黑河上游祁连山区植物群落随海拔生境的变化特征

基于79个样地的野外调查数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)等方法,研究了黑河上游祁连山浅山区、阴坡、阳坡3种典型类型植物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:浅山区植被属于山地荒漠类型;阴坡植被沿海拔升高依次分异为山地荒漠、山地森林和高山灌丛,海拔2 500m和3 300m是它们的海拔分界线;阳坡植被在海拔3 200m截然分异为干旱类型和湿润类型.乔木物种多样性随海拔变化难于形成一定的格局;灌木物种丰富度随海拔升高呈现多峰分布格局,总体上高海拔低、低海拔高;草本植物物种多样性随海拔升高呈单峰变化.以上生态型的各优势种分别占据不同的海拔范围,祁连山主要乔木青海云杉分布在海拔2 500～3 500m的阴坡,其郁闭度随海拔升高而降低,在海拔3 300m以上海拔区域为零星分布.     

长白山北坡垂直植被带表土植硅体组合研究

长白山垂直分布的植被是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的缩影。对其北坡不同海拔高度植被带土壤中的植硅体进行初次研究,结果发现,该山北坡海拔700m到2630m的土壤中发育了形态和数量丰富的植硅体。不同植被带植硅体组合的含量各不相同,主要特征表现为随海拔升高示冷型的植硅体含量整体呈上升趋势,而示暖型的植硅体含量整体呈下降趋势。温泉附近土壤中的植硅体则表现出明显的与其上下相邻地点不同的特点。它对中国东北第四纪沉积物中植硅体组合的研究及第四纪古植被和古环境的重建可提供重要的基础性资料。     

祁连山不同海拔氮磷循环细菌数量变化特征

祁连山植被的水源涵养作用对于维持黑河的流量至关重要,地下微生物参与生态系统的物质和能量循环,维持了地上植被的稳定,因而具有重要的生态作用. 研究分析了祁连山冰沟流域不同海拔梯度上硝化细菌、反硝化细菌、固氮细菌、解磷细菌和植酸矿化细菌的数量随土壤深度的变化规律. 结果表明：随土壤深度的增加,氮磷循环细菌的数量下降;随海拔升高,硝化细菌相对减少,而反硝化细菌和固氮细菌呈增多的趋势. 典范对应分析（CCA）显示,硝化细菌的数量变化主要受地下生物量和土壤pH值的影响,而反硝化细菌、固氮细菌、解磷细菌和植酸矿化细菌主要受植被盖度、地上生物量和土壤含水量的影响. 聚类分析表明,低海拔（E1-2 905 m和E2-3 128 m）浅层土壤（0~40 cm）聚类,而其深层土壤（60 cm）与高海拔（E3-4 130 m）土壤聚类,说明高海拔处土壤发育与低海拔处深层土壤的早期发育相类似. 研究表明,高山地区氮磷循环细菌数量的变化受到海拔主导下植被和土壤理化因子的共同作用.     

喜马拉雅山脉中段南坡孢粉垂直分布特征及影响因素

研究现代孢粉沿海拔梯度分布、传播特征及其驱动因素,有助于提高基于孢粉重建古植被和古气候的可靠性。喜马拉雅山是全球中纬地区落差最大的山脉之一,其中段南坡植被垂直带谱完整,目前尚缺乏该垂直带谱孢粉现代过程研究。本研究通过喜马拉雅山脉中段南坡不同海拔26个表土样品(海拔梯度为3551～4444 m)的孢粉分析并整合前人表土孢粉数据(n=138,海拔梯度涵盖132～5000 m),系统分析了孢粉(包括组成、百分比含量、浓度及多样性)的垂直分异规律及其与气候、土地利用之间的关系。研究结果显示孢粉组合垂直分布特征能很好地代表植被垂直分布特征,年降水和暖季气温是影响孢粉分布的重要气候要素。孢粉丰富度沿海拔梯度无明显分异特征;而孢粉均匀度随海拔升高而显著降低(特别是海拔3500 m以上区域),能够代表植被群落随海拔的变化特征。常见乔木植物花粉(松属、云杉属、桦木属和栎属等)存在明显的向高海拔传播现象,且不同类型间传播能力差异较大;而柏科花粉传播能力差,能很好地指示局地植被。表土样品孢粉浓度随海拔升高呈现降低趋势,且高海拔地区较低的孢粉浓度一定程度上放大了由低海拔传播而来的乔木植物花粉对孢粉组合的影响。...     

