创新研究群体:赵新全 陈世龙 曹广民 师生波 徐世晓 王启兰 研究方向:青藏高原高寒草甸生态系统与全球气候变化的相互作用机理研究

研究方向 以广布于青藏高原的高寒草甸作为研究对象,围绕高寒草甸生态系统与全球气候变化的相互作用机理,进行高寒草甸生态系统在大气温室气体变化中的功能;水。

不同土地利用方式对土壤惰性碳的影响

【目的】研究不同土地利用方式对草地土壤惰性碳的影响,对于客观认识草地在减少大气CO_(2)排放中的作用,制定草地碳增汇策略,合理利用草地资源具有重要意义。【方法】在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站3种不同利用方式土地(冬季自由放牧—冬牧、围封禁牧—禁牧、开垦播种燕麦—燕麦),采用梅花形5点采样法采集野外样品,结合室内酸水解等分析方法,对0~30 cm土层的土壤总有机碳和惰性碳进行分层研究。【结果】1)0~10 cm土层土壤有机碳含量以冬牧最高(95.15 g/kg),禁牧次之(70.56 g/kg),开垦播种燕麦最小(54.44 g/kg)。冬牧土壤惰性碳含量比禁牧高27.77%,冬牧比燕麦高32.54%。2)与冬牧相比,禁牧16年土壤0~10 cm土层有机碳下降了25.84%,开垦30年0~10 cm土层土壤有机碳下降了42.79%。禁牧16年土壤0~30 cm土层有机碳下降了10.89%,开垦30年0~30 cm土层土壤有机碳下降了9.48%。0~30 cm土层惰性碳平均含量冬牧比禁牧高22.67%,冬牧比燕麦高3.60%;与开垦相比,禁牧使惰性碳降低了19.78%。3)不同土地利用方式土壤理化性质与土壤碳库组成存在显著相关,土壤理化性质的改变是引起不同草地类型土壤碳库组成变化的重要原因。【结论】禁牧后土壤惰性碳含量降低的幅度大于开垦,冬牧有利于土壤惰性碳的积累;健康草地禁牧之后降低了土壤惰性碳的含量,减弱了土壤有机碳的稳定性。不同土地利用方式主要通过影响土壤理化性质及养分含量影响土壤有机碳和惰性碳含量。因此,通过改善放牧管理,可以维持或进一步增加有机碳存储以及土壤有机碳的稳定性,健康草地禁牧不利于土壤有机碳的积累。

草地生态系统保护、修复与功能提升的关键科学问题

草地占我国国土面积的27.6%,在保障我国生态安全中发挥着重要作用。本文梳理了我国从单一追求草地资源的物质生产功能,到生产和生态兼顾,再到目前的生态优先、多功能目标管理的发展历程,分析了草地保护与修复政策施力点及其在遏制草地退化中的作用,分析了我国草地修复过程中的乡土草种质资源、土壤养分和土壤微生物等制约因素,介绍了依靠自然过程,将退化草地恢复到生物多样性、稳定性与地带性群落接近的草地近自然恢复理念与途径;凝练了我国草地保护和修复亟需解决的关键科学问题。建议在新时代草地保护与修复政策的保障下,尊重自然、顺应自然、践行近自然恢复理念,引领新时代由植被到生态系统的草地保护与修复工作。

加强生态环境保护 实现生态功能最大化

近期,省委宣传部组织召开全省社科理论界学习宣传贯彻习近平总书记考察青海重要讲话精神理论研讨会。省委常委、宣传部部长王大南讲话,强调学习研究阐释好习近平总书记考察青海重要讲话精神,是全省社科理论界当前和今后一个时期的首要政治任务,要加强对重要讲话精神的系统化研究、学理化阐释、大众化传播,推动重要讲话精神深入人心、笃信笃行。现将会上11位专家学者的研讨交流材料要刊发,以飨读者。

青海省草畜平衡动态变化过程及预警

运用CASA模型模拟研究青海省县域尺度1982-2018年草地生态系统净初级生产力时空格局,分析草地生态系统生产力和畜牧承载力,选取理论载畜量作为畜牧承载力评价指标,结合现实载畜量,确定畜牧超载程度及其变化特征.结果表明,青海省县域尺度草地生态系统承载力整体呈现东高西低格局.1990、2000、2010和2018年草地生态系统承载力总体上呈增长趋势,单位面积年平均理论载畜量由1982年的0.420 SHU/hm^(2)(SHU:羊单位)分别上升到0.456、0.497、0.570和0.555 SHU/hm^(2).1982-2018年整体上处于超载状态,截至2018年,整体超载34.5%.红色预警区严重超载县域24个,亟需及时调整现实载畜量.

