高寒退化草地中垫状点地梅的生态系统工程师作用

垫状植物是高寒地区广泛分布的一类具有特殊形态的植物,被称为高寒生态系统工程师,其在高寒退化草地中的作用如何?本研究以位于西藏当雄念青唐古拉山脉南坡4500m的一处高寒退化草地为例,调查了垫状点地梅覆盖区域内外的物种多样性、土壤养分以及水分的差异。结果表明:垫状点地梅可以显著改善土壤养分,提高幅度大约为16%-48%,其中有机质和总氮(N)分别增加了16.2%和18.9%;局部土壤含水量提高约12%;样方内的物种丰富度(S)、Shannon-Wiener指数(H)和Simpson指数(D)都随着垫状点地梅盖度的增加而呈增加的趋势。垫状点地梅在退化草地中具有显著的改善土壤微环境和提高群落物种多样性的作用,应加强保育以促进高寒退化草地的恢复。     

沙坡头地区生物土壤结皮-土壤系统生长季氮矿化动态

以腾格里沙漠东南缘沙坡头天然植被区藻地衣混生结皮和无结皮土壤为对象,采用野外原状土柱封顶埋管法,研究土壤硝态氮、无机氮、净硝化速率和净氮矿化速率的季节动态特征。结果表明:藻地衣混生结皮和无结皮土壤有效氮含量和净氮转化速率存在明显的季节动态,表现为生长季高峰期 > 生长季初期,夏季7月和8月土壤有效氮和净氮转化速率最大;两个样地土壤在生长季不同时期有效氮和净氮转化速率也存在差异。生长季初期,藻地衣混生结皮和无结皮土壤硝态氮和无机氮含量无显著差异,且温度是影响土壤氮素转化的关键环境因子。生长季高峰期,两个样地土壤有效氮含量和净硝化速率均表现为无结皮 > 藻地衣混生结皮,且水分和温度分别是影响土壤氮硝化和矿化过程的关键环境因子。由此可见,藻地衣结皮的繁衍在一定程度上抑制了土壤氮的硝化过程,因而可以减少养分的散失,是养分贮存的重要机制。     

温度对生物土壤结皮斑块土壤氮矿化作用的影响

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮、藻地衣结皮斑块荒漠土壤为研究对象,采用原状土培养法,在人工气候箱中设置不同温度（-10、5、15、25、35、40 ℃）培养14 d,测定土壤样品在培养前后NH+4-N和NO-3-N含量,分析两种生物土壤结皮斑块土壤净硝化和净矿化速率对温度的响应。结果表明：①低温培养条件下（-10~15 ℃）土壤氮转化以固持态为主,随着温度升高,尤其当温度超过25 ℃后,藓类结皮、藻地衣结皮斑块土壤净硝化和净氮矿化速率显著提高（p<0.05）;②同一温度培养下,以藓类结皮发育为主的土壤氮转化水平较高,净硝化速率和净氮矿化速率以及无机氮的积累明显大于以藻地衣结皮发育为主的土壤;③两种生物土壤结皮斑块土壤净氮转换速率（硝化和矿化）Q10值在2.46~3.33间波动,其中藓类结皮斑块土壤氮转换对温度的敏感性较高。此外,在土壤氮总矿化过程中,硝化过程具有较强的温度敏感性。高温促进了土壤净氮矿化水平,增加土壤氮有效性,因此可能会对荒漠生态系统的初级生产力产生正向影响作用。     

