切根和浅耕翻措施对退化草地生长季土壤性质及植物群落的影响

草地退化是我国主要生态问题之一,研究草地不同改良措施的生态效应对于科学有效地恢复草地生态系统具有重要意义。以切根、浅耕翻两种典型改良措施为对象,在内蒙古锡林郭勒盟毛登草原内蒙古大学生态学研究基地研究了两种改良措施对土壤硝化速率、羊草群落植物生物多样性和生物量的影响。结果表明:与对照相比,浅耕翻措施显著降低了土壤硝化速率(P<0.05),切根措施对土壤硝化速率有提高效果,且土壤硝化速率呈现出明显的时间动态,土壤硝化速率6月份显著最高、9月份显著最低;浅耕翻措施显著降低了羊草群落植物多样性和生物量(P<0.05),而切根处理则显著提高了羊草群落植物多样性(P<0.05),切根处理对植物生物量提高有作用但效果不显著。研究结果表明不同草地恢复措施显著影响了土壤性质和植物群落,在短期内,浅耕翻措施不是草地恢复的有效措施,而切根处理有助于提高退化草地生物多样性。

青藏高原多稳态高寒草甸生态系统蒸散特征对比研究

在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站,以禾草-矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落、杂类草-黑土滩次生裸地4种演替稳态高寒草甸为研究对象,利用小型蒸渗仪法和烘干法等,研究多稳态高寒草甸的蒸散量、土壤含水率、贮水量变化特征。结果表明:随放牧强度增加,生长季盛期,4种演替稳态高寒草甸生态系统每日平均蒸散量出现下降趋势;4种稳态高寒草甸总蒸散量分别是禾本-矮嵩草群落235.2 mm,矮嵩草群落209.1 mm,小嵩草群落203.1 mm,杂类草-黑土滩次生裸地150.3 mm,均低于同期降水量。多稳态高寒草甸表层0~10 cm土壤含水率呈逐渐减小的趋势,且8月含水率降低速度较快,9月含水率下降不明显。禾本-矮嵩草群落10~20 cm土壤含水率变化不明显,其余3种草甸10~20 cm土层含水率均呈减小的趋势,但变化幅度低于表层土壤;高寒草甸0~10、10~20 cm土层贮水量均呈先降低后增加的趋势,生长季4种演替稳态高寒草甸生态系统各土层贮水量均逐渐减小。

青藏高原放牧高寒草甸主要温室气体通量及其主控因素研究

在青藏高原高寒草地不同放牧强度区设4个试验样地,分别为原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM),监测草地温室气体通量。结果表明:不同放牧强度对草地温室气体通量影响显著,放牧活动对高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化比较迟滞。通过逐步回归分析和因子拆分得知,草甸甲烷通量影响较大的环境因素为土壤紧实度和有机质,分别能解释44.6%和28.4%的总变异,CO2通量影响较大的环境因素为紧实度和生物量,分别能解释36.1%和32.8%的总变异,氧化亚氮通量影响较大的环境要素为紧实度和有机质,分别能解释50.1%和22.9%的总变异,家畜的践踏作用使退化草地紧实度增加,进而引起温室气体通量的改变,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。

青藏高原两种植被类型净初级生产力与气候因素的关系及周转值分析

基于2008-2016年青海海北站9年净初级生产力及气候因子监测数据,分析了青藏高原高寒小嵩草草甸和高寒金露梅灌丛两种植被净初级生产力年际动态,并探讨了气候因子对其影响及其不同土层深度根系周转值特征。结果表明:(1)年际尺度上,小嵩草草甸地上净初级生产力表现为显著增加趋势,增幅为7.02 g m^-2 a^-1,而金露梅灌丛地上净初级生产力相对较为稳定;对于其地下净初级生产力和总生产力,小嵩草草甸和金露梅灌丛均表现为增加趋势(P>0.05),9年间小嵩草草甸地上、地下和总净初级生产力平均值分别为(217.55±9.95)、(1882.75±161.33) g m^-2 a^-1和(2100.30±163.38) g m^-2 a^-1,金露梅灌丛地上、地下和总净初级生产力9年间平均值分别为(256.27±11.4)、(1614.31±173.03) g m^-2 a^-1和(1870.58±177.93) g m^-2 a^-1。(2)不同植被类型地上净初级生产力对气候因素响应不同,金露梅灌丛地上净初级生产力主要受温度影响,而温度对小嵩草草甸地上净初级生产力无显著影响。此外,降水不是限制高寒生态系统草地地上净初级生产力主要因子,相比于降水影响,高寒生态系统地上净初级生产力更受温度调控。(3)年均温和年降水对金露梅灌丛和小嵩草草甸地下净初级生产力均无显著影响(P>0.05),表明高寒生态系统,其地下生产力受外界气候条件变化影响微弱,是一个稳定的碳库。(4)两种植被类型其根系周转值均随着土壤深度的增加呈逐渐增加趋势,且高寒灌丛根系周转值明显高于高寒草甸根系周转值。研究表明,在全球气候变暖背景下将会增加金露梅灌丛地上净初级生产力,而对小嵩草草甸地上净初级生产力无显著影响。

