高寒矮嵩草草甸植物类群对模拟降水和施氮的响应

 研究了青藏高原高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草甸植物类群对模拟夏季增减雨量、冬春增雪以及增施氮肥下的响应。结果表明：1999年模拟减少降雨20%～40%和增加雨量20%～40%下禾草类、杂类草和莎草类的综合优势比（SDR）和地上生物量变化均不显著。冬春增雪100%有利于禾草类夏季的生长,冬春增雪对植物类群的影响大于夏季雨量的增加。夏季增施氮150 kg·hm－2和增施氮300 kg·hm－2禾草类的盖度比、高度比、SDR和地上生物量明显增大,而杂类草的盖度比和高度比、SDR及地上生物量在施氮300 kg·hm－2下显著减低,在施氮150 kg·hm－2水平上禾草类的生物量的增加与杂类草生物量的降低存在相互补偿的作用机制。在水分资源不利的（如减少雨量）的干扰下,其敏感性表现为杂类草大于禾草类,莎草类最小。莎草类植物对各种处理下响应不敏感,也说明它对资源环境的波动有很强的适应性。缺水年（1999年）模拟增加雨量20%～40%的条件下,可缓解降水量减少的影响,相反模拟减少雨量20%～40%会增强干旱的影响程度。     

高寒矮嵩草草甸物种多样性与功能多样性对初级生产力的影响

自然生态系统中植物物种多样性是否随功能多样性变化而影响初级生产力的问题存在很大争议。在高寒矮嵩草草甸,对不同放牧强度、不同利用格局和土壤资源水平的4种生境（Ⅰ.畜圈：重度放牧、资源丰富;Ⅱ.牧道：中度放牧、资源适中;Ⅲ.人工草地：轻-中度放牧、资源贫乏;Ⅳ.封育草地：不放牧、资源贫乏）中物种多样性与功能多样性的变化及其对初级生产力的影响进行了研究。结果表明：物种多样性在牧道生境最高,符合中度干扰理论的预测;人工草地物种多样性低但功能多样性却最高;封育草地物种多样性和功能多样性均较高;物种多样性与地上生物量呈正相关,而功能多样性则与地上生物量呈负相关。表明功能多样性不随物种多样性而变化,二者可能在一定程度上是相互独立地作用于生产力的。群落生产力和生物多样性受生境资源、物种特征、放牧历史和放牧强度等因素的综合影响。     

公路碾压干扰下群落植物多样性——以藏北矮嵩草草甸为例

运用时空替换法,以空间变换替代时间变换,对公路碾压干扰下藏北矮嵩草草甸恢复演替中不同阶段群落植物多样性进行研究.结果表明：各草地群落样方中共出现高等植物33种,其中菊、豆、禾本科和蔷薇科合计16种,占48.48﹪,在其自然恢复演替所起的作用最大;莎草科植物作为顶级群落的建群种具有重要作用.物种构成具有明显的阶段性特征：演替前期以1年生和2年生植物为主;中期多年生草本植物逐渐占据优势;后期矮嵩草成为单优势种;菊叶萎陵菜和二裂萎陵菜几乎贯穿始终.物种积聚主要是在演替前期和中期完成,其积聚过程符合二次曲线.演替后期群落植物多样性程度最高,多样性随演替进程表现为逻辑斯谛增长规律：前期群落物种丰富度较低,均匀度较高,生态优势度？也比较高,但综合多样性较低;中期群落的均匀度下降,生态优势度也同时下降,综合多样性高;后期矮嵩草成为群落的单优势种,群落的均匀度和生态优势度均下降,综合多样性仍然增加.     

矮嵩草草甸植物群落数量特征对模拟增温的响应

在5个(A～E)直径不同的开顶式增温小室(OTCs)环境条件下,通过连续5年(2002～2006)的野外试验,分析了植物生长季矮嵩草草甸植物群落地上部分生物量、平均高度、盖度对模拟增温的响应.结果表明:(1)开顶式增温小室能够有效改变微气候环境,室内气温比室外增加0.24～3.41℃,其增温幅度与温室面积大小呈显著负相关(r=-0.993 1·).(2)随着试验时间的持续,各温室植物群落地上部分生物量均逐渐升高,第1年以温室B略高(202.01 g/m2),而第5年以温室A最高(414.56 g/m2)且显著高于其它处理和对照(P<0.05).(3)植物群落平均高度在同一温室呈逐年增加的趋势, 第5年显著高于其它年份(P<0.05);而不同温室间的植物群落平均高度随着室内温度的增高而逐渐显著增加.(4)植物群落总盖度呈逐年上升的趋势,至第5年已接近或达到100%;各温室间分盖度之和无显著差异(P>0.05),而其年际间变化差异极显著(P<0.001),2004～2006年分盖度之和均极显著高于2002和2003年,而2003年又显著高于2002年.可见,随着温室气温的逐渐增加,矮嵩草草甸植物群落地上部分生物量、平均高度、盖度均表现为逐渐上升的趋势.     

