究文献的回顾,论述了陆地生态系统增温实验的发展及其在中国草地生态系统的应用,从植物种群、群落、土壤、草地生态功能及动物等方面综合分析了增温对我国高寒草甸、亚高山草甸、羊草草甸、荒漠草原等不同草地类型的影响。结果表明,短期增温有利于草甸区禾本科植物的生长;在植物的不同生长时期增温对地上生物量的重要性存在差异;增温会改变植物的整体物候,显著降低羊草草甸土壤湿度;适度增温可以增加土壤微生物生物量碳、氮,促进高寒草甸土壤碳、磷循环。在此基础上,提出了将来应着重研究的几个科学问题。     

高寒草甸不同坡向植物群落物种多样性与功能多样性的关系

植物群落物种多样性与功能多样性是生态学研究的热点问题之一,研究其对于保护生物多样性和维持生态系统功能具有重要意义。采用野外群落调查方法,探讨了物种多样性与功能多样性在坡向梯度上的变化格局及其关联性。结果显示：（1）从北坡到南坡,土壤含水量、有机碳呈递减趋势;坡度、照度、土温、pH呈递增趋势;土壤全氮、全磷在西坡明显低于其他各坡向;（2）物种多样性指数均由北坡向南坡依次递减;（3）一元性状功能多样性在各坡向间的差异显著（P<0.05）,除LDMC_FDrao外,其他功能性状均为北坡大于南坡;（4）多元性状功能丰富度与功能均匀度均由北坡向南坡呈递减的趋势,各坡向的功能均匀度差异性不显著。通过相关分析与通径分析发现,功能多样性指数的主要环境决定因子与限定因子均存在差异：功能丰富度、功能均匀度主要环境限定因子为pH,功能离散度主要环境限定因子为土温;功能离散度主要环境决定因子为土壤含水量;（5）物种多样性指数与功能丰富度呈正线性相关,与功能离散度呈负线性相关,而与功能均匀度不相关。     

基于功能性状及系统发育的亚高寒草甸群落构建北大核心CSCD

为了解甘南藏族自治州亚高寒草甸植物群落在坡向梯度上的构建机制,该文选取5个坡向的样地,构建了植物群落系统发育树,测定了各坡向土壤环境因子和植物叶片的功能性状,检验了叶片功能性状的系统发育信号。结果表明:坡向变化对土壤含水量、土壤养分含量影响显著。大部分植物的叶片特征在不同坡向的差异显著,叶片干物质含量在南坡、西南坡较高,比叶面积和叶片氮、磷含量在北坡和西北坡较高。叶片的磷含量具有微弱的系统发育信号,而叶片干物质含量、比叶面积、叶片的氮含量均没表现出显著的系统发育信号。从南坡到北坡,群落的系统发育结构由发散到聚集。生境过滤作用是南坡、西南坡群落构建的驱动因素,种间竞争是北坡和西北坡群落构建的主要驱动力。西坡系统发育指数相反,其构建机制比较复杂,可能是几种机制共同作用的结果。     

1981—2000年中国陆地生态系统碳通量的年际变化

应用一个生物地球化学模型(CEVSA)估算了中国陆地净初级生产力(NPP)、土壤异养呼吸(HR)和净生态系统生产力(NEP)在1981—1998年期间对气候和大气CO2浓度变化的动态响应。结果显示,全国NPP总量波动于2．89—3．37Gt／a之间,平均值为3．09Gt C／a,年平均增长趋势约为0．32％。HR总量变化范围为2．89—3．21Gt C／a,平均值为3．02Gt C／a,年均增长0．40％。NEP总量变动于-0．32和0．25Gt C／a之间,在统计上没有明显的年际变化趋势。在研究时段内,年平均NEP约为0．07Gt C／a,表明中国陆地生态系统在气候与大气CO2浓度变化的条件下吸收了碳,为碳汇,总的吸收量为1．22Gt C,约占全球碳吸收总量的10％,与同期内美国由大气CO2和气候变化所产生的碳吸收量大致相当。尽管由于较高的年际变率,NEP在统计上没有明显的变化趋势,但NPP的增长率低于HR的增长率,说明在研究时段内,中国陆地生态系统的吸碳能力由于气候变化降低了。全国大多数地区年平均NEP接近零,明显的NEP正值区(即碳汇)出现在东北平原、西藏东南部和黄淮平原等地区,而大小兴安岭、黄土高原和云贵高原等地区NEP为负值(即碳源)。研究认为,1981～1998年期间中国气候温暖、干旱,因此估算的NEP可能低于其他时段。如果气候进入一个比较湿润的时期,碳吸收量可显著增加,但若当前干旱和暖化趋势以此为继,中国的NEP可能会变成一个负值。     

