祁连山北坡高寒草地植被分异特征及退化治理研究
祁连山北坡高寒草地植被分异特征及退化治理研究摘要:探讨和研究祁连山北坡高寒草地植被分异特征及演替规律,综合分析天然草地退化的成因,探索退化草地治理对策,不仅对治理祁连山北坡退化草地、恢复草地生态功能显得十分重要,同时对促进该区域畜牧业经济发展,改善当地生态环境,实现放牧畜牧业可持续发展具有重要意义。
关键词:祁连山;草原退化;演变规律;治理策略1研究区概况与调查方法1.1自然概况祁连山东起乌鞘岭,西至当金山口与阿尔金山脉相接,南坡位于青海省东北部,北坡位于甘肃西部。
位于甘肃境内的祁连山北坡属于青藏高原北缘,以明显的断裂陡降至平滩地。
祁连山北坡是从南向北,由高海拔向低海拔倾斜的坡面,相对高差达3 000m,由多条西北-东南走向的平行山脉和宽谷组成,海拔3 000~5 000m,平均海拔4 000m以上。
海拔4 500m以上的山峰终年积雪,有冰川发育,山地与河西走廊间相对高差1 500~3 000m,山地间由于地形变化,形成小气候,无霜期40~60d,年平均气温为-3℃,1月份平均气温-18℃,极端最低温度-30℃,7月份平均温度10℃,极端最高温度26℃,年平均降水量为340~400mm。
由于山区雨雪较多,再加上冰雪融化,向北形成石羊河、黑河、疏勒河、党河等水系,灌溉着山前形成的大绿洲,是河西地区的生态屏障和生命线。
1.2调查内容和方法以祁连山北坡地带性分布的高寒草地为研究对象,通过2008-2009年对乌鞘岭至阿尔金山祁连山北坡地带性分布的高寒草地资源的现状、草地植被分异特征及空间结构、草地植被退化态势进行了调查和探索。
采取路线调查和实地抽样调查相结合,野外调查和室内定量分析相结合,对祁连山北坡引起草地退化的主要驱动因素进行了调查,利用四度一量等常规方法量度指标,分别在各类草地的样地采取随机取样法进行测定,结合统计和分析,运用恢复生态学有关原理和方法,对比分析主要高寒草地退化特征、群落演化趋势和结构变化。
探讨和揭示高寒草地演变规律的同时,进而对草地退化趋势及其恢复机理有更清晰的认识。
2祁连山北坡高寒草地植被分异特征祁连山北坡天然草地在水平分布和垂直分布交织变化上具有明显差异,形成了多样的草地类型。
草地类型分异在水平分布上除地带性特征外,隐域性变化也比较明显,垂直分布带上差异明显,过渡类型简短。
2.1草原水平分布变化祁连山北坡山地具典型大陆性气候特征,受东南部青藏高原的高寒湿润气候和西北部极端干旱荒漠气候的双重影响,沿乌鞘岭至阿尔金山一线山地草原分布水平分异特征明显[1]。
自东向西随着降雨的减少,天然草地发育程度逐步衰减,灌木分布呈稀疏、矮化趋势。
东部属高寒湿润气候,海拔3 000～3 500m,分布有以线叶嵩草、矮生嵩草为主的高寒草甸发育; 海拔2 700～2 900m,分布有少量寒温带针叶林,主要有云杉、圆柏等树种,林缘上端有高寒灌丛草甸,主要有金露梅、高山柳等灌木。
中部属高寒半干旱气候,寒温带针叶林很稀少,呈岛状分布,分布高度上升为2 700～3 200m,主要为紫花针茅为主要优势种的高寒草原。
2700m以下是以针茅、芨芨、蒿属为主的山地草原带。
西部属高寒干旱气候,寒温带针叶林绝迹,仅残存零星分布的高山灌丛草甸,高寒草甸衰减为小斑块星状散布,分布高度则上升为2 900～ 3 600m。
由东南向西北,由湿润气候趋向半干旱、干旱、超干旱气候,草原植被覆盖度由90%下降至15%~60%。
2.2草原垂直分布变化祁连山北坡东段草原垂直带分布,高山区由南向北形成三级夷平面。
第一级4 300m以上,为裸露山岩或冰雪覆盖,以寒冻风蚀作用为主;第二级4 000 ～4 200m,多为流石滩稀疏植被,植物稀少,主要有雪莲、蚤缀、高山龙胆等垫状植物;第三级3 500～4 000m,以驼绒黎等高寒草甸为主。
祁连山北坡山地草原由于受青藏高原高寒气候影响,由低海拔向高海拔随着气温的降低和降雨的增加,垂直带分异明显。
垂直分布自上而下为流石滩稀疏植被-高寒草甸-高寒灌丛草甸-温性草甸草原-温性草原-荒漠化草原。
2 900～3 500m的草甸带以流水侵蚀为主;2 900m以下草原区以干燥剥蚀作用为主。
垂直带分布在东西部有很大差异,东部天然草原垂直带主要有荒漠化草原、山地草原、草甸化草原、亚高山草甸、亚高山灌丛草甸、高寒草甸;西部草原垂直带分布为:荒漠带、荒漠草原带、高寒草原带、高寒荒漠。
3祁连山北坡高寒草地面临的退化趋势及引起退化原因祁连山北坡的天然草地,是聚居在甘肃河西走廊的藏族、蒙古族、裕固族、哈萨克族、汉族等民族依赖生存和发展的重要自然资源。
牧民主要依赖在草地上放牧牛羊为主要生产方式发展畜牧业。
祁连山北坡高寒草地有可利用面积514.05万hm2,由于生境寒酷,草地生产力很低,养畜能力有限(表1)。
近年来,随着牧民人口的增加,为发展生产和提高生活水平,养畜数量急剧增加,草原超载过牧严重。
目前退化高寒草地面积已达498.70万hm2,导致90%以上的天然草地都处于不同程度的退化,严重退化草地面积182.30万hm2。
沦陷到生态系统的结构失调,物质能力下降,生态功能衰退的逆行演替过程[2]。
目前仍以每年3%~5%的速度在加剧退化。
草地退化是自然因素和人为活动综合作用的结果。
一方面是自然因素,受全球气候变暖的影响,异常的气候条件增多,尤其在长期干旱条件下,风蚀加快,造成草地退化:另一方面是人为因素,经过多年的过度放牧、乱砍滥伐、开垦草地等,造成草地植被破坏,地表裸露,风蚀或雨蚀加快。
人类不合理的生产、生活方式加速了天然草地的退化程度。
因此,草原退化主要是不合理利用,引起草原生态系统结构失调,生产效益和生态功能减退的过程,草地退化是整个草地生态系统的退化[3]。
严重的草原退化不仅导致草地畜牧业生产的下降,还会造成人们生存环境的恶化。
4祁连山草原退化治理策略和建议4.1加强生态建设祁连山北坡的高寒草地区属于自然生态环境高寒脆弱区,目前面临草畜矛盾日益加深以及草地生态系统整体退化的严重问题。
通过比较分析祁连山北坡的高寒草地区资源的优势和基本特点及其功能特征,围绕农牧业生态保护和产业结构调整,减少耕作和放牧家畜数量,扩大生态经济和草畜产业规模。
提出农牧相结合发展草畜业,自然风光与人文历史、民族特色产业相结合发展旅游业,矿产资源开发与林草植被生态恢复相结合发展生态工业。
农林牧工协调发展,走新产业开发与促进良性循环经济发展模式相适宜的路子,构建各种经济可持续发展战略模式,以此推动区域经济的持续繁荣发展和西部大开发可持续发展战略目标的实现。
4.2加大治理退化草地的力度充分利用国家目前对生态建设的财力、物力、政策的支持,抢抓机遇,改善草原基础设施,通过实施退牧还草项目,落实禁牧休牧轮牧制度,有效控制草地退化,使退化草原植被和生态得到逐渐修复。
建立配套的草原生态监测体系,尽快在遏制草原退化,防治进一步荒漠化上取得成效。
4.3实现法制化管理依据《中华人民共和国草原法》和《甘肃省草原管理条例》,加强对草原的管理和保护,建立草地生态数字监测系统,完善和规范草原承包以及流转关系,鼓励多种形式保护、建设草原,依法经营和管理草原。
进一步保护草原生物资源、野生动物资源、植物资源以及其他与草原相关的资源,保持“生态-经济-社会”的良性循环和动植物资源的可持续利用。
4.4扩建山地蓄洪、积水等工程设施随着气候逐渐变暖,草原干旱呈加重趋势,草原生态环境恶化的趋势更加严重。
气候趋于干旱是引起草原荒漠化的主要因素之一。
祁连山在中部区域扩建蓄水、积水等工程设施,可有效缓解因季节降水不平衡,夏季洪水流失,造成洪涝灾害。
因祁连山洪水有限,可利用三面环山等地形在山间筑坝蓄洪,引灌草地。
4.5改革牧区生产方式依赖祁连山北坡高寒草地的牧区目前面临着经济结构不合理,经济增长方式粗放,产品技术含量低的问题。
粗放型经济增长方式的一个直接后果是生态环境的急剧恶化,同时粗放型经济的增长方式属于高投入、高消耗、低产出、低效益的放牧畜牧业经济增长方式,又使牧区面临资源衰竭和环境恶化的双重压力,可持续发展面临日趋严峻的挑战。
因此,建议加快对牧区新兴产业的培育和扶持力度,积极促进农牧优势互补,加快发展特色草畜产业和季节畜牧业,解决牧区新一代的就业难题,引导牧民从传统的逐水草而牧的生产方式逐步发展为生态产业。
4.6切实实行草畜平衡制度草畜平衡制度是国家草原管理的一项基本政策,是遏制草原超载过牧的重要手段,也是促使农牧民科学养畜的有效方式。
对已承包使用草原的牧户必须签订草畜平衡责任书,严格按照科学核定的载畜量,减退超载放牧的家畜数量,严格按照草畜平衡理论,真正落实合理利用草原的制度,扭转超载过牧的局面,突破资源利用与保护环境的瓶颈约束。
基于当地的草地资源和社会经济状况,提出适当削减养畜数量,实行严格的草原监管,落实基于草地面积、草地生产力、放牧家畜数量等因素决定的草畜平衡制度。
