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。     

恢复状态下羊草（Leymus chinensis）草原植被根冠比动态及影响因子

利用内蒙古羊草草原围栏样地连续两年的地上、地下生物量数据和当地同时期的降水、气温资料,分析了退化羊草草原,在恢复过程中植被根冠比动态及与水热因子之间的关系。研究结果表明：（1）羊草草原植被地上、地下生物量季节变化均呈单峰型曲线,峰值出现在8月。（2）羊草草原植被根冠比具有明显的季节变化,生长季初和生长季末根冠比值较大,最低值出现在地上生物量最高的8月中下旬。（3）羊草草原植被月根冠比与上上月月降水量相关关系极显著,与七月平均气温相关关系显著;以根冠比为因变量,上上月月降水量、上月平均气温为自变量可分别建立线性回归方程。该方程可以较好地模拟羊草草原植被生长季内月根冠比的动态变化,这样在草地恢复过程中,可由上月的水热因子来指导下月的草地管理,并为更准确地估算草原生态系统生产力及碳储存动态提供重要参数。     

浑善达克沙地赖草分株种群与土壤资源异质性分析

对浑善达克沙地低湿滩地、滩地 -风沙沉积过渡区到风沙沉积区的赖草分株数、地上生物量、土壤水分和养分异质性进行了研究。结果表明 ,从低湿滩地、滩地 -风沙沉积过渡区到风沙沉积区 ,赖草的分株数和地上生物量与养分含量具有不同的变化趋势。赖草的分株数在 3种生境中都存在空间自相关 ,并且 ,从低湿滩地、过渡区到风沙沉积区空间自相关的变程逐渐增加。地上生物量同样存在空间自相关 ,但变程以过渡区最大 ,风沙沉积区最低。土壤水分仅仅在风沙沉积区存在空间自相关。在 3种生境条件下 ,土壤全氮和有机质的空间分布格局相似 ,都在低湿滩地和过渡区存在空间自相关且变程相似 ,在风沙沉积区不存在空间自相关。赖草的空间分布格局在低湿滩地为偏离随机适度聚集的分布格局 ,在过渡区近似于聚居分布 ,而在风沙沉积区为均匀分布格局     

内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析

利用半方差函数分析法对内蒙古荒漠草原生长盛期(6—8月)的植被盖度时空变异特征的研究表明,荒漠草原生长盛期的植被盖度半方差函数形态符合指数模型,但函数曲线的形态和各参数在不同月份变化较大。其中,6月的植被盖度变程最大,达到100 m;7月植被盖度的半方差函数形态具有巢式等级结构;8月植被盖度的变程最小,仅为15 m,但空间变异程度最高。3个月的结构比介于72%—85%,具有较强的空间自相关。各向异性分析表明,6月植被盖度在135°方向的半方差函数值明显低于其它3个方向(0°、45°、90°),具有各向异性特征;而7月和8月植被盖度的各向异性比接近于1,表现为各向同性。研究结果表明,荒漠草原植被盖度空间异质性的时间动态不容忽视,在野外采样或制图时,要根据时间合理控制采样范围。     

气候因子和人类活动对松辽流域植被叶面积指数动态的影响

了解气候变化和人类活动对植被的影响对陆地生态系统可持续发展具有重要意义。基于月尺度MODIS LAI、气象等数据,采用基于像元的趋势及偏相关分析、时滞与累积效应分析和改进的残差分析等方法,评估松辽流域2001-2021年生长季植被叶面积指数(LAI)动态,在顾及时滞与累积效应的情况下探究气候与人为驱动因素对植被的影响。结果表明:(1)松辽流域LAI总体呈"平原低,山地高"的空间分布格局。近21年植被LAI在波动中呈上升趋势,未来植被变化以持续改善为主,但内蒙古西部草原及大、小兴安岭局部地区仍存在退化风险。(2)LAI总体上与气温、降水呈正相关,相较气温植被生长对降水更敏感。LAI变化的时间效应随气候因子、覆被类型及植被分区的不同而发生变化。LAI对气温的主要时间效应为2个月滞后和0-1个月累积,而对降水主要为无显著滞后和1个月累积。(3)气候变化和人类活动的联合作用是影响松辽流域植被LAI动态的主要原因,两者对植被变化的贡献分别占41.7%和58.3%,同时考虑时滞和累积效应时,提升了气候因子对植被生长的解释度。     

