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。     

藏西北生态堪忧 近四成草地退化

西藏自治区重点科研项目《应用卫星遥感技术研究藏西北高寒牧区草地退化机理》持续两年半的研究表明，由于全球变暖、过度放牧、人口增加和人类活动频繁等原因，藏西北高寒牧区草场退化面积正以每年3％至5％的速度扩大，1988年至2005年间退化了39．64％。     

2000-2020年藏北高寒草地水源涵养功能变化及影响因素分析（英文）

藏北地区平均海拔4500 m以上,被称为“世界屋脊上的屋脊”,同时也是青藏高原生态安全屏障的主体,但在全球气候变化和人类活动的双重影响下,藏北高寒草地生态系统变化明显,部分区域出现退化趋势。2009年我国开始实施了《西藏生态安全屏障保护与建设工程》(以下简称工程),旨在恢复和保育高原的生态系统及其服务功能。而水源涵养是藏北高寒草地生态系统最为重要的服务功能之一,工程实施以来,藏北草地的水源涵养功能如何变化、生态工程的效益如何？本文基于InVEST模型评估了2000–2020年生态工程前后藏北草地水源涵养功能的变化,量化了气候变化和人类活动在其中的贡献率。结果表明：(1)藏北各类型草地的水源涵养能力虽然差异较大,但工程实施后水源涵养的功能均出现了明显的变化,产水量比工程实施前增加10.07%,水源涵养服务上升8.86%。其中高寒草甸区的水源涵养变化速率增长最大,由工程前的–1.84 mm yr^–1转变为工程后的2.24 mm yr^–1;其次是高寒荒漠草原和高寒草原,在工程的影响下水源涵养功能下降的速率明显减缓。(2)气候变化仍是藏北草地水源涵养...     

围栏封育对不同类型高寒草地植物及土壤养分的影响（英文）

围栏封育是高寒草地最为常见的保育方式,不同类型草地的封育效应可能会存在差异。开展该方面的研究,可以评估围栏封育对草地恢复的效应,为藏北高原不同类型退化草地的恢复措施提供科学依据。本研究以藏北地区的高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠3类草地为研究对象,采用单因素方差分析对生物量、叶片–土壤养分含量以及化学计量比进行差异性检验,探讨了围栏封育对这3类高寒草地植物和土壤养分的影响。结果表明,围栏封育能显著提高这3类草地群落的地上生物量,但仅提高了10–20 cm高寒荒漠的地下生物量;围栏封育显著提高了高寒荒漠优势植物叶片的养分含量和10–20 cm土壤中全氮、全钾、有机碳的含量,并显著改变了C、N、P之间的化学计量比;而在高寒草甸和高寒草原围栏封育仅仅显著增加了高寒草原中优势物种叶片的N含量,其他养分指标和化学计量比均没有表现出显著的差异。以上结果表明,从植物和土壤养分来看,围栏封育对高寒荒漠草地的保育作用最为显著。     

青藏高原放牧强度空间化方法与应用

人类活动强度空间化是分析人类活动区域差异及其变化过程的基础,也是准确辨识土地变化驱动因素、合理调控人类活动的科学依据。当前人类活动强度研究多以数理方法对代用指标进行空间化,缺乏对人类活动机理过程的反映,也制约了人类活动强度空间异质性的展现。本文以青藏高原放牧活动为研究对象,在综合放牧喜好和草地管理策略的基础上,从放牧行为机理的角度,提出了区分放牧区与非放牧区的方法;以放牧密度衡量草地整体放牧压力,以放牧概率刻画放牧活动的空间差异,构建了区域放牧强度空间化模型。并以高原典型牧业县—泽库县为例,基于乡镇级牧业数据和自然地理基础信息进行了实证研究。结果表明：空间化结果较好反映了泽库县放牧强度的空间特征;直接指标的选取和客观的赋值方法提高了放牧强度空间化结果的准确性;比现有研究结果更能体现出县域内放牧强度的空间差异,且放牧强度变化过程与同期NDVI值变化具有较好的耦合性。本文为人类活动空间化方法研究提供了有益参考。     

