藏北高寒草原土壤粒径分布分形维数特征

基于样带采样方法,应用土壤颗粒的体积分布计算了藏北高寒草原44个土壤样品的粒径分布分形。结果显示,研究区的土壤质地主要是砂土、壤质砂土和砂质壤土,其所占比例分别为29.55%、38.64%和27.27%。分形维数介于1.979~2.743,均值为2.492。随着土壤质地向壤土、粉壤土、砂质壤土、壤质砂土、砂土的变化,分形维数逐渐增小;研究区土壤中砂粒、粉粒和粘粒的平均含量为77.65%,18.2%和4.15%,粉粒和粘粒变异程度高。土壤粒径分形维数与土壤颗粒含量之间的关系显著,其与砂粒含量呈负相关,而与粉粒和粘粒含量呈正相关。研究结果表明:土壤粒径分布分形维数可以作为判断藏北高寒草原土壤质地差异的重要指标。     

青藏高原高寒草原土壤活性有机碳的分布特征

利用36个样点数据,分析了青藏高原高寒草原土壤活性有机碳(SAOC)分布特征.结果表明:(1)在水平方向上,SAOC含量呈现出东南高、西北低的总体态势和斑块状交错分布的格局,高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不同草地型和自然地带SAOC含量差异显著;(2)在垂直方向上,不同草地型和自然地带0～40cm剖面SAOC含量分布状况,均可分为由高到低型、由低到高型和低-高-低型3个类型,表土层(0～10cm)与底土层(30～40cm)SAOC含量差异显著;(3)基于回归模型的标准系数法,分析了气候因子对高寒草原SAOC含量的影响程度,指出降水对高寒草原SAOC含量的贡献大于气温.     

持续性主动增温对中亚热带森林土壤呼吸影响研究初报

本研究使用自主研发的PID主动增温控制系统和自动化土壤呼吸长期室来探讨持续性主动增温对中亚热带森林土壤总呼吸速率的影响．初步实验结果表明：1）增温样地平均增温幅度是4．93℃,与预设的5℃增温相差0．07℃,完全到达预期的效果．对照样地的温度变化越缓慢,实际增温幅度越接近预设值．2）增温对土壤总呼吸速率的影响具有“光敏性”,即增温提高了夜间的总呼吸速率,但有光照情况下土壤的总呼吸速率呈下降趋势．3）增温后土壤呼吸最大值出现的时间从18时提前到15时,随着增温时间的增加,每日土壤总呼吸速率的上升曲线越来越陡．4）随着增温时间的增加,夜间土壤总呼吸速率与土温的拟合曲线越来越接近指数关系,酽从增温前的0．60增加到0．93．5）增温后土壤总呼吸速率更不容易受到降水的阻滞,恢复速度更快．产生这些现象的可能原因在讨论部分已加以分析．     

藏北高寒草原土壤温度变化与冻融特征

冻融是藏北高寒区重要的自然环境特征和表生过程,冻融过程中土壤水分和热量迁移及其温湿度的时空分布特征对生态系统具有重要的意义。利用青藏高原申扎站高分辨土壤温度数据资料,对土壤温度不同时间尺度的变化特征,特别是冻融过程中土壤温度日和季节尺度变化特征进行分析。结果表明:观测期内,日尺度和月尺度上气温与土壤温度整体变化趋势具有一致性,但土壤温度变化相对缓和,且随着深度的增加,这种平缓趋势和时滞愈加明显;土壤温度冬春季变幅剧烈,反应了冻融过程对土壤温度的显著调节作用;小时尺度上,土壤温度昼夜变化过程大致呈现正弦波型,随深度增加,振幅减小,峰谷变化相位滞后延长。研究可为该区域生态、土壤、植被、微气候、微地貌等地表原位地理环境过程研究提供相关依据。     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

牲畜排泄物返还对藏北高寒草原土壤CH_4排放的影响

2013-07—09在申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站的半干旱高寒草原试验地,采用静态箱-气相色谱法对施加牦牛粪便、藏绵羊粪便和不施加粪便处理土壤的CH4排放特征进行了观测研究。结果表明,牦牛粪便斑块的CH4累积排放量为70.2 mg C/m2,显著高于藏绵羊粪便处理的-34.0 mg C/m2和对照处理的-69.0 mg C/m2,两者之间也有显著差异。牦牛粪便处理CH4的净排放主要是由于粪便施加后前期CH4的大量排放所致,藏绵羊粪便与对照处理之间的差异则主要归因于观测后期前者的CH4吸收量显著低于后者。牦牛粪便处理的CH4排放系数和干重排放指数分别是藏绵羊粪便处理的2.1倍和2.4倍。牦牛粪便斑块释放的绝大部分CH4主要来自于粪便本身,藏绵羊粪便斑块的较低含水量和较少有机碳施加量是致使其产甲烷潜力小于牦牛粪便斑块的主要原因。     

