Methane emissions by alpine plant communities in the Qinghai-Tibet Plateau

For the first time to our knowledge, we report here methane emissions by plant communities in alpine ecosystems in the Qinghai-Tibet Plateau. This has been achieved through long-term field observations from June 2003 to July 2006 using a closed chamber technique. Strong methane emission at the rate of 26.2+/-1.2 and 7.8+/-1.1microg CH4 m-2h-1 was observed for a grass community in a Kobresia humilis meadow and a Potentilla fruticosa meadow, respectively. A shrub community in the Potentilla meadow consumed atmospheric methane at the rate of 5.8+/-1.3microg CH4 m-2h-1 on a regional basis; plants from alpine meadows contribute at least 0.13Tg CH4 yr-1 in the Tibetan Plateau. This finding has important implications with regard to the regional methane budget and species-level difference should be considered when assessing methane emissions by plants.     

青藏高原北部多年冻土区草地植物多样性

研究了青藏高原北部多年冻土区草地群落植物多样性的特征。研究表明 :草地群落间丰富度指数差异不显著 ,均匀度指数和多样性指数差异显著 (P<0 .0 5 )。均匀度指数表现为高山嵩草 (Kobresia pygmaea)草甸 <紫花针茅 (Stipa purpurea)草原 <矮嵩草 (K.humilis)草甸 <青藏苔草 (Carex moorcroftii)草甸 ,多样性指数表现为高山嵩草草甸 <矮嵩草草甸 <紫花针茅草原<青藏苔草草甸。修路时破坏的矮嵩草草甸在次生恢复过程中 ,离公路 10 0 m处群落的丰富度指数 ,均匀度指数和多样性指数大于原生群落 ,而原生群落的多样性又大于 30 m和 5 0 m处群落的多样性。地上草地群落植物多样性伴随地下冻土退化过程表现为 ,以 1m2样方统计时 ,各个演替群落间的丰富度指数差异不显著 ,而以 10 0 m2样条统计时 ,高寒草甸和草原化草甸的丰富度指数显著大于沼泽草甸和稀疏草原 (P<0 .0 5 ) ,但均匀度和多样性指数在两种统计面积时均表现为先增加后下降的变化趋势。     

环境因子对西藏高原草地植物丛枝菌根真菌的影响

对西藏高原不同草地类型建群种植物的研究结果表明,寄主植物根围土壤AM真菌孢子密度与菌根侵染率之间无相关性;不同海拔条件下温度、降水量等的显著变化对草地植物AM真菌的发育和侵染具有重要影响,不同草地类型、土壤质地对AM真菌的影响亦较明显;在一定范围内,孢子密度随土壤pH、有机质含量的提高分别呈显著增加(r=0.5319^*,n=20)和下降趋势(r=-0.1973,n=20),菌根侵染率与土壤pH、有机质含量间则分别呈一定程度的负相关和正相关;高磷土壤环境对AM真菌的产孢和侵染均具有不同程度的抑制作用;最适AM真菌发育和产孢的土壤pH、有机质和有效磷含量范围分别为8.0～8.7、3.8～4.8g·kg和7.8～10.1mg·kg^-1;中度特别是重度退化草地对AM真菌的繁殖和侵染均具有不利影响,适度放牧对AM真菌关键种的保持具有重要意义;AM真菌对沙生苔草、矮生嵩草和扁穗莎草根系均具有良好的侵染效应.     

