基于植被数量分类的排水疏干影响下若尔盖高原沼泽退化特征

2009年,在对若尔盖高原沼泽的生态特征、环境质量考察和排水疏干沼泽样带生态调查的基础上,采用TWINSPAN分类方法,将研究区20个典型沼泽样地划分为原始沼泽、长期排水退化沼泽和短期排水退化沼泽3种类型,每类退化沼泽包含轻度退化、中度退化和重度退化3个退化等级,研究不同程度退化沼泽的植被和土壤退化特征.结果表明: 若尔盖高原沼泽退化主要受排水方式、排水强度和土壤水分梯度的驱动.植物群落退化过程较土壤退化过程变化明显.其中,植物群落水分生态型的结构变化最显著,在长期排水和短期排水的影响下,沼生植物重要值由0.920分别下降至0.183和0.053,中生植物重要值由0.029分别上升至0.613和0.686.土壤对沼泽退化的响应具有滞后性,其理化性质呈一定的变化规律,但差异尚未达到显著水平.土壤水分和氮、钾等养分含量是影响若尔盖高原排水疏干退化沼泽植物物种分布的关键因素.     

放牧胁迫下若尔盖高原沼泽退化特征及其影响因子

根据原生和退化沼泽水体、植被与土壤信息,将放牧胁迫下若尔盖高原沼泽划分为5个等级,即原始沼泽、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化沼泽,系统地研究了若尔盖高原沼泽的退化特征及其影响因子。沼泽退化特征表现为:退化沼泽水体总氮含量较高,硝态氮、总磷含量以及碱度、矿化度随沼泽退化程度加剧而上升。退化沼泽物种丰富度增加,群落组成和结构趋于多样化;群落水分生态型结构变化明显,中生植物逐渐取代沼生植物优势地位;沿沼泽退化梯度,植被演替速率降低。沼泽退化序列上,土壤含水率、毛管孔隙度、全氮含量降低,土壤容重、全磷和全钾含量上升;土壤垂直剖面上,退化沼泽较原始沼泽和轻度退化沼泽全量养分含量变化大,并且,全氮和全磷含量具有表聚性。退化沼泽环境指标PCA分析显示,沼泽退化受土壤养分和水分含量的影响较大。     

若尔盖高原沼泽湿地N_2O排放通量研究

应用静态箱/气相色谱法,测定了若尔盖高原沼泽N2O排放能量,测定期为该地植物生长期,即2004年4 月末至10月初。结果表明,若尔盖高原沼泽湿地N2O排放通量平均值为0.010 mg·m-2h-1,最大值为0.079 mg·m-2h-1, 最小值为-0.051mg·m-2h-1。高峰排放期为5月,最低排放期为地表水深最大的6月。沼泽湿地N2O排放通量季节变化与沼泽湿地水深呈负相关关系。沼泽湿地N2O排放通量日变化与大气温度呈正相关关系,排放高值出现在午后。若尔盖高原沼泽湿地在植物生长期的年排放总量约为0.159Gg·a-1。     

若尔盖高原沼泽湿地N2O排放通量研究

应用静态箱/气相色谱法,测定了若尔盖高原沼泽N₂O排放能量,测定期为该地植物生长期,即2004年4月末至10月初。结果表明,若尔盖高原沼泽湿地N₂O排放通量平均值为0.010mg·m^-2h^-1,最大值为0.079mg·m^-2h^-1,最小值为-0.051mg·m^-2h^-1。高峰排放期为5月,最低排放期为地表水深最大的6月。沼泽湿地N₂O排放通量季节变化与沼泽湿地水深呈负相关关系。沼泽湿地N₂O排放通量日变化与大气温度呈正相关关系,排放高值出现在午后。若尔盖高原沼泽湿地在植物生长期的年排放总量约为0.159Gg·a^-1。     