模拟增温和改变降雨频率对干旱半干旱区土壤呼吸的影响

温度和降水是干旱半干旱区土壤呼吸的重要扰动因子,全球气候变化导致的未来干旱半干旱区增温和降水变率增大对土壤呼吸有着重要影响.研究通过人工设置P16×2.5mm、P8×5mm、P4×10mm、P2×20mm、P1×40mm的降雨频率梯度和增温2℃左右的控制试验,探讨不同降雨频率和增温处理对干旱半干旱区土壤呼吸的影响,以及...     

基于MODIS数据的青藏高原气温与增温效应估算

利用2001-2007 年MODIS地表温度数据、137 个气象观测台站数据和ASTERGDEM数据, 采用普通线性回归分析方法(OLS)及地理加权回归分析方法(GWR), 研究了高原月均地表温度与气温的相关关系, 最终选择精度较高的GWR分析方法, 建立了高原气温与地表温度、海拔高度的回归模型。各月气温GWR回归模型的决定系数(Adjusted R²) 都达到了0.91 以上(0.91~0.95), 标准误差(RMSE) 介于1.16~1.58℃;约70%以上的台站各月残差介于-1.5~1.5℃之间, 80%以上的台站的残差介于-2~2℃之间。根据该模型, 估算了青藏高原气温, 并在此基础上, 将高原及周边地区7 月份月均气温转换到4500 m和5000 m海拔高度上, 对比分析高原内部相对于外围地区的增温效应。研究结果表明:(1) 利用GWR方法, 结合地面台站的观测数据和MODIS Ts、DEM等, 对高原气温估算的精度高于以往普通回归分析模型估算的精度(RMSE=2~3℃), 精度可以提高到1.58℃;(2) 高原夏半年海拔5000 m左右的高山区气温能达到0℃以上, 尤其是7 月份, 海拔4000~5500 m的高山区的气温仍能达到10℃左右, 为山地森林的发育提供了温度条件, 使高原成为北半球林线分布最高的地方;(3) 高原的增温效应非常突出, 初步估算, 在相同的海拔高度上高原内部气温要比外围地区高6~10℃。     

长期实验增温对藏北高寒草甸群落营养品质的影响（英文）

草地营养品质与家畜和野生草食动物的幼畜补充和种群动态密切相关。然而,在青藏高原特别是藏北高原,高寒草甸营养品质对气候变暖的响应还没有得到充分的认识。本研究调查了藏北三个高寒草甸样地(A:4313 m、B:4513 m和C:4693 m,实验从2008年开始)的长期实验增温对群落营养品质的影响。基于2018–2019年的粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和水溶性碳水化合物(WSC)含量,发现实验增温仅使样地B 2019年的CP含量增加了27.25%,ADF增加了89.93%,NDF增加了41.20%,Ash含量减少了57.76%。CP和WSC的含量均随土壤含水量(SM)的增加而增加,CP含量随饱和水汽压差(VPD)的增加而降低。SM和VPD对CP含量、ADF含量和营养品质变异的总的解释度大于气温。与气温相比,VPD更能解释NDF和Ash的变化。因此,气候变暖对藏北高原高寒草甸群落营养品质的影响随着地点和年份的不同而不同;与温度相比,水的有效性对藏北高原高寒草甸群落营养品质的影响更大。     

短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性的影响

通过模拟气候变化,探究短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮及酶活性的影响,揭示沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性对短期气候变化的响应规律。结果表明：（1）短期增温和降水减少对土壤微生物量碳氮和酶活性均产生显著影响。（2）在自然温度下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤微生物量碳（MBC）和微生物氮（MBN）含量最高,增幅分别为87.9%和98.8%;降水减少60%时土壤碱性蛋白酶（S-ALPT）活性最低,降幅达32.8%。（3）在增温条件下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤MBC和MBN含量最低,降幅分别为25.67%和48.16%,土壤脲酶（S-UE）活性最高,增幅20.42%。（4）土壤pH与3种土壤酶活性正相关,与土壤微生物量碳氮负相关。土壤微生物量碳氮与土壤纤维素酶（S-CL）活性负相关,与S-UE、S-ALPT活性正相关。     

