青藏高原金露梅灌丛草甸净生态系统CO2交换量的季节变异及其环境控制机制

利用涡度相关技术,对2003年和2004年青藏高原金露梅灌丛草甸生态系统CO2通量观测表明,金露梅灌丛草甸生态系统CO2通量日变化、年变化明显,且日变化暖季大于冷季.CO2净交换量在年内的4,9月为两个释放高峰期,以7和8月的吸收量最大.2年的CO2吸收分别为231.4和274.8 gCO2·m-2,平均为253.1 gCO2·m2,在区域起着重要的碳汇功能.CO2日交换量与温度、辐射等气象因素具有显著的负相关关系.受年际间气候差异影响,两年CO2释放和吸收高峰出现及维持时间具有微小的差异.比较发现,各年白天CO2通量受光合辐射的控制作用基本相同,温度条件似乎成为影响CO2通量的重要环境因子.在植物生长季温度过高明显时,会降低碳的吸收能力.其原因可能是由于高温度条件下土壤呼吸增强有关引起的.生物量测定表明,2003和2004年的地上和地下生物年净固碳量分别为544.0和559.4 gC·m-2,与CO2年净交换吸收碳量(分别为63.1和74.9 gC·m-2)基本趋势一致.     

祁连山海北高寒草甸地区微气候特征的观测研究

对祁连山海北高寒草甸地区近夏至日微气象观测分析表明：（１）１４：００（北京时,下同）太阳总辐射瞬时值最高可达１０６１Ｗ．ｍ＾－２,净辐射、反射辐射、光合有效辐射和紫外辐射分别为６７０、２１８、３８０和１６８Ｗ．ｍ＾－２,分别约为在太阳总辐射的５８％、２０％、３６％和１４％,６月下旬日平均反射率约为０．２２;（２）土壤热通量、感热通量和潜热通量瞬时值最大分别为９１、２７４和３６２Ｗ．ｍ＾－２,相应占     

温度对青藏高原高寒灌丛CO2通量日变化的影响

应用涡度相关技术连续监测的CO₂通量及温度数据(2003年1月1日至2004年12月31日),分析了青藏高原高寒灌丛净生态系统CO₂交换(NEE)日变化与温度之间的关系.结果表明:1)在暖季夜间(21:00至次日06:00时)温度与NEE变化呈显著正相关关联,而白昼(07:00~20:00时)NEE变化与温度无显著关联;2)在冷季不论夜间还是白昼,NEE变化均与温度密切相关,温度是决定冷季高寒灌丛生态系统CO₂交换的主要因素.在全球气候变暖背景下,青藏高原气候变化呈现出冬季增温率明显高于春、夏季特征,未来气候变暖导致的增温效应可能会加速青藏高原高寒灌丛生态系统CO₂排放,使其作为碳汇的能力而减弱.     

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.     

青藏高原中东部三种草地类型土壤理化特征及金属元素在有机畜牧生产中的作用

为明确高寒草地土壤理化特征及金属元素在有机畜牧生产中的作用,选取青藏高原中东部高山嵩草草甸、草甸化草原、温性草原三种草地类型为研究对象,分析土壤理化性质和重金属元素,并探讨其影响作用。结果表明：三种草地类型群落盖度由大到小依次是高山嵩草草甸（91%） > 草甸化草原（85%） > 温性草原（75%）,草甸化草原的物种数最多达25种,分别是高山嵩草草甸和温性草原的1.47倍和1.92倍。温性草原0~10 cm土层容重分别是高山嵩草草甸和草甸化草原的1.89倍和1.40倍,10~20 cm土层容重分别是高山嵩草草甸和草甸化草原的1.42倍和1.29倍。高山嵩草草甸土壤有机质、全氮含量最高,有机质含量分别是草甸化草原、温性草原的1.20倍和2.65倍,全氮含量分别是草甸化草原、温性草原的1.18倍和2.47倍。温性草原土壤pH值最高达8.46,分别是草甸化草原和高山嵩草草甸的1.04倍和1.10倍。总体来看,重金属元素含量在高山嵩草草甸最高,温性草原最低,草甸化草原居中。三种草地类型土壤7种重金属元素含量都在一级以内,其生态危害指数未出现强污染状况,适合构建示范区发展有机畜牧业。     

不同封育年限高寒草甸植被/土壤碳密度及净生态系统CO2交换量的比较

封育是推广范围最广的草地恢复措施之一. 为研究不同封育年限高寒草甸植被、土壤碳密度变化, 对1 a、6 a和16 a不同封育年限样地监测结果进行分析.结果表明: 不同封育年限高寒草甸植被现存碳密度表现出封育16 a>封育1 a>封育6 a, 分别为1 522.57 gC·m^-2、1 323.12 gC·m^-2和1 148.17 gC·m^-2, 但不同封育年限之间植被现存碳密度差异不显著(P>0.05). 土壤碳密度垂直分布明显, 0~5 cm和5~10 cm土层有机碳密度较高, 随土层深度增加土壤有机碳密度明显下降, 土壤容重上升;不同封育年限之间0~40 cm层次土壤碳密度和土壤容重差异性均不显著, 但仍可表现出土壤碳密度封育1 a>封育6 a>封育16 a, 分别为28 636.32 gC·m^-2、26 570.92 gC·m^-2和26 060.71 gC·m^-2;同时, 土壤容重随封育时间延长而下降. 对7月下旬到10月上旬净生态系统CO₂交换率(NEE)监测来看, 封育1 a植被土壤碳吸收速率显著高于封育16 a(P<0.05);而排放率与封育16 a样地接近, 差异不显著(P>0.05).     

