高寒草地是青藏高原生态系统的重要组成部分,草地退化严重影响区域可持续发展。目前,不同草地退化的演替过程中,土壤属性与植被特征的变化机理尚未理清。本研究以青藏高原为研究对象,整合分析(meta-analysis)不同退化梯度草地的植被群落、生产力及土壤属性特征。结果表明:不同退化梯度下,植被地上和地下生物量均降低,土壤特征均呈恶化趋势。尤其是在重度退化草地中,地上生物量、地下生物量、物种丰富度和物种均匀度较未退化草地分别显著降低了42.44%、60.64%、21.08%和8.36%,土壤含水量、有机碳、全氮和全磷同样较未退化草地分别显著下降了33.57%、45.75%、22.70%和11.23%,而土壤容重显著上升了12.12%(P<0.05)。就效应比而言,植被生物量与土壤主要性质(有机碳、全氮和全磷)均呈显著正相关关系,表明草地退化过程中植被生产力与土壤性质互相影响,相较氮和磷含量,碳含量的流失非常严重。研究结果可为青藏高原地区受损草地的修复提供科学依据。

植被物候是生态系统对气候变化反馈的重要感应器,研究青藏高原高寒草地植被物候变化对揭示高寒生态系统对全球气候变化的响应机制具有重要的科学意义。本研究选取2001–2015年MODIS植被指数(vegetation index,VI)16 d最大值合成产品MOD13A1,以TIMESAT 3.2平台为基础,采用阈值法提取青藏高原高寒草地植被物候期,包括返青期(start of growth season, SOG)、枯黄期(end of growth season, EOG)和生长季长度(length of growth season,LOG),分析青藏高原高寒草地2001–2015年植被物候时空变化及其驱动力。结果表明,1)随着水热条件的差异,青藏高原由东南向西北,返青期逐渐推迟,从儒略日第110天推迟到第170天;枯黄期逐渐提前,从儒略日第300天提前到第260天;生长季长度逐渐缩短,由170 d逐渐缩短为100 d。不同草地类型的物候期表现出明显的差异。2)青藏高原高寒草地植被物候年际变化中返青期呈提前趋势,枯黄期也呈提前趋势,整体上,生长季长度呈增长趋势。3)海拔是影响青藏高原高寒草地类型物候空间分布异质性的主要因素。在3 500 m以下,植被物候随海拔变化的波动较大,没有明显的规律;在3 500–5 000 m,物候与海拔的关系密切,随着海拔升高,不同草地类型的返青期逐渐推迟,枯黄期逐渐提前,生长期长度也逐渐缩短。

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,而青藏高原高寒草甸的大面积退化对土壤呼吸及碳循环造成重要影响。为了进一步探明高寒草甸退化对土壤呼吸的影响,对北麓河区不同退化程度高寒草甸土壤呼吸及其相关因子进行了测定,分析了土壤呼吸与生物量、地下净初级生产力以及土壤温度的关系。结果表明:1)不同退化程度高寒草甸土壤呼吸在生长季均表现出相似的动态特征,随退化程度加剧呈先增加后降低的变化趋势,在中度退化程度达到最大值,且在生长季中期变化显著(P

近年来,青藏高原高寒草甸部分地区退化严重,对生态环境及牧民畜牧业生产造成了不利的影响。在草地不同退化阶段中存在着关键阶段,超过了这个阶段,极难恢复。因此,确定草地退化的关键阶段是草地可持续恢复的基础。研究样地设在青藏高原北麓河流域多年冻土区,根据植被和土壤特征选取了未退化到极度退化的5个退化梯度,探讨不同退化程度对植被地上、地下生物量以及群落中各功能群相对盖度的影响,为揭示多年冻土区高寒草甸植被退化关键阶段提供依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,禾本科和杂草类植物相对盖度显著增加(P 0.05),中度退化阶段开始显著降低(P 0.05),与20–30 cm和30–50 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例均显著负相关(P <0.05),而杂草相对盖度和地下净初级生产力在各土壤深度所占比例则表现出与莎草科植物相反的趋势。中度退化是草地退化的关键阶段。

