青藏铁路沿线高寒草甸植物群落特征对人为干扰梯度的响应——以风火山高山嵩草草甸为例

选择风火山地区受到人为干扰的高寒草甸,对处于不同干扰梯度的高寒草甸植物群落,用样带法进行调查.共调查5条样带,50个样方.统计植物的科属组成,计测其群落盖度、频度指标以及物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数等.对不同干扰梯度上的植物群落结构及其物种组成特点进行分析,结果表明:青藏铁路沿线的高寒草甸随着人为干扰的强度的增加,植物群落的科、属、种组成趋向单一;群落中起显著作用的物种趋向是高山嵩草→高山嵩草和矮嵩草→早熟禾和扇穗茅→早熟禾→羊茅和早熟禾;按照植物种群的重要值对干扰梯度的响应,该地区植物种群可被划分为3类响应模式,即忍耐型种、敏感型种和扩展型种.随着干扰强度的增加,物种丰富度指数和物种多样性随着干扰增加而降低.干扰梯度与有机质含量、全氮、水解氮、全磷、速效磷均呈显著相关,但是与全钾和速效钾相关关系不明显.     

青藏高原东缘高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

为了阐明高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系, 在青藏高原东缘的玛曲县沿着高寒草甸退化梯度选取了轻度退化草甸、中度退化草甸、重度退化草甸和沙化草甸, 测定了高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤理化性状. 结果表明: 从轻度退化到中度、重度和沙化草甸, 植被地下生物量分别降低了36%、48%和91%, 总生物量分别降低了34%、47%和91%, 土壤有机碳分别下降了18%、81%和97%, 全N分别下降了25%、82%和95%, 全P含量分别下降了14%、33%和41%. 随着高寒草甸的退化, 植被群落的生物多样性和地上生物量呈先稳定后降低的趋势, 土壤砂粒含量、pH值和全K含量呈增加趋势, 黏粉粒呈降低趋势, 速效N、速效P和速效K呈先增加后降低的趋势. 相关分析表明, 群落物种多样性和生产力与土壤有机碳、全N、全P、速效N、速效P、速效K、黏粒含量、粉粒含量、水分含量均呈显著正相关(P<0.01), 而与土壤砂粒、全K和pH值均呈显著负相关(P<0.05). 因此, 高寒草甸退化过程中, 土壤质地、养分和水分等的复杂变化及其相互关系共同决定着高寒草甸群落物种多样性和生产力的变化. 同时, 植被生产力和土壤碳、氮的降低产生明显的正反馈效应, 导致在重度退化阶段和沙化阶段, 植被生产力和土壤碳氮的急剧下降.     

青藏高原典型高寒草甸植被生长发育对气候和冻土环境变化的响应

利用青藏高原河南县典型高寒草甸生态系统群落结构、地上生物量、发育期及其气候、冻土环境观测资料,系统研究了高寒草甸植被生长发育特征及其对气候变化和冻土退化的响应机理.研究表明：20世纪80年代后期以来,随年代进程高寒草甸植被出现了牧草返青初期无明显变化,而黄枯初期显著延迟,致使生长期延长,覆盖度总体下降,但自2004后开...     

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.     

青藏高原多年冻土区高寒草地生物量与环境因子关系的初步分析

以青藏高原多年冻土区3种高寒草地植被为研究对象,设置6个样地,并结合附近活动层观测场环境因子数据,定量分析生物量与环境因子的关系.结果表明,各高寒草地地下生物量对总生物量的贡献率最大,而地下生物量在0～10cm集中分布;对于总生物量和地下生物量,各因子影响程度大小次序为:土壤盐分土壤含水量空气温度,而对地上生物量,依次为土壤含水量土壤盐分空气温度;土壤温度同生物量存在负相关关系.同时,伴随多年冻土退化,活动层表层不同深度(10～50cm)土壤温度明显升高,含水量逐渐降低,土壤盐分不断增加,从而使高寒草地植被类型出现由高寒沼泽草甸、高寒草甸至高寒草原的逆向演替过程,群落总盖度及生物量均表现出明显降低的趋势.     