全球变暖对高寒冻土区温室气体通量影响研究进展

泛北极地区和青藏高原是陆地生态系统重要的有机碳、氮库。在气候变暖驱动下,高纬度或高海拔冻土融化加速,冻土活动层冻融格局改变,土壤有机质分解增加,成为全球重要的温室气体排放源,其对气候变化的“正反馈”效应受到越来越多关注。本文重点综述了近年泛北极和青藏高原冻土区土壤CO_(2),CH_(4)和N_(2)O三种主要温室气体通量对冻土退化及冻融作用的响应特征和影响机制,探讨了高寒地区生态系统净温室效应与气候变暖的相互关系,并简要提出了目前冻土区土壤碳排放和氮转化关键过程研究中需要加强的方面,旨在为继续深入开展气候变化背景下冻土碳氮循环研究提供参考。

祁连山岛状冻土活动层土壤氮库对模拟冻融响应

气候变化改变了青藏高原降水和温度,并影响非生长季土壤冻融格局。本研究采用冻融模拟试验,探究了祁连山岛状冻土区高寒草甸活动层(0~20 cm)土壤在长期昼夜冻融交替(149次)过程中土壤氮库对融化温度(5℃,10℃,20℃)和含水量(15%,30%,45%)的响应。结果表明:昼夜冻融过程中土壤有效氮大量释放期长达50天,以溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)、铵态氮(NH_(4)^(+))累积为主。微生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)通过氮固持增加,发挥土壤有效氮“缓存库”作用;土壤含水量增加有利于冻融过程中DON和MBN积累,但含水量对NH_(4)^(+)累积存在阈值效应;融化温度对水分饱和土壤氮组分含量影响差异不显著,而干燥和湿度适中土壤DON,NH_(4)^(+)及硝态氮净累积量对低温融化响应较高温条件更敏感。气候变化驱动下冻融过程中温度和水分耦合效应对冻土区氮转化影响机制值得深入探讨。

草地多功能目标管理的理论基础、技术原理及实现途径

草地具有保护地草地、放牧草地、栽培草地等草地类型多样性,动物、植物、微生物等生物资源多样性,调节功能、供给功能、支持功能和文化功能等生态系统服务和功能多样性。本研究基于生态系统多功能性概念,通过总结草地管理发展历程,提出新时代草地多功能目标管理框架。这一框架凝练出草地类型多样性、生物资源多样性和功能多样性维持等方面的基础理论;创新了草地动物、植物、微生物资源的变革性利用技术以及地表信息精准测量及遥感反演、草地食草动物利用率精准计量和草地承载力核定、营养平衡草牧业生产、生态功能提升和生态产品价值实现等方面的技术体系;探究草地生态、生产和生活等多功能优化管理路径,维系草地多功能属性、保护草地健康和可持续利用的绿色发展模式;实现区域保护自然、服务人民和永续发展目标。

根系分泌物与植物—土壤间互作机制的研究进展

根系分泌物是植物与土壤之间物质循环、能量交换和信息传递的重要载体,也是调控植物根系、微生物和土壤基质之间相互作用的主要过程之一。本文探讨了根系分泌物的功能,根系分泌物与植物—土壤—微生物间相互作用,以及根系分泌物对环境胁迫的响应。首先,植物通过释放有机酸来酸化和利用螯合作用来改善土壤的营养状况。其次,根系分泌过程可以招募有益微生物,帮助植物吸收更多的氮,增加氮的生物利用效率。最终,植物根际通过分泌特定化合物来介导植物—土壤—微生物间的相互作用。深入研究根系分泌物的渗出和作用机制对草地生态系统的可持续发展具有一定的生态学意义。

青藏高原土壤微生物生物量对放牧强度响应的Meta分析

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响。然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚。因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0~10 cm)有机碳、全氮含量及微生物生物量变化进行了定量分析。结果表明,重度放牧显著降低了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量,降幅分别为24.5%,16.0%,29.3%和24.7%;且重度放牧降低了细菌、真菌和放线菌的生物量。此外,线性混合效应模型分析表明,土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量在重度放牧强度下与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系。综上,重度放牧对青藏高原高寒草地土壤养分和微生物生物量具有显著的负效应,为维持草地植物多样性和生态系统功能,应保持较低的放牧压力。

高寒草甸畜牧业可持续发展:理论与实践

“生态系统管理”是畜牧业可持续发展的重要理论基础。放牧家畜饲养周期长 ,出栏率低 ,是制约高寒草甸畜牧业生产的最大瓶颈。因此 ,采取一系列生态系统管理措施 ,如建立人工草地、修建牲畜暖棚并进行牛羊舍饲育肥、退化草地恢复与重建、优化畜群结构和优化放牧强度等 ,实现畜牧业的集约化经营 ,是高寒草甸畜牧业持续发展的必由之路。

藏系绵羊最佳屠宰年龄的数学模拟

本文用运数学模型对藏系绵羊最佳屠宰年龄进行了模似。模型所涉及的参数可容易得到,且能较好的反映藏系绵羊的投入、产出过程。因此,模型具有实用性和准确性。模拟结果表明,在羔羊胴体偏小的藏羊产区,绵羊的最佳屠宰年龄为22月龄,这时绵羊的胴体重可达30斤以上(15.41公斤),且能剪二次毛。

家畜微量元素补饲的研究及进展

家畜补饲一直是养殖业界人士所关注的重点之一.长期以来,为提高畜产品量,在人们不断的研究中,出现了各种不同的补饲技术.本文在简要介绍家畜补饲技术历史的同时,重点介绍了目前国际上最新最为流行的补饲技术———微量元素氨基酸鳌合物技术.