农艺与气候因素对青藏高原栽培大麦淀粉含量空间分布的影响

为了揭示不同环境因子对青藏高原栽培大麦籽粒淀粉含量(GSC)积累的影响程度,完善大麦GSC空间分异与环境因子的关系,明确青藏高原不同地区大麦品种GSC的环境效应,利用83个样点的地理、气候、土壤、农艺因子数据,研究了青藏高原栽培大麦GSC的分布特征,结果表明:(1)在地理水平方向上,青藏高原栽培大麦GSC的水平分布总体呈现出斑块状交错分布和南高北低的格局,并形成了以西藏拉孜、隆子、堆龙德庆、曲水、尼木、定日、萨迦、达孜、扎囊、日喀则、墨竹工卡、贡嘎、琼杰为中心的青藏高原中南部和以青海共和、贵德、海晏、同德为中心的青藏高原东北部等2个栽培大麦GSC高值区;(2)在地理垂直方向上,栽培大麦GSC的变化呈现出"S"型分布格局,即在海拔3300.0—3600.0 m以上,随着海拔的升高,栽培大麦GSC逐渐增加,在海拔4200.0 m与4500.0 m之间达到最高值,此后随着海拔的升高略有下降;(3)影响栽培大麦GSC的因子从大到小的顺序是穗密度﹥6月平均气温日较差芒长﹥9月平均气温1月平均气温年日照时数﹥≥0℃积温5月平均气温﹥8月平均气温日较差8月平均气温6月平均气温≥10℃积温6月平均月降水量5月平均月降水量7月平均相对湿度8月平均相对湿度7月平均气温。这一研究结果显示,对栽培大麦GSC影响最大的是基因型,其次是气候因素,土壤因素对GSC的影响不明显。影响栽培大麦GSC的农艺因子主要是穗密度和芒长,气候因子主要是拔节抽穗期的气温日较差和籽粒灌浆成熟期的平均气温,日照和降水的影响相对较小。     

1982-2015年青藏高原植被变化的主导环境因子

近几十年中随着全球气候环境变化,青藏高原处于变暖变湿过程之中,植被生长发生了显著变化。基于卫星遥感归一化植被指数(NDVI),采用增强回归树模型(BRT)定量分析了1982—2015年影响青藏高原植被生长变化的主要环境因子的相对重要性。结果表明：(1)整个青藏高原生长季(6—9月份)空间平均NDVI和降水呈上升趋势(1.265×10^-4 a^-1和0.746 mm/a,P>0.05);温度和土壤湿度呈现显著增加趋势(0.048℃/a和3.954×10^-4 a^-1,P<0.01);向下短波辐射显著减小(-0.070 W m^-2 a^-1,P<0.01)。(2)青藏高原34.0%地区NDVI表现出显著增加趋势,主要分布在青藏高原北部大部分地区和西部部分区域;9.2%地区NDVI呈显著减小趋势,主要位于青藏高原东部地区。(3)土壤湿度、年均温、年降水和向下短波辐射分别解释了生长季NDVI变化的42%,19%,10%和9%。(4)土壤湿度、年均温、年...     

黄土高原半干旱区柠条(Caragana korshinskii)树干液流动态及其影响因子

应用热脉冲技术在黄土高原神木县六道沟小流域于2006年6月13至25日测定了两种不同密度柠条(Caragana korshinskii)群落的树干液流动态.同时测量了土壤水分、太阳辐射、大气温度、相对湿度、风速、水汽压亏缺和作物参考蒸散等环境因子,并根据植物蒸腾的P-M公式,反推计算冠层导度.结果表明,除风速外,柠条树木液流与太阳辐射、大气温度、相对湿度、水汽压亏缺、作物参考蒸散均显著相关,且可用太阳辐射的线性表达式来估测.不同密度群落的日蒸腾量随叶面积指数增大而增加,叶面积指数为2.3的群落平均日蒸腾为3.83mm d-1m-2,而叶面积指数为1.1的林分平均日蒸腾1.64mm d-1m-2.冠层导度与气象因子关系复杂,当土壤水分不存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子显著相关,与水汽亏缺和相对湿度因子无相关性;当土壤水分存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子无相关关系,而与水汽亏缺和相对湿度因子显著相关.     

