北方牧区草地资源分类经营机制与可持续发展

草地是畜牧业生产和生态保护的重要资源.在短期经济利益的驱动下造成北方牧区草地大面积退化和荒漠化、生产力下降、自我恢复能力降低、水土流失加剧和涵养功能减弱,对牧区经济发展、社会稳定和生态安全构成了威胁,严重影响着草地畜牧业的可持续发展.以新疆阿勒泰为例,依据草地资源的生产经济性能、生态服务价值重要性和季节放牧利用特征,构建了基于GIS 技术的草地生产力指数、草地生态服务价值指数和草地资源分类经营的功能分区模型,建立以主导功能和时空格局为主的草地资源分类经营调控机制,将阿勒泰牧区的草地从空间上划分为经济功能区、混合功能区和生态功能区.结果表明:(1)经济功能区,以获取最大的经济效益为目的,面积约648.69万hm2,占总可利用草地面积的65.8%,主要分布在平原荒漠;(2)生态功能区,以生态保护和社会效益为目的,面积约136.4万hm2,占总可利用草地面积的13.9%,主要分布在平原荒漠草原、山地草原、高寒草甸;(3)混合功能区,在适度利用条件下,生态效益与经济效益并重,面积约200.1万hm2,占总可利用草地面积的20.3%,主要分布在山地草原化荒漠、山地草甸草原、平地草甸、山地荒漠草原、山地草甸和高寒草原.通过对草地资源的分类经营,将畜牧业生产重心转向经济功能区,转移生态功能区的放牧家畜,减轻混合功能区的放牧压力,形成草地资源在功能、系统、时序和空间的耦合结构,实现牧区草地资源利用的可持续发展.     

祁连山西段与酒泉盆地草地资源可持续利用分析

调查和分析甘肃省祁连山西段及酒泉盆地草地和植被资源及其分布规律,发现该区草地类型主要为沼泽草地、低湿地草甸草地、荒漠草地、山地荒漠草地、荒漠化草原、山地草原、高寒草原、山地草甸、高寒草甸以及高寒荒漠。分析了草地资源现状和合理利用问题,并提出了可持续利用该区草地资源的对策。     

高寒草地生态经济系统价值流、畜群结构、最优控制管理及可持续发展

高寒草地是中国西部青藏高原地区重要的生态系统,该系统直接和该地区少数民族的民生相联系。由于长期过度放牧,该系统已经开始严重退化,而单纯的保护将会与当地畜牧业发展发生冲突。为了能深入地认识高寒草地牧业生态经济系统存在的经济规律,本砑究以甘南合作藏族自治州畜牧业经济为对象,首先从生态经济学角度以货币为计量标度,定量分析了一个以草地牧业为主的高寒牧区生态经济复合系统中单位面积上能流过程和价值流过程,解释该生态经济系统的耦合关系。然后利用线性规划方法,对该系统中的关键问题,即畜群结构进行优化分析并提出优化方案。最后利用最优控制方法,对放牧及刈割强度进行分析,提出合理的放牧强度模式,使高寒草地的经济效益与生态效益达到最佳平衡。利用这3种方法建立起高寒草地生态经济复合系统的可持续发展监督和管理模式,用价值流分析明确系统的价值走向和倍增效应,用线性规划使畜牧业的种内和品种结构达到最优化并使其经济效益最大,利用最优控制方法使畜牧业生产和草地保护有机结合,形成既保护高寒生态系统又改良并发展当地畜牧业的可持续发展模式。     

