高寒草甸土壤有机碳活性组分对灌丛化的响应

[目的]草地灌丛化过程的植被群落演替会影响土壤有机碳库,而土壤有机碳(SOC)活性组分能够敏捷反映土壤有机碳库变化。分析灌丛化对高寒草甸SOC活性组分的影响,为全球气候变化背景下青藏高原草地土壤有机碳库变化和固碳研究提供数据支撑。[方法]以青藏高原川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草甸为研究对象,分析不同灌丛化阶段(未灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化草甸)0—10,10—20,20—40 cm土壤理化性质、碳转化酶活性和SOC活性组分特征。[结果](1)灌丛化使得0—20 cm土壤含水量(SWC)显著减小,各土层SOC含量均在重度灌丛化草甸最大,中度灌丛化草甸土壤pH值显著增大。(2)中度灌丛化草甸土壤淀粉酶活性(SAA)显著低于未灌丛化草甸,10—40 cm土壤蔗糖酶活性(SSA)也显著较低,SSA在重度灌丛化阶段显著强于未灌丛化草甸。(3)与未灌丛化草甸相比,中度灌丛化草甸0—10,10—20,20—40 cm易氧化有机碳(ROOC)含量分别显著减少16.79%,21.73%和31.11%,0—10 cm土壤可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量也显著减少;重度灌丛化草甸0—10 cm土壤颗粒态有机碳(POC)和ROOC含量分别增大24.37%和29.54%,10—20 cm土壤MBC和DOC分别增大12.96%和10.38%,20—40 cm土壤MBC和DOC分别增大57.62%和22.10%。(4)土壤有机碳活性组分均与TN,SWC,SOC以及碳转化酶活性显著正相关,ROOC与pH值显著负相关。[结论]研究区域川西锦鸡儿灌丛化初期土壤有机碳活性组分含量降低,而灌丛化后期土壤有机碳及其各活性组分均得到积累,可能对该区域土壤有机碳积累和土壤质量提升产生积极效应。

祁连山东缘高寒草甸灌丛化对植被群落与土壤理化特性的影响

为明晰祁连山东缘高寒草甸灌丛化对其植被群落与土壤理化特性的影响,选取甘肃省天祝藏族自治县高寒草甸灌丛化区域,调查其植被,采集土壤测定理化性质,分析植被与土壤的互馈关系。结果表明:高寒草甸植被的均匀度指数、高度、盖度、地上生物量、土壤含水率随灌丛化过程增加(P<0.05),而多样性指数和容重均降低;全磷含量在各土层以灌丛区最高,但C∶P和N∶P以草甸区最高;土壤N∶P<14表明土壤养分主要受限于氮;土壤脲酶和过氧化氢酶活性在草甸区各土层显著高于灌丛区(P<0.05);冗余分析显示前两个排序轴的累计解释量为54.88%,土壤过氧化氢酶与植被特征拟合的结果最好(Pr=0.010),表明高寒草甸灌丛化过程中土壤过氧化氢酶受植被特征的制约最大。可见,高寒草甸灌丛化显著影响了植被群落结构与土壤理化特性,在祁连山生态保护和管理中应该予以重视。

祁连山黑河上游不同退化草地有机碳和酶活性分布特征

为揭示草地退化过程中土壤有机碳和酶活性的分布特征及相关性,在祁连山黑河上游俄博岭区域的高山灌丛草甸土上,根据草地退化程度,划分了未退化草地、轻度退化草地、中度退化草地、重度退化草地,采用野外采样室内分析方法,研究了不同退化草地土壤有机碳和酶活性的分布特征.结果表明：4种退化草地0～60 cm土层有机碳的含量、密度、储量,以及土壤酶活性变化顺序为：未退化草地＞轻度退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地;4种退化草地（从轻到重）0～10 cm土层有机碳密度是50～60 cm土层有机碳密度的1.78倍、1.98倍、1.87倍和2.00倍,说明土壤有机碳密度在表层具有很强的表聚性;4种退化草地不同土层有机碳的含量、密度和储量,以及土壤酶活性均随着土壤剖面垂直深度的增加而递减;4种退化草地土壤有机碳含量与有机碳密度、土壤酶活性成显著正相关关系.