黄土高原半干旱区气候变化及其对马铃薯生长发育的影响

基于黄土高原半干旱区1988-2008年马铃薯生长发育定位观测资料、2007-2008年加密观测和1957-2008年地面气象观测资料,研究了气候变化对马铃薯生长发育的影响.结果表明：1957-2008年,研究区年降水量呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为-13.359 mm·(10 a)^-1;年均气温呈上升趋势,年均气温变化曲线线性拟合倾向率为0.239 ℃·(10 a)^-1;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.102 ·(10 a)^-1.从播种后第96 天开始,马铃薯块茎由缓慢生长转为迅速生长,在播种后第110天,马铃薯块茎的生长速度达最大;从播种后第124 天开始,马铃薯块茎从迅速生长又转为缓慢生长.从播种至出苗期的间隔日数为每10年缩短1～2 d,花序形成至采收期和全生育期的间隔日数均为每10年延长9～10 d.气候变暖导致马铃薯生育前期的营养生长阶段缩短以及生殖生长阶段和全生育期延长.     

降水对鄂尔多斯高原克隆植物分布的影响

鄂尔多斯高原地处半干旱区到干旱区的过渡带。通过沿鄂尔多斯高原从东到西的天然降水梯度的样带调查,分析了克隆植物的分布特征与降水的关系。结果表明:克隆植物的物种数量、占物种总数的比例和重要值以及根状茎型克隆植物的物种数量均与降水量呈显著正相关。5种优势植物克氏针茅、本氏针茅、黑沙蒿、赖草和短花针茅均为克隆植物,它们的分布也受降水影响。克氏针茅的密度、本氏针茅的盖度和密度、黑沙蒿的高度、盖度和密度以及赖草的高度均与降水量呈显著正相关。然而,赖草的盖度以及短花针茅的高度、盖度和密度均与降水量成负相关。因此,克隆植物在鄂尔多斯高原植被中具有重要作用,而且其作用随着降水量的增加而加强。     

日尺度下水热因子变化对青藏高原高寒草原生产力的影响特征

温度和降水变化显著影响高寒生态系统植被生长和系统功能。草地生产力作为草地系统功能强弱的重要体现,对气候变化,特别是温度和降水变化十分敏感。探究高寒草原生产力如何响应气候变化,对预测未来气候变化情景下高寒草地系统功能变化意义重大。前期研究大都从年或季节尺度探究气候变化对草地生产力的影响特征,缺乏更精细时间尺度的关联分析。本研究基于1997—2020年青藏高原高寒草原长期植被观测数据及相应气候资料,应用简单线性回归及偏最小二乘回归法(Partial Least Squares regression, PLS)探究了研究区草地地上净初级生产力对日尺度温度和降水变化响应特征。结果表明：(1)近24 a来研究区年平均气温和降水量分别以0.03℃/a和4.36 mm/a的速率显著升高;(2)近24 a来研究区草地生产力显著升高(增幅为5.24 g m^-2 a^-1),且与年平均温度和降水量呈显著正相关关系;(3)日尺度分析表明,不同阶段温度和降水变化对草地生产力的影响不同,其中5—8月和9—10月的温度及5—7月和9—11月的降水是影响研究区草地生产力的气...     

黄土高原半干旱区轮作休耕模式对土壤真菌的影响

通过田间试验,研究休耕（CK）、残膜覆盖、伏天深耕、施有机肥、秸秆还田和绿肥还田对土壤微生物量碳氮、酶活性及真菌群落的影响。结果表明,除过氧化氢酶外,不同处理对土壤微生物量碳氮、脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、pH及有机质均有显著影响。从门水平上看,土壤真菌群落主要由子囊菌门、担子菌门和被孢霉门构成。其中伏天深耕、玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年处理的子囊菌相对丰度分别为43.23%和69.38%,显著高于CK （33.71%）;从纲水平上看,座囊菌纲、粪壳菌纲、伞菌纲和被孢霉纲为优势菌纲,其中玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年处理以座囊菌纲为主（60.69%）,其余处理以粪壳菌纲为主（4.11%-24.79%）;真菌多样性指数施牛羊粪+深翻耕+连续3年种植豌豆（拌根瘤菌粉8.5 g/kg种子）并在盛花期翻压还田、玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年、玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕+连续3年种植箭筈豌豆并在盛花期翻压还田处理显著低于CK和其他处理,丰富度指数玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕+连续3年种植毛苕子并在盛花期翻压还田处理显著高于CK和其他处理;真菌营养类型玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年处理以腐生营养型为主（62.9%）,其他处理以病理营养型和腐生营养型为主。冗余分析和Monte Carlo置换检验结果显示,土壤微生物量碳、微生物量氮、pH和有机质含量对土壤真菌群落结构影响显著（P<0.05）。与休耕（CK）、残膜覆盖、伏天深耕相比,施有机肥、秸秆还田、绿肥还田结合深耕均降低了土壤中病理营养型真菌的相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。     

