祁连山青海云杉林树线温度特征

树线温度对于解释树线位置及树线形成机理、预测树线对于气候变化的响应具有重要意义。通过在祁连山北坡青海云杉林郁闭林内、树线地带、高山灌丛分布带设置土壤温度自动观测仪器,初步分析了青海云杉林树线温度特征。结果表明:(1)树线处青海云杉根际土壤温度(10cm深度)生长季平均值为4.9℃,低于全球树线生长季平均土壤温度(6.7℃)。(2)生长季长度方面,青海云杉树线(104天)与亚北极(Subarctic,103天)、北方林(Boreal,106天)树线相近。(3)高山灌丛分布带在海拔上高于树线地带,但灌丛地带根际土壤生长季节均温(6.4℃),生长季长度(122天)均高于树线地带,显示了树线之上灌丛相对于乔木生活型有更佳的保持根际土壤热量的优势,从而也成为在树线之上灌丛能够很好生长,并且取代乔木的重要因素。     

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。     

藏东南色季拉山林线过渡带生长季低温事件的海拔分布特征

低温事件的加剧可能是限制高山林线向更高海拔爬升的一个关键原因,然而有关高海拔地区不同海拔、不同植被覆盖下的低温事件分布特征的研究十分缺乏。通过对西藏东南部色季拉山急尖长苞冷杉林线过渡带同一坡面不同海拔森林和灌丛冠层温度和土壤温度的监测,并基于冠层温度和土壤温度计算植物的生长季长度,分析生长季期间低温事件在不同海拔、不同植被的分异特征,得到如下结果:1.土壤温度定义的生长季比冠层温度定义的生长季滞后近一个月,且对于亚高山森林和林线,冠层温度定义的生长季长度明显大于土壤温度定义的生长季长度。2.无论以哪种方法定义生长季,期间出现的低温事件均表现为高山杜鹃灌丛亚高山针叶林和林线,前者低温事件出现频率达后者的2~4倍,且总体而言高山杜鹃灌丛中低温事件的强度更大,持续时间相对更长。研究结果表明高山杜鹃灌丛存在更多的低温事件,而且随海拔增加,其频率、强度和持续时间不断加剧,这可能直接限制了乔木树种幼苗在林线之上低矮灌丛中的存活和生长,进而限制了林线乔木树种向更高海拔的分布。     

莫莫格湿地不同下垫面土壤冻融期的水热状况北大核心CSCD

为了研究莫莫格湿地不同下垫面土壤冻融期的水热变化特征,在裸地、低湿草甸和草原草甸设置观测区,于2017年10月28日～2018年4月18日期间,观测土壤温度和含水率,对比不同下垫面的土壤温度和含水率的变化规律。研究结果表明,与裸地相比,有枯萎植物覆盖的低湿草甸和草原草甸土壤冻结和消融的时间都滞后,且冻结时间增加;在2018年1月,日平均土壤温度最低,在3个观测深度中,5 cm深度的土温相对最低,裸地、低湿草甸和草原草甸5 cm深度的土壤温度分别为-14.31℃、-13.21℃和-15.22℃;枯萎植物覆盖对土壤温度的影响具有双重性,在土壤冻结阶段,其具有保温作用,在土壤融化阶段,其使土壤升温较慢;低湿草甸土壤比裸地具有更好的保水能力,在土壤融化阶段,融雪水使土壤含水率增加。     

莫莫格湿地不同下垫面土壤冻融期的水热状况

为了研究莫莫格湿地不同下垫面土壤冻融期的水热变化特征,在裸地、低湿草甸和草原草甸设置观测区,于2017年10月28日～2018年4月18日期间,观测土壤温度和含水率,对比不同下垫面的土壤温度和含水率的变化规律。研究结果表明,与裸地相比,有枯萎植物覆盖的低湿草甸和草原草甸土壤冻结和消融的时间都滞后,且冻结时间增加;在2018年1月,日平均土壤温度最低,在3个观测深度中,5 cm深度的土温相对最低,裸地、低湿草甸和草原草甸5 cm深度的土壤温度分别为-14.31℃、-13.21℃和-15.22℃;枯萎植物覆盖对土壤温度的影响具有双重性,在土壤冻结阶段,其具有保温作用,在土壤融化阶段,其使土壤升温较慢;低湿草甸土壤比裸地具有更好的保水能力,在土壤融化阶段,融雪水使土壤含水率增加。     