青藏高原高寒草甸退化严重影响了草地群落结构与生产力。为揭示草地退化对高寒草甸群落结构和生物量地上/地下分配的影响,采用随机区组设计,在青海省海北州选择3个小区,每个小区设置完整的未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化梯度,于2020年8月对样地进行群落调查,同时采集植物样品。结果表明,随着退化程度加剧:1)草地的盖度、高度和地上植物生物量均显著下降;2)地上生物量在不同功能群的分配发生显著变化,物种逐步从以禾草类为优势转变为以杂类草为优势的群落;3)地下生物量显著下降,深层土壤根系生物量占比增加。研究结果表明:随着退化加剧群落结构发生颠覆性变化,且地上和地下生物量同步出现严重衰退。因此,针对该区域退化草地的植被恢复应考虑草地物种组配以及地上和地下生物量同步恢复的相应措施。

【目的】探讨西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库存量、可萌发种子数量和种子萌发的生理生态特征,为西藏高寒退化草地植被恢复、生产力提高及生态保护提供参考。【方法】采用典型取样法,在那曲退化草地试验区按照植被盖度高低选取轻度、中度、重度和极重度4种不同退化程度的样地,在每个样地内采用样线法选取4块样方,于每个月的第1天在样方内采取10cm×10cm×10cm的土样(包括地上的枯枝落叶),采用土样浸泡、溶解、过筛方法分离种子,对其进行鉴定并计数,通过室内萌发试验测定土壤种子库中可萌发的种子数量;用不同质量分数的GA3(0.10%,0.05%和0.02%)、KNO3(0.20%)、H2SO4(60%,7...

以云南省会泽县典型亚高山退化草地为研究对象,采用植物群落样方调查,利用非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等分析方法,对该区域不同退化程度下草地植物群落物种组成与多样性以及土壤理化性质的变异趋势及其内在关联进行了探究。结果表明,草地植物物种多样性指数、盖度和均匀度均随退化程度加剧而增加,但是植物群落中牧草类物种多样性及其比例均呈下降趋势,而毒杂草类植物多样性及其比例则呈上升趋势。整体上中度和重度退化草地的土壤养分含量相比于轻度退化草地的土壤养分含量呈明显下降趋势。在不同退化程度草地群落中,植物物种多样性指数与0–20 cm土层pH均有显著关系(P <0.05),但是影响退化草地植物物种多样性变异的土壤因子组合及其解释率并不一致。本研究初步探讨了我国南方亚高山草地在不同退化程度下的植物群落特征、土壤理化性质及二者间的内在关联,为探究该区域草地退化机制及退化草地的恢复措施提供了科学依据。

不同放牧模式会对草原植物群落和土壤产生不同的影响,目前少有研究系统关注冬季、夏季和全年放牧对高寒草甸植物群落和土壤影响的差异。本研究以位于青藏高原东缘四川省红原县境内的全年放牧(AG)、冬季放牧(WG)和夏季放牧(SG)的高寒草甸为研究对象,分析了3种放牧模式下高寒草甸植物群落和土壤理化性质的差异。结果表明:1) AG模式下草甸的群落盖度和物种数均显著低于WG和SG (P 0.05)。2)植物群落优势种在3种放牧模式下发生明显变化,即AG模式下以菊科和毛茛科植物为主,WG则以禾本科、毛茛科和莎草科植物为主,而SG以菊科和禾本科植物为主。3)土壤pH (0-20 cm)在AG和WG影响下无显著差异(P> 0.05),但均显著高于SG (P 0.05);土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和全氮含量均是WS和SG高于AG,而土壤全磷含量则是AG和SG间无显著差异(P>0.05),但均低于WG;同时上述指标均是0-10 cm土层土壤中的值显著高于10-20 cm土层(P <0.05)。本研究表明,与季节放牧(WG和SG)相比,全年放牧降低了群落高度、盖度、生物量、凋落物和物种数,并改变了牧草比例,从而降低了高寒草甸植物群落的稳定性,使得土壤养分流失严重,肥力降低。研究结果显示,季节性放牧能让草甸植物群落更加稳定,群落生产力及稳定性能够得以维持,有利于青藏高原高寒草甸牧场的可持续发展。

