开垦对高寒草甸土壤有机碳影响的初步研究

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的一年生人工草地作为研究对象,开垦年限分别为0、1、11、16和20年,利用土壤有机碳密度分组法,进行了0~40cm土层土壤有机碳及不同组分（轻组有机碳,重组有机碳）含量及随开垦年限变化关系的研究。结果表明：高寒草甸开垦后其土壤有机碳的变化主要发生在0~10cm土层,土壤中SOC、LFOC和HFOC呈下降趋势,至20年时分别下降了10.5 %、26.7%、8.1 %,主要原因为当地较为强烈的风蚀作用、耕作侵蚀和开垦加剧了表层（0 ~10cm）土壤有机质的氧化分解,表层土壤中的粗有机物质在降水淋溶作用下,在土体下部重新淀积。而0 ~40 cm土体内,SOC、LFOC和HFOC略有增加,开垦20年,他们的累积速率分别为0.08 t C·hm-2·yr-1、0.07 t C·hm-2·yr-1、0.14 t C·hm-2·yr-1。人工草地长期种植虽然没有改变高寒草甸作为碳汇的基本功能,但却大大降低了其碳汇效应,植物-土壤系统年固定碳量由未开垦前的7.38t C·hm-2·yr-1下降至6.89 t C·hm-2·yr-1。     

西藏玛旁雍错流域冰川与湖泊变化及其对气候变化的响应

利用遥感和地理信息系统技术,基于1974,1990,1999和2003年4个不同时期的遥感影像,包括Landsat系列影像,ASTER影像和地形图,研究了玛旁雍错流域(面积7786 km²)内冰川与湖泊的变化及其对气候变化的响应。研究结果表明,由于气候变暖,在过去30年里该流域冰川和湖泊都以退为主,有进有退。自1974年到2003年,冰川面积从107.92 km²减少到100.39 km²,冰川退缩明显加速。由于年降水量减少、蒸发量增大,30年中湖泊总面积从782.24 km²减少到748.08 km²。湖面的缩小与扩涨都在加速,尤其是小湖泊变化更明显,湖泊的加速变化可能是青藏高原高海拔内陆流域水循环过程加速的表征之一。     

高寒针茅草原土壤湿度变化特征及与降水量和牧草产量的关系

利用青海省三江源区兴海县牧业气象站1999-2012年西北针茅牧草生长季的土壤湿度、降水量及牧草产量资料,分析了西北针茅牧草生长季不同生育期土壤相对湿度的变化特征,及与降水量和牧草产量的关系。结果表明：高寒草地西北针茅牧草生长季降水量随年际呈显著增加趋势。牧草返青和枯黄期间的降水量呈减少趋势,抽穗、开花和成熟期降水量均呈增加趋势,其中开花期间的降水量增加趋势极显著。牧草生长季土壤相对湿度随年际呈显著上升趋势,且与生长季降水量之间相关极显著。牧草开花、成熟、抽穗和枯黄期土壤相对湿度的增加趋势显著。牧草开花期土壤相对湿度与气温为显著正相关,抽穗期和全生育期的土壤相对湿度与气温负相关显著。抽穗期、开花期、成熟期和全生育期土壤相对湿度与降水量正相关显著。西北针茅牧草产量与枯黄期土壤相对湿度呈极显著的相关关系。     

青藏高原不同高寒生态系统类型下多年冻土活动层水热过程差异研究

基于青藏高原北麓河地区高寒草原、高寒沼泽草甸和高寒草甸生态系统下多年冻土活动层水热过程的监测数据,对活动层水热过程特征开展了相关研究。研究结果显示,在活动层厚度、冻融时间、持续时间以及活动层土壤水分含水量分布方面,不同的高寒生态系统下活动层的上述属性特征差异明显。高寒草原下多年冻土活动层厚度最大,土体开始融化的时间最早,每年持续融化的日数也最长;高寒草甸最小,高寒沼泽草甸居中。高寒草原下活动层土壤含水率从上到下逐渐增加,水分基本集中在活动层的中下部分;高寒沼泽草甸下活动层土壤水分的分布情况相对比较均衡;高寒草甸下活动层土壤含水率分布呈现从上到下逐步减少的模式,越靠近地表土壤含水率越大。对监测数据的进一步分析发现,不同的高寒生态系统下,近地表地温与气温温差累计值、近地表土壤有机质含量、n因子特征以及近地表地温标准差统计特征都具有明显的区别。研究分析表明,多年冻土活动层水热过程特征与高寒生态系统类型具有明显的关联性,高寒生态系统会影响近地表能量通量,从而使地-气热量交换产生差异,这一差异又将改变活动层土壤温度、水分分布特征及其动力学过程。     

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.     