青藏高原垫状点地梅个体年龄判定方法及其生长规律

垫状点地梅是青藏高原最具代表性的垫状植物之一,其个体年龄的判定,对于揭示高寒生境下垫状植物的生长特征和规律具有重要意义,同时也是研究青藏高原植物种群结构及动态的基础和关键。在研究和分析垫状点地梅植株构型特征的基础上,结合其物候特性和采样时间,探索性地找到了一种判定该物种个体实际年龄的方法,并基于垫状点地梅植株的年龄研究了其生长规律。研究结果显示:垫状点地梅的各分枝每年均生长一个节间,呈辐射生长的各分枝簇在同一年生长的节间构成了垫状点地梅植株的"年轮",垫状体任一分枝簇的单向节间数即为该植株的年龄;幂函数模型可以较好地表达植株径向生长与年龄之间的相关关系,年龄对垫状点地梅长轴长度、短轴长度和表面积变化的解释率分别为88.5%、87.5%和88.2%;垫状点地梅植株高度的年增量较小,平均年生长率仅为0.202 cm/a;其生物量积累随年龄的变化可用幂函数模型表达,年龄对地上生物量和总生物量变化的解释率分别为82.2%和83.9%。     

黄土丘陵沟壑区不同退耕年限刺槐林地土壤氮素动态特征

土壤无机氮的可利用性是影响植物生长发育和植被演替进程的关键因子之一,尤其在生态系统十分脆弱的黄土丘陵沟壑区更为重要。因此,采用时空代换法,通过选取不同退耕年限（10 a、20 a、30 a、40 a）的刺槐林地及相邻对照草地为研究对象,系统研究刺槐林在生长季（4~9月）土壤无机氮净转化速率的变化情况。结果表明：（1）刺槐林地土壤NO₃^--N平均含量约是对照草地的4.57倍,而NH₄⁺-N在两个样地之间没有显著差异。（2）刺槐林地及对照草地土壤在7~8月以硝化作用为主,在4~5月和8~9月以氨化过程为主,且刺槐林地氮素净转化速率大于对照样地。（3）刺槐林地土壤NO₃^--N在前30 a处于积累状态,随后呈现消耗趋势。总而言之,退耕地刺槐林营造可以减少土壤NO₃^--N的淋失,提高NO₃^--N净转化速率,但刺槐林NO₃^--N的累积状态在30 a后变为消耗状态。所以要采取应对30 a以上林龄的刺槐林采取间伐措施,以促进刺槐林的健康发展。     

贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤氮素矿化作用的研究

采用封顶埋管法对贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)以及Ｎ净矿化速率进行了研究。结果表明：①在海拔1 370～2 940 m的范围内,土壤铵态氮和硝态氮含量随海拔高度的降低而降低。②土壤N净矿化速率随海拔高度的降低呈现出明显的“V”字型变化规律,在海拔2 940 m 处最高（平均为0.272 mg·kg-1·d-1）,在海拔2 100 m处最低（平均为0.001 mg·kg-1·d-1）,之后又随海拔高度的降低而上升,在海拔1 370 m处达到0.136 mg·kg-１·d-１的水平。③回归分析显示,土壤矿化氮含量（NH+4-N +NO-3-N）与土壤含水量、全氮、有机质、群落中植物密度、地上生物量呈极显著正相关,与土壤容重、pH值呈极显著负相关。但土壤N净矿化速率与土壤含水量、全氮、有机质、容重、pH值之间却没有相关性。     

生态垫覆盖对沙漠土壤水分和温度的影响

在流动沙丘迎风坡覆盖生态垫后,通过对土壤水分和温度的连续观测发现：在生态垫覆盖林地的生长季内,表层0—20 cm的土壤温度和20—60 cm的土壤含水量受覆盖影响最明显。覆盖与未覆盖生态垫的流动沙丘相比,可提高20—40 cm处土壤含水量为56%,提高40—60 cm处土壤含水量58%;7月可降低土壤表层温度14.27℃,且覆盖后土壤各层之间温度变化平缓,对10 cm以下土壤有保温作用。     

