高寒灌丛草甸和草甸均是青藏高原广泛分布的植被类型,在生态系统碳通量和区域碳循环中具有极其重要的作用。然而迄今为止,对其碳通量动态的时空变异还缺乏比较分析,对碳通量的季节和年际变异的主导影响因子认识还不够清晰,不利于深入理解生态系统碳通量格局及其形成机制。该研究选取位于青藏高原东部海北站高寒灌丛草甸和高原腹地当雄站高寒草原化草甸年降水量相近的5年(2004–2008年)的涡度相关CO_2通量连续观测数据,对生态系统净初级生产力(NEP)及其组分,包括总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸的季节、年际动态及其影响因子进行了对比分析。结果表明:灌丛草甸的CO_2通量无论是季节还是年际累积量均高于草原化草甸,并且连续5年表现为"碳汇",平均每年NEP为70 g C·m^(–2)·a^(–1),高寒草原化草甸平均每年NEP为–5 g C·m^(–2)·a^(–1),几乎处于碳平衡状态,但其源/汇动态极不稳定,在2006年–88 g C·m^(–2)·a^(–1)的"碳源"至2008年54 g C·m^(–2)·a^(–1)的"碳汇"之间转换,具有较大的变异性。这两种高寒生态系统源/汇动态的差异主要源于归一化植被指数(NDVI)的差异,因为NDVI无论在年际水平还是季节水平都是NEP最直接的影响因子;其次,灌丛草甸还具有较高的碳利用效率(CUE,CUE=NEP/GPP),而年降水量和NDVI是决定两生态系统CUE大小的关键因子。两地区除了CO_2通量大小的差异外,其环境影响因子也有所不同。采用结构方程模型进行的通径分析表明,灌丛草甸生长季节CO_2通量的主要限制因子是温度,NEP和GPP主要受气温控制,随着气温升高而增加;而草原化草甸的CO_2通量多以季节性干旱导致的水分限制为主,其次才是气温的影响,受二者的共同限制。此外,两生态系统生长季节生态系统呼吸主要受GPP和5 cm土壤温度的直接影响,其中GPP起主导作用,非生长季节生态系统
大气氮沉降增加被认为是目前重要的环境问题,会引起生物多样性的丧失和生态系统稳定性的降低。但作为草地改良的管理措施,养分添加被广泛应用于退化草地的恢复。但由于不同类型草地所处气候与群落组成的差异,对氮输入的响应可能不同。通过在藏北高原高寒草甸与高寒草甸草原设定长期氮添加梯度试验(对照,25,50,100,200 kg N hm-2 a-1),来探讨氮输入对生物多样性与生产的影响,并估算不同类型高寒草地的氮饱和阈值。施氮对高寒草甸物种多样性指数无影响,而随着施氮量的提高高寒草甸草原植物物种数和多样性指数均逐渐降低。开始施肥前两年,随着施氮量提高高寒草甸地上生物量呈现逐渐增加趋势,随着施肥时间的延长地上生物量呈现先增加后降低的趋势。在高寒草甸草原随着施氮量提高地上生物量均呈现先增加后降低的趋势。随着施氮量提高,开始施氮前三年高寒草甸禾草植物地上生物量逐渐提高;随着施氮时间的延长,禾草和豆科植物地上生物量呈现先增加后降低的趋势。高寒草甸莎草植物地上生物量由施氮开始时的逐渐增加转变为先增加后降低趋势,最后变为逐渐降低的趋势,这说明施氮不利于莎草植物的生长。施氮只在施肥第四年显著提高杂草植物地上生物量。高寒草甸草原呈现不同的规律,开始施氮前三年随着施氮量提高,禾草植物地上生物量呈现先增加后降低的趋势;随着施氮时间的延长,禾草地上生物量逐渐提高。莎草和杂草植物地上生物量呈现先增加后降低趋势。利用对氮输入响应最敏感的植物功能群禾草生物量估算的高寒草甸和高寒草甸草原的氮饱和阈值分别是109.5、125.8 kg N hm^-2 a^-1,这说明高寒草甸氮敏感性显著高于高寒草甸草原。由此可见,未来氮沉降增加会对不同类型高寒草地产生不同的影响,在不同类型高寒草地进�
施肥是退化草地初期恢复常用的管理措施,被用于改良草地群落结构和提高牧草生产力.本文以藏北轻度和重度退化高寒草甸为研究对象,设置低氮(50 kg N·hm-2·a-1,LN)、高氮(100 kg N·hm-2·a-1,HN)施肥水平,及其与磷配施组合试验(50 kg N·hm-2·a-1+50 kg P·hm-2·a-1,LN+P;100 kg N·hm-2·a-1+50 kg P·hm-2·a-1,HN+P),研究施肥梯度与施肥类型对两种退化程度高寒草甸群落结构、物种丰富度与多样性、群落生物量及其分配的影响.结果表明:单独施氮对轻度和重度退化高寒草甸群落盖度和生物量均无显著影响,而氮磷配施显著提高群落盖度及地上、地下生物量,其中LN+P处理的促进效果最显著.这表明本研究区地上生产力受到氮和磷的共同限制.施肥处理对重度退化样地总生物量无显著影响,但显著降低了根冠比.HN与HN+P处理均显著降低轻度退化群落的物种丰富度和均匀度,说明HN处理不利于轻度退化草地物种多样性和稳定性的维持.在轻度退化样地,施氮(尤其是HN处理)主要提高了禾草植物的重要值和生物量,而氮磷配施则有利于莎草类植物的生长.施肥对重度退化群落植物的重要值影响较小,主要提高了杂草生物量.说明轻度退化高寒草甸可选择低氮配施磷肥的措施,而对重度退化草地可能需要结合围栏和补播牧草等其他管理措施进行改良.