中温型草原和暖温型草原大针茅+羊草群落结构特征的比较

运用植被水平地带性原理在南北样带（NSCT）草原生物群区中温型草原和暖渐型草原内的典型草原地带各选择一个研究站点,于1999-2000年5-9月份对大针茅 羊草群落的数量结构、α多样性、生活型功能群组成、地上生产结构、C3和C4植物组成及群落生长动态特征进行了比较研究。结果表明：暖温型草原群落高度（h）、生态优势度（C）、C4植物比例（％）和单位叶速率（ULR）较高,生长动态曲线呈双峰型且第1峰大于第2峰;中温型草原物种丰富度（R）、群落密度(d)、物种多样性（H'）、群落均匀度（E）、F/C值、叶面积指数（LAI）、叶面积持续时间（LAD）和干物质生产能力（P）较高,生长动态曲线呈单峰型,初期生长较快。虽然两站点平均降水量相近,但温度、热量差异较大,年蒸发力不同,并影响到天然降水及土壤水分、养人供给的有效性,可能是导致其群落结构与生长动态差异的主要原因。     

西藏高原高寒草原生态系统植被C／N值的分布特征及其影响因素

以西藏高原高寒草原生态系统的4个自然地带（高山草原、高山灌丛草甸、山地半荒漠与荒漠以及山地灌丛草原）的19个草地型植被为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,对高寒草原生态系统植被C／N值的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明：西藏高原高寒草原植被C／N值总体上呈现出东西部低而中间高的态势以及斑块状交错分布的格局。不同自然地带间和不同草地型间植被地上部分和根系的C／N值有明显差异,且地上部分的C／N值均大于根系。19个草地型植被地上部分的平均C／N值为34．17,变异系数为35．87％;根系的平均C／N值为29．58,变异系数为40．02％。4个自然地带植被地上部分的平均C／N值为31．98,变异系数为13．82％;根系的平均C／N值为31．86,变异系数为16．92％。回归分析结果显示：植被地上部分C／N值与地上部生物量以及土壤全N和全K含量呈显著正相关、与植被高度呈显著负相关;根系C／N值与海拔和20～30em土壤容重呈显著正相关、与年均降水量和年均蒸发量呈显著负相关,这些因子均为影响西藏高原高寒草原植被C／N值的关键环境因子。总体上看,地理因子、气候因子和土壤物理因子对西藏高原高寒草原生态系统植被C／N值的影响不显著,而植被因子和土壤化学因子则对其有显著影响。     

中国东北羊草草原生长季内产量生态模拟及信息参数应用

通过对中国北方羊草草原生物量动态、生物量垂直空间格局及其与环境因子相互关系等主要产量生态数量特征的模拟与内在相关性的研究 ,结果表明 ,草地地上生物量的生长规律呈“单峰”型 ,最大地上生物量出现在 8月 5日 ,其值为1 97.3g· m- 2 干物质 ,而后下降 ;在达到峰值前 ,符合 logistic模型 ,进一步分析模型有关特征值获得了草地有效管理期为返青后的第 73天到第 1 1 9天等十分重要的产量生态信息参数。生长季内地上生物量动态与前一个月的平均气温 ( R=0 .82 87)和积累降雨量 ( R=0 .8932 )均呈极显著正相关 ,这是实施科学水肥管理的重要参数 ;而地上部生物量最大绝对增长速率 ( AGR)出现在 6月 2 0日至 7月 5日 ,平均为 3.35 33g· m- 2 · d- 1干物质 ;而地上部生物量最大相对增长速率( RGR)出现在 5月 2 0日至 6月 5日 ,平均为 0 .0 6 6 2 g· g- 1· d- 1干物质 ;在生长后期绝对增长速率和相对增长速率均出现负值 ,这表明地上部生物量的生长效率在生长初期最高。地上生物量垂直空间格局由下向上呈幂函数变化 ,其模型为 :Bn=a Xb,其中 93%的产量集中在 4 0 cm以下 ,这对不同的家畜的选择利用与刈割利用提供了依据 ;不同种群对草原牧草产量形成的作用是不同的 ,羊草种群对草原牧草产量形成的正向     

