放牧强度对高寒灌丛草甸土壤CO_2释放速率的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站，研究放牧强度对土壤CO２释放速率的影响及其与环境条件的关系。结果表明，CO２释放速率具有明显的日变化规律，日最大值在12∶00～14∶00h出现，最低值出现于凌晨6∶00～8∶00h。轻牧和重牧区日释放速率分别为7.774±5.577 g·m－２·d －１和6.977±4.947 g·m－２·d－１。CO２释放速率具有明显的季节变化，最大值均出现在7月，而冬季则最低。CO２释放速率的日变化主要受气温和地表温度的制约，与气温和地表温度呈极显著的正相关(P＜0.01)。CO２释放速率的季节动态与气温和地温(0～30cm)呈极显著的正相关(P＜0.01)。放牧使CO2释放速率降低。

高寒灌丛草甸生态系统CO_2释放的初步研究

以金露梅(Potentillafruticosa)灌丛草甸生态系统为对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和裸地(GL)的CO2释放进行了初步研究。结果表明:GG、GC和GLCO2的释放速率均呈明显的单峰型日变化进程,最大释放速率出现在15∶00～17∶00之间,最小值在7∶00前后出现,白天释放速率大于夜晚;CO2释放速率具有明显的季节性变化特征,生长期CO2释放速率明显高于枯黄期,且均表现为正排放,8月为CO2释放高峰期,释放速率GG>GC>GL(P<0.01);2003年6月30日至2004年2月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO2释放量为3088.458±287.02g/m2,丛内草甸植被-土壤系统CO2释放量为2239.685±183.68g/m2,其中基础土壤呼吸CO2的释放量约为1346.748±176.24g/m2,分别占GG和GC释放量的43.61%和60.13%;CO2释放速率的日变化主要受地表和5cm地温制约,而季节动态与5cm地温呈显著正相关关系(P<0.01)。

海北高寒灌丛草甸生态系统CO_2释放速率的季节变化规律

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站干柴滩地区以金露梅Potentilla fruticosa 灌丛草甸生态系统为研究对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和次生裸地(GL)的CO2释放速率进行了长期观测,并对年释放量作了初步估测。结果表明,GG,GC和GL CO2 的释放速率在一年内有明显的季节变化。植物生长季CO2 释放量明显高于枯黄期,释放速率GG>GC>GL(P<0 01),且均表现为正排放。不同季节CO2 释放存在明显差异,表现为夏季>秋季>春季>冬季。2003 年6 月30 日至2004年6月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO2 释放量为4 293 63±955 75 g/m2,丛内草甸植被-土壤系统CO2 释放量为3 319 68±806 19 g/m2,裸地CO2 的释放量为1 724 14±444 14 g/m2。CO2 释放速率的季节变化与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P<0 01)。

青藏高原高寒灌丛草甸生态系统碳平衡研究

利用静态密闭箱—气相色谱法观测的高寒金露梅Dasiphora fruticosa灌丛、丛间草甸土壤微生物呼吸CO2通量结果,结合研究区群落生物量及样方调查,对高寒灌丛草甸生态系统的碳平衡状况作了初步估测。结果表明:植物生长季高寒灌丛草甸生态系统初级生产力年净固定碳量461.83g/(m2·a),土壤通过微生物呼吸年碳净排放量376.78g/(m2·a)。碳素输入大于输出,系统存在较强的CO2吸收潜力,是大气CO2的汇,其年净交换吸收碳量85.05g/(m2·a)。

川西北高寒灌丛草甸土壤资源研究

以川西北高原红原县为研究区,选取一个典型的高寒灌丛草地为研究样地,用方格取样法,在丛下和丛间随机取0￣20 cm土样50个,并记录取样地点,分析土壤性状。利用SPSS(11.0)软件对实验数据进行统计、分析和比较,研究了两种生境的各种土壤养分的平均含量、空间异质性和相关关系。结果表明,主要养分中除了Ntotal丛下显著大于丛间外,其余都没有显著性差异;两种生境中的各养分元素的变异系数(CV)都属于中等变异水平,除了Ptotal、Pavail的变异系数是丛间更大外,其他都是丛下更大;在两种生境中Pavail与K avail,C/N与Ntotal,C/N与有机质都呈显著、极显著线性相关关系。在丛间pH与C/N,pH与有机质都呈显著的线性相关,而在丛下Pavail与Ntotal,Kavail与Ntotal显著相关,并有较好的线性关系。总体来看,在灌丛下土壤的主要养分N、P、K之间有更好的相关性。说明了灌丛土壤的主要养分元素N、P、K在转化过程中相互影响,且这种关系在灌丛下更为密切,即灌丛对该高寒灌丛草甸的土壤资源的空间分布有影响。