放牧强度对高寒杂草类草甸群落结构及生物量的影响

分析了不同放牧强度下青藏高原高寒杂草类草甸植物群落种类组成与结构、物种多样性、生物量的变化状况.结果表明:重牧(HG)条件下草层垂直分化不明显,仅1层结构,而轻牧(LG)和中牧(MG)与对照(CK)条件下禾草和矮嵩草能得到较好的生长,草场垂直结构分异为2层;不同放牧强度下莎草科、禾本科和杂类草的重要值变化趋势不尽相同,HG会导致种类组成的下降,CK和适度放牧下种类组成仍保持较高的水平;尽管短期过度放牧抑制了优良牧草的生长和发育,种类组成降低,但因放牧时间短,组成群落的主要优势种具有较强的耐牧性以及植物生态-生物学特性和遗传性,其群落结构是稳定的;植物地上生物量表现出MG >LG >CK >HG,即适度放牧可提高地上生物量;地下生物量在CK条件下最高,其次为MG、HG和LG,CK、MG与LG、HG有显著性差异.植物根冠比从大到小依次为HG、CK、MG、LG,HG的根冠比显著大于LG.     

高寒草甸土壤有机碳储量及其垂直分布特征

青藏高原是全球变化的敏感区。高寒草甸草原是青藏高原上最主要的放牧利用草地资源之一。选择青藏高原东北隅海北站内具有代表性的高寒草甸土壤进行高分辨率采样,测定土壤根系和有机碳含量。研究得出,青藏高原高寒草甸土壤贮存有巨大的根系生物量 (23544.60 kg ha^-1~27947 kg ha^-1) 和土壤有机碳 (21.52 GtC);自然土壤表层 (0~10 cm) 储存了整个剖面土壤有机碳总量的30%左右。比较发现,高寒草甸土壤的有机碳平均贮存量 (23.17×10⁴ kgCha^-1) (0~60 cm) 较相应深度的热带森林土壤、灌丛土壤和草地土壤的有机碳贮存量高约1~5倍多。在全球碳预算研究中,青藏高原高寒草甸土壤有机碳库不可忽视。随着全球变暖,表层土壤有机碳分解释放的CO₂将增加。为了减少高寒草甸生态系统的碳排放,应加强高寒草甸土壤地表覆被的保护,合理种植深根系植物。这对减缓全球大气CO₂浓度升高的速率以及可持续开发高寒草甸的生态服务功能都具有重要意义。     

生态系统服务权衡量化方法综述及未来模型发展（英文）

生态系统服务具有空间异质性和时间变异性,这导致服务功能间的权衡、协同和中立。权衡是生态系统管理及最优化决策研究中的关键问题之一。本文综述生态系统服务间权衡识别方法,并对未来生态系统服务模型发展提出建议。主要结论:(1)生态系统服务评估基于定量化指标及其模型模拟;(2)生态系统服务权衡分析多以相关性为主,情景分析、多目标分析、生产可能性边界成为生态系统服务权衡决策的有效手段;(3)未来研究需加强生态系统服务供需流、辅助决策的生态系统制图等。最后,应该集成模型以模拟和诊断情景,优化土地和生态系统管理不同措施,实现区域可持续发展。     

1982-2014年青藏高原地表蒸散量时空分布及其变化影响因子分析（英文）

蒸散是地球水循环的关键驱动因子,是地表水平衡和能量平衡的重要分量,因而也体现生态系统水文调节局地热调节功能;青藏高原是长江和黄河等重要河流的发源地,该区域水量平衡对区域生态安全具有重要意义。本文对全球尺度发展的遥感蒸散双源模型ARTS,利用涡度相关观测数据进行验证和评价,以空间插值的气象数据,卫星遥感的FPAR和LAI等驱动模型,估测1982-2014年间青藏高原实际蒸散ET,分析其年际和季节动态变化特征,并采用敏感性分析法和多元线性回归分析计算各气象因子变化对蒸散量变化的贡献率,探讨影响青藏高原蒸散量变化的主导因素。结果表明:(1)估测值能解释观测值季节变化的80%以上(复相关系数R~2=0.80,显著性水平P 0.001),表明模型具有较高的估算准确度。(2)近30多年全年、春、夏和秋季影响蒸散年际变化呈显著增加趋势;但变化趋势存在显著的区域分异,全年或夏季藏南河谷地区呈显著降低趋势(每10年降低20 mm以上),而阿里、拉萨河谷、青海海北地区则为增加趋势(每10年增加10 mm以上)。(3)敏感性分析和多元线性回归分析均表明,年际变化趋势的主导因素是气候变暖,其次是降水的不显著增加;但植被变化的影响也较大,与气候因子共同能够解释蒸散趋势的56%(多元线性回归方程R~2=0.56,P0.001);低覆盖草地多年蒸散分别是高、中覆盖度草地的26.9%和21.1%。青藏高原在显著变暖、不显著变湿的气候变化背景下,地表蒸散的增加必以冰川融水为代价而威胁区域生态环境安全,如何保护生态,维持区域社会可持续发展是难题和巨大挑战。