若尔盖高原退化沼泽群落植物多样性及种间相关性沿排水梯度的变化

植物多样性与种间相关性是植物群落生态学和生物多样性研究的核心问题, 然而有关二者之间关系的综合研究尚不多见。该文以若尔盖高原排水干扰下不同退化阶段的沼泽湿地植被为研究对象, 应用Spearman秩相关、回归分析等方法, 分析了沼泽植物群落物种多样性和种间相关性的变化及二者相互关系。结果表明: 沿排水梯度, 从相对原生沼泽至极度退化沼泽, 不同植物种群均有其特定的生态分布范围; 群落总种数、样方物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Whittaker指数均单调增加; 植物种间相关强度增加; 正相关种对比例呈逐渐增加的趋势, 以极重度和极度退化阶段的较高, 相对原生沼泽和轻度退化阶段的较低, 负相关种对比例的变化趋势与之相反; Shannon-Wiener指数与正负相关种对比例均具有显著线性关系(p < 0.05), Whittaker指数均无显著关系(p > 0.05)。人为排水作用通过提高群落生境异质性, 促进正相关种对的共存, 增加沼泽群落植物多样性。     

若尔盖高原沼泽土和草甸风沙土细菌16S rDNA PCR-RFLP和系统发育分析

采用稀释平板法从若尔盖高原沼泽土和草甸风沙土分离获得66株细菌,在16S rDNA PCR-RFLP分析的基础上,测定了22株代表菌株的16S rDNA序列,构建了供试细菌的系统发育关系。16S rDNA PCR-RFLP分析中,在78%相似性水平处,除REG14,REG20,REG22和REG55单独成群外,其余菌株分为8个遗传群,其中,群Ⅰ和群Ⅳ最大,均有15个菌株,其次是群Ⅷ,由11个菌株组成,其余21个菌株分布于5个群内。对22个代表菌株16SrDNA全序列系统发育表明,这些菌株分布于不同的系统发育分支。其中,以芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和分枝杆菌属(Mycobacterium)为主,其余菌株分布于Lysinibacillus属、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、不动杆菌(Acinetobacter)、固氮菌属(Azotobacter)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)和醋酸杆菌属(Acetobacter)等7个属。     

退化森林生态系统评价指标体系研究进展

森林是陆地生态系统的主要组成部分,而森林退化是全球面临的主要环境问题之一,准确评价退化森林生态系统是进行森林生态系统恢复与重建的重要前提,建立合理的评价指标体系目前已成为生态学研究的热点问题。在研究国内外提出的关于退化森林生态系统评价理论的基础上,综述了森林退化的定义、特征和一般过程,梳理了退化森林生态系统评价指标筛选的一般原则和指标体系构建的主要方法,分析比较了不同学者所提出的主要评价指标。并在此基础上,重新筛选、构建了一套退化森林生态系统评价指标体系,即从生态系统的组成结构、功能和生境这3个方面选取了32个能够较全面反映退化生态系统主要特征的评价指标,以期为构建我国区域尺度上的退化森林生态系统评价指标体系提供参考,为退化森林生态系统的恢复和重建提供科学依据。总结分析了退化森林生态系统评价指标体系在构建过程中产生的一些问题和不足,提出了今后开展研究和探索应该深入的方向,以提高评价指标体系的科学性、准确性和合理性。     

