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。     

海北高寒草甸生态系统定位站辐射气候特征

以2000-03到2001-02的辐射观测资料,分析了海北高寒草甸生态系统定位站地区辐射及各分光辐射的变化特征,将为高寒草甸生态系统的物质循环、能量流动、草地生产力形成机制等问题的研究提供科学依据。结果表明:海北站区Eg、Er、UV、PAR、NIR和En具有明显的日、年变化,年内其总量分别达6 278.867 M J/m2、1 515.139 M J/m2、311.242 M J/m2、2 576.777 M J/m2、3 397.404 M J/m2和2 542.950 M J/m2,其中在植物生长期的5~9月分别为3 181.215 M J/m2、698.021 M J/m2、165.955 M J/m2、1 133.965 M J/m2、1 673.871 M J/m2和1 668.805M J/m2。年内Er、UV、PAR、NIR和En占Eg的比例分别为0.242、0.048、0.410、0.540和0.410,在植物生长期分别为0.219、0.052、0.413、0.528和0.527。对Eg和PAR提出了下列形式的模拟求算式:Eg=Eg0(0.0897 0.9768S/S0)和PAR=-3.804 4 0.417 7Eg,模拟效果较好,可利用有关常规气象观测资料进行估算。     

高寒金露梅灌丛草甸植被反射率特征

根据祁连山海北高寒金露梅灌丛草甸2004年观测的太阳总辐射和反射辐射资料,分析了高寒金露梅灌丛草甸植被反射率（A）的变化特征。结果表明,金露梅灌丛草甸A在日间或一年间均表现出＂U＂型变化规律,晴天、昙天和阴云天气状况下的早晚略有差异,中午前后的A值三者无明显差异。季节不同下垫面性质不同的影响,A的分布不同。海北高寒金露梅灌丛草甸A的月平均在植物生长季内5～9月为0.15,植物非生长季的10月～翌年4月为0.20,年平均A为0.18。     

不同类型生态系统水热碳通量的监测与研究

亚太地区环境革新战略项目(APEIS) 在中国5种主要生态系统类型区(草地: 海北、耕地: 禹城、稻田: 桃源、林地: 千烟洲、荒漠: 阜康) 建立了一个以连续观测能量、水分和碳素通量为中心,包括气象、水文、土壤、植被等各项生态要素的监测网络系统,被称之为APEIS-FLUX系统。作者首先对APEIS-FLUX系统的观测数据进行了初步分析,表明该系统稳定可靠,它可以实时地提供高质量、高精度、长期而连续的通量及生态要素的观测数据。对数据的比较清楚地反映出了不同生态系统类型区的水热碳通量的差异性。其次,利用APEIS-FLUX数据对美国航空航天局(NASA) 的MODIS数据产品进行比较验证后发现,除部分产品如地表面温度(MOD11) 等与观测数据较吻合以外,大部分数据产品如土地覆盖(MOD12),叶面积指数(MOD15) 和光合速率与净第一性生产力(MOD17) 等都与观测数据相差深远,有必要对其处理程序和模式进行修正。为此,我们利用APEIS-FLUX的数据作为MOD15和MOD17的生成模型(BIOME-BGC) 的输入数据,并对该模型的有关参数进行了修订。结果表明,该模式在通过修正后,可以很好地模拟植被的生长过程及其相应的水热碳循环过程。     

青藏高原金露梅灌丛草甸净生态系统CO_2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．     

高寒湿地生态系统土壤有机物质补给及地-气CO2交换特征

海北高寒湿地植物地上、地下生物现存量较高,2004年海北高寒湿地植物净初级生产力为1799.7 gC·m^-2.由于家畜对湿地植物采食量低,每年将有大量的枯黄植物残留于地表,表现出地上、地下生物量以及苔鲜均成为土壤有机物质的补给源.由于区域温度低,积水严重,对植物残体分解缓慢,导致湿地土壤有机质含量很高,形成了厚达2 m左右的泥炭层.观测结果表明,海北高寒湿地净生态系统CO₂交换量具有明显的季节变化,年内4月和10月存在两个CO₂释放高峰期,夏季的7~8月为一个强吸收期,全年来看为一个巨大的碳源.2004年净生态系统年碳交换量为76.7 gC·m^-2.计算结果表明,植被的呼吸消耗量每年为1199.8 gC·m^-2,其植物总固碳量为2999.5 gC·m^-2,而土壤呼吸为1876.4 gC·m^-2.     

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.     

中国科学院西部行动计划(二期)项目布局与初步进展

中国科学院于2000—2005年成功实施中国科学院西部行动计划（一期）,于“十一五”期间继续实施西部行动计划（二期）。在继续深化和扩展西部原有5个典型区域（北方草地、黄土高原、黑河流域、塔里木河流域、岷江上游）生态建设试验示范研究的基础上,新增西南喀斯特、三峡库区和三江源区等3个试区的生态建设试验示范研究;开展黑河流域遥感?地面观测同步试验与综合模拟平台建设、青藏铁路冻土路基稳定性与沙害防治等研究工作;开展太阳能等特色资源开发及其他服务于西部大开发的高技术研究与产业化等方面的工作。该计划已按实施方案陆续展开,启动实施11个项目,在试验示范区/点的选定、设施建设、观测、试验、研究与示范等方面的进展顺利,取得一批阶段性成果。      

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。     

海北高寒草甸的季节冻土及在植被生产力形成过程中的作用

海北高寒矮嵩草草甸区植被下的草毡寒冻雏形土属季节性冻土,因温度低,冻土在年内的每个月均可发生.一般在11月中旬可形成稳定的季节冻结层,至翌年3～4月冻土层厚度最大可达230cm.从3月下旬到4月中旬开始,土壤开始消融,至6月下旬到7月上旬冻土全部消失.分析发现,季节冻土在高寒草甸植被生产力形成过程中有着积极的影响作用,主要表现在:1)季节冻土的存在和维持将给高寒植物生长提供良好的土壤水分,对植物初期营养生长发育有利,可弥补春夏之交时降水不足所引起的干旱胁迫影响;2)季节冻土的长时间维持,有利于植物残体和土壤有机质留存于土壤,并随土壤冻结和融化过程发生迁移,可提高土壤肥力;3)较高的土壤水分有利于土壤胡敏酸的形成,可保证植物生长所需的其它有机元素的供给;4)冻土层所形成较高的土壤水分使土体热容量加大,从而调节因气候异常波动引起的土壤温度变化;5)季节冻土的变化对植物地上年生产量形成有一定的影响作用,表现出从10月或11月开始,土壤冻结速率快,对提高植物地上年生产量有利.这也证实,在未来气候变暖的趋势下,土壤有机质将加快分解速度,土壤水分因受温度升高、冻结期缩短,其贮存能力降低;受温度升高的影响,地表蒸发能力加大,若降水仍保持目前的水平,土壤水分将明显减少,将导致高寒草甸植被生产力有下降的可能.