藏北高寒草地植被和土壤对不同放牧强度的响应

放牧压力在时间和空间的不均衡分布导致局部土地过度利用和生态退化,然而当前对放牧强度的量化多采用替代性指标或对照试验,缺乏直接监测数据,也缺乏不同草地类型对放牧强度变化的响应差异性研究。以西藏自治区那曲市为研究区,利用佩戴式GPS牛羊定位器构建高精度放牧轨迹数据集模拟放牧强度,构建栅格尺度放牧强度空间分布和划分方法,结合草地群落样方调查,通过Duncan法（Duncan''s multiple comparative analysis）进行多重比较分析,探究自由放牧模式下高寒草甸和高寒草原两类区域植被和土壤对不同放牧强度的响应方式及差异性。本研究可为放牧行为环境效应监测提供新思路,并根据不同草地状况因地制宜提出放牧优化管理策略,助力高寒传统牧区的可持续发展。主要结论有：1）随着放牧强度的增大,高寒草原地上生物量先升高后降低,高强度放牧对高寒草原植被的影响大于高寒草甸。2）高放牧强度下,高寒草原土壤水分显著高于中低强度,高寒草甸土壤容重显著低于低强度。可能原因是放牧压力多集聚于水源附近。高寒草原区土壤的砂粒含量随放牧强度的增大而增加。放牧强度的增大导致草甸上层土壤有机质增加,草甸下层、草原上层、草原下层土壤有机质先增加后减小。草甸上下层土壤全磷含量在低放牧强度下显著低于中高强度。3）植被土壤变化受到自然因子和放牧活动的共同影响。高寒草甸更加耐牧,高强度放牧对高寒草原的负面影响更大,而中度放牧有利于草地尤其是高寒草原的放牧利用。4）放牧生态系统是一个环境-植物-家畜自适应系统。在放牧管理中不能仅通过控制载畜量缓解草地超载,还需要综合考虑生态系统的弹性及各营养级的适应性,合理配置放牧强度,控制季节性超载和局部超载。     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。     

青藏高原两种高寒草地植被变化及其水温驱动因素分析

高寒草甸和高寒草原作为青藏高原两种重要植被类型,研究其植被变化与气候变化相关性,有助于为青藏高原两种高寒草地生态系统应对全球气候变化管理提供参考。以位于同纬度的三江源高寒草甸和阿里高寒草原为研究对象,基于植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化表征植被变化,利用NPP数据和气象数据,分别分析两地2000—2017年植被NPP、降水和气温时空变化差异;利用Sen+Mann-Kendall趋势检验,研究两种高寒草地气候与植被净初级生产力变化趋势;以县域统计年鉴牛羊肉产量表征放牧强度,研究放牧活动对高寒草地植被变化的影响;通过Pearson相关和偏相关分析方法,分别研究降水和气温对两种高寒草地植被NPP变化影响差异。研究结果表明:(1)2000—2017年三江源高寒草甸和阿里高寒草原区年平均气温以0.085℃/a和0.084℃/a的趋势上升,降水以平均每年3.87 mm和2.23 mm的趋势增加,高寒草甸区变暖变湿速率较高寒草原区快。(2)三江源高寒草甸和阿里高寒草原植被NPP均呈现由东南向西北逐渐降低空间格局;2000—2017年高寒草甸区57.7...     

藏香猪翻拱型放牧对不同类型高寒草甸植物特征的影响及土壤环境驱动力

生态系统脆弱的高寒草甸是生态学研究的热点。藏香猪翻拱土壤并取食地下草根层,是藏族自治区一种特有的放牧类型,关于该放牧类型对藏区高寒草甸的影响尚缺乏研究。以滇西北高原国际重要湿地——纳帕海流域的典型高寒草甸为对象,研究了不同高寒草甸类型(陆生草甸与沼泽化草甸)中的植物群落结构特征对藏香猪翻拱型放牧的响应。结果表明,翻拱型放牧显著降低了植被盖度(63.5%)、地上生物量(84.6%)与地下生物量(97.4%),并促进植物生物量向地上部分的再分配。翻拱型放牧下随着植被盖度与生物量降低,植物竞争强度减小,植株高度与空间利用率提高。然而,不同草甸类型中的植物群落结构对翻拱型放牧表现出差异响应。陆生草甸上的群落组成基本未变,而沼泽化草甸上的优势植物华扁穗草(Blysmus sinocompyessus)向1年生水生植物水蓼(Polygonum hydropiper)演替。土壤含水率是导致植物响应差异的关键驱动力。综上,藏香猪翻拱型放牧对植物生物量及盖度等特征均产生不利影响,导致高寒草甸生物量积累锐减,而植物群落结构的变化是放牧干扰与土壤水分、空间竞争协同作用的结果,反映出植物在不同环境中对放牧干扰的差异化响应。研究区域环境特征与放牧干扰的耦合关系,可以为藏香猪放牧作用下的高寒草地植物多样性保护及恢复提供理论依据。     

