青藏高原高寒草甸生态系统碳氮循环研究课题组简介

<正>本课题组主要针对青藏高原草地大面积退化及由此引发的一系列生态环境问题,从植被及土壤生态功能恢复和区域可持续发展的角度出发,以高寒草甸、重度退化草地和人工恢复重建草地为研究对象,利用植物营养生态学、恢复生态学的理论知识和稳定同位素标记技术,研     

青藏高原沼泽及高寒草甸生长期内CO2排放

采用静态箱-便携式红外色谱法对青藏高原风火山地区沼泽草甸和高寒草甸两类生态系统CO2排放通量进行了研究.结果表明:生长期内两类生态系统之间及同一生态系统内部不同的退化程度之间CO2排放通量均存在较大差异.其中:未退化沼泽草甸较高寒草甸CO2的排放通量同比高出65.1%～80.3%;中度退化沼泽草甸较高寒草甸CO2的排放通量同比高出22.1%～67.5%;然而,严重退化的高寒草甸比沼泽草甸CO2的排放通量反而高出14.3%～29.5%.对于同类型高寒草地,未退化沼泽草甸CO2的排放通量分别是中度退化和严重退化的1.12～1.69倍和1.41～3.86倍;严重退化高寒草甸CO2的排放通量分别是未退化和中度退化的1.11～1.78倍和1.04～1.79倍.     

超载放牧对那曲地区高山嵩草草甸植被退化的影响

选择那曲地区中部超载严重的高山嵩草草甸为研究对象,通过对不同超载程度的草地植被调查分析,结果表明:那曲地区中部高山嵩草草地超载严重,定居点附近超载高达3.60倍,超载最轻的草地也达到1.69倍;超载草场的多样性指数、植被盖度、地上现存生物量都显著低于围栏禁牧区;随超载程度的加大,莎草科植物、耐旱的杂类草、牲畜不喜食和不食的植物种有增加的趋势;综合分析超载下植被的不同特征变化并与现有的高寒草甸、草原类退化草地分类指标体系比较,初步认为,那曲地区的高山嵩草草甸都呈现退化加剧的趋势,已达到重度-中度退化程度,极重度超载区达到重度退化程度,重度和中度超载区达到中度退化程度,其比例分别达到9%和91%,远大于1996年的调查数据.     

氮添加对不同坡度退化高寒草地植被恢复的影响

为了研究氮素添加对不同坡度退化高寒草地植被恢复的影响,对青海省三江源区果洛藏族自治州不同坡度(7°缓坡25°,陡坡25°)的退化高寒草地进行氮添加试验,以探讨外源氮添加技术在不同坡度退化高寒草地植被恢复中的适宜性。结果表明:氮添加能提高植被地上生物量、植被高度、多度、总盖度以及物种分盖度之和,氮添加与坡度间的交互作用能显著改变植被地上生物量和平均高度(P0.05);坡度间植被特征存在显著差异(P0.05),氮添加可促进禾草类物种优势度更低的缓坡地的植被恢复,而对禾草类物种相对重要值更高的陡坡地没有显著影响。在退化高寒草地的恢复中,外源氮添加的促进效应依赖于坡度,更适宜于缓坡退化高寒草地的植被恢复。     

土地利用变化对高寒草甸植物群落结构及物种多样性的影响

以原生高寒嵩草草甸封育系统为对照,研究了不同土地利用对植物群落结构和物种多样性的影响,检验了不同人工重建措施对植被的相对影响程度.研究结果表明:高寒嵩草草甸草地退化导致植被稀疏、覆盖度下降、群落物种组成减少、群落中各功能群的比例发生变化、物种多样性降低.退化草地封育自然恢复7年后,恢复最快的是一年生杂草,其次是禾草类;重度退化草地改建成人工草地7年后,禾本科植物仍然是群落中的优势类群,但原生植被中的优势功能群--莎草类在任何人工草地中没有出现;经相关分析表明,物种多样性指数与均匀度指数呈极显著正相关(P＜0.01),与物种丰富度呈显著正相关(P＜0.05).不同土地利用条件下,各群落之间种相似性系数的变化表明,退化草地经过多年的封育,或经松耙补播后逐步向原生植被方向演替;人工草地逐步向退化演替方向发展.     