模拟增温对生态系统碳循环影响研究进展

气候变暖影响着生态系统碳循环,碳循环的变化反馈于气候变化。这两者的相互作用影响着未来气候变化的方向和强度。野外增温试验有助于了解生态系统碳循环对气候变化的响应及其机制,因此成为近年来的研究热点。生态系统所处的地理位置及相应的气候背景影响着碳循环对增温的响应。增温后不同生态系统的碳释放和碳固定均可表现为增加、减小或者无显著变化,因而生态系统净碳收支对气候变化响应多样。增温后土壤氮矿化速率、物候、生态系统物种组成和结构的变化间接影响着生态系统净碳收支。多年冻土区储存了大量的土壤有机碳,冻土融化后冻土有机碳分解将释放大量的CO₂到大气中,正反馈于气候变暖,因而是目前野外增温试验对碳循环影响研究的焦点。     

川西高山-亚高山草地群落特征及稳定性对增温的响应

川西高山-亚高山区域作为中国长江、黄河上游的重要生态屏障,拥有丰富的生物多样性。川西高山-亚高山草地生态系统对增温变化敏感,但对其草地生态系统群落及其稳定性对增温的响应研究仍存在不足。由于指标选取单一、研究尺度小等研究方法问题,已有研究结论的代表性不足。为了深入了解这一生态系统在不同海拔高度上对气候变暖的响应特征,本研究在贡嘎山东北坡雅家埂峡谷地带,沿海拔3000～4130 m设置4个高山-亚高山草地样地,采用两种常用的模拟增温模式(OTC增温和带草皮下移增温)模拟环境温度升高,研究2012—2017年期间,不同海拔梯度上草地物种丰富度、群落高度和盖度、地上净初级生产力对增温的响应特征,以及这些特征变化与群落生物量时间稳定性的关系。结果表明：(1)OTC增温仅在高海拔寒冷样地降低了物种丰富度,不影响中低海拔样地的物种丰富度;下移增温增加了高海拔寒冷样地的物种丰富度,却降低了低海拔温暖样地的物种丰富度;(2)OTC增温仅增加了高海拔寒冷样地的群落高度,下移增温显著增加了所有海拔梯度上的植被高度;(3)在两个中间海拔梯度样地,两种增温模式都降低了杂草类植物盖度,却增加了莎草与禾草的盖度;(...     

模拟土壤增温对杉木幼苗生长影响研究初报

IPCC第4次评估指出,到21世纪末,全球平均气温将升高1.1-6.4℃,气候变暖将对陆地植物的生长产生重要而深远的影响。研究表明,气候变暖对温带森林物候节律具有诱导作用,使植物生长提前、休眠推迟从而增加生态系统碳吸存,同时也会改变草本植物的群落组成,甚至降低种子的萌芽率。与寒带和温带物种不同,热带和亚热带地区物种生长区域温度季节性变化小、气候条件相对稳定。     

土壤增温对不同深度土壤温度的影响

正过去的70年(1948—2010年)中陆地表面平均气温每10年增加0.17℃[1],据IPCC(2007)预计到21世纪末,全球平均温度将增加1.1~6.4℃[2]。近20年来,全球相继开展了大量的增温控制实验,研究各类生态系统对全球变暖的响应。据已发表的文献统计分析表明,目前野外增温控制实验主要集中于中高纬度地区的草原、农田、冻原和森林生态系统[3-6],在30°N以南的热带和亚热带地区野外增温实验鲜有报道[7-8]。     

西藏阿里典型耕地土壤的主要特征及其质量评价

通过对西藏阿里地区耕地土壤的实地踏勘和采样分析，选取有机质、有效氮、有效磷、有效钾、土层厚度、pH值、物理粘粒含量、障碍层深度、地下水位、坡度等共10项土壤质量评价指标，应用基于评价指标隶属度的模糊集加权的土壤质量综合评价方法。结果表明了耕地土壤具有质地的沙质性，团聚体的低质性，富有机质的低矿化特性，以及碱性环境下的养分较丰富性等特征。灌淤土的质量较好，其次是耕作草甸土和耕作亚高山草原土，最次的是潮土。     

土壤增温对杉木幼苗细根形态特征的影响

全球变暖已成为不争的事实,IPCC第四次评估报告中预测到本世纪末全球地表平均增温1.1-6.4℃。大量研究表明,温度升高可能直接或间接地影响森林生态系统的地上和地下生态过程,有关全球变暖对地上部分的影响在过去十几年已有许多报道,而到目前为止地下部分,包括根系、土壤等了解还十分有限。特别是在森林生态系统中,细根是植物吸收水分和养分,土壤碳输入以及土壤微生物活性的关键环节,对调控生态系统碳平衡以及对全球变化的响应发挥着重要的作用。     