青藏高原高寒草地土壤氮素矿化是影响全球碳氮循环和草地生态系统演替的关键过程。本研究通过不同温度(5、15和25℃)和有机氮添加梯度(0、15、45和75 kg·hm~(-2))的室内培养试验，测定土壤氮矿化速率、矿化势以及矿化反应速率常数对处理的响应，旨在探究温度和有机肥添加对青藏高原高寒草地土壤速效氮供应能力的影响。结果表明：土壤氮素矿化量随温度的升高而增加，25℃下明显高于15和5℃；有机氮添加(15～45 kg·hm~(-2))显著提高了土壤铵态氮的矿化量，继续增加至75 kg·hm~(-2)时，氮素矿化能力降低；土壤氮矿化速率随培养时间的增加先增加后降低，添加有机氮可以增加高寒草地土壤氮素矿化速率，在氮素添加量为45 kg·hm~(-2)时达到峰值；温度决定了高寒草地土壤氮素矿化势，对矿化速率常数k没有明显影响。综上所述，添加15～45 kg·hm~(-2)有机氮及较高的温度条件有利于提高青藏高原高寒草地土壤速效氮的矿化能力，这为高寒草原地区的草地管理和有机肥施用提供了理论依据。

采用Levins生态位宽度指数(BL_i)和Pianka生态位重叠指数(Q_(ik)),测定不同退化梯度下巴音布鲁克大尤尔都斯高寒草原17种主要植物的生态位宽度及生态位重叠。结果表明,未退化阶段,优势种紫花针茅(Stipapurpurea)的生态位宽度较高,轻度退化与中度退化阶段其生态位宽度减小,重度退化阶段又上升,其它物种根据群落结构变化生态位宽度发生变化。在不同退化梯度下均出现生态位较窄的种群生态位重叠较大的现象,物种间生态位重叠的变化是由种间生态学特性差异与草地退化对种间关系影响共同造成的。研究显示

施肥是退化高寒草地恢复和防治的重要措施，为明确氮磷肥配施微生物菌肥对退化高寒草甸的修复效果以及施用菌肥后化肥减量的可行性，筛选祁连山高寒草甸恢复的适宜施肥方案，在东祁连山典型中度退化高寒草甸设置不施肥的对照（Control）、单施氮磷复合肥600 kg·hm~(-2)（PM）、单施菌肥75 kg·hm~(-2)（BM）、氮磷复合肥600 kg·hm~(-2)＋菌肥75 kg·hm~(-2)（PⅠBM）、氮磷复合肥450 kg·hm~(-2)＋菌肥75 kg·hm~(-2)（PⅡBM）、氮磷复合肥300 kg·hm~(-2)＋菌肥75 kg·hm~(-2)（PⅢBM）6个施肥处理，每个处理3个重复，共18个小区。采用田间小区试验方法，对不同施肥处理的植物群落特征及土壤理化性质进行了研究，结果表明，相比Control处理，PM、PⅠBM、PⅡBM、PⅢBM处理的植被生物量鲜重均显著提高（P<0.05），但PⅠBM、PⅡBM和PⅢBM均低于PM处理，施肥后豆科、莎草科、禾本科植物优势度有明显增加，BM、PM、PⅠBM、PⅡBM、PⅢBM处理下原生植被矮生嵩草（Kobresia humilis）优势度较Control分别增长了46.97%、0.18%、54.74%、10.05%、61.19%。相比Control，所有施肥处理植被多样性指数和丰富度数均有所增加，但PM与3个氮磷肥配施菌肥处理差异不显著。PⅡBM处理下0～10 cm土层中土壤有效氮含量显著高于Control和其他处理（P<0.05），有效氮含量为38.32 mg·kg~(-1)，有效磷含量为68.34 mg·kg~(-1)，BM处理的土壤有机质含量最高，为151.60 g·kg~(-1)，其次为PⅡBM处理，为148.25 g·kg~(-1)，显著高于Control和其他施肥处理（P<0.05）。5～20 cm土层，BM和PⅢBM处理的紧实度较低。综上所述，施用氮磷肥以及氮磷肥配施菌肥对退化高寒草甸植被均有明显的恢复作用，并且单施氮磷肥的效果优于氮磷肥配施菌肥，但氮磷肥配施菌肥处理明显提高了高寒草甸土壤的主要养分含量，降低了土壤的紧实度，氮磷复合肥450 kg·hm~(-2)+菌肥75 kg·hm~(-2)处理的作用最为明显。