不同退化程度高寒灌丛草甸植物量及土壤养分的变化

以高寒高山柳(Salix paraqplesia)灌丛草甸为研究对象,分析不同退化程度高寒灌丛草甸的植物量、土壤养分和土壤微生物。结果表明:随着高寒灌丛草甸退化程度的加剧,地下植物量、地上植物量、优良牧草植物量、土壤有机质、全氮及全磷都显著降低(P<0.05),但土壤微生物数量则是轻度退化灌丛草甸最高(P<0.05)。植物量、土壤有机质及全氮、土壤微生物数量与土壤含水量呈显著正相关(P<0.05);植物量、土壤全氮、土壤有机质与土壤微生物数量呈显著正相关(P<0.05)。说明,灌丛草甸的退化表现出植被、土壤的协同退化。

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—5．7mm·d-1；最小值多出现在1月或12月（0．09±0．04mm·d-1）．蒸散量的年际动态明显，为451．3～681．3mm，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．

青藏高原高寒灌丛草甸花粉组合的植被指示性

基于青藏高原泽库盆地31个样点表层苔藓样品孢粉组合分析和植被调查数据,揭示了高寒灌丛草甸花粉组合特征及其花粉来源范围,阐明了主要花粉类型对植被组成的指示意义.结果显示:研究区花粉组合以莎草科、紫菀属、毛茛科、蔷薇科和禾本科等为主,其主要由样点周围40 km范围内植被产生(花粉贡献率83%);花粉组合中出现的桦属、松属和云杉属等乔木类型花粉由风力远距离搬运而来. 0~100 m范围,研究区各样点间植被组成差异显著,与花粉组合的对应关系差;0~3 km范围,各样点间植被组成差异性减小、整体趋于均质化,与花粉组合的对应关系逐渐提升;据此认为,考虑花粉组合贡献率和区域植被组成影响后的花粉-植被数量关系更能真实反映研究区花粉组合与区域植被组成的对应关系.此外,青藏高原灌丛草甸区湖泊表层花粉组合可能受区域外花粉或隐域性植被的影响较大,花粉组合中出现的大量蒿属和藜科花粉并不真实地代表区域植被组成,依据该区域湖泊沉积花粉组合变化推测区域植被演替及气候变化时应予以排除.

高寒灌丛草甸区的弃渣体场地生态修复技术研究

川藏铁路的建设将带来大量弃渣堆积,弃渣场裸露边坡会造成一系列生态地质问题,本文以高寒灌丛草甸区的弃渣体场地为例进行了生态修复技术研究工作。首先分析了工程区生态恢复的关键制约因子,在明确高寒灌丛草甸区域特点的基础上,采用原有植被移植利用技术和建植修复技术方案。在弃渣场生态修复上做到人工修复与自然恢复相结合,充分利用自然的恢复潜力,促进渣场自然演替和群落稳定,使之与周围环境相互协调。

高寒金露梅灌丛草甸植被反射率特征

根据祁连山海北高寒金露梅灌丛草甸2004年观测的太阳总辐射和反射辐射资料,分析了高寒金露梅灌丛草甸植被反射率(A)的变化特征。结果表明,金露梅灌丛草甸A在日间或一年间均表现出"U"型变化规律,晴天、昙天和阴云天气状况下的早晚略有差异,中午前后的A值三者无明显差异。季节不同下垫面性质不同的影响,A的分布不同。海北高寒金露梅灌丛草甸A的月平均在植物生长季内5～9月为0.15,植物非生长季的10月～翌年4月为0.20,年平均A为0.18。

放牧干扰对高寒杜鹃灌丛草地地下养分库化学计量特征的影响

采用室外取样与室内分析结合的方法对祁连山高寒杜鹃灌丛草地不同放牧干扰条件下土壤、根系养分化学计量比进行研究。结果表明:1)植物群落地下生物量随土层深度增加而迅速减少,60%～70%根系聚集于0～10 cm土层,随放牧压力增加活根向土壤深层转移。2)总根系生物量及其C、N、P储量随牧压增加均下降,重牧与轻牧相比C、N、P养分储量分别下降26%、17%、27%;表层单位质量活根C含量轻牧最高、N含量中度放牧最高、P含量重牧最高;死根N、P变化与活根相反。3)随牧压增加土壤有机碳、全氮密度以及N、P速效养分均上升,全磷含量相对稳定,但表层全磷含量下降。数据分析得出,休牧增加了根系生物量的同时,表层土壤根系的C/N、C/P比值升高,N/P比值降低。说明根系对土壤C积累及养分循环起重要作用,而生长季休牧有利于高寒灌丛草地土壤养分保持,这与高寒地区植物生长缓慢特性相适应。

