海拔及旅游干扰对武功山山地草甸土壤渗透性的影响

土壤渗透能力是影响土壤侵蚀的重要因素之一,是反映土壤水源涵养及调节功能的重要指标,目前对于亚热带山地草甸土壤渗透性方面研究较少。江西武功山草甸是亚热带山地草甸的典型代表,以面积广和分布基准海拔低的特点,在华东植被垂直带谱中具有典型性和特殊性,但是人为干扰和过度旅游开发使武功山脆弱的山地草甸出现严重退化和破碎化态势。以武功山不同海拔及旅游干扰程度山地草甸土壤为研究对象,分别测定0—20 cm和20—40 cm土层土壤的初渗率、稳渗率、平均入渗率、前60分钟渗透总量、温度、湿度、容重、最大持水量、最小持水量、毛管持水量、pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾等理化指标,分析不同海拔及干扰程度草甸土壤渗透性特征,探讨影响土壤渗透性的相关因子,为亚热带地区退化草甸的修复及可持续经营提供参考。结果表明:(1)1600—1800 m范围,随着海拔升高,土壤渗透性呈降低趋势,在1900 m范围土壤渗透性又有所提高,各海拔土壤渗透性排序为1600 m1700 m1900 m1800 m。(2)随着干扰程度增强,草甸土壤渗透性呈降低趋势,各干扰程度的土壤渗透性排序为无干扰轻度干扰中度干扰重度干扰。(3)所有草甸分布区0—20 cm土层的土壤渗透性均高于20—40 cm土层,初渗率平均入渗率稳渗率。(4)通用经验模型更适合武功山草甸土壤水分入渗过程,Horton模型次之,Philip模型和Kostiakov模型拟合效果都比较差。(5)土壤渗透性与土壤湿度、毛管持水量呈显著正相关(P0.05),与容重呈显著负相关(P0.05),初渗率及平均入渗率与速效氮含量显著正相关(P0.05),稳渗率、平均入渗率、渗透总量与速效钾含量呈显著正相关(P0.05)。     

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。     

露蕊乌头（Aconitum gymnandrum Maxim）花序内位置依赖的性分配

植物会采取什么样的繁殖对策来保障它的雌性和雄性繁殖成功,特别是那些生活在高寒地区的植物,已经引起了很多学者的关注.通过野外盆栽试验对青藏高原东部高寒草甸上的常见物种露蕊乌头(Aconitum gymnandrum Maxim)花序内的性分配模式进行了研究,发现同其它顶向式(从花序基部到顶部)开花的植物一样,随着花从基部到顶部的次序,露蕊乌头的心皮数、雌蕊重、种子数和种子重/果实减少;而花药数,花粉数/胚珠数以及雄蕊重/雌蕊重增大,顶部花表现出偏雄的性分配.结籽率在不同的位置间没有显著差异,不受花粉数量的限制;去花实验没有增加剩余部位花的种子数,只是增加了种子大小,这是花序内不可避免的位置效应导致了花序内位置依赖的性分配模式.     

放牧对青藏高原东缘高寒草甸群落27种植物地上生物量分配的影响

通过对比研究青藏高原高寒草甸27种植物群落组分种在放牧和长期排除放牧生境中的生物量分配差异,试图揭示长期放牧干扰对植物生活史对策的影响.结果表明:(1)放牧对群落物种个体生物量大小和生物量分配有着显著的影响;(2)总体来看:多数物种(24)放牧生境中的平均个体生物量明显小于禁牧地中的平均个体生物量;而多数物种在放牧后(23种)繁殖分配明显增加;茎分配有增有减(15减小12种增加);叶分配呈减小趋势(20种减小7增加).(3)放牧的影响在不同物种间和功能群间都存在着明显的差异.放牧使毒草茎分配减小叶分配增加,繁殖分配几乎不受影响;豆科和杂草繁殖分配增加,茎分配和叶分配减小,其中豆科两个种的生物量分配变化都不显著;禾草叶分配减小,繁殖分配和茎分配增加; (4)在群落水平上,放牧使繁殖分配和叶分配增加,茎分配减少.     

放牧格局和生境资源对矮嵩草（Kobresia humilis）分株生物量分配和补偿性生长的影响

为研究密集型克隆植物对放牧扰动和生境资源变化的生物量分配和补偿生长响应特性,验证克隆植物的觅食模型和3个有关植物个体补偿反应的假说(①放牧优化假说,grazing optimization hypothesis,GOH;②反应连续谱假说,continuum of responses hypothesis,CRH;③增长率模型,growth rate model,GRM),在具有不同放牧利用格局和土壤养分水平的高寒矮嵩草草甸(Ⅰ.畜圈草地:重度放牧、资源丰富;Ⅱ.牧道草地:中度放牧、资源贫乏;Ⅲ.封育草地:不放牧、资源贫乏)中通过设置扣笼/无扣笼样方对其建群种矮嵩草(Kobresia humilis)进行了研究.结果表明不论当年解除家畜放牧与否,春季采摘率越高(畜圈草地),分株生物量向生长的投入越少,向贮藏器官的投入越多.繁殖分配在中度采摘下最高(牧道草地),扣笼内外分株各部分的生物量分配无差异.矮嵩草分株在中度采摘×资源贫乏条件下产生了超补偿响应,在重度采摘×资源丰富条件下为等量补偿,重度采摘导致分株密度显著减少.生物量分配格局与觅食模型的预测不符.补偿生长响应特性证实了GOH和GRM的预测,但与CRH的预测不符.这说明在研究地区放牧扰动格局对克隆植物矮嵩草分株的生物量分配和补偿生长具有重要影响,适度放牧利用更利于引起超补偿,而重度利用可能会对该种群的长期保持产生不利影响.     

