川西北亚高山草甸植物群落结构及生物量对温度升高的响应

采用OTC模拟增温实验,研究了川西北亚高山草甸植物群落结构及生物量对温度升高的响应。由于开顶式生长室（OTC）的增温作用,在整个生长季内,地温（15cm）、地表温度和气温（30cm）的平均值在OTC内比对照样地分别高0.28、0.46℃和1.4℃,OTC内土壤相对含水量也明显减少,低于对照样地5.49%。受增温及土壤含水量减少的影响,1年后,植物群落结构及生物量生产发生了显著的改变。植物群落优势种和组成结构发生改变。OTC内禾草的盖度（19.21%）及生物量（44.07g/m^2）,均显著大于对照样地（8.04%和18.1g/m^2）,而杂类草的盖度（72.8%）及生物量（210.54g/m2）均显著小于对照样地（83.5%和244.9g/m^2）。OTC内的地上鲜体生物量（265.17g/m^2）和地下0～30cm的根系生物量（1603.84g/m^2）与对照样地（分别为272.63g/m^2和1826.77g/m^2）相比较,都出现了不同程度的减少。根系在土壤不同层中的分配比例明显改变,OTC内0～10cm土层的生物量分配比例增加,而20～30cm土层的生物量分配比例则明显减少。     

模拟增温对云顶山亚高山草甸水热因子及群落结构的影响

高山草甸作为一种发育在高山林线以上位置的植被类型,高大的海拔促使其对气候变暖响应敏感而迅速,其群落结构在气候变暖影响下发生着显著变化。然而,现在的研究大都集中在诸如极地、青藏高原等高纬度、高海拔地区,对于中低纬度、低海拔地区分布的亚高山草甸研究就显得不足。因此,为了揭示中纬度、低海拔地区亚高山草甸群落结构在气候变暖背景下的动态变化规律,以山西云顶山亚高山草甸为研究对象,设置小幅度增温（OTC₁）和大幅度增温（OTC₂）两种模拟增温实验样地,调查草甸空气-土壤水热因子及植被群落结构特征,探究增温对亚高山草甸水热因子及群落结构的影响。结果表明：（1）在OTC₁和OTC₂处理下,草甸空气呈现暖干化,其中空气温度分别增加3.57℃和和5.04℃（P<0.05）,空气湿度分别减小7.36%和5.23%（P<0.05）;草甸土壤趋向暖湿化,其中土壤温度分别减小0.05℃和增加0.26℃（P<0.05）,土壤水分分别减小0.2%和增加0.62%（P>0.05）。（2）增温对草甸物种多样性产生一定负面影响,但Richness指数、Simpson指数、Shannon指数在不同处理间的差异均不显著（P>0.05）,表明物种多样性对增温响应不敏感。（3）增温促进草甸群落中禾草类植物生长,抑制杂草类植物生长,且随增温幅度变大,群落中不同植物功能型由杂草类向禾草类转化。（4）RDA排序和相关分析表明,空气、浅层土壤温度促进禾草生长,抑制杂草生长;深层土壤温度抑制莎草生长;浅层土壤水分促进禾草生长。因此,增温改变了云顶山亚高山草甸的水热因子状况,导致草甸群落结构发生改变,使之向禾草类植物进行演替。     

2000-2019年武夷山亚高山草甸对气候因子的响应及其时滞效应

亚高山草甸对气候变化十分敏感,但目前缺少气候因子对亚热带地区亚高山草甸影响的相关研究,且光学遥感数据对该地区草地信息的提取仍存在一定的挑战.本研究基于MOD13Q1植被指数产品中的归一化植被指数(NDVI)数据集,并结合气象数据,分析2000-2019年间武夷山国家公园黄岗山顶的亚高山草甸的生长变化及其对气候因子的响应...     