氮沉降对西藏高山灌丛草甸土壤理化性质的短期影响

氮沉降已经成为全球性的环境问题,为了更好地了解氮沉降对高山灌丛草甸土壤理化学性质的影响,2014年7月,在西藏林芝县布久乡朱曲登村开展人工模拟氮沉降试验,设置4种氮沉降量:对照(CK),0 kg·hm^2·a^(-1);低氮(LN),25 kg·hm^2·a^(-1);中氮(MN),50 kg·hm^2·a^(-1);高氮(HN),150 kg·hm^2·a^(-1)。以NH4NO3作为氮源,每月以溶液方式对草地进行喷施,在模拟氮沉降1年后,采集0~20 cm和20~40 cm土层的土壤,探讨了氮沉降对土壤理化性质的影响。结果表明:不同程度模拟氮沉降对草地有机质、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K、交换性Ca2+、交换性Mg2+的含量以及可溶性有机碳的含量都有显著影响(P<0.05)。在相同处理下,有机质、全N、速效N、速效P、速效K、交换性Ca2+和可溶性有机碳含量均随土层的加深而减少,全P和全K含量随土层的加深而增加。总体上,氮处理显著增加了20~40 cm土壤的有机质、N、P、K、交换性Ca2+和可溶性有机碳的含量,对0~20cm土壤的影响较小。

青海高寒区域金露梅灌丛草甸灌木和草本植物固碳量的比较

以青海海北高寒区域金露梅（PotentillafruticosaLinn.）灌丛草甸为研究对象,分析了6月至9月金露梅灌丛草甸灌木和草本植物不同部位的生物碳量,并据此对灌木及草本植物的年净初级生产碳量进行了比较。结果显示：金露梅灌丛草甸灌木植物地上部和地下部不同层次的生物量和碳含量均有明显差异,根据生物量所占比例确定其地上部和地下部的平均碳含量分别为0.50和0.48。依据不同月份灌丛冠面最大长度、最小宽度和最大高度,采用方程“Wij=e〔aln（A·B·H）＋b〕”计算灌木地上当年新生生物碳量、地上多年累积生物碳量和地下多年累积生物碳量,相关性均极显著（P〈0.01）,表明利用该方程评估金露梅灌丛草甸灌木不同部位的生物碳量是可行的。不同月份金露梅灌丛草甸灌木地上当年新生生物碳量、地上多年累积生物碳量和地下多年累积生物碳量分别为9.36-21.15、78.07-90.12和74.37-101.22g·m-2,差异不明显；其地上部和地下部净初级生产碳量分别为33.20和26.85g·m-2,总计为60.05g·m-2。金露梅灌丛草甸草本植物地上部和地下部净初级生产碳量分别为111.41和445.41g·m-2,总计为556.82g·m-2。如果根据草本和灌木占地面积78%和22%进行加权计算,则金露梅灌丛草甸当年的总净初级生产碳量为447.53g·m-2,其中灌木的净初级生产碳量仅占2.95%,且金露梅灌丛草甸地下部与地上部净初级生产碳量的比值为3.75。研究结果显示：青海高寒区域金露梅灌丛草甸以草本固碳为主,且地下部净初级生产碳量明显高于其地上部。

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)。

海拔和坡向对高寒灌丛草甸凋落物水源涵养功能的影响

以康定县折多山高寒山地灌丛草甸凋落物为研究对象,采用室外调查及室内测定结合的方法分析了凋落物蓄积量、持水及失水过程,以期探讨不同海拔和坡向凋落物水源涵养功能的差异。结果表明:(1)研究区凋落物的蓄积量在4.02~4.77 t/hm^2波动,均表现出随着海拔的升高而逐渐降低,且半阴坡>半阳坡,海拔对凋落物蓄积量呈极显著影响(P<0.01);(2)研究区凋落物最大持水量与蓄积量表现出一致的规律,有效拦蓄量最大为3800 m半阳坡(5.95 t/hm^2),最小为3800 m半阴坡(2.53 t/hm^2);(3)枯落物持水量与浸水时间关系式为:W t=a ln(t)+b;枯落物吸水速率与浸水时间关系式为:V=kt n;失水量与失水时间呈显著对数关系(R 2>0.95,P<0.01),失水速率与失水时间呈显著幂函数关系(R 2>0.99,P<0.01)。可见,该地区灌丛草甸凋落物的水源涵养功能在不同海拔和坡向间有明显分异特征,控制放牧减轻草甸退化和增加该生态系统的物种多样性能有效提高该区凋落物水源涵养功能。

