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。     

高寒山区退耕地不同植被恢复方式下群落稳定性

稳定的群落结构是退耕地生态系统恢复的主要标志之一.以祁连山东段旱泉沟流域退耕区为例,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了建植6 a的人工草地群落稳定性,结果表明:人工草地在短期内形成了不同于撂荒地的植被格局,草地群落盖度、高度和地上生物量特性明显优于撂荒地和天然草地,部分人工草地物种丰富度和多样性高于撂荒地,功能群结构仍以多年生禾草占优势,无芒雀麦+紫花苜蓿混播草地多样性指数低,处于高产和稳定阶段;各草地根系主要分布在0～10 cm土层,不同草地类型0～20 cm土壤含水量变化最大,4种人工草地对土壤水分的影响表现为提高30～50 cm土层的水分含量,在水分涵蓄方面优于撂荒地.但与天然草地相比未形成密丛型禾草,群落稳定性差,草地群落的演替方向具有不确定性.     

放牧对浑善达克沙地丘间低地植被群落及土壤的影响

为探究放牧对丘间低地植被群落及土壤的影响,分析了浑善达克沙地丘间低地在重度和轻度放牧下植被的地上生物量、物种重要值、物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson生态优势度指数及0~10 cm土壤中黏粒、粉粒、砂粒、有机碳和全氮含量。结果表明：（1）植被地上生物量、土壤黏粒、粉粒、砂粒、土壤有机碳和全氮含量在不同放牧程度下存在极显著差异（P<0.01）,物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在不同放牧程度下差异不显著（P>0.05）,Simpson生态优势度指数在不同放牧程度下差异显著（P<0.05）。（2）放牧区植被以禾本科为主,禾本科植被地上生物量占整个植被群落的54.88%~57.76%;重度放牧区植被地上生物量为63.59 g·m^-2,比轻度放牧区低26.61%。（3）羊草（Leymus chinensis）和狗尾草（Setaria viridis）是放牧区的优势种,其重要值依次为14.16%（重度放牧区）和19.10%（轻度放牧区）、13.40%（重度放牧区）和15.42%（轻度放牧区）,重度放牧下雾滨藜（Bassia dasyphylla）、克氏针茅（Stipa krylovii）和猪毛蒿（Artemisia scoparia）的重要值较显著高于轻度放牧区,而羊草则低于轻度放牧区。（4）重度放牧加剧了土壤沙漠化,使砂粒含量增加,草地生产力下降,土壤有机碳和全氮含量降低。     

向海湿地不同植被群落下土壤氮素的分布特征

对比分析向海湿地8种植被群落下表层和亚表层土壤氮形态和全氮含量差异,研究不同植被群落下土壤氮素分布特征。结果表明,各植被群落下表层和亚表层土壤全氮主要以有机氮的形态存在;沼柳群落下表层土壤全氮含量最高,三棱群落最低;而香蒲群落下亚表层土壤全氮含量最高,碱蓬群落最低;根系分布较深的植物群落下表层和亚表层土壤氮素一般高于根系分布较浅的植物群落;除辣蓼群落下土壤无机氮以硝态氮为主外,其它各群落下土壤无机氮均以铵态氮为主。相关分析表明,土壤全氮和有机氮含量与土壤有机质含量显著正相关,与土壤pH值呈现显著负相关关系。     

植被恢复不同阶段下喀斯特土壤微生物群落结构及活性的变化——以云南石林景区为例

为了探讨植被恢复对喀斯特土壤生化特性的影响,对云南石林景区植被恢复演替下土壤养分、微生物群落结构及活性进行了比较研究。结果表明,相对于裸露地,植被恢复显著地提高了土壤养分、微生物量碳、微生物活性、微生物商、细菌种丰富度及基因多样性;相对于对照原始林,植被恢复演替下土壤总有机碳、总氮、微生物量碳、基础呼吸和诱导呼吸的恢复程度分别为32%～83%、36%～70%、54%～89%、58%～82%和35%～51%;对照林与植被恢复演替下土壤细菌群落结构之间的相似性遵循如下趋势:裸露地(稀)草地灌丛。总体上,自然恢复方式(草地和灌丛)提高土壤质量效果优于人工恢复方式(柏树林);从裸露地到稀草地恢复过程中,土壤质量提高尤为迅速,为退化喀斯特土壤生态系统进一步恢复改善了条件。     

藏北高山嵩草草甸植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响,了解高寒区草甸沙漠化的原因,选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区,按照沙漠化的不同程度设置样地,系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化,结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异;在中度和重度沙化区,高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代,而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长;从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘,植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多;中度沙化草甸的Shannon\|Wiener指数和均匀度指数最大,而优势度指数最小;在沙化过程中,高寒草甸的植被盖度显著下降,地上生物量也在下降,虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区,但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。     

高寒杂草类草甸牧压梯度下植被碳密度季节动态及分配特征

比较分析了祁连山北坡高寒杂草类草甸夏季牧场牧压梯度下植被生物量季节动态及净初级生产碳量、现存碳量和地上地下碳量的分配关系。结果表明,牧压梯度下:1.地上生物量有一定的季节变化,但随放牧强度的增加季节变化幅度降低;枯落物量从生长期开始逐渐下降,生长末期有所增加,其中重牧和中牧条件下随时间进程比轻牧和封育措施下的减少量明显;地下生物量有不甚明显的季节变化;半腐殖质层生物量从生长季初期到放牧中期变化平稳,7月下旬开始有所下降,说明良好的水热条件影响下半腐殖质层生物量归还土壤碳的能力增大。2.净初级生产碳量大小依次是轻牧、中牧、重牧和封育,表明适当放牧对植被净初级生产碳量的提高有利,从其地下分配来看,封育所占比例小于80%,轻牧、重牧、中牧在80%以上。9月底测定结果表明,植被现存总碳量随放牧强度的降低而增大,轻牧和封育条件下植被的储碳能力强,利于土壤固碳能力的提高。     