甘南高寒湿地草地放牧系统管理的AHP决策分析及生态恢复对策

以甘南玛曲县的高寒湿地为研究对象,系统探讨了湿地植被退化及土地沙漠化的主要动因及其时空变化特征。采用多层次的AHP(Analytic Hierarchy Process)决策模型,对导致湿地植被退化的主要因素及诸种恢复措施综合效果进行了管理决策分析。结果表明：引发湿地植被退化的诸因素中,长期超载放牧和鼠害、虫害是其主要因素,其权重分别为0．4995和0．2684;在湿地恢复的诸管理措施中,围栏轮牧和建植人工草地或半人工草地的综合效果显著,其组合权重分别为0．2584和0．2009。基于上述分析,提出了湿地生态恢复与可持续利用的主要管理对策。     

新疆阿勒泰地区草地资源可持续管理分析

通过分析新疆阿勒泰地区草地资源的利用现状,草地类型的生产性能、生态服务价值和在区域发展中的主导功能,指出分类经营是该区草地资源可持续管理的有效途径。研究表明,阿勒泰地区的草地资源在空间上可划分为生态功能区(高寒草甸和草原、沼泽、山地荒漠草原、山地草原化荒漠和部分平原荒漠),经济功能区(山地草甸,低地草甸和草甸草原)和混合功能区(山地草原、平原荒漠草原和大部分平原荒漠),在时间上可采取不同的经营策略。生态功能区经营策略是禁牧和封育,经济功能区的经营策略是通过施肥、灌溉等手段,集约化管理,提高单位面积产值I混合功能区的经营策略是以草定畜,合理轮牧。     

高寒草甸矮嵩草的环境适应性研究进展

青藏高原高寒草甸的建群种矮嵩草(Kobresia humilis)以自身重要的生态价值、营养价值、耐寒耐牧和高抗逆性, 对该地区生态环境的稳定和畜牧业的发展具有重要意义。由于全球气候变暖, 长期超强度的放牧压力和啮齿动物的破坏活动, 使矮嵩草的生存和发展受到严重破坏, 使高寒草甸生态系统受到了一系列既有的或潜在的影响。因此,学者们从各方面研究矮嵩草及其生态系统, 以期实现矮嵩草草甸草地的可持续利用。总结了矮嵩草的资源特性、矮嵩草对自然干扰和人为干扰环境的适应, 以及适应环境的形态结构和生理生态特征等方面的研究进展, 旨在为今后深入开展矮嵩草相关研究, 高寒草甸草地的可持续利用、保护和恢复提供科学参考。     

玛曲高寒草甸湿地植物构成及其集合种群群落的多样性维持机理

高寒草甸及湿地是青藏高原上最为重要的生态系统,它的状况直接关系到我国江河源头的蓄水量.也关系到我国中部和东部广大地区的工农业及人民生活用水．因此对青藏高原高寒草甸与湿地的保护具有重要的现实意义。本研究对青藏高原东北缘黄河源头地区甘南藏族自治州的玛曲县高寒草甸及湿地进行调查,揭示了该地区的植被生物多样性情况与组成结构,利用解析层次方法分析了高寒草甸及湿地的退化原因及恢复手段,同时还从集合种群竞争原理出发对该地区植被生物多样性的维持机理进行了讨论。结果显示出两个现存的主要矛盾：在生物多样性保护与高寒草甸质量提高方面存在矛盾;在地区发展与高寒草甸质量提高方面也存在矛盾。前者表明为了提高物种多样性,必须存在一定干扰．包括人为干扰与自然生态系统干扰,这些干扰会在高寒草甸中形成一定数量的空斑块．这些空斑块为先锋种的繁殖提供了暂时的场所从而使多样性得到提高与维持。但由于先锋种普遍为杂草类而非优良牧草．因此这种多样性维持只能以牺牲草甸质量为代价。第二个矛盾说明为了提高当地经济与社会发展．必然会增加人为干扰,而这些干扰会首先对优良牧草造成不利,从而使杂草比例增加并进一步抑制牧场质量从而限制地区以畜牧业为主的经济发展。     