云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林土壤氮矿化季节变化

为了揭示哀牢山中山湿性常绿阔叶林土壤有效氮的季节动态特征,我们用封顶埋管法对徐家坝地区典型的中山湿性常绿阔叶林进行了研究。结果表明:1)土壤有效氮含量季节变化为22.96～68.20mgN·kg-1,其中氨态氮的含量(10.89～47.85mgN·kg-1)大于硝态氮含量(1.48～31.74mgN·kg-1),是有效氮的主体;2)一年的净有效氮矿化总量为310.32mgN·kg-1·hm-2(土壤层0～15cm),有效氮总量和NO3N干湿季节变化极显著,NH4N的干湿季节变化不显著,NH4N在湿季末(200409)最高,干季末(200404)最低,NO3N湿季初(200405)最高,湿季末(200310)最低;3)净矿化速率、净氨化速率、净硝化速率的干湿季节变化均不显著,原因在于土壤内部的干湿季节变化平缓,且这种变化滞后于大气的降雨量变化。     

1982~2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系

利用GIMMS NDVI数据和地面气象站台观测数据,对青藏高原1982~2013年高寒草地覆盖时空变化及其对气象因素的响应进行研究,结果表明：青藏高原高寒草地生长季NDVI表现为从东南到西北逐渐减少的趋势,近32 a来,整个高原草地生长季NDVI呈上升趋势,增加速率为0.000 3/a (p<0.05);高寒草地生长季NDVI年际变化具有空间异质性,整体为增加趋势,呈增加趋势的面积约占研究区域面积的75.3%,其中显著增加的占26.0% （p<0.05）,类型主要为分布在青藏高原东北部地区的高寒草甸;比例为4.7%,草地类型主要为高寒草原,主要分布在高原西部地区;基于生态地理分区的分析显示,青藏高原草地与降水、温度的相关关系具有明显的空间差异,高寒草地生长季NDVI均值与降水呈显著正相关,对降水的滞后效应显著;高原东北部温度较高,热量条件较好,降水为高寒草地生长季NDVI变化的主导因子;东中部地区降水充沛,温度则为高寒草地生长的制约因子;南部地区降水和温度都较适宜,均与高寒草地生长季NDVI相关性显著(p< 0.05),共同作用于草地的生长;中部和西部地区,气候因子与高寒草地生长季NDVI关系均不显著。     

不同湿度条件下模拟增温对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响

氮矿化作用是影响沙质草地植物群落物种组成和初级生产力的重要因素之一。温度和水分被认为是影响土壤氮矿化/硝化作用的两个关键环境因子,认识沙质草地土壤氮矿化作用对温度和水分的响应,对于预测全球变化对沙质草地生态系统结构和功能的影响具有重要作用。本文通过测定开顶式生长室（OTC）内不同湿度条件下增温时沙质草地净氨化速率、净硝化速率和净矿化速率的变化,分析增温和湿度变化对土壤氮矿化作用的影响。结果表明:不论增温与否,沙质草地土壤净氨化速率、净硝化速率和净矿化速率随着土壤湿度增加而明显提高。土壤净氨化速率在土壤湿度为15.2%时最大,但是净硝化速率和净矿化速率在土壤湿度为11.8%时最大,土壤湿度达到时15.2%表现下降趋势。增温使沙质草地土壤氮矿化作用发生显著变化,但增温的效应与土壤湿度存在一定的关联。土壤湿度为3.4%、5.1%、8.5%时,增温处理使土壤净氨化速率较对照明显提高;但是土壤湿度为11.8%、15.2%时,增温处理时土壤净氨化速率较对照显著降低;土壤湿度为8.5%和11.8%时,增温使土壤净硝化速率和净矿化速率显著升高（p<0.05）,在湿度为1.7%、3.4%、5.1%以及15.2%时,增温处理和对照之间的净硝化速率、净矿化速率无显著差异。这说明只有在适宜的土壤湿度条件下,增温才显著影响沙质草地土壤矿化作用,当土壤湿度处于相对干旱或过度湿润的状态下,增温对沙质草地土壤矿化作用没有显著影响。     