4.7加强科技创新要立足于省情和祁连山北坡生态保护和农牧业循环经济发展的紧迫需求,加快研发高效、优质、安全的畜产品生产技术和低消耗、高效益的生产流程关键技术,提升科技支撑能力和科技服务水平。
加强实用技术在农业等领域的应用,为合理利用草原资源开辟新的途径,为全面建设社会主义新农村提供可靠技术保障。
参考文献[1]甘肃省草原总站.甘肃草地资源[M].兰州:甘肃科学技术出版社,1999,10.[2]李志丹,于友民,泽柏,等.退化草地群落演替趋向研究进展[J].四川草原,2004, 5:1~2.[3] 孙海群,周禾,王培.草地退化演替研究进展[J].中国草地,1999,1:50~51.。
高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局
中国环境科学 2021,41(3)：1387~1397 China Environmental Science 高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局徐璐,刘旻霞1*,穆若兰,张国娟,于瑞新,李亮(西北师范大学地理与环境科学学院,甘肃兰州 730070)摘要：为了解青藏高原高寒草甸植物群落谱系结构及物种多样性在海拔梯度上的变化,以甘南藏族自治州的高寒草甸植物群落为对象,选取五个不同海拔的研究样地,进行野外群落学调查及环境因子的测量,计算净亲缘指数(net relatedness index,NRI)和最近亲缘指数(nearest taxon index,NTI)等,探讨了群落谱系结构与谱系多样性的海拔格局变化.结果表明:随海拔升高,土壤温度、含水量、土壤全氮及有机碳均呈现降低趋势.植物群落物种丰富度、Shannon-Weiner 多样性指数及谱系α多样性随海拔升高均呈现单峰变化规律,即在海拔3500m处植物群落α多样性达到最大;谱系β多样性指数betaMPD随海拔增加呈升高趋势,反映物种聚集受到生境过滤的显著影响.低海拔(3000m)群落谱系发散(NRI<0,NTI<0),竞争排斥起到主要作用;中低海拔(3250m)和中海拔(3500m)处同时存在聚集(NRI>0,NTI>0)和发散(NRI<0,NTI<0)两种谱系结构,生境过滤和竞争排斥共同维持群落物种多样性;高海拔(3750m、4000m)群落谱系结构聚集(NRI>0,NTI>0),其驱动因素与物种趋同进化和生境过滤有关.多元回归分析显示,在不同海拔,土温和土壤含水量成为物种共存的主要影响因素.本研究揭示青藏高原高寒草甸海拔梯度植物群落谱系结构及多样性格局的变化,说明生态位过程是维持其群落多样性的重要机制.关键词：高寒草甸；海拔梯度；谱系结构；物种多样性；环境因子中图分类号：X176 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2021)03-1387-11Phylogenetic structure and diversity pattern of plant community in alpine meadow. XU Lu, LIU Min-xia*, MU Ruo-lan, ZHANG Guo-juan, YU Rui-xin, LI Liang (College of Geography and Environmental Sciences, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China). China Environmental Science, 2021,41(3)：1387~1397Abstract：In order to understand the changes of plant community phylogenetic structure and species diversity in alpine meadow of Qinghai Tibet Plateau, plant communities and environmental factors of alpine meadow were measured at five different altitudes, net relative index (NRI) and nearest taxon index (NTI) were calculated, and the changes of phylogenetic structure and phylogenetic diversity were discussed. The results showed that with the increase of altitude, soil temperature, soil water content, soil total nitrogen and organic carbon decreased. The number of richness, Shannon-Weiner index and phylogenetic diversity of plant community showed a “humped-back” relationship with the increase of altitude. Community species diversity reached the maximum at 3500m. The betaMPD increased with the increase of altitude, indicating that species aggregation was affected by habitat filtration. The low altitude (3000m) community had divergent (NRI < 0, NTI < 0), and competition exclusion played a major role; at lower altitude (3250m) and middle altitude (3500m), there were aggregation (NRI > 0, NTI > 0) and divergence (NRI < 0, NTI < 0), indicating that habitat filtration and competitive exclusion jointly maintained the species diversity of the community; community phylogenetic structure aggregation (NRI > 0, NTI > 0) at high altitude (3750m, 4000m) was related to species convergence evolution and habitat filtration. Multiple regression analysis showed that soil temperature and soil water content were the main influencing factors of species coexistence in different altitudes. This study reveal that the changes of plant community phylogenetic structure and diversity pattern of alpine meadow in Qinghai Tibet Plateau, indicating that niche process is an important mechanism to maintain the diversity of plant communities.Key words：alpine meadow；altitude gradient；phylogenetic structure；species diversity；environmental factors群落谱系信息是生物多样性研究的主要内容之一,谱系方法将演化信息(即物种亲缘关系)整合到群落学研究中,给群落学研究提供了全新视角.探求群落物种组成特征及群落间物种周转格局的成因是生态学研究热点之一[1-2].群落谱系结构研究是通过分析群落内共存物种间的亲缘关系及其分布特征,来研究群落系统发育的一种方法[3].结合物种的进化过程去反映群落中物种的组成和动态变化,对于探究群落形成过程具有重要意义[4].群落谱系结构研究既可以从进化角度分析群落物种组成现状和成因,又能检验影响群落物种共存的生态学过程[5].在大尺度范围内与物种分化、灭绝等有关的进化过程是决定群落物种组成的历史因素,因此忽略物种之间谱系信息的群落生态学研究是不全面的[6].