牦牛放牧强度对青藏高原典型高寒草地节肢动物多样性的影响

【目的】气候变化与过度放牧正在不同程度地威胁着青藏高原高寒草地生态系统功能。大型食草动物放牧活动与地上节肢动物多样性在理论上存在着紧密联系,然而目前对其关联仍不清楚。【方法】本研究选用青藏高原极具代表性的本土大型食草动物——牦牛Bos grunniens作为放牧牲畜,利用metabarcoding技术结合传统植物样方调查手段,在青藏高原典型高寒草地调查了重度放牧(3头/hm²)、中度放牧(2头/hm²)、轻度放牧(1头/hm²)和禁牧4种放牧强度下草地地上节肢动物α多样性(Simpson, Chao1, ACE和Shannon-Wiener)、相对丰度、β多样性、植物群落α多样性(Shannon-Wiener多样性指数、物种丰富度和Pielou均匀度指数)以及地上节肢动物α多样性与植物群落α多样性的关系。【结果】结果表明,不同放牧强度下典型高寒草地地上节肢动物α多样性均无显著差异,但中度放牧有增加节肢动物多样性的趋势;各放牧强度下地上节肢动物的优势目均为直翅目(Orthoptera),禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧下...     

青藏高原不同高寒草地类型土壤酶活性及其影响因子

土壤酶活性作为生态系统养分循环的关键因素, 是反映土壤质量和生态系统功能的重要指标, 但是关于高寒草地生态系统中不同草地类型间酶活性的差异研究还很少。因此, 该研究在藏北高寒草地选择高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠5种草地类型进行野外原位调查和采样, 测定了涉及碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的14种酶的活性, 并建立了高寒草地酶活性与土壤微生物和土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明: C循环酶(蔗糖酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和过氧化物酶)和P循环酶(碱性磷酸酶)在不同高寒草地类型间活性差异明显, N循环酶中仅芳香氨基酶和亚硝酸盐还原酶两种酶在不同高寒草地类型间活性差异明显。同时, C、N和P循环酶之间存在一定的相关关系, 其中, 蔗糖酶和碱性磷酸酶、纤维素酶和α-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关, 多酚氧化酶与亚硝酸还原酶和β-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著负相关。在测定的19个环境指标中, 土壤有机质(SOM)含量、革兰氏阴性菌数量、土壤N和P含量计量比、革兰氏阳性菌数量、细菌数量、放线菌数量、全氮含量、真菌数量是影响土壤酶活性的关键因子, 且SOM含量的影响最大(解释量为11.9%)。综上所述, 不同高寒草地类型间C循环酶、P循环酶和两种N循环酶(芳香氨基酶和亚硝酸还原酶)活性差异显著, SOM含量、微生物数量和N含量等是影响高寒草地生态系统土壤酶活性的关键因子。     

黄河首曲玛曲县高寒湿地景观格局演变

高寒湿地是青藏高原地区最重要的生态水源涵养区之一, 也是局部气候的有效调节者, 其动态变化与成因亟待深入研究。该研究基于遥感图像分析、地理信息系统空间分析和景观生态指数分析结合的方法, 以黄河首曲玛曲县高寒湿地为研究对象, 对1995-2018年6期湿地的动态变化进行研究。结果表明, 研究区湿地在1995-2010年间不断退化, 1995-2010年湿地面积总共减少了18 680.31 hm²。在2010-2018年间黄河首曲高寒湿地面积有所增加, 但与20世纪90年代相比, 21世纪初开始湿地的面积普遍呈现下降趋势; 1995-2010年湿地斑块数不断增加, 斑块密度不断增大, 平均斑块面积下降, 景观的破碎度升高; 2010-2015年湿地斑块数和斑块密度减少, 2015-2018年湿地斑块数和斑块密度增加, 平均斑块面积先增大后减小, 景观的破碎度先降低后升高。1995-2010年研究区高寒湿地景观Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数均呈现下降的趋势, 湿地的景观结构趋于简单, 景观类型分布更加集中。2010-2018年湿地景观Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数均呈现上升趋势, 湿地的景观结构趋于复杂, 景观类型增加且分布更加分散。进一步的驱动力分析表明, 引起黄河首曲高寒湿地景观格局演变的主要因素是蒸发量和降水量, 其次是人口数量和大牲畜数量等人类活动影响。气候因子是影响黄河首曲高寒湿地面积变化的主要原因, 过度的人类经济活动在一定程度上加剧了湿地的变化。     

