基于植被盖度和高度的不同退化程度高寒草地地上生物量估算

由于气候变化和不合理的人类活动，20世纪80年代以来青藏高原高寒草地发生严重退化。地上生物量是评价草地退化的直观指标。通常采用植被盖度和高度来估算草地地上生物量，但草地退化后，植被盖度和高度与地上生物量之间的关系是否会发生变化目前还不清楚，这影响着退化草地生物量估算的精度。通过多元回归分析研究了青藏高原中部和东北部高寒草甸、高寒草原在不同退化程度下植被盖度和高度与地上生物量的关系。结果表明：（1）高寒草甸与高寒草原地上生物量整体上及不同退化阶段都没有显著差异（P>0.05）。（2）随着退化程度的加剧植被盖度和高度对地上生物量的影响也发生改变，体现在未退化阶段地上生物量主要受植被高度影响，退化后主要受植被盖度影响。（3）无论是高寒草甸还是高寒草原分退化程度的回归模型估算结果都较不分退化程度模型估算的生物量更接近实测值。我们建议在退化高寒草地研究中采用盖度和高度估算生物量时，根据退化阶段采用不同的估算模型。     

放牧对高寒草甸地表特征和土壤物理性状的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择五种处于不同放牧强度的高寒草甸为研究对象,进行放牧对高寒草甸植被演替规律和土壤对放牧压力的响应过程研究,为合理利用和提高草地生产力提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,高寒草甸地上生物量呈急剧下降趋势,由禾草草甸的646.24 g/m2下降到小嵩草草甸的328.16 g/m2,容重逐渐减小;在小嵩草草甸阶段地表逐渐出现塌陷和裂缝,0~10 cm土层中根土体积比逐渐变大;土壤的质地类型发生变化,由禾草草甸粘壤土转变为壤质粘土;放牧强度对牧草返青开始时间和生长期都没有影响,但在重牧处理时,非生长季地温降低程度很明显。     

念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层土壤有机碳分布特征及影响因素

对念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层(0~20 cm)土壤有机碳分布特征进行研究,结果表明:有机碳密度平均为5.002 8±1.103 7 kg/m2,变异系数21.96%;在拔4421~4598 m内,随海拔升高表现增加→减少→增加的分布特征;与地上及10~20 cm土层生物量、20~30 cm含水量、土壤有机质、速效N、全N和全P含量呈显著正相关,与20~40 cm容重呈显著负相关。影响其的第1因子是植被盖度、地上生物量、20~30 cm地下生物量和20~30 cm含水量,第2因子是0~20 cm和20~40 cm容重及全P量,第3因子是有机质含量和速效N含量,第4因子是0~10 cm地下生物量,累计贡献率92.83%。     

高寒植被类型及其植物生产力的监测

监测并分析了高寒草甸二种不同植被类型的生态环境条件、植物种类组成、生物量变化规律及其差异。研究表明：距离相近且海拔高度基本相同的矮蒿草草甸和金露梅灌丛草甸二种群落内部,由于受地形部位影响,虽然降水基本相同,但地表受热及蒸发量不同,土壤湿度存在明显差异。受上述环境条件特别是受土壤温湿度条件的限制,二种群落内的植物种类不同,地下、地上生物量的变化也不同,一般在山地阴坡主要分布着以金露梅灌丛为优势种外,多以线叶蒿草、小蒿草、羊茅、及其它杂草类为伴生种的金露梅灌丛草甸植被类型,而主要分布于滩地的矮蒿草草甸多以垂穗披碱草等植物为伴生种的湿中性植被类型,属典型的高寒草甸植被类型。生物量监测结果的比较分析表明,群落的地上生物量为：矮蒿草草甸 > 金露梅灌丛草甸;地下生物量随植被类型的不同,其峰值与谷值出现时间不一致。年内地下净生产量为：金露梅灌丛草甸 > 矮蒿草草甸。地下生产量周转值为：矮蒿草草甸 > 金露梅灌丛草甸。     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量研究进展