海拔对囊种草(Thylacospermum caespitosum)修饰土壤微环境作用的影响

选择海拔为3 762m(低海拔样地)和4 137m(高海拔样地)处囊种草(Thylacospermum caespitosum)群落作为研究样地,分别选取9个直径约50cm的囊种草丛,测定其下土壤的养分、水分和温度等指标,并以邻近无囊种草生长区域的土壤为对照,试图揭示囊种草对土壤微环境的修饰作用对海拔的响应。结果表明:囊种草的生长提高了其下土壤养分含量;改善了土壤水分状况;调节了土壤温度,在其冠层下维持了一个温度较为恒定的环境。随着海拔升高,环境条件的恶劣程度加大,环境压力增大,高海拔样地的土壤养分、水分和温度均低于低海拔样地,而囊种草对这些土壤环境条件的改善作用则随海拔的升高而加强。     

温度和水分对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响北大核心CSCD

土壤氮矿化对陆地生态系统初级生产力起决定性作用,但其影响因素较多,其中温度和水分最为重要。研究沙质草地土壤氮矿化对温度和水分的响应,对预测全球变化对沙质草地生态系统结构和功能的影响具有重要作用。因此,通过开顶式气室（OTC）模拟增温和人工调控田间持水量的方法对科尔沁沙质草地的土壤进行原位培养,分析温度和水分对土壤氮矿化作用的影响。结果表明：无论温度如何变化,科尔沁沙质草地土壤氮净矿化/硝化速率随着田间持水量的增加而明显提高。净硝化速率和净矿化速率在田间持水量为9.5%时最大,田间持水量达到时12.5%明显下降。增温使沙质草地土壤氮矿化显著变化,但增温的效应与田间持水量存在一定的关联。在相对适宜的田间持水量条件下（田间持水量为6.5%~12.5%）,OTC增温可以使科尔沁沙质草地的土壤氮矿化/硝化速率显著提高;但是在田间持水量处于相对较低或者过高的状态下,该地区土壤的净氮净矿化/硝化速率对温度增加的响应不明显。     

温度和水分对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响

土壤氮矿化对陆地生态系统初级生产力起决定性作用,但其影响因素较多,其中温度和水分最为重要。研究沙质草地土壤氮矿化对温度和水分的响应,对预测全球变化对沙质草地生态系统结构和功能的影响具有重要作用。因此,通过开顶式气室(OTC)模拟增温和人工调控田间持水量的方法对科尔沁沙质草地的土壤进行原位培养,分析温度和水分对土壤氮矿化作用的影响。结果表明:无论温度如何变化,科尔沁沙质草地土壤氮净矿化/硝化速率随着田间持水量的增加而明显提高。净硝化速率和净矿化速率在田间持水量为9.5%时最大,田间持水量达到时12.5%明显下降。增温使沙质草地土壤氮矿化显著变化,但增温的效应与田间持水量存在一定的关联。在相对适宜的田间持水量条件下(田间持水量为6.5%~12.5%),OTC增温可以使科尔沁沙质草地的土壤氮矿化/硝化速率显著提高;但是在田间持水量处于相对较低或者过高的状态下,该地区土壤的净氮净矿化/硝化速率对温度增加的响应不明显。     