积雪对祁连山亚高山草甸土壤呼吸速率的影响

草地作为陆地生态系统的重要组成部分,是分布最广的植被类型之一,全球草地面积约占陆地面积的1/4,土壤碳储量约占全球总碳储量的1/5,在气候变化和陆地生态系统的碳循环方面起着重要作用。我国各类天然草原面积近4亿hm~2,约占国土面积的41.7%,草地的总碳储量约占陆地生态系统总碳储量的16.7%,其中土壤层占93.1%,在碳储量中占有重要的地位。土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的主要环节,其中草地土壤呼吸占陆地土壤呼吸量的5.6%,因此草地土壤碳库正成为草地生态系统研究的热点。祁连山草地资源丰富,亚高山草甸是祁连山自然保护区的基质景观。积雪作为冰冻圈的重要组成部分,对土壤温度和土壤水分具有调控作用,是影响土壤呼吸的重要因素,但是目前关于积雪对土壤呼吸的影响研究少见。研究区选择祁连山中部天涝池流域,利用LI-8100开路式土壤碳通量测定系统,探讨了土壤不同融化状态下积雪对祁连山亚高山草甸生态系统呼吸速率和土壤呼吸速率的影响,并分析了地表温度和土壤温度、地表空气相对湿度和土壤体积含水量对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)雪覆盖降低了生态系统呼吸和土壤呼吸速率,但当日融化的积雪对次日生态系统呼吸有促进作用;(2)呼吸速率与土壤温度和地表温度呈显著指数关系(P0.01),与地表空气相对湿度呈线性相关关系。降雪后,全融土壤中呼吸速率与温度和地表空气相对湿度间的相关性好;(3)温度较高时,温度对呼吸速率的作用强;温度较低时,温度对呼吸速率的影响不大。     

人工油松林中不同植物叶片非结构性碳水化合物含量对氮添加的响应

全球氮沉降通过影响树木叶片的生理过程影响森林生态系统的结构与组成,但目前关于氮沉降对森林生态系统中不同植物叶片非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响还不十分清楚.本研究选取黄土丘陵区人工油松林中油松、辽东栎、忍冬、绣线菊、黄刺玫、茜草、披针苔草7种主要高等植物,比较了3年氮添加(0、3、6、9 g N·m^-2·a^-1,分别用N₀、N₃、N₆、N₉表示)对7种植物叶片中NSC的影响.结果表明: 不同植物叶片可溶性糖、淀粉含量变异很大,二者变异最高的均为黄刺玫,最低的分别为绣线菊和披针苔草;不同植物可溶性糖、淀粉对氮添加的响应存在明显差异.N₆处理下茜草的可溶性糖和淀粉的变异高于其他物种,N₃和N₉处理下绣线菊的变异高于其他物种,可溶性糖和淀粉含量变异最小的物种在不同氮添加水平下不同.随着氮添加水平的增加,油松和披针苔草的可溶性糖含量持续升高,绣线菊持续降低,辽东栎、忍冬和黄刺玫的可溶性糖含量先降低后增加,在N₆处理达到最小,而茜草的可溶性糖含量呈现较复杂的变化趋势.氮添加对植物叶片中淀粉含量的影响表现为油松、忍冬和披针苔草的淀粉含量持续增加,绣线菊先降低后增加,在N₃处理达到最小,而黄刺玫和茜草则呈现较复杂的变化趋势,辽东栎淀粉含量变化趋势平缓.在氮添加后,土壤pH、有机碳、全氮、全磷与植物叶片NSC含量无相关关系,仅N₀和N₃水平下上述土壤理化指标会显著影响可溶性糖/淀粉.表明林地不同植物叶片中NSC含量对氮添加的响应明显不同,研究全球氮沉降或氮添加对林地生态系统的影响需要考虑不同植物,尤其不同生活型植物的不同响应.     

旅游开发对东灵山亚高山草甸的影响

旅游开发对东灵山亚高山草甸的影响刘鸿雁崔海亭张金海向国良（北京大学城市与环境学系,１００８７１）ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＲｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｔｈｅＳｕｂａｌｐｉｎｅＭｅａｄｏｗｉｎＤｏｎｇｌｉｎＭｏｕｎｔａｉｎ．ＬｉｕＨｏｎｇ...     

芦芽山亚高山草甸的数量分类与排序研究

芦芽山亚高山草甸是在华北地区最典型的山地草甸之一,该草甸在水土保持、生态旅游资源开发和生物多样性保护等方面发挥着重要作用。应用双向指示种分析法（TWINSPAN）和除趋势对应分析（DCA）相结合的方法,对山西芦芽山亚高山草甸进行数越分类和排序,将该草甸划分为13个群丛类型,分别位于不同的海拔高度。分类结果很好地反映了植物群丛类型与环境梯度之间的关系,并在DCA二维排序图上得到较好的验证。DCA排序轴反映了海拔、土壤湿度和坡向的梯度变化,表明海拔高度、水热条件和地形是影响植物群丛变化的主要生态因子。     

五台山亚高山草甸的β多样性研究

分别应用基于二元属性数据的群落相异性系数、Cody指数、W ilson和Shm ida指数及Sorenson指数和基于数量数据的B ray-Curtis指数对五台山亚高山草甸的β多样性沿海拔梯度的变化规律进行了研究.结果表明:群落相异性系数、Cody指数、W ilson和Shm ida指数总体上随海拔升高呈现相似的变化趋势,但波动幅度有一定差异.B ray-Curtis指数对群落沿海拔梯度的变化更为敏感,它所反映的结果更准确可靠.同时,除海拔梯度外,人为活动干扰也是引起β多样性发生变化的一个不可忽视的重要因素.     

