高寒草甸不同植被功能群盖度对模拟气候变化的初期响应

为进一步研究高寒生态系统植被群落对气候变化响应方式和适应机理,我们在青藏高原东北祁连山南坡,沿海拔梯度对嵩草(Kobresia bellardii)草甸、灌丛草甸、杂草草甸和稀疏植被4种植被类型进行双向移栽实验,以期获得高寒草甸植被群落较为详尽而真实的响应特征。4个功能群(莎草类、禾本类、豆科类和杂草类)绝对盖度的方差分析结果表明:高寒草甸生态系统植被群落对气候变化较为敏感。莎草类植被盖度与土壤含水量线性负相关,在3600 m处最大。禾本类和豆科类分别与土壤含水量和气温线性正相关,两者在3200 m处最为适宜。海拔与杂草类盖度的二次方程可解释其63%的变异。莎草类与禾本类、豆科类植被盖度存在较弱的补偿作用,而禾本类与豆科类之间具有显著的补充作用。对比80年代的植被盖度,嵩草草甸优势种对模拟降温的响应暗示其稳定性较高。     

不同强度短期放牧对高寒草甸植被特征的影响

为探索不同强度短期放牧对高寒草甸植被特征的影响,在碌曲县加仓村选择禁牧5年的高寒草甸草地作为试验样地,通过不同强度放牧试验,探究其地上生物量变化规律及其相互之间的关系,结果表明:对照组禁牧的地上生物量值最大,为1084 g/m2,当放牧强度不断增大时,地上生物量逐步减小;重度放牧物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数最低,中度放牧最高,与"中度干扰理论"相契合;禾草和莎草在中度放牧条件下密度最大,重度放牧使禾草物种丰富度和株高减小,与禁牧差异显著(P＜0.05);杂类草在重度放牧条件下所占比重最高,其中,当放牧强度逐渐增大时,毒草和可食杂草物种丰富度明显减小,毒草密度随着放牧强度增大而增加,但差异不显著(P＞0.05),重度放牧可食杂草密度与禁牧、轻度放牧差异显著(P＜0.05);试验区出现的毛茛科植物绝大多数为毒草,其物种丰富度和密度表现出了和毒草相似的变化趋势,即物种丰富度逐渐下降,密度逐渐增加,禁牧株高与三个放牧实验组差异显著(P＜0.05).因此适宜强度的牦牛放牧可使草地植被结构与功能得以改善,当高寒草甸发生退化时,可利用围栏禁牧作为有效恢复手段.     

东祁连山高寒草甸植被特征和生物多样性对生境的响应

为了探究海拔和坡向演变过程中高寒草甸植被的变化特征,本试验以东祁连山的高寒草甸为研究对象,采用相关性和聚类分析等方法,研究了不同海拔(2800m,3000m,3200m,3400m,3600m,3800m和4000m)和坡向(阳坡、阴坡)的植被特征、功能群组成和多样性指数的变化规律.结果表明:随着海拔升高,植被盖度、草...     

合作市高寒草甸牧草生长期植被盖度、可食牧草产量及养分含量动态分析

为制定合理的高寒草甸保护利用规划,将"3S"技术与地面调查、实验室检测相结合,通过像元二分模型、估产建模和克里金插值等方法,研究摸清甘肃省合作市高寒草甸牧草生长期植被盖度、可食牧草产量及分级,牧草养分含量及动态变化规律。结果表明:2017年6-8月植被盖度及盖度级别,可食牧草平均鲜草产量和总鲜草产量均随生长期延续而增大。6、7、8月植被平均盖度分别为55.79%、72.69%和78.89%,平均鲜草产量分别为1 214.85、4 797.75和5 550.90 kg/hm^2,以7月增幅较大。6月Ⅱ级盖度草地占79.05%,7月Ⅱ级盖度下降52.61%、Ⅰ级盖度占比增加到45.03%,8月Ⅰ级盖度草地占77.34%;鲜草产量从6月的<1 500 kg/hm^2为主,向7月的3 000~4 500 kg/hm2和8月的4 500~6 000 kg/hm^2产量级转变。以8月总鲜草产量为基础的高寒草甸适宜载畜量为20.80万个羊单位。高寒草甸可食牧草CP和P含量随牧草生长期延续而降低,而EE、NDF、ADF和Ca含量增加。单位面积CP、EE、NDF、ADF产量7月最高,分别为165.51、27.77、569.40和246.02 kg/hm^2;Ca产量7-9月变化幅度较小,在0.052~0.059 kg/hm^2之间,P产量8月达最高,为0.024 kg/hm^2。     

高寒草地生长季/非生长季植被盖度遥感反演

植被盖度是刻画陆地生态系统植被覆盖的重要生态参量.以当雄县Landsat-8OLI为数据源,从10种常用植被指数中筛选出适合反演高寒草地生长季/非生长季草地植被盖度的植被指数,引入像元三分法确定端元特征值,通过不同植被指数基于像元二分模型反演植被盖度的对比分析,确定适合生长季/非生长季植被盖度最优植被指数,根据反演结果...     