高寒草甸群落植物多样性和初级生产力沿海拔梯度变化的研究

 对不同海拔梯度高寒草甸群落植物多样性和初级生产力关系的研究结果表明：1）不同海拔梯度上,中间海拔梯度群落植物多样性最高,即物种丰富度、均匀度和多样性最大;2）不同海拔梯度上,群落生产力水平和物种丰富度中等时,物种多样性最高;3）随着海拔的逐渐升高,地上生物量逐渐减少;4）地下生物量具有“V”字形季节变化规律,在牧草返青期和枯黄期地下生物量最大,7月最小,且地下生物量主要分布在0～10 cm的土层中。地下生物量垂直分布呈明显的倒金字塔特征。     

青藏高原矮嵩草草甸种子库的初步研究

青藏高原矮嵩草草甸种子库的初步研究邓自发周兴民王启基（中国科学院西北高原生物研究所,西宁８１０００１）ＴｈｅＳｔｕｄｉｅｓｏｆＳｅｅｄＢａｎｋｏｆＫｏｂｒｅｓｉａｈｕｉｌｉｓＭｅａｄｏｗｉｎＱｉｎｇ＿ＺａｎｇＰｌａｔｅａｕ．ＤｅｎｇＺｉｆａ,Ｚｈｏｕ...     

高寒矮嵩草草甸地上生物量与气象因子的关系

初级生产量是生态系统研究的主要内容之一。初级生产量的高低,决定了整个系统的生产力。初级生产量一方面取决于群落类型、种类组成、结构特征;另一方面它又受到周围环境条件的制约。高寒草甸是青藏高原上主要的植     

高寒矮嵩草草甸群落光合作用的“午休”现象

自然条件下,植物光合作用的日变化在全晴天多数表现为"午休"型。然而,长期以来,许多人认为在青藏高原的广大地区,植物的光合作用井不存在"午休"现象,并认为这是高原植物的光合生理特性（黄庆榴等1962,苏梯之和潘锦珊1981,张树源1988）。这到底是不是一种普遍现象？是高原独特自然环境条件决定的,还是高原植物本身具有的生理特性？为了进一步探讨这些问题,我们从1990年起,应用红外CO。分析技术在高寒矮嵩草草甸进行了群落光合作用气体代谢的研究,发现矮嵩草草甸的群落光合作用表现出一定程度的"午休",并对其形成机理进行了初步…     

高寒矮嵩草草甸大气-土壤-植被-动物系统碳素储量及碳素循环

对高寒矮嵩草草甸生态系统中大气 -土壤 -植被 -动物分室碳素储量及碳素循环进行了研究 ,结果表明 ,草毡寒冻雏形土土壤库 0～ 30 cm碳素储量为 2 4 7.30 t C/ hm2 。土壤 CO2 平均释放速率 70 .94± 54.76kg/ (hm2· d) ,年释放量为 6.630 t C/ (hm2·a) ,比退化草地 4.62 0 t C/ (hm2·a)释放量高。植物包括根系总固碳量为 4.648t C/ (hm2· a) ,动物亚系统中 ,藏系绵羊个体同化的碳素为 7.562 kg C/ (hm2· a) (成年羊 ) ,作为畜产品迁出生态系统。生态系统初级生产固碳量占每年土壤 CO2 释放量的 70 .1 6% ,占生长季土壤 CO2 释放量的 96.43% ,退化草地土壤 CO2 释放量比初级生产固碳量要低。认为高寒矮嵩草草甸生态系统土壤是大气温室气体 CO2 的小的排放源。     

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。     

高寒矮嵩草草甸两种主要植物耐牧性的比较

通过野外控制实验,研究了刈割(留茬3 cm、留茬1 cm及不刈割)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)处理对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)补偿高度、株高相对生长率、比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量的影响.结果表明:2物种的株高和地上总生物量在刈割后均为低补偿响应,但其株高相对生长率显著提高,并均随年份而增加;垂穗披碱草比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量对刈割损伤更加敏感;尽管施肥能显著提高2物种上述各项指标,但在不同处理条件下矮嵩草的耐牧性指数均小于垂穗披碱草;浇水的作用不显著.说明2物种的耐牧性依赖于土壤养分资源获得性,矮嵩草的耐牧性强于垂穗披碱草.     