研究发现谱系多样性(Phylogenetic Diversity)可以用来收稿日期：2020-07-27基金项目：国家自然科学基金资助项目(31760135,31360114)* 责任作者, 教授,***************1388 中国环境科学 41卷确定某区域优先保护的群落,认为谱系多样性较高的群落具有更大的进化潜力[7],在未来更有能力抵御全球变化带来的风险[8].物种多样性是揭示群落和生态系统变化的重要指标,也是研究谱系多样性的基础.Sanders[9]在海洋底栖动物研究中首次提出用稀疏标准化方法比较分异度差异来度量多样性,后来Raup[10]又提出稀疏化曲线是通过内插值法将在相似生境的不同植物群落多样性在同一刻度上进行比较,其包含了有效的丰富度信息,曲线的形状与物种的均衡及每个种的平均标本数有着复杂的函数关系,因而稀疏化曲线能涵盖多样性这一概念在丰富度与相对丰度两方面的定义.近年来,植物群落稀疏化曲线研究被认为是群落物种多样性研究中最为客观准确的工具之一[11].因此,整合植物群落谱系信息和基于稀疏化曲线的物种多样性研究可为探究物种共存维持机制等核心生态学问题提供新的视角.以往大多数学者的研究焦点集中在物种水平的多样性维持机制上,结合物种谱系信息的群落生态学研究仍处于起步阶段.Webb等[3]将群落谱系的概念引入群落生态学,并提出了谱系结构的研究方法,弥补了传统群落生态学研究的不足.在近十余年里,选择谱系多样性和功能多样性来探究群落发展过程的研究越来来越多[12].近些年的研究一般选择群落系统发育的角度,能够准确解释群落成分的空间变化格局,同时也可以利用物种的系统发育状况推测历史因素对现有群落的影响[13],也有些研究从群落的谱系角度来推测多样性沿海拔梯度的驱动因素[14].刘巍等[15]在研究长白山植物群落谱系结构时发现在高海拔处出现谱系聚集的结果,而中低海拔处谱系发散. Kembel等[16]在巴拿马大样地内的实验中得出相似的结论,即高海拔生境下群落谱系聚集,沼泽和斜坡生境下群落谱系发散,这是由于高海拔地区环境较为严苛,生境胁迫使环境过滤占主导作用,低海拔处竞争排斥占主导作用.但是黄建雄等[17]在研究古田山大样地时得出了相反的结论,即高发散、低聚集的谱系结构,这是强烈的干扰和生境异质性导致的结果.虽然上述研究得出了截然相反的结论,但均证实群落谱系结构沿海拔梯度存在显著变化.然而,相较于学者们过多的关注于木本植物海拔梯度谱系结构的研究, 草本植物在结合物种多样性(物种丰富度、Shannon- Weiner指数)、谱系多样性(谱系α多样性、β多样性)、谱系结构(NRI、NTI)及环境因子方面探讨其物种共存的相关研究较少,尤其是高寒草甸这样一个垂直带谱比较完整的研究样带.因此,本研究以青藏高原东缘不同海拔的高寒草甸为研究对象,探讨其群落物种多样性的空间格局与维持机制、物种共存与环境适应能力,并预测群落结构和生态系统功能的变化,为合理利用土地资源及退化草地生态系统的恢复与重建提供基础资料.甘南高寒草甸位于青藏高原东部,主要以高山草甸为主,由于其所处特殊地理位置以及严苛的自然环境,使得生态系统较为脆弱,一旦破坏就很难恢复,随着近年来放牧量的不断增加,草场退化严重,生物多样性锐减,对当地生态环境和牧民的生产生活带来严重影响[18],因此保护该区的生态系统刻不容缓.甘南高寒草甸研究区山体高差悬殊较大,随着海拔梯度的升高,生境条件(温度、湿度、照度及土壤养分等)发生变化时,动植物以及土壤微生物呈现相应的垂直分异现象,同时影响物种多样性的分布规律[19],植物群落的生长和分布也随之不同,进而影响植物群落组成、物种多样性以及物种的共存方式.本研究结合植物群落物种稀疏化曲线、物种多样性及谱系结构探究其海拔梯度上植物群落的变化规律,揭示青藏高原高寒草甸区植物群落物种共存与多样性维持机制,为青藏高原生物多样性保护与生态系统功能的恢复提供理论依据.1材料与方法1.1研究区概况研究区位于甘肃省甘南藏族自治州的合作市和玛曲县,地处青藏高原东北部边缘(33°06'N~ 36°10'N,100°46'E~104°44'E),海拔高度为2700~ 4800m,该地区主要的气候类型为寒冷湿润的高原气候.年平均气温1.4℃,年平均降水量为610.8mm,降水集中于6~8月,雨热同期.土壤类型为高山草甸土.该地区天然植被类型为典型高寒草甸,主要以禾本科、莎草科、菊科、毛茛科等多年生草本植物为优势种,如禾本科的垂穗披碱草(Ely mus nutans)和波伐早熟禾(Poa albertii)、莎草科的矮生嵩草(Kobresia humilis)、菊科的长毛凤毛菊(Saussurea hieracioides)、毛莨科的唐松草(Thalictrum3期 徐 璐等：高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局 1389aquilegifolium )和条叶银莲花(Anemone coelestina )等,并伴有其它杂类草(图1).图1 研究区概况Fig.1 Overview of the study area1.2 试验设计2019年7月中旬至8月中旬在植物生长的旺盛期进行野外调查.通过360°电子罗盘定位,选择高寒草甸区坡向一致的3座山地,第一座山体(基部海拔2890m)设置在合作,第二座(基部海拔3400m)、第三座(基部海拔3500m)山体设置在玛曲,分别在3座山体南坡设置垂直研究样带,每座山体样方设置海拔间隔250m 左右,共五个梯度(第一梯度海拔为3000m 、第二梯度海拔为3250m 、第三梯度海拔为3500m 、第四梯度海拔为3750m 、第五梯度海拔为4000m),选择植被均匀分布的地段,在每一海拔处随机布设样方8个,大小为50cm × 50cm.记录每个样方内物种数、多度、盖度及高度.在每个样方内取0~20cm 深的土壤用于后续试验,土壤温度采用土温计从08:00~18:00每隔1h 测量一次,每组5个重复.采用烘干法测定土壤含水量(SWC),其计算公式: SWC=(massf-massd)/massf ×100% (1)1.3 数据分析1.3.1 数据处理 使用Excel2010对所有数据进行统计计算,用IBM SPSS Statistics 25进行单因素方差及多元回归分析,用赤池信息量准则(AIC)进行最优模型选择,AIC 值越小,说明模型拟合度越好,用非线性曲线拟合,找出有意义且拟合度最优的曲线和方程(决定系数采用校正后R 2值,R 2最大,且P <0.05),用Oringin 2017软件作图.基于植物群落物种个体数使用PAST 软件构建稀疏曲线,基于香农指数比较不同海拔样方多样性.谱系结构及多样性指数由R 程序Picante 软件包计算.1.3.2 谱系树构建 以研究区样方调查的所有物种为物种库,以被子植物分类系统(APG III)为基础,利用Phylomatic 在线建树工具基于Zanne 等[20]构建的进化树骨架生成带有枝长的进化树,其分支长度代表了演化时间(利用化石数据推定).1.3.3 群落物种多样性及谱系多样性测度 群落物种多样性采用基于香农指数(Shannon -Weiner 多样性指数)的稀疏化曲线来测度.谱系α多样性采用Faith’s PD 指数量化,由R 程序Picante 软件包计算.谱系β多样性用betaMPD 及betaMNTD 指数量化.基于phylocom 中的comdist 模块和comdistnt 模块分别计算了betaMPD 和betaMNTD.具体公式如下:()111betaMPD 2a bn nib jai j d d ===×+∑∑ (2) ()111betaMNTD min()min()2a bn n ib ja i j d d ===×+∑∑ (3) 式中:min(d )和d 分别表示某样地出现的任意一个物种与另一样地所有物种间的最小及平均枝长;i (或j )表示遍历计算时的对象物种;(或)表示样地a (或b )中的物种总数.1.3.4 群落谱系结构测度 为了测量群落内物种之间的亲缘关系,使用R 软件中的Picante 软件包计算平均谱系距离(MPD)和平均最近谱系距离(MNTD).MPD 代表了物种间亲缘关系的平均情况,而MNTD 侧重指示分支末端的谱系关系[21],这两个参数可转换成净亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和最近种间亲缘关系指数(net nearest taxaindex, NTI)[3].NRI 与NTI 计算公式为:sample randsammplerandsample MPD MPD NRIsample 1SD(MPD )−=−×(4) sample randsample randsample MNTD MND NTIsample 1SD(MNTD )−=−× (5)式中:NRI sample 和NTI sample 是样方群落谱系结构指数,MPD sample 和MNTD sample 分别表示平均谱系距离的观测值和最近相邻谱系距离的观测平均值,而MPD randsample 和MNTD randsample 表示在软件随机模拟出的平均谱系距离和最近相邻谱系距离的平均值.