若尔盖高原沼泽湿地CO2排放时空变化特征

为了更好理解若尔盖高原不同微生境下沼泽湿地生态系统CO₂排放通量的变化特征,以若尔盖高原湿地自然保护区为研究对象,2013和2014年生长季期间,采用了静态箱和快速温室气体法原位观测了3种湿地5种微生境下沼泽湿地CO₂排放通量时空变化规律。结果表明：长期淹水微地貌草丘区湿地（PHK）和洼地区湿地（PHW） CO₂排放通量变化范围分别为38.99-1731.74 mg m^-2 h^-1和46.69-335.22 mg m^-2 h^-1,季节性淹水区微地貌草丘区湿地（SHK）和洼地区湿地（SHW） CO₂排放通量变化范围分别为193.90-2575.60 mg m^-2 h^-1和49.93-1467.45 mg m^-2 h^-1,而两者过渡区的无淹水区沼泽湿地（Lawn） CO₂排放通量变化范围194.20-898.75 mg m^-2 h^-1。相关性分析表明5种微地貌区沼泽湿地CO₂排放通量季节性变化与不同深度土壤温度均存在显著正相关,与水位存在显著负相关（PHW、SHW、SHK、Lawn）或不相关（PHK）,并且水位和温度（5 cm）共同解释了CO₂排放通量季节性变化的87%。3种湿地5种微生境下沼泽湿地CO₂排放通量存在空间变化规律,主要受水位影响,但植物也影响沼泽湿地CO₂排放通量空间变化规律,并且表明沼泽湿地CO₂排放通量与水位平均值存在显著负相关。     

排水对若尔盖高原泥炭地土壤有机碳储量的影响

泥炭地作为陆地上生态系统一个重要碳汇,存储了全球土壤有机碳储量的25%—43%。泥炭地排水与其他土地利用导致了大量的土壤有机碳损失。然而,有关排水对中国泥炭地土壤有机碳储量的影响研究报道较少,因此,为了获得更多可靠的泥炭地碳储量信息,以便减少它们估算的不确定性。选取了我国若尔盖高原未排水泥炭地和排水泥炭地进行土壤剖面取样,定量评价排水对泥炭地土壤有机碳储量的影响。研究表明:(1)未排水泥炭地土壤有机碳储量平均值为(923.71±107.18)t C/hm~2,为中国陆地和全球陆地土壤有机碳储量的8.1和9.4倍;而排水泥炭地土壤有机碳储量平均值为(574.01±66.86)t C/hm~2,为中国和全球陆地的5.1和5.8倍。(2)泥炭地排水后,导致表层(0—30 cm)土壤有机碳储量增加(59.11±9.31)t C/hm~2,可能源于土壤容重增加。(3)然而,完全考虑泥炭剖面深度后,排水泥炭地土壤有机碳储量较对照样地减少了349.7 t C/hm~2,这可能是由于泥炭地排水后,水位降低,加速了泥炭氧化,降低了泥炭厚度。     

若尔盖高原沼泽湿地与草地二氧化碳通量的比较

采用静止箱/气相色谱法,在2003—2005年的植物生长期对若尔盖高原沼泽湿地和草地的CO₂通量进行了对比观测.结果表明：若尔盖高原沼泽湿地和草地CO₂通量的平均值分别为203.22和323.03 mg·m^-2·h^-1,前者为后者的60%左右.沼泽湿地常年积水的环境条件限制了土壤中的植物残体、根系及有机物质的分解,是沼泽湿地CO₂通量低于草地并形成泥炭积累的重要因素.研究区沼泽湿地与草地CO₂通量的季节变化与气温变化呈正相关,峰值一般出现在7月和8月;其日变化也与气温呈正相关,峰值一般出现在11:00—17:00.5 cm深的土壤温度与CO₂通量的相关性高于10和15 cm深的土壤温度.     

放牧干扰下若尔盖高原沼泽湿地植被种类组成及演替模式

以若尔盖高原退化沼泽植被为研究对象,应用多重比较、双因素方差分析、物种累积曲线、PCA排序、方差分解等方法分析了不同放牧压力、放牧季节下物种丰富度、多度、生活型组成、群落演替的变化。结果表明:不同放牧季节物种丰富度格局不尽相同,其中6、9、10月在各牧压梯度间无显著差异,7、8月均以极重度和极度阶段(中生草甸)的最高,原生沼泽的最低。在物种累积速率上,沿牧压梯度以极重度和极度阶段的最高,沿放牧季节以7、8月最高;双因素方差分析结果进一步表明物种丰富度与放牧季节无显著关系,但与放牧压力关系显著。放牧压力和放牧季节共解释了物种多度总方差的47.6%,其中放牧压力解释了50.1%,放牧季节以及二者方差交集均为负值;沿牧压梯度,沼泽植被逆向演替模式倾向于沼泽→草甸,沼泽化草甸阶段不明显,但是演替方向未发生变化,建群种替代规律为:乌拉草→木里苔草→栗褐苔草,生活型组成中直立型植物比例较少,莲座型和匍匐型植物增加。总之,放牧季节对物种丰富度无显著影响,但在一定程度上改变了其牧压梯度格局,降低了物种累积速率。放牧压力改变了群落物种丰富度、生活型组成和演替模式,但放牧可能仅为沼泽植物群落物种多样性格局和演替的驱动力之一。     