模糊数学排序及其应用

本文应用模糊数学排序法,对英国威尔士北部山地草甸进行了研究,结果模糊数学排序是一个有效的植被分析方法。     

MODIS NDVI饱和性对高寒草甸草地生物量遥感估测的影响——以青藏高原东缘为例

自20世纪70年代开始,归一化植被指数(NDVI)在天然草地地上生物量估测研究中得到了广泛应用。然而,NDVI对高密度植被生物量遥感估测存在饱和现象,使草地生物量遥感估测有较大的不确定性。以青藏高原东缘高寒草甸为例,基于比值植被指数(RVI)探讨了NDVI的饱和性,并评估了NDVI饱和性对高寒草甸地上生物量时空动态变化分析的影响。结果表明:(1)虽然基于中分辨率成像光谱仪(MODIS) NDVI构建的草地地上生物量估测模型精度较基于RVI构建的估测模型高,但模型对高寒草地地上生物量(生物量大于2314.627 kg/hm²)灵敏度较RVI估测模型低,即NDVI阈值大于0.73时,估测模型呈现饱和现象(低估了草地地上生物量);(２)结合RVI 和 NDVI 的相关关系,对饱和部分NDVI 遥感植被指数进行校正,校正后最优地上生物量遥感估测模型为线性模型(y=5908.5x-2198.9,R=0.6190,RMSE=902.41 kg/hm²),较调整前RMSE降低了11.72 kg/hm²;(3)就NDVI饱和性空间分布而言,从全年6月-9月初(全年第161-257天)饱和性呈现先自东南向西北延伸,后自西北向东南消退的变化趋势,平均低估值介于158.45-293.92 kg/hm²之间,最大低估值出现在8月初(全年第225天),超过600 kg/hm²;(4)此外,NDVI饱和性对草地地上生物量年际动态变化趋势分析具有较大的影响,去除饱和性影响后草地地上生物量基本不变的区域减小了21.44%,而年际变化小于-10 kg/hm²和大于30 kg/hm²的区域分别增加了8.48%和16.19%。研究探讨了NDVI饱和性对草地地上生物量遥感估测的影响,以期为精确评估高寒草地地上生物量提供理论依据,同时也为高寒草地资源可持续发展提供科学依据。     

高寒草旬消费者种群稳定碳、氮同位素组成的海拔分异

通过测定青藏高原东部高寒区不同海拔主要植物和消费者种群（雀形目鸟类和小型哺乳类）的稳定碳、氮同位素比值,研究了高寒草甸消费者种群同位素组成特征及其影响因素。结果表明：植物平均稳定碳同位素随海拔升高表现出明显的增加趋势;消费者种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高有明显的富集效应。雀形目鸟类种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高均呈明显增加趋势;小型哺乳类稳定碳同位素随海拔上升不明显,而稳定氮同位素具有明显的增大趋势。消费者种群稳定碳、氮同位素沿海拔梯度的富集效应,一方面与植物稳定同位素在海拔梯度上的富集密切相关;另一方面与海拔和纬度变化所引起一系列环境因子的变化在一定程度上影响到动物的稳定同位素分布模式。另外,在高寒草甸地区,与雀形目鸟类相比,小型哺乳类在动物稳定同位素组成的代谢过程中更容易受到环境改变的影响。     

Effects of N addition on ecological stoichiometric characteristics in six dominant plant species of alpine meadow on the Qinghai-Xizang Plateau,China

以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg^-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg^-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。     

青藏高原高寒草甸不同季节土壤理化性质及酶活性对施肥处理的响应

分析了青藏高原东缘高寒草甸不同施肥处理对土壤全量养分、速效养分、pH、含水量、有机碳和土壤脲酶活性的影响,以揭示高寒草甸土壤养分和酶活性对施肥的响应。结果表明:(1)随施肥量的增加,土壤pH明显趋于降低,施肥引起高寒草甸土壤酸化;全磷、速效磷均显著增大;(2)土壤全氮、有机碳和脲酶活性随施肥量增加呈单峰曲线变化,在施肥量为30或60g·m-2时最高,施肥量增加到90g·m-2时土壤资源逐渐降低;(3)季节变化对土壤养分也有一定的影响,全氮和全磷含量均于9月份较高,而速效氮含量一般于9月份较低,而速效磷含量5月份较低;(4)施肥对土壤养分的影响并不是简单的线性正相关关系,30~60g·m-2施肥量可作为高寒草甸最佳施肥水平。施肥处理下土壤有机碳和脲酶活性可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标。高施肥量(≥90g·m-2)可作为影响高寒草甸土壤养分及土壤酶活性的阈值。