若NRI>0,说明样方的物种在谱系结构上聚集;若NRI<0,说明样方的物种在谱系结构上发散;若1390 中 国 环 境 科 学 41卷NRI=0,说明样方的物种在谱系结构上随机. 2 结果2.1 不同海拔梯度环境因子变化特征土壤温度、土壤含水量在各个海拔间差异显著(P <0.05),从低海拔到高海拔,均呈现逐渐降低的趋势.土壤有机碳和土壤全氮含量随海拔的增加而降低,其含量随海拔变化差异显著(P <0.05).土壤全磷含量随海拔的升高呈降低趋势,但其含量随海拔变化差异不显著(P >0.05).土壤pH 值在不同海拔处差异不显著(P >0.05),呈现升高的趋势,在4000m 海拔处达到7.4,呈现弱碱性(图2).30003250 35003750 40000 5 10 15 2025 30 3000325035003750土壤温度(℃)海拔(m )a aababb400040003750350032503000024681012土壤含水量(%)c bab aa 01 2 3 4 5 6 78pH 值aaaaa海拔(m )海拔(m )40003750350032503000400037503500325030003000 3250 3500 3750 40000 1 2 34 土壤全氮含量(g/kg)海拔(m )a abab bb 00.5 1.0 1.5 2.0 2.5土壤全磷含量(g/kg)a a aaa 010 20 30 4050土壤有机碳含量(g/kg)aa bbb 海拔(m )海拔(m )图2 不同海拔土壤环境因子的变化(平均值±标准偏差)Fig.2 Changes of soil environmental factors at different altitudes (mean ± SD)不同小写字母表示海拔间差异显著(P <0.05).Different lowercase letters indicate significant difference among different altitude gradients (P <0.05)2.2 不同海拔植物群落稀疏化曲线根据每个样方中出现的物种和每个物种出现的具体次数绘制了植物群落的物种稀疏化曲线(图3),分别对40个样方进行稀疏化分析.结果显示,随着物种个体数目的增加,群落Shannon -Weiner 多样性指数也逐渐增加,当物种个体数达到一定数目时,样方曲线向右趋于平缓,群落也随之趋于稳定[22];且在物种个体数相同时,物种多样性较高的样方,其Shannon -Weiner 多样性指数随个体数增加而增加的速度较快.在海拔3500m(C)样方上,当物种个体数增加至50个时,Shannon -Weiner 多样性指数的变化趋势逐渐平缓,在物种个体数目增至350个左右时Shannon -Weiner 多样性指数达到最大,此时物种多样性最高.而3250m(B)和3750m(D)样方物种个体数目在250至300个之间时物种数达到平稳,3000m(A)样方达到物种数平稳则需要物种个体数目为200个左右,4000m(E)样方达到物种数平稳则需要物种个体数目为150个左右.2.3 群落谱系多样性沿海拔梯度的变化本研究共调查到23科47属58种物种,从低海拔、中海拔到高海拔,物种数分别为36、37、45、39、30种,群落物种数先增多后减少.由图4可知,谱系α多样性指数PD 和物种数随海拔由低到高均呈现先增加后减少的趋势.图5表明,群落谱系β多样性指数3期 徐 璐等：高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局 1391随空间距离的增大而增加,即群落间的相似性随着海拔差异的增加逐渐降低.随着海拔差异从0到1000m 的变化过程中,代表群落间平均谱系关系的betaMPD 数值呈现增加的趋势,但变化趋势不显著(P >0.05);代表群落间谱系最近亲缘关系的betaMNTD 在海拔梯度上存在显著变化趋势(P <0.05),随着海拔差异的增加,betaMNTD 数值逐渐增大.图3 植物群落稀疏化曲线 Fig.3 Plant community rarefaction curve图中A1~A8为海拔3000m 的样方,B1~B8为海拔3250m 的样方,C1~C8为海拔3500m 的样方,D1~D8为海拔3750m 的样方,E1~E8为海拔4000m 的样方3000 3250 3500 3750 4000物种数(个)3000 3250 3500 3750 40005560 65 70 75 80 85 90 谱系a l p h a 多样性指数P D海拔(m)图4 不同海拔谱系α多样性指数变化(平均值±标准偏差) Fig.4 Changes of alpha diversity index of pedigree indifferent altitude gradients (mean ± SD)300032503500 3750 400011.011.512.012.513.0海拔(m)平均谱系距离β多样性指数300032503500 3750 4000012345海拔(m)最近谱系距离β多样性指数图5 海拔梯度上谱系β多样性指数的变化 Fig.5 Variation of pedigree β diversity index on altitudegradients2.4 沿海拔梯度植物群落谱系结构2.4.1 植物群落物种谱系组成 基于被子植物的分类系统APGIII 对研究地58个物种构建的系统发育树如图6所示,从系统发育树可以明确高寒草甸群落草本植物的亲缘关系,不同节点代表不同的分化时间,各分支长度代表物种的进化历史,物种在系统发育树上枝长越长则表示该物种的进化历史更长.从图6可以看出高寒草甸草本植物起源于不同的进化时期,其中对逆境耐受性较强的禾本科(8种)、莎草科(2种)植物为优势群落,在海拔3000~ 4000m 的高寒草甸均有分布,同时菊科(10种)植物是海拔3000~3500m 高寒草甸优势种,凤毛菊(Saussurea japonica )和长毛凤毛菊(Saussurea hieracioides )首先聚为一类,其分化时间也较短约0.3Ma,随后狗娃花(Aster hispidus )与高山紫菀(Aster alpinus )在约4.9Ma 时聚为一类,它们分别先后与火绒草(Leontopodium leontopodioides )、蒲公英(Taraxacum mongolicum )聚类后,在约34.9Ma 时1392 中 国 环 境 科 学 41卷与凤毛菊(Saussurea japonica )和长毛凤毛菊(Saussurea hieracioides )聚为一类,最终大约在83.6Ma 时菊科的10种植物聚集为一类,即它们由共同的祖先进化而来.在约95.4Ma 时菊科植物与伞形科的黑柴胡(Bupleurum smithii )有共同的祖先.禾本科的披碱草(Ely mus dahuricus )和垂穗披碱草(Ely mus nutans )分化时间(大约0.4Ma)也较短.毛茛科的欧洲唐松草(Thalictrum aquilegifolium )与匙叶银莲花(Anemone trullifolia )的分化时间最长,约为105.4Ma.图6 高寒草甸不同海拔植物群落系统发育树Fig.6 Phylogenetic trees of plant communities at different altitudes in alpine meadow2.4.2 谱系结构沿海拔梯度的变化 图7表明,五个海拔梯度上系统发育指数NRI 和NTI 有相同的变3期 徐 璐等：高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局 1393化趋势.从低海拔到高海拔,NRI 、NTI 反映了高寒草甸群落谱系结构随着海拔梯度的上升呈现由发散到聚集的变化趋势.在低海拔(3000m)梯度,群落NRI 和NTI 均小于0,表现为谱系发散;在中低海拔(3250m)梯度,群落NRI 和NTI 主体小于0,表现为谱系发散,部分大于0,表现为谱系聚集;在中海拔(3500m)梯度,群落NTI 大于0,表现为谱系聚集,而NRI 主体大于0,少数小于0,主体表现为谱系聚集,少数表现为谱系发散;在较高海拔(3750m 、4000m)梯度,群落NRI 和NTI 均大于0,表现为谱系聚集.