青藏高原湿地植物轻金属元素含量特征及其与环境因素的关系研究

以青藏高原湿地植物为研究对象,通过对青藏高原35个采样点的野外调查采样,对青藏高原湿地植物8种轻金属元素(Al、Mg、Ca、Sr、Ba、K、Na、Li)含量的特征及其与环境因素的关系进行分析。结果显示,不同湿地植物对不同轻金属元素的富集能力存在差异。轻金属元素在湿地植物体内的平均含量依次排序为:Li相似文献   

Effects of land use and environmental factors on the variability of soil quality indicators in hilly Loess Plateau region of China

Classical statistics methods were adopted to analyze the soil quality variability, its affecting factors, and affecting degree at a regional scale (700 km2) in the central part of hilly Loess Plateau region of China. There existed great differences in the variability of test soil quality indicators. Soil pH, structural coefficient, silt content, specific gravity, bulk density, total porosity, capillary porosity, and catalase activity were the indicators with weak variability; soil nutrients (N, P, and K) contents, CaCO3 content, cation exchange capacity (CEC), clay content, micro-aggregate mean mass diameter, aggregate mean mass diameter, water-stable aggregates, respiration rate, microbial quotient, invertase and phosphatase activities, respiratory quotient, and microbial carbon and nitrogen showed medium variation; while soil labile organic carbon and phosphorus contents, erosion-resistance, permeability coefficient, and urease activity were the indicators with strong variability. The variability of soil CaCO3, total P and K, CEC, texture, and specific gravity, etc. was correlated with topography and other environmental factors, while the variability of dynamic soil quality indicators, including soil organic matter content, nitrogen content, water-stable aggregates, permeability, microbial biomass carbon and nitrogen, enzyme activities, and respiration rate, was mainly correlated with land use type. Overall, land use pattern explained 97% of the variability of soil quality indicators in the region. It was suggested that in the evaluation of soil quality in hilly Loess Plateau region, land use type and environmental factors should be fully considered.     

丹江口水库水滨带植物群落空间分布及环境解释

探讨了环境因素对丹江口水库(南水北调中线水源地)水滨带植物群落空间分布的影响。通过对水滨带植物群落和环境因素的实地调查,用双向指示种分析(TWINSPAN)对201个水滨带植物群落进行分类;结合地形、土壤和水文因素用除趋势典范对应分析法(DCCA)分析环境因素对水滨带植物群落的影响;并对环境因素的解释能力进行定量分离。结果表明:(1)水滨带植物群落包括7种类型,分别是萹蓄群落、苘麻群落、细叶水芹+狗牙根群落、狗牙根群落、响叶杨-狗牙根群落、杜梨-白刺花-狗牙根群落和侧柏-牡荆-三穗苔草群落;(2)海拔和水淹影响对水滨带植物群落空间分布具有主导作用。海拔升高,水淹影响减弱,植物群落呈现由草本植物群落向木本植物群落变化的格局;(3)土壤因素的解释能力大于地形因素,水文因素的解释能力最小。各类环境因素之间存在交互作用,地形、水文和土壤因素三者间的交互作用最大,地形和土壤因素之间的交互作用最小。环境因素共解释水滨带植物群落空间分布的21.99%,未解释部分为78.01%。结果证明环境对植被的解释能力是由植被的复杂程度决定的,植被越复杂,环境的解释能力越低。     

Effects of fire intensity on plant species composition of sandstone communities in the Sydney region

