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天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应

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生态学报 2012年第1期32卷 81-92页

作者：周德成罗格平韩其飞尹昌应李龙辉胡玉昆中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 北京大学城市与环境学院北京100871

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化和气候变化与放牧联合作用下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统(低山干旱草原(Lower\mountain arid grassland,LAG),森林草甸草原(Forest meadowgrassland... 详细信息

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化和气候变化与放牧联合作用下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统(低山干旱草原(Lower\mountain arid grassland,LAG),森林草甸草原(Forest meadowgrassland,FMG),高寒草甸草原(Alpine meadow grassland,AMG))1959—2009年地上净初级生产力(Aboveground net primaryproduction,ANPP)的动态,并通过假设27种放牧强度情景(0—8羊/hm2)模拟了其ANPP随放牧强度增加的变化趋势。近50a气候变化致使研究区各海拔梯度草原生态系统ANPP整体均呈上升趋势,但在放牧联合作用下,不同草原类型ANPP变化趋势差异显著;放牧导致FMG和AMG的ANPP呈下降态势,分别减少30.0%和33.2%,对比之下,由于1980年前较低放牧强度促进了LAG的ANPP,放牧导致其ANPP整体增加1.3%。随着放牧强度增加,LAG的ANPP呈先增后减趋势,且在干旱年份最为显著;而FMG和AMG的ANPP呈显著非线性递减趋势。这些结果表明,近50a气候波动可能有利于中亚干旱区山地草原生态系统生产力的提高,但日益增强的放牧活动导致其净初级生产力显著降低;放牧对FMG与AMG生产力的负面效应随放牧强度增加而增强,但适度放牧可能促进LAG净初级生产力,尤其在干旱年份。

关键词：天山北坡山地草原生态系统地上净初级生产力气候变化放牧

刈割和施肥对高寒草甸功能多样性与地上净初级生产力关系的影响

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植物生态学报 2015年第9期39卷 867-877页

作者：潘石玉孔彬彬姚天华卫欣华李英年朱志红陕西师范大学生命科学学院西安710119 中国科学院西北高原生物研究所西宁810008

功能多样性(FD)对群落地上净初级生产力(ANPP,g·m-2·a-1)有直接的影响,但不同扰动因素对FD-ANPP关系将产生何种影响尚不明确。通过在青藏高原高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸连续7年(2007–2013)的刈割(3水平:不刈割、留茬3cm的... 详细信息

功能多样性(FD)对群落地上净初级生产力(ANPP,g·m-2·a-1)有直接的影响,但不同扰动因素对FD-ANPP关系将产生何种影响尚不明确。通过在青藏高原高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸连续7年(2007–2013)的刈割(3水平:不刈割、留茬3cm的中度刈割和留茬1 cm的重度刈割)和施肥(2水平:施用12.75 g·m-2·a-1尿素+3.06 g·m-2·a-1(NH4)2HPO4、不施肥)控制实验,研究了刈割、施肥、年份及其交互作用对ANPP和FD的影响以及FD-ANPP关系的变化。研究结果显示:(1)增加刈割强度和土壤养分均显著提高了ANPP,但其效应随着年份的不同而有差异,ANPP随着时间呈波动下降趋势,而FD则随年度增大;(2)施肥显著增加了FD,而刈割对FD无显著影响(p>0.05);(3)在6种刈割和施肥处理组合下,FD-ANPP关系随时间的变化主要受刈割扰动影响呈现正线性相关和无相关两种模式。无论施肥与否,不刈割(C0)群落中FD和ANPP之间无相关(n=90,p>0.05);而刈割群落中FD和ANPP之间为正相关(n=90,p<0.05)。由于刈割同时提高了FD和ANPP,促使二者在刈割群落中呈现正线性相关。(4)尽管施肥不影响FD和ANPP的关系模式,但与刈割共同作用,影响FD-ANPP关系的截距或斜率。上述结果说明,刈割扰动和土壤营养资源共同影响着FD-ANPP关系,而刈割在改变其关系模式方面起主导作用。

关键词：功能多样性地上净初级生产力刈割施肥

镶黄旗典型草原地上净初级生产力对气候变化响应的模拟

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中国草地学报 2015年第5期37卷 103-108页

作者：孙小龙李平张存厚李丹内蒙古生态与农业气象中心内蒙古呼和浩特010051 中国农业科学院草原研究所内蒙古呼和浩特010010

利用内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗1994~2014年牧草生长季逐月观测资料,对CENTURY模型进行了检验,通过检验的CENTURY模型模拟了镶黄旗典型草原1961~2014年地上净初级生产力（ANPP）动态,并分析了气象因子的相关性。结果表明,CENTURY模型的ANP... 详细信息

