青藏高原高寒草甸生态系统净二氧化碳交换量特征

高寒草甸是青藏高原广泛分布的植被类型之一,面积约120万km2,地处青藏高原腹地的当雄草原站即位于该类植被的典型分布区。以2003年8~10月中旬在该站用涡度相关法连续观测的CO2通量数据资料为基础,分析了高寒草甸生态系统8~10月份净二氧化碳交换量(NEE)的日变化规律,及其与光合有效辐射、降水、温度等环境因子之间的关系。结果表明,8~10月份的日均NEE有明显的日变化,表现为单峰型,通常在地方时11:00~12:00左右达到碳吸收的最大值,平均为-0.2680mgCO2/(m2·s)(-6.0800μmolCO2/(m2·s))。白天的NEE与光合有效辐射之间符合很好的直角双曲线关系,表观量子产额平均为0.0203μmolCO2/μmolPAR,表观最大光合速率平均为9.7411μmolCO2/(m2·s)。夜晚的NEE与5cm地温有很好的指数函数关系。     

羌塘高原降水梯度带紫花针茅叶片氮回收特征及影响因素

植物回收衰老叶片的氮是植物重要的养分保持和环境适应机制,在寒旱贫瘠的生境更是如此。为了理解降水梯度上植物对高寒贫瘠环境的养分适应特征,研究了羌塘高寒草原优势物种紫花针茅叶片氮回收策略及其与环境因子的关系。结果表明,降水梯度带上紫花针茅叶片具有较高的叶氮水平和氮回收能力。生长季盛期紫花针茅绿叶平均氮含量为(23.87±3.92)g/kg,高于中国草地平均水平(20.9 g/kg)及全球平均值(20.1 g/kg);绿叶氮含量与年降水量(MAP)呈显著负相关,干旱端(西部)绿叶中氮含量明显高于湿润端(东部)。枯叶养分回收后的氮水平(NRP)很低,平均为(6.76±1.42)g/kg,叶片平均氮回收效率(NRE)为(71.25±6.46)%,明显高于中国温带草原和全球的平均水平(46.9%—58.5%)。枯叶中氮回收水平对叶片氮回收效率起决定作用,是维持高养分回收效率的物质基础。NRE与MAP、土壤全氮(TN)和土壤无机氮呈显著负相关;NRP与TN相关性不显著,但与土壤无机氮显著负相关。尽管NRE与NRP呈显著负相关,但二者与绿叶氮含量均没有显著相关性。年均气温、海拔对NRE和NRP影响均不显著。因此,紫花针茅叶片极高的NRE和低NRP反映了它对极端干旱贫瘠环境的养分保持能力,通过内部氮循环来降低养分流失。土壤氮的有效性是影响紫花针茅叶片氮回收能力的关键因子,降水通过影响土壤氮的有效性以及绿叶中氮含量间接影响紫花针茅叶片氮回收效率。     

氮磷配施对藏北退化高寒草甸群落结构和生产力的影响

Fertilization is an effective management measure for recovery of degraded grasslands. To better understand the effects of fertilization on community structure and productivity of lightly and severely degraded alpine meadows, we conducted a fertilization experiment in northern Tibet since 2008. The treatments were addition of nitrogen (N) alone (50 kg N·hm^-2·a^-1, LN; 100 kg N·hm^-2·a^-1, HN) or addition of both phosphorus (P) and N (50 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a^-1, LN+P; 100 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a ^-1, HN+P) in each of the two types of degraded alpine meadows. N addition alone significantly affected plant community co-verage or productivity in neither the slightly nor the severely degraded alpine meadow, while addition of both N and P significantly increased plant community coverage, aboveground and belowground biomass of the alpine meadows. This suggested that productivity of this alpine meadow is co-limited by N and P. HN and HN+P significantly decreased species richness and evenness in the lightly degraded grassland, indicating that HN was not beneficial for the lightly degraded grassland to maintain species diversity and community stability. N addition significantly reduced the root to shoot ratio in the severely degraded meadow. In the lightly degraded meadow, N addition alone, especially with a high amount (HN), enhanced the importance values (IV) and biomass of grasses, while fertilization with both N and P increased those of sedges. In the severely degraded meadow, fertilization had little effect on IV of grasses or sedges, but improved biomass of forbs. The results suggested that LN+P could be employed in recovery of lightly degraded alpine meadows, but other management measures such as fencing and reseeding may be needed for recovery of severely degraded alpine meadows.     