甘南高寒草甸坡向梯度对植物群落功能多样性的影响

植物群落功能多样性对于维持生态系统功能具有十分重要的意义。该研究以青藏高原高寒草甸植物群落为研究对象,运用R软件程序包(FD、Vegan)与单因素方差分析法,分析高寒草甸不同坡向植物群落功能多样性的变化及其与环境因子的关系,以揭示微生境梯度上植物对环境的适应策略以及群落种间功能特征及生态系统内部结构和功能的变化机制。结果显示：(1)青藏高原高寒草甸的北坡和西北坡的物种丰富度、植物株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮以及叶片磷显著高于其他坡向,且坡向间差异显著(P<0.05)。(2)在北坡到南坡的变化中,功能丰富度差异比较明显(P<0.05),株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能丰富度均呈递减趋势。(3)北坡的株高功能均匀度、西北坡比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能均匀度均显著高于南坡,且多元性状功能均匀度在坡向间差异显著(P<0.05)。(4)北坡的比叶面积、叶片氮功能离散度及西北坡的株高、叶片有机碳、叶片磷等功能离散度均高于南坡,且坡向间差异显著(P<0.05)。(5)植物群落功能多样性与土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷呈显著正相关关系(P<0.05),与坡度、土壤pH、土温、照度呈显著负相关关系(P<0.05)。     

甘南高寒草甸土壤有机碳储量时空分布特征的模拟分析

以甘南州高寒草甸为研究对象,利用CENTURY模型,根据甘南州及周边气象站点1971—2020年的月值气象数据和土壤类型数据,将CENTURY模型参数本地化,使其适用于甘南高寒草甸土壤有机碳储量模拟。对模拟结果进行时空统计,得到甘南州土壤有机碳储量(0～20 cm)的空间分布和时序变动情况。结果表明：甘南州土壤有机碳储量呈由西南向东北递减,由西向东递减的分布特征,且土壤总有机碳储量与慢性土壤有机碳储量的变动趋势较为一致;1971—2020年甘南州平均土壤有机碳储量为8444.40 g·m^-2,其中各组分库的土壤有机碳储量分别为270.12 g·m^-2(活性)、4516.70 g·m^-2(慢性)、3478.77 g·m^-2(惰性)。土壤有机碳储量高值地区主要是碌曲县和玛曲县,而合作市的有机碳较低。海拔、气温、降水均对土壤有机碳储量有影响,且土壤有机碳储量的变化在空间上与海拔和降水的变动具有一致性,随温度的升高土壤有机碳储量呈下降趋势。     

青藏高原东缘亚高寒草甸植物叶性状对微生境变化的响应

研究甘南亚高寒草甸5个不同坡向植物叶性状对微生境变化的响应.结果表明:阳坡、半阳坡、西坡、半阴坡、阴坡植物种分别为25、36、42、47、49种.土壤水分、土壤养分、土壤温度、光照度、pH值在各坡向间差异显著.半阴坡的土壤水分含量最高;阳坡照度最大,日均土壤温度最大,土壤pH值最大.比叶面积、叶干物质量、叶片含水量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率在各坡向间差异显著,表明植物在微生境中的光合策略不同.矮嵩草和蒲公英为阳坡优势种,矮嵩草、蒲公英、少花米口袋、圆穗蓼为半阳坡与西坡的优势种,金露梅、圆穗蓼、狼毒为半阴坡与阴坡的优势种.生境的优劣导致阳坡生物量低、半阴坡生物量高,但两者的多样性和丰富度均较低;西坡生物量为中等水平且多样性和丰富度最高.     