高寒草甸是广布于青藏高原的主要植被类型,它是青藏高原大气与地面之间生物地球化学循环的重要构成部分,在区域碳平衡中起着极为重要的作用。基于对青藏高原主要高寒草甸生态系统类型CO2通量研究方面的综述,系统分析了高寒草甸生态系统CO2通量日、季、年等不同时间尺度的变化特征以及温度、光合有效辐射、降水等主要环境因子对高寒草甸生态系统CO2通量的影响;同时,结合其他地区草地生态系统,就青藏高原三种典型高寒草甸生态系统类型源汇效应和Q10值进行了比较;最后,结合青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量研究的现实与需要,提出了当前存在一些不确定性和有待深入研究的问题。     

青藏公路铁路沿线生态系统特征及道路修建对其影响

根据2001—08和2002—08月野外调查数据及2001年1：100万中国植被图、1996年1：400万青藏高原植被区划图和2000年青藏铁路沿线自然保护区分布及功能区界调整图，以青藏公路铁路沿线植被生态系统为研究对象，运用ARCVIEW和ARC／INFO软件研究青藏公路铁路建设对沿线生态系统结构的影响，结论如下：①青藏公路铁路南北跨越9个纬度，东西跨越12个经度，共穿越青东祁连山地草原地带、柴达木山地荒漠地带、青南高寒草甸草原地带、羌塘高寒草原地带、果洛那曲高寒灌丛草甸地带和藏南山地灌丛草原地带6个自然区，对植被类型的统计结果显示了地带性。②青藏公路铁路的建设对生态系统产生直接的切割，使景观更加破碎。③青藏公路铁路的建设直接破坏沿线植被生态系统(主要为50m缓冲区内)，年损失总净初级生产量为30504．62t，损失总生物量432919．25～1436104．3t／a。损失总净初级生产量占1km缓冲区年净初级生产量535005．07～535740．11t／a的百分比为5．70％，占10km缓冲区年净初级生产量3408950．45～3810480．92t／a的0．80～0．89％；损失生物量占1km缓冲区生物总量7502971．85～25488342．71t／a的5．70％，占10km缓冲区总生物量43615065．35～164150665．37t／a的0．80％～0．89％。     

青海海北高寒草甸五种植被生物量及环境条件比较

分析了高寒草甸不同植被类型植物种类组成、生物量变化规律及其差异。研究表明不同植被类型的分布与土壤湿度和温度有很大的关系。藏篙草草甸、金露梅灌丛草甸、矮篙草草甸、正恢复的矮篙草草甸、小嵩草草甸这5种不同植被类型所对应的土壤湿度依次降低，而所对应的土壤温度依次升高；植物种类数量表现为矮嵩草草甸＞金露梅灌丛草甸＞小篙草草甸＞正恢复的矮篙草草甸＞藏篙草草甸。地上生物量高低依次为小嵩草革甸＞矮嵩草草甸＞金露梅灌丛草甸＞正恢复的矮篙草草甸＞藏篙草草甸；地下生物量则表现出金露梅灌丛革甸＞矮嵩草甸＞小篙草草甸＞正恢复的矮篙草草甸的特征，而其在年内的周转值表现出金露梅灌丛草甸＞正承复的矮嵩草草甸＞小篙草草甸＞矮篙草草甸;土壤有机质的季节变化表现为0—40cn整层土壤有机质含量小嵩草草甸＞金露梅灌丛草甸＞矮嵩草草甸＞正恢复的矮篙草草甸，0—10cm的表层土壤有机质金露梅灌丛草甸＞矮嵩草草甸＞小嵩草草甸＞正恢复的矮篙草草甸。     