青藏高原高山嵩草(Kobresia pygmaea)空间分布模拟（英文）

高山嵩草(Kobresia pygmaea Willd.)是青藏高原高寒草地生态系统的建群种。对该物种的分布及其生态环境的认识,可以加深人们对高山生态系统及关键物种的认识,为高寒地区物种和生态系统保育提供数据支持,并且为物种的起源和演化研究提供理论依据。为了避免单一方法带来的不确定性,本研究采用了四种生态位模型来模拟高山嵩草在青藏高原的分布,即面域包络模型(SRE)、广义线性模型(GLM)、广义推进树模型(GBM)和最大熵模型(MAXENT)。为了最大限度提升样本的可靠性,本研究模拟基于对野外采集的存在样本的DNA测序鉴定。物种分布模型的结果表明高山嵩草在藏北高原和青藏高原东部和南部高山草甸中都存在大片的分布区,具有典型的地带分布特征。模型评价结果表明广义线性模型、广义推进树模型和最大熵模型都具有较高的精度,而面域包络模型的分值相对较低。本研究采用的四种模型呈现出四种不同的潜在分布格局,其二元分布图计算得到的分布面积介于374340和482605平方公里之间(平均值为421591平方公里)。研究还发现,生长季降水是决定高山嵩草分布的主导因子,这与青藏高原高寒草甸生态系统的水热条件相符。本研究表明物种分布模型可以为青藏高原物种格局模拟提供简洁可靠的技术方法。     

盘锦芦苇沼泽的土壤冻融特征

基于2004~2008年的土壤温度和湿度等数据,分析了盘锦芦苇(Phragmites australis)沼泽的土壤冻融过程及其浅层土壤的水热特征。结果表明,盘锦芦苇沼泽土壤温度变幅随着土壤深度增加而减小;土壤冻融期一般从12月初开始,至3月末或4月初结束。土壤冻融过程表现为单向冻结、双向消融的特征,总体上冻结过程慢,消融过程快。日冻融循环(土壤夜间冻结,白天消融)持续时间较短,冻结期几乎没有明显的日冻融循环,消融期日冻融循环天数不超过10 d。冻融期开始与结束时间、最大冻结深度以及完全冻结期持续时间有显著的年际差异。浅层土壤未冻水含量在完全冻结期低于10%。     

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。     

基于SPOT-VGT NDVI的雅鲁藏布江流域植被动态变化

基于SPOT-VGT NDVI数据集、数字高程模型(DEM)和1∶100万植被类型数据,综合运用GIS空间分析与Mann-Kendall非参数趋势检验方法,提取与分析了流域不同海拔梯度和植被类型的1999—2013年NDVI的年际和季节变化特征,探讨了高海拔大流域NDVI变化与高程、植被类型的相关性。结果表明:1.不同海拔梯度近15a的NDVI年际变化趋势与各植被类型的相似,均呈显著增长状态。3 500 m海拔梯度NDVI变化的增长速率最大。7—9月和10—12月4 500 m海拔梯度NDVI的生长期较长。2.阔叶林和针叶林近15 a的NDVI增长速率较大,灌草过渡、灌丛、草甸、草原、高山植被的增长速率较小。1—3月的灌丛,4—6月的草甸和草原,7—9月的阔叶林、灌草过渡、灌丛、草甸和高山植被,10—12月的阔叶林、针叶林、灌草过渡、灌丛、草原和高山植被近15 a的NDVI变化均呈显著增长趋势。3.流域NDVI变化具有显著的海拔梯度性和植被垂直地带性。3 500 m海拔梯度的NDVI变化主要受针叶林、阔叶林的影响,3 500 m海拔梯度的NDVI变化主要受针叶林、灌草过渡、灌丛、草甸、高山植被的影响。     