增温对南极湖泊沉积物反硝化过程的影响

全球变暖导致的极地地区增温正深刻地改变着极地地区生态系统物质循环过程和速率。目前,增温对南极地区湖泊沉积物氮循环关键过程的影响还鲜有报道。中国第29次南极科学考察期间在南极中山站附近选取了5个湖泊,采集了1处含企鹅粪土的湖泊沉积物(莫愁湖)和4处自然湖泊沉积物(团结湖、大明湖、米尔湖和玉珍湖),利用样品瓶泥浆恒温培养法进行增温模拟,设置低温(1℃)、中温(5℃)、高温(11℃)培养实验。结果表明,低温条件下莫愁湖沉积物反硝化速率和反硝化潜势明显高于自然湖泊沉积物(277.37倍、244.13倍)。一定程度的增温促进了沉积物反硝化速率与反硝化潜势,但过高温度也会抑制部分样点的反硝化速率与反硝化潜势。总体而言,高温条件下自然湖泊沉积物平均反硝化速率分别是中、低温条件下的1.57倍、3.56倍,反硝化潜势为1.91倍、6.31倍;而含企鹅粪土湖泊沉积物反硝化速率为1.17倍、2.08倍,反硝化潜势为0.72倍、1.01倍。增温对自然湖泊沉积物反硝化速率和潜势的影响高于莫愁湖沉积物,但含企鹅粪的莫愁湖沉积物的反硝化速率和潜势具有更高的绝对增量。企鹅粪中较高的硝酸盐、铵盐、磷酸盐以及有机碳含量是...     

青藏高原高寒牧区聚落时空演化及驱动机制——以藏北那曲县为例

以青藏高原北部牧区那曲县为研究对象,基于多时相高清遥感影像精确提取的2005、2010和2017年3期聚落斑块数据,综合运用GIS分析技术定量测度了那曲县聚落演化的总体特征和空间指向特性,并进一步探讨了聚落格局及演化的驱动机制。结果表明：① 2005~2017年,那曲县聚落规模和密度均呈增大态势,由数量增长型扩张转变为规模增大型扩张;聚落形态演变表现出阶段性差异,由空间无序向规整有序转变;聚落以小型为主,面积小于1 hm ²的斑块数占比高达69%,在时间演化上小聚落向大、中型聚落晋级趋势明显;聚落规模空间相关性显著,大斑块集聚区以县城所在地为中心沿青藏公路向西南方向延伸,小斑块集聚区长期围绕那曲镇外围呈“环形”分布。②特殊的自然本底塑造了那曲县聚落低山缓坡趋向和亲水近路特征,受生存环境和生计方式影响,聚落布局呈现避灾特性,聚落演化的优质草场指向性明显,随着高原乡镇经济职能的日益强化,聚落演化逐渐呈现出与内陆城镇化地区类似的乡镇中心地指向。③高海拔、破碎地貌、自然灾害多发易发、草场禀赋差异及水系纵横等自然环境因素塑造了那曲县聚落大范围小规模沿河谷阶地零散分布的基本格局,而政策、市场化与人口增长、区位条件、管理制度及文化观念等社会人文因素是推动聚落演化的主要动力。     

基于模糊聚类的新疆典型高寒草原土壤pH值空间制图

准确、高效地掌握草原土壤属性的空间分布能够为草地资源境管理提供基础信息和参考依据。相比于传统土壤调查方法,基于模糊逻辑的土壤—环境推理能够提高野外采样效率和预测制图精度,被广泛应用于数字土壤制图。但由于土壤自身的空间变异性及其与环境条件间的非线性,现有推理模型的稳定性较低,尚未在高寒草原区进行应用。选择新疆巴音布鲁克典型亚高山草原地区约4 km^2区域为研究区,以高程、坡度、坡向、沿剖面曲率、沿等高线曲率、地形湿度指数6个地形因子为土壤环境因子,采用模糊C均值聚类(Fuzzy C-means Clustering,FCM)方法对环境因子聚类,得到9个环境因子组合,并在隶属度值高的环境因子组合中心共设置18个典型点。运用土壤—环境推理方法模拟研究区表层土壤pH值空间分布,其变化范围在7.170~8.186之间。选取35个独立样本进行精度检验(均匀采样点16个,横截面采样点9个,垂直带采样点10个),模拟结果与实测值基本吻合,且基于模糊聚类和土壤—环境推理方法的模拟精度高于普通克里格法和反距离权重法。通过基于模糊逻辑和土壤—环境推理的数字土壤制图方法在小尺度区域的运用验证,结果表明基于典型点的采样方案能够快速、有效地对区域土壤属性进行空间模拟,该方法对于类似小尺度的研究区同样有效。