秦巴山地植被绿度特征及其对地表水热的响应

地表水热通过影响土壤和大气间的水分交换以及植被生长用水对植被格局起关键作用。使用2000—2020年MODIS叶面积指数(Leaf area index, LAI)作为秦巴山地植被绿度的评价指标,基于遥感技术获取同时段地表温度(Land surface temperature, LST)和温度植被干旱指数(Temperature vegetation drought index, TVDI),用于指示地表水热状况。结合坡向和海拔等地形因素,使用均值和趋势法分析了秦巴山地植被绿度的时空特征;采用时滞相关性分析、主导因素分析探究了植被绿度与地表水热的相关关系,以及影响植被绿度变化的主导因素;借助广义可加模型,结合植被类型探讨了植被绿度与地表水热的非线性关系。结果表明：(1)秦巴山地LAI集中在1—5之间,LAI均值随海拔先增后减,不同坡向LAI差异较大,表现为大巴山北坡>大巴山南坡>秦岭南坡>秦岭北坡>西秦岭。秦巴山地LAI高值区与地表水热较好的地区在空间分布上具有一致性,LAI低值区与LST低值区或TVDI高值区较为一致。(2)秦巴山地LAI以由增变减趋势为主,变...     

祁连山中部金露梅种群生长过程中的植被光谱特征

金露梅灌丛是祁连山最具代表性的高寒落叶灌丛,其生长过程对生态系统服务功能有重要影响。2015年生长季对其叶功能性状进行了观测,并利用地物光谱仪(ASD)对金露梅灌丛不同物候期的高光谱反射率进行了测定。结果表明:金露梅灌丛的叶面积、叶面积指数(leaf area index,LAI)、绿色叶面积指数、叶片叶绿素含量(以SPAD值表示)从生长初期开始呈现先增大,到生长后期开始下降的规律;不同物候期金露梅灌丛的反射光谱波形曲线变化规律基本相似;植被指数NDVI、EVI、CI_(red edge)与LAI、叶片SPAD值均达到了显著(P0.05)或极显著相关(P0.001);EVI与LAI的相关性最好,NDVI与叶片SPAD值的相关性在整个生长阶段最为稳定。根据相关性分析,建立了不同物候期金露梅灌丛LAI、SPAD预测模型,为金露梅植被生长过程的遥感监测提供了方法。     