唐古拉山南麓多年冻土退化与嵩草草甸变化的关系

测定了分布于唐古拉山南木麓两道河－聂荣高地多年冻土岛和冻土退化后，季节冻土区的两种嵩草草甸群落中各物种的重要值以及群落生态优势度，物种多样性，结合冻土环境对比分析得出，诸多物种重要值发生了明显变化，物种多样性，生态优势度有所增高，这是该区独特的生境特征所导致，另外，草场的特性也发生了改变，应引起畜牧生产者的关注。     

鱼卡—大柴旦盆地地下水生态环境效应与生态环境质量评价

干旱半干旱地区,地下水是活跃的生态因子。本文搜集遥感影像和地形图,开展水位统测、地下水取样、土壤取样等野外工作,研究鱼卡—大柴旦盆地地下水表生生态环境效应,并通过层次分析法和GIS空间分析法评价生态环境质量,得到以下结论:地下水位埋深1 m,以芦苇、苔草为优势物种的沼泽区,植被指数0.3,生态环境质量较好;地下水位埋深1~2 m,以芨芨草、盐角草为优势物种的盐生草甸区,植被指数随地下水位埋深和土壤含盐量增高而降低,生态环境质量一般;地下水位埋深2~3 m,以棱棱为优势物种的高大灌木区,植被指数随土壤含盐量的降低而升高,生态环境质量较好;地下水位埋深3 m,以驼绒藜为优势物种的矮小灌木区,植被指数不随地下水位埋深而变化,生态环境质量较差。     

多年冻土区高寒草甸根系分布与活动层温度变化特征的关系

多年冻土区植物根系的地下分布格局是其适应高寒、反复冻融作用等特殊环境条件的重要体现.针对目前青藏高原高寒植物根系研究不足的现状,对青藏铁路沿线高寒草甸植物群落根系的分布特征及多年冻土活动层地温变化等进行调查观测.研究高寒植物群落根系在活动层土壤中的垂直分布特征,重点探讨多年冻土活动层温度变化对于高寒植物根系分布和格局的影响,揭示植物根系对冻土环境变化的响应特征及其对逆境条件的适应策略.研究结果表明:活动层季节性冻融对于高寒植物和地下根系分布格局具有深刻的影响,多年冻土表层最先具备适宜根系生长的温度和水分条件,导致高寒草甸根系分布浅层化,生物量大量累积在土壤表层,并随深度增加而减少.高寒草甸地下平均总根量为3.38 kg·m^-2,0~10 cm土层根量密度平均为21.41 kg·m^-3,约占地下根系总量的63.4%.高寒草甸植物群落具极高的根茎比,活动层长期的低温环境增加了根系的干物质总量和高寒植物总的生物产量.活动层0℃以上积温是根系分布的主要影响因子.     

祁连山海北高寒湿地气候变化及植被演替分析

分析了近40a海北高寒湿地区域气候变化特征,以及近期湿地退化和植被演替的情况.结果表明:祁连山海北地区自1957年以来年平均气温以0.157℃·10a^-1的倾向率升高,年降水量约以1859mm·10a^-1的倾向率递减,年平均地温比同期气温的增加更为迅速,表现出海北地区气候及土壤性状均向干暖化趋势发展,特别是土壤干暖化程度尤为明显.由于人类活动加剧影响,超载过牧,原生植被遭受破坏,草场退化严重,地表潜在蒸散力加大.深层的多年冻土退化,冻胀草丘坍塌,导致湿地植被发生变化,使沼泽化草甸向典型草甸演替.不同年度调查结果表明,高寒湿地植被在气候干暖化趋势的加剧影响下,植物群落组成发生变异,物种多样性、生态优势度均比湿地原生植被的物种有增多的趋势.原生适应寒冷、潮湿生境的藏嵩草为主的草甸植被类型逐渐退化,有些物种甚至消失,而被那些寒冷湿中生为主的典型草甸类型所替代.组成植物群落的湿中生种类减少,中生种类(如线叶嵩草)大量增加,群落盖度相对降低,群落生产量大幅度下降.     

青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应 青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应

多年冻土区冻土生态系统对气候变化极其敏感,利用在长江黄河源区实测的高寒草甸和高寒草原植被生物量数据以及青藏高原降水、气温以及地温等的空间分布规律,建立了长江黄河源区高寒草甸与高寒草原等主要高寒生态系统地上与地下现存生物量对气候要素变化的多元回归模型.预测分析表明：如果未来10 a气温增加0.44℃.（10a）^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量分别递减2.7%和2.4%,如果同时降水量小幅度增加8 mm.（10a）^-1,则地上生物量可基本保持现状水平略有减少;在气温增加2.2℃.（10a）^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量年分别平均减少达6.8%和4.6%,如果同期降水量增加12 mm.（10a）^-1,高寒草甸地上生物量可基本维持现状水平略有增加,而高寒草原地上生物量则递增5.2%.高寒草原植被地上生物量对气候增暖的响应幅度显著小于高寒草甸,而对降水增加的响应程度大于高寒草甸.明确高寒草地植被生物量随气候变化的演变趋势,对于青藏高原生态环境保护和研究气候变化对青藏高原生态系统碳循环和河源区水循环的影响具有重要意义.     