三江源区高寒草甸生物多样性影响因子分析——以称多县珍秦乡高寒草甸为例

文章以三江源区玉树州称多县珍秦乡围栏禁牧高寒草甸和围栏鼠害治理高寒草甸为研究对象,进行高寒草甸生物多样性影响因子的研究,研究结果表明:1.围栏禁牧和围栏(适牧)鼠害治理对提高草地群落生产力有一定效果;2.围栏禁牧对于草地生物多样性丰富度的增加效果不明显,围栏鼠害治理的同时进行适度放牧有利于草地生物多样性增加;3.高寒草甸草地生物多样性的主要限值因子是温度,而不是水份.     

试论玛沁县畜牧业经济发展与生态环境建设

就地处“三江源”头以草地畜牧业为主的玛沁县而言，生态环境建设与畜牧业经济协调发展，则我县今后各项工作的核心问题，科学合理的利用生态资源，维护生态平衡，将关系到县城经济发展的长远需要和，“三江源”流域地区人民生产、生活及畜牧业经济的可持续发展。本文旨在通过分析当地生态环境与畜牧业生产的关系以及目前现状和存在的问题。探讨实现畜牧业发展与生态环境建设良性循环的途经和策略。     

控制高原鼠兔对不同退化高寒草甸植物群落特征的影响

为了研究高原鼠兔对高寒草甸草地的影响,利用D型肉毒毒素颗粒对不同退化高寒草甸中的高原鼠兔进行控制处理,并对控制前后高寒草甸植物群落的盖度、群落组成、物种多样性、植物生物量等进行调查。结果表明:对高原鼠兔进行控制后,中度退化和重度退化高寒草甸草地中的植物盖度、地上植物生物量、禾本科牧草和毒杂草量显著增加;禾本科牧草在植物群落中的地位得到提升或进一步巩固,群落的物种均匀度指数有增加的趋势。说明控制高原鼠兔对高寒草甸植被恢复具有积极作用。     

若尔盖高寒草甸不同功能群植物数量特征对退化演替的响应

为了查明若尔盖高寒草甸退化过程中植物群落各功能群数量特征的变化趋势,2013年8月利用样方法对若尔盖县境内的沼泽草甸、草原草甸、中度退化草甸和重度退化草甸的植物群落和土壤环境进行了调查.结果为:草地退化过程中,禾本科植物密度、高度和重要值均无显著变化,仅盖度呈显著波动性变化;莎草科植物密度、高度、盖度在中度退化前均无显著变化,重度退化阶段显著降低,重要值呈持续显著下降趋势;豆科植物高度和盖度以中度退化阶段最高,但密度和重要值以草原草甸最高,重度退化阶段最低;蓼科植物密度、高度、盖度和重要值从沼泽草甸到中度退化阶段均显著增加,重度退化阶段消失;杂类草植物密度和盖度在退化过程中呈波动变化,高度和重要值呈波动性增加趋势.结果表明:高寒草甸不同退化阶段功能群植物的生长规律不尽相同,但严重退化可显著影响莎草科、豆科、蓼科和禾本科的生长.回归分析表明土壤氮、磷、钾含量是莎草科、豆科和蓼科的主要限制因子,这意味着向退化高寒草甸中同时施加氮、磷、钾三种肥料将可以促进莎草科、豆科和蓼科植物的生长,有利于高寒草甸生态恢复.     

高寒草甸演替趋势的研究

通过对高原草甸类为主的天然草地演替现状的调查分析,发现我省高寒草甸草地严重退化,演替呈逆向演替。其成因主要是日益不良的自然因素和人为的过度扰动,尤其鼠虫害、过度放牧和不合理的挖掘,对高寒草甸逆向演替作用十分显著。     

青藏高原退化草地恢复的制约因子及修复技术

 分析了退化高寒草地恢复的主要制约因素，包括植物种源、土壤微生物、土壤养分和人文因素；提出了针对这些制约因素的退化高寒草地恢复的主要途径：（1）研发乡土草种子采集、扩繁、包衣等技术，不同乡土草种种子组配及免耕补播技术，解决种源制约；（2）筛选适用于退化草地恢复的复合微生物菌种并研发菌剂，解决退化草地恢复的微生物制约； （3）研发以土壤养分调控为基础的植被恢复技术，解决退化草地恢复的土壤制约；（4）构建基于牧民新技术应用的草地适应性管理模式。分析认为，基于乡土草种、微生物、养分调控为主的物源途径的“近自然恢复”，有潜力成为青藏高原退化草地恢复的有效措施。     

Influence of land cover changes on the physical and chemical properties of alpine meadow soil

