祁连山南坡不同海拔土壤与植被位移后土壤碳氮的短期变化特征

在祁连山冷龙岭南麓坡地进行不同海拔的土壤-植被的整体双向移地实验,以探讨气候变化对土壤碳、氮含量及其比例的影响.结果表明:土壤-植被移植后土壤因原生状态不同而存在差异,移地后土壤有机质含量总体表现出随海拔升高而升高,部分移植后在海拔3 600～3 800m处略有下降;土壤全氮变化比较复杂.从不同高度移植到各海拔后,除从海拔3 400m移到各海拔的土壤碳氮比先升高后降低外,其它3个高度移植后土壤碳氮比随海拔升高而升高.受气候影响和原生植被类型差异,土壤碳、氮及碳氮比波动变化明显.     

青藏高原高寒草甸优势植物种对大气甲烷行为分异机制

采集青藏高原高寒草甸15种优势植物进行室内沙培实验,利用静态箱-气相色谱法测定其甲烷通量,以确定其对大气甲烷的源汇效应;对植物体实施横切、纵切处理,研究植物甲烷排放的机制.结果显示:8种植物为大气甲烷的源,多为草本植物,7种为大气甲烷的汇,多数灌木植物吸收甲烷;横切、纵切处理对于植物甲烷释放速率的影响显著(p＜0.05),释放甲烷的植物中5种植物纵切后甲烷释放速率增加,增幅10.9％～ 244.06％,6种植物横切后甲烷释放速率增加,增幅27.04％～37.44％,灌丛植物在横切、纵切处理后甲烷通量都呈降低的趋势;对植物纵切处理后甲烷释放速率显著高于未处理与横切处理后植物甲烷释放速率,推测是由于几种处理间对于植物维管束处的气腔破坏程度不同造成的;温度对于植物的甲烷行为影响显著(p＜0.05),随着温度的升高植物甲烷的源/汇效应均呈现增加趋势,甲烷源植物Q10=1.75,甲烷汇植物Q10 =1.44.     

高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草甸能量平衡和闭合状况的初步研究

在青藏高原北部海北高寒矮嵩草草甸地区，利用涡度相关法观测的2002年和2003年净辐射通量（Rn）、潜热通量（LE）、显热通量（H）、土壤热通量（G）等数据，分析了该地区能量分配的日、季节变化特征及能量闭合状况。结果表明，高寒矮嵩草草甸Rn、LE、H和G均呈现出日、季节变化规律。在能量分配过程中，不同季节LE、H和G占Rn的比例有所不同，降水丰富的暖季表现出LE〉H〉G，降水稀少的冷季表现出H〉LE〉G。就2a平均来看LE、H、G分别占Rn的34．0％、33．6％和-0．34％。能量平衡比率（EBR）日变化呈现白天高夜晚低，年变化呈现弱的季节趋势，全年平均在0．68，其中冷季稍大，暖季稍小。EBR与土壤容积含水量具有一定的负线性相关，与气温则呈现指数负相关关系。     

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．     

高寒湿地太阳辐射和地表反射率变化的统计学特征

依据祁连山海北高寒湿地植物生长期观测的太阳总辐射(E_g)和反射辐射(Er)资料,分析了高寒湿地E_g和地表反射率(A)的日及季节变化特征.结果表明:祁连山海北高寒湿地,有较强的E_g,但A较低.年内1-12月E_g的平均日总量达17.3 MJ·m^-2,其中植物生长期的5-9月平均日总量为20.0MJ·m^-2,表现出4-7月高,冷季低的变化特征.A的日、季节变化均表现“U”型变化过程.2004年1-12月A的年平均值为0.32,植物生长季的5-9月平均值为0.18,植物非生长季的10月-翌年4月平均值为0.43.其中1月最高(0.70),7月最低(0.16).     

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.     

青藏高原季节冻土区土壤冻融过程水热耦合特征

青藏高原被誉为“中华水塔”, 其广泛分布的多年冻土和季节冻土在保证我国水资源安全上具有重要的地位。基于2015年7月 - 2016年6月青海海北站季节冻土的水热监测数据（土壤含水量为未冻水含量）, 分析了冻结深度的季节变化和冻融过程水热运移特征。结果表明： 各土层土壤温度与土壤水分含量变化均表现为“U”型。土壤温度变化规律与日平均气温基本一致, 但滞后于日平均气温的变化, 滞后时间取决于土层深度。与多年冻土冻融规律不同, 海北站季节冻土表现为单向冻结、 双向融化特征, 冻融过程大致可划分为三个阶段： 冻结初期、 冻结稳定期和融化期。同时, 季节冻土消融速率大于冻结速率, 且融化过程中以浅层土壤融化为主。在冻结过程中, 土壤水分沿上、 下两个方向分别向冻结锋面迁移, 各土层土壤含水量迅速下降。而在融化过程中, 各土层土壤含水量逐渐增加, 且在浅层土壤形成一个土壤水分的高值区。土壤冻融过程中未冻水含量与各土层土壤温度具有较好的相关关系, 且浅层土壤拟合效果优于深层土壤。本研究对揭示高原关键水文过程以及寒区水热耦合模型构建具有重要意义。     

