西藏高寒草原苔藓植物群丛特征及其与生态因子的关系

苔藓植物独特的形态结构和生理特征,使其能够生长在极端干旱和寒冷的严酷环境中,苔藓植物是青藏高原高寒草地的植被组成成分之一,发挥着重要的生态作用。为探讨高寒草原苔藓植物的群丛特征,明确影响苔藓植物群丛分布的主要生态因子,本研究在西藏高寒草原区域共设置40个样地,通过样方调查,采集、记录苔藓植物,基于物种和样地生态因子数据,应用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法对苔藓植物群丛进行数量分类与排序。共记录9科18属36种藓类植物。在科的水平,以丛藓科为主;在属的水平,以对齿藓属(Didymodon)和真藓属(Bryum)为主。优势种分别是短叶对齿藓(Didymodon tectorus)、细叶石灰藓(Barbula gracilenta)、北地对齿藓(Didymodon fallax)和密歇根对齿藓(Didymodon michiganensis)。生活型以丛集型为主,占83.33%。双向指示种分析将苔藓植物群丛分成8个类型,分别是垂蒴真藓(Bryum uliginosum)群丛、北地对齿藓+金黄银藓(Anomobryum auratum)群丛、短叶对齿藓+北地对齿...     

不同干扰类型对高寒草甸群落结构和植物多样性的影响

对高寒草甸天然草地进行了施肥、围栏和放牧 中牧和重牧 处理,研究不同干扰类型对草地植物多样性的影响.结果表明,施肥使草地植物群落物种组成贫乏,群落结构趋于简单,物种多样性减少;中等程度放牧增加了群落结构的复杂性,丰富度指数和多样性指数均最高,支持 中度干扰理论 ;重度放牧,由于干扰过于剧烈而减少了物种优势度和多样性;而轻度干扰的围栏草地,群落由少数优势种所统治,多样性也不高.物种数 S 、丰富度指数 Ma 、Shannon-Wiener指数 H' 、Simpson指数 D 的排列顺序均为:施肥草地<围栏草地<重牧草地<中牧草地;均匀度指数 Jsw 的变化趋势与上述各指数相同;优势度指数的变化趋势则相反,为施肥草地>围栏草地>重牧草地>中牧草地.4种干扰类型草地群落的生活型功能群基本一致,均由多年生禾草、多年生杂类草和莎草类组成,但各功能群在群落中所占比重及各功能群内所含物种数则大不相同.说明不同干扰类型对草地植物群落的物种组成、多样性格局及系统功能等方面产生不同的影响.     

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。     

亚高寒草甸群落结构决定群落生产力实例验证

在植物物种丰富度与生产力之间关系的研究中,多以物种丰富度和生产力作为双变量,常常忽略在同一物种丰富度水平下可能影响群落生产力的其他因素,例如物种组合与组成等。该研究采用盆栽法,以中华羊茅(Festuca sinensis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、鸭茅(Dactylis glomerata)和紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,设置4个物种丰富度水平(1、2、3、4),并在最高物种丰富度水平下,保持总种植密度不变,改变各组成物种的相对比例(10%、20%、30%、40%),探讨群落物种组合、组成及物种所属功能群对群落生产力的影响。结果表明:1)在较低物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度增加而增加,在较高物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度的增加不再显著变化。2)群落物种组合及组成对群落生产力具有显著影响,配置垂穗披碱草的群落及垂穗披碱草占比大的群落具有更高生产力。3)混播物种所属功能群对群落生产力具有显著影响,豆科植物对其他混播物种生产力表现出促进或抑制作用,禾本科物种垂穗披碱草对群落生产力有正效应,中华羊茅和鸭茅对群落生产力影响不明显。由此推测,物...     