Taking the alpine cold meadow grassland in the southeastern part of the Qinghai-Tibetan Plateau as an example ,this researcdh deals with the characteristics of apline meadow soil property changes,including soil nutrients,soil physical properties and soil mositure content under differcent land coverage conditions.With the degradation of grassland vegetation and the decline of vegetation coverage ,soil compactness reduces ,gravel content increases and bulk density increases ,The originally dense root-system layer is gradually denuded,making the soil coarse and gravel .The change of the organic matter contents with the vegetation coverage change in the surface soil layer (0-20cm) has shown an obvious cubic polynomial curve process ,The organic matter contents increas rapidly when land coverage is above 60%,contrarily decreases on a large scale when land coverage is below 30%,Between 30%-60% of land coverage the organic matter contents remain stable,The total N and organic matter contents remain stable.The total N and organic matter contents in soil have shown quite similar change regularity ,Following this the mathematic equations are derived to describe such change processes ,Moisture content in soil changes sharply with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change has shown a quadratic parabola process,Results have shown that organic matter conternt and the total N content of the apline meadow soil decrease by 14890 kg/hm^2 and 5505kg/hm^2 respectively as the vegetation coverage reduces from 90% to less than 30%,the heavey changes of soil physical and chemical proerties with grassland degradation have made the recovery of alpine meadow ecological system impossible,The protection of alpine meadow vegetation is of vital importance to the maintenance of the regional soil environment and the regional ecological system.     

我国北方地区植被类型变化气候效应的虚拟数值试验

利用区域气候模式 (RegCM 2 )对东北西部、华北北部和西北东部、华北西部两个生态环境脆弱地区植被类型分别由草地变为农田和森林后对区域气候的影响程度进行虚拟数值试验 ,结果表明 ,我国北方地区植被类型由草地变为耕地或森林将使得这些地区夏季降水减少 ,温度升高 ,5 0 0hPa位势高度升高 ,副热带高压控制地区的位势高度降低 ,从而使副高减弱 ,不利于我国北方的降水增加 .从虚拟数值试验的对比中可发现 ,华北北部、东北西部地区植被类型改变比西北东部、华北西部地区植被类型改变所引起的降水减少、温度升高和副高减弱效果显著 .此外 ,对于同一个地区的植被类型改变而言 ,由草地变为森林比由草地变为耕地所引起的降水减少、温度升高和 5 0 0hPa位势高度变化效应大 .因此 ,根据数值试验结果可知 ,退耕还草可能是我国北方干旱半干旱地区改善环境的有效方式 ,华北北部和东北西部为开展有序人类活动的最佳地区     

1982——-2010年全国草地生长时空变化

基于遥感技术, 利用1982---2010年间NOAA-AVHRR卫星获得的归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)数据对全国29年来的草地生长动态变化及其与温度、降水的相关关系进行分析。结果表明: 29年来, 全国草地生长季NDVI总体上呈显著增加趋势(R²=0.25, p<0.01), 尤其是在1982?1999年间(R²=0.60, p<0.01), 而自20世纪90年代末开始失速。值得注意的是, 最近十几年(1999---2010年)草地生长季NDVI变化趋势的大小和方向基本上取决于起始年份的选择, 因而这一阶段草地生长的总体趋势不显著。不同地区、不同时段生长季NDVI变化趋势的空间分布存在较大差异。草地生长在1982---1999年间呈广泛(约占85%)增加趋势, 在1999---2010年间出现较大范围(约占50%)的逆转, 尤以干旱、半干旱地区的草地植被生长下降趋势最明显。水热组合状况是影响这一变化的主要原因。生长季平均NDVI与气候因子之间的相关关系分析表明, 全国大部分地区草地生长变化主要受降水驱动, 对于部分高寒和湿润、半湿润地区的草地, 生长季NDVI与温度关系密切, 温度上升对该地区草地生长有利。     

Diversity of Plant Species of Alpine Grassland in Nakchu of Tibet, China

0Introduction Biologicaldiversityconcernedwiththesumofvariouslivingbeingsandtheirprocesses,aswellasthebasisofharmonious coexistencebetweenmanandnatureplaysanimportantroleinecology,economy,esthetics,ethics,etc.Duetodeteriorationofglobal environment,acceler…     

