祁连山南坡不同海拔土壤与植被位移后土壤碳氮的短期变化特征

在祁连山冷龙岭南麓坡地进行不同海拔的土壤植被的整体双向移地实验,以探讨气候变化对土壤碳、氮含量及其比例的影响.结果表明: 土壤植被移植后土壤因原生状态不同而存在差异,移地后土壤有机质含量总体表现出随海拔升高而升高,部分移植后在海拔3 600～3 800 m处略有下降;土壤全氮变化比较复杂.从不同高度移植到各海拔后,除从海拔3 400 m移到各海拔的土壤碳氮比先升高后降低外,其它3个高度移植后土壤碳氮比随海拔升高而升高.受气候影响和原生植被类型差异,土壤碳、氮及碳氮比波动变化明显.     

季节性放牧对黄河源区高寒草甸植被耗水量及水分利用效率的影响

研究季节性放牧对植被耗水量、水分利用效率的影响,是探索如何提高高寒草甸水源涵养能力的重要内容之一。以青藏高原三江源高寒草甸季节性放牧样地与自然放牧样地为研究对象,分析了季节性放牧和自然放牧条件下高寒草甸植被耗水量、水分盈亏量、水分利用效率（WUE）的动态变化及其与环境因素的关系。结果表明：在植被生长季（5-9月）,季节性放牧样地和自然放牧样地植被耗水量在5月开始增加, 7月达最高,分别为160.94 mm和145.96 mm,季节性放牧样地植被总耗水量（395.52 mm）比自然放牧样地（348.14 mm）高13.61%。生长季平均来看,季节性放牧样地和自然放牧样地5-9月水分正盈余,分别为13.58 mm和70.96 mm,但在植物生长旺季（8月）略有亏缺。季节性放牧样地和自然放牧样地植被耗水量均与降水量呈弱的正相关关系。季节性放牧样地植被地上净初级生产量（ANPP）、地下净初级生产量（BNPP）和总的净初级生产量（NPP）比自然放牧样地分别高32.54 g·m^-2、5.96 g·m^-2、38.50 g·m^-2,季节性放牧样地ANPP的水分利用效率（WUE）比自然放牧样地高53.85%,而BNPP、NPP的WUE比自然放牧样地分别低13.06%和9.97%。这表明,季节性放牧可提高植被生产量和耗水量,但对高寒草甸WUE的影响因放牧方式不同导致地上、地下生物量分配格局不同而有所差异。     

青藏高原净生态系统碳交换量的遥感评估模型研究

青藏高原作为世界海拔最高的区域,是全球气候变化的敏感区之一。定量估算这一区域的净生态系统碳交换量（NEE）有利于理解陆地生态系统碳平衡对未来气候变化的响应。本文构建了一个模拟该地区NEE动态变化的净碳收支模型（NCBM）。该模型由来源于MODIS影像的增强型植被指数（EVI）、陆地表面水分指数（LSWI）以及来源于地面观测的空气温度和短波辐射共同驱动,并利用青藏高原地区的3种植被类型（包括高寒灌丛、高寒湿地和高寒草甸）的碳通量长期观测数据对模型进行了校准和验证。结果表明,在模型校准站点年,NCBM模型可以模拟NEE观测值81%的变化,均方根误差（RMSE）为0.03molC/m2/d,模型效率（EF）为0.81。在模型验证站点年,NCBM模型可以预测NEE观测值84%的变化,RMSE为0.03molC/m2/d,EF为0.81。在大多数情况下,NCBM模型可以清晰地模拟各植被类型的NEE季节和年际变化。此外,NCBM模型因为结构简单,模型驱动变量易于获取等优势,具有在区域尺度上模拟NEE时空变化的潜力。但是该模型还需要进一步的改进和发展,特别需要提高对植被非常稀疏地区NEE变化的模拟能力。     

1991—2015年三江源河曲高寒草甸干湿状况及牧草产量变化的气候归因研究

以三江源东部河曲高寒草甸为研究对象,通过分析1991—2015年气温、降水、潜在蒸散、湿润指数和牧草产量变化特征,探讨了地区干湿状况对牧草产量的影响。研究表明：1991—2015年河曲高寒草甸潜在蒸散以3.5 mm·a^-1的速率增加（P<0.01）,在年降水量按2.3 mm·a^-1呈非显著性（P>0.05）增加的趋势下,地区干湿状况基本保持平稳（多年均值为0.52）,隶属于半湿润气候区。25年来牧草干重产量平均为303.7 g·m^-2,并以3.0 g·m^-2·a^-1的速率下降。分析牧草产量与影响干湿状况的气候因素之间的相关性发现,气温对牧草产量影响不明显（P>0.05）,降水量表现为正相关关系（P>0.10）,说明该区域降水是牧草产量提高与否的主导因素;牧草产量与潜在蒸散表现为负相关关系（P>0.10）,与湿润指数表现为正相关关系（P>0.10）;在生长季时期,牧草产量与降水量、潜在蒸散和湿润指数的相关性关系达到了显著水平（P<0.10）,说明牧草产量在生长季对地区环境条件湿润与否较为敏感。     