青藏高原金露梅灌丛草甸植物群落对退化演替的响应

为了明晰金露梅(Potentillafruticosa)灌丛草甸植物群落对退化演替的响应,以空间代时间的方法,于2018年8月中旬在青藏高原祁连山南麓分别选取原生、中度、重度和极度4种不同演替阶段的金露梅灌丛草甸,对其植被群落进行研究,以探究金露梅灌丛草甸生态功能退化过程中植被群落及土壤养分的演变特征。结果表明,(1)随着退化程度的加剧,地上生物量和地下生物量现存量均呈逐渐减小趋势,且原生金露梅灌丛地上生物量(387.73±25.53)g?m^(-2)和中度退化样地(328.55±36.23) g?m^(-2)显著高于重度退化样地(210±35.04) g?m^(-2)和极度退化样地(182.19±49.99) g?m^(-2)(P<0.05),放牧改变了植物群落结构,禾草和莎草地上生物量逐渐减小,而杂类草地上生物量逐渐增加。(2)与地上生物量相似,原生金露梅灌丛(48 46.01±747.10)g?m^(-2)和中度退化样地(4 723.99±505.64)g?m^(-2)地下生物量现存量显著高于重度退化样地(2 590.75±276.45)g?m^(-2)和极度退化样地(1 011.84±163.46) g?m^(-2)(P<0.05),且随着退化程度的加剧,表层土壤全碳、全氮和有机质呈增加趋势,地下根系生物量趋于向表层土壤发展。(3)随着退化程度的加剧,群落物种丰富度逐渐下降,且原生金露梅灌丛和中度退化样地物种丰富度显著高于重度退化和极度退化样地(P<0.05)。此外,群落物种丰富度与地上生物量呈显著正相关(P<0.05)。研究表明,过度放牧会导致植被群落发生分化,物种丰富度下降,最终导致金露梅灌丛草甸退化为杂类草草地,甚至黑土滩次生裸地。研究结果对今后退化金露梅灌丛草甸的放牧管理具有重要的指导意义。

青藏高原柴达木盆地高寒荒漠土壤有机碳空间特征

采用克里格插值方法,对柴达木盆地高寒荒漠中11种典型物种分布区的235个样点土壤有机碳含量进行分析,明确该地区土壤有机碳的空间分布特征。结果表明:高寒荒漠生态系统0~100cm土壤各层次有机碳含量变化范围为0.50~40.20g/kg。在0~100cm土壤剖面内,11种优势植物群落的有机碳含量存在较大差异,可划分为3个等级,其中芨芨草群落有机碳平均含量最高(38.99±7.95g/kg),梭梭群落有机碳平均含量最低(4.01±0.42g/kg)。在0~100cm土层深度,土壤有机碳含量与土壤黏粒和粉粒含量呈极显著正相关关系(P<0.001),与土壤砂粒含量呈极显著负相关关系(P<0.001)。0~100cm土层深度的土壤有机碳含量呈现出,东西两侧较高、中部地区偏低的空间分异特征,低值区域主要分布于都兰县、乌兰县、德令哈市与大柴旦行政区。综上所述,明确土壤有机碳空间分布特征,对准确估算青藏高原土壤碳库储量和积极应对全球气候变化均具有重要意义。