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.     

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 800m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 400m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.     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响，采用野外自然降雨观测法，研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异，通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明:①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R2>0.55，P < 0.01）；入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R2>0.12，P < 0.05）；平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R2>0.53，P < 0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少，入渗补给系数随之增加而增大（R2>0.13，P < 0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R2>0.56，P < 0.01），但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下，植被对土壤入渗的影响并不显著，降雨特征和坡长成为主导因子。     

基于主成分分析的青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量评价

土壤质量评价是提高对土壤质量理解的关键环节。为了了解青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量的基本情况,在青藏高原腹地西大滩至安多地区,根据不同海拔梯度和植被盖度共采集了154个土壤样品。通过主成分分析（PCA）法确定了影响青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量的最小数据集（MDS）：全氮、全磷、全钾。根据影响土壤质量的最小数据集对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量进行评价,得出了不同海拔、不同植被盖度下的土壤质量指数（SQI）。通过对不同海拔、不同植被盖度的土壤质量指数进行对比研究表明：随着海拔的升高,SQI呈增加的趋势,即海拔4 300～4 600 m（0.270±0.043） < 海拔4 600～4 900 m（0.326±0.061） < 海拔4 900～5 200 m（0.410±0.075）;随着植被盖度的增加,SQI也呈现增加的变化趋势,即植被盖度小于50%（0.262～0.265） < 植被盖度大于50%（0.336～0.344）。在分别考虑了有机质、盐分、土壤水分对土壤质量的影响下得出的土壤质量指数值与基于最小数据集得到的土壤质量指数相一致,说明基于主成分分析的最小数据集可以对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量做出较准确的评价。     

岩溶断陷盆地不同海拔植物水分利用效率分析

为探讨不同海拔高度的养分、环境要素与植物水分利用效率变化的关系，以岩溶断陷盆地云南小江流域的乔木、灌木、草本为研究对象，分析水分利用效率和叶片养分浓度随海拔的变化情况。结果表明:（1）研究区内海拔2 000 m处的草本植物的叶片δ13C值最高，2 200 m处的乔木的叶片δ13C值最低；（2）海拔高度对乔木、灌木的植物水分利用效率影响大于草本植物，草本植物的水分利用效率随海拔高度的变化甚微，两者之间的拟合度较小；高值区出现在海拔为2 200 m处的乔木；低值区出现在海拔为2 000 m处的草本植物；（3）不同海拔水分利用效率与叶片N、P浓度的相关性较弱（与叶片的N浓度呈弱正相关，与叶片的P浓度呈弱负相关）；（4）不同海拔水分利用效率与各气候因子的相关性较弱，与多年平均气温、多年平均降雨量、多年平均日照时数均呈弱正相关。      

青藏高原北部植物叶片碳同位素组成的空间特征

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成(δ¹³C值), 结果发现, 植物叶片δ¹³C值的分布范围在-29.2‰～-23.8‰之间, 平均值约为-26.89‰, 明显低于全球高海拔植物叶片δ¹³C值(-2.6‰) ; 而植物叶片δ¹³C值随海拔和经、纬度的变化趋势与其它同类报道相似:随着海拔的升高和经、纬度的降低, 植物叶片δ¹³C值呈现升高趋势. 叶片δ¹³C值也随土壤含水量和土壤温度的变化而变化:土壤含水量越高, 土壤温度越低, 植物叶片δ¹³C值越小, 但它们之间的相关关系不具统计学意义. 初步分析表明, 大气压力 (CO₂分压)和温度的协同变化导致了叶片δ¹³C值随着海拔变化的分布格局, 而温度和相对湿度的变化是引起叶片δ¹³C值的经、纬度效应的主要因子.     