青藏高原高寒草甸群落特征和代表性植物生存状态对草地退化的响应

植物群落和代表性植物的生存状态是反映草地退化程度的重要标志之一。以青海省果洛州玛沁县的未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化的高寒草甸为研究对象,分析了植物群落特征、代表性植物地上性状及生存状态对退化程度的响应。结果表明:群落物种组成由禾本科、莎草科过渡到杂类草,Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数先平稳变化后降低,群落平均高度、Patrick丰富度均先增加后降低,群落盖度依次降低,群落特征指标均在极度退化时最低(P<0.05);总体来看,与轻度退化样地相比,中度退化、重度退化和极度退化样地的植物株高均显著降低,分别降低了6.8%、36.8%和31.6%(P<0.05);生存状态指数表现为小嵩草(Kobresia pygmaea)逐渐降低,山地早熟禾(Poa orinosa)和垂穗披碱草(Elymus nutans)的生存状态指数分别在轻度退化和中度退化时最高,肉果草(Lancea tibetica)和黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)的生存状态指数分别在重度退化和极度退化样地中最大。说明高寒草甸退化导致群落特征...     

不同土壤水分含量下高寒草地CH4释放的比较研究

2003年6月30日～9月4日,利用密闭箱-气相色谱法,对发育于不同水分状况下的灌丛草甸(GC)、矮嵩草草甸(AC)、藏嵩草草甸(ZC)和季节性湿地(SD)的CH4释放速率进行了比较研究.结果表明,观测期间,季节性湿地处于淹水状态,其它三种土壤平均水分含量分别为39.6%(GC)、38.4%(AC)、65.9%(ZC),而CH4平均释放速率分别为-0.031±0.030(GC)、-0.026±0.018(AC)、1.103±0.240(ZC)和6.922±4.598 mg·m-2·h-1(SD),随着土壤水分含量的增加,高寒草地土壤CH4释放由吸收转为排放,表现出与土壤湿度很好的一致性.矮嵩草草甸不同处理CH4吸收强度AC＜AJ＜AL,它们之间的差异除与土壤水分有关,还可能与处理引起的CH4传输途径不同有关.实验期间,矮嵩草草甸和灌丛草甸土壤-植物系统分别吸收CH438.69和46.13 mg·m-2,是大气温室气体CH4的弱汇,藏嵩草草甸和季节性湿地则是大气温室气体CH4的源,分别排放CH4 1.641和10.30 g·m-2.     

甘南高寒草甸植物元素含量与土壤因子对坡向梯度的响应

通过测定甘南高寒草甸不同坡向条件下25科86种植物叶片氮(N)、磷(P)、钾(K)含量、有机碳(C)含量、叶片含水量和相对叶绿素(SPAD)值,以及不同坡向的土壤含水量、有机碳、全氮、全磷含量等土壤指标,分析了不同坡向植物叶片元素含量与土壤环境因子之间的关系。研究结果表明,在南坡-北坡梯度上,随着土壤含水量的增加,植物叶片P含量、叶K含量和叶片含水量显著增加,而相对叶绿素显著降低。土壤养分含量与植物叶片P、叶K含量和叶含水量显著正相关,与叶片相对叶绿素显著负相关。说明不同坡向条件下叶片养分含量受土壤因子的影响显著,土壤的水分及养分状况对植物叶片元素含量的贡献不同。土壤含水量是坡向梯度上影响植物叶片特征的最主要因子。坡向梯度上土壤含水量对植物叶片各种元素含量的影响和植物叶片含水量对不同土壤因子的响应模式支持了生长在南坡的植物能以提高水分和养分利用效率而适应南坡较为干旱和贫瘠的生境。     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ13C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ¹³C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ¹³C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ¹³C变化的主要环境因子.结果表明: 从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ¹³C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ¹³C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ¹³C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ¹³C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