黄河源区山生柳灌丛草甸植物群落多样性及植物量组成

对黄河源区山生柳灌丛草甸物种组成、结构及其植被生产力进行了调查。结果表明,该类植被由45种植物组成,隶属于14科33属。其中,灌木层由3种灌木组成,隶属于3属2科,优势度为：山生柳Salix oritrepha（57.28%）〉金露梅Potentilla fruticosa（28.19%）〉高山绣线菊Spiraea alpina（14.53%）。草本层由42种植物组成,隶属于13科31属,优势种为垂头菊Cremanthodium spp.、黄芪Astragalus spp.、线叶嵩草Kobresia capillifolia和小金莲花Trollius pumilus。草本层的Shannon-Wiener多样性指数为3.42,Simpson优势度指数为0.96,Pielous均匀度指数为0.92。群落地上干物质量为296.4 g/m^2,地下植物量为3185.6 g/m^2。地下植物量主要分布在0～10 cm土层,为2 272.0 g/m^2,占0～30 cm土层植物量的71.3%,根冠比为10.8。阔叶草类、莎草类和禾草类植物分别占总鲜质量的73.4%、20.1%和6.5%;占总干质量的57.1%、30.6%和12.3%。根据该灌丛物种、生产力构成及现状分析,黄河源区山生柳灌丛目前处于中度利用状态。

关帝山亚高山灌丛草甸群落的数量分类与排序研究

应用数量分类(TWINSPAN)和DCA排序方法,对关帝山灌丛草甸群落进行了多元分析,TWINSPAN分类结果表明,该地区亚高山植被可分为灌丛群落、草甸群落2大类,包括8个群落类型,分别位于不同的海拔高度。DCA排序结果与TWINSPAN分类分析结果一致,并可知决定亚高山植物群落类型分布的环境因子主要是海拔高度和地形因子。

灌丛对川西北高寒草甸土壤资源的影响

以川西北高原红原县为研究区，用方格取样法，在相邻的高寒灌丛草地和高寒草甸样地中分别随机取0—20cm土样50个，并分析了这些土样的土壤性状。利用SPSS（11．0）软件对实验数据进行了统计、分析和比较，研究了两个样地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，草甸样地的粘粒含量、Ptotal、Ntotal、ORG、Pavail、Navail、Kavail的含量都高于灌丛样地，且两样地速效养分差异极显著，但草甸样地土壤的ORG、Navail．Kavail的变异系数（CV）却明显小于灌丛样地，特别是Kavail的CV值，灌丛样地比草甸样地高出了53．37％；相关分新还表明，相对于草甸，灌丛样地中各养分元素之间的相关性明显增强。说明灌丛对高寒草甸土壤资源的异质性有明显的影响，其存在降低了草甸土壤养分的均值含量并增强了土壤养分的变异性和侵蚀潜力。不利于高寒草甸土壤养分的保持。

川西高寒山地灌丛草甸土壤抗蚀性研究

以康定折多山高寒山地灌丛草甸土壤为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,运用主成分分析法对土壤抗蚀性进行综合评价,以期探讨不同海拔和坡向土壤理化性质及抗蚀性差异。结果表明:(1)淋溶层土壤理化性质的变化剧烈程度高于淀积层土壤,且这种变化不受海拔和坡向的影响,不同坡向间土壤的性质差异主要受气候因素主导;(2)土壤各理化性质指标之间以及土壤理化性质与抗蚀性之间有明显的相关性,其中土壤抗蚀性受团聚体含量及稳定性的影响最大;(3)研究区土壤抗蚀性的大小顺序为3800 m半阳坡>4200 m半阴坡>3800 m半阴坡>4200 m半阳坡>4000 m半阳坡>4000 m半阴坡。其中>0.25 mm风干团聚体含量、团聚体GMD值和团聚体分形维数D 3个指标为评价该地区土壤抗蚀性的最佳指标。可见,不同海拔和坡向间土壤抗蚀性有明显分异特征,提高土壤团聚体含量及稳定性是加强该区土壤抗蚀性的关键。