利用内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗1994~2014年牧草生长季逐月观测资料,对CENTURY模型进行了检验,通过检验的CENTURY模型模拟了镶黄旗典型草原1961~2014年地上净初级生产力（ANPP）动态,并分析了气象因子的相关性。结果表明,CENTURY模型的ANPP模拟值具有代表性,模拟值与观测值相关性较好,能够较好地反应镶黄旗典型草原ANPP的季节性和年际性变化;镶黄旗典型草原地上生物量的主要限制因子是降水,其次为年平均最高气温和生长季平均最高气温;未来镶黄旗典型草原气温、降水和ANPP都会有不同程度的增加,其ANPP变化速率为每10年增加0.131g/m2,随温度和降水增加,气温对镶黄旗典型草原ANPP的负效应将会进一步加强。

关键词：典型草原气候变化地上净初级生产力 CENTURY模型 SRES情景

降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响

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生态学报 2013年第15期33卷 4808-4817页

作者：郭群胡中民李轩然李胜功中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 内蒙古赤峰学院资源与环境科学学院赤峰024001

全球气候变化下降水时间的改变将深刻影响草原生态系统地上净初级生产力(ANPP),而草原生态系统ANPP是区域碳循环的重要过程。利用1998—2007年的SPOT-VEG NDVI数据并结合111个样点的ANPP地面样方调查数据,获得了内蒙古温带草原1998—200... 详细信息

全球气候变化下降水时间的改变将深刻影响草原生态系统地上净初级生产力(ANPP),而草原生态系统ANPP是区域碳循环的重要过程。利用1998—2007年的SPOT-VEG NDVI数据并结合111个样点的ANPP地面样方调查数据,获得了内蒙古温带草原1998—2007年的ANPP区域数据,依此分析了中国内蒙古温带草原以及区域内的3种植被类型(荒漠草原、典型草原、草甸草原)降水时间对ANPP的影响。研究结果表明,对于整个内蒙古温带草原来说,一个水分年内(从上一年9月份到当年地上生物量达最大值时的8月份)影响ANPP较为重要的降水月份为2—7月份,其中,5—7月份降水尤为重要。具体到每个月降水的影响,研究发现,7月份降水最重要,而仍处于生长季的8月份降水相对于其他生长季降水作用最小;影响不同草地类型最重要的降水时期存在一定差异,对荒漠草原和典型草原地区来说,ANPP达最大值前3个月(5—7月份)的生长季降水最重要,而8月份降水影响较小,而草甸草原地区8月份和非生长季的3、4月份降水最重要,但各个降水时期降水对ANPP的影响都较荒漠草原和典型草原小,大部分地区降水对ANPP的影响不显著。

关键词：地上净初级生产力降水时间温带草原

利用树轮资料和植被指数估测青海云杉林地上净初级生产力

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福州大学学报（自然科学版） 2017年第3期45卷 348-354页

作者：范文武凌飞龙田昕汪小钦闫敏福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350002 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 重庆市地理信息中心重庆401120

利用MODIS产品MOD13A3、样地调查数据和树轮资料等数据,构建回归模型以估测祁连山森林保护区的青海云杉林地上净初级生产力(ANPP).结果表明:经质量权重S-G滤波后,回归模型的估测精度有所提高;2000-2013年祁连山森林保护区青海云杉林ANP... 详细信息

利用MODIS产品MOD13A3、样地调查数据和树轮资料等数据,构建回归模型以估测祁连山森林保护区的青海云杉林地上净初级生产力(ANPP).结果表明:经质量权重S-G滤波后,回归模型的估测精度有所提高;2000-2013年祁连山森林保护区青海云杉林ANPP呈现波动上升的趋势,空间分布特征为东南多西北少,多年平均森林ANPP为51.34~274.24 g·m^(-2);青海云杉林ANPP与降水和温度呈正相关,受温度变化影响较小,降水成为影响其变化的主要因子.