对于各样方群落谱系结构不显著的群落进行t 检验,发现均未表现出显著偏离零假设的趋势.3000 3250 3500 3750 4000海拔(m)净亲缘关系指数N R I300032503500 3750 4000-1.0-0.500.51.01.5海拔(m)最近亲缘关系指数N T I图7 不同海拔群落系统发育指数的变化趋势Fig.7 The variation trend of phylogenetic indices in communities with different altitude gradients2.5 海拔梯度环境因子与群落谱系多样性的关系多元回归分析表明,在各个海拔梯度上,环境因子对谱系多样性会产生不同程度的影响,其中土壤温度和土壤含水量对植物群落谱系α多样性、β多样性及NRI 和NTI 的影响极为显著(P <0.01)(表1),除此之外土壤有机碳、全磷及pH 值等在不同海拔也影响了群落谱系多样性的变化,形成了一个群落结构变化明显的植被垂直带谱.表1 不同海拔梯度植物群落谱系多样性和环境因子的最优模型回归分析Table 1 Regression analysis of optimal model for plant community pedigree diversity and environmental factors in differentaltitude gradients环境变量海拔谱系多样性ST pH 值 SWC STN STP SOCR 2 AIC P 值NRI -1.149* 0.269 0.196 -0.348 -0.458 0.487 0.586 69.6 0.002 NTI -1.561* 0.299 0.01 0.595 -0.387 -0.085 0.582 71.7 0.002PD0.372* -0.451* 0.442** 0.364 0.255 0.047 0.678 58.3 0.0003betaMPD -0.036 0.673* -0.298 -0.292 -0.991* 0.274 0.753 62.8 0.0005 3000mbetaMNTD -0.628* -0.514 0.464 0.464 0.19 -0.649* 0.738 63.5 0.0006 NRI -0.089 0.213 -0.225 -0.118 -0.428 -0.395 0.53 69.7 0.004 NTI0.121 0.616* -0.28 0.099 0.425 0.364 0.34 74.7 0.006 PD0.356*-0.391* 0.260.29 0.533* -0.198 0.248 75.3 0.004betaMPD -0.694** -0.034 0.142 0.272 0.085 -0.315* 0.228 75.7 0.005 3250mbetaMNTD -0.223 0.062 -0.493* -0.369 -0.505* 0.158 0.28 73.9 0.006 NRI-0.473* 0.484* -0.156 0.035 -0.416 0.295 0.594 62.3 0.00004 NTI -0.109 0.212 0.407 0.013 0.031 -0.409 0.293 64.4 0.01 PD0.437*0.244 0.47** -0.26 0.363* 0.108 0.649 58.2 0.00002betaMPD -0.02 0.376* -0.426* 0.097 -0.229 0.119 0.446 65.3 0.0008 3500mbetaMNTD 0.071 0.505* -0.475* 0.007 -0.202 -0.316 0.609 59.8 0.000021394 中国环境科学 41卷续表1环境变量海拔谱系多样性ST pH值 SWC STN STP SOCR2 AIC P值NRI -0.707** -0.412 0.013 0.321 -0.256 0.602 0.317 68.2 0.003NTI -0.177-0.164-0.35*-0.205-0.5580.5760.29370.00.003PD 0.465* 0.033 0.551* 0.04 0.445* -0.361 0.362 66.7 0.006 betaMPD -0.5* -0.1720.0080.288-0.46*-0.1620.58562.40.00023750mbetaMNTD -0.476* -0.414-0.3150.101-0.317-0.548*0.52563.7 0.03NRI -0.672*-0.4360.2310.401-0.157-0.4620.63767.40.004NTI -0.317 0.565* -0.472* -0.438 -0.235 0.324 0.582 69.7 0.006PD 0.475* 0.263 0.667* 0.255 -0.267 0.316 0.759 61.6 0.0002 betaMPD -0.256 -0.3340.3760.2750.372-0.2780.71362.50.00074000mbetaMNTD -0.481* -0.265-0.516*0.267-0.212-0.3860.68364.00.002注:ST代表土壤温度,SWC代表土壤含水量,STN代表土壤全氮,STP代表土壤全磷,SOC代表土壤有机碳,R2为决定系数,AIC为赤池信息准则,环境变量的数值为通径系数,*:P<0.05;**:P<0.01.3讨论3.1群落物种多样性和谱系多样性沿海拔梯度的变化海拔梯度的变化影响着植物群落和生态系统的地理结构和水热过程,从而影响物种多样性的空间分布格局.稀疏化曲线表明,在不同海拔处,随植物样方物种个体数的增加,其Shannon-Weiner多样性指数亦趋于增大,当物种数达到一定数目时,曲线趋于平缓,此时群落趋于稳定(图3)[22].随海拔的升高,植物群落物种数、Shannon-Weiner多样性指数及谱系α多样性均呈现“两头低,中间高”的“单峰”变化模式(图4),即在海拔3500m海拔处植物群落α多样性和谱系α多样性达到最大,这与Yan等[23]所研究的草本植物物种丰富度与水分因子正相关的结果不同.这是因为在3500m海拔处,水热条件适宜更多的高寒草甸物种生存,与低海拔处相比,此处人为干扰较少,从而形成物种多样性的峰值区域;而在低海拔地区过牧现象比较突出,加之旅游人数的增加等干扰较多,导致一些物种丧失,从而物种多样性下降[24];而在较高海拔处主要受热量的限制,太阳辐射强、昼夜温差大等环境条件严重影响植物生长,因此物种多样性和谱系多样性也较低[25].谱系β多样性是度量群落之间物种演化关系在生境梯度或空间尺度上变化的重要指标,可用于判定区域整体受到生境过滤或扩散限制作用情况[26].在本研究中,虽然betaMPD多样性随海拔距离的升高变化趋势不明显,但betaMNTD多样性随海拔距离的变大呈升高趋势(图5),这说明生境过滤在物种多样性维持过程中起关键性作用,即随样地之间海拔差异的增大(通常意味着样地间水热条件的差异变大),物种间的亲缘关系也愈加疏远,这与其他研究结果一致[27],即随空间距离的增大,群落谱系β多样性降低.由于空间自相关现象存在,分离生境梯度与扩散限制这两种过程的独立影响比较困难[28],所以并不能直接排除与扩散限制有关的空间过程,但是由于本研究所涉及的空间尺度较小,在海拔梯度上存在较大的环境差异,则认为扩散限制对群落物种聚集作用有限.植物群落谱系多样性研究结果说明生态位过程对于青藏高原不同海拔高寒草甸群落物种多样性的维持起重要作用.3.2高寒草甸群落谱系结构沿海拔梯度的变化有研究表明,现存的植物群落是物种进化与生态过程共同作用的结果,剧烈的环境变化会导致聚集的谱系结构[29].在青藏高原经历快速隆升过程后,这一区域物种多样性分布格局产生变化,同时促进了物种的快速形成[30].而本研究中,随海拔梯度升高,高寒草甸群落谱系结构由发散逐渐变为聚集,不同海拔的群落类型均表现出一定的谱系结构,与中性理论所预测的物种分布趋向于随机并不一致,这进一步表明在本地区群落群落组成和多样性维持过程中生态位作用(生境过滤与种间相互作用)更加重要.这一发现与Cardillo的研究结论不一致[29].这可能与草甸植物自身的一些生物学特性有关,如其扩散能力强,并且其群落组成在短期内往往可能有较大波动;其次某些草本植物(如禾本科的披碱草等)3期徐璐等：高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局 1395对逆境的耐受性较强[31].这些原因可能导致植物群落在某些特定生境下形成一定的谱系结构.