海北高寒灌丛草甸蒸散量特征

蒸散是陆地生态系统水分循环的重要分量,研究典型生态系统的蒸散规律有助于认识水分循环过程,进而为水资源合理利用提供依据.本研究基于涡度相关法研究了2003-2011年海北高寒灌丛草甸生态系统的蒸散量变化特征及水分收支状况.结果表明: 2003-2011年,研究区蒸散量的季节变化明显,最大值一般出现在生长旺季的7-8月,达4.4～5.7 mm·d^-1;最小值多出现在1月或12月(0.09±0.04 mm·d^-1).蒸散量的年际动态明显,为451.3~681.3 mm,其中,生长季占70%以上.年蒸散量与年降水量之比的平均值为1.06±0.17,表明该生态系统的年水分收支状况基本平衡,几乎所有的降水都以蒸散的形式消耗.     

Variation of chromophoric dissolved organic matter and possible attenuation depth of ultraviolet radiation in Yunnan Plateau lakes

The increase of ultraviolet radiation (UVR, 280–400 nm) caused by stratospheric ozone depletion has profound effects on aquatic ecosystems. High-altitude lakes in the Yunnan Plateau are exposed to high intensities of UVR and contain low concentrations of chromophoric dissolved organic matter (CDOM). Thirty-eight lakes in the Yunnan Plateau with elevations from 1291 to 3809 m above sea level were investigated to study CDOM concentrations and possible effects of UVR on the lake ecosystem. The attenuation of UVR in the Yunnan Plateau lakes was calculated from the absorption coefficient of CDOM based on an empirical relationship from lakes in the Alps and Pyrenees mountains. Absorption coefficients [α(λ)] at 320 nm [α(320)] ranged from 0.52 to 14.05 m⁻¹ (mean ± standard deviation, 4.40 ± 3.85 m⁻¹) and at 380 nm [α(380)] from 0.05 to 4.51 m⁻¹ (1.40 ± 1.30 m⁻¹). The exponential slope coefficient for the relationship of wavelength to α(λ) ranged from 16.2 to 41.4 μm⁻¹ (21.74 ± 4.93 μm⁻¹) over the 280–400 nm interval. Normalized fluorescence emission (NFLU) at 450 nm from an excitation wavelength of 355 nm, F _n(355), averaged 7.93 ± 3.22 NFLU. A significant positive relationship was found between α(355) and F _n(355). The estimated diffuse attenuation coefficients of UV-B (320 nm) and UV-A (380 nm) ranged from 0.55 to 15.77 m⁻¹ and from 0.24 to 6.73 m⁻¹; the corresponding 1% attenuation depths ranged from 0.29 to 8.44 m and from 0.68 to 19.12 m. Twenty-five of 38 lakes had 1% UV-B attenuation depths of 1.5 m or more. The median 1% attenuation depth was 28.8% of the sampling depth for UV-B radiation and 60% for UV-A. In addition to CDOM, chlorophyll α (Chla) and total suspended matter (TSM) also may contribute to attenuation of UVR.     