青藏高原高寒草地的生态环境是高原生态环境的重要组成部分。近年来,由于人为和自然的因素导致草原生态环境不断恶化,而生态补偿是使退化的草原恢复到自然平衡状态的有效手段之一。文章在借鉴已有研究成果的基础上,提出了"六位一体"结合型青藏高原高寒草地生态补偿机制的构想,是一种将政府补偿、市场补偿与社区补偿有机结合的生态补偿机制。

高寒草甸是青藏高原主要的草地生态系统类型,对气候变化非常敏感,研究高寒草甸生态系统碳交换对升温的响应具有重要的理论和现实意义。在青藏高原中部地区的高寒草甸,使用开顶箱法(open-top chambers,OTCs)设置不增温对照(T_0)以及4个不同程度的增温处理(T_1、T_2、T_3、T_4),采用CO_2红外分析仪对生长季期间的碳交换进行连续3年的观测。结果表明,4个增温处理的5cm土壤温度较之于不增温对照分别增加1.73(T_1)、1.83(T_2)、3.03(T_3)以及3.53℃(T_4);

估算非光合植被覆盖度(f_(NPV))对于自然资源的合理利用、生态系统碳平衡以及气候变化等具有重要意义。青藏高原具有独特的气候特征和丰富的植被类型，在全球生态系统中发挥着至关重要的作用。本研究以青藏高原草地为研究区，以MODIS 500 m分辨率地表反射率产品MOD09A1为数据源，利用归一化差异耕作指数(NDTI)构建非光合植被像元二分模型估算了青藏高原草地f_(NPV)，并利用趋势分析法和相关分析法研究青藏高原草地f_(NPV)的动态变化及其与气候因子的关系。结果表明：非光合植被像元二分模型可以有效估算青藏高原草地f_(NPV)；青藏高原草地f_(NPV)呈现从西北至东南逐渐升高的分布情况，这与青藏高原的地形和气候因素密切相关；2000-2020年青藏高原草地f_(NPV)以每年0.001 2%的速度增加，且整体变化趋势不明显；青藏高原草地f_(NPV)与降水呈正相关关系，在西南部分地区呈负相关关系；在研究区中部和东部地区f_(NPV)与温度呈正相关关系，东南、南部和西南地区与温度呈负相关关系；研究区内f_(NPV)与温度的相关受到降水的微弱影响，f_(NPV)与降水的相关性几乎不受气温的影响，且f_(NPV)受5月-9月均温和1月-12月累积降水量的影响较大。本研究提供了一种新方法对非光合植被覆盖度进行估算，研究结果为青藏高原非光合植被覆盖度的研究提供依据。

本文首先用比较地理学的观点分析了青藏高原高寒草甸与其相邻景观之间的连续性与间断性；然后从高寒草甸上下限垂直分布的特征出发，半定量地阐明了上下限分布特征的原因以及决定上下限分布的主导因素；最后从不同的时间尺度出发，探讨了高寒草甸生态系统的动态变化特征