高寒草甸小嵩草种群繁殖生态学研究

研究从繁殖生态学的角度对高寒草甸小嵩草（Kobresia pygmaea)种群进行了初步研究。结果表明：小嵩草属寒冷中生密丛短根茎地下芽植物,在高寒生境中采用以营养繁殖为主、有性繁殖为辅的繁策略,具体体现在以下几个方面：虽然小嵩草种子产量达4553.8粒／m^2,但种子萌发率较低,室内和野外萌发率分别仅有4％和1％,经氢氧化钠溶液和赤霉素溶液处理后的种子萌发率分别为1％和2％,而削去种皮后种子萌发率达52．6％,种皮坚硬是造成种子萌发率低的主要原因;进入种子库、保留至返青期且具有活性的种子仅占种子总数的24．35％,其室内萌发率仅有3％,而在野外理论实生苗仅为11．09个／m^2,与此相反小嵩草营养繁殖所形成的新个体数为6256．25个／m^2,远远多于种子萌发所形成的实生苗数。此外,小嵩草营养繁殖效力也远高于有性繁殖效力,营养繁殖效力占总繁殖效力的90．92％。     

Nitrogen controls the net primary production of an alpine Kobresia meadow in the northern Qinghai‐Tibet Plateau

Net primary production (NPP) is a fundamental property of natural ecosystems. Understanding the temporal variations of NPP could provide new insights into the responses of communities to environmental factors. However, few studies based on long‐term field biomass measurements have directly addressed this subject in the unique environment of the Qinghai‐Tibet plateau (QTP). We examined the interannual variations of NPP during 2008–2015 by monitoring both aboveground net primary productivity (ANPP) and belowground net primary productivity (BNPP), and identified their relationships with environmental factors with the general linear model (GLM) and structural equation model (SEM). In addition, the interannual variation of root turnover and its controls were also investigated. The results show that the ANPP and BNPP increased by rates of 15.01 and 143.09 g/m² per year during 2008–2015, respectively. BNPP was mainly affected by growing season air temperature (GST) and growing season precipitation (GSP) rather than mean annual air temperature (MAT) or mean annual precipitation (MAP), while ANPP was only controlled by GST. In addition, available nitrogen (AN) was significantly positively associated with BNPP and ANPP. Root turnover rate averaged 30%/year, increased with soil depth, and was largely controlled by GST. Our results suggest that alpine Kobresia meadow was an N‐limited ecosystem, and the NPP on the QTP might increase further in the future in the context of global warming and nitrogen deposition.     

放牧方式影响高寒草地矮生嵩草种子大小与数量的关系

种子大小和种子数量变异是植物适合度研究的核心问题, 探究不同大型草食动物对嵩草(Kobresia spp.)草地优势种种子大小与数量的影响, 有助于了解其繁殖策略和种群更新机制。该研究依托青藏高原高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台, 对不放牧(对照)、牦牛单牧、藏羊单牧、牦牛藏羊1:2混牧、牦牛藏羊1:4混牧、牦牛藏羊1:6混牧6个放牧处理下矮生嵩草(K. humilis)的种子大小和数量特征, 种子大小和数量与生殖性状的关系, 种子大小和数量的权衡关系进行研究。结果显示: 1)放牧处理增加矮生嵩草种子大小15%以上, 增加种子数量30%以上; 除了牦牛藏羊1:2混牧处理, 其他放牧处理与对照相比种子大小变异系数降低15%以上, 种子数量变异系数降低25%以上。2) Pearson相关分析结果显示, 放牧处理下矮生嵩草种子数量、种子大小与生殖相关性状均呈正相关关系。3)放牧处理增加了矮生嵩草种子大小与数量的权衡, 单条生殖枝质量是影响种子大小与数量权衡的重要性状。研究表明, 即使是中度放牧, 家畜依旧是矮生嵩草资源获取的限制性因子; 长期的放牧改变了矮生嵩草性状间的潜在联系和权衡关系, 稳定了种子大小和种子数量特征, 并通过提高种子大小和种子数量的方式优化繁殖策略, 提高了子代的竞争力和适合度。     