本研究低海拔处(3000m)群落的谱系结构是发散(NRI<0, NTI<0)的,这说明竞争排斥机制对现有群落的谱系结构影响较大,低海拔处的地势较为平缓,环境条件相对适宜一些,合适的大气温度和降水量使得生态胁迫作用不明显[32],从而促进了竞争排斥作用,使整个群落内部生态特征相似的物种的可以共存在一起,降低了种间稳定共存的概率,使得谱系结构趋于发散;同时,低海拔地区存在较多的人为干扰,干扰作为一种“环境过滤器”,可引起群落形成显著谱系结构[33].在中低海拔(3250m)和中海拔(3500m)处的生境异质性比低海拔复杂一些,促使群落物种间采取不同的资源利用策略,从而使物种间竞争作用加剧,所以存在竞争排斥和生境过滤两种生态过程共同作用,表现出谱系聚集(NRI>0,NTI>0)和发散(NRI<0, NTI<0)两种谱系结构.在较高海拔(3750m)和高海拔(4000m)处,群落谱系结构是聚集的(NRI>0,NTI>0) (图7),表明生境过滤占主导作用,这是因为高海拔地段环境条件严酷,生境异质性高[34],生理胁迫压力较大,强烈的生境压力驱使具有相同生物学特性即亲缘关系较近的物种聚集在一起形成谱系聚集的结构.3.3环境因子与群落谱系多样性的关系在海拔梯度上,诸多的环境因子发生着一定的变化,尤其是水热因子的变化十分明显[35],这些变化也将直接影响土壤养分等因子的变化,并进而影响植物群落结构的异同.本研究发现,不同海拔上的土壤温度、土壤含水量、pH值及土壤养分等均对植物群落谱系α、β多样性及谱系NRI、NTI有不同程度的影响,其中土壤温度与含水量的影响极为显著(P<0.01)(表1).这是因为在低海拔区光照条件相对较弱,加之土壤含水量较高,影响土壤通气,不利于营养物质矿化,有机质的降解速率低,腐殖化程度较高,所以养分含量较高[36].此外,适宜的环境条件使相对较多的物种生存,从而促进竞争排斥使得谱系发散[32],但另一方面在较低海拔处易受到游人和放牧等干扰使谱系α多样性降低[24].在中间海拔区,人为干扰因素比低海拔地区小,水热因素比高海拔梯度优越致使整个群落的谱系α多样性最丰富[27],同时存在两种生态过程(生境过滤及种间相互作用)共同作用而在高海拔区,骤然降低的温度使得土壤微生物活动受限,有机质含量降低[37-38],严酷的条件不适宜大多数物种存活而导致谱系α多样性的降低,群落谱系出现聚集现象.在3000m~4000m的海拔梯度上,随其垂直差异的增加,样地间水热条件差异变大,环境过滤使不同海拔适应力较强的物种生存下来,即物种的亲缘关系也愈加疏远,谱系β多样性也逐渐降低.这与Siefert等的研究结果一致[39].4结论4.1海拔差异和人类活动是造成群落物种多样性和谱系α多样性先增加后减少的主因,海拔差异也是驱动群落间谱系β多样性呈现递减格局的主要原因.群落谱系多样性结果说明生态位过程是青藏高原不同海拔高寒草甸群落物种多样性的维持过程中的主要作用力.4.2青藏高原高寒草甸群落谱系结构随海拔升高呈现出由发散到聚集的变化趋势,说明在高寒草甸中生态位过程对群落的构建发挥着重要作用,竞争排斥在低海拔群落物种多样性维持中起到主要作用,是造成该海拔群落谱系发散的原因;生境过滤和竞争排斥在中海拔高寒草甸群落物种多样性维持中共同发挥作用;高海拔群落的谱系结构及其驱动因素可能与物种趋同进化和生境过滤有关.4.3 随海拔升高,土壤温度、含水量、土壤全氮及有机碳均呈现降低趋势.不同海拔上的土壤温度、土壤含水量、pH值及土壤养分等均对植物群落谱系多样性及谱系结构有不同程度的影响,其中土壤温度与含水量的影响极为显著.土温和土壤含水量成为物种生长的主要影响因素,同时也是物种垂直分布的主要决定因素.参考文献：[1] Götzenberger L, de Bello F, Bråthen K A, et al. Ecological assemblyrules in plant communities—Approaches, patterns and prospects [J].Biological Reviews, 2012,87:111–127.[2] Zhang P P, Shao M A, Zhang X C. Spatial pattern of plant speciesdiversity and the influencing factors in a Gobi Desert within the Heihe River Basin, Northwest China [J]. J ournal of Arid Land, 2017,9(3): 379–393.[3] Webb C O, Ackerly D D, Donoghue M J. Phylogenies and communityecology [J]. Annual Review of Ecology and Systematics, 2002,33: 475-505.。
甘肃祁连山区草地主要牧草资源及其土壤生境分析
甘肃祁连山区草地主要牧草资源及其土壤生境分析甘肃祁连山区草地主要牧草资源及其土壤生境分析甘肃祁连山区位于中国的西北部，是我国重要的牧区之一。
该地区以丰富的自然草地资源而闻名，草地成为该地区畜牧业发展的重要基础。
本文将介绍甘肃祁连山区的主要牧草资源及其土壤生境分析。
一、甘肃祁连山区的主要牧草资源甘肃祁连山区气候干燥、寒冷，夏季短暂而凉爽，冬季漫长而寒冷。
山区土壤贫瘠，适宜牧草生长的条件有限。
但由于海拔高度变化大，植被类型丰富，该地区还是拥有丰富的牧草资源的。
其中，主要的牧草资源包括高寒牧草、高山垂直升降草甸牧草和山地草甸牧草。
1. 高寒牧草高寒牧草主要分布在甘肃祁连山区的高海拔地区，海拔在3000米以上。
这些牧草具有耐寒、抗旱的特点，适应能力强。
典型的高寒牧草有娑罗草、细叶谷抹香等。
它们生长期短暂，但耐寒性强，是牧区冬季和早春季节的重要饲料资源。
2. 高山垂直升降草甸牧草高山垂直升降草甸牧草主要分布在甘肃祁连山区的中海拔地区，海拔在2000-3000米之间。
这些牧草生长周期长，丰产而优质，适合奶牛、绵羊等牲畜的饲养。
典型的高山垂直升降草甸牧草有羊草、高山红柳等。
3. 山地草甸牧草山地草甸牧草主要分布在甘肃祁连山区的低海拔地区，海拔在1000-2000米之间。
这些牧草适应性强，生长旺盛，且质量优良。
典型的山地草甸牧草有鸭嘴草、狗牙根等。
二、甘肃祁连山区牧草资源的土壤生境分析甘肃祁连山区土壤生境复杂，影响牧草生长的因素多样。
对土壤进行分析，有助于了解牧草生长的适宜条件，为改进草地管理提供科学依据。
1. 土壤类型甘肃祁连山区主要土壤类型有果园土、黄绵土和草甸土三种。
果园土主要分布在高山区，属于酸性土壤，含有较多的腐殖酸，适合高山垂直升降草甸牧草的生长；黄绵土分布在低山区，肥力较高，适合山地草甸牧草的生长；草甸土多分布在丘陵区，贫瘠且酸性较强，适合高寒牧草的生长。
2. 土壤养分甘肃祁连山区土壤养分丰富，但养分分布不均。
我国退化草地修复技术研究进展
我国退化草地修复技术研究进展1. 引言1.1 研究背景退化草地是指由于气候变化、人类活动等因素导致的草地土壤退化、植被退化的现象。
我国退化草地面积广泛，严重影响了生态环境的稳定和生态系统的功能。
退化草地的修复已成为当前生态环境领域的重要课题。
随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，退化草地面临着日益严重的生态问题。
传统的草地修复方法往往效果有限，难以根本解决退化草地的问题。
研究我国的退化草地修复技术，探索更有效的修复方法势在必行。
通过对我国退化草地修复技术的研究，可以更好地理解退化草地的形成机制和演变规律，为未来的草地生态恢复提供科学依据和技术支持。
也可以为我国草地资源的合理利用和生态环境的保护提供重要参考。
1.2 研究目的退化草地修复技术研究的目的在于探索适合我国退化草地状况的有效修复方案，通过科学合理的技术手段实现草地的快速恢复与生态平衡。
具体目的包括：一是了解我国退化草地的现状及造成退化的主要原因，为制定针对性的修复方案提供依据；二是评估和总结我国目前退化草地修复技术的应用情况和效果，发现存在的不足和问题；三是探讨各种退化草地修复技术的优缺点，为进一步提升技术效能提供参考；四是总结国内外相关研究方法和成果，为我国退化草地修复技术的发展提供启示和借鉴；五是通过成功案例的分析，探讨不同技术在实际工程中的应用效果和可行性，为未来的工程实践提供借鉴和指导。
通过以上研究目的的实现，旨在推动我国退化草地修复技术的进一步发展和完善，为保护生态环境、提升生态效益做出贡献。
2. 正文2.1 退化草地的现状目前，我国退化草地问题十分严重。
根据国家林草局的数据显示，我国有超过2.7亿公顷的草地面临不同程度的退化，其中严重退化的达到了近半。
主要原因包括过度放牧、过度开发、气候变化等影响。
退化草地不仅造成了草原生态系统的破坏，也威胁着畜牧业的可持续发展。
草原退化还会导致土地沙漠化、水土流失等环境问题，严重影响周边地区的生态和经济发展。
高寒山区冻融侵蚀荒漠化形成及防治