玛曲高寒草甸沙化过程中群落结构与植物多样性

针对玛曲高寒草甸沙质荒漠化和水土流失日趋严重的问题,采用群落样方调查的方法,研究了潜在、轻度、中度和重度4种典型高寒沙化草甸的植被结构特征和α多样性与β多样性变化规律。结果表明:随着沙化程度的加剧,1)群落植被盖度持续下降(分别为99.216%,80.078%,49.895%,36.398%)、物种数逐渐减少(分别为53,32,14,13)、群落结构趋向简单(重要值大于1的物种分别有28,16,10,8种),典型高寒草甸优势种和伴生种逐渐退出群落,而适应沙质荒漠的物种逐渐占据群落中的优势地位,玛曲高寒草甸生态系统有向高寒沙质荒漠生态系统转化的趋势,群落以青藏苔草+高山早熟禾群落→青藏苔草+防风+高山嵩草群落→高山嵩草+防风+青藏苔草群落→毛穗赖草+藏虫实+青藏苔草+防风群落的方向演替;2)群落丰富度和植物多样性指数均呈下降趋势,差异显著;均匀度指数先增加后减小,在轻度沙化草甸达到最大,但差异不显著;而群落优势度逐渐增加,在中度沙化草甸增加极显著;3)潜在沙化草甸与沙化草甸之间的Whittaker指数差异极显著,中度沙化草甸与重度沙化草甸之间差异显著,而轻度沙化草甸与中度沙化草甸之间差异不显著。4)潜在沙化草甸与3种沙化草甸和轻度沙化草甸与重度沙化草甸之间群落相异性系数较高(0.705—0.937),群落共有度指数较低(0.034—0.173),而重度沙化草甸与中度沙化草甸、轻度沙化草甸与中度沙化草甸之间群落相异性系数相对较低(0.545—0.553),群落共有度指数相对较高(0.293—0.303)。以上分析表明,玛曲高寒草甸在沙化过程中存在轻度沙化和重度沙化两个关键过程,因此对潜在沙化草甸应采取封育、禁牧、轮牧、抚育等科学管护措施,而对沙化草甸应采取草皮移植、补播、施肥等植被快速恢复措施和流沙治理措施进行生态修复,防止草甸沙化的加剧和蔓延。     

高原鼢鼠对高寒草甸群落特征及演替的影响

研究结果表明,高原鼢鼠种群密度与植物地上生物量呈极显著的负相关关系,与双子叶植物在地上生物量中所占百分比的数值呈极显著的正相关关系,草地次生植被面积随高原鼢鼠种群密度增加而显著增加,土丘覆盖植物的恢复速率则随高原鼢鼠种群密度增加而显著地降低,植物群落组成的种数与种群密度呈显著的负相关关系,单子叶植物重要值随高原鼢鼠种群密度的增加而显著下降,双子叶直根类植物与高原鼢鼠种群密度不存在显著的相关性,双子     

放牧作用下高寒草甸群落物种分布与土壤因子的关系

以青藏高原东北缘高寒草甸为对象,研究不同放牧强度下植物群落和土壤因子的变化,以及群落物种分布与土壤物理结构和化学养分因子的定量关系.结果表明: 放牧导致优势种为垂穗披碱草和大针茅的原植物群落发生分异,高强度放牧样地优势种变为矮生嵩草和阴山扁蓿豆,低强度放牧样地变为垂穗披碱草和冷地早熟禾.随放牧强度增加,物种丰富度、重要值和生物量均显著降低.各放牧强度样地重要值的物种序列均可用对数模型进行拟合;随放牧强度增加,植物重要值累积到占整个群落重要值50%时,需要的物种数降低.土壤速效P、速效K、紧实度、含水量、稳定入渗速率和大团聚体指标随放牧强度显著变化,但变化规律不一致.CCA排序表明,土壤紧实度是放牧作用下影响群落物种分布格局的最关键因子.方差分解表明,土壤因子共解释群落物种分布变异的30.5%,其中土壤物理性状单独解释群落物种分布的22.8%,对群落物种分布的贡献率最高,主要影响放牧干扰下高寒草甸植物群落物种的分布格局.     

呼伦贝尔草甸草原植被的数量分类和排序研究

在群落样方调查的基础上,研究了物种组成,采用TWINSPAN、DCA、DCCA对呼伦贝尔草甸草原植被进行了数量分类和排序.96个物种分属25科66属,物种丰富度在20.1种/m2.菊科(13种)、禾本科(11种)、豆科(10种)、百合科(8种)、蔷薇科(8种)等科所含物种数最多,分别占到13.4%、11.3%、10.3%、8.2%、8.2%.生活型以多年生草本占绝大多数.TWINSPAN将96个样方划分为13组,根据植被分类原则确定为13个群丛,并对群落学特征给予说明.96个样方的DCA排序结果反映了植物群落类型与环境梯度之间的关系,影响群丛分布格局的主导生态因子为坡位、土壤养分、土壤水分和pH值.优势种的DCA排序图与样方的DCA排序图有很大的相似性.排序结果与分类结果相吻合,反映出植物群落类型和物种分布随环境因子梯度变化的趋势.     