巨伞钟报春繁殖策略随海拔梯度的变异

巨伞钟报春(Primula florindae)是报春花属(Primula)的一种二型花柱植物,为青藏高原地区特有种。该研究于巨伞钟报春自然种群在色季拉山的分布下限(3 100m)至上限(林线4 350m)沿海拔梯度设立5个远离人为活动干扰的样点,并选取开花物候、花部结构性状、传粉昆虫、性分配、自然结实5个繁殖表征性状,通过分析比较不同海拔梯度样点的繁殖表征性状之间的差异,明确巨伞钟报春繁殖性状对海拔变化的适应策略,并探讨未来气候变化对巨伞钟报春的分布格局可能产生的影响。研究发现:(1)巨伞钟报春始花时间最早为中海拔种群,其次是低海拔种群,最晚为高海拔种群,而且随海拔高度上升,巨伞钟报春两种表型的花寿命均显著延长;花部结构面积显著增大;访花昆虫种类减少;性分配倾向于偏雌分配,各性状对于不同海拔之间异质环境的适应可能是巨伞钟报春在各海拔繁殖策略上表现出差异的主要原因。(2)随着海拔的上升,巨伞钟报春的开花数显著减少,但虫食数与虫食率也显著降低,最终不同海拔有效座果数和结籽数均无显著差异,表明巨伞钟报春通过应对不同环境形成相应的繁殖策略,在不同海拔均能保证恒定的繁殖成功率,并维持种群的稳定。(3)气候变化将会对巨伞钟报春的分布产生深远影响,其分布下限可能发生上移,但更高海拔地区现有的砂壤环境不适于巨伞钟报春的生长,且传粉昆虫在气候变化综合作用下的时空变异尚不明确,致使其分布上限上移空间有限。研究推测,未来100年内,巨伞钟报春的分布下限可能上移至其现今分布格局的中海拔地区,造成其分布区域缩小。     

氮硅添加对青藏高原高寒草甸土壤氮矿化的影响

为了解全球气候变化背景下氮沉降对土壤氮矿化的影响及硅添加对土壤氮矿化的促进作用, 该试验设置不同浓度的氮肥单独添加(0、20、40、60 g·m ^-2, 分别为对照CK、N20、N40、N60)以及与硅肥配施(硅酸4 g·m ^-2, Si4), 测定不同处理下0-20、20-40、40-60 cm土层土壤硝态氮含量、铵态氮含量、净硝化速率、净氨化速率以及净矿化速率。结果显示: (1)单独添加氮肥, 各土层土壤硝态氮和铵态氮含量均随处理浓度的增加而增加, 0-20 cm土层N20、N40、N60处理下土壤硝态氮和铵态氮分别较CK增加63.48%、126.04%、247.03%和80.66%、152.52%、244.56%; 随着土层深度增加, 土壤硝态氮、铵态氮含量均有下降, 20-40、40-60 cm土层较0-20 cm土层硝态氮含量分别平均减少53.90%、76.05%, 铵态氮含量分别平均减少48.62%、68.23%。(2)土壤净硝化速率、净氨化速率及净矿化速率随着氮肥浓度增加均呈上升趋势。相同氮肥添加浓度下, 土壤净硝化速率、净氨化速率和净矿化速率随着土层深度增加逐渐下降(除CK外)。(3)与单独添加氮肥比较, 氮硅肥配施, 土壤氮含量有显著提高, 在0-20 cm土层硝态氮和铵态氮较CK分别增加98.78%、192.62%、330.16%和99.96%、195.82%、306.32%, 20-40、40-60 cm土层也有类似趋势。同时, 氮硅配施促进了土壤氮矿化行为, 在0-20 cm土层, N60Si4处理下的土壤净硝化速率、净氨化速率较单独施氮时分别增加35.88%、27.41%。以上结果表明, 与单独氮肥添加相比, 氮硅配施不但能提高土壤氮含量, 而且能促进土壤氮的矿化作用, 对大气氮沉降有一定的缓解作用。     