高寒草甸高原早熟禾个体性状对放牧与围封的响应

植物对放牧的响应是植物在响应过程中为生存和繁殖所形成的适应策略,研究植物表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有重要意义。以青藏高原高寒草甸主要植物高原早熟禾(Poa alpigena)为研究对象,通过放牧和围封试验,研究其个体性状对放牧与围封的响应,旨在为草原生态系统放牧机制提供理论依据。结果表明:1)在长期放牧干扰下,除叶片数和根重外,其他性状株高、分枝数、叶长、叶宽、叶面积、茎粗、茎长、根长、根粗、穗长、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、全株重均出现显著变小的特征(P0.05);而短期围封对于高原早熟禾叶长、叶宽、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、根重等功能性状的恢复效果并不显著(P0.05),表明放牧退化草原植物性状具有保守性;2)通过构建高原早熟禾性状可塑性变化谱,发现穗重、茎重、全株重、分蘖数、茎长、株高等可塑性幅度较大,为放牧响应的敏感指标,叶片数、叶宽、茎粗、根粗的可塑性变化幅度较小,为惰性性状。     

调控措施对祁连山中度退化高寒草甸土壤的影响

研究不同调控措施(春季休牧、春季休牧-划破草皮、春季休牧-划破草皮-施肥、春季休牧-划破草皮-播种、春季休牧-划破草皮-施肥-播种)对祁连山中度退化高寒草甸植被、土壤理化性质和土壤微生物生物量的影响。结果表明: 各调控措施均显著增加了退化高寒草甸植被盖度以及地上、地下生物量,春季休牧-划破草皮-施肥与春季休牧-划破草皮-施肥-播种两种措施下植被物种丰富度显著增加,春季休牧-划破草皮-播种与春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施下物种优势种为补播草种青海草地早熟禾。中度退化高寒草甸土壤(对照)pH和容重显著高于各调控措施样地,春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施下土壤含水量、土壤有机碳、全氮、全钾含量及碳氮比、氮磷比均最高,分别为21.3%、22.30 g·kg^-1、2.77 g·kg^-1、19.93 g·kg^-1、8.3、3.5。春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施下退化草地土壤微生物生物量氮、磷(分别为104.98和40.74 mg·kg^-1)显著高于其他措施,而退化草地在春季休牧-划破草皮-施肥措施下土壤微生物生物量碳(240.72 mg·kg^-1)显著高于其他措施。雷达图表明,调控措施对退化草地植被特征(地上、地下生物量)、土壤理化性质(含水量、有机碳、全氮、全磷、全钾)及土壤微生物生物量(碳、氮、磷)特征影响显著,且春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施对研究区退化草地的修复效果最佳。     

高原鼢鼠扰动及恢复年限对高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性的影响

为了研究高原鼢鼠扰动后退化高寒草甸恢复演替的动态过程,利用常规实验室分析方法和Biolog-ECO生态板法对青藏高原东缘高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性进行分析.结果表明: 高原鼢鼠扰动显著降低了土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷含量,对土壤全磷和全钾含量无显著影响;在一定植被恢复年限内,土壤微生物的碳源利用率、Shannon、Pielou和McIntosh指数随着植被恢复年限的增加而升高;主成分分析表明,碳水化合物和氨基酸是土壤微生物利用的主要碳源类型;冗余分析表明,土壤pH、有机质、全氮、速效氮和全钾是影响土壤微生物代谢活性和功能多样性的主要因子.不同植被恢复年限土壤微生物功能多样性的变化可能是对地上植被、土壤微生物群落组成和土壤养分变化的响应.     