高寒草地生物量变化对归一化物候指数的响应

准确评价草地地上生物量(Above-ground biomass, AGB)对草地资源的可持续利用和保护具有重要意义。以甘南为典型研究区,利用2019—2021年Sentinel-2地表反射率和野外实测地上生物量数据,借助GEE(Google Earth Engine)平台和数理统计方法评价了9种植被指数对高寒草地AGB的估算精度,构建了高寒草地地上生物量反演模型,在此基础上分析了2019—2021年甘南州草地产量的时空动态变化。结果表明：在所有植被指数中,归一化物候指数(Normalized difference phenology index, NDPI)与草地AGB的R²值最高(0.72),其次为归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)(R²=0.68),拟合效果最差的为增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI)(R²=0.37)和差值植被指数(different vegetation index, DVI)(R<...     

基于最大熵模型(MaxEnt)预测暗紫贝母的潜在分布

暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)干燥的鳞茎是市场名贵药材"川贝"的主要来源,目前由于人们的过度挖采及环境的恶化,使得其野生资源已近枯竭,被列为国家三级濒危保护药材物种。该研究通过收集暗紫贝母的地理分布点经纬度,结合26项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)并结合地理信息系统(ArcGIS),对其在中国的潜在分布区域进行了预测。结果表明:暗紫贝母的潜在适生区主要分布在四川西部和北部、青海南部、甘肃南部,其中四川阿坝藏族羌族自治州的理县、茂县、松潘县、红原县、黑水县等地区,青海省果洛藏族自治州的久治县、玛沁县、同德县、兴海县、河南县地区以及甘肃省甘南藏族自治州地区是暗紫贝母最佳适生区。此外,在西藏和云南也有零星的分布。对暗紫贝母的分布贡献率较大的主要生态因子有5个,分别是海拔(40.8%),年均降水量(28%),1月最高温度(7.1%),最干季平均温度(6.6%)和昼夜温差日均值(6.6%)。其中,海拔为2700~4 500m、年均降水量为400~1 400mm,是暗紫贝母最适宜生长的生态位参数。该研究结果为暗紫贝母的野生抚育和人工栽培提供了重要的科学依据。     

高原鼢鼠寄生皮蝇的形态和分子鉴定

皮蝇蛆病是由双翅目(Diptera)狂蝇科(Oestridae)皮蝇亚科(Hypodermatinae)幼虫感染所导致的一种寄生虫病,会严重影响农牧业发展与公共卫生安全.本研究采用形态学和分子系统学方法对甘南藏族自治州碌曲境内高原鼢鼠(Eospalax baileyi)感染的皮蝇进行鉴定,旨在确定皮蝇的种类,为皮蝇蛆病...     

甘南高寒草甸碳收支时空格局及动态模拟

草甸生态系统具有强大的碳汇功能,在全球碳循环过程中发挥着重要作用。区域尺度草甸生态系统碳通量的精准模拟,可以为揭示草地碳循环对全球变化的反馈机制提供理论依据。生态过程模型则是分析和预测区域碳平衡的重要途径。以甘南州高寒草甸生态系统为研究对象,利用参数优化后的 Biome-BGC 模型,模拟1979-2018年高寒草甸总初级生产力 (Gross Primary Productivity, GPP)和净生态系统生产力 (Net Ecosystem Productivity, NEP),以表征该区域碳收支的时空分布特征。以上述40年实测气象数据为基准,并结合第六次国际耦合模式比较计划 (Coupled Model Intercomparison Project phase 6,CMIP6)中的3种共享社会经济路径 (Shared Socio-economic Pathways, SSPs)情景,对甘南州2019-2100年高寒草甸碳收支进行情景模拟。结果表明:(1) 参数优化后的Biome-BGC模型能较好的模拟甘南州高寒草甸GPP和NEP,且GPP模拟对比NEP的模拟效果更好;(2) 甘南州高寒草甸在整个研究阶段表现为碳汇,过去40年GPP、NEP波动范围为600-1100 g C m^-2 a^-1、150-300 g C m^-2 a^-1,GPP显著上升,NEP呈波动性上升趋势。未来暖湿化情景下,高寒草甸碳收支年际波动较大,NEP呈先上升再下降趋势,2060年前后出现极小值,年均增幅约为2.02 g C m^-2 a^-1,气温、降水和大气CO₂浓度升高共同影响该地碳收支格局;(3) 季节尺度上表现为冬春季节为碳源、夏秋季节为碳汇,植被生长季固碳作用增强。年内GPP、NEP呈倒"U"型变化趋势,峰值均出现在7、8月,低温以及持续增温对碳汇具有抑制作用,生长季降水量与植被生产力呈正相关;(4) 碳汇/碳源的空间分布随时间而变化,具有明显的地域差异性,总体上碳汇增长率由西南向东北递减。     