黄土高原典型土壤有机氮矿化过程

以黄土高原从北向南不同地区典型土壤类为对象,采用Bremner淹水培养法,研究黄土高原典型土壤有机氮的矿化过程。结果表明,淹水培养期间矿化出的部分NH4^＋-N会被粘土矿物固定,固定量因土壤不同而异,因此在测定有机氮矿化量时,只有考虑这一部分氮素,才可获得可靠结果。不同土壤有机氮量矿化明显不同,表现为土垫旱耕人为土〉黄土正常新成土〉简育干润均腐土〉干润砂质新成土,从南到北氮素矿化量呈减小趋势。添加C／N低（C／N比为21．7）的紫花苜蓿（Medicago stativa）茎叶有利于促进土壤有机氮矿化,而添加C／N高（C／N比为43．3）的长芒草（Stipa bungeana）会促进矿质氮的生物固定;不同类型植被土壤间在培养20、40d和60d时的矿化量差异显著（P值分别为0．0177、0．0109和0．0073）,均表现为均为林地土壤〉裸地土壤〉草地土壤〉农田土壤;从平均看,加（NH4）2SO4后有机氮矿化量有一定减少。在不同培养阶段,不同土类间氮素矿化率不同,在20d和40d时存在显著差异（P分别为0．0092和0．0381）,60d时差异不显著,不同土类氮素矿化率的大小顺序为于润砂质新成土〉黄土正常新成土〉土垫旱耕人为土〉简育干润均腐土,这一结果说明在淹水条件下,黄土高原土壤从南到北易矿化氮所占全氮比例呈增加趋势。     

黄土高原典型脆弱区生态安全多尺度评价

区域生态安全目前受到广泛重视,生态脆弱区的生态安全评价及驱动因子研究尤为重要.以黄土高原生态脆弱区为研究对象,从市域和县域两个尺度上,分析案例区的生态安全驱动指标,评价其生态安全状况.选择了榆林市和横山县两个行政单元,针对区域特征,构建了不同尺度上的生态安全指标体系,利用层次分析法,对不同尺度上生态安全的空间分异进行了研究.结果表明,榆林市12个县的生态安全水平存在一定程度的差异,基本上是东北低,西南高.横山县总体也是北部、东北部生态安全水平低,而西南部高生态安全水平在不同尺度上存在着差异.不同尺度上气候、地貌因子所占的权重不大,而人类干扰因子所占的权重较大.     

青藏高原典型草地NDVI时空演变的季节差异及其气候驱动

基于全球库存建模和制图研究(GIMMS)第三代归一化植被指数(NDVI3g)产品和气象数据,利用一元线性回归模型、偏相关分析和显著性T检验,分析了1982—2015年青藏高原高寒草甸和高寒草原春、夏、秋季NDVI时空演变的差异特征及其与气候因子的关系。研究表明：(1)高寒草甸春、夏、秋季NDVI整体均无明显变化趋势,高寒草原春季和夏季NDVI均显著增加,变化速率均为0.0002/a(P<0.05),而秋季NDVI变化趋势不明显。(2)空间上,高寒草甸春季NDVI显著增加面积占比31.95%,集中分布在祁连山区和三江源区,夏季NDVI显著增加的面积占比32.12%,主要分布在祁连山区、三江源地区和一江两河流域;秋季NDVI显著增加的比例为24.59%,集中分布于祁连山区和一江两河流域。高寒草原春、夏、秋季NDVI显著增加的区域均集中分布于西藏自治区北部和柴达木盆地南缘地区,分别占比44.20%、43.09%和37.99%。(3)高寒草甸春季和秋季NDVI均与气温显著正相关,偏相关系数达0.41(P<0.05)和0.23(P<0.05),夏季NDVI与气温、降水量和太阳辐...     

Responses of soil N2O emissions to experimental warming regulated by soil moisture in an alpine steppe