黄土区不同恢复年限草地群落生物量及根冠比对氮添加的响应

大气氮沉降增加作为全球变化的主要环境问题之一,已引发人们的广泛关注,持续的氮沉降对草地生态系统的组成、结构和功能产生重要影响。为深入了解草地恢复进程中群落生物量和根冠比对氮沉降的响应,以黄土区3个不同恢复年限（初期12a、中期28a和后期37a）的天然草地为研究对象,通过设置6个氮添加水平,CK （0）、N1（2.34g m^-2a^-1）、N2（4.67g m^-2a^-1）、N3（9.34g m^-2a^-1）、N4（18.68g m^-2a^-1）、N5（37.35g m^-2a^-1）来测定草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量,并计算根冠比和氮响应效率（NRE）。结果表明：（1）地上生物量在恢复中期最大,随氮添加梯度增加,地上生物量在恢复初期和恢复后期呈不显著上升趋势,对氮添加表现为非线性的正响应（ΔNRE>0）,在恢复中期呈不显著下降趋势,对氮添加表现为非线性的负响应（ΔNRE<0）。（2）群落地下生物量对氮添加无显著响应,总生物量只有在恢复后期的N4添加水平下,与对照存在显著差异。（3）根冠比在恢复初期时,N3添加水平下显著高于对照和其他氮添加水平,其余恢复年限对氮添加无显著响应。综上所述,通过分析比较黄土区不同恢复年限草地群落的地上、地下及总生物量和根冠比对氮添加的响应。建议对该区域开展试点实验,实行适应性草地管理,如进行两年一次刈割或轻度放牧（2只羊/hm²）,来探寻更科学有效的管理措施,使草地实现系统性恢复,进而满足生态系统容量和社会需求的变化。     

基于物候相机归一化植被指数估算高寒草地植物地上生物量的季节动态

准确评估地上生物量对优化草地资源管理和理解草地碳、水和能量平衡具有重要意义。该文通过近地遥感归一化植被指数(NDVI)构建最优经验模型, 对青藏高原高寒草地地上生物量进行估算。该文利用2018-2019年5-9月野外实测的地上生物量和植物冠层光谱仪(RapidSCAN)测定的NDVI_RS数据, 构建了生长季不同时期地上生物量的估算模型; 并结合2018年NetCam物候相机测定的NDVI_Cam时间序列数据, 实现地上生物量季节动态的模拟。主要结果: (1) NDVI_Cam、NDVI_RS与地上生物量具有相似的单峰型季节变化格局, 但NDVI峰值出现的时间(7月)较地上生物量(8月)更早; (2)基于NDVI的生物量估算最优经验模型在5、7和9月是幂函数, 在6和8月是二次多项式, 估算精度为0.29-0.77; (3)基于NDVI_Cam时间序列数据, 生长季不同时期建模(R² = 0.91)较单一时期(9月)建模(R² = 0.49)对地上生物量季节动态的估算更为准确。这些结果表明, 近地遥感是估算高寒草地植物地上生物量的有效手段, 开展季节性植物生长调查将有助于准确评估草地资源。     

不同海拔梯度高寒草地地上生物量与环境因子关系

以新疆天山南坡的巴音布鲁克高寒草地为研究对象,沿海拔每升高100m设置1块样地,共9个样地,研究了海拔梯度变化条件下高寒草地地上生物量与环境因子的关系.研究表明:紫花针茅、羊茅群落分布在海拔2460～2760m,地上生物量为52.2～75.9g.m-2,线叶嵩草 紫花针茅群落分布在海拔2860m,地上生物量为53.2g.m-2,线叶嵩草、天山羽衣草、细果苔草群落分布在海拔2960～3260m,地上生物量为62.1～107.4g.m-2;7—8月平均相对湿度对群落总的地上生物量影响较大;海拔与禾本科的地上生物量呈显著负相关,与莎草科呈显著正相关;7—8月平均气温是决定禾本科和莎草科功能群地上生物量的主导因子,回归方程分别为Y=13.467X-97.284和Y=171.699-15.331X;海拔与平均气温和pH值呈极显著负相关(P<0.01),与平均相对湿度呈极显著正相关(P<0.01),与速效N含量和土壤含水量呈显著正相关(P<0.05).     