青藏高原高寒草甸生长期CO2排放对气温升高的响应

采用高度分别为0.4 m(OTC-1)和0.8 m(OTC-2)的开顶式增温小室(open top champers,OTCs),对青藏高原高寒草甸生态系统进行模拟增温处理,研究了高寒草甸生态系统的CO2排放强度及过程对气温升高的响应.结果表明:在平均气温分别提高1.25℃(OTC-1)和3.68℃(OTC-2)的条件下,对照及2种不同幅度增温处理高寒草甸生态系统CO2排放通量表现出明显的季节变化特征,并同时在植被生长旺盛期(7-8月)达到峰值,分别为2.31、2.35和6.38μmol·m-2·s-1;CO2排放通量在不同季节都表现出随增温幅度的升高而逐渐增大的趋势,表明随着气温升高,CO2排放通量逐渐增大;不同处理CO2排放通量与气温、5 cm土壤温度和5 cm土壤含水量之间表现出显著的相关关系,CO2排放通量与气温及5 cm土壤温度之间均符合指数关系,而与5 cm土壤含水量之间则符合二次多项式关系.     

青藏高原高寒草原生态系统植被碳密度分布规律及其与气候因子的关系

根据青藏高原高寒草原生态系统中以降水量为主要驱动力的东西样带和以气温为主要驱动力的南北样带内植被土壤的实测数据,分析了这一区域植被碳密度的分布特征及其与气候因子之间的关系.结果表明,在南北样带内(北纬28°46′～31°40′),植被碳密度首先随纬度的增加而增加,当纬度达到约北纬30°16′处,植被碳密度达到最大值0.873 1 kg·m-2,之后,则随纬度的增加而减少,植被碳密度总体上呈现出南北低、中间高的分布特征;在东西样带内(东经80°02′～91°50′),植被碳密度随经度的增加而增加,呈现出东高西低的分布特征.在南北样带内植被碳密度与年均降水量和年均气温之间的偏相关系数均达到极显著水平,而在东西样带内植被碳密度与年均降水量和年均气温之间的偏相关系数也均达到显著水平;在南北样带内植被碳密度先随年均气温和年均降水量的增加而增加,当年均气温达到约-1.5 ℃、年均降水量达到约497.0 mm时,植被碳密度达到最大值1.329 6 kg·m-2,之后,随年均气温和年均降水量的增加而减少;在东西样带内植被碳密度也先随年均气温和年均降水量的增加而增加,当年均气温达到约0.7 ℃、年均降水量达到约409.0 mm时,植被碳密度达到最大值1.208 3 kg·m-2,之后,随年均气温和年均降水量的增加而减少.研究结果显示,青藏高原高寒草原生态系统南北样带和东西样带内的植被碳密度分布均是年均气温和年均降水量综合作用的结果,且年均降水量的作用大于年均气温.     

高寒草原优势种叶片结构变化与生态因子的关系

 为了揭示青藏高原高寒草原优势物种青藏苔草（Carex moorcroftii）和紫花针茅（Stipa purpurea）对高原特殊环境的适应性,该文研究了 它们的叶片结构在自然环境梯度下的变化以及这些变化与生态因子之间的关系。结果表明：这两个物种叶片的大多数结构特征在各个样地间变 化显著,其结构特征与环境因子间存在显著的相关关系。紫花针茅叶肉细胞大小随土壤有效K含量的增高而减小,下表皮细胞厚度和韧皮部面积 随生长季云盖度的增高而增加,单一导管半径和导管平均面积随生长季月均湿度的增加而增大;青藏苔草上表皮细胞厚度随生长季月均最低温 的降低而增厚,泡状细胞厚度（径向直径）随大陆度的增强而增加,上表皮细胞大小随土壤pH值的增大而增大,导管总数和韧皮部面积随土壤 速效P含量的增高而增加。青藏苔草的保护组织、光合组织以及综合指标变异系数明显大于紫花针茅,仅维管组织指标变异系数小于紫花针茅。