基于SHAW模型的祁连山高寒草甸土壤水分储量及通量的模拟研究

高寒草甸是祁连山国家公园青海片区的重要植被类型之一,量化该下垫面土壤水分储量及交换过程是评估区域水源涵养功能的关键科学基础。基于2017年8月1日至2018年7月31日的祁连山南麓高寒草甸生态系统水热特征的连续观测数据,对SHAW(simultaneous heat and water)模型进行了参数优化,分析了0～100 cm土壤水分储量及通量的变化特征及环境影响。结果表明:SHAW模型可以相对准确地模拟高寒草甸土壤温、湿的季节变化特征,土壤水分的模拟效果略好于土壤温度的模拟效果。日均0～100 cm土壤水分储量(SWS_0-100)为(274.99±19.57,平均值±标准差)mm,5—10月植被生长季的平均SWS_0-100较非生长季低21.92 mm。SWS_0-100的季节变异主要受控于群落叶面积指数的正效应和蒸散发的负效应,二者通过调控浅层(0～20 cm)和中层(20～60 cm)土壤水分储量间接影响SWS_0-100。日均0～100 cm土壤水分通量(SWF_0-100)...     

牧压梯度下高寒杂草类草甸土壤持水能力及影响因素分析

以祁连山南麓坡地夏季牧场高寒杂草类草甸为研究对象,进行了封育对照（CK,禁牧）、轻度放牧（LG）、中度放牧（MG）和重度放牧（HG）下土壤持水能力及影响因素的分析. 结果表明：牧压梯度下0～10 cm层土壤最大持水量和毛管持水量均在LG最大,土壤自然贮水量LG略小于HG;而在10～20 cm和20～40 cm持水量均在HG最大,说明放牧对表层土壤的持水能力影响比深层更明显. 0～10 cm层土壤容重随牧压强度增加而增大,较深层次土壤容重基本一致,表明放牧对较深层土壤容重造成的影响远小于表层. 牧压梯度下植被地上地下生物量、枯落物、地表半腐殖质随放牧强度增大而减少;0～10 cm土壤有机质含量在MG最大,CK最小,10～20 cm和20～40 cm层土壤的有机质含量CK最大,说明不同土层有机质含量对牧压梯度的响应有所不同. 土壤持水量与多种因素有关,主要受到地下生物量、有机质和容重等因素的影响,表明随放牧强度增大,践踏使土壤表面硬度增加,土壤空隙度减少,同时家畜过度采食使地面植被覆盖降低而增加土壤水分的蒸发. 这些综合作用下引起放牧地土壤持水能力降低.     

高寒草甸植被生产量年际变化及水分利用率状况

分析了海北地区高寒草甸植被2001-2011年11 a耗水量、 生物现存量、 净初级生产量、 水分利用率及其相关性, 结果表明: 植物生长期5-9月耗水量416.30 mm, 植被地上净初级生产量(ANPP)、 地下净初级生产量(BNPP)以及总的净初级生产量(NPP=ANPP+BNPP)分别为393.07 g·m^-2、 945.26 g·m^-2、 1 338.33 g·m^-2, BNPP与ANPP之比为2.404. 8月底植被现存生物量达3 422.92 g·m^-2, 其中地上和地下现存量分别为411.07 g·m^-2、 3 011.85 g·m^-2, BNPP与ANPP之比高达7.327, 说明植被现存量巨大, 归还土壤碳能力强. NPP与5-9月植被耗水量相关性很差, 但与5-9月平均气温具有显著的正相关关系, 表明高寒草甸地区水分条件可满足植物生长的基本需求, 而同期温度是影响NPP提高的重要因素. 11 a来BNPP、 ANPP和NPP平均水分利用率分别为0.958 g·m^-2·mm^-1、 2.326 g·m^-2·mm^-1和3.284 g·m^-2·mm^-1, 表明高寒草甸植被净初级生产具有较高的水分利用率.