西藏牦牛绒原绒细度和伸直长度及其与年龄和性别的关系

为了解藏北高原牦牛绒的基本特征,进一步明晰该区域牦牛绒品质及市场开发前景,采集藏北高原12个县1107头牦牛的牦牛绒样品,采用光学投影显微镜和钢尺分别测量牦牛绒的细度和伸直长度,并分析其与牦牛年龄和性别的关系。结果表明:藏北高原牦牛绒的平均细度和伸直长度分别为17.88μm和47.2 mm,二者之间无显著相关性;随着牦牛年龄的增长,牦牛绒的细度显著增加,而伸直长度变化不显著;牦牛性别并不影响牦牛绒细度和伸直长度的变化,为藏北高原乃至我国牦牛绒等级评定提供数据支撑。

藏北高原牧户家庭收支的主要影响因素

基于对藏北高原12个县137户牧户的家庭人员组成、草场及家畜组成和家庭收支等的调查数据,文章旨在了解藏北高原牧民收支的主要影响因素,进而探索增加牧民收入的有效途径。分析结果表明:牧户的主要收入来源于政府补贴和出售牛羊,奶制品和牦牛绒的收入占比很低;所调查牧户年平均收入7万元左右,而年平均总支出占总收入的90%左右,其中41%用于家畜的补饲,且31%用于非劳动力人群以及家庭贷款,导致牧户净收入普遍偏低。文章在此基础上分析了实现牧民增收过程中存在的问题,并提出通过产业结构调整、加强惠民政策管理及实施等措施来促进牧民增收的合理建议,将为促进藏北高原经济发展及草原可持续发展等相关政策的实施提供重要依据。

影响土壤有机碳含量和组分及其稳定性的关键因素

土壤有机碳在调节气候变化和生态系统方面起到了关键作用,因此维持或提高土壤有机碳的稳定性具有重要的理论和实践意义。目前随着研究的深入,土壤有机碳稳定的研究方式不断更新,且其关键影响机制尚不明确。因此本文总结了目前研究中土壤有机碳的四种分组方法(物理、化学、生物及模型分组)及其测定方式,并指出这些分组方法中存在的局限性和测定结果中的不确定性,提出按照研究需求选择合适的处理方式的建议。此外,本文还综述了土壤稳定性响应植物及微生物的输入、输出和土壤矿物的机制,指出目前仍缺乏对不同生态系统下影响土壤有机碳稳定性的关键因子和多因素耦合作用对稳定性影响的研究。

增温增水对草地生态系统碳循环关键过程的影响

生态系统碳循环是生态系统过程的重要组成部分,对碳循环关键过程机理的研究有助于更好地理解生态系统过程。目前,气候变化(全球变暖、降水时空格局变化)对草地生态系统过程产生了重要的影响。综述了气候变化(温度和降水变化)对草地生态系统碳循环关键过程(植物生产力、植物物候、植物根系周转、生态系统呼吸和生态系统净碳交换)的影响,在此基础上指出了目前气候变化(温度和降水变化)控制试验研究的不足,并进一步提出了今后应该加强研究的方向。

高寒植物叶片性状对模拟降水变化的响应

降水变化对高寒草甸生态系统产生了显著影响,植物叶片性状特别是叶脉特征对降水变化非常敏感,然而高寒植物叶片性状特征如何响应降水变化还知之较少。采用集雨棚模拟增减50%降水的条件,以高寒草甸8种主要植物叶片为研究对象,研究了降水变化对叶片的叶脉率、叶脉密度、叶片大小、比叶质量、叶片总有机碳含量、叶片全氮含量、叶片碳同位素相对含量和碳氮比等叶片性状的影响。发现增水显著增加了植物的叶片大小、稳定碳同位素千分值、总有机碳含量、全氮含量,但显著降低了叶脉密度;而减水显著降低了叶片大小、稳定碳同位素千分值。植物叶片性状各指标对降水变化的响应存在协同变化和相互制约。不同水分生态类型的植物对降水变化的响应存在差异,中生植物通过增加叶片大小和减少叶脉密度积极应对降水的增加,矮生嵩草的叶片大小分别增加了200.3%,叶脉密度减小了17.5%,而旱中生植物通过减少叶片大小和增加叶脉密度应对降水的减少,垂穗披碱草和异针茅的叶片大小分别减少54.9%和30.7%,其叶脉密度分别增加25%和22.4%。羽状叶脉植物增加叶脉密度和稳定碳同位素千分值以适应增水条件,花苜蓿、异叶米口袋的叶脉密度的增加了7.8%和4.0%,稳定碳同位素千分值增加2.5%和3.3%,但增水条件下平行叶脉植物的叶脉密度不变或降低和稳定碳同位素千分值保持不变;减水增加了平行叶脉植物叶脉密度并减低了稳定碳同位素千分值,异针茅的叶脉密度增加了22.4%,稳定碳同位素千分值减小2.9%,而对羽状叶脉植物的叶脉密度和稳定碳同位素千分值减少或不变。植物叶片性状对增水的敏感性显著大于对减水的敏感性,增水的效应约为减水的2倍;叶片大小的敏感性显著大于其它叶片性状,约为其它叶片性状的10倍。因此,植物在应对短期降水变化时,植物形态可塑性的作用凸显,放大或缩小叶片大小是植物应对降水变化的最有效的途径,但是不同水分生态类型和叶脉类型植物可塑性的方向存在显著差异。