三江源区草地生态恢复及可持续管理技术创新和应用

该项目瞄准青藏高原生态安全的国家战略需求,针对区域植被退化严重、生态治理技术薄弱和生态畜牧业发展滞后的现状,以生态系统可持续发展为前提,以植被恢复为主线,以生态—生产—生活系统集成为核心内容,科学认知了气候变化及人类活动对草地生态系统的影响及其响应,系统研发和集成了退化草地生态恢复重建技术,创建了兼顾生态保护和生产发展的管理新范式,为国家生态安全战略及生态文明建设提供了理论依据、技术支撑和创新模式。项目育成牧草新品种11个,获得发明及实用新型专利5件,编制技术规程40项,发表论文451篇,完成咨询报告1份,建议1份。累计生产牧草良种36.6万t,用于青藏高原及北方草地退化治理面积达267万hm^2。研发集成退化草地3大类综合恢复治理技术体系,建植黑土滩退化草地治理示范区1.4万hm^2,指导完成黑土滩退化草地治理35万hm^2,天然草地补播改良112万hm^2,退牧还草733万hm^2。建立饲草料生产示范总面积38万hm^2,牛羊营养均衡养殖基地2个,近三年健康养殖牛羊75万只羊单位。牧草良种及牛羊营养均衡饲养累计销售收入达到2.37亿元。完成科技培训2000人次。通过成果推广,有效促进了三江源区生态功能恢复、生态移民后续产业发展和社会和谐稳定,推动区域草牧业生产方式转变,实现了区域生态保护和社会发展的共赢。该项研究历时长,涉及领域广,成果内容丰富,生态、社会和经济效益明显,为国家三江源生态保护与恢复建设工程提供了有力的理论依据和技术支撑。

青海草场资源的综合评价

本文应用数学模型对青海草场资源进行了综合评价,该模型包括影响青海草场资源的14个因素。模拟的结果证实该模型的准确性生高,并适用于评价青海的草场资源。

青藏高原高寒草甸生态系统管理的生态学基础:海北高寒草甸生态系统研究站

高寒草甸和高寒灌丛是西藏高原的主要草场类型,占该地区总面积的35%。为了理解高寒草甸的结构与功能、促进动物生产力的可持续发展,海北高寒草甸生态系统定位站于1976年正式建立。在最初的十年,海北站的主要任务是在生态系统的结构与功能,包括能量流动和物质循环方面进行了一系列深入的研究。同时,在夏季和冬季牧场进行了5个密度的放牧实验。从90年代早期,海北站开始将研究的重点放在全球变暖、生物多样性和草场动物生产的可持续发展,并提出了改良本地区退化牧场的多种方法。

日粮纤维素和环境温度对实验大白鼠的影响——Ⅲ 实验大白鼠的能量代谢

环境温度和日粮纤维素水平都可影响大白鼠的产热量及产热量占代谢能(HE/MEI)的比例,其在高纤维素日粮组较低纤维素日粮组高,环境温度为16℃和32℃时较24℃时高。环境温度和高纤维日粮还可增加大白鼠的绝食代谢产热量和生长价。维持代谢能(MEm)并不受日根纤维素的影响,但随环境温度的降低而增加。低纤维日粮和适中的环境温度可使沉积能中脂肪的比例增加。

为三江源国家公园建设提供系统性解决方案

三江源国家公园建设的核心问题是要形成整体性、系统性的解决方案及相应的管理模式。保护自然生态系统的原真性和功能完整性,是三江源国家公园建设的核心目标。生态学研究主要考虑两方面,一是生物多样性保护,二是生态及生产功能提升。

日粮纤维素和环境温度对实验大白鼠的影响——Ⅰ.对实验大白鼠增重、体成分和消化道发育的影响

为探索日粮纤维素水平和环境温度对实验大白鼠日增重、消化道和体成分的影响,选择60只实验大白鼠,用高纤维素日粮非淀粉碳水化合物(NSP占24.6％)和低纤维素日粮(NSP占4.8％),在3种环境温度下(16℃,24℃,32℃)进行了试验。结果表明,冷应激(16℃)可降低实验大白鼠的生长效率和体脂肪。在3个水平环境温度下,高纤维素日粮可使大白鼠的日增重分别降低19.76％、13.01％和12.36％;饲料报酬分别降低21.05％、16.00％和10.71％。日粮纤维素和环境温度均可影响大白鼠的消化道的相对重量和长度,再对内脏器官(肝、心、肾脏)的相对重量没有明显的影响。

高寒草甸草场最优放牧方案的综合评价

高寒草甸草场和息栖于草甸草场上的动物群落、以及各种生态因子,构成高寒草甸生态系统。系统的输出是以畜产品如肉、奶、毛、皮等为主。该系统是一个受控制系统,其特点是人们通过调整系统内某些参变量而实现生态系统的最优控制。目前。