小嵩草群落——高寒草甸地带性植被放牧压力下的偏途顶极群落

采用以空间代时间的方法,研究了高寒草甸小嵩草群落的发生、发育、演化,处于不同退化阶段小嵩草群落在自然与人工干预恢复过程中,植被、地表特征的变化,探索小嵩草群落在高寒草甸生态系统中的地位及其对系统稳定性的作用.结果表明,青藏高原上小嵩草群落的大面积发育是高原地带性植被禾草矮嵩草群落在长期超载放牧下退化演替的结果,它逆向演替经历了矮嵩草群落后退化为小嵩草群落;而对不同退化程度小嵩草群落采取封育措施后,小嵩草群落可以恢复为禾草矮嵩草群落(或者向着以禾草为优势种的群落演替);"黑土滩"上人工建植禾草草地经过11 a的发展,杂类草进入,矮嵩草斑块发展,向着顶极植被--禾草矮嵩草群落的方向发展.禾草矮嵩草群落是青藏高原的地带性植被,而小嵩草群落是地带性植被超载放牧下的偏途顶极群落.     

青海高寒草甸退化演替中的植被指数

随着气候变化和人为活动干扰,高寒草甸退化已成为青藏高原严重的生态环境问题,精准识别其退化程度并制定相应恢复策略,对实现高寒草甸可持续发展具有重要意义。目前,低空间分辨率MODIS数据为草地遥感监测的主要数据源,但难以满足景观破碎度或异质性较强地区的应用。本研究基于野外调查资料,利用多源遥感数据（MODIS、Landsat、Sentinel-2）研究不同空间分辨率归一化植被指数（NDVI）对高寒草甸退化演替的响应,为准确评估青藏高原高寒草甸退化程度提供依据。结果表明：（1）随着高寒草甸退化,植被群落优势种演化趋势为禾草—矮嵩草—小嵩草—杂草群落;植被高度和生物量先快速下降,然后缓慢下降或趋于稳定,植被覆盖度和NDVI的变化呈相反特征。（2）随着湿地草甸旱化,植被群落优势种从藏嵩草演变为矮嵩草或小嵩草,湿地旱化初期植被高度、生物量和覆盖度平均值略低于原生湿地,NDVI略大于原生湿地,差异不显著。（3）植被高度、覆盖度和生物量与Sentinel-2或Landsat的NDVI相关性均优于MODIS,说明Sentinel-2和Landsat的NDVI对高寒草甸退化演替过程更加敏感,采用该数据能更准确评估高寒草甸退化程度。     

青藏高原典型植被土壤溶解性氮与植物量相关性分析

研究区域位于中国生态网络海北高寒草甸生态系统定位研究站,选取青藏高原典型植被禾草-矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸,对其土壤速效无机氮(IN)/溶解性有机氮(DON)储量与植物量相关性进行分析,发现三种草地土壤IN储量同地上植物量具有正相关性,其中灌丛相关系数高于草甸;地带性植被(禾草-矮嵩草草甸)土壤IN储量同地上植物量之间的相关性高于其偏途演替阶段(小嵩草草甸);土壤溶解性有机氮的消耗同地上植物量的形成具有一定程度的正相关性,其中小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸达到中度相关水平,禾草-矮嵩草草甸为低度相关水平;地下根系现存量同IN/DON之间均没有明显的相关关系.说明土壤IN/DON对地上植物量的形成可能具有一定程度的贡献,如果这一论断成立,那么研究其对植物量形成的贡献形式及过程将成为亟待解决的问题.     

青海海北高寒草甸五种植被生物量及环境条件比较

分析了高寒草甸不同植被类型植物种类组成、生物量变化规律及其差异。研究表明不同植被类型的分布与土壤湿度和温度有很大的关系。藏篙草草甸、金露梅灌丛草甸、矮篙草草甸、正恢复的矮篙草草甸、小嵩草草甸这5种不同植被类型所对应的土壤湿度依次降低，而所对应的土壤温度依次升高；植物种类数量表现为矮嵩草草甸＞金露梅灌丛草甸＞小篙草草甸＞正恢复的矮篙草草甸＞藏篙草草甸。地上生物量高低依次为小嵩草革甸＞矮嵩草草甸＞金露梅灌丛草甸＞正恢复的矮篙草草甸＞藏篙草草甸；地下生物量则表现出金露梅灌丛革甸＞矮嵩草甸＞小篙草草甸＞正恢复的矮篙草草甸的特征，而其在年内的周转值表现出金露梅灌丛草甸＞正承复的矮嵩草草甸＞小篙草草甸＞矮篙草草甸;土壤有机质的季节变化表现为0—40cn整层土壤有机质含量小嵩草草甸＞金露梅灌丛草甸＞矮嵩草草甸＞正恢复的矮篙草草甸，0—10cm的表层土壤有机质金露梅灌丛草甸＞矮嵩草草甸＞小嵩草草甸＞正恢复的矮篙草草甸。     