放牧强度对高寒草甸土壤理化性状和植物功能群的影响

为明晰放牧强度对植物功能群落的物种分布特征和土壤理化性状的影响。在青藏高原东北缘高寒草甸设置6块放牧强度样地开展试验。采用多元排序和方差分解等方法,分析放牧强度作用下植物功能群落物种分布与土壤物理结构和化学养分因子的定量关系。结果表明:(1)随放牧强度增加,禾本科、莎草科和多年生杂类草植物群落的物种丰富度、盖度和实际重要值均显著降低,而一年生杂类草无显著变化。(2)对于土壤化学养分,不同放牧强度区,土壤速效钾、全氮和有机质含量均随土层深度的增加而降低,土壤速效磷在不同放牧强度区变化规律不一致。随放牧强度增加,土壤速效钾和全氮含量增加,而土壤速效磷和有机质含量无明显变化。(3)对于土壤物理性状,不同放牧强度区,随土层深度增加,土壤紧实度和容重均增加,而土壤含水量和通气孔隙度均降低。随放牧强度增加,0—30 cm各土层深度的土壤紧实度和容重均增加,土壤含水量和通气孔隙度均降低。(4)以功能群为基本单元对植物群落进行方差分解得出,土壤物理性状可单独解释群落功能群分布总方差的58.10%。(5)基于物种尺度对不同功能群落与环境因子进行定量研究表明,土壤紧实度是决定每种功能群物种分布格局的最主要因子。禾本科、莎草科和多年生草本植物均受土壤物理性状的显著影响,贡献率分别为26.3%、31.0%和16.5%。而一年生草本植物不受土壤物理和化学性状的显著影响。综上所述,放牧强度对土壤化学性状的影响具有不确定性,而对土壤物理性状和群落特征的影响具有确定性。土壤物理结构性状主导了高寒草甸植物功能群落的物种分布格局。     

水分对武夷山草甸土壤有机碳激发效应的影响

水分是影响土壤有机碳激发效应的重要因子,但水分如何影响山地草甸土有机碳激发效应尚不清楚.本试验以武夷山高海拔(2130 m)山地草甸土为研究对象,通过室内添加13C标记的葡萄糖结合控制土壤水分(30％FWC和60％ FWC,FWC为田间持水量),进行为期126 d的室内培养试验,定期测定CO2浓度和13C-CO2丰度值...     

地形因子对黄土高原山杏叶片功能性状的影响

坡向和坡度是重要的地形因子,调控水、热组合可以影响植物生长及叶片功能性状,研究叶片功能性状对不同地形因子的响应,有助于了解植物对环境的适应策略.以阳坡(半阳坡)和阴坡(半阴坡)2个坡向,以及15°~20°、21°~25°和26°~30°3个坡度为环境梯度,对比研究了其对黄土高原主要造林树种山杏叶片功能性状(包括叶面积、比叶面积、叶干物质含量和叶片含水量)的影响,结果表明:1)坡向与坡度分别对所有叶片功能性状的影响均显著,坡向和坡度仅对叶片含水量具有交互作用.2)坡向梯度上,阳坡叶片的叶面积与阴坡相当,但叶干物质含量(0.24 g·g^-1)和叶片含水量(59.6%)均小于后者(0.27 g·g^-1和67.0%);阳坡叶片的比叶面积显著高于阴坡,其值分别为183.72和163.05 cm2·g^-1.3)坡度梯度上,叶片的比叶面积和叶面积均随坡度增大呈先减后增趋势,二者分别在15°~20°和26°~30°上达最大值,分别为184.04 cm^2·g^-1和21.14 cm2.4)除15°~20°与26°~30°的土壤水分无差异外,其余坡度以及坡向之间的土壤水分均存在显著差异,且土壤水分是造成叶片功能性状差异的主要原因之一,其中0~10 cm土层含水量对叶片功能性状的影响最大.5)叶片比叶面积与叶片含水量、叶干物质含量呈负相关,与叶面积呈正相关;叶干物质含量与叶片含水量呈正相关,与叶面积呈负相关;土壤含水量仅与叶片含水量呈正相关,与其他叶片功能性状均不相关.