玛曲高寒沙化草地3种灌木根际土壤磷素含量特征

研究了玛曲高寒沙化草地3种灌木山生柳(Salix oritrepha)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)和沙棘(Hippo-phae rhamnoides)根际与非根际土壤各种磷组分。结果表明,除沙棘外,其余2种灌木根际Olsen-P(有效磷包括H2O-P和NaHCO3-Pi)含量高于非根际土壤;3种灌木的根际全磷含量均大于非根际全磷含量。除沙棘以外,其余2种灌木H2O-P(水溶性磷)含量根际均高于非根际。3种灌木NaOH-Pi(0.1mol.L-1 NaOH提取无机磷)和NaOH-Po(0.1mol.L-1 NaOH提取有机磷)根际含量均高于非根际含量。DHCl-Pi(1mol.L-1 HCl提取无机磷)含量除沙棘外其余2种灌木根际均大于非根际。HHCl-Pi(浓HCl提取无机磷)除紫穗槐外根际含量均小于非根际,HHCl-Po(浓HCl提取有机磷)含量除山生柳外,其余表现为根际大于非根际。对根际、非根际土壤全磷、有效磷含量和pH值进行相关性分析,根际、非根际土壤有效磷和全磷含量相关性不显著,除沙棘外,根际和非根际土壤有效磷和pH值呈负相关关系。

川西高寒灌丛草地不同海拔梯度土壤化学计量特征

【目的】阐释川西高寒灌丛草地生态脆弱区各海拔梯度对土壤养分及化学计量特征的响应规律,为高寒山地生态系统的保护以及植被恢复与重建提供理论支持。【方法】在四川省甘孜州折多山东坡选取了3 400,3 600,3 800,4 000,4 200 m 5个海拔梯度,测定各海拔范围内0~20,20~40,40~60 cm各层土壤的养分含量,分析不同海拔梯度土壤化学计量比的垂直分布特征。【结果】土壤有机C、全N、C/P和N/P在海拔为3 400~3 800 m时呈现上升趋势,在3 800 m处达到最大值后又逐渐下降,整体呈"倒V型"变化;土壤全P、N/K和P/K随海拔的升高逐渐上升;土壤全K含量除在海拔3 600 m处之外,都随海拔的增加逐渐降低;C/N和C/K则随海拔的上升大致呈现增加的趋势。土壤有机C和全N显著相关(P<0.05),全N和全P显著相关(P<0.05);海拔与土壤全P和C/K呈现极显著正相关(P<0.01),和土壤全K呈现显著负相关(P<0.05),和土壤N/K、P/K呈显著正相关(P<0.05);受海拔及植被类型影响,高海拔地区土壤有机C和全N含量明显高于低海拔地区;C/P和N/P在一定程度上受有机C和全N的影响,而C/K、N/K和P/K受全K含量的影响较大;各化学计量比在不同海拔梯度的平均值表明植被类型对土壤C/N/P的影响较大,从而导致土壤碳氮磷的空间变异性较大。【结论】土壤有机C和全N含量具有明显的表聚作用,因此,加强高寒灌丛草地土壤的保护对折多山的植被修复和重建具有重大意义。

山坡地林草植被配置模式研究

通过对黄土丘陵沟壑区山坡地不同地形部位小气候、土壤水分与林草植被配置关系的评价和分析，确定了山坡地林草植被建设最优配置模式和与之相适应的植物种，对本区林草植被建设具有现实的意义。

玛曲高寒沙化草地不同灌木根际微量元素含量特征

选取玛曲县高寒沙化草地3种不同灌木山生柳(Salix oritrepha)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)和沙棘(Hippophae rhamnoides),研究其根际与非根际土壤微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn)含量特征及土壤pH值的变化。结果表明,1)3种灌木的根际pH值均低于非根际,表现出不同程度的酸化作用。2)3种灌木根际全量铁、铜均高于非根际,紫穗槐和沙棘富集明显,而全量铜只有紫穗槐富集明显;除山生柳外,其余2种灌木根际全量锰含量均低于非根际;沙棘根际全量锌含量高于非根际,其余2种灌木均为根际低于非根际。3)紫穗槐的根际有效铁高于非根际,其他2种均低于非根际,紫穗槐的富集率最高,为29.81%;除山生柳外,其他2种灌木根际有效锰含量均高于非根际;有效锌的富集趋势与有效铜相似,依次为沙棘>山生柳>紫穗槐。4)根际及非根际土壤各养分性状之间,存在一定的相关性。在根际土壤中,铜的全量和其有效量呈显著正相关性;全量铁和铜全量、有效量之间表现出了极显著正相关关系;铁和锰的有效量之间呈极显著正相关关系。在非根际土壤中,铜和铁的全量之间呈极显著正相关关系。