高寒草甸不同草地群落物种多样性与生产力关系研究

生态系统的结构和功能、生物多样性与生产力的关系问题是近年来群落生态学中研究的中心问题,其中,生态系统生产力水平是其功能的重要表现形式,用4种不同草地类型探讨自然群落的物种多样性与生产力关系.结果表明,矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落中物种多样性与生产力的关系呈线性增加关系,藏嵩草沼泽化草甸群落中线性增加关系不显著,这表明群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响.不同的环境资源和环境异质性是形成群落结构特征、物种多样性分布格局差异的主要原因之一.     

青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应

以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P＜0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P＜0.01)和总生物量(R=0.888,P＜0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P＜0.05)在6月份较地下生物量(P＞0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.     

模拟增温对青藏高原高寒草甸根系生物量的影响

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生物量在2012年随月份呈增加趋势,其中7—9月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为3810.88 g/m~2和4468.08 g/m~2;在2013年随月份呈减小趋势,其中5—6月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为4175.39 g/m~2和4141.6 g/m~2。增温处理下的总根系生物量高出对照处理293.97 g/m~2,而各月份总根系生物量在处理间的差值均未达到显著水平。表明在增温处理下根系生物量略有增加,但在生长季不同月份其增加的程度不同,致使年际间的增幅出现差异。(2)根系生物量主要分布在0—10 cm深度,所占百分比为50.61%。在增温处理下,0—10 cm深度的根系生物量减少,减幅为8.38%;10—50 cm深度的根系生物量增加,增幅为2.1%。相对于对照处理,增温处理下0—30 cm深度的根系生物量向深层增加,30—50 cm深度的根系生物量增加趋势略有减缓。可见,在增温处理下根系生物量的增幅趋向于土壤深层。(3)根系生物量与土壤水分呈极显著的递减关系,在增温处理下线性关系减弱;与土壤温度呈极显著的递增关系,在增温处理下线性关系增强。表明土壤水分、温度都可极显著影响根系生物量,但在增温处理下土壤温度对根系生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。     

Diurnal and seasonal variations in light-use efficiency in an alpine meadow ecosystem: causes and implications for remote sensing

Aims Light-use efficiency (LUE) is an important tool for scaling up local CO₂ flux (F CO2) tower observations to regional and global carbon dynamics. Using a data set including F CO2 and environmental factors obtained from an alpine meadow on the Tibetan Plateau, we examined both diurnal and seasonal changes in LUE and the environmental factors controlling these changes. Our objectives were to (i) characterize the diurnal and daily variability of LUE in an alpine meadow, (ii) clarify the causes of this variability, and (iii) explore the possibility of applying the LUE approach to this alpine meadow by examining the relationship between daily LUE and hourly LUE at satellite visiting times.Methods First, we obtained the LUE—the ratio of the gross primary production (GPP) to the absorbed photosynthetically active radiation (APAR)—from the flux tower and meteorological observations. We then characterized the patterns of diurnal and seasonal changes in LUE, explored the environmental controls on LUE using univariate regression analyses and evaluated the effects of diffuse radiation on LUE by assigning weights through a linear programming method to beam photosynthetically active radiation (PAR) and diffuse PAR, which were separated from meteorological observations using an existing method. Finally, we examined the relationships between noontime hourly LUE and daily LUE and those between adjusted noontime hourly and daily LUE because satellites visit the site only once or twice a day, near noon.Important findings The results showed that (i) the LUE of the alpine meadow generally followed the diurnal and seasonal patterns of solar radiation but fluctuated with changes in cloud cover. (ii) The fraction of diffuse light played a dominant role in LUE variation. Daily minimum temperature and vapor pressure deficit also affected LUE variation. (iii) The adjusted APAR, defined as the weighted linear sum of diffuse APAR and beam APAR, was linearly correlated with GPP on different temporal scales. (iv) Midday adjusted LUE was closely related to daily adjusted LUE, regardless of the cloud cover. The results indicated the importance of considering radiation direction when developing LUE-based GPP-estimating models.     