祁连山海北冬春气温度化对草地生产力的影响

祁连山海北地区冬春气温与高寒草甸牧草产量具有很高的反相关关系。冬春气温升高导致牧草产量有所下降,主要原因是冬春气温升高,使冬季土壤冻结层变薄,土壤水分散失严重;     

祁连山海北冬春气温变化对草地生产力的影响

祁连山海北地区冬春气温与高寒草甸牧草产量具有很高的反相关关系。冬春气温升高导致牧草产量有所下降,主要原因是冬春气温升高,使冬季土壤冻结层变薄,土壤水分散失严重;在牧草营养生长阶段初期,又正值我国北方天气气候“干旱”胁迫最严重的时期,自然降水量显得不足,进而限制了牧草生长发育的水分需求,最终影响到牧草年产量的提高。对冬春气温进行主成分处理后建立的气温影响牧草产量的回归关系表明,回归模型拟合率较高,试报１９９５年牧草产量误差很小,效果良好。     

长江黄河源区气候变化及植被生产力特征

近半个世纪以来长江、黄河源区的气温、蒸散量升高的倾向率趋势明显,而且东部大于西部,气温、蒸发在一定的时空尺度上波动变化明显,是导致区域生态环境变化的重要原因,而年降水量变化态势较为平稳.1987年以来土壤湿度下降明显,表明在气候温暖化状况下,土壤蒸发量远大于降水的补给量,导致土壤向暖干化发展.1987年以来植被地上净初级生产力在气候环境影响下,年际波动明显,而且在近十几年也下降明显.     

祁连山海北高寒湿地40～80cm土壤温度状况观测分析

海北高寒湿地土壤水分达超饱和状态,土体热容量大,因而地温在随时间进程中变化平稳,日、年较差较小。年内季节冻土并不深厚,多维持于１ｍ左右,小于高山草甸土分布区。由于５０ｃｍ层次年平均地温仅为１．２℃,暖季的６～９月平均为２．８℃左右。因此,按温度诊断特点来看,该类型高寒湿地土在中国土壤分类中属寒冷性土壤温度状况,仍为正常有机上。     

温度对青藏高原高寒灌丛CO2通量日变化的影响

应用涡度相关技术连续监测的CO₂通量及温度数据(2003年1月1日至2004年12月31日),分析了青藏高原高寒灌丛净生态系统CO₂交换(NEE)日变化与温度之间的关系.结果表明:1)在暖季夜间(21:00至次日06:00时)温度与NEE变化呈显著正相关关联,而白昼(07:00~20:00时)NEE变化与温度无显著关联;2)在冷季不论夜间还是白昼,NEE变化均与温度密切相关,温度是决定冷季高寒灌丛生态系统CO₂交换的主要因素.在全球气候变暖背景下,青藏高原气候变化呈现出冬季增温率明显高于春、夏季特征,未来气候变暖导致的增温效应可能会加速青藏高原高寒灌丛生态系统CO₂排放,使其作为碳汇的能力而减弱.     

祁连山海北高寒湿地植物群落结构及生态特征

海北高寒湿地系沼泽型和湖泊型湿地相并存.海北高寒湿地植物种类组成较少,从湿地中央到边缘植物优势种组成不同,群落结构变化明显.中部以帕米尔苔草为主要植物建群种的沼泽草甸,边缘地带以藏嵩草为主要建群种的沼泽化草甸,从中央到边缘地带主要有25种植物组成,隶属10科20属.高寒湿地植物有较高的地上生物量(349.373 g·m^-2)和地下生物量(仅1~40 cm层次最高可达10769.301 g·m^-2),而且地下部分远高于地上部分,地下生物量从表层到深层基本均匀下降,与矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸区的地下生物量分布截然不同.因湿地帕米尔苔草、藏嵩草、黑褐苔草、华扁穗草等为主的植物粗纤维高,牲畜利用率下降,不论地上还是地下对土壤有机物的补给均较高,多年的积累使其海北高寒湿地有深达2~3 m的泥炭层,使湿地形成一个非常重要的碳库.在气候变暖的条件下,这些未分解或半分解的土壤有机物质(或残体)将加速分解,对大气有更多的CO₂、CH₄等温室气体的排放.