青藏高原东缘2种优势灌木的光合特性研究

在夏季7月利用Li-6400便携式光合仪器和PAM-2100调制叶绿素荧光仪,选择川西北高寒灌丛草甸2种优势灌木窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)和高山绣线菊(Spiraea alpine)为对象,研究光合作用日变化及其对环境因子的响应。结果表明:高山绣线菊的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化趋势均呈"双峰"型,而窄叶鲜卑花的Pn和Tr日变化趋势均呈"单峰"型,都存在光合"午休"现象,窄叶鲜卑花的Pn日均值和Tr日均值都显著大于高山绣线菊。随日间光合有效辐射强度(PAR)的增强,2种灌木的最大光能转化效率(Fv/Fm)下降,19:00均未恢复到黎明时的水平,表明光合机构因逆境而受到不可恢复的损伤。通径分析表明,Tr为高山绣线菊和窄叶鲜卑花Pn日变化的主要决定因子,叶温(Tleaf)则是主要限制因子。研究表明,高山绣线菊以较小的叶面积、低Pn、低Tr和较高的水分利用效率(WUE)显示出在受水分胁迫的强光高温环境下的适应性;但是窄叶鲜卑花属于高光合、高蒸腾和低WUE灌木,其半饱和光强(Ek)和光强最弱时光能利用效率(α)都较高,表明对弱光或较强的PAR均能利用,PAR适应范围相对最广。

祁连山北坡3个季节性牧场 夏季的土壤呼吸

以祁连山北坡高寒灌丛化草甸和高寒草原为对象,测定比较夏季、冬季和春秋季牧场的夏季土壤呼吸特征及与其影响因素之间的关系,为牧场碳汇管理提供依据。以高山灌丛化草甸为主的夏季牧场日均土壤呼吸速率(Rs)为0.26μmol·(m^2·s)^(-1),以高寒草原为主的冬季和春秋季牧场日均Rs分别为0.24和0.19μmol·(m^2·s)^(-1)。随放牧增强,冬季牧场Rs减小,春秋季和夏季牧场Rs增加。冬季牧场Rs与土壤含水量(soil mosture,SM)显著正相关(P<0.05),Rs与放牧率(stocking rate,SR)和土壤温度(soil temperature,Ts)显著负相关(P<0.05);春秋季牧场Rs与SR、光合有效辐射(photosynthetically awailable radiation,PAR)、Ts显著正相关(P<0.05);春秋季牧场Rs与SM和群落盖度(community coverage,C)显著负相关(P<0.05)。结构模型方程表明,冬季牧场放牧率通过Ts对Rs的负向间接作用最强,SM对Rs正向的直接作用次之;春秋季牧场群落盖度对Rs负向直接作用最大,放牧率对Rs正向的直接作用次之。冬季牧场Rs可分别由Rs=0.436-0.012Ts+0.018SM(R2=0.911,P=0.038)和Rs=0.707+0.002SR-0.02Ts(R2=0.775,P=0.037)估测;春秋季牧场可由Rs=-0.239+0.003PAR-0.001C(R2=0.979,P=0.004)估测。

大气水分亏缺对中国两种典型草地生态系统总初级生产力的影响

土壤水分供给(SWC)和大气水分亏缺(VPD)是影响植物光合作用的重要变量。在生态系统初级生产力(GPP)方面,与SWC相比,关于VPD如何调控GPP变异的研究相对缺乏。本研究选取了水分限制的内蒙古温带草原(内蒙古站)和温度限制的青藏高原高寒灌丛草甸(海北站)作为研究对象,分析了VPD如何调控这两个生态系统GPP变异。按照研究时间段SWC与多年同时间段SWC均值的比值(RSWC)由小到大将两个站点的长时间序列数据划分为3个SWC水平:干旱25%(RSWC前25%区间)、中间50%(RSWC中间50%区间)和湿润25%区间(RSWC后25%区间)。结果发现,海北站不同SWC水平下VPD和GPP均表现出显著的正相关关系(P<0.05),相同SWC水平下VPD和GPP之间的关系无显著性差异(P>0.05)。与之不同,在低SWC中,内蒙古站的VPD和GPP表现出显著的负相关,但随着SWC的提高,这种负相关转化为正相关,二者关系在不同SWC水平间差异显著(P<0.05)。在仅考虑VPD和SWC对GPP影响的情境下,水分亏缺时内蒙古站的SWC可以解释超过60%的GPP变异,而海北站GPP变异的90%是由VPD所解释。本研究表明,在未来大气干旱日益增强的背景下,相对于低温、潮湿的生态系统,水分受限制的草地生态系统生产力可能更容易受到大气干旱的负向效应影响,并且该效应更加依赖土壤水分的变异。这为植被生产力模型如何将大气干旱效应耦合到模型中提供了重要的机理支持和参考,同时也有助于预测未来不同类型生态系统植被生产力对大气干旱的响应与适应。