土壤氧化亚氮(N₂O)排放是大气N₂O不可忽视的来源。然而, 目前学术界在气候变暖对土壤N₂O排放影响方面的认识仍存在较大争议, 且调控土壤N₂O排放的微生物机制尚不明确。为此, 该研究以青藏高原高寒草原生态系统为研究对象, 使用透明开顶箱(OTCs)模拟气候变暖, 并基于静态箱法测定了2014和2015年生长季(5-10月)的土壤N₂O通量, 同时利用定量PCR技术测定了表层(0-10 cm)土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度。结果显示: 增温处理导致2014和2015年生长季表层(0-10 cm)土壤温度分别升高了1.7 ℃和1.6 ℃, 土壤体积含水量下降了2.5%和3.3%, 其他的土壤理化性质没有发生显著变化。土壤N₂O通量呈现年际差异, 2014和2015年生长季的平均值分别为3.23和1.47 μg·m ^-2·h ^-1, 然而, 增温处理并没有显著改变土壤N₂O通量。2014年生长季主导硝化作用的AOA和AOB的基因丰度分别为5.0 × 10 ⁷和4.7 × 10 ⁵拷贝·g ^-1, 2015年为15.2 × 10 ⁷和10.0 × 10 ⁵拷贝·g ^-1。尽管基因丰度存在显著的年际差异, 但在两年中与对照相比并未发生显著变化。在生长季尺度上, 增温导致的土壤N₂O变化量与其引起的土壤水分变化量之间显著正相关, 而与土壤温度的变化量之间没有显著相关关系。以上结果表明, 增温导致的土壤干旱会抑制土壤N₂O通量对增温的响应, 意味着未来评估气候变暖情景下土壤N₂O排放量时需考虑增温引发的土壤干旱等间接效应。     

黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性

蓝藻是生物土壤结皮的重要组成部分,具有许多重要的生态功能.迄今为止,黄土高原地区生物结皮中藻类的种类组成及分布鲜有报道.通过野外调查、采样和室内观察、培养、鉴定,对黄土高原水蚀区、水蚀风蚀交错区、风蚀区的生物结皮中蓝藻的多样性及优势种进行了研究.结果表明,黄土高原3个侵蚀类型区生物结皮中蓝藻门植物共发现4科10属54种,其中丝状种类约占87％,占绝对优势;Shannon-Weiner多样性指数水蚀风蚀交错区最高,水蚀区次之,风蚀区最低,依次为2.22,2.20和2.14.水蚀风蚀交错区和水蚀区蓝藻多样性指数差异不显著,但均与风蚀区差异显著.3个侵蚀类型区的生物结皮中蓝藻的种类组成及优势种均有所差异,但均以颤藻科(Oscillatoriaceae)为优势科.水蚀风蚀交错区蓝藻种类最多(39种),以阿氏鞘丝藻(Lyngbya allorgei)为第一优势种;水蚀区次之(26种),以含钙席藻(Phormidum calciola)为第一优势种;风蚀区最少(20种),以颗粒颤藻(Oscillatoria granulata)为第一优势种.黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性差异可能与土壤质地、土壤pH值、气候环境等有关.     

察青松多白唇鹿国家级自然保护区白唇鹿对夏季生境的选择

白唇鹿是青藏高原特有鹿种,人们对其生境选择与利用知之甚少。2009 年6 -8 月和2011 年7 - 8 月,用痕迹检验法和直接观察法研究了察青松多白唇鹿国家级自然保护区内白唇鹿的夏季生境选择。在保护区内若当沟和麻绒沟两个白唇鹿集中分布区域测定了195 个样方中的植被类型、海拔高度、坡位、坡度、坡向、离水源距离、隐蔽度和人类活动干扰8 个生态因子。用Vanderloeg 和Scavia 选择指数和主成分分析法分析了白唇鹿夏季生境选择的影响因子。结果表明:白唇鹿夏季倾向于选择海拔4 000 m 以上中上坡位的高山草甸生境和离水源距离500 m 以外的阳坡或阴坡生境;而回避坡度大于60 度、裸岩生境、下坡位生境和半阴坡生境。除隐蔽条件和人类活动干扰外,其余6 个生态因子均对白唇鹿夏季生境选择有明显的影响。生态因子主成分分析表明前3 个主成分的贡献量为68. 8% ,其中:第1 主成分的贡献率为39.76% ,该主成分与坡位、坡度和海拔的相关系数绝对值较大;第二主成分的贡献率为16.32% ,与其相关系数绝对值较高的是隐蔽条件与植被类型;第三主成分的贡献率为12. 71% ,与其相关系数绝对值较高的是坡向。