高寒草甸草地退化对土壤水热性质的影响及其环境效应

青藏高原高寒草甸草地的大面积退化,将改变浅层土壤的水热性质,影响地表水热交换,甚至导致区域生态环境的变化。本文通过系统分析典型原生高寒草甸与中度退化高寒草甸的植物群落特征、地上地下生物量和土壤理化特征的差异,研究高寒草甸草地退化对土壤水热性质的影响及其环境效应。结果表明:随着高寒草甸草地退化,植被覆盖度显著降低(p<0.01),适应旱生、深根系的杂草侵入适应湿润生境、浅根系的以莎草科植物为主的原生植被,生物多样性显著增加(p<0.01);草毡表层(0～10 cm)地下生物量显著减少(p<0.01),30～50 cm地下生物量显著增加(p<0.01)。草毡表层变薄降低了土壤容重的垂向异质性,使表层土壤容重显著增加(p<0.01),土壤颗粒显著变粗(p<0.01)。受浅层土壤有机质降低和土壤容重增加的影响,中度退化高寒草甸土壤的持水量和饱和导水率降低,土壤导热率升高。高寒草甸草地植被退化,土壤持水量、饱和导水率降低和导热率增加将加速地表水热交换,对高寒草甸草地退化和下伏多年冻土消融都可能是正反馈。     

放牧对高寒草甸地表特征和土壤物理性状的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择五种处于不同放牧强度的高寒草甸为研究对象,进行放牧对高寒草甸植被演替规律和土壤对放牧压力的响应过程研究,为合理利用和提高草地生产力提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,高寒草甸地上生物量呈急剧下降趋势,由禾草草甸的646.24 g/m2下降到小嵩草草甸的328.16 g/m2,容重逐渐减小;在小嵩草草甸阶段地表逐渐出现塌陷和裂缝,0~10 cm土层中根土体积比逐渐变大;土壤的质地类型发生变化,由禾草草甸粘壤土转变为壤质粘土;放牧强度对牧草返青开始时间和生长期都没有影响,但在重牧处理时,非生长季地温降低程度很明显。     

石羊河上游甘肃臭草型退化草地植被恢复过程

研究了化学除莠 适度放牧条件下,祁连山北坡甘肃臭草(Melica przewalskyi)草地群落的植被恢复过程.结果表明,使用专用除草剂杀灭甘肃臭草后,恢复草地在2000～2006年经历了甘肃臭草优势阶段、冷蒿 甘肃臭草阶段、冷蒿 阿尔泰针茅阶段、阿尔泰针茅 杂类草阶段等4个演替阶段.2006年草地群落的植物种数比对照草地增加4～7种,盖度和密度接近或高于对照草地,甘肃臭草由优势种变为伴生种,阿尔泰针茅(Stipa krylovii)成为优势种.与对照草地相比地下总根量减少9.06%,活根量提高3.5%,并且表现出深层化分布趋势,0～50 cm土层的含水量提高7.2%.经过7 a的恢复演替,草地群落的稳定性增加,但是,草地的地上生物量仍然较低,杂类草所占比例较大,尚未达到成熟群落状态.     

三种高寒草甸植被分布及与湍流交换通量关系的比较

对海北定位站分布的金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸、藏嵩草沼泽化草甸3种高寒植被类型群落结构、感热(H)和潜热(LE)通量比较观测表明,3种植被类型年地上净初级生产力表现出矮嵩草草甸(318.600g/m2)>藏嵩草沼泽化草甸(258.341g/m2)>金露梅灌丛草甸(217.695g/m2)。植物种类组成有矮嵩草草甸(54种)>金露梅灌丛草甸(47种)>沼泽草甸(24种)。3种植被类型区近地表大气能量交换过程中,LE和H的月际变化明显,而且随植被类型的不同月际变化差异显著。3种不同植被类型在年内均表现出H LE>0,表明在青海海北高寒草甸地区,太阳辐射强烈,近地层湍流输送明显,地表为一热源。3类型高寒草甸植被的年地上净生产量基本与波文比(β)呈现正效应,与LE H呈现明显的反效应。植物种类组成基本与LE H有反效应,与β呈明显的正效应。     