高山垫状植物的生态系统工程师效应研究进展

垫状植物是分布于高山地区的一类代表性植物,通常具有密致且一定面积的外表结构,因此其具有较强的改变周围微环境的能力:调控局部区域的最高和最低温度,增加土壤湿度和养分的有效性,降低风的侵蚀性。垫状植物对微环境的调节有利于其他高山植物的生存,从而可以提高群落中物种的丰富度和多样性,促进外来植物的生长,提高生态系统的功能,因此被称为高山地区的"生态系统工程师",这也是植物适应高山区域严酷生存条件的重要途径之一。垫状植物对其周围资源环境调节的程度及其作用的空间尺度是影响其生态系统工程师效应的主要因素,也是目前研究中的核心问题。     

青藏高原高寒草地土壤碳矿化及其温度敏感性北大核心CSCD

青藏高原具有独特的海拔、气候和生态系统类型,弄清其土壤有机质分解及其温度敏感性对于揭示青藏高原土壤碳储量变化及其碳汇功能具有重要意义。该文利用青藏高原西北部草地的11个封育-自由放牧成对草地,通过测定不同温度(5、10、15、20和25℃)培养下的土壤碳矿化速率,探讨了土地利用方式对该地区土壤碳矿化及其温度敏感性的影响。实验结果表明:温度对青藏高原高寒草地的土壤碳矿化具有显著影响,温度越高土壤碳矿化量越大。从东至西,土壤碳矿化量逐渐降低。草地土壤碳矿化量与土壤有机碳和土壤全氮含量显著正相关;即土壤有机碳和土壤全氮含量越高,土壤碳矿化量就越高。土地利用方式对土壤碳矿化的温度敏感性(Q10)无显著影响,Q10值变化范围为1.4–2.4;其中,放牧草地Q10的平均值为1.83,封育草地Q10的平均值为1.86。此外,Q10与土壤有机碳和土壤全氮含量无显著的相关关系,也无明显的空间格局。放牧和封育对青藏高原高寒草地土壤碳矿化的温度敏感性无显著影响,为深入分析青藏高原土壤碳汇功能及其对未来气温升高的响应提供了重要的理论依据。     

卧龙竹类非结构性碳水化合物与叶氮含量对海拔的响应

山地由于海拔变化导致的环境因子显著差异,成为研究植物环境适应性及其对全球气候变化响应的理想区域。以卧龙自然保护区内油竹子(Fargesia angustissima Yi)与华西箭竹(Fargesia nitida(Mitford)Keng f.ex Yi)为对象,沿海拔梯度研究了两种竹子在各自海拔分布区间内组织非结构性碳水化合物(NSC)含量、比叶面积(SLA)、以及基于单位叶面积和单位叶质量的叶氮含量(Narea,Nmass)。除油竹子叶NSC,Narea和华西箭竹Nmass随海拔升高不发生变化外,两种竹子其它调查因子对海拔的响应均是非线性的,反映了环境因子随海拔的非线性变化。所有调查因子对海拔的响应均表现出明显的种间差别,这一结果除了种间生理生态特性差别的原因外,可能意味着两竹种对温度的敏感性不同。高海拔种(华西箭竹)比(中)低海拔种(油竹子)对全球气候暖化可能更加敏感。     