围栏封育对高寒草甸退化植被的作用

经过连续两年的封育 ,接着进行连续两年的自由放牧 ,研究了围栏封育对高寒草甸退化植被的作用。结果表明 :不同年度植物优势种存在一定差异 ,按优势度的大小 ,在前十种牧草中 ,优良牧草 (禾草科+莎草科 )所占比例依次为 1 999年 ( 70 % ) =2 0 0 1 ( 70 % )年 >1 998年 ( 5 0 % ) ;1 998年的多样性指数和均匀度指数低于 1 999和 2 0 0 1年 ;不同经济类群植物的盖度、地上生物量及其组成均发生一定的变化     

藏北高原高寒草甸光能利用效率对短期模拟增温的响应

光能利用效率(light use efficiency,LUE)是一个非常重要的生理生态指标。定量化不同时空尺度上的LUE对研究全球碳循环和气候变化有重要的指示作用。为了评估LUE对气候变暖的短期响应,2013年6月底在藏北高原一个高寒草甸布设了模拟增温实验,采用开顶式气室提高环境温度。通过控制开顶式气室的开口大小实现两个幅度的增温,开口直径分别为0.60和1.00 m。基于MODIS算法,利用观测的日最小空气温度和白天的平均饱和水汽压差模拟了2013年7-9月的各个处理的LUE。结果表明,开口直径0.60和1.00 m的开顶式气室分别显著增加了0.60和0.20 kPa的2013年7-9月份平均的饱和水汽压差。开口直径0.60 m的开顶式气室显著增加了0.66℃的2013年7-9月份平均的日最低空气温度,而开口直径1.00 m的开顶式气室则非显著增加了0.25℃的2013年7-9月份的日最低空气温度。 开口直径0.60和1.00 m的开顶式气室分别显著减少了约12.9%(即0.06 g C/MJ)和3.1%(即0.01 g C/MJ)的2013年7-9月份平均的LUE。因此,气候变暖将可能会减少藏北高原高寒草甸的光能利用效率,且可能会随着增温幅度的增大LUE的减少幅度增大。     

青藏东缘高寒草甸植物群落结构及功能群特征对长期季节放牧的响应

为阐明高寒草甸植物群落对长期季节放牧的响应机制,本试验选取有10年以上冷、暖季放牧历史的湿生、中生、旱生高寒草甸进行探究。结果显示暖季放牧(6月至10月)下,湿生草甸香农指数与物种丰富度均显著小于冷季放牧(11月至翌年5月)(P<0.05),而旱生草甸多样性指数显著大于冷季放牧(P<0.05);冷季放牧地上生物量显著高于暖季放牧(P<0.05),其中暖季放牧下莎草科地上生物量所占比例最高。湿生草甸暖季牧场与旱生草甸冷季牧场莎草科重要值最高,其余牧场均为双子叶杂草重要值最高(P<0.05);经ANOSIM检验,季节性放牧下群落结构均有显著差异(P<0.01),湿生、旱生草甸群落结构差异较大,而中生草甸群落结构差异较小。本研究表明长期季节性放牧会影响植物群落结构特征,研究可为不同生境草甸的放牧制度和可持续发展提供理论基础。     

高寒草甸植被特征对模拟增温的响应——以青藏高原多年冻土区为例

采用红外辐射灯(infrared heater)模拟气候变暖背景,研究青藏高原多年冻土区高寒草甸优势植物种珠芽蓼(Polygonum viviparum)、美丽风毛菊(Saussurea superb)和黑褐苔草(Carex atrofusca)的生长发育及光合特性对气候变暖的短期响应及其差异性,旨在为评价草地生态系统的敏感性和脆弱性提供科学依据。结果表明,模拟增温W1(1.88℃)和W2(3.19℃)均可改变高寒草甸物种分布的频度和季节分布格局,并显著影响植被高度和光合色素含量,影响程度存在种间差异性。与不增温对照相比,W1增温下物种具有不同的响应,美丽风毛菊的高度、频度和叶绿素含量均呈下降趋势,而珠芽蓼和黑褐苔草均呈增加趋势。W2增温显著增加了珠芽廖和黑褐苔草的高度、频度和叶绿素含量(P0.05),却显著降低了美丽风毛菊的叶绿素a/b值(P0.05)。物种间光合特性存在显著差异(P0.05),样地间差异性表现更为突出,但增温处理间变化不明显。这说明增温可促进高寒草甸牧草类植物的生长发育,延长青草期,有利于牧业生产,但斑块状分布明显。     