普兰县农牧结合潜力分析（英文）

农牧结合是高寒牧区放牧系统的一项重要的实践,具有实现农业和牲畜业可持续生产的重大潜力。然而,目前青藏高原的农牧业分离已经导致集约化农业、草地退化和饲料短缺的问题产生。因此,为探索高山放牧系统中农牧结合的潜力,本研究以中国普兰县为例,基于多数据源,分析了牧草生产潜力和牲畜产量,并从饲草供给角度评估了农牧结合的潜力。结果表明:普兰县可用于人工种草的潜在边际土地约560公顷,基本位于环境条件较好的普兰镇周边。而积温是牧草种植的主要环境限制因子,今后牧草种植应注重品种的抗寒性和生长周期,同时也要注意人工草地建立后的退化和沙化问题。另外,虽然2012–2016年普兰县牲畜数量明显下降,但高寒草地放牧牲畜数量依然高于农牧景观的牲畜放牧数量。该地区目前放牧牲畜数量一般维持在约11万只羊单位,而人工草地和作物秸秆能够提供约1.1万只羊单位的饲料,约占农牧景观中牲畜数量的一半。普兰县农牧结合可以适当补充放牧条件下牲畜饲料的缺额,尤其是在农牧区的普兰镇。本研究结果对未来牧草生产和发展农牧结合具有重要的指导意义。     

高寒草甸植物群落物种多样性研究概况

人类活动、小型哺乳动物行为活动以及自然因素是引起高寒草甸植物群落物种多样性变化的主要因子。一般情况下，高寒草甸植物群落物种多样性与放牧、施肥强度呈单峰曲线。长期过牧使高寒草甸退化严重，而围栏封育能使这种情况受到一定程度的控制，但围栏封育有时不符合“放牧优化假说”。工程活动，小型哺乳动物的活动、冻土退化使高寒草甸植物群落发生演替，物种多样性也随之变化。此外，地形引起水、热、养分的再分配，使不同的生境有着不同的物种多样性。概述各干扰因子及不同干扰频率的不同作用。为保护高寒草甸植物群落物种多样性及制定合理的草地利用制度提供科学依据。     

青藏高原草地地上生物量和理论载畜量

准确模拟和预测草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)和理论载畜量对于维持草地生态系统平衡、优化放牧管理至关重要。当前很多研究以围栏外草地AGB为基础,估算了青藏高原草地AGB的现存量。但是,牛羊啃食后的草地AGB现存量无法准确评估草地理论载畜量。围栏内草地不受家畜采食影响,其年际变率由环境因子驱动,可视为草地潜在AGB (potential AGB,AGB_p),更适用于草地理论载畜量的评估。本研究以青藏高原345个围栏内AGB观测数据为基础,结合气候、土壤和地形数据,利用随机森林算法构建草地潜在地上生物量估算模型,并对当前气候条件(2000-2018年)和未来20年(2021-2040年)4种气候变化情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5)下的草地AGB_p和高寒草地理论载畜量进行模拟与预测。结果表明:(1)随机森林算法可准确模拟当前气候条件下的青藏高寒草地AGB_p(R²=0.76,P<0.001);2000-2018年青藏高寒草地AGB_p平均值为102.4 g m^-2,时间上增加趋势不明显(P>0.05);AGB_p年际波动和生长季降水显著正相关(R²=0.57,P<0.001),和生长季温度日较差显著负相关(R²=0.51,P<0.001)。(2)当前气候条件下,青藏高寒草地平均理论载畜量为0.94 SSU ha^-1(standardized sheep unit ha^-1);在过去20年约有54.1%草地理论载畜量呈提升状态。(3)和当前相比,未来20年青藏高原中部和北部草地AGB_p和理论载畜量呈下降态势。因此,建议未来在厘清气候变化影响下草畜关系的基础上进行有针对性的草牧业规划和管理,以缓解区域气候变化引起的草畜矛盾。     