Variations in soil properties and their effect on subsurface biomass distribution in four alpine meadows of the hinterland of the Tibetan Plateau of China

To understand and predict the role of soils in changes in alpine meadow ecosystems during climate warming, soil monoliths, extending from the surface to the deepest roots, were collected from Carex moorcroftii, Kobresia humilis, mixed grass, and Kobresia pygmaea alpine meadows in the hinterland of the Tibetan Plateau, China. The monoliths were used to measure the distribution with depth of biomass, soil grain size, soil nutrient levels, and soil moisture. With the exception of the K. pygmaea meadow, the percentages of gravel and coarse sand in the soils were high, ranging from 37.7 to 57.8% for gravel, and from 18.7 to 27.9% for coarse sand. The texture was finest in the upper 10 cm soil layer, and generally became coarser with increasing depth. Soil nutrients were concentrated in the top 15 cm soil layer, especially in the top 10 cm. Soil water content was low, ranging from 3 to 28.4%. Most of the subsurface biomass was in the top 10 cm, with concentrations of 79.8% in the K. humilis meadow, 77.6% in the mixed grass meadow, and 62.3% in the C. moorcroftii meadow. Owing to deeper root penetration, the concentration of subsurface biomass in the upper 10 cm of K. pygmaea soil was only 41.7%. The subsurface biomass content decreased exponentially with depth; this is attributed to the increase in grain size and decrease in soil nutrient levels with depth. Soil water is not a primary factor influencing the vertical and spatial distribution of subsurface biomass in the study area. The lack of fine material and of soil nutrients resulted in low surficial and subsurface biomass everywhere.     

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。     

巴音布鲁克草原不同围封年限高寒草地植物群落演替分析

运用空间代替时间的方法对巴音布鲁克高寒草原不同围封年限的草地进行研究. 结果表明: 随着围封年限的延长, 群落由未围封的天山赖草( Leymus tianschanicus)+黄花棘豆(Oxytropis ochrantha Turcz)逐步向羊茅(Festuca ovina)+紫花针茅(Stipa purpurea) 方向演进. 丰富度指数和多样性指数都是在围封1 a的草地达到最大, 均匀度指数不断增大, 优势度指数在未围封草地最大. 各围封年限草地之间的相似性指数都在65%以上. 围封1 a草地的地上生物量与未围封、围封3a的差异性显著( P <0.05), 其它各样地之间差异性均不显著( P >0.05). 围封草地之间地下生物量(0～30 cm)差异显著( P <0.05), 而未围封草地与围封3 a、 5 a草地地下生物量差异性显著( P <0.05), 与围封1 a草地地下生物量差异性不显著( P >0.05). 随着围封年限的延长, 群落的演替指数和演替度分别为3.53, 4.28, 6.06, 6.43和43.57, 46.35, 52.25, 61.14, 二者都表现为逐渐增加.     

Consumer Diversity Enhances Secondary Production by Complementarity Effects in Experimental Ciliate Assemblages

Diversity within distinct trophic groups is proposed to increase ecosystem functions such as the productivity of this group and the efficiency of resource use. This proposition has mainly been tested with plant communities, consumer assemblages, and multitrophic microbial assemblages. Very few studies tested how this diversity–productivity relationship varies under different environmental regimes such as disturbances. Coastal benthic assemblages are strongly affected by temporal instability of abiotic conditions. Therefore, we manipulated benthic ciliate species richness in three laboratory experiments with three diversity levels each and analyzed biomass production over time in the presence or absence of a single application of a disturbance (ultraviolet-B [UVB] radiation). In two out of three experiments, a clear positive relationship between diversity and productivity was found, and also the remaining experiment showed a small but nonsignificant effect of diversity. Disturbance significantly reduced the total ciliate biomass, but did not alter the relation between species richness and biomass production. Significant overyielding (i.e., higher production at high diversity) was observed, and additive partitioning indicated that this was caused by niche complementarity between ciliate species. Species-specific contribution to the total biomass varied idiosyncratically with species richness, disturbance, and composition of the community. We thus present evidence for a significant effect of consumer diversity on consumer biomass in a coastal ciliate assemblage, which remained consistent at different disturbance regimes.     

Geoecological reconnaissance in the Alpine belt of Southern Tibet

Along with four vegetation profiles taken in 1984 in S Tibet climatically induced regressive plant successions were observed. Recently, frost heaving-adapted plant communities of the free gelifluction belt have been descending toward the alpine belt. The hypso-zonal cyperaceae turfs of the alpine belt have been exfoliated by the Himalaya föhn, and the alpine steppe communities have been advancing for an unknown period of time. The following hypothesis for this is given: The turfs must be interpreted as relics formed under wetter climatic conditions before the start of the Himalaya föhn and the related Indian summer monsoon. It is concluded that this Kobresia pygmaea age occurred just after the deglaciation of the Tibetan plateau and before the start of the Indian summer monsoon.