青藏高原典型植被土壤溶解性氮与植物量相关性分析

研究区域位于中国生态网络海北高寒草甸生态系统定位研究站,选取青藏高原典型植被禾草-矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸,对其土壤速效无机氮(IN)/溶解性有机氮(DON)储量与植物量相关性进行分析,发现三种草地土壤IN储量同地上植物量具有正相关性,其中灌丛相关系数高于草甸;地带性植被(禾草-矮嵩草草甸)土壤IN储量同地上植物量之间的相关性高于其偏途演替阶段(小嵩草草甸);土壤溶解性有机氮的消耗同地上植物量的形成具有一定程度的正相关性,其中小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸达到中度相关水平,禾草-矮嵩草草甸为低度相关水平;地下根系现存量同IN/DON之间均没有明显的相关关系.说明土壤IN/DON对地上植物量的形成可能具有一定程度的贡献,如果这一论断成立,那么研究其对植物量形成的贡献形式及过程将成为亟待解决的问题.     

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。     

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。     

草盛期不同类型高寒草甸CO2释放速率的比较研究

Potentilla fruticosa scrub, Kobresia humilis meadow and Kobresia tibetica meadow are widely distributed on the Qinghai-Tibet Plateau. During the grass exuberance period from 3 July to 4 September, based on close chamber-GC method, a study on CO2 emissions from different treatments was conducted in these meadows at Haibei research station, CAS. Results indicated that mean CO2 emission rates from various treatments were 672.09±152.37 mgm^-2h^-1 for FC (grass treatment); 425.41±191.99 mgm^-2h^-1 for FJ (grass exclusion treatment); 280.36±174.83 mgm^-2h^-1 for FL (grass and roots exclusion treatment); 838.95±237.02 mgm^-2h^-1 for GG (scrub+grass treatment); 528.48±205.67 mgm^-2h^-1 for GC (grass treatment); 268.97±99.72 mgm^-2h^-1 for GL (grass and roots exclusion treatment); and 659.20±94.83 mgm^-2h^-1 for LC (grass treatment), respectively (FC, FJ, FL, GG, GC, GL, LC were the Chinese abbreviation for various treatments). Furthermore, Kobresia humilis meadow, Potentilla fruticosa scrub meadow and Kobresia tibetica meadow differed greatly in average CO2 emission rate of soil-plant system, in the order of GG>FC>LC>GC. Moreover, in Kobresia hurnilis meadow,heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 42% and 58% of the total respiration of soil-plant system respectively, whereas, in Potentilla fruticosa scrub meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 32% and 68% of total system respiration from GG; 49% and 51% from GC. In addition, root respiration from Kobresia humilis meadow approximated 145 mgCO2m^-2h^-1,contributed 34% to soil respiration. During the experiment period, Kobresia humilis meadow and Potentilla fruticosa scrub meadow had a net carbon fixation of 111.11 gm^-2 and 243.89 gm^-2 respectively. Results also showed that soil temperature was the main factor which influenced CO2 emission from alpine meadow ecosystem, significant correlations were found between soil temperature at 5 cm depth and CO2 emission from GG, GC, FC and FJ treatments. In addition, soil moisture maybe the inhibitory factor of CO2 emission from Kobresia tibetica meadow, and more detailed analyses should be done in further research     

Comparative study on CO2 emissionsfrom different types of alpine meadowsduring grass exuberance period