祁连山西段草地土壤氮矿化及影响因子的关系研究

以祁连山西段草地土壤氮为研究对象,采用PVC管野外培养法,测定分析土壤氮及其理化指标,计算氮矿化量、矿化速率,分析引起土壤氮矿化的主要环境变量。结果表明：（1） 全氮、pH值在海拔上均差异显著（P<0.05）,有机质差异不显著（P>0.05）, NH⁺ ₄-N在2 700 m、2 800 m、2 850 m、2 900 m、3 000 m、3 050 m差异显著（P<0.05）,其他海拔差异不显著（P>0.05）,NO₃^--N在海拔上差异显著（P<0.05）。（2） 野外培养能促进土壤氮矿化,矿化速率在海拔上遵循二次多项式。（3） 土壤理化指标对土壤氮矿化速率影响大小依次为：pH值 > K > NH₄⁺-N>全氮>水分>温度>容重,土壤氮矿化速率与全氮、K、pH值、NH₄⁺-N、水分之间均有较显著的相关性（P<0.05）,与全氮、K、NH₄⁺-N、水分之间有二次多项式显著相关性,与pH值有显著的线型正相关,容重有对数正相关,土温有幂函数正相关,后两者相关性不强。（4） 通过研究发现能促进土壤氮矿化各变量因子的赋值范围为：pH值（7.2～8.4）、水分（21.8%～33.27%）、土温（4.41～8.91 ℃）。     

氮输入和互花米草入侵下闽江河口潮滩土壤甲烷氧化速率研究北大核心CSCD

通过室内培养实验,研究了自然状态(对照)、外源铵态氮(NH_4Cl)和硝态氮(KNO_3)的3种浓度输入(1 g/m^2、2 g/m^2和4 g/m^2氮)和互花米草入侵下,闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮滩土壤甲烷氧化速率。结果表明,与自然状态下相比,总体上,氨态氮输入促进了短叶茳芏潮滩土壤甲烷氧化,且随着氮输入浓度的增加,其促进作用逐渐增大;而硝态氮输入却抑制了短叶茳芏潮滩土壤的甲烷氧化,输入的硝态氮浓度越高,甲烷氧化速率越小;氮输入对潮滩土壤甲烷氧化速率无显著影响。互花米草(Spartina alterniflora)潮滩土壤的甲烷氧化速率高于短叶茳芏潮滩,互花米草入侵使潮滩土壤的甲烷氧化速率增加了22.66%。低、高浓度氮输入与互花米草入侵共同作用促进了潮滩土壤甲烷氧化,而中浓度氮输入与互花米草入侵共同作用却抑制了潮滩土壤甲烷氧化。潮滩土壤甲烷氧化速率与输入氮的类型、浓度、培养时间和土壤类型等有关。     

藏北高原高寒草地围栏禁牧和生长季降水对物种丰富度和多样性的影响(英文)

2009和2010年夏天沿藏北高原高寒草地样带调查了高寒草地生态系统(高寒草甸、高寒草原和荒漠草原)在围栏禁牧和自由放牧管理下的物种丰富度和多样性(Shannon-Wiener指数,Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数)。研究结果显示:自2006年起藏北高原围栏禁牧在植被类型和区域尺度上没有显著改变物种丰富度和多样性。物种丰富度和多样性主要受生长季降水驱动,超过87%的变异可由生长季降水来解释。物种丰富度和多样性在自由放牧和围栏禁牧2类样地对生长季降水的响应方式一致。物种丰富度随降水呈指数型增长关系,多样性指数则呈现正线性关系。研究结果预示藏北高原地区生长季降水的变化对于物种丰富度和多样性管理至关重要,在未来高寒草地保护研究中应予以重视。     

模拟增温对青藏高原高寒草甸群落碳氮计量学的影响（英文）

低温是影响青藏高原生态系统的重要限制因子。本研究基于青藏高原三个海拔(4300 m、4500 m、4700 m)上的模拟增温实验平台(开顶式增温箱,open top chambers,OTC),观测了2011年8–9月和2012年8月的高寒草甸生态系统的群落地上和地下碳氮计量学特征。结果表明:模拟增温显著增加了21.4%的2011年9月4500 m的群落地上氮含量,显著降低了3.9%的2012年8月4300 m的群落地上碳含量,而对其他情况下的群落碳氮计量学特征无显著影响;模拟增温显著增加了5.5%的2011年8月4500 m的群落地下碳含量,显著增加了28.0%的2011年9月4300 m的群落地下碳氮比,显著降低了15.7%的2011年9月4700 m的群落地下氮含量,显著降低了34.3%的2012年8月4700 m的群落地下碳含量,显著降低了37.9%的2012年8月4700m的群落地下碳氮比,而对其他情况下的群落碳氮计量学特征无显著影响。因此,模拟增温对不同海拔高度和不同月份的群落碳氮计量学的影响不一致,土壤铵态氮与硝态氮含量是影响植物群落碳氮计量学的主要因子。     