不同放牧方式下青海湖和黄河源区湖滨带高寒草原和高寒草甸生态系统呼吸研究

于2012年8月15~20日(植物生长季)和10月26~31日(非植物生长季),在青海湖国家级自然保护区湖滨带的高寒草原和三江源国家公园黄河源区湖滨带的高寒草甸中,分别设置了高寒草原禁牧、轮牧、持续放牧和高寒草甸轮牧、持续放牧采样地,采用Li-8100A自动土壤CO2观测系统,测量高寒草原和高寒草甸生态系统呼吸通量,同时测定了其地上生物量及土壤理化性质。研究结果表明,在8月采样日(植物生长季),轮牧、禁牧和持续放牧下高寒草原、轮牧和持续放牧下高寒草甸的平均生态系统呼吸通量分别为8.72μmol/(m~2·s)、6.42μmol/(m~2·s)、5.45μmol/(m~2·s)、3.10μmol/(m~2·s)和2.19μmol/(m~2·s),其平均温度敏感性分别为3.32、2.72、2.46、4.48和3.30。在不同放牧方式下,湖滨带高寒草原和高寒草甸生态系统呼吸通量和温度敏感性都差异显著(n=6,p0.05)。在轮牧方式下,高寒草原采样地中,0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm深度土壤全碳含量分别为4.756 5%、4.435 8%和4.195 1%,全氮质量比分别为4.078 3 g/kg、3.695 0 g/kg和2.946 7 g/kg,显著高于其它放牧方式下的高寒草原和高寒草甸。相对于禁牧和持续放牧方式,轮牧方式能有效保持土壤肥力,并为生态系统呼吸提供基质,具有明显的生态效益。     

藏北高山嵩草草旬植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响，了解高寒区草甸沙漠化的原因，选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区，按照沙漠化的不同程度设置样地，系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化，结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异；在中度和重度沙化区，高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代，而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长；从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘，植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多；中度沙化草甸的Shannon-Wiener指数和均匀度指数最大，而优势度指数最小；在沙化过程中，高寒草甸的植被盖度显著下降，地上生物量也在下降，虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区，但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。     

高寒草甸草地退化对土壤水热性质的影响及其环境效应

青藏高原高寒草甸草地的大面积退化,将改变浅层土壤的水热性质,影响地表水热交换,甚至导致区域生态环境的变化。本文通过系统分析典型原生高寒草甸与中度退化高寒草甸的植物群落特征、地上地下生物量和土壤理化特征的差异,研究高寒草甸草地退化对土壤水热性质的影响及其环境效应。结果表明:随着高寒草甸草地退化,植被覆盖度显著降低(p<0.01),适应旱生、深根系的杂草侵入适应湿润生境、浅根系的以莎草科植物为主的原生植被,生物多样性显著增加(p<0.01);草毡表层(0～10 cm)地下生物量显著减少(p<0.01),30～50 cm地下生物量显著增加(p<0.01)。草毡表层变薄降低了土壤容重的垂向异质性,使表层土壤容重显著增加(p<0.01),土壤颗粒显著变粗(p<0.01)。受浅层土壤有机质降低和土壤容重增加的影响,中度退化高寒草甸土壤的持水量和饱和导水率降低,土壤导热率升高。高寒草甸草地植被退化,土壤持水量、饱和导水率降低和导热率增加将加速地表水热交换,对高寒草甸草地退化和下伏多年冻土消融都可能是正反馈。     

雅鲁藏布江源头区的植被及其地理分布特征

雅鲁藏布江源头区是国家级重要生态功能区,该区域自然背景资料极为缺乏。2002—06和2002—11,结合遥感影像数据,对源头区主要河谷典型地理环境位点植被进行了2次地面踏勘。结果表明：源头区主要植被类型有高寒草原、高寒草甸、高寒灌丛以及高寒垫状植物和流石坡植物。高寒草原类型主要有紫花针茅(Stipa pur purea)草原、青藏苔草(Carex moorcroftii)草原、固沙草(Orinus thoroldii)草原、藏白蒿(Artemisia younghusbandii)草原、藏沙蒿(Artemisia weiibyi)草原。高寒草甸主要类型有高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸、藏北嵩草(Kobresia littledalei)、三角草(Trikeraia hookeri)草甸。高寒灌丛的主要建群种有小叶金露梅(Potentilla parvifolia)、金露梅(Potentilla fruticosa)和变色锦鸡儿(Caragana versicolor)。在雪线附近有由多种高寒植物组成的垫状植物群落和流石坡稀疏植物。对群落的物种组成,分布区的土壤、水分等生态要素以及植被地理格局进行了概括性描述。     

