高寒草甸植物多样性与营养的关系

以青藏高原典型高寒草甸为例，研究了施肥对植物群落生产力和物种多样性的影响。本文报道了这个实验的初步结果，就施肥对草地生产力和物种多样性的影响进行了分析，结果如下：(1)施肥提高生产力．施肥第1年和第2年，植物群落生产力显著增加；施肥第3年，生产力是施肥前的2倍多；(2)施肥使物种多样性降低，施肥第1年物种丰富度变化不显著；第2年施肥梯度上物种多样性差异显著；第3年最高施肥水平物种丰富度为对照的1／4；(3)施肥使草地质量提高．因为草地质量和生物量以及优良牧草比例直接相关，施肥使地上生物量明显增加，毒杂草比例降低，禾草比例增加，所以草地质量提高，说明施肥对改良草地有显著作用；(4)群落结构发生了明显的变化，施肥水平高时群落结构接近于生态位优先占领假说．随着施肥水平增加，各个物种重要值的最大值从0．107，0．183，0．585一直增加到0．775．不施肥时有10个物种地上生物量超过最大单种生物量的一半，最高施肥时只有一个。(5)对6个优势种进行的分析表明，只有垂穗鹅观草的生物量随着施肥水平的增加持续增加，其它物种都是减少的趋势，说明垂穗鹅观草的急剧增加可能是导致物种丰富度降低的原因。     

不同施肥梯度对甘南退化高寒草甸生产力和物种多样性的影响

研究了不同磷酸氢二氨施肥梯度对甘南退化高寒草甸生产力和物种多样性的短期影响．实验结果表明：生产力随施肥梯度迅速提高，但施肥对生产力的作用不是简单的线性正相关，存在一个阈值(30g／m^2)，超过这个值，施肥的作用就不显著了；物种丰富度随着施肥先略微增加，然后降低，Shannon多样性指数、均匀度指数均随施肥增加而下降，但在施肥梯度30g／m^2和60g／m^2之间基本不变；施肥形成的生产力梯度和物种丰富度的关系近似线性降低．为了恢复退化草甸的生产力，同时维持较高的多样性，施入磷酸氢二氨30g／m^2是经济而合理的．     

甘南高寒草甸物种多样性与生产力的关系

利用甘南高寒草甸植物群落丰富度、多样性、生产力的抽样调查资料,分析了不同空间范围内物种多样性与生产力的关系,探讨了其形成机制.结果显示:丰富度、Shannon-Wiener α多样性指数、Simpson α多样性指数与生产力之问的关系在合作分站和玛曲分站均呈显著正相关,在玛曲县欧拉乡为不相关;Pielou α均匀度指数与生产力的关系在玛曲分站呈显著正相关,在合作分站和玛曲县欧拉乡均为不相关;Whittakerβ多样性指数与生产力的关系在合作分站和玛曲分站均呈负相关,在玛曲县欧拉乡为不相关.综合三个地区的数据分析表明:随着空间范围的扩大,丰富度、三种α多样性指数与生产力趋向于正相关关系,Whittakerβ多样性指数与生产力趋向于负相关关系.如果要改善甘南高寒草甸草场质量、提高草场生产力,那么不仅要保护物种多样性,还要提高物种空间分布的均匀性、减少环境异质性.     

营养元素添加对青藏高原亚高寒草甸物种多度分布格局的影响

以青藏高原亚高寒草甸为研究对象,基于N,P,N+P耦合营养元素添加的控制实验,研究了群落内全部物种、常见种和稀有种的物种多度分布格局以及物种丰富度对N,P,N+P耦合营养元素添加的响应规律,并选取对数正态模型、幂分割模型、几何级数模型、Zipf模型以及中性模型对物种多度数据进行拟合.结果表明:1)P添加对物种丰富度的影响不显著,全部物种、常见种与稀有种的物种多度分布曲线的陡缓程度基本相同.随N,N+P耦合添加量的增大,全部物种与常见种的物种多度分布曲线都越来越陡峭,物种丰富度也都显著下降,表明在青藏高原亚高寒草甸N,N+P耦合添加会导致物种多样性的降低.2)比较CK,N15,P15,N15P15的物种多度分布曲线发现N+P耦合处理的物种多度分布曲线的陡峭度较CK,N15,P15处理的要陡,表明N+P耦合对物种多度分布格局的影响效应要强于单独的N,P的.3)分析施肥对物种多度分布模式的影响发现,全部物种的多度分布符合统计模型的对数正态模型以及基于生态位理论的幂分割模型、几何级数模型与Zipf模型.常见种的多度分布符合几何级数模型与Zipf模型,而稀有种在同时符合这两种基于生态位分化的模型外,呈现出符合中性模型的趋势.说明多种不同模型可以拟合同一生境的物种多度分布,常见种和稀有种通过不同的响应方式共同维持着亚高寒草甸生态系统的物种多样性.     