高寒山区冻融侵蚀荒漠化形成及防治李兴隆;王荚文【摘要】高寒山区的冻融荒漠化是在气候变异和/或人为活动的作用下,使高海拔地区多年冻土发生退化,季节融化层厚度增大,地表岩土的冻土地质地貌过程得到强化,造成植被衰退、土壤退化、地表裸露化、破碎化的土地退化过程.高寒山区的冻融荒漠化在我国分布较广,面积较大,危害也较为严重,尤其是在全球气候变暖的条件下危害日益严重.针对这种情况,通过对冻融侵蚀荒漠化的概念和分布及特点进行探讨,阐述冻融侵蚀荒漠化的形成环境和过程,提出降低低海拔地区的碳排放量、恢复高寒山区草地植被、加强防治野生动物的危害、科学合理的控制人为破坏活动等治理措施,为提高高寒山区的生态环境保护提供借鉴.【期刊名称】《沈阳师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】4页(P80-83)【关键词】高寒山区;冻融荒漠化;分布特征;生态环境;源区;泥沙治理【作者】李兴隆;王荚文【作者单位】四川嘉源生态发展有限责任公司,成都610072;南昌工程学院水利与生态工程学院,南昌330099【正文语种】中文【中图分类】P962中国是世界上水土流失和荒漠化危害最为严重的国家之一,在中国这块广袤的土地上,水土流失和荒漠化土地分布极为广阔,几乎从海平面到高海拔地带,从东到西,从南到北,均有分布。
由于地域辽阔,气候类型和地貌类型多样性,因此造成水土流失和荒漠化的因素也多种多样。
近几年来,由于全球气候变暖和人为活动的日益加剧,生态安全的矛盾也日益突出,2009年的哥本哈根世界气候大会的目的就是让全球再次关注在全球气候变暖条件下引起的生态安全问题,因此有必要开展全球气候条件下高寒山区的生态系统功能和江河源区泥沙规律的研究。
也符合党的十八大以来生态文明建设发展战略要求;本文就在全球气候变暖条件下对高寒山区冻融侵蚀荒漠化的发展做简单的探讨。
《联合国关于在发生严重干旱和/或荒漠化的国家特别是在非洲防治荒漠化的公约》指出:“荒漠化是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化”[1]。
祁连山国家公园典型生态系统固碳功能研究综述
祁连山国家公园典型生态系统固碳功能研究综述
赵鹏;刘子玺;李得禄;张俊年;张万科;肖东;杨斌元
【期刊名称】《陕西林业科技》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】祁连山国家公园不仅是我国西部生态安全的重要屏障,而且也是陆地生态系统固碳增汇的重要区域.由于生态系统分布较广、类型多样,加之气候变化和生态修复等人类活动的影响,目前祁连山国家公园碳储量估算存在很大不确定性,重要生态建设工程、林草资源可持续经营管理的碳汇效应评估滞后.本文通过综述祁连山国家公园林草碳汇最新研究进展,提出3点巩固提升祁连山典型生态系统的碳汇功能的对策建议.首先,应加强林草生态系统固碳机制与抚育管护措施碳汇效应研究.其次,重视天然林草资源的退化修复与可持续经营,积极做好林区病虫鼠害防治.最后,优先选择固碳能力强的造林树种,大力倡导混交造林模式.
【总页数】6页(P127-131)
【作者】赵鹏;刘子玺;李得禄;张俊年;张万科;肖东;杨斌元
【作者单位】甘肃省治沙研究所甘肃省荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室;甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心昌岭山自然保护站;甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心祁连自然保护站
【正文语种】中文
【中图分类】S759.91
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1.燕山典型流域两种造林树种生态系统碳储量及固碳潜力研究
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祁连山中段高寒草甸草毡表层发育程度的空间分异及环境影响因子
祁连山中段高寒草甸草毡表层发育程度的空间分异及环境影响因子金成伟;赵玉国;李徐生;支俊俊;张甘霖【摘要】高寒草甸植被下的草毡表层能够发挥水土保持、水源涵养等生态环境效益,是高寒草甸植被生态功能发挥的核心,认识草毡表层发育程度的空间分异及环境影响因子有利于深入理解高寒草甸在高原生态系统中的作用.本研究以祁连山中段高寒草甸分布区为研究区,依据根系体积并结合草毡层厚度以及土壤容重,将草毡表层划分为弱发育、中等发育以及强发育草毡.分析了不同发育程度草毡的地形、植被、气候等环境特征,并采用支持向量机模型对其分布进行了空间制图.结果表明:祁连山中段发育程度较高的草毡表层趋向于分布在水分条件较好的低海拔、缓坡,低坡位以及北向坡的位置,以嵩草属植物为主,中等以上发育程度的草毡地表植被及水分条件都较好;发育程度较高的草毡表层年均温较高,各发育程度草毡表层降水量差异不显著.空间分布结果整体与现有的高寒草甸植被类型分布具有高度的一致性,但空间分辨率更为详细,并且实现了不同发育程度草毡表层的空间细分.%Mattic epipedon,which has important ecological benefits such as water retention and soil conservation,plays a pivotal role in the ecological function of alpine meadows.Therefore,exploring the relationships between the mattic epipedon and environmental factors,as well as spatial distribution of the mattic epipedon at different developmental levels are essential to elucidating the role of alpine meadows in the plateau ecosystem.In this study,samples of mattic epipedon were collected in alpine meadows in the middle of Qilian Mountains and were classified into three developmental levels primarily based on root volume,followed by thickness and bulkdensity.The relationships between mattic epipedon and environmental factors,such as topography,vegetation,and climate,were analyzed.The support vector machine model was used to map the spatial distribution of the mattic epipedon.The results showed that areas with relatively low elevation,gentle slope,low slope position,and a north-facing aspect,which were highly related to high soil moisture content,had a higher occurrence probability of mattic epipedon at high developmental levels.Vegetation covering the mattic epipedon at higher levels was usually well-developed and composed primarily by Kobresia and other hygrophilous plants.A well-developed marie epipedon existed where there was significantly higher mean annual temperature,whereas there were no significant differences in mean annual precipitation regarding the existence of mattic epipedon at different developmental levels.The distribution of the mattic epipedon was highly consistent with the distribution area of alpine meadows,although at a higher spatial resolution.Furthermore,this study presented the spatial distribution of mattic epipedon at different developmental levels.