五台山高山带植被对气候变化的响应

根据五台山高山带草本群落特征种的生长、分布和高山林线树种的年轮分析,揭示了近20年来气候变暖对高山植被的影响。高山草甸和林线过渡带的某些植物种向上爬升的趋势与同期区域气温升高密切相关。草本群落及其特征种沿垂直梯度的爬升与五台山高山带近年来的增温趋势相符合,进一步说明了高山带植被对气候变暖的响应较为敏感,可作为气候变化的指示体。树木年轮宽度序列分析和响应函数表明夏季降水对五台山的高山带木本植物生长有较大影响。由于夏季温度较高,冻土融化,提高了降水的利用效率,促进了树木生长。根据树轮宽度指数与7月份降水量的相关关系,重建了20世纪五台山地区7月份的降水量,基本反映了其间降水量变化的规律。结果表明:五台山20世纪20年代、30年代中期至40年代是相对比较干旱的时期,30年代初期和50年代是相对湿润期,近年来,降水量有下降趋势。     

土壤冻融过程对祁连山森林土壤碳氮的影响

利用祁连山区3个气象站常年监测的冻土与温度资料,研究了0~60 cm层次土壤有机碳和全氮分布及与海拔高度、土壤温度的关系,并在室内模拟研究了冻融过程（-20~15 ℃）对祁连山青海云杉林和高山灌丛林土壤有机碳和氮矿化过程的影响. 结果表明：土壤的有机碳和全氮含量随海拔上升呈增加趋势,土壤有机碳和全氮含量与海拔呈显著正相关关系,与土壤温度呈显著负相关关系. 室内模拟实验表明,经过多次冻融循环过程,冻融处理抑制了土壤有机碳矿化过程,对照处理土壤有机碳矿化速率高于冻融处理. 冻融次数也是影响土壤有机氮矿化的一个重要因素,经过42次冻融,青海云杉林和高山灌丛林土壤中有机氮质量分数分别提高了2.42倍和2.82倍. 土壤冻融过程促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积.     

天山托木尔峰国家级自然保护区垂直自然带景观特征分析

根据实地考察和相关参考资料,运用历史文献和统计分析的方法,对托木尔峰国家级自然保护区垂直自然带景观特征进行分析,结果显示：对托木尔峰自然保护区垂直自然带的形成,地形地貌因素起着主导作用,纬度起着次要作用,受地形地貌因素制约的水热条件是形成各垂直自然带景观特征的最重要的物质和能量来源,随着水热条件的垂直变化,从低山带至高山带有规律的出现暖温带荒漠带、温带荒漠草原带、山地草原带、亚高山草甸带、高山草甸带、高山垫状植被带和高山冰雪带.东西走向的天山山脉,南北向深切的冰川和流水地貌,对来自北大西洋和北冰洋的湿润气流起了显著地屏障作用,致使托木尔峰南、北坡具有不同的气候特点,南坡形成了暖温带半干旱和干旱气候.自然景观以温带荒漠、荒漠草原和草原为主,植物种类贫乏,具有耐旱特点,随着海拔高度的增加,植物的荒漠成分逐渐减少,草原和草甸成分逐渐增加,土壤的有机质含量提高,碳酸盐的淋溶作用增强.     

青藏高原多年冻土区两种高寒草地生态系统土壤氮季节变化及其与环境因子的关系

在气候变化背景下,青藏高原多年冻土区生态环境发生着一系列变化并进一步影响土壤氮循环过程,但目前冻融循环及植被生长周期中土壤氮的动态变化还不清楚。以青藏高原腹地的风火山和特大桥地区的两种典型草地生态系统为研究对象,分析了土壤可利用氮（NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON）及微生物量氮（MBN）的季节变化。结果表明：土壤铵态氮（NH₄⁺-N）及可溶性有机氮（DON）含量在非生长季高于生长季,土壤硝态氮（NO₃^--N）在生长季高于非生长季;风火山地区高寒草甸生态系统中土壤NH₄⁺-N在融化期含量较高;土壤MBN在植被生长旺盛期降低,在植被生长后期升高;风火山地区高寒草甸生态系统中土壤MBN含量、特大桥地区高寒草原生态系统中土壤可利用氮总量与土壤全氮（TN）含量显著正相关。这表明,土壤全氮含量、植被吸收以及冻融作用均可引起土壤可利用氮及MBN的季节变化。     