西藏定结县草地资源与畜牧业可持续发展

畜牧业生产是西藏定结县的支柱产业之一，但由于人类的不合理利用导致该区草地资源出现面积配置与时间利用上的不平衡；割草、放牧兼用草地发展滞后；草畜矛盾突出，草地退化严重以及畜群结构不合理，品种退化，草地利用效率低等问题。为实现该县草地资源的合理有效利用和高原山区畜牧业生产的可持续发展，达到促进全县农村经济发展、调整农村产业结构、提高农牧民经济收入和生活水平的目的，本文提出以下对策措施：①发展人工草地，提高草地抗灾保畜能力；②改良牲畜，提高牲畜质量，发展“效益型畜牧业”；走畜草平衡、以草定畜的道路；④推广饲草加工，实行舍饲养百；加强草原管理，合理利用草地资源。     

长期实验增温对藏北高寒草甸群落营养品质的影响（英文）

草地营养品质与家畜和野生草食动物的幼畜补充和种群动态密切相关。然而,在青藏高原特别是藏北高原,高寒草甸营养品质对气候变暖的响应还没有得到充分的认识。本研究调查了藏北三个高寒草甸样地(A:4313 m、B:4513 m和C:4693 m,实验从2008年开始)的长期实验增温对群落营养品质的影响。基于2018–2019年的粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和水溶性碳水化合物(WSC)含量,发现实验增温仅使样地B 2019年的CP含量增加了27.25%,ADF增加了89.93%,NDF增加了41.20%,Ash含量减少了57.76%。CP和WSC的含量均随土壤含水量(SM)的增加而增加,CP含量随饱和水汽压差(VPD)的增加而降低。SM和VPD对CP含量、ADF含量和营养品质变异的总的解释度大于气温。与气温相比,VPD更能解释NDF和Ash的变化。因此,气候变暖对藏北高原高寒草甸群落营养品质的影响随着地点和年份的不同而不同;与温度相比,水的有效性对藏北高原高寒草甸群落营养品质的影响更大。     

1970–2020年三江源地区景观格局演变及其对生态旅游发展的启示（英文）

三江源地区景观格局在过去50年发生了较大变化,但较少有研究分析这种变化对当地生态旅游的影响。本研究在已有文献与遥感数据的基础上,运用空间统计与文献分析方法,分析了三江源地区草地、湿地、荒漠与森林景观空间格局在1970–2020年间的演变及其驱动因素,并探究其对当地生态旅游发展的影响。结果表明,2020年三江源地区草地、湿地、沙漠与森林景观面积占其总面积的89.7%。其中,草地景观的分布最广（71.95%）,其次是湿地与荒漠,森林景观面积较小。1970–2020年,在气候变化与人类活动的影响下,4类景观的总面积占比增加了5.01%。草地景观面积增幅最大,其次为湿地景观。相反,森林景观的占比下降了0.83%,荒漠景观的占比下降了2.79%。从17个县域单元来看,各县域单元之间在景观结构上具有高度相似性,并且这种相似性在1970–2020年间并未发生较大变化。这表明各县域单元之间具有较高的生态旅游资源同质性,为生态旅游的差异化发展带来一定挑战。     

内蒙古草地变化过程中气候变化和人类活动的相对作用评估

气候变化和人类活动是影响草地动态变化的主要因素,准确掌握其在草地动态变化过程中的相对作用是保障草地生态安全的基础。该文以植被净初级生产力(NPP)为评价指标,定量评估了2000-2016年内蒙古草地变化特征以及气候变化与人类活动的相对作用。结果显示:2000-2016年内蒙古呈恢复趋势的草地面积为489 334 km~2,占区域草地总面积的94.2%;气候变化及其与人类活动的共同作用是内蒙古草地恢复的主导因素,其引致的草地恢复面积分别占草地恢复总面积的54.9%和45.1%;降水量增加和生态保护工程实施分别是引起草地恢复的主要气候因子和人类活动因子,过牧等不合理的人类活动是导致草地退化的主导因子;受区域环境影响,不同类型草地恢复的主导因子不同。     