降水量对连古城自然保护区荒漠植被凋落物分解和氮状态的影响

对连古城自然保护区不同降雨梯度(不截留和分别截留30％、50％、80％)下荒漠典型植被土壤无机氮和原位净氮矿化的凋落物分解和养分释放进行了连续的观测分析.结果表明:(1)随着水分输入减少,凋落物的分解速率减小,凋落物分解速率与年降水量正相关.与此相反,净氮矿化与降水量无关.(2)土壤NO3-浓度随着降水输入的增加而显著...     

金露梅灌丛草甸氧化亚氮排放特征及冻融交替的影响研究

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站地区,利用密闭箱-气相色谱法对金露梅灌丛草甸群落中的丛间草地(GC)、金露梅灌丛(GG)和裸地(GL)3种斑块的氧化亚氮(N_2O)排放季节特征和冻融过程、降水事件的影响进行了初步研究.结果显示:GG年平均排放速率显著高于C.C和GL(P＜0.05),C.C与GL差异不显著(P＞0.05).3种斑块N_2O排放速率表现出明显的季节波动,生长季高于休眠季,其中GC和GG排放速率在8月出现明显峰值,2月最低;而GL的排放速率2004年最大值出现在3月,2005年在3月和8月出现了两个峰值,最低值均出现在1月.冻融交替过程中各斑块N_2O平均排放速率白天高于夜间,并且除了2005年GL斑块外,均为封冻期土壤排放速率较低,而冻融期提高.2004-07 GC和GG斑块在降雨时排放速率降低,降雨后迅速上升;而2005年时3种斑块在降雨时以及积雪融化时排放速率均大幅升高.各斑块排放速率与土壤5 cm地温呈极显著(GC和GG;P＜0.01)或显著正相关关系(GL,P＜0. 05).金露梅灌丛草甸2004年和2005年平均排放速率分别为0.043和0.046 mg/(m~2·h),是大气N_2O的一个源,粗略估算整个青藏高原高寒灌丛草甸N_2O排放的辐射强迫约为0.125 Tg CO_2,其在整个青藏高原温室气体收支中的作用不应忽略.     

青藏高原东缘玛曲沙化高寒草地土壤理化性质北大核心CSCD

沙漠化是青藏高原东缘高寒草地退化的重要指征,土壤理化性质是反映草地沙化过程的重要特征参数。以青藏高原东缘玛曲县为例,分析天然草地和轻度、中度、重度、极重度沙化草地土壤粒度组成、温湿度、有机碳和养分等因子的差异特征,旨在阐明高寒草地沙化过程中土壤理化性质的变化。结果表明:草地土壤黏土和粉沙含量随着沙化的发展显著减小,而沙颗粒含量(细沙和中沙)随着沙化程度的增加而增大;5—8月生长季,重度沙化土壤相比轻度沙化土壤温度明显升高,土壤含水量明显降低;随着沙化程度的增加,土壤有机碳含量显著降低,轻度沙化减少50%以上,中度至极重度沙化草地减少91%—99%;土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)等含量在轻度以上沙化草地中显著降低,而全钾(TK)变化不明显,速效钾(AK)仅在中度至极重度沙化草地中含量降低。高寒草地沙化进程中,随着植被盖度的不断降低,表层细颗粒物逐渐风蚀、土壤养分流失,粗颗粒物质保留下来,土壤含水量降低,在风的分选作用下不断堆积形成流动性沙丘。