放牧对青藏高原东部两种典型高寒草地类型凋落物分解的影响

为认识放牧对青藏高原东部中生性的高寒草甸草地和半湿生的沼泽草地凋落物分解的影响,在这两种草地上分别设置了围栏和放牧样地,研究了其各自的混合凋落物样品和4个优势物种(发草Deschampsiacaespitos、鹅绒委陵菜Potentilla anserine、木里苔草Carexmuliensis、藏嵩草Kobresiatibetica)凋落物的分解和养分释放动态,这4个优势物种也大致代表了当地沼泽草地生态系统在放牧和气候变暖驱动下逆行演替不同阶段的优势物种类群。结果表明,各优势物种凋落物的分解速率有显著差异;放牧在总体上促进了凋落物的分解,但不同物种的响应有所不同;放牧对凋落物C的释放影响不显著或有抑制作用,但对N、P的释放具有一定促进作用。对各优势物种凋落物分解和养分释放模式的分析表明,群落逆行演替过程中,凋落物分解和C释放加速,可能促进沼泽湿地退化的正反馈效应。草甸草地的退化标志物种鹅绒委陵菜具有较高的凋落物质量和分解速度,反映了中生条件下植物应对牲畜啃食采用"逃避"而非"抵抗"策略的趋向。     

降水变化对高寒草甸土壤线虫群落的影响

土壤线虫是土壤食物网结构和功能的重要指示生物,研究降水变化对高寒草甸土壤线虫群落的影响可以了解高寒草甸地下食物网结构和功能对气候变化的响应。2015年12月在川西北高寒草甸设置了3个减水处理（-90%、-50%、-30%）、1个自然降水（CK）和1个增水处理（+50%）共5个降水梯度的实验,各梯度对应的年降水量依次为88 mm、442 mm、618 mm、883 mm和1325 mm左右。2020年9月对各处理样地的土壤线虫群落、植物和土壤环境因子进行了调查,用Baermann法分离土壤线虫,并对土壤线虫的群落组成结构、密度、多样性和生态指数等进行了分析。结果表明：（1）随年降水量的增加,土壤线虫群落组成结构和密度发生显著变化,多样性指数无显著变化;食真菌线虫相对密度显著降低,而植物寄生线虫相对密度显著增加;（2）当年降水量小于442 mm时,线虫群落密度及各营养类群线虫密度均显著下降;年降水量大于442 mm时,食真菌线虫密度显著下降,植物寄生线虫密度显著增加,以食细菌和食真菌线虫为主的营养结构转变为以食细菌和植物寄生线虫为主;（3）当年降水量大于883 mm时,土壤线虫群落密度无显著变化,但0-10 cm土层的通道指数小于50,土壤有机质的细菌分解途径功能得到增强,不利于土壤碳及养分累积;（4）年降水量变化及其引起的土壤含水量、全氮和pH变化是影响土壤线虫群落的主要因子。研究结果表明,如果未来气候变化导致青藏高原东缘变得更湿润,对高寒草甸生态系统的线虫群落密度及多样性影响较弱,但对土壤食物网结构及功能影响较强。     

短期增温对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响

采用增温棚模拟增温的方法,对比研究了青藏高原腹地典型高寒草甸和沼泽草甸在两种增温梯度条件下植物群落结构及植物生长对温度升高的初期响应。由于开顶式生长室(OTC)的增温作用,在整个生长季内,沼泽草甸月平均气温分别较对照提高2.98℃ (OTC1)和 5.52℃((OTC2),20cm处土壤水分分别减少了2.45%(OTC1)和3.44%(OTC2);高寒草甸月平均气温分别比对照升高了2.59℃(OTC1)和 5.16℃ (OTC2)。20cm处土壤水分分别减少了1.83%(OTC1)和7.71%(OTC2)。受温度升高及土壤含水量减少的影响,模拟增温2个生长季后,与对照样地相比,群落种群高度、密度、盖度、频度和重要值发生变化,群落结构也发生一定变化。增温处理使高寒草甸禾草和莎草盖度减少,杂草盖度增加,而使沼泽草甸中禾草和莎草盖度增加,杂草盖度减少。增温后,两种草甸总生物量均增加,但大幅度的增温条件抑制了高寒草甸的这种促进作用,而促进了沼泽草甸的这种促进作用。两种草甸的地下生物量主要分布在土壤表层,模拟增温使得高寒草甸的生物量分配格局向深层转移,但不明显;而使沼泽草甸生物量明显的趋向深层土壤中转移。     