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。     

甘肃省肃南县草地过度放牧的社会经济成因分析

我国草地资源位居世界第二位,但目前退化情况非常严重,已经成为牧区生态环境保护和经济发展的主要制约因素。导致草地退化的原因多种多样,其中自然因素是不可调控因素,但在近50年内并非为导致我国草地大面积退化的主要原因,实际上,人为因素才是最为主要的原因。在导致草地退化的诸多人为因素中,过度放牧被认为是造成草地退化的主要因素。通过对肃南县草地退化进行的农户问卷调查,结合有关统计资料,从农户角度阐释过度放牧行为产生的外在机制和内在机制,认为农户追求更高的家庭收入与现实经济状况之间的矛盾是导致其过度放牧行为产生的根本原因。     

近30 a玛曲县土地利用/覆盖变化监测

 以1975年的MSS数据,1990年和2005年的TM数据,以及2000年的ETM数据为信息源,在GIS技术的支持下,对玛曲地区的土地利用/覆盖变化进行了监测。研究发现：从1975年到2005年的30 a间,该地区的生态环境呈现出严重的退化趋势,其中沼泽地和林地面积持续减少,沙地面积在1975年到2000年之间呈增加趋势,但从2000—2005年面积大幅度减少。草场退化现象严重,高覆盖度草地减少,裸土地面积增加,建筑用地面积大幅度增加。应用转移矩阵对不同地类之间的相互转换研究发现：高覆盖度草地主要转变为中、低覆盖度草地,沼泽地主要转变为高、中、低覆盖度类型的草地。玛曲环境退化受到自然环境和人类活动的双重影响,气温升高,降水量减少和过渡放牧是导致该地区生态环境退化的主要因素。     

青藏地区高寒草地春季物候时空变化及其对气候变化的响应

植被物候是评估全球气候变化的重要指标,掌握其时空变化有利于理解陆地植被生态系统与气候变化间的关系。然而,当前关于青藏高原高寒草地春季物候(生长季始期,Start of Growth Season,SOG)变化趋势及驱动机制方面仍然存在诸多争议。本文基于MODIS-NDVI数据采用动态阈值法和偏相关分析等方法提取并分析青藏地区2000—2015年高寒草地SOG时空变化趋势和空间分异特征,结合同时期气象数据基于像元尺度直观量化其对气候变化响应的空间分布特征。结论如下:(1)2000—2015年青藏地区高寒草地SOG整体上由东南向西北逐渐推迟,同时呈现河谷地区早、高山地区晚的特征;(2)2000年以来青藏地区高寒草地SOG呈明显提前趋势,提前幅度约为0.33 d/a,但在不同的草地类型上存在差异。空间分布上,呈提前趋势的区域主要分布于青海东部、三江源地区,呈推迟趋势的区域主要集中分布于西藏阿里南部等区域;(3)研究时段内青藏地区高寒草地SOG与温度、太阳辐射量及降水量相关性均较明显,但相对于太阳辐射与降水量而言,SOG对气温的响应更为敏感。本研究结论对全球变化背景下植被一气候关系的理解及高原的生态安全建设具有一定的参考意义。     

基于LUCC的新疆沙尘源空间格局及转化机理分析

我国北方地区春夏季节沙尘天气频发,精准识别沙尘源区对于沙尘天气预报及区域生态环境治理意义重大。以新疆为典型研究区,采用2000、2005年和2010年3期土地利用/土地覆被数据,分析了新疆沙尘源的空间分布格局,并基于土地类型转移矩阵分析了不同类型沙尘源的转化情况。结果显示：新疆沙尘源的正、逆向转化主要跟人类活动相关。（1）沙漠/沙地转化敏感区主要分布于塔克拉玛干沙漠的西北边缘地区;转化为裸土类型沙尘源最主要的土地类型为河流/湖泊和草地,其中河流/湖泊的转化主要受自然条件影响,而草地的转化则是由过度放牧所导致。（2）岳普湖、伽师和巴楚等县区存在过度放牧现象;塔里木盆地北部以及准噶尔盆地内部等绿洲-荒漠交错带及人口聚集区域,存在大面积的垦荒现象。（3）新疆地区绿洲-荒漠交错带面积广阔,但其生态系统脆弱,为潜在的沙尘源区,应科学划定生态保护区,禁止过度放牧和无序垦荒。本文研究结果有望为区域生态环境治理及农牧业发展提供科学依据。     