祁连山大通河源区冻土特征及变化趋势

大通河源区位于祁连山中东部, 属高山多年冻土区, 利用源区内冻土钻探及监测资料对源区冻土发育的基本特征及变化趋势进行了分析和探讨. 冻土地温分析表明, 源区冻土年平均地温随海拔的变化梯度约为3.82 ℃·km^-1, 且冻土地温与表层覆被条件关系密切. 盆地平原地带多年冻土厚度约为17~86 m, 且以海拔每上升100 m冻土厚度增加约10 m的梯度增加. 多年冻土活动层厚度受海拔地带性作用不显著, 更多地受局地因素的控制, 地表覆被条件成为其主要影响因素. 在气温升高以及人类活动日益增多的影响下, 源区冻土整体处于退化状态, 多年冻土年平均地温以0.0075 ℃·a^-1的速率上升.     

海北高寒草甸的季节冻土及在植被生产力形成过程中的作用

海北高寒矮嵩草草甸区植被下的草毡寒冻雏形土属季节性冻土,因温度低,冻土在年内的每个月均可发生.一般在11月中旬可形成稳定的季节冻结层,至翌年3～4月冻土层厚度最大可达230cm.从3月下旬到4月中旬开始,土壤开始消融,至6月下旬到7月上旬冻土全部消失.分析发现,季节冻土在高寒草甸植被生产力形成过程中有着积极的影响作用,主要表现在:1)季节冻土的存在和维持将给高寒植物生长提供良好的土壤水分,对植物初期营养生长发育有利,可弥补春夏之交时降水不足所引起的干旱胁迫影响;2)季节冻土的长时间维持,有利于植物残体和土壤有机质留存于土壤,并随土壤冻结和融化过程发生迁移,可提高土壤肥力;3)较高的土壤水分有利于土壤胡敏酸的形成,可保证植物生长所需的其它有机元素的供给;4)冻土层所形成较高的土壤水分使土体热容量加大,从而调节因气候异常波动引起的土壤温度变化;5)季节冻土的变化对植物地上年生产量形成有一定的影响作用,表现出从10月或11月开始,土壤冻结速率快,对提高植物地上年生产量有利.这也证实,在未来气候变暖的趋势下,土壤有机质将加快分解速度,土壤水分因受温度升高、冻结期缩短,其贮存能力降低;受温度升高的影响,地表蒸发能力加大,若降水仍保持目前的水平,土壤水分将明显减少,将导致高寒草甸植被生产力有下降的可能.     

祁连山退化高寒草甸土壤水分空间变异特征分析

利用传统统计学方法和地统计学方法,对祁连山地区受到过度放牧影响而退化为以狼毒为优势种的高寒草甸的土壤水分垂直变异特征、水平空间异质性以及分布特征进行了系统分析. 结果表明：在垂直方向上,0~100 cm土壤水分含量随深度的增加而逐渐减少,土壤水分含量的变化速度随深度的增加也趋于减少;土壤水分分布的变异系数在浅层和深层土壤较大,在中层土壤较小. 在水平方向上,0~40 cm土壤水分具有中等空间变异性,其中10~20 cm土壤水分变异性主要受根系的影响,随机部分引起的变异性最大;而在其他土壤层,随着深度的增加土壤水分含量由随机部分引起的空间异质性程度减弱,由空间自相关部分引起的异质性程度增强. 整体上,土壤水分含量与微地形关系密切,与距离溪流的远近程度正相关,与高程分布负相关.