高寒嵩草草甸的被动与主动退化分异特征及其发生机理

高寒嵩草草甸是广布于青藏高原的地带性植被之一,自1980年代以来,发生退化,形成大面积的"黑土型"次生裸地。目前的研究普遍认为,高寒嵩草草甸的退化是由于过度放牧引起的植被演替和啮齿类动物对草场的破坏所致。而本研究认为,随着持续的超载放牧,高寒嵩草草甸的退化过程可以分为异针茅 羊茅-矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落和杂类草-黑土型次生裸地的四个演替阶段;其经历了异针茅 羊茅-矮嵩草群落向矮嵩草群落植被的被动退化过程和由小嵩草群落向杂类草-黑土型次生裸地的主动退化过程;其发生的动力分别为放牧作用和嵩草特殊的生物学特性(高地下/地上比)引起的草毡表层极度加厚作用。草毡表层的极度加厚,造成土壤水分渗透速率的降低和土壤-牧草之间水分、营养供求的失调,是导致高寒矮嵩草最终退化的根本原因。同时提出高寒嵩草草甸在被动退化阶段,通过降低放牧强度,灭鼠、封育是可以逆转的,而一旦进入主动退化阶段,草皮的塌陷、斑驳,最终形成"黑土滩"型退化草地,这是不可避免的也是不可逆转的。     

高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草甸能量平衡和闭合状况的初步研究

在青藏高原北部海北高寒矮嵩草草甸地区，利用涡度相关法观测的2002年和2003年净辐射通量（Rn）、潜热通量（LE）、显热通量（H）、土壤热通量（G）等数据，分析了该地区能量分配的日、季节变化特征及能量闭合状况。结果表明，高寒矮嵩草草甸Rn、LE、H和G均呈现出日、季节变化规律。在能量分配过程中，不同季节LE、H和G占Rn的比例有所不同，降水丰富的暖季表现出LE〉H〉G，降水稀少的冷季表现出H〉LE〉G。就2a平均来看LE、H、G分别占Rn的34．0％、33．6％和-0．34％。能量平衡比率（EBR）日变化呈现白天高夜晚低，年变化呈现弱的季节趋势，全年平均在0．68，其中冷季稍大，暖季稍小。EBR与土壤容积含水量具有一定的负线性相关，与气温则呈现指数负相关关系。     

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。     

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。     

Spatial Distribution Modelling of Kobresia pygmaea (Cyperaceae) on the Qinghai-Tibetan Plateau

Kobresia pygmaea Willd. dominates the alpine meadow ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau. Knowledge of this species’ distribution and ecological environment could provide valuable insights into the alpine ecosystem and key species living there, support species and ecosystem conservation in alpine regions, and build on species origin and evolutionary research. To avoid modelling uncertainty encountered in a single approach, four species distribution model algorithms (Surface Range Envelope (SRE), Generalized Linear Model (GLM), Generalized Boosted Regression (GBM) and Maximum Entropy (MAXENT)), were used to simulate the distribution of K. pygmaea based on occurrence samples that were verified using DNA sequencing techniques. Species distribution modelling revealed a vast distribution region of K. pygmaea in the northern Tibetan Highlands and alpine meadows in the southern and eastern declivity of the plateau. A high evaluation performance was found for the GLM, GBM and MAXENT models. Different potential range size patterns for the four models were found between 374340-482605 km² (average = 421591 km²). Precipitation during growing seasons was found to be the dominant factor accounting for the distribution, consistent with patterns of heat and water patterns conditions of alpine ecosystems on the plateau. Species distribution models provide a simple and reliable approach to simulating the spatial patterns of species inhabiting the Qinghai-Tibet Plateau.     

高寒草甸氮素循环研究进展

高寒草甸氮素循环过程中的物理过程、化学过程和生物过程与土壤、植物的发生、发育紧密联系，因此对物理、化学、生物三个不同过程高寒草甸氮素循环的研究现状进行了分析。     

Changes in plant species composition and diversity of alpine Kobresia (Kobresia pygmaea) steppe meadow at different stages of desertification in the North Tibetan plateau

The impacts of desertification on the vegetation composition, structure, and species diversity of alpine Kobresia steppe meadow were evaluated in an area of severe desertification in Anduo County, Tibet Autonomous Region, northern China. We investigated and analyzed the floristic features of communities at four different stages of desertification (slight desertification [SLD], moderate desertification [MD], severe desertification [SD], and very severe desertification [VSD]). The composition and structure of the alpine Kobresia steppe meadow at the SLD site differed significantly from that at the MD, SD, and VSD sites. Species that were more drought resistant and inedible by livestock were the dominant species at the SD site. No plants were found in the shifting dunes of the VSD site. Species diversity also decreased with increasing desertification. The SLD site had the largest mean number of species and individuals and the largest richness index; the MD grassland had the largest Shannon-Wiener index and evenness index, but the smallest Simpson’s index. The vegetation cover declined from 91.8% to 34.8% as desertification increased from SLD to SD, and reached 0% in VSD areas with shifting dunes.