寒冻雏形土不同地形部位土壤湿度及其与主要植被类型的对应关系

寒冻雏形土不同地形部位土壤湿度均有较高的水平,0cm～60cm整层土壤湿度北坡＞滩地＞南坡.土壤湿度在年内可分为春季水分消耗期、雨季初水分补给期、水分波动消耗期和冬季冻结水分稳定聚集期.在垂直方向随深度加深湿度逐渐降低,北坡极为明显,南坡及滩地降低幅度均匀.土壤湿度随时间的变化过程分解为周期性变化项、随机性分量项及趋势项.同时表明,在土壤湿度较低的南坡,以小嵩草等为主的草原化草甸植被类型;土壤湿度适中的滩地,多以矮嵩草为主的高寒嵩草草甸植被类型;湿度较高的北坡,多以金露梅为主的灌丛草甸植被类型;而在土壤湿度很高、地表长久积水的河边,多以藏嵩草等为主的沼泽化草甸植被类型.     

巴音布鲁克高寒草原羊茅(Festuca ovina)群落生态位特征

为了解高寒草原羊茅群落植物生态位特征,运用Levins生态宽度指数和Cowell生态位相似性比例,对巴音布鲁克羊茅群落植物生态位宽度及生态位相似性比例进行计算.结果表明:9种植物4个资源维上羊茅的生态位宽度最大,其次为黄花棘豆、委陵菜,说明羊茅对环境的适应能力最强.生态位宽度较大的羊茅和紫花针茅与其他物种生态位相似性比例最高,说明羊茅和紫花针茅与其他物种存在着较大的资源竞争.而生态位较小的物种与其他物种生态位相似性比例较小.放牧使得羊茅群落内物种发生变化,在放牧压力持续增大的情况下,以羊茅和紫花针茅为优势种群的草原将向以黄花棘豆和委陵菜占优的退化方向演替.     

山西云顶山亚高山草甸群落生态分析

应用双向指示种分析法 (TWINSPAN )和除趋势对应分析 (DCA )等数量分析方法,对山西云顶山亚高山草甸生态关系进行了研究,将该草甸划分为5个群落类型,分别位于不同的海拔高度。分类结果很好地反映了植物群落类型及优势种的分布与环境因子之间的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证。DCA排序轴反映了海拔高度、放牧强度和群落土壤湿度的梯度变化,表明海拔高度和水热条件是影响植物群落变化的主要环境因子,物种多样性在群落类型分化中有重要作用,同时放牧对亚高山草甸演替过程的干扰明显。     

草盛期不同类型高寒草甸CO2释放速率的比较研究

Potentilla fruticosa scrub, Kobresia humilis meadow and Kobresia tibetica meadow are widely distributed on the Qinghai-Tibet Plateau. During the grass exuberance period from 3 July to 4 September, based on close chamber-GC method, a study on CO2 emissions from different treatments was conducted in these meadows at Haibei research station, CAS. Results indicated that mean CO2 emission rates from various treatments were 672.09±152.37 mgm^-2h^-1 for FC (grass treatment); 425.41±191.99 mgm^-2h^-1 for FJ (grass exclusion treatment); 280.36±174.83 mgm^-2h^-1 for FL (grass and roots exclusion treatment); 838.95±237.02 mgm^-2h^-1 for GG (scrub+grass treatment); 528.48±205.67 mgm^-2h^-1 for GC (grass treatment); 268.97±99.72 mgm^-2h^-1 for GL (grass and roots exclusion treatment); and 659.20±94.83 mgm^-2h^-1 for LC (grass treatment), respectively (FC, FJ, FL, GG, GC, GL, LC were the Chinese abbreviation for various treatments). Furthermore, Kobresia humilis meadow, Potentilla fruticosa scrub meadow and Kobresia tibetica meadow differed greatly in average CO2 emission rate of soil-plant system, in the order of GG>FC>LC>GC. Moreover, in Kobresia hurnilis meadow,heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 42% and 58% of the total respiration of soil-plant system respectively, whereas, in Potentilla fruticosa scrub meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 32% and 68% of total system respiration from GG; 49% and 51% from GC. In addition, root respiration from Kobresia humilis meadow approximated 145 mgCO2m^-2h^-1,contributed 34% to soil respiration. During the experiment period, Kobresia humilis meadow and Potentilla fruticosa scrub meadow had a net carbon fixation of 111.11 gm^-2 and 243.89 gm^-2 respectively. Results also showed that soil temperature was the main factor which influenced CO2 emission from alpine meadow ecosystem, significant correlations were found between soil temperature at 5 cm depth and CO2 emission from GG, GC, FC and FJ treatments. In addition, soil moisture maybe the inhibitory factor of CO2 emission from Kobresia tibetica meadow, and more detailed analyses should be done in further research     