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.     

内蒙古草原锡林河流域植物群落生物量及多样性沿土壤水分含量梯度的变化

在内蒙古草原锡林河流域土壤水分含量梯度上,测定土壤含水量并调查植物群落样方,探讨植物群落生物量及多样性沿水分梯度的变化.发现植物群落地上生物量和物种丰富度与土壤含水量之间呈显著的单峰关系;而香侬威纳指数和Pielous均匀度指数与土壤含水量之间不存在显著的相关关系.植物群落物种丰富度和香侬威纳指数与地上生物量之间呈显著的正相关关系;而Pielous均匀度指数与地上生物量之间不存在显著的相关关系.结果表明土壤含水量对半干旱草原植物群落的丰富度和生产力的影响极为显著,但不同土壤含水量对群落均匀性的影响有限,说明除土壤含水量外还有其他因素影响草原植物群落的结构.     

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.     

The diversity of denitrifying bacteria in the alpine meadow soil of Sanjiangyuan natural reserve in Tibet Plateau

Denitrification is a dissimilatory biological process of denitrifying bacteria where oxidized nitrogen com- pounds (NO3? and NO2?) are used as alternative electron acceptors and fixed nitrogen is transferred into the at- mosphere in form of N2, finally. I…     

放牧对青藏高原东缘高寒草甸土壤酶活性及土壤养分的影响

对青藏高原四种不同放牧强度(围栏封育、轻牧、中牧和重牧)高寒草甸的土壤酶活性、土壤养分和植被群落特征进行了研究,探讨了不同放牧强度土壤酶活性和土壤养分及植被群落的相关性.结果表明:各样地土壤酶活性、士壤养分和植被群落特征有较大差异.土壤纤维素酶和淀粉酶活性与土壤有机质、速效氮质量分数及地上生物量变化一致,表现为围栏封育>轻牧>中牧>重牧,然而脲酶活性的变化趋势正好与之相反,表现为随着放牧强度的增加而增加.酸性磷酸酶活性和地下生物量变化一致,表现为轻牧>围栏封育>中牧>重牧.经分析,土壤酶活性和土壤养分密切相关,其中土壤淀粉酶和脲酶活性与土壤养分和植被特征的相关性最好,因此这两种酶活性可以作为评价青藏高原高寒草甸土壤质量的指标之一.     

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.     

高寒草地植物生态位适宜度与生产力和多样性的关系及其对放牧的响应

通过对高寒草地不同生境下植物生态位适宜度与生产力(地上生物量)及物种多样性(Shannon多样性指数)关系的研究表明:适宜度与生产力和多样性之间的总体关系均呈正的线性关系,牧草生长的适宜度决定着生产力和多样性,适宜度高的样区生产力和多样性亦高,它们之间整体上呈现出同步性.而在生境梯度上,适宜度值与生产力和多样性变化均呈显著差异,在实验研究的滩地、阳坡和阴坡地3种生境中,以阴坡地植物的适宜度最大,其生产力和多样性也最高,表明阴坡地牧草生长对环境条件的适宜程度最好.控制放牧的计算结果表明:随着放牧强度的增加,适宜度呈下降趋势,其生产力和多样性均有显著减少;在不放牧、轻牧、中牧和重牧4种处理中,以轻牧效果最好,具有推广应用价值.以上结果能够为高寒草地的保护和持续利用提供理论与定量依据.     

Relations between the underground biomass and soil organic carbon and nitrogen of the alpine meadow at the Eastern Margin of the Qinghai-Tibet Plateau

This article, by combining field investigation with laboratorial analysis, studies diverse alpine meadow at the Eastern Margin of the Qinghai-Tibet Plateau for the underground biomass dynamics, vertical distribution of the content of soil carbon and nitrogen, the connection between the biomass and the content of carbon and nitrogen. The studies show that underground biomass in the herb layer of upland meadow is more than that in the terrace meadow, while underground biomass in the upland shrubland is the most. The vertical distribution of underground biomass of each type is obvious as in shape of＂T＂. As to the distribution of the content of soil organic carbon in the three sample grounds, it showed that the deeper the soil the less the content of soil organic carbon. In May, unlike at terrace meadow, the underground biomass and the content of soil organic carbon in positive proportion, such revelation at upland meadow and upland shrubland is not apparent. In July, at upland meadow and terrace meadow the underground biomass and the content of soil total nitrogen in positive proportion, such revelation at upland shrubland is not apparent either.     