模拟增温和功能群去除对岷江冷杉幼苗存活和生长的影响

通过模拟增温和功能群去除试验,研究不同功能群的草本植物在岷江冷杉幼苗更新定植过程的作用,分析其在温度升高条件下生理指标的变化.结果表明:增温提高了岷江冷杉幼苗的存活率和植物体内非结构性碳水化合物含量,但抑制了幼苗的生长和根冠比.岷江冷杉幼苗的非结构性碳水化合物含量,尤其是可溶性糖含量与存活率呈显著正相关.不增温处理中,草本植物降低了幼苗的存活率,促进幼苗的株高生长和地上生物量积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累;增温处理中,杂类草的存在提高了幼苗的存活率,莎草科则显著抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗的高生长和地上生物量积累.模拟增温提高了林线树种岷江冷杉幼苗的存活率,但使其面临来自草本植物更剧烈的竞争,抑制其生长.     

山西吕梁山亚高山草甸物种多样性的时空变化格局

在山西吕梁山系按照纬度从北向南依次选取马伦草原、荷叶坪、云顶山作为研究区,于2015、2016、2017年7月下旬进行亚高山草甸植被群落多样性调查,研究吕梁山亚高山草甸物种多样性不同年份、不同纬度的时空变化格局。结果表明:(1)吕梁山亚高山草甸群落中矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和珠芽蓼、车前草(Plantago asiatica)和披碱草(Elymus dahuricus)分别为马伦草原、荷叶坪、云顶山的优势种,不同山地植物优势种和次优势种均以菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Gramineae)植物为主。(2)吕梁山亚高山草甸物种多样性在不同年份分布较为稳定,Pielou指数在连续3年内均无较大变化; Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Patrick指数在2016年最高,同时该年份的降水天数也是最多,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在时间上呈现出受降水条件影响较大的变化格局。(3)吕梁山偏南部的云顶山多样性指数高于偏北部的马伦草原和荷叶坪,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在空间上表现出由北向南逐渐升高的变化格局。因此,吕梁山亚高山草甸物种多样性在时空上呈现出受降水条件影响较大,且由北向南逐渐升高的变化格局,降水条件和纬度梯度对该山地亚高山草甸物种多样性的时空变化格局产生了重要影响。     

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.     

增温对川西北亚高山高寒草甸植物群落碳、氮含量的影响

采用开顶式生长室（OTC）模拟增温实验,研究了川西北亚高山草甸植物群落碳、氮含量对温度升高的响应。由于OTC的增温作用,在整个生长季内,地温（15 cm）、地表温度和气温(30 cm)的平均值在OTC内比对照样地分别高0.28、0.46和1.4℃,OTC内土壤相对含水量也明显减少,低于对照样地5.49%。受增温及土壤含水量减少的影响,一年后,植物群落的生物量积累和碳、氮含量发生了明显的改变。除10月份OTC内地上鲜体生物量略高于对照样地外,OTC内地上鲜体生物量和根系生物量与对照样地相比,都出现了不同程度的减少;OTC内植物群落地上活体的碳浓度在整个生长季高于对照样地,而氮浓度低于对照样地;OTC内植物群落地下活根的碳浓度在整个生长季高于对照样地,并且在8月份统计检验显著,而氮浓度却低于对照样地;OTC内植物碳库在整个生长季较对照样地有不同程度的增加,增幅范围为0.90%～5.65%,而OTC内植物氮库较对照样地有不同程度的减少,减幅范围0.40%～1.28%。     

Application of Numerical Classification to Study the Grazing Retrogressive Succession Stages of the Kobresia Vegetation on the Subalpine Meadow

Using the nearest-neighbour method in the course of numerical classification the four stages of the grazing retrogressive succession .of the Kobresia vegetation in Maqu Xian are divided: Ligularia virgaurea +Stipa aliena -Saussurea sp community and Leontopodium sp-Saussurea superba f. Pygmaea community belongs to the RSS (Retrogressive Succession Stages) of the grazing extremely; Anemone rivularis var fioreminore-Ligularia virgaurea-Kobresia spp community belongs to the RSS of the grazing seriously; Brachy-podium sylvaticum var gracile-Kobresia spp, Kobresia spp-Polygonum viviparum-Festuca rubra and Kobresia spp-Blysmus sinocompressus -Potentilla anserina communities belong to the RSS of the grazing moderately; Kobresia spp-Trollius farrei community belongs to the RSS of the grazing properly. Such classification method gives the same result as the traditional classificational methods of the RSS do. But it gives the numerical bases.     