Marsh wetland degradation risk assessment and change analysis: A case study in the Zoige Plateau,China

Wetlands play an important role in regional development and environmental protection. Under the impact of natural and artificial factors, the plateau wetlands have degenerated and even disappeared, resulting in serious problems for society and the ecological environment. It is necessary to establish a reasonable risk assessment method to evaluate the risk of wetland degradation, and then to analyze changes in the range and features of risk. For this work, the Zogie Plateau wetland was selected as the study area. For this site, a wetland degradation risk assessment method was established based on the conceptual model of Ecological Risk Assessment (ERA). The method included nine indicators used to analyze the wetland hazard index, wetland vulnerability index, and wetland degradation risk synthetically. From the spatial-temporal pattern, the wetland degradation risk was analyzed using data from 2000 to 2014. The calculated results revealed the following: (1) from 2000 to 2014, the wetland hazard index (WHI) showed a trend of increase, the value of which increased from 0.29 to 0.42, with a growth rate of 44.83%. Similarly, the wetland vulnerability index (WVI) significantly increased from 0.30 to 0.54, with a growth rate of 80%. Over the same time, the total wetland area decreased from 3910.25 km² to 2777.38 km², a reduction of 28.97%. (2) Using the equidistant method, the risk value was divided into three risk grades. The wetland degradation risk in the whole region is increasing, and the risk rank has changed from the low risk zone (0.092) to the medium risk zone (0.25). The degradation risk becomes greater with distance from the center to fringe areas.     

近40年来若尔盖高原高寒湿地景观格局变化

基于Apack软件,通过选取景观面积指数、景观多样性指数和景观破碎化指数等景观格局指数,从景观水平上研究了近40a来若尔盖高原高寒湿地景观空间分布格局特征的动态变化过程.结果表明:(1)高寒湿地景观空间格局以自然湿地景观为主要特征,自然湿地景观的斑块数和平均斑块面积均明显高于人工湿地景观.沼泽湿地景观斑块数最多,面积最大,所占比例高于95%;(2)高寒湿地景观具有高度的空间异质性.若尔盖县湿地景观的面积最大,占该区湿地景观总面积的近50%,湿地率也居五县之首;红原县和玛曲县次之;阿坝县和碌曲县最小;(3)高寒湿地景观面积呈先减少后增加的变化趋势.但与20世纪60年代相比,2000年湿地景观面积仍呈萎缩状态,总面积减少59857.83 hm2;(4)近40a来,若尔盖高原湿地景观呈集中连片分布,聚集度均高于0.95;优势度水平较高,但多样性指数水平较低.湿地景观的斑块数呈先下降后持平的变化趋势,而平均斑块面积则表现为增加的变化趋势;湿地景观分布质心也发生了明显的空间位移,经历了先向西北方向偏移12.54km;再向东南方向偏移了11.33km;最后又向北偏移了1.1km.     

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ¹³C 值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ¹³C 值随土层加深而增大.土壤δ¹³C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm)δ¹³C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ¹³C 值差异主要发生在表层0～10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.     