Comparative study on CO2 emissionsfrom different types of alpine meadowsduring grass exuberance period

Potentilla fruticosa scrub, Kobresia humilis meadow and Kobresia tibetica meadow are widely distributed on the Qinghai-Tibet Plateau. During the grass exuberance period from 3 July to 4 September, based on close chamber-GC method, a study on CO2 emissions from different treatments was conducted in these meadows at Haibei research station, CAS. Results indicated that mean CO2 emission rates from various treatments were 672.09±152.37 mgm-2h-1 for FC (grass treatment); 425.41±191.99 mgm-2h-1 for FJ (grass exclusion treatment); 280.36±174.83 mgm-2h-1 for FL (grass and roots exclusion treatment); 838.95±237.02 mgm-2h-1 for GG (scrub+grass treatment); 528.48±205.67 mgm-2h-1 for GC (grass treatment); 268.97±99.72 mgm-2h-1 for GL (grass and roots exclusion treatment); and 659.20±94.83 mgm-2h-1 for LC (grass treatment), respectively (FC, FJ, FL, GG, GC, GL, LC were the Chinese abbreviation for various treatments). Furthermore, Kobresia humilis meadow, Potentilla fruticosa scrub meadow and Kobresia tibetica meadow differed greatly in average CO2 emission rate of soil-plant system, in the order of GG>FC>LC>GC. Moreover, in Kobresia humilis meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 42% and 58% of the total respiration of soil-plant system respectively, whereas, in Potentilla fruticosa scrub meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 32% and 68% of total system respiration from GG; 49% and 51% from GC. In addition, root respiration from Kobresia humilis meadow approximated 145 mgCO2m-2h-1, contributed 34% to soil respiration. During the experiment period, Kobresia humilis meadow and Potentilla fruticosa scrub meadow had a net carbon fixation of 111.11 gm-2 and 243.89 gm-2, respectively. Results also showed that soil temperature was the main factor which influenced CO2 emission from alpine meadow ecosystem, significant correlations were found between soil temperature at 5 cm depth and CO2 emission from GG, GC, FC and FJ treatments. In addition, soil moisture may be the inhibitory factor of CO2 emission from Kobresia tibetica meadow, and more detailed analyses should be done in further research.     

澜沧江上游德钦县亚高山、高山草地群落类型及其特点

摘要：采用样方调查方法获得94个草地群落样方,对澜沧江上游德钦县亚高山、高山草地群落类型及其特点进行了初步分析。结果表明,该县亚高山、高山草地群落类型存在20个类型。在放牧干扰下,大多数群落类型处于退化状态,相互之间存在明显的群落替代关系;调查发现群落中每平方米内平均含8种草本植物,平均盖度62．4％,地上平均生物量是4859kg／hm^2,平均可食率为61．5％;鸢尾群落、牛旁群落和小狼毒群落是草地严重退化后形成的典型有毒害群落类型;长期的高强度放牧虽然增加了群落类型多样性,但减少了群落内物种多样性。总体而言,长期的放牧干扰降低了德钦草地的生物多样性的质量及其生态服务功能,导致草地生态系统的非持续发展。     

高寒植被类型及其植物生产力的监测

监测并分析了高寒草甸二种不同植被类型的生态环境条件、植物种类组成、生物量变化规律及其差异。研究表明：距离相近且海拔高度基本相同的矮蒿草草甸和金露梅灌丛草甸二种群落内部,由于受地形部位影响,虽然降水基本相同,但地表受热及蒸发量不同,土壤湿度存在明显差异。受上述环境条件特别是受土壤温湿度条件的限制,二种群落内的植物种类不同,地下、地上生物量的变化也不同,一般在山地阴坡主要分布着以金露梅灌丛为优势种外,多以线叶蒿草、小蒿草、羊茅、及其它杂草类为伴生种的金露梅灌丛草甸植被类型,而主要分布于滩地的矮蒿草草甸多以垂穗披碱草等植物为伴生种的湿中性植被类型,属典型的高寒草甸植被类型。生物量监测结果的比较分析表明,群落的地上生物量为：矮蒿草草甸 > 金露梅灌丛草甸;地下生物量随植被类型的不同,其峰值与谷值出现时间不一致。年内地下净生产量为：金露梅灌丛草甸 > 矮蒿草草甸。地下生产量周转值为：矮蒿草草甸 > 金露梅灌丛草甸。