鼠类活动对高寒草甸植物群落及土壤环境的影响

三江源区是青藏高原的重要组成部分,素有"中华水塔"之称,同时也是世界高海拔区生物多样性最丰富、最集中的地区,有"高原生物基因库"之称.但由于近年来气候变暖、冰川退缩、过度放牧等因素致使三江源区草地退化严重,其中频繁的鼠类活动无疑进一步加剧了草地退化的速度和进程.鼠类活动对三江源区整个草甸生态系统既有消极的作用,又有积极...     

青藏高原东部高寒草甸牦牛粪便的分解过程和科学管理

放牧家畜粪尿养分回归是影响草地系统的重要方式之一,特别是对于养分分解缓慢的高寒生态系统。本研究对青藏高原东部高寒草甸牦牛粪便自身养分特征以及夏、秋季节养分释放的动态变化进行了初步研究,并通过计算植物生长的养分需求和粪便养分输入量,探讨了高寒草甸牦牛粪便的科学管理问题。研究表明,研究地区典型高寒草甸每公顷每年通过牦牛粪便输入的氮量为79.4 kg,磷为11.8 kg。牛粪在夏季经过85 d的分解后,主要养分降为初始状态的0.48%~6.98%,基本完全分解;秋季养分的分解趋势与夏季相似,但是分解速率缓慢得多,主要养分只降为初始状态的13.44%~40.06%。据估计,研究地区平均每户牧民的牦牛每年可产4.08×105 kg鲜牛粪,其中需有3.08×105 kg牛粪用于维持草地肥力,8.93×104 kg鲜牛粪用于煮饭、烧茶、取暖等的燃料。这样,除了维持草地肥力和生活自用之外,仅剩余2.5%的牛粪。因此,不建议将牛粪用于培养食用菌等商业用途。     

草地恢复措施对高寒草甸植物群落的影响

为探讨不同恢复措施对高寒草甸生态系统植物群落的影响,分别对高寒草甸天然草地进行了施肥、补播、划破和综合措施(施肥+划破+补播)4种恢复措施处理。结果表明,施肥、补播、划破和综合措施对草地物种功能群组成、群落结构、物种多样性及生产力有不同影响。各种恢复措施对草地植物功能群组成的影响不大,但对功能群内物种数有不同影响;对群落高度有显著影响(P<0.05),但对群落盖度影响不大(P>0.05)。补播和综合措施处理样地物种数与对照呈显著差异(P<0.05),其他处理影响不显著。而Simpson指数除综合措施处理外,其他处理均与对照间呈显著差异(P<0.05)。各恢复措施均对草地生产力的提高有显著作用(P<0.05)。不同草地恢复措施虽然对物种组成、群落结构、物种多样性的影响格局不同,但对草地生产力的提高则有显著的促进作用。因此,可以认为,这些措施是改良退化草地的有效方法。     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响.结果表明:1)在不增温对照下,地上生物量与密度(P<0.05)、高度(P<0.01)、盖度(P<0.01)均呈显著正相关关系,而在增温处理下,地上生物量与频度(P<0.01)、盖度(P<0.01)呈极显著正相关关系,根冠比与密度(P<0.05)、盖度(P<0.05)呈显著负相关关系;2)在增温处理下,盖度对地上生物量的影响增强(P<0.01),频度对地上生物量的影响由不显著(P>0.05)变为显著正相关(P<0.01),密度和盖度对根冠比的影响也由不显著(P>0.05)变为显著负相关(P<0.05);3)在4种常用基本函数中,幂函数更符合植被的生长关系,说明高寒草甸植被符合异速生长理论;在对照处理下,高寒草甸植被地上部分表现为等速生长,地下部分表现为异速生长关系,整体表现为异速生长关系;而在增温处理下,地上部分和地下部分均表现为异速生长关系,整体也体现为异速生长.这说明在增温处理下高寒草甸植被地上部分由等速生长关系变为异速生长关系,地下部分的异速生长关系进一步增强.本研究结果对正确理解气候变化如何影响高寒草甸植物生长与群落结构具有理论意义.     