秦岭佛坪国家级自然保护区亚高山草甸30种草本植物的光合生理特征

秦岭是我国陆地生物多样性保护关键区域之一,其亚高山草甸植被对环境变化具有良好的指示作用。为了探索草甸植物对高山环境的适应策略,对陕西佛坪秦岭亚高山草甸30种草本植物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率和胞间CO2浓度特征进行分析。结果表明:30种草木植物的光合生理特征表现各异。净光合速率最大者为细茎橐吾(18.75μmol.m-2.s-1),最小者为轮叶马先蒿(0.73μmol.m-2.s-1);气孔导度最大者为卵叶银莲花(2.99 mol.m-2.s-1),最小者为湖北大戟(0.04 mol.m-2.s-1);蒸腾速率最大者为东方草莓(6.14 mmol.m-2.s-1),最小者为紫苞鸢尾(0.44 mmol.m-2.s-1)。Pearson相关分析表明净光合速率与气孔导度、蒸腾速率之间表现出极显著的正相关(p<0.01)。对各物种的光合特征进行聚类分析,结果将30个物种划分为4个组群,各物种间光合特征的差异反映了不同物种在生态系统中的相对重要性。     

不同季节适度放牧对高寒草甸植物群落特征的影响

于2007~2011年对青藏高原高寒矮嵩草草甸在不同季节适度(牧草利用率35%~60%)放牧处理(不放牧、夏季放牧和冬季放牧)下的植物群落组成和物种多样性进行观测研究,结果表明:(1)经过长期的不同季节的适度放牧处理后,夏季放牧与冬季放牧均降低了禾本科植物功能群的比例,提高了杂草类植物功能群的比例。(2)与未放牧(对照)相比,夏季放牧处理下莎草科植物矮嵩草和杂类草蒙古蒲公英、鹅绒委陵菜的相对生物量分别增加了151.38%和318.87%、344.15%,禾本科植物异针茅相对生物量降低了41.16%;冬季放牧鹅绒委陵菜相对生物量增加了124.08%,禾本科植物草地早熟禾减少了45.99%,但夏季放牧和冬季放牧对二柱头藨草、紫羊茅、垂穗披碱草、花苜蓿和高山唐松草等植物的影响均不显著。(3)总体上不同季节适度放牧对植物群落物种丰富度、多样性指数以及均匀度指数的影响均不显著,但对这三者的影响随年份变化而变化。     

氮肥对风箱果幼苗形态和生理特性的影响

采用盆栽实验的方法,设置4种水平氮肥处理,研究不同氮肥处理对风箱果1年生幼苗的生长表现、生物量积累和分配、光合生理特征、非结构性碳（NSC）积累等的影响。结果表明：施用氮肥促进了风箱果幼苗的地径、分枝数和冠幅的生长,促进了茎、叶和总生物量的积累（P<0.05）,提高了茎的生物量分配比例,减少了根生物量的分配比例;施用氮肥显著提高了净光合速率、叶氮含量、茎中的可溶性糖和NSC的积累（P<0.05）,但减少了根中的可溶性糖和NSC含量（P<0.05）。不同水平氮肥处理间（N1、N2、N3）的大部分指标差异并不显著,说明风箱果幼苗对土壤养分的变化并不敏感。     

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…     

植物对气候变化生理生态响应的不确定性分析

生态系统对全球气候变化的响应模式有利于人类预测与适应未来生态环境变化,植物作为陆地生态系统的重要组成部分,对全球气候变化的响应具有重要作用.本文通过对近年来植物对气候变化的生理生态响应研究中(包括定点控制实验,空间代替时间样带),植物响应模式的复杂性、多样性及可变性等诸多不确定性进行分析.以探讨预测未来气候情景下植物的动态变化及生理生态响应过程.分析结果认为.造成这些不确定性的主要原因包括:(1)利用空间代替时间的样带研究中,往往忽略了植物的非线性响应,存在明显的阈值;(2)样带及定点研究中,由于各种气候因子的耦合.很难确定各种气候因子对植物生理生态学特性影响的权重;(3)定点控制实验中往往忽略了植物对气候变化的适应性,使实验结果很难代表更长时间尺度上的反映模式;(4)在相同的气候变化条件下,不同植物的响应有可能存在明显差异.提出了今后植物对气候变化生理生态响应研究的建议.