Response of plant biomass to nitrogen addition and precipitation increasing under different climate conditions and time scales in grassland

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。     

宁夏盐池苜蓿人工草地地上生物量季节动态研究

在干旱半干旱地区对草地进行水分生态学研究有重要意义,笔者曾对此提出过一些见解,并做过一些工作。本文旨在从人工草地苜蓿(Medicago sativa)种群地上生物量动态方面考察,为合理管理和利用苜蓿人工草地提供科学依据。     

草地生态系统生物量在不同气候及多时间尺度上对氮添加和增雨处理的响应

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。     

Response of plant biomass to nitrogen addition and precipitation increasing under different climate conditions and time scales in grassland北大核心CSCD

Aims Plant biomass accounts for the main part of grassland productivity. The productivity of grassland regarded as one of important ecosystem function is always co-limited by nitrogen and water availability, therefore, how grasslands respond to atmosphic nitrogen (N) addition and precipitation increasing need to be systematically and quantitatively evaluated at different climate conditions and temporal scales. Methods To investigate the impact of nitrogen addition and precipitation increasing on grassland biomass over climate conditions and temproal scales, a meta-analysis was conducted based on 46 papers that were published during 1990-2017 involving 1 350 observations. Important findings Results showed that: (1) N addtion, precipitation increasing and the combinations of these two treatments significantly increased the aboveground biomass (37%, 41%, 104%), total biomass (32%, 23%, 60%) and the ratio of aboveground biomass to belowground biomass (29%, 25%, 46%) in grassland ecosystem. Belowground biomass showed no response to single N addtion, but could be significantly enhanced together with increaseing precipitation; (2) The response of grassland biomass under these N addtion and the increasing of precipitation showed obvious spatial pattern under different climate conditions. The N addition tended to increase more aboveground biomass, total biomass and the ratio of aboveground biomass to belowground biomass under high sites with high mean annual air temperature (MAT) and mean annual precipitation (MAP) while precipitation increasing tended to simulate more belowground biomass and total biomass under low MAT and MAP sites; (3) In addition, the response of grassland biomass under these two global change index showed obvious temporal pattern. With the increase of duration of N addition, the belowgound biomass tended to decrease, while the aboveground biomass, total biomass and the ratio of aboveground biomass to belowground biomass tended to increase under N addition. With the increase of duration of precipitation manipulation, the total biomass showed no response to precipitation increasing, while aboveground biomass, belowground biomass and the ratio of aboveground biomass to belowground biomass tended to be enhanced. The results indicated that aboveground biomass was more likely to be enhanced than belowground biomass under N addition or precipitation increasing in the long term. © 2018 Editorial Office of Chinese Journal of Plant Ecology. All rights reserved.     

厚穗宾草地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学的方法对厚穗宾草种群地上部生物量与株高的关系进行了分析研究.结果表明:厚穗宾草种群地上部生物量与株高之间存在着明显的分形关系.不同时期,不同高度的植株在空间分布结构存在着相似性,各时期分维数分别为1.993 1(3月),1.317 3(5月),1.618 2(6月),2.119 1(7月),1.935 6(8月),1.668 6(9月).整个生长季,分维数呈抛物线型,7月份达到最大值,并且生长后期的较大植株同生长前期的植株相似,分维数为1.466 8.     

Climate change alters interannual variation of grassland aboveground productivity: evidence from a 22-year measurement series in the Inner Mongolian grassland

Climate change is known to influence interannual variation in grassland aboveground net primary productivity (ANPP), or seasonal biomass, but direct, long-term ground observations are rare. We present a 22-year (1982–2003) measurement series from the Inner Mongolia grassland, China, to examine the effect of climate change on interannual variations in ANPP and monthly aboveground biomass (MAB). ANPP exhibited no increase over 1982–2003 but there was an association with previous-year precipitation. MAB in May increased by 21.8% from 47.8 g m⁻² (averaged for 1982–1984) to 58.2 g m⁻² (2001–2003), whereas there was no significant variation in June, July and August, and a decrease of 29.7% in September. The MAB increase in May was correlated with increases in precipitation and temperature in the preceding months. These findings suggest that the effects of climate change on grassland production vary throughout the growing season, with warmer and wetter springs resulting in increased biomass early in the growing season, and drier falls causing a decrease in biomass late in the growing season.