高寒蒿草草甸退化生态系统植物群落结构特征及物种多样性分析

以高寒嵩草草甸退化生态系统植物群落样地资料为基础，研究了不同退化演替阶段植物群落的结构及物种多样性特征，分析了植物群落物种多样性与不同退化演替阶段的关系，研究结果表明：超载过牧，鼠虫危害，人为干扰以及全球气候变化等因素是青藏高原高寒草甸草地严重退化的主要原因，从11个不同演替阶段植物群样地数据的PCA排序结果可归为4个类型，按群落阶段依次为原生植被（Ⅳ），轻度退化（Ⅲ），重度退化（Ⅱ）和极度退化（Ⅰ），群落物种丰富度指数依次为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ；物种多样性指数（H′和N2）同丰富度指数有相同的变化趋势，即原生植被的物种多样性指数明显高于不同退化程度的群落类型，高寒嵩草草甸生态系统的退化，不仅使群落物种组成发生巨大变化，而且导致物种多样性发生改变，它随着干扰和退化程度的加 剧而降低，江河源区的植被保护不仅为草地畜牧业可持续发展提供物质基础，而且还具有涵养水源，控制水土流失的作用，对长江，黄河中下游地区的经济发展和生态环境保护具有重要的意义，因此，加强和保护江河源区的生态环境势在必行，有必要借鉴国内外的先进技术和管理经验，进行长期的生态工程建设。     

增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统碳循环的重要环节,温度是凋落物分解的关键影响因子。为探究增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响,使用开顶式生长箱(OTCs)研究模拟增温对分解袋法处理的凋落物样品的影响,以阐明增温对川西北高寒草甸生态系统中优势物种凋落物:禾本科的披碱草、发草,杂草类的野茴香、鹅绒委陵菜、蒙古蒿、星状雪兔子、长毛凤毛菊等群落混合地上凋落物和群落地下根系凋落物分解的影响。结果表明:1)模拟增温并未显著改变混合地上凋落物的分解周期,但是显著提高了根系凋落物的分解效率,地上、地下凋落物的分解周期对温度变化的响应存在差异。2)尽管不同种类植物凋落物的养分含量与化学计量特征存在显著差异(P<0.05),但与自然分解条件相比,模拟增温条件下单种植物地上凋落物的分解效率并未发生明显改变,模拟增温对单种植物地上凋落物的分解释放过程影响不显著。综上所述,川西北高寒草甸生态系统地上凋落物的分解过程对模拟增温响应不显著,而模拟增温显著影响地下凋落物分解过程。     

围栏措施对青藏高原高寒草甸群落结构和稳定性的影响

人工条件下高寒脆弱生态系统群落结构及其稳定性的变化是研究其生态功能的重要内容。本研究以乌玛塘高寒草甸示范区为例,对研究区植被进行植物群落学调查,对植物群落功能群和稳定性进行分析,研究了高寒草甸植物群落在围栏4年和8年后,围栏内外群落的结构变化和稳定性差异。结果表明,1)围栏内物种多样性大于围栏外;围栏4年后群落内一年生、二年生植物重要值明显高于围栏外;围栏8年后,群落优势种发生变化,高山嵩草(Kobresia pygmaea)优势度降低,一年生、二年生植物甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)成为优势物种之一;多年生禾草,杂类草以及一年生、二年生植物3个功能群所含物种数显著多于围栏外(P0.05);2)围栏4年后群落稳定性表现为围栏内围栏外,8年后表现为围栏内围栏外。短期围栏使得群落稳定性高于未围栏的群落,但是群落结构差异并不明显,随着围栏时间增加,群落结构发生明显变化,且群落稳定性降低,围栏外群落则趋向于稳定。     

高原鼢鼠的干扰对高寒草地植物群落物种多样性的影响

在青藏高原东部的甘南高寒草甸就高原鼢鼠Myospalax baileyi不同干扰强度对草地植被的影响,主要是对植被组成、物种多样性和功能群多样性的影响进行了研究。结果表明,高原鼢鼠干扰对草地植被组成和物种多样性变化有重要影响;物种数在中度干扰时达到最大(32种),依次为轻度干扰(20种)、重度干扰(16种);Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数均表现出相似的变化趋势;功能群数在各干扰样地中没有变化,但功能群内物种数和功能群内Shannon指数变化显著,各功能群内物种数均在中度干扰时达最大值。     

围栏封育对高寒草原植被−土壤养分含量的影响

围栏封育是青藏高原高寒退化草地最常见的恢复措施,开展围栏内外土壤理化性质与植物养分变化及其相互关系研究是评估草地恢复效益的基础.本研究选取了西藏那曲市班戈县围封时间分别为6、11和12年的3块样地,分析了围封对土壤理化特征和植物养分的影响,并探究了植物?土壤之间的内在联系.结果显示:1)围栏封育显著提高了高寒草原地上生...