基于无人机与机器学习的黄河源高寒草地植被覆盖度反演技术

针对高原高寒地区大面积草地植被覆盖度调查与实验过程中地面测量效率低下,遥感数据质量不佳、数量源受限与反演结果不确定等问题,在黄河源地区利用低空无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)遥感技术、统计建模与机器学习方法,开展基于可见光影像的高寒草地植被覆盖度反演与验证。结果表明:基于可见光构建的过绿指数与植被覆盖度的相关系数达0.676,比归一化差异指数高出近5.2%,具有较高的可靠性;利用过绿指数建立的高寒草地植被覆盖度统计模型中,对数模型和Gamma模型精度较高,但具有显著的地域差异性;直接利用低空无人机遥感波段值建立的机器学习模型精度显著优于各个统计模型,获得的均方根误差、估算精度、相对偏差和决定系数比统计模型中表现最优的对数模型分别提高2.68%、3.75%、7.35%和13.91%,且无需计算植被指数,在成本、效率和精度等方面具有较大的优势。     

新疆草地植被的地上生物量

2004年对新疆地区的草地地上生物量进行了大范围的调查,据此估算了新疆6种主要草地类型的地上生物量密度和总量,并探讨了草地地上生物量与环境因子的关系。结果表明,草原类型中,荒漠草原的地上生物量密度最小 (34.9 g C·m^-2),草甸草原最大 (87.3 g C·m^-2),而典型草原 (53.2 g C·m^-2)和高寒草原 (47.7 g C·m^-2)介于两者之间;草甸类型中,山地草甸 (117.4 g C·m^-2)的地上生物量密度显著高于高寒草甸 (58.1 g C·m^-2)。6种草地的地上生物量总量为14.65 Tg C,约占全国的10%。地上生物量主要集中于高寒草原和高寒草甸,两者占总量的41.7%;其次是典型草原、山地草甸和荒漠草原,分别占19.0%、18.3%和14.6%;草甸草原因分布面积小而使得其地上生物量最小,仅占总量的6.4%。草原和草甸地上生物量的控制因子存在差异：草原地上生物量主要受降水控制,而草甸地上生物量则与温度相关。除受气候影响外,草原地上生物量还与土壤含水率、土壤总氮含量正相关,而草甸地上生物量与土壤含水率、土壤总氮含量均不相关。     

Study on the Technology of Restoration and Giving a New Lease of Life to the Alpine Grassland Vegetation in the Constuction of the Qinghai-Tibet Railway

1BasicBackgroundoftheExperi mentalStudy1.1TheBasisandPurposeoftheStudyTheconstructionoftheQinghai TibetRailwayistheensuranceoftheprosperityandsustainable developmentofQinghaiProvinceandTibetAutonomousRegion.Throughscientificandexperimentalstudyandtheapplicationofnew technology,strengtheningtheprotectionofecologicalenvironmentandtherestorationofthesurfacevegetationaftertheconstructionaretheimportantworkcontentofbuildingtheQinghai TibetRailwayintotherailwayofenvironmentalprotection.Ontheq…     

伊犁河上游典型草地生态系统氮磷含量及化学计量特征

【目的】了解伊犁河上游典型草地养分限制状况,为不同草地类型群落营养循环及植物-土壤养分管理提供理论依据,也为该区域生态环境的改善提供科学依据。【方法】通过野外调查采样和室内分析测定,采用相关性分析方法,分析了不同类型草地群落植物-土壤氮、磷、钾含量及化学计量学特征。【结果】研究区不同草地类型植物群落植物地上部分和地下部分根系的氮、磷、钾含量变异较大,山地草甸草原和高寒草甸植物地上部分氮含量荒漠草原、半荒漠草原和高寒草甸的氮含量;荒漠草原和半荒漠草原植物地下部分根系的氮含量山地草甸草原、山地草甸和高寒草甸的氮含量;不同草地群落类型植物地上部分的P含量与植物N/P比值呈显著负相关,土壤N与土壤P含量、土壤P含量与土壤N/P比值分别呈显著正相关,土壤N和土壤N/P比值极显著相关,其相关系数为0.983。【结论】研究区土壤氮素缺乏,可以考虑在草地生长过程中适当添加氮肥。     

宁夏中部地区生态环境和生态系统受损评估研究

分析了宁夏中部地区的生态环境及生态系统受损问题．研究得出：在山区表现为植被锐减并导致草原退化、土地沙化和土壤侵蚀，而在川区则表现为引黄灌区的耕地盐碱化和环境污染．利用数学模式对不同生态系统进行受损评估表明：各地各类生态系统均不同程度受损，同时山区明显大于川区，自然系统明显大于半人工或人工系统。