甘南高寒草甸退化对植物功能群多样性与物种多度分布的影响

为分析甘南高寒草甸植物功能群多样性及其物种多度分布对退化的响应,探讨其多样性的形成与维持机制,采用样地调查法收集数据,并使用物种多度模型对其进行拟合分析。结果表明:随着退化程度的加深,植被优势种以禾草科和莎草科植物为主,逐渐变为杂草功能群植物为主,杂草功能群在群落多样性分布中起着主导作用;全部物种多度分布随着退化程度的加深发生变化,其中,无退化草甸的最优拟合模型是VOLKOV,轻度退化草甸的最优拟合模型是GEO,中度退化草甸和重度退化草甸的最优拟合模型为BRO,资源分配模式由随机分配转向固定分配的分配模式;禾草功能群的最优拟合模型以生态位模型为主,资源分配方式由固定分配和随机分配共同主导,豆科功能群的最优拟合模型是BRO,资源分配方式以固定分配为主,杂草功能群的最优拟合模型从中性模型向生态位模型转变,与全部物种多度分布的最优模型基本一致,且资源分配由随机分配向固定分配转变,可以认为杂草功能群是影响群落物种多度分布的主要原因,但是禾草和豆科功能群的贡献也不可忽视。     

The contribution of common and rare species to species abundance patterns in alpine meadows: The effect of elevation gradients

Ecological niche modeling uses environmental variables associated with species distribution points to simulate species distribution and its importance in biodiversity conservation. This study aimed to quantify plant community composition and species abundance distribution (SAD) in alpine meadows at different elevations and to assess the contribution of rare and common species to SAD. We established a permanent study plot of 210 hm² in Gannan Tibetan Autonomous Prefecture, China, surveyed 315 sample squares (0.5 m × 0.5 m), and calculated the Hill numbers. The results showed that (1) a total of 72 species were surveyed at different altitudes, with Kobresia humilis and Kobresia macrantha as the main dominant species; (2) the SADs of overall and common species fit the ecological niche model (GSM (Geometric Sequence Model)), indicating that ecological niche differentiation is the main factor influencing SAD. The fitted model for rare species SAD varied with elevation, suggesting that various ecological processes influence rare species SAD. (3) Hill numbers showed a “single peak” pattern with increasing elevation. The number of rare species was higher than that of common species. Still, the distribution frequency of common species was significantly higher than rare species. The correlation between common-rare species sequences and cumulative species distribution was high. This indicates that common species dominate the species diversity pattern of the community, are the main contributors to the SAD pattern, and should be protected first. Rare species are also important carriers of community function and include much spatial information. Rare and common species work together in different ways to influence and maintain the species diversity patterns of alpine meadow plant communities.     

Significant Achievements in Protection and Restoration of Alpine Grassland Ecosystem in Northern Tibet, China

Alpine grassland is a fragile ecosystem, and a large area of this grassland type has been severely degraded in Northern Tibet, to the extent that it has become the primary ecological problem in the region. Various levels of government, including the national central government, the Tibetan Autonomous Region government, and the Nagqu Prefecture government have worked together to achieve alpine grassland ecosystem protection and prevent grassland degradation. These efforts have resulted in significant ecological, social, and economic benefits in Northern Tibet.     

高寒草甸生态系统中牦牛体重和采食量动态模型的研究

高寒草甸生态系统中牦牛体重和采食量动态模型的研究黄大明（清华大学生物科学与技术系,北京１０００８４）赵松岭（兰州大学,兰州７３００００）Ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆｙａｋｌｉｖｅｗｅｉｇｈｔａｎｄｉｔｓｉｎｔａｋｅｉｎａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｅｃｏ...