青藏高原草地承载力空间演变特征及其预警

为研究青藏高原草地承载力的空间演变特征并对其进行预警,以已有的青藏高原净初级生产力数据为基础,核算了该地区的草地理论载畜量及演变趋势,并结合县域实际存栏量,划定了草地承载力的预警等级。结果表明：（1）青藏高原草地承载力整体呈东高西低的格局,其中高寒草原和高寒草甸是该地区草地承载力的主要组成部分;（2）2000-2015年,青藏高原理论载畜量由8614.89万羊单位增至9451.53万羊单位;（3）青藏高原整体处于超载状态,2000-2010年超载状况加剧,至2015年超载状况稍有缓解,草畜平衡指数由67.88%增至79.90%,再降至67.91%。目前亟需优先控制72个红色预警县（超载状态正在加剧）的牲畜存栏量,避免超载状况进一步恶化。未来需要通过控制牲畜存栏量、调整畜牧区发展布局和提高草地生产力等多项措施的结合来改善青藏高原地区的草地承载状况,维持草地生态系统的可持续发展。     

放牧对新疆草地生态系统碳源/汇的影响模拟研究

<正>确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综合评价新疆草地生态系统碳源/汇的动态。结果表明:1)1979—2007年新疆草地生态系统的碳源总量为0.38Pg C,其中由放牧导致的碳释放为0.37Pg C;2)当平均放牧率小于0.24头标准羊/hm~2时,放牧能够促进草地碳固定。研究实现了BiomeBGC grazing模型在区域尺度的应用,研究结果将有助于理解气候变化及放牧对干旱区草地生态系统碳动态变化的驱动机理,对探明干旱区草原生态系统的源/汇特征具有重要意义。     

为藏羚羊所做的努力

目前,藏羚羊分布区估计约100万平方千米,主要集中在我国西藏、青海和新疆三省(区),四川也有少量分布。藏羚羊在西藏栖息面积占其栖息地总面积的57.7%,主要栖息于藏北的羌塘地区。其中,繁殖地面积占栖息地面积的40.6%。该区域自然条件恶劣,草地沙化严重,藏羚羊栖息范围内牧民牧草地面积占到分布区总面积的69%,过度放牧、采挖虫草和盗猎是藏羚羊栖息地遭受威胁的主要因素。     

放牧与围封对青藏高原草地土壤和植物叶片化学计量学特征的影响

生态化学计量可反映生态系统能量平衡和多种化学元素对生态系统的相互作用。本研究对西藏那曲放牧与围封草地土壤和优势种植物叶片C、N、P含量及化学计量特征进行了调查,以探讨不同草地利用方式对土壤和植物的影响及二者的相互作用。结果显示:放牧草地土壤p H显著高于围封草地,前者为7.30,后者为7.13;放牧草地植物叶片P含量显著高于围封草地,而C∶P显著低于围封草地,前者分别为1.25 g·kg~(-1)、335.21,后者分别为1.05 g·kg~(-1)、434.60;植物叶片C与N、P呈极显著负相关,叶片N与叶片P呈极显著正相关;叶片N含量与土壤全N不相关,叶片P含量与土壤全P含量呈显著负相关;研究区草地植物主要受P元素的限制。该结果可为青藏高原草地可持续发展提供科学依据。     

青藏高原高寒草甸生态系统碳通量特征及其控制因子

青藏高原特殊的气候变化特征,在区域生态系统碳动态平衡起着重要作用。本文就青藏高原不同生态系统CO2通量的时空变化及其影响因子和控制途径进行综述,以明确青藏高原植草地生态系统的碳源汇状况及时空变化特征,为全球变化的研究提供依据。     

气候变化与放牧对西藏典型高寒荒漠草地植被指数变化的相对影响

高寒荒漠草地是青藏高原天然牧场的重要组成部分,对气候变化的响应敏感,且受放牧活动干扰较大,然而,目前仍缺乏数据解释气候变化与放牧对高寒荒漠草地生长的相对影响。西藏阿里地区的日土县,处于季风带和西风带的过渡区,形成以高寒荒漠草原为主的植被类型。基于西藏日土县2000—2016年间的MODIS遥感植被指数(NDVI),以牲畜存栏数(LN)作为放牧的关键指标,以气温、降水和标准化降水蒸散指数(SPEI)数据作为气候变化的指标,分析了研究区草地NDVI的时空变化格局以及气候变化与放牧对NDVI变化的相对影响,据此评估已实施的退牧还草生态建设工程效应。主要研究结果如下:1)2000—2016年间NDVI先减后增,总体呈现增加趋势,这与温度、降水、SPEI以及LN的变化密切相关,其中,LN对NDVI变化的影响相对更大;2)偏相关分析结果表明,退牧还草工程实施前(2000—2007),LN对NDVI变化的影响更大,而工程实施后(2008—2016),表现为SPEI对NDVI变化的影响更大。研究结果表明,高寒荒漠草地生态系统十分脆弱,在不同空间以及时间尺度受到气候变化和放牧活动的影响也有所不同。退牧还草工程通过控制牲畜数量,减轻放牧压力,在很大程度上遏制了该地区植被尤其是草原和湿地NDVI的降低趋势。     

中国草原产草量遥感监测

根据MODIS遥感数据和同期地面调查数据,对我国2005年草原产草量进行了系统估算。用MODIS数据计算全国草原的归一化植被指数NDVI,针对6个不同类型草原区建立了NDVI和地面样方的产草量之间的关系模型,用这些模型推算全国草原产草量分布。结论如下：（1）2005年我国草原有3个牧草高产中心,分别位于东北呼伦贝尔草原、锡林浩特草原和大兴安岭西麓;青海东部、四川西北部和甘肃中南部以及新疆西北部;（2）2005年全国草原干草总产量达到29421．39万t,平均单产达到829．67kg／hm^2干草;（3）2005年干草产量位列前7位的省区依次是内蒙古、青海、新疆、四川、西藏、黑龙江和甘肃;例如,内蒙古因草原面积大而成为我国第一大草原牧草生产省,2005年有6037．08万t干草;（4）总产草量位于前5位的草地类型依次为高寒草甸类、温性草原类、低地草甸类、温性草甸草原类与山地草甸类;（5）2005年8月份全国草原产草量与2004年同期相比总体持平;各草原大省的变化情况分别为：青海、甘肃2省区的草产量略有增加,青海增加了9．02％、甘肃增加了3．63％;内蒙古减少约3％;西藏、新疆和四川3省区基本与2004年同期持平。研究结果对我国草原监理、草原畜牧业发展和草地生态系统研究具有较大的参考价值。     

牦牛放牧强度对青藏高原典型高寒草地节肢动物多样性的影响

【目的】气候变化与过度放牧正在不同程度地威胁着青藏高原高寒草地生态系统功能。大型食草动物放牧活动与地上节肢动物多样性在理论上存在着紧密联系,然而目前对其关联仍不清楚。【方法】本研究选用青藏高原极具代表性的本土大型食草动物——牦牛Bos grunniens作为放牧牲畜,利用metabarcoding技术结合传统植物样方调查手段,在青藏高原典型高寒草地调查了重度放牧(3头/hm²)、中度放牧(2头/hm²)、轻度放牧(1头/hm²)和禁牧4种放牧强度下草地地上节肢动物α多样性(Simpson, Chao1, ACE和Shannon-Wiener)、相对丰度、β多样性、植物群落α多样性(Shannon-Wiener多样性指数、物种丰富度和Pielou均匀度指数)以及地上节肢动物α多样性与植物群落α多样性的关系。【结果】结果表明,不同放牧强度下典型高寒草地地上节肢动物α多样性均无显著差异,但中度放牧有增加节肢动物多样性的趋势;各放牧强度下地上节肢动物的优势目均为直翅目(Orthoptera),禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧下...     

放牧对草地生态系统影响的研究进展

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

Research progress on the effects of grazing on grassland ecosystem

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

青藏高原高寒灌丛生态系统草本层生物量分配格局

青藏高原高寒灌丛生态系统生物量分配的研究相对较少,尤其是其草本层。为了探究高寒灌丛生态系统草本层生物量分配特征及其影响因素,分析了青藏高原东北部灌丛生态系统的49个高寒灌丛样地的草本层地上与地下生物量特征及其气候因子之间的关系。结果表明1)草本层地上生物量与地下生物量分别为121.1,342.8 g/m2均大于高寒草地的地上生物量与地下生物量。2)草本层的根冠比为3.6低于高寒草地的根冠比。3)地上生物量与地下生物量之间呈现幂函数的关系y=8.0x0.83(R2=0.48,P0.001)。4)根冠比与年均温度、年均降雨量之间没有显著的相关关系。     

锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算

定量评价草地生态系统服务功能价值及其动态变化,对草地资源保护具有重要意义。以锡林郭勒盟为研究区域,选用2000—2015年MODIS数据和年值降水量数据,构建了定量的生态服务价值估算体系,对草地生态系统提供产品、营养物质循环、维持碳氧平衡、涵养水源、保持土壤及文化娱乐六种服务功能进行了动态估算和对比分析,并探讨了研究区域内各旗、市、县草地生态服务价值的动态变化情况。研究结果表明:2000—2015年锡林郭勒盟草地生态系统提供的总服务价值年际增长率为2.52%,年均增值33.71亿元,呈波动上升的趋势。但各旗、市、县之间草地资源发展不平衡(年际增长率范围-0.46%—1.71%),尤其在正镶白旗(年际增长率-0.30%)和太仆寺旗(年际增长率-0.46%)两地服务价值负增长;不同草地生态系统服务功能提供的服务价值相差悬殊,维持碳氧平衡功能约占比当年总价值35%,而提供产品功能仅占比约5%,对草地生态系统保护起着至关重要作用的涵养水源功能也仅占比约1.5%。为动态估算内蒙古自治区,乃至京津冀地区的草地生态系统服务功能价值提供借鉴。     

不同强度牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤和植物生物量的影响

放牧作为家畜饲养方式之一,是草地最简单、有效的利用方式,放牧中的家畜对草地生态系统的影响是全球畜牧生态学研究的焦点。过度放牧导致草地退化严重,虽然在青藏高原地区已有较多放牧对草地影响的研究,但探究连续4年放牧对高寒草地生态系统影响的定位实验却鲜见报道。本研究在青藏高原东缘选取典型高寒草地,使用高原特有且分布最广的牦牛作为大型草食放牧家畜,设置了4个牦牛放牧强度（禁牧：无放牧、轻牧：1头/hm²、中牧：2头/hm²和重牧：3头/hm²）以研究其对高寒草地土壤和植物功能的影响。开展4年试验后的结果表明：放牧条件下土壤含水率显著增加;而土壤容重、全磷和有机质含量对放牧强度均无显著性响应;土壤全氮和pH的响应主要在表层0-20 cm,其中全氮为轻牧和重牧处理分别显著高于中牧,中牧处理下的土壤pH为显著高于轻牧;土壤全钾含量在禁牧处理中显著高于放牧处理;而土壤有效氮和速效钾均为中牧处理显著高于禁牧;放牧可以显著降低植物地上生物量。牦牛放牧强度显著影响土壤含水率、有效养分和植物地上生物量,而对其它土壤理化性质影响较弱。本研究结果揭示放牧对高寒草地土壤理化性质和植物地上生物量的影响,为青藏高原高寒草甸生态系统保护、可持续管理和合理放牧率提供理论依据。     

西藏草地多项供给及调节服务相互作用的时空演变规律

基于统计数据及MODIS产品,计算西藏草地2000与2010年载畜支持服务、肉类供给服务、水源涵养服务和碳吸收服务的功能量。构建Pearson相关系数、总生态系统服务(TES)、供给-调节服务互竞指数(TO),分析了4项生态系统服务相互作用关系随纬度、海拔及时间变化的规律。结果表明:西藏草地两项供给服务和两项调节服务之间分别为相互协同作用,且随时空变化不大。供给服务和调节服务之间的相互作用随海拔和纬度升高时,基本由相互竞争转变为相互协同,在高纬度时则无相互作用。4项服务在低纬度及低海拔呈相互竞争关系时,其生态系统服务总体水平也较低,中纬度及中高海拔呈协同关系时,其总体水平较高。从2000年到2010年,西藏草地4项生态系统服务皆发生较大变化。在变化中,12%的草地供给服务与调节服务发生相互竞争作用,33%的草地则为相互协同关系。发生相互竞争作用的草地主要集中在中低纬度的一江两河地区,而相互协同的区域主要为藏北羌塘高原中南部。     

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...     

北方草地畜牧业生态系统健康综合评价与诊断

鉴于畜牧业生态系统健康与人类、社会、经济、环境等具有密切的关系,从活力、组织结构和恢复力三方面,提出区域畜牧业生态系统健康评价指标体系及等级评价模型.其中,适宜载畜量、人均养畜量、畜群结构、草地退化沙化率、良种畜比重、舍饲、半舍饲比例是我国北方牧区草地畜牧业生态系统健康状况的主要控制因子.选取内蒙古牧区、新疆牧区、青海牧区、甘肃牧区、西藏牧区五个区域,对区域内畜牧业生态系统健康分别进行评价及诊断,评价结果为:健康状况处于"中"级的牧区是内蒙古(2.7730)、新疆(2.5641)以及青海牧区(2.4673);健康状况处于"低"级的牧区是甘肃(2.2335)和西藏牧区(1.8884).针对评价过程中暴露的活力、组织结构和恢复力问题,对5个牧区草地畜牧业生态系统健康进行了诊断,认为在中国北方牧区气候暖干化背景下,只有调整草地畜牧业发展战略,重视和确定草地资源在提供生态公共产品中的重要作用和地位,从生态效益和经济效益的要求出发,优化牧场整体生产结构,增草增畜,使草地资源得到恢复性演替,才能实现生态畜牧业的建设目标.     

青藏高原"黑土型"退化草地成因与恢复

对青藏高原“黑土型”退化草地的成因和生态建设进行评述,认为“黑土型”退化草地是草原退化生态学行为在江河源区高寒草地的特有体现形式,由气候变暖、冰川退缩、过度放牧、鼠害等综合因子共同导致。生态恢复不仅要从草地建设入手,还要对草地资源进行合理管理与规划。加强牧区文化教育投资、实行草地长期承包、加强《草原法》建设等措施是我国高寒草地畜牧业健康发展的重要保证。青藏高原生态系统特有的“惰性”特征可能是导致其草地生态系统自我更新能力差、系统结构脆弱、生态恢复困难的重要原因,应深入开展该方面研究,为青藏高原生态环境建设提供依据。     

2010—2017年郑州市生态系统服务价值时空变化分析

基于2010年和2017年土地利用数据, 采用修正的生态系统服务价值当量, 估算郑州市生态系统服务价值(ESV), 并分析其时空变化特征。结果表明: (1)2010—2017年郑州市耕地面积变化最为剧烈, 减少8.16%; 其次为建设用地, 呈大肆扩张趋势, 面积增加5.23%; 林地、草地和未利用地面积也分别呈增加趋势, 水域面积呈减少趋势。(2)2010—2017年郑州市生态系统服务价值总量略有下降, 减少了26206.04万元, 其中耕地和水域提供的生态系统服务价值呈明显减少, 总共减少了10%左右。从不同类型的生态服务价值来看, 食品生产、水文调节、废物处理服务价值有所减少, 其余各类型服务价值均有所增长。(3)空间上来看, 呈现出西高东低的分布格局。2010—2017年, ESV低值区呈明显扩张趋势, 主要表现为以市辖区为中心向周围扩张; ESV高值区面积也表现为增加趋势, 增加的区域主要分布在登封市和新密市的南部; ESV较高值区则表现为萎缩趋势, 主要是由于北部水域面积减少导致其提供ESV的能力减弱。由此发现, 研究区北部生态优势正在弱化, 生态中心逐渐向南部地区转移。     

松嫩平原农牧交错区牲畜放牧场的空间转移

研究了松嫩平原农牧交错区牲畜放牧场空间转移动态、不同放牧场对当地畜牧业的贡献率。研究结果表明 :松嫩平原农牧交错区的牲畜放牧场月际变化很大 ,草地、防护林草地和农田在不同阶段是牲畜的主要放牧场 ;牲畜放牧场具有明显的空间转移现象 ,总体趋势为农田 (1～ 3月份 )→草地 (4～ 6月份 )→防护林草地 (7～ 10月份 )→农田 (11～ 12月份 ) ;3种放牧场在不同时期对畜牧业的贡献率变化也很大 ,其变化趋势与放牧场空间转移趋势基本一致 ;草地、防护林草地和农田对松嫩平原农牧交错区畜牧业均起着重要作用 ,贡献率大小分别为农田 (38.8% ) >防护林草地 (31.8% ) >草地 (2 9.4 % )。草地在当地畜牧业中的地位明显下降 ,农田和防护林草地对当地畜牧业的贡献已相当重要。因此 ,应加强松嫩平原农牧交错区防护林草地放牧和农田放牧研究 ,在保护防护林的基础上合理利用防护林草地和杨树叶资源 ,充分利用农田杂草和农田残茬 ,增加可获得性牧草资源 ,促进地区畜牧业发展。     

陕北黄土高原生态系统涵养水源价值的时空变化

在GIS支持下,采用水量平衡法、容量折算法等计算了生态系统涵养水源的物质量,采用成本核算、市场价格法等计算了涵养水源的价值量.结果表明:陕北黄土高原生态系统涵养水源量及其价值在1978-2000年总体呈先增加再减少的趋势.其中,1978-1990年生态系统总涵养水源数量从15.98×109t·a-1增加到19.19×109t·a-1,总涵养水源价值从10.71×109元·a-1增加到12.86×109元·a-1,年均递增率为1.39%;1990-2000年生态系统总涵养水源数量从19.19×109t·a-1减少到17.96 x 109t·a-1,总涵养水源价值从12.86×109元·a-1减少到12.03×109元·a-1,年均递减率为0.68%.陕北黄土高原生态系统涵养水源量及涵养水源价值在空间分布上存在一定的差异,呈现南北高、中部低的趋势.