Abstract Fire intensity measures the heat output of a fire, and variation in fire intensity has been shown to have many effects on the demography of plant species, although the consequent effects on the floristic composition of communities have rarely been quantified. The effects of variation in fire intensity on the floristic composition of dry sclerophyll vegetation with different fire histories near Sydney was estimated. In particular, differences in species abundance of woodland and shrubland communities subjected to four fire‐intensity classes: unburnt, low intensity (<500 kW m^?1), medium intensity (500–2500 kW m^?1) and high intensity (>2500 kW m^?1) were examined. The samples had a standardized previous fire frequency and season, thus minimizing the effects of other aspects of the fire regime. There was a clear effect of fire intensity on the relative abundances of the vascular plant species, with increasing intensity of the fire producing vegetation that was increasingly different from the unburnt vegetation. This pattern was repeated in both the woodland and shrubland vegetation types, suggesting that it was not an artefact of the experimental conditions. However, the effects of fire intensity on floristic composition were no greater than were the differences between these two similar vegetation types, with variation in fire intensity accounting for only approximately 10% of the floristic variation. Nevertheless, the effects of fire intensity on the abundance of individual species were consistent across taxonomic groups, with the monocotyledon and Fabaceae species being more abundant at higher than lower intensities, the Proteaceae and Rutaceae more abundant at intermediate intensities, and the Epacridaceae more abundant at lower rather than higher intensities. The number of fire‐tolerant species increased with increasing fire intensity, and those fire‐tolerant species present were most abundant in the areas burnt with medium intensity. The number of fire‐sensitive species did not respond to fire intensity, and those species present were most abundant in the areas burnt with low intensity. This suggests that either fire‐sensitive species respond poorly to higher fire intensities or fire‐tolerant species respond poorly to lower fire intensities, perhaps because of differences in seed germination, seedling survival or competition among adults.     

农业景观中环境因素对两栖类生物分布的影响

以黄河下游地区封丘县为研究区,在地理信息系统和R软件的支持下,在栖息地水平和景观水平上,分析了两栖类生物分布与栖息地变量(池塘水体溶解氧DO、电导率COND、浊度TURB、水体氨氮NH₃-N、池塘内植被盖度VEG_interior、池塘内挺水植物盖度EMER、池塘边缘植被盖度VEG_edge、两栖类幼虫捕食者PRE和池塘面积AREA)和采样点池塘250、500、1000、2000 m半径缓冲区内景观变量(池塘面积AP、与最近道路的距离DR、耕地面积AF、林地面积AW、Shannon多样性指数SHDI和蔓延度指数CONTAG)的关系.结果表明: 中华大蟾蜍的分布主要与栖息地变量中的PRE和较大缓冲区半径内的景观变量(AW2000、DR2000、SHDI1000、CONTAG1000)相关;黑斑侧褶蛙的分布与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)关系密切;金线侧褶蛙的分布主要与栖息地变量中的VEG_interior和PRE相关;泽陆蛙的分布主要与较大缓冲区半径内的景观变量(AF2000、SHDI2000)相关;两栖类生物总体上主要与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)相关.在农业景观中,保护两栖类生物应该保护永久性和半永久性池塘、提高池塘内部植被盖度、增强栖息地池塘之间的功能连通性.     