降水变化对藏北高寒草原化草甸降水利用效率及地上生产力的影响

降水总量、分配方式及其发生时间共同决定了青藏高原植被生长的水分条件,而降水利用效率(PUE,地上生产力与降水量的比值)是评估降水与植被生产力关系的有效指标.本研究以藏北当雄高寒草原化草甸为研究对象,利用多年生物量采样数据与同期遥感EVI植被指数建立线性模型,反演了2000-2016年地上净初级生产力(ANPP),结合同时期气象数据,以生长季降水量(GSP)表征降水总体状况,改进的降水集度指标(PCI)表征生长季降水分配,降水重心(PC)表征降水集中时间,并结合生长季均温(GST),利用结构方程分析了气候因子对当雄草地降水利用效率和地上生产力的影响.结果表明: 当雄草地ANPP主要受生长季降水影响,GSP与ANPP呈显著正相关,而GST与PUE、ANPP无显著相关关系;PCI与PUE呈显著正相关,表明降水集中分布有利于PUE增加;PCI与ANPP相关的间接系数大于直接系数,表明PCI通过PUE影响ANPP;降水集中时间(PC)变化则对PUE和ANPP没有显著影响.在青藏高原显著的气候变暖背景下,降水量和降水集度的变化都将会对藏北高寒草地的地上生产力产生重要影响.     

桤柏混交林根系的研究

研究了桤柏混交林和柏木纯林的根系组成、根系形态特征和根量分布,并比较了这两种林型根系的生物量、生产力和氮元素在根库中的积累与分布规律。结果表明,不同物种、同一物种在不同林型中根系的重量、组成、形态和分布有较大差异。在桤柏混交林中,桤木根系分布线,侧根发达,细根相对比例少;柏木根系分布较深,在不同土层分布较均匀,吸收根和细根相对含量较高。与混交林相比,柏木纯林根系主要集中在０￣４０ｃｍ土层中,吸收根     

桤柏混交林种群生物量动态与密度调节

研究了四川省盐亭县桤柏混交林中桤木和柏木种群的生物量动态、密度动态及 种群密度对生物量动态的调节．结果表明,桤木种群生物量在１８ ａ内符合逻辑斯蒂增长, 柏木种群生物量在２０ ａ内呈幂函数增长．而种群密度在 １８ ａ内均呈负幂函数降低在桤 柏混交林中．密度制约是决定种群生物量动态的主要因素,棺木和柏本平均单株生物量较 符合Ｙｏｄａ提出的－３／２自疏定律为快,其自疏系数分别为一２．３３和一３．９７．个体平均生 物量的增长比由密度下降引起的生物量降低快,因此,两种群生物量在密度调节过程中仍 然保持增长状态．其中柏木是生物量增长旺盛的种群．     

不同海拔高度高寒草甸光能利用效率的遥感模拟

利用植被光合模型模拟了藏北高原3个海拔高度(4300,4500 m和4700 m)的高寒草甸生态系统的光能利用效率.海拔4500 m的光能利用效率均值(0.47 g C/MJ)显著高于海拔4300 m(0.38 g C/MJ)和4700 m(0.35 g C/MJ),而海拔4300 m和4700 m两者间差异不显著.相关分析和多重逐步回归分析表明,影响每个海拔光能利用效率季节变化的主要因子为空气温度,相对湿度以及地表水分指数,这3个因子共同解释了99％以上的光能利用效率的季节变化,其中空气温度的贡献最大,相对湿度的贡献次之,地表水分指数的贡献最小,这说明在3个海拔的任何一个海拔高度,温度对光能利用效率季节变化的胁迫作用大于水分对光能利用效率季节变化的胁迫作用.多重逐步线性回归分析表明,生长季节均土壤含水量是决定生长季节均光能利用效率沿海拔高度分布的主导因子.单因子线性回归分析表明,地表水分指数可以定量化高寒嵩草草甸生态系统水分状况,它同时可以反应土壤水分、近地表空气湿度以及生态系统植被含水量状态.因此,在高寒嵩草草甸生态系统,用地表水分指数反应生态系统尺度水分对光能利用效率的胁迫作用是可行的.