温度和湿度对高寒草甸凋落物分解的影响

多数研究发现增温增湿加快了凋落物失重率,但对如何影响凋落物分解过程中CO_(2)和可溶性有机碳(DOC)释放的影响研究较少。通过室内培养设置四个温度梯度(0,5,10和20℃)和两个湿度梯度(25%和40%)对高寒草甸凋落物分解进行了96 d的培养试验。结果表明,总体上高寒草甸凋落物分解速率随着温度和湿度的增加而加快;高湿度条件下凋落物分解释放CO_(2)总量的敏感性是低湿度的2.3倍左右;湿度变化对DOC淋溶的温度敏感性影响较小。在25%和40%的湿度培养下,CO_(2)总排放量的温度敏感性分别是DOC总淋溶量的温度敏感性的10和20倍左右,表明未来气候变化情境下凋落物中的有机质分解更多的是以CO_(2)形式排放到大气中。因此,未来需要更系统的研究不同气候变化情境下凋落物积累与分解、DOC淋溶和土壤碳库的动态变化,从而更好的理解这些生态系统碳循环过程的变化及其对气候变化产生的反馈作用和机制。

增温和增/减水及氮沉降对中国草地植物多样性影响的研究进展

植物是生态系统的第一营养级,植物多样性在生物多样性中占主要地位。回顾了国内外学者近年来关于我国草地生态系统的研究,综述了气候变化和氮沉降增加对草地植物多样性的影响。温度增加没有显著改变高寒草甸和温性草地的物种丰富度,但降低了高寒草原和荒漠草原的物种丰富度,但是增温的影响与增温方式、增温年限有关。增水增加了物种丰富度,减水则相反。氮添加显著降低草地植物物种丰富度。增温和水分耦合以及氮添加和水分耦合对物种多样性的作用是可加的,总效应可能取决于相对效应大小:降水增加减缓了温度增加对物种丰富度的降低效应,降水增加和氮添加耦合作用降低了物种丰富度。未来需要加强长期监测温度增加对草地植物多样性的影响、更加关注物种组成的动态变化、加强降水格局变化的模拟试验和多因子耦合试验对草地植物多样性的影响的研究。

气候变暖对寒区草地土壤有机碳库的影响及其机制研究进展

全球寒区冻土区包括季节性和多年冻土区,主要分布在高海拔和高纬度地区,其土壤中储存了大量的有机碳。该地区正面临着比全球平均温度更高的暖化速率,气候变暖对该地区土壤有机碳的影响及其对气候变暖的反馈作用倍受关注。本文针对气候变暖对季节性和多年冻土草地生态系统碳循环关键过程(如植物生产、凋落物和根系分解、微生物群落结构等方面)的影响,以及土壤有机碳形成和稳定性机制等进行了扼要综述。在此基础上,提出了目前存在的问题,分析了未来在实验设计和新技术应用上的有关发展态势,以期进一步推动气候变暖背景下,我国寒区草地生态系统碳循环关键过程和土壤有机碳库稳定性机制的研究。

青藏高原高寒区植物叶片性状对模拟增温的响应

气候变化对青藏高原高寒区生态系统带来潜在风险,而植物叶片性状能反映出植物对气候变化的响应过程和机制。本研究在青海海北高寒草甸群落采用自由空气红外加热法模拟增温,以高寒草甸8种主要植物叶片为对象,研究了增温对8种植物叶片性状的影响。结果表明:经过8年模拟增温,部分植物的叶片大小、叶脉密度、叶脉率、比叶质量、叶片碳同位素千分值等5种性状发生显著的变化,而碳氮含量和碳氮比没有显著的变化。植物叶片大小比植物其他叶片性状对温度变化的响应更敏感。增温对叶片性状具有显著的长期影响,但不同植物叶片性状的响应方向和程度存在显著差异。增温对不同分布类型和叶脉类型植物的叶片性状的影响存在差异。植物应对环境变化的对策多样,这表现在不同植物的同一性状对于气候的差异化响应,同时也表现在同种植物不同性状对于气候变化的协同响应。