生物结皮光合作用对光温水的响应及其对结皮空间分布格局的解译——以黄土丘陵区为例

生物结皮是具有生命活性的地表覆被物,在黄土丘陵半干旱区广泛发育。迄今有关该区不同类型生物结皮的光合、呼吸作用潜力及其影响因素还不清楚。通过野外调查采样,利用室内半开放光合测定系统,测定了黄土丘陵区典型的藻类(3年生)、藓类(土生扭口藓)生物结皮(13年生)光合及呼吸作用过程对水分、温度及光照等环境因子的响应,在此基础上,解释了不同类型生物结皮空间分布格局的内在原因。结果表明:(1)在适合的光温水条件下,生物结皮的光合及呼吸作用强度取决于生物组成,研究区藓结皮的光合及呼吸作用速率显著高于藻结皮;(2)水分是生物结皮光合、呼吸作用的关键影响因子,只有当水分含量达到一定水平,才有光合及呼吸的可能。黄土丘陵区藓类及藻类生物结皮光合作用最适水分条件分别为80%-100%和40%-80%田间持水量。(3)藓类及藻类生物结皮光合作用光补偿点PAR均低于10μmol.m-2.s-1,光饱和点PAR分别为1000和800μmol.m-2.s-1,研究中2类生物结皮均未出现光抑制现象。(4)温度显著影响生物结皮的光合及呼吸作用,研究区藓类及藻类生物结皮的最适光合温度分别为20-25℃和25-30℃。(5)生物结皮光合作用对含水量及温度的响应可以解释结皮的空间分布特征。藻类植物光合作用的最适含水量较低而最适温度较高,因此在失水较快的阳坡及开阔地面上依然可以大面积发育;而藓类植物光合作用对水分条件要求较高,因此在水分条件较好的阴坡、低洼地才易演替至藓结皮阶段。     

青藏高原高寒草原区工程迹地面积对其恢复植物群落特征的影响

恢复工程迹地是青藏高原受损草地生态系统修复的重要内容.通过调查和计算不同工程迹地面积经历相同恢复时期后植物群落的组分,空间结构,多样性,生物量和恢复力,研究了工程迹地面积变化对青藏高原高寒草原区植物群落恢复的影响.结果表明,工程迹地上恢复植物群落的优势种和主要伴生种随着工程迹地面积减小而发生明显变化,当工程迹地面积为156m2,草原指示性植物紫花针茅(Stipa purpurea)零星出现,面积缩小至55 m2,紫花针茅已演变为主要伴生种;恢复植物群落的高度、盖度、α多样性指数和地上生物量均随工程迹地面积减小而逐渐增加,高度、α多样性指数和地上生物量在工程迹地面积为156 m2时,接近于未受干扰群落,盖度在工程迹地面积为55 m2时接近未干扰群落.β多样性指数随着工程迹地面积减小而减小,植被恢复能力随着工程迹地面积减小而增加,工程迹地面积越小,其恢复度越好.从恢复植物群落各项指标分析,筑路工程迹地历经19a能够自然恢复的适宜面积为156 m2,最高临界值为254m2.     

黄土高原半干旱区柴胡种植模式

采用大田试验,设计冬小麦收获后复播大豆、大豆套作柴胡(小麦-大豆/柴胡)和冬小麦收获后复播柴胡(小麦-柴胡)及玉米套作柴胡(玉米/柴胡)3种种植模式,探讨黄土高原半干旱区适宜柴胡的"粮药"栽培模式.结果表明:与玉米/柴胡和小麦-柴胡种植模式相比,小麦-大豆/柴胡种植模式经济产量最高,生态效益最好;不同柴胡品种中,万柴胡(原产地温度相对较高)产量最高,左柴胡(原产地温度相对较低)最低,表明柴胡适宜从高温地区引种到低温地区栽培,可提高产量.小麦-大豆/柴胡种植模式为最佳"粮药"栽培模式,其柴胡产量比玉米/柴胡和小麦-柴胡种植模式分别增产11.6%和16.8%.     

青藏高原东缘地区常见植物种子大小变异研究

以青藏高原东部地区常见10科植物作为研究材料,从种子鲜、干重与海拔、生活型、植物丰富度等方面的相关性研究了其种子大小变异。结果表明:①禾本科和菊科植物是高寒草甸上的优势科,分别占到17.49%和22.76%。常见植物种子重量集中于0.1～10.0mg之间。②从种子大小与植物丰富度来讲,小种子的种类和数量多,大种子种类和数量则少。③不同的科之间、不同的生活型,其种子鲜重与干重之间均存在极显著的相关性。④在典型的高寒草甸上,是以多年生草本为主,占总数的61.61%。从草本、灌木到乔木,其种子重量逐渐增大。⑤从整体上说,种子大小与海拔存在极显著的线性负相关性,植物种子重量与生活型的相关性比种子大小与系统分类学的相关性高。