Response of alpine meadow communities to burrow density changes of plateau pika (Ochotona curzoniae) in the Qinghai-Tibet Plateau

Plateau pika (Ochotona curzoniae) is a key component of alpine meadow ecosystem in the Qinghai- Tibetan Plateau, and the increase of its number leads plant components of alpine meadow ecosystem to adaptively response. A field survey was carried out to determine the response of alpine meadow community to population densities of plateau pika by using available burrow density to replace the population density of plateau pika. This study showed that the height of alpine meadow communities gradually increased, and the cover of alpine meadow communities firstly decreased, and then increased as the available burrow density increased. With the increase of available burrow density, the richness index of alpine meadow communities firstly decreased and then increased, and the evenness index of alpine meadow communities firstly increased and then decreased, however, the diversity index of alpine meadow communities firstly increased, and then decreased, finally increased. In the increasing process of available burrow density, the total plant biomass and the unpalatable plant biomass firstly decreased and then increased, and the palatable plant biomass firstly increased and then decreased, indicating that the palatable plant biomass was the highest and the unpalatable plant biomass was the lowest at 14 available burrow per 625 m². In the economic groups of plant biomass, the weed biomass was the highest and the legume biomass was the lowest at any available burrow densities, and the grass biomass and the sedge biomass were related to available burrow densities, indicating that the sedge biomass were bigger than the grass biomass at 3 available burrow per 625 m², inverse at 54 available burrow per 625 m², similar between 3 and 34 available burrow per 625 m². Accompanying by the increase of available burrow densities, the legume biomass and the sedge biomass significantly decreased (P < 0.05) and the legume became disappearance at 54 available burrow per 625 m²; the grass biomass firstly increased and then decreased, peaking at 14 available burrow per 625 m². The weed biomass firstly decreased and then increased, and was the lowest at 14 available burrow per 625 m². This study suggested that the responses of alpine meadow communities to population density of plateau pika at 14 available burrows per 625 m² were more sensitive than that at other available burrow per 625 m² from plant species diversity, biomass, height, cover and economic group.     

青藏高原高寒草甸生物量动态变化及与环境因子的关系——基于模拟增温实验

以青藏高原高寒草甸为研究区,设置模拟增温实验样地,于2010年开始持续增温,2012和2013年调查植被地上-地下生物量,探讨气候变暖背景下高寒草甸生物量的动态变化及其与环境因子的关系。结果表明:(1)增温处理下地上-地下生物量与根冠比的中值和平均值大于对照,其中地下生物量(变异系数为0.30)的增加幅度大于地上生物量(变异系数为0.27),根冠比的变异系数(0.33)大于地上-地下生物量,这表明增温可导致高寒草甸植被生物量分配出现差异。(2)地上-地下生物量呈极显著的幂指数函数关系(R~2=0.147,P0.001),表现为异速生长,但在增温处理下异速生长出现减缓(R~2=0.102,P0.05)。(3)地上生物量受深层土壤水分和浅层土壤温度影响较大,地下生物量受深层土壤水分和深层土壤温度影响较大;土壤温度对地上-地下生物量的影响强于土壤水分,表现为20 cm深度土壤温度对地上生物量(R=0.582,P0.01)和根冠比(R=-0.238,P0.05)影响较大,60 cm深度土壤温度对地下生物量影响较大(R=0.388,P0.01),100 cm深度土壤水分对地上生物量(R=0.423,P0.01)和地下生物量(R=0.245,P0.05)影响较大,这说明增温导致浅层土壤温度对生物量分配产生影响,使生物量更多分配到地上部分,而冻土融化致使深层土壤水分对生物量产生影响。