物种组成对高寒草甸植被冠层降雨截留容量的影响

高寒草甸退化减少地上生物量、叶面积指数(LAI),因而减少冠层降雨截留容量(S)。但是,未有研究评价物种组成改变对S的影响。用水浸泡法和水量平衡法研究青藏高原高寒草甸3个不同退化阶段下(未退化、轻度退化、中度退化)的S变化规律,并评价物种组成改变对S的影响。结果表明:高寒草甸退化显著减少S(P<0.05)。在未退化、轻度退化、中度退化的高寒草甸,水浸泡法测得的S分别为0.612 mm,0.289 mm 和0.217 mm;水量平衡法测得的S分别为0.979 mm,0.493 mm 和0.419 mm。物种组成改变对S的影响表现为:随着高寒草甸的3个不同退化阶段,S减少的幅度先大于后小于LAI减少的幅度。原因是:(1)在未退化的草甸,鹅绒委陵菜(Potentilla arserina)的叶面积占有显著优势,占总叶面积的31.18%;在轻度退化的草甸,禾本科植物(Graminoid)的叶面积占有显著优势,占总叶面积的44.41%,而鹅绒委陵菜是稀有种,仅占总叶面积的3.76%;在中度退化的草甸,鹅绒委陵菜的叶面积占有显著优势,占总叶面积的19.91%;(2)鹅绒委陵菜的叶单位面积吸附水量(S_L)是禾本科植物的大约2.5倍。     

Nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow communities to degradation

为了阐释青藏高原高寒草甸退化的关键生态过程, 该研究依托藏北高原草地生态系统研究站(那曲站), 设置不同退化梯度实验, 即对照、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个梯度, 探究群落生产力和物种多样性对不同退化强度的响应机制。结果表明: 1)随着退化程度不断加剧, 地上生物量呈现线性或非线性增加趋势, 在重度退化处理下, 地上生物量显著高于对照32.3%, 其中高山嵩草(Kobresia pygmaea)地上生物量呈非线性下降趋势, 而矮火绒草(Leontopodium nanum)地上生物量呈非线性增加趋势; 2)与地上生物量的响应模式相反, 随着退化程度加剧, 地下生物量与总生物量均呈现非线性降低趋势; 3)高寒草甸退化过程中, 物种辛普森指数、丰富度指数、香农多样性指数和均匀度指数均呈现非线性上升趋势。结构等式方程结果表明, 土壤碳含量和体积含水量与地下生物量均呈现显著的正相关关系。土壤碳含量、体积含水量和砾石质量比对地上生物量无显著影响, 土壤碳、氮含量与物种多样性指数呈现显著的负相关关系。研究认为地上生产力的变化不能很好地指示草地的退化程度, 建议今后研究应以可食性牧草和毒杂草等植物功能群的变化来衡量草地退化。     

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响

为明晰牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的分异影响,通过2年模拟践踏和降水双因子控制试验,研究了践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响。研究结果表明,践踏处理提高了0—20 cm土层土壤速效氮和速效钾含量,降低了0—20 cm全磷、脲酶和0—10 cm速效磷、碱性磷酸酶和有机质含量,且适度践踏促进了全氮的矿化。随降水强度的增加,0—30 cm土层土壤全氮和0—20 cm全磷和脲酶活性呈单峰曲线的变化态势,在平水下达到峰值;降水显著降低了0—30 cm土层土壤速效氮、磷、钾和0—10 cm土层土壤全钾含量,对土壤有机质含量无显著影响(P0.05)。同一放牧强度下,藏羊践踏区的土壤养分和酶活性优于牦牛践踏区,但差异不显著(P0.05)。综合可得,家畜的践踏作用促进了土壤氮和钾的矿化,抑制了磷的累积且加速了表层土壤有机质的耗竭,降低了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性;适度降水提高了土壤全氮、全磷含量及酶活性,降水过多则相反。适度的家畜践踏与降水相耦合下草地土壤的养分循环和酶活性要优于重度践踏和不践踏小区。在对草地的适度放牧利用前提下,应注重土壤含水量和放牧畜种对草地的影响。草地干旱或土壤含水量过高时,应适当减少放牧畜种中牦牛比例增加藏羊比例,以期使草地得到健康可持续发展。     

高寒草甸植物群落物种多样性和生产力关系的光竞争研究

通过施肥形成的生产力由低到高的过程中,物种多样性往往降低。总体竞争假说认为对所有资源的竞争作用对多样性的影响随着生产力提高而加剧,导致物种多样性的下降;光竞争假说则认为随着生产力提高,种间竞争从低生产力时的地下竞争转向高生产力时的光竞争,是光竞争导致了物种多样性的下降。为了验证这两种假说,本文通过在甘南玛曲高寒草甸的均匀施肥实验,研究了光竞争对高寒草甸植物群落物种多样性和生产力关系的影响。结果表明：(1)随着施肥梯度的增加,大部分植物的生长速率加快,高度和叶面积增加;(2)随着施肥梯度的增加,植物群落地上总的生物量提高,叶面积指数增加,透光率降低,物种多样性减少;(3)个体大小不对称的光竞争导致了高寒草甸植物群落物种多样性随施肥梯度的增加而减少。