中国草畜平衡状态时空演变指示的草地生态保护格局

中国草原牧区作为重要生态安全屏障和草地畜牧业生产基地,其草畜平衡状态直接影响草地退化与恢复,进而影响草地生态系统服务能力的强弱。本文分析了2000—2015年主要草原牧区草地植被覆盖、牧草供给、草畜平衡状态的时空变化特征,深入探讨草地退化与恢复及载畜压力下草地生态系统保护与恢复空间格局。结果表明：过去16年主要草原牧区草地面积净减少约163万hm²,6.7%的草地出现植被覆盖退化,而5.4%的草地呈现植被覆盖明显恢复。天然草地牧草供给量以增加为主,年增率约0.3 kg/hm²,然而其载畜压力亦持续增加,不考虑补饲的载畜压力指数高达3.8,除内蒙古东北部、青藏高原中部仍有载畜潜力,其余多处于超载状态;考虑实际冷季补饲的载畜压力指数约3.1,内蒙古中东部有所缓解;假设冷季全额补饲则载畜压力指数减至1.9,内蒙古、青藏高原等区域明显缓解。叠加上述数据,本文针对自然保护地、牧区、半农半牧区和农区等不同区域的草地生态保护格局,提出了平衡草地生态保护与畜牧生产利用的不同发展策略。     

哈萨克斯坦草地生态系统压力的时空动态分析（英文）

受气候变化和政策因素的影响,哈萨克斯坦是中亚地区生态退化和草畜矛盾最为突出的国家。研究哈萨克斯坦草地承载状态对认识草地生态系统对气候变化和人类活动的响应尤为重要。本研究基于哈萨克斯坦遥感数据和畜牧业统计数据,以生态系统的供给与消耗为基础,分析哈萨克斯坦草地生态系统与承载状态的格局变化。结果表明:(1)2003–2017年,哈萨克斯坦牲畜养殖数量呈现持续平稳增长的趋势,受冻害影响,在2011年数量有所减少,牲畜养殖结构空间差异不明显。(2)哈萨克斯坦草地供给量波动上升,而畜牧业生产消耗量持续增加,导致草地承载压力不断增加。(3)2003–2017年间,哈萨克斯坦整体的草地承载状态一直呈现富余状态,但草地承载压力指数呈现平稳上升趋势,草地承载压力较大的地区主要位于草地生产力低下的克孜勒奥达尔州、耕地集中的南哈萨克斯坦州和北哈萨克斯坦州,并逐渐向农牧交错区和半荒漠带推进。     

基于土壤粒度分析的草原风蚀特征探讨

对放牧、开垦和围封下内蒙古典型草原地表覆盖状况、土壤粒度与有机碳含量进行测定,分析人类活动对草原风蚀的影响。结果表明,与围封草地相比,过度放牧草地的群落盖度及高度分别降低了44.23%和80.71%,根系生物量下降了37.83%。由于植被覆盖及根系密度的降低,过度放牧草地土壤表现出明显的风蚀特征,表层土壤粗粒化明显,表层土壤平均粒径比围封草地增加了约1倍。而开垦造成的风蚀程度则更为严重,开垦使表层土壤颗粒平均粒径增加2.5倍。因此,过牧与开垦下的典型草原已形成为一个重要的沙尘源。土壤颗粒粗化直接引起土壤有机碳含量的下降,土壤中小于0.1 mm颗粒组分每被吹蚀1%,其有机碳含量将减少0.2546 g·kg-1。