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。

长期增温对高寒草甸植物群落和土壤养分的影响

采用国际冻原计划模拟增温效应的方法,研究了连续增温16年后高寒草甸和高寒灌丛的植物群落结构、地上地下生物量、物种多样性、土壤养分含量的响应,以期揭示长期增温对植物群落特征和土壤养分的影响.结果表明：与对照相比,长期增温使高寒草甸植物群落高度增加18.4%,盖度降低5%;灌丛群落高度增加42.8%,盖度增加12.9%。草甸群落地上生物量减少23.6%,0～10,10～20,20～30 cm的地下生物量分别减少22.2%,38.6%,52.1%;灌丛群落地上生物量增加15.1%,0～10,10～20,20～30 cm的地下生物量分别增加4.9%,17.5%,3.1%。草甸群落物种数减少7,6,灌丛群落的物种数减少30%。长期增温使草甸和灌丛的土壤速效磷和全磷增加,而全钾降低,其他元素含量变化不一致。长期增温改变了高寒草甸和高寒灌丛的群落结构以及土壤养分含量,但对二者的影响不完全相同.

乔灌草结合治理我国北方土地风沙化问题的研究进展

分析了土地风沙化的形成原因以及特点,介绍了植物治沙以及乔灌草结合的相关概念,指出乔灌草结合模式在治理北方土地风沙化中的必要性及应注意的问题,旨在优化乔灌草结合模式,使其在治理北方土地风沙化实践中发挥更加突出的作用。

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。

高寒沙化草地中先锋灌木根系水浸提液对4种高原牧草的化感效应分析

以川西北沙化地生态修复治理过程中2种先锋灌木植物高山红柳(Salix cupularis)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为供体植物,中华羊茅(Festuca sinensis)、燕麦(Avena sativa)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(E.sibiricus)等4种高原优质牧草为受体植物,比较2种先锋灌木的根系水浸提液,对受体植物种子发芽率、幼苗生长以及抗氧化保护酶活性的化感效应的差异,为先锋灌木选择适宜伴生的经济牧草植物提供理论依据。结果显示:2种灌木根系水浸提液对受试植物生长均具有显著的化感效应,且基本表现出低促高抑的规律。(1)燕麦、中华羊茅、垂穗披碱草和老芒麦种子发芽率在沙棘和高山红柳根系浸提液为10和20g·L^(-1)时均得到显著提高,当浸提液浓度达80g·L^(-1)后基本表现出抑制作用,但只有沙棘浸提液处理下燕麦和中华羊茅达到显著水平。(2)2种根系水浸提液处理下燕麦和中华羊茅幼苗根系生长被完全抑制,但垂穗披碱草只在浓度为80g·L^(-1)时才出现抑制现象;当沙棘根系浸提液为20g·L^(-1)时对燕麦和垂穗披碱草的叶长和鲜重均有显著的促进作用,而高山红柳仅对中华羊茅具有显著促进效应。(3)沙棘根系浸提液为20g·L^(-1)时,对4种受体幼苗体内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均有显著或极显著的促进效应;浓度为20和40g·L^(-1)的高山红柳根系浸提液,能极显著提高燕麦和老芒麦的CAT活性以及中华羊茅的SOD活性,但浓度为40g·L^(-1)时对燕麦和垂穗披碱草SOD活性有显著的抑制作用;4种受体植物幼苗MDA含量变化趋势均基本与酶活性吻合,能较好地反映酶活性变化下其受到的氧化胁迫程度。(4)综合化感效应指数(SE)显示,垂穗披碱草对2种灌木根系水浸提液适应性最好,其抑制浓度均为80g·L^(-1);各浓度根系浸提液处理中,高山红柳对燕麦和中华羊茅的促进效应均高于沙棘,但沙棘对垂穗披碱草和老芒麦则表现出更强的促进优势。