青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系

青藏高原作为我国重要的生态屏障和战略资源基地,兼顾经济社会的发展和生态环境的保护,是当前区域发展的主要目标。为实现该目标,国家先后开展了多项推动当地经济发展的重大建设工程项目,并在项目开展的过程中,针对出现的生态问题,实施了一系列的生态修复措施。目前针对青藏高原重大建设工程生态修复的研究,在多工程类型修复效益的融合,以及宏观空间布局尺度上对生态修复成效的评估还相对较少,并且缺乏统一的评价标准。故本研究选取青藏高原道路、水电和矿产开发三类典型的重大建设工程,结合区域及工程特点,通过文献调研、业界专家咨询等方法手段,以生态修复后的生态系统结构、质量和服务为核心架构,筛选能够综合客观的反映该地区生态修复效益的具体指标,最终构建系统、合理和科学的青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系。该评估指标体系涉及生态系统结构、质量和服务三大指标类别,包括10个主题指标,21个具体指标。以期为青藏高原重大建设工程生态修复效益的总体认知和长期监测,以及未来生态修复工程的制定、建设工程的布局及其他生态系统管理措施的实施,和未来生态修复评估的相关研究提供科学参考和理论支撑。     

鸟类群落对若尔盖高原湿地退化梯度的响应

鸟类是湿地生态系统重要的一类环境指示生物,研究其群落特征对湿地退化的响应,有助于揭示湿地生态系统结构和功能的变化、探讨对湿地状况进行有效监测和评价的方法。以若尔盖湿地国家级自然保护区花湖、兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站（阿孜站）为研究区域,2018年5、2019年5月采用样线法对区域中4种高原湿地退化梯度,即典型湿地（Ⅰ型）、季节性湿地（Ⅱ型）、中度退化湿地（Ⅲ型）和重度退化湿地（Ⅳ型）的繁殖鸟类群落进行调查研究。研究时段共记录到繁殖鸟类8目14科41种,其中花湖繁殖鸟类39种,阿孜站繁殖鸟类21种。数据分析显示,随着高原湿地退化演替序列,两地的鸟类群落物种数和多样性指数均逐步减小,群落优势度不断增大;Ⅲ型和Ⅳ型群落相似性系数最高,Ⅰ型和Ⅳ型间群落相似性最低,表明鸟类群落随湿地退化发生明显改变,仅与毗邻的退化梯度群落组成相似。研究区域Ⅰ型生境中,水禽类占绝对优势,以红脚鹬（Tringa totanus）为优势种;Ⅱ型中长嘴百灵（Melanocorypha maxima）为群落中优势种;小云雀（Alauda gulgula）和角百灵（Eremophila alpestris）为Ⅲ型群落中的优势种;群落中优势种团为雪雀（Montifringilla spp.）和地山雀（Pseudopodoces humilis）时,标志着湿地已经重度退化（Ⅳ型）。鸟类群落优势种的转变是鸟类营巢环境要求与湿地退化中环境的改变相适应的结果。本研究尝试性的提出如何利用鸟类对高原湿地退化状态进行监测和评价。     

Changes in landscape pattern of alpine wetlands on the Zoige Plateau in the past four decades

Based on RS, GIS and Apack software, the indices of landscape pattern such as landscape area index, landscape diversity index and landscape fragmentation index were chosen in order to describe changes in the spatial pattern of alpine wetland landscape on the Zoige Plateau during 1966–2000. Results showed that alpine wetland landscape was characteristic of marsh wetlands, which had the biggest patch number and the largest area. The alpine wetland landscape had higher spatial heterogeneity. The largest area appeared in Zoige County with the highest wetland ratio; comparatively, Aba County and Luqu County had much lower wetland ratio. The total area of alpine wetland landscape decreased rapidly during 1966–1986, but it began to increase after 1986. The wetland landscape area shrank by 59857.83 hm² during 1966–2000. The alpine wetland landscape showed the characteristics of concentrated distribution in the past four decades, with higher convergence and dominance indices. The centroid of wetland landscape moved 12.54 km in the northwest direction firstly, 11.33 km in the southeast direction, and then 1.1 km in the north direction.