干旱降低了气候变暖对高寒草地群落的正效应

温度和降水是决定天然草地植物群落演替和地上净初级生产力(aboveground net primary productivity,ANPP)的主要因子.然而,以往高寒地区模拟气候变化的试验主要针对增温或降水变化等单个处理的效应开展研究.基于此,本研究通过为期7年的原位增温与降水变化(增水和减水)耦合试验,探讨了增温和降水变化对群落演替和ANPP的相对影响及相互作用.结果表明,增温和暖湿化增加了群落的物种丰富度、多样性指数以及物种平均高度和盖度,减水处理的效应则相反.但减水增加了紫花针茅和群落组成随时间的变化率.特别是增温缓解了干旱对植物群落组成的负效应,增温与降水变化对植物盖度、高度和ANPP的交互作用因年份和物种而异.总体而言,无论减水还是增水,增温均通过增加杂类草或非优势种的ANPP及植物多样性进而增加群落的ANPP.然而,减水通过降低莎草科、杂类草的ANPP以及降低植物多样性进而降低了群落的ANPP.无论增温与否,降水变化显著影响了植物多样性与ANPP之间的关系(增水<对照<减水).因此,总体上,增温和减水对高寒草地ANPP的影响是相反的,表明干旱降低了气候变暖对高寒草甸群落的正面影响.

增温增水情景下钉柱委陵菜物候序列的变化及其抗冻性

青藏高原正在经历剧烈的气候变化,包括变暖、变湿和极端气候事件频发等,然而,气候变化对高寒植物的影响目前还了解较少。该研究依托西藏那曲高寒草地生态系统野外科学观测研究站,以高寒草甸优势双子叶植物钉柱委陵菜(Potentilla saundersiana)为研究对象,在2016–2018年设置了不同幅度的增温和降水改变实验,观测了不同处理下6个物候序列的变化,在7个不同极端降温幅度下定量了抗冻性,并计算了2011–2022年生长季的安全裕度。主要结果有:1)增温1℃和2℃以及增水50%对钉柱委陵菜物候序列的影响不显著,只有增温达到4℃时,返青期显著推迟,而初花期显著提前。2)钉柱委陵菜的抗冻性(半致死温度)为(–4.76±4.28)℃,2011–2022年的生长季中34%的月份防止冻害的安全裕度为负值,且大多出现在5月和9月,表明钉柱委陵菜在早春和秋末遭遇极端霜降事件的风险很大。该研究结果揭示了多幅度增温和增水对钉柱委陵菜物候序列的影响,解析了钉柱委陵菜对极端降温事件的抗性,为预测青藏高原高寒植物对未来气候变化的响应提供了数据支撑。

气候变化对草地植物物候影响的研究进展

植物物候与植物的适应进化、物种间相互关系、生态系统的结构和功能密切相关,且对气候变化特别敏感,所以一直是进化生物学、植物生态学和气候变化生态学的研究热点和前沿科学问题。本综述基于草地植物物候研究的3个层次(个体-种群-群落)和7个物候序列(返青、现蕾、初花、初果、果后营养、初黄和枯黄期),阐述了不同层次物候序列及其相应持续期对气候变化响应过程的研究进展以及目前研究主要存在的问题,并在此基础上提出未来研究亟需关注的科学问题及展望,以期推动我国植物物候生态学研究发展。

藏北高原自东向西样带典型植物群落中矮嵩草与紫花针茅小尺度空间格局变化

植物群落中物种的小尺度空间格局,如聚集、随机和扩散分布,因环境条件而改变,反映了植物在不同环境条件下的生态适应策略。藏北高原区自东向西逐渐由亚寒带半湿润区向温带干旱区过渡,群落内物种多样性和物种组成发生了极大的改变。2012年7—8月份,在藏北高原自东向西选择了8个不同地区的典型草原植物群落进行样方调查,分析了植物群落物种组成、物种多样性以及矮嵩草(Kobresia humilis)和紫花针茅(Stipa purpurea)两个种群的小尺度空间格局。结果显示:物种丰富度和矮嵩草的相对盖度均与年均降水量呈显著正相关;自东向西,矮嵩草种群则由扩散向随机格局转变,而紫花针茅种群由随机向扩散转变;在年均降水量最低的地区两个种群之间呈空间隔离关系。矮嵩草和紫花针茅种内及种间小尺度空间格局变化是在藏北高原自东向西样带梯度上影响两者共存的重要机制。