Potentilla fruticosa scrub, Kobresia humilis meadow and Kobresia tibetica meadow are widely distributed on the Qinghai-Tibet Plateau. During the grass exuberance period from 3 July to 4 September, based on close chamber-GC method, a study on CO2 emissions from different treatments was conducted in these meadows at Haibei research station, CAS. Results indicated that mean CO2 emission rates from various treatments were 672.09±152.37 mgm-2h-1 for FC (grass treatment); 425.41±191.99 mgm-2h-1 for FJ (grass exclusion treatment); 280.36±174.83 mgm-2h-1 for FL (grass and roots exclusion treatment); 838.95±237.02 mgm-2h-1 for GG (scrub+grass treatment); 528.48±205.67 mgm-2h-1 for GC (grass treatment); 268.97±99.72 mgm-2h-1 for GL (grass and roots exclusion treatment); and 659.20±94.83 mgm-2h-1 for LC (grass treatment), respectively (FC, FJ, FL, GG, GC, GL, LC were the Chinese abbreviation for various treatments). Furthermore, Kobresia humilis meadow, Potentilla fruticosa scrub meadow and Kobresia tibetica meadow differed greatly in average CO2 emission rate of soil-plant system, in the order of GG>FC>LC>GC. Moreover, in Kobresia humilis meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 42% and 58% of the total respiration of soil-plant system respectively, whereas, in Potentilla fruticosa scrub meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 32% and 68% of total system respiration from GG; 49% and 51% from GC. In addition, root respiration from Kobresia humilis meadow approximated 145 mgCO2m-2h-1, contributed 34% to soil respiration. During the experiment period, Kobresia humilis meadow and Potentilla fruticosa scrub meadow had a net carbon fixation of 111.11 gm-2 and 243.89 gm-2, respectively. Results also showed that soil temperature was the main factor which influenced CO2 emission from alpine meadow ecosystem, significant correlations were found between soil temperature at 5 cm depth and CO2 emission from GG, GC, FC and FJ treatments. In addition, soil moisture may be the inhibitory factor of CO2 emission from Kobresia tibetica meadow, and more detailed analyses should be done in further research.     

高寒嵩草草甸的被动与主动退化分异特征及其发生机理

高寒嵩草草甸是广布于青藏高原的地带性植被之一,自1980年代以来,发生退化,形成大面积的"黑土型"次生裸地。目前的研究普遍认为,高寒嵩草草甸的退化是由于过度放牧引起的植被演替和啮齿类动物对草场的破坏所致。而本研究认为,随着持续的超载放牧,高寒嵩草草甸的退化过程可以分为异针茅 羊茅-矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落和杂类草-黑土型次生裸地的四个演替阶段;其经历了异针茅 羊茅-矮嵩草群落向矮嵩草群落植被的被动退化过程和由小嵩草群落向杂类草-黑土型次生裸地的主动退化过程;其发生的动力分别为放牧作用和嵩草特殊的生物学特性(高地下/地上比)引起的草毡表层极度加厚作用。草毡表层的极度加厚,造成土壤水分渗透速率的降低和土壤-牧草之间水分、营养供求的失调,是导致高寒矮嵩草最终退化的根本原因。同时提出高寒嵩草草甸在被动退化阶段,通过降低放牧强度,灭鼠、封育是可以逆转的,而一旦进入主动退化阶段,草皮的塌陷、斑驳,最终形成"黑土滩"型退化草地,这是不可避免的也是不可逆转的。     

伊犁山地不同海拔土壤有机碳的分布

以乌孙山北坡、科古琴山南坡为例,分析伊犁山地南北坡土壤有机碳的分布特征和影响因素。结果表明:①0-50 cm范围内,高寒草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,荒漠草原土壤有机碳含量最低。土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,高寒草甸随土壤深度的增加土壤有机碳下降幅度最大;②伊犁山地土壤腐殖化程度高,氮矿化能力强。大部分海拔的土壤碳氮比随土壤深度的增加而减少。河谷南坡碳氮比降低速率要大于河谷北坡。③土壤有机碳与全氮、全磷以及土壤含水率表现出良好的正相关性;与pH值表现出较好的负相关性,特别是20-50 cm处。植被类型分布和人类活动影响对土壤有机碳垂直变化影响显著。     