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2017(037)020【总页数】11页(P6732-6742)【关键词】高寒草甸;草毡表层;祁连山中段;空间制图【作者】金成伟;赵玉国;李徐生;支俊俊;张甘霖【作者单位】南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京210008;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京210008;南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京210008;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京210008【正文语种】中文草毡表层是高寒草甸植被下具有高量有机碳有机土壤物质、活根与死根根系交织缠结的草毡状表层[1-3],草毡表层能够有效截留降水,发挥水土保持以及水源涵养等生态环境效益[4- 6],是高寒草甸植被生态功能的核心,在我国主要分布在青藏高原的东部和北部,在高原生态系统中具有极其重要的地位。
高寒草甸斑块化空间分异性及其地形因子影响
高寒草甸斑块化空间分异性及其地形因子影响
王祎明;李国荣;李希来;把熠晨;王克钰;姚文治;张静
【期刊名称】《草地学报》
【年(卷),期】2024(32)2
【摘要】青藏高原高寒草甸在国家生态环境保护战略中占据重要位置,近几十年来,气候变化和人为因素导致大面积高寒草甸发生斑块化退化。
为探究高寒草甸斑块化空间分异性及各斑块类型间(裸地斑块、短期恢复斑块和长期恢复斑块)的分布规律以及其地形因子的影响,本研究通过3S(RS,GIS,GNSS)技术获取位于青海省河南县和玛多县4个典型研究区的斑块类型分布及地形因子数据,利用景观生态指数探究不同斑块的空间分布差异。
结果表明,研究区植被覆盖度随着海拔升高呈现先增加后减小的趋势,斑块景观的破碎化程度呈现先减小后增大的趋势。
不同海拔地区斑块化程度最高的斑块类型都是长期恢复斑块。
地形因子显著影响着不同斑块的分布,长期恢复斑块和健康草甸主要分布在阳坡平缓区域。
【总页数】9页(P570-578)
【作者】王祎明;李国荣;李希来;把熠晨;王克钰;姚文治;张静
【作者单位】青海大学地质工程系;青海大学农牧学院
【正文语种】中文
【中图分类】Q948
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青海祁连山地生态现状及恶化原因分析
第18卷第3期2009年9月青海草业Q IN GHA I PR A TACUL T UREVol. 18. No. 3Sep. 2009文章编号: 1008 - 1445 (2009) 03 - 0019 - 09青海祁连山地生态现状及恶化原因分析孙饶斌,逯庆章,马绍华(青海省工程咨询中心,青海西宁810001)摘要:近几十年来,青海祁连山地的生态环境日趋恶化,主要体现在草地退化、沙化、草地盖度和生产力下降、生物多样性面临严重威胁,沼泽湿地萎缩,森林功能弱化、水土流失加剧、土地荒漠化扩大、雪线上升、冰川减少等诸多方面。
分析其原因是全球气候暖干化和人类无序干扰共同作用的结果。
前者的影响是渐进式的,但却是明显的,后者的影响是直接的,且起着加速逆行演替的作用。
关键词:祁连山;生态环境;现状;恶化原因中图分类号: X171. 4 文献标识码: A祁连山是我国西部八大雪山之一,它不仅有冰川和永久积雪,而且还是黑河、石羊河、疏勒河、青海湖等几大内陆河水系和湟水、大通河外流水系的发源地。
其生态环境的优劣,直接关系到青海、甘肃和内蒙古三省区约600 万人口的生态安全。
近几十年来,随着全球气候变暖和人类活动的无序干扰,青海祁连山地区自然生态系统正在日趋退化。
为了探讨退化生态系统的逆转和恢复,本文采用调查资料,对青海祁连山地区生态现状及恶化原因作一粗略分析。
1 生态恶化现状1. 1 草地严重退化,生产能力急剧下降青海祁连山地区草地退化和沙化趋势十分明显,天然草地植被盖度降低,产草量急剧减少。
据统计,青海祁连山地退化草地面积达431. 87 ×104 hm2 ,占草地总面积的84. 46% ,其中,重度退化草地130. 71 ×104 hm2 , 占退化草地面积的30. 27% ,中度退化草地146. 52 ×104 hm2 ,占退化草地面积的33. 93% , 轻度退化草地面积154. 64 ×104 hm2 ,占退化草地面积的35. 80%。
祁连山北坡高寒草地植被分异特征及退化治理研究
１２ 调 查 内容 和 方 法 ．
布， 高山 区由南 向北形 成三级 夷平 面 。第 一级 ４ ０ ｍ 以上 ， ０ ３ 为裸露 山岩或 冰雪覆 盖 ， 以寒冻风 蚀作用 为主 ； 级 ４ ０ 第二 ０ ０
～
以祁 连 山北坡 地 带 性分 布 的高 寒 草地 为研 究 对 象 ， 通
过 ２ ０ — ０ ９年对 乌鞘 岭 至阿 尔金 山祁 连 山北 坡 地带 性 分 ０ ８２ ０
２１ ００年第 １ 期 ９
祁连山北坡高寒草地植被分异特征及退化治理研究
杨 俊基
（ 肃省 草原 总站 ， 肃 兰 州 ７ ０ １ ） 甘 甘 ３ ０ ０
摘 要 ： 讨 和研 究祁 连 山北 坡 高寒 草地 植 被分 异 特征 及 演 替规 律 ， 探 综合 分 析 天 然草 地退 化 的成 因 ， 索退化 草 地 治理 探 对策 ， 不仅 对 治理 祁连 山北坡 退 化草 地 、 复草 地 生 态功 能显得 十 分 重要 ， 恢 同时对促 进 该 区域 畜牧 业经 济发展 ， 改善 当地 生 态环境 ， 实现放 牧 畜牧 业可持 续 发展 具有 重要 意 义。
步 衰减 ， 灌木 分布 呈稀 疏 、 化趋 势 。 矮 东部 属 高寒湿 润气 候 ， 海 拔 ３０ ０～３５ ０ 分 布有 以线 叶 嵩 草 、 生 嵩 草 为 主 的 ０ ０ ｍ， 矮
高寒草甸群落调查最小样方面积和最小样方数研究
高寒草甸群落调查最小样方面积和最小样方数研究马海霞12,张德罡】，杜凯】，康玉坤】，马源】，徐长林】，陈建纲1(1.甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州730070；.定西市水土保持科学研究所，甘肃定西743000)摘要:通过对祁连山东段高寒草甸地上生物量和物种数的研究，确定调查的最小样方面积和最小样方数，为研究高寒草甸群落特征建立一个可靠的监测方法。
结果表明：当样方面积为1、2、4、6和8m2,样方数分别为7.12、&26,5.02,7.38和16.96时可以获得生物量抽样总体平均值，鉴于试验的有效性，以样方面积为1m2、样方数为7作为生物量取样的最小面积和样方数。
在物种数监测时，要抽样到该群落50%以上的物种，样方面积应该在0.68〜1.08m2,要抽样到70%,80%,95%以上的物种分别要求样方面积为1.00〜1.04,2.73〜4.84,7.09〜20.01m2。
相关分析得出，在小尺度范围内的地上生物量与生长高度之间呈极显著相关性，与物种数之间呈显著相关，而与盖度之间无相关性。
关键词:高寒草甸；最小面积；回归分析中图分类号:Q948文献标志码:A文章编号=1009-5500(2020)04-0040-07DOI：1013817/jcnkicyycp202004007在研究草地植物群落的基本特征时，通常需要在研究区选取草地样本，通过对样本进行观测来表征该区域草地植物群落的总体特征。
因此，选取样本的方法是否合理，是否具有代表性，是准确反映群落特征的关键［1-3］，样本选取涉及的基本要素包括：最小样方面积、最少样方数以及样方的空间分布。
最小面积不仅作为研究草原群落的概念，也同样可作为对草地或某一生态系统的测度方法，它能够精确而快速地反映植被的固有特性及其在一定尺度下的相对均匀性4,同时,最小面积法在很大程度上取决于所选取的群落类收稿日期：2019-10-11；修回日期：2020-01-09基金项目：农业部全国畜牧总站"草地生态系统关键产品与服务实物量测度研究“和甘肃省草原技术推广总站"基于3S技术的草原生态监测与评价研究”作者简介：马海霞(1979-)女，甘肃定西人，在读博士研究生，工程师，研究方向为水土保持与生态治理。