高寒冰雪覆盖型和湿润亚热带型岩溶水系统碳汇强度对比

以岩性相近但气候和土地利用迥异的两个具有高分辨率水文水化学自动监测数据的岩溶水系统——湿润亚热带以土质坡地为主的岩溶水系统(贵州普定后寨岩溶水系统)和高寒冰雪覆盖下以石质坡地为主的岩溶水系统(瑞士阿尔卑斯山区的Tsanfleuron冰川岩溶水系统)作为研究对象,进行岩溶作用碳汇强度对比研究。结果发现,后寨岩溶水系统的[HCO3-]年均值为222mg/L,而Tsanfleuron冰川岩溶水系统的[HCO3-]年均值仅为131mg/L,表明湿润亚热带岩溶水系统具有较高的[HCO3-]特征。然而,湿润亚热带岩溶水系统的碳汇强度(60.82t/(km2·a))与Tsanfleuron冰川岩溶水系统的碳汇强度(59.06t/(km2·a))相当。冰川岩溶水系统同样具有较高岩溶作用碳汇强度的原因主要是在全球变暖的背景下,冰川退缩加剧,冰川固体水库水量释放增多,致使冰川岩溶水系统径流量显著增加效应超出因稀释作用而产生的[HCO3-]降低效应,进而使得山岳冰川岩溶水系统的碳汇强度增大。这也暗示着随着某些冰川融化,径流量逐渐减小将使岩溶作用碳汇强度降低。     

甘肃省玛曲县土地沙漠化发展及其成因分析

利用遥感和GIS空间分析技术,以多期遥感数据为主要信息源,对甘肃省玛曲县土地沙漠化进行监测,在此基础上进行沙漠化成因分析。研究结果表明,1975-1990年研究区沙漠化处于强烈发展阶段,沙漠化土地面积增加了44 093.8 hm²,其中流动沙地、半固定沙地、固定沙地面积分别增加了39.9 hm²、27 702.7 hm²、16 351.2 hm²。1990-2000年沙漠化程度加剧,沙漠化总面积增加了142.4 hm²,其中流动沙地和半固定沙地分别增加了200.1 hm2、326.6 hm2,而固定沙地面积减少了384.3 hm²。2000-2005年玛曲县沙漠化发生逆转,沙漠化土地面积减少了3 226.2 hm²。分析表明,长期过度放牧,气温显著升高,人类不合理的活动和鼠虫害的泛滥是造成玛曲县土地沙漠化的主要原因。     

海北高寒草甸生态系统定位站气候、植被生产力背景的分析

首先分析了中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站近40多年来气温、降水的变化特征；其次分析和总结近20年来海北高寒草甸生态系统不同植被类型分布及地上生物量；同时探讨了对气象条件影响牧草产量的机制及关系，以及高寒草甸植被对气候变暖的响应。本文的目的是为高寒草甸生态系统的结构、功能、能量流动及物质循环等研究，以及提高生物生产力途径模式的建立提供依据，也为从事海北站不同学科的研究工作提供气候及植被的背景情况。     

全球变暖背景下高山林线交错带的动态综述（英文）

高山林线交错带是亚高山森林与苔原之间、亚高山森林与无树草原之间的过渡带状区域,是生物多样性热点区域,具有营养物质输入源和低海拔生态系统的碳固存等不可替代的生态功能,提供着各种生态系统服务。与高山林线交错带相关的三种树线是树种线、林线和木材线。由于高山林线交错带占据了树种耐受温度极限的极端区域,对气候变化非常敏感,经常被用作植被对全球变暖响应的指标。随着全球气候变暖的加剧和不同气候区海拔梯度的变化,高山林线交错带中的树高和生物量也会发生显著变化。同时分布在全球不同气候带上的林线变化也表现出不同的规律,其中的原因包括温度升高程度的不一致、优势种和植物群落的不同、人为干扰程度的不同等。另外,关于林线推进的驱动因素也无一致的研究结果,不同气候区之间的研究结果可能会相互矛盾。然而,目前在气候变化下的高山林线发展领域,缺乏全面的综述。因此,本文从以下四个方面对此前的研究进行了总结,并探讨了高山林线动态变化的理论基础和挑战：（1）高山林线动态变化的生态功能和生态问题;（2）监测高山林线动态变化的研究方法;（3）全球不同气候区的林线迁移;（4）林线向上迁移的驱动因素。