东祁连山高寒草甸土壤理化性质对海拔和坡向的响应及其与植被特征的关系

为了探索高寒草甸土壤理化性质对海拔和坡向的响应及其与植被的关系,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了7个海拔和2个坡向高寒草甸的土壤养分含量和生态化学计量比变化规律及其与植被的关系。结果表明：（1） 土壤含水量、电导率、有机碳、全氮、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量、碳磷比（C/P）和氮磷比（N/P）随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,土壤容重、全磷和碳氮比（C/N）呈先降低后升高的趋势。（2） 同一海拔,大部分海拔梯度阳坡的土壤土壤容重、速效钾、电导率和全磷高于阴坡,阳坡的土壤含水量、速效磷、C/P和N/P低于阴坡,海拔3200 m梯度以下阳坡的土壤有机碳、全氮、碱解氮和C/N低于阴坡。（3） 不同海拔和坡向的高寒草甸土壤C/N、C/P和N/P处于14.55~38.13、12.61~87.94和0.27~5.01之间。（4） 冗余分析（RDA）发现,土壤容重、全氮和速效磷是影响高寒草甸植被的关键土壤因子,聚类分析发现海拔3200~3400 m的阴坡和阳坡聚为一类。综上所述,东祁连山高寒草甸土壤养分和生态化学计量比随海拔和坡向的变化呈规律性变化,基于对N/P比的分析发现,该区域高寒草甸类草原的初级生产力主要受土壤氮限制且低海拔和高海拔区域尤为明显,基于聚类分析发现,海拔3000 m和3400 m是该区域草地植被和土壤特征发生变化的临界线。建议在高寒草甸类草原的管理过程中,应该充分考虑海拔和坡向的分异性特征。     

Comparative study on Co<Subscript>2</Subscript> emissions from different types of alpine meadows during grass exuberance period

Potentilla fruticosa scrub,Kobresia humilis meadow andKobresia tibetica meadow are widely distributed on the Qinghai-Tibet Plateau. During the grass exuberance period from 3 July to 4 September, based on close chamber-GC method, a study on CO₂ emissions from different treatments was conducted in these meadows at Haibei research station, CAS. Results indicated that mean CO₂ emission rates from various treatments were 672.09±152.37 mgm^-2h^-1 for FC (grass treatment); 425.41± 191.99 mgm^-2h^-1 for FJ (grass exclusion treatment); 280.36±174.83 mgm^-2h^-1 for FL (grass and roots exclusion treatment); 838.95±237.02 mgm^-2h^-1 for GG (scrub+grass treatment); 528.48±205.67 mgm^-2h^-1 for GC (grass treatment); 268.97±99.72 mgm^-2h^-1 for GL (grass and roots exclusion treatment); and 659.20±94.83 mgm^-2h^-1 for LC (grass treatment), respectively (FC, FJ, FL, GG, GC, GL, LC were the Chinese abbreviation for various treatments). Furthermore,Kobresia humilis meadow,Potentilla fruticosa scrub meadow andKobresia tibetica meadow differed greatly in average CO₂ emission rate of soil-plant system, in the order of GG>FC>LC>GC. Moreover, inKobresia humilis meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 42% and 58% of the total respiration of soil-plant system respectively, whereas, inPotentilla fruticosa scrub meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 32% and 68% of total system respiration from GG; 49% and 51% from GC. In addition, root respiration fromKobresia humilis meadow approximated 145 mgCO₂m^-2h^-1, contributed 34% to soil respiration. During the experiment period,Kobresia humilis meadow andPotentilla fruticosa scrub meadow had a net carbon fixation of 111.11 gm^-2 and 243.89 gm^-2, respectively. Results also showed that soil temperature was the main factor which influenced CO₂ emission from alpine meadow ecosystem, significant correlations were found between soil temperature at 5 cm depth and emission from GG, GC, FC and FJ treatments. In addition, soil moisture may be the inhibitory factor of CO₂ emission fromKobresia tibetica meadow, and more detailed analyses should be done in further research.