三种高寒草甸植被分布及与湍流交换通量关系的比较

对海北定位站分布的金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸、藏嵩草沼泽化草甸3种高寒植被类型群落结构、感热(H)和潜热(LE)通量比较观测表明,3种植被类型年地上净初级生产力表现出矮嵩草草甸(318.600g/m2)>藏嵩草沼泽化草甸(258.341g/m2)>金露梅灌丛草甸(217.695g/m2)。植物种类组成有矮嵩草草甸(54种)>金露梅灌丛草甸(47种)>沼泽草甸(24种)。3种植被类型区近地表大气能量交换过程中,LE和H的月际变化明显,而且随植被类型的不同月际变化差异显著。3种不同植被类型在年内均表现出H LE>0,表明在青海海北高寒草甸地区,太阳辐射强烈,近地层湍流输送明显,地表为一热源。3类型高寒草甸植被的年地上净生产量基本与波文比(β)呈现正效应,与LE H呈现明显的反效应。植物种类组成基本与LE H有反效应,与β呈明显的正效应。     

青藏高原太阳辐射对高山草甸净生态系统二氧化碳的影响(英文)

On the Tibetan Plateau, the alpine meadow is the most widespread vegetation type. The alpine meadow has a low biological productivity and low vegetation coverage in the growing season. The daytime NEE between the atmosphere and the alpine meadow ecosystem was influenced by solar radiation. To analyze the characteristics of change in NEE and to calculate the parameters related to photosynthesis and respiration in different solar radiation environments, the NEE measurements were taken in Damxung from July to August in 2003, 2004, 2005 and 2006 using the eddy covariance technique. Solar radiation was grouped into three levels according to the net radiation, which was more than 155 W m-2 d-1 on clear days, 144±5 W m-2 d-1 on partly cloudy days and less than 134 W m-2 d-1 on cloudy days. The diurnal relationships between NEE and PAR varied with differences in solar radiation, which was a rectangular hyperbola form on clear days, two different concave curves on partly cloudy days and an irregular triangle form on cloudy days. The mean CO2 absorption rate showed a decreasing trend with increasing solar radiation. The daytime absorption maximum occurred around 10:00 on clear days with an average of slightly less –0.2 mg m-2 d-1, around 11:00 on partly cloudy days with an average of about –0.2 mg m-2 d-1, and around 12:00 on cloudy days with an average of about –0.25 mg m-2 d-1. As solar radiation increased, the Amax and the Q10 decreased. However, the R10 increased and the maximum of the α occurred on partly cloudy days. The optimum net solar radiation was about 134–155 W m-2 d-1, which induced a PAR of about 1800-2000 μmol m-2 s-1 and soil temperature at a depth of 5 cm of about 14℃. Therefore, on the Tibetan Plateau, the alpine meadow ecosystem will have a higher carbon absorption potential while solar radiation decreases in the future.     