高寒草甸植物群落中物种多样性与种群变异性关系及其机制初探

对高寒草甸植物群落中36个物种的物种多样性与种群变异性的关系的研究结果表明:随着物种多样性的增加,种群变异性显著降低的有4个,显著增加的有1个,其余30个物种则表现出不显著的物种多样性-种群变异性的关系;1/4的物种随着多样性的增加平均种群生物量都有下降的趋势,这提供了自然群落中密度补偿存在的实验证据,而且几乎所有物种的均值-方差尺度系数Z值为1～2.这两方面的证据都与理论预期的种群变异性随多样性增加而增加的趋势不完全一致.这可能表明:多样性与种群变异性的关系随物种而异,或者说对群落中多样性与种群变异性关系的规律性认识目前的理论还无法做到,需要寻求新的模型来解释.     

禁牧放牧下温湿度对西藏那曲地区高寒草甸土壤碳矿化的影响

土壤碳矿化速率具有很多的影响因素,为检测不同温度和湿度梯度对土壤碳矿化的效应,本实验以西藏那曲地区高寒草甸禁牧和放牧2种管理方式的土样为研究对象,开展室内非原状土培养实验,分别设置了5个温度梯度(5、10、15、20、25℃)和2个湿度梯度(40%和60%土壤持水力),探讨了温度和湿度对土壤碳矿化速率的影响,并结合土壤相关指标的测定,探索土壤碳矿化速率在不同水平温度和湿度下的响应机制.结果表明土壤碳矿化速率主要受温湿度的影响.放牧类型60%土壤持水力的土壤碳矿化速率在温度较低时与禁牧类型没有明显差异,随着温度的增加土壤碳矿化速率显著增加(P<0.05);同一温度下,放牧类型40%土壤持水力的土壤碳矿化速率显著高于禁牧类型(P<0.05).放牧类型40%土壤持水力的土壤碳矿化速率平均值为(0.66±0.03)μmol·g-1·s-1,比60%土壤持水力的高73.7%;禁牧类型60%土壤持水力的平均值为(0.27±0.01)μmol·g-1·s-1,比40%土壤持水力的高3.8%.除了温湿度的直接影响外,改变土壤微生物群落的数量和活性以及土壤的理化指标,也会影响土壤碳矿化速率.随着温度的增加,培养前期及培养后期微生物量碳的变化较小,而培养中期微生物量碳显著增加(P<0.05).不同管理方式下土壤可溶性有机碳的变化也不一致      

高寒草甸51种菊科植物种子大小变异及其对种子萌发的影响研究

对青藏高原东缘高寒草甸51种菊科植物的种子大小变异及其对种子萌发的影响进行了研究,结果表明:该植物群落中菊科植物的种子百粒重为0.0034～1.599 g,种子的大小变异接近于3个数量级,种子大小呈现对数正态分布.80%的物种种子百粒重为0.0034～0.4000 g,表明该草地群落菊科植物中小种子植物占绝对优势.种子大小与萌发速度系数(CV)呈极显著负相关;与萌发速率指数(GR)呈显著负相关;种子大小与萌发百分数(G)、萌发时滞(L)以及萌发集中度(CD)没有显著的相关关系.     

生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响

生物炭不仅可以改良土壤理化性质,并且能够帮助土壤长期固碳从而减缓温室气体的排放。以江苏东台杨树人工林土壤为对象,设计4种生物炭添加量CK(0)、T1(40 t/hm²)、T2(80 t/hm²)、T3(120 t/hm²),探究生物炭及其季节动态变化对土壤理化性质、微生物量和碳源代谢的影响。结果表明:生物炭施入降低土壤含水率,却使得土壤pH升高; 生物炭导致土壤微生物量氮(SMBN)下降,并且SMBN具有明显季节动态变化,即冬春偏高、夏秋相对较低; 而生物炭没有明显改变土壤微生物量碳(SMBC),但SMBC季节动态变化明显。高浓度生物炭(T3)显著提高了微生物在Biolog平板上的AWCD(平均单孔颜色变化率),但对碳源代谢多样性影响不显著。主成分分析表明,相比不同的施炭处理,同一处理季节的差异更显著地影响了微生物碳源的代谢模式。     