Responses of aboveground biomass of alpine grasslands to climate changes on the Qinghai-Tibet Plateau

Aboveground biomass in grasslands of the Qinghai-Tibet Plateau has displayed an overall increasing trend during 2003-2016, which is profoundly influenced by climate change. However, the responses of different biomes show large discrepancies, in both size and magnitude. By applying partial least squares regression, we calculated the correlation between peak aboveground biomass and mean monthly temperature and monthly total precipitation in the preceding 12 months for three different grassland types (alpine steppe, alpine meadow, and temperate steppe) on the central and eastern Qinghai-Tibet Plateau. The results showed that mean temperature in most preceding months was positively correlated with peak aboveground biomass of alpine meadow and alpine steppe, while mean temperature in the preceding October and February to June was significantly negatively correlated with peak aboveground biomass of temperate steppe. Precipitation in all months had a promoting effect on biomass of alpine meadow, but its correlations with biomass of alpine steppe and temperate steppe were inconsistent. It is worth noting that, in a warmer, wetter climate, peak aboveground biomass of alpine meadow would increase more than that of alpine steppe, while that of temperate steppe would decrease significantly, providing support for the hypothesis of conservative growth strategies by vegetation in stressed ecosystems.     

青海高寒草甸退化演替中的植被指数

随着气候变化和人为活动干扰,高寒草甸退化已成为青藏高原严重的生态环境问题,精准识别其退化程度并制定相应恢复策略,对实现高寒草甸可持续发展具有重要意义。目前,低空间分辨率MODIS数据为草地遥感监测的主要数据源,但难以满足景观破碎度或异质性较强地区的应用。本研究基于野外调查资料,利用多源遥感数据（MODIS、Landsat、Sentinel-2）研究不同空间分辨率归一化植被指数（NDVI）对高寒草甸退化演替的响应,为准确评估青藏高原高寒草甸退化程度提供依据。结果表明：（1）随着高寒草甸退化,植被群落优势种演化趋势为禾草—矮嵩草—小嵩草—杂草群落;植被高度和生物量先快速下降,然后缓慢下降或趋于稳定,植被覆盖度和NDVI的变化呈相反特征。（2）随着湿地草甸旱化,植被群落优势种从藏嵩草演变为矮嵩草或小嵩草,湿地旱化初期植被高度、生物量和覆盖度平均值略低于原生湿地,NDVI略大于原生湿地,差异不显著。（3）植被高度、覆盖度和生物量与Sentinel-2或Landsat的NDVI相关性均优于MODIS,说明Sentinel-2和Landsat的NDVI对高寒草甸退化演替过程更加敏感,采用该数据能更准确评估高寒草甸退化程度。     

我国高寒草甸碳循环研究进展

在我国，高寒草甸是广布于青藏高原的主要植被类型之一，它对青藏高原大气与地面之间的能量平衡、水气交换、生物地球化学循环有着极其重要的作用。近年随着人们对全球气候变暖问题的日益关注，高寒草甸，这个全球气候敏感生态系统的源、汇动态及其影响因素的研究，成了认识全球碳循环的关键之一。分析了草地生态系统在碳循环研究中的地位和重要性，对我国高寒草地生态系统碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述，包括植物、凋落物和土壤三大碳库以及主要含碳温室气体通量等。     

祁连山南坡灌丛草甸生物量变化与水热因子的关系研究

通过野外调研和室内实验,研究了祁连山南坡灌丛草甸地上生物量的生长季变化,并对地上生物量与水热因子的关系进行了探讨。结果表明：在不同区域群落结构有所不同,覆盖度越低,上层和下层的植物高度越低,丰富度和多样性越小。但均匀度还受草场退化阶段的影响,群落结构相对稳定,植物的均匀度越高;地上生物量的年内变化是单峰曲线,乌鞘岭和门源的地上生物量在7月份最大,祁连和野牛沟的地上生物量在9月份最大;地上生物量的积累与前1月和前2月的气温和降水正相关,与前4月的气温也正相关,并且对气温变化的敏感性大于降水,但与地温和土壤水分的相关性不明显,前1月表层地温较高对地上生物量的积累有积极作用;对于地上生物量积累,日气温、日相对湿度、降水量有直接正向作用,而日最高气温、日最低气温、日水汽压有直接负向作用,5 cm、20 cm地温和0~10 cm、20~30 cm土壤水分也有直接正向作用,而10 cm地温和10~20 cm土壤水分也有直接负向作用。