松嫩平原碱化草甸朝鲜碱茅种群地上生物量与密度关系的定量分析

定量分析了松嫩平原碱化草甸朝鲜碱茅种群地上生物量与密度的关系,结果表明：朝鲜碱茅种群在孕穗期的平均单蘖质量和相应的地上生物量与密度表现为直线函数关系或幂函数关系;平均实生蘖质量与密度间呈直线关系;单位面积花序质量比率与密度间呈指数函数或幂函数关系;     

气温升高对青藏高原沼泽草甸浅层土壤水热变化的影响

采用被动升温方式,利用OTCs系统对青藏高原沼泽草甸生态系统分别进行3～5℃(OTC-80)和1～2℃(OTC-40)升温处理,研究下垫面浅层土壤水热变化特征并对其产生的生态环境效应进行探讨。结果表明:与对照点(Out-C)相比,在近地表气温平均分别增高4.87℃,1.40℃的情境下,浅层土壤持续冻结期显著缩短而融化期显著延长;近地表气温升高导致浅层土壤温度上升,积温增大,加速了表层土壤蒸发速度和植被蒸腾速率,浅层土壤因缺水而影响植被生长;浅层土壤温度升高将进一步加速寒区有机质的分解速率,降低土壤碳库稳定性,促使青藏高原气候进一步向暖干化发展;近地表气温升高还将导致物种减少甚至消失,严重威胁着区域经济发展和生态安全。     

青藏高原高寒草甸不同海拔梯度上增温和优势植物物种去除对生态系统碳通量的影响

在青藏高原高寒草甸的两个海拔梯度(3200 m 和 4000 m)上开展实验, 研究增温和优势植物物种去除对净生态系统CO₂交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)的影响。结果表明: 在2017年生长季, 两个海拔的GEP均高于ER, 表明这两个生态系统在生长季均表现为碳汇。低海拔(3200 m)的增温对生态系统C通量没有显著的作用, 原因可能是增温引起的水分限制。在较湿润的高海拔(4000 m)地区, 增温显著提高了生态系统C通量, 平均而言, 增温引起的GEP增加量(2.30 mg CO₂/(m²·s))高于ER (0.62 mg CO₂/(m²·s)), 导致NEE增加。两个海拔优势植物物种的去除对生态系统C通量均没有显著的作用, 原因可能是剩余物种的补偿作用, 因为去除处理对两个海拔的地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)的影响都不显著。增温和优势物种去除对两个海拔生态系统C通量没有显著的交互作用。研究结果揭示土壤湿度在调节高寒草甸生态系统C通量对气候变暖响应方面的重要性, 单一优势植物物种的去除可能不会对物种丰富的生态系统C通量产生较大的影响。     

都市残存林中樟树群落类型及物种多样性分析

选取武汉市残存林里常见的樟树(Cinnamomum camphora)林为研究对象,基于研究样地记录的15个样方中各物种的重要值,通过聚类分析中的组间连接法,对研究区域的残存樟树林进行了群落类型的划分;并运用Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数,对不同群落类型及不同结构层次的物种多样性进行了分析.结果表明：研究区域的残存樟树群落可划分为6个群丛,分别为：群丛1：樟－女贞－络石＋阔鳞鳞毛蕨群丛;群丛2：樟－女贞＋棕榈－中日金星蕨＋黑足鳞毛蕨群丛;群丛3：樟－海桐＋棕榈－井栏边草＋天葵群丛;群丛4：樟＋马尾松－海桐＋白花龙－络石＋阔鳞鳞毛蕨群丛;群丛5：樟－棕榈＋冬青－阔鳞鳞毛蕨群丛;群丛6：樟－栓皮栎－蕨群丛.其中Patrick丰富度指数R最高的是群丛1,Shannon-Wiener多样性指数H、Pielou均匀度指数J、Simpson多样性指数D均最高的是群丛4.研究区域内残存樟树群落,垂直结构上明显分为乔木层、灌木层和草本层三层.就各层的多样性指数而言,多数表现为草本层>灌木层>乔木层;而群丛4例外,表现为灌木层＞草本层＞乔木层.该研究可为武汉市残存樟树林植被的恢复提供基本的科学依据.