关键词：青海云杉地上净初级生产力增强植被指数树轮资料

草场管理方式与降水变化对内蒙古典型草原地上净初级生产力的影响

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草场管理方式与降水变化对内蒙古典型草原地上净初级生产力的影响

作者：李静宜内蒙古大学

学位级别：硕士

草地地上净初级生产力是草地生态系统功能的重要表现形式,它决定了草地生态系统的基本功能,是控制养分循环、能量流动和碳循环过程的基本环节。生产力也是生态系统中人和动物利用的能量和物质基础。然而,在全球气候迅速变化和草场退化... 详细信息

草地地上净初级生产力是草地生态系统功能的重要表现形式,它决定了草地生态系统的基本功能,是控制养分循环、能量流动和碳循环过程的基本环节。生产力也是生态系统中人和动物利用的能量和物质基础。然而,在全球气候迅速变化和草场退化日益严重的现状下,我们应该更加注重草地地上净初级生产力的变化。内蒙古典型草地处于干旱半干旱地区,降水是草场地上净初级生产力的主要限制因素。而放牧、围封、刈割又是内蒙古草地常见的利用方式。本实验以内蒙古锡林浩特典型草原为研究对象,依托2012年建立的草场管理平台,2016年在不同草场管理样地内建立降水变化控制平台。实验采用裂区设计,以放牧、围封、刈割这三种草场管理方式为主区处理,降水-50%、降水不变和降水量+50%这三个降水梯度为副区处理。2017-2018年我们研究了不同草场管理方式与降水变化对内蒙古典型草原地上净初级生产力的影响,并从不同功能群和优势种、常见种、罕见种的角度分析群落地上净初级生产力的变化。主要结果如下:1.降水量的改变显著影响了植物地上净初级生产力。在两年的平均水平上,降水减少50%的处理导致植物群落地上净初级生产力降低了72.87%。在降水增加50%的处理下,植物群落具有最高的净初级生产力,达到114.52 g m,比降水量不变的对照样地增加了36.56%。相比于降水,不同草场管理方式对地上净初级生产力的影响较小。仅在2017年降水不变的条件下,放牧处理具有比刈割处理更高的地上净初级生产力。2.降水量的改变对多年生禾草的地上净初级生产力有显著影响。降水增加50%的处理导致多年生禾草的地上净初级生产力增加了43.26%。相比于降水,草场管理方式对多年生禾草的影响较小。而不同草场管理方式和降水变化对多年生杂类草和一年生草本物种没有显著影响。一年生草本植物对降水的年际变化比较敏感。草场管理方式和降水变化之间没有显著的交互作用。3.降水量的改变显著影响了群落中优势物种的地上净初级生产力。在降水增加50%时,优势种的地上净初级生产力显著增加了30.47%。在两年的平均水平上,草场管理方式对优势种地上净初级生产力没有显著影响。草场管理方式和降水量的改变对常见种、罕见种的影响较小。4.群落地上净初级生产力增加的主要原因是降水显著促进了多年生禾草和优势种高度的生长。不同功能群之间和优势种、常见种、罕见种之间都没有明显的补偿作用。

关键词：地上净初级生产力草场管理方式降水植物功能群优势种

物种多样性和功能群多样性对地上净初级生产力的相对贡献

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物种多样性和功能群多样性对地上净初级生产力的相对贡献

作者：杜家丽陕西师范大学

学位级别：硕士

受自然和人类活动因素的影响,全球范围内的生物多样性正以前所未有的速度丧失,生物多样性与生态系统功能关系(biodiversity and ecosystem function relationship, BEF)成为了生态系统研究的中心问题。BEF实质上就是指生物多样性的生态... 详细信息

受自然和人类活动因素的影响,全球范围内的生物多样性正以前所未有的速度丧失,生物多样性与生态系统功能关系(biodiversity and ecosystem function relationship, BEF)成为了生态系统研究的中心问题。BEF实质上就是指生物多样性的生态系统功能效应,而群落地上净初级生产力(aboveground net primary productivity, ANPP)作为体现生态系统功能的综合指标,是研究BEF的有效途径。自20世纪70年代以来,国内外已经开展了大量有关群落物种多样性(speciesdiversity, SD)与地上净初级生产力关系的研究,但仍未获得一致性的结论。很多研究认为生态系统功能主要受植物群落中关键功能群或主要功能型组成的驱动,其作用应大于群落物种丰富度对生态系统功能的影响。群落中不同物种的特性各异,其功能属性和对干扰的反应也不同,由特性相同或相近的物种组成的各种功能群对生态系统功能应该产生不同的影响。我们推测,作为生物多样性的组成成分,功能群多样性(functional group diversity, FGD)对初级生产力也有影响,且与物种多样性之间应该存在互补性,甚至其贡献可能大于物种多样性对初级生产力的贡献。我们通过在青藏高原高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期7年(2007-2013年)的一项刈割强度(设不刈割、中度刈割和重度刈割3个水平,分别以NC、MC和HC表示)和施肥(设不施肥和施肥2个水平,分别以NF和F表示)控制实验,基于物种的生活周期、经济类群和生产性能划分植物功能群为“G1”和“G2”功能群,分别采用目前最常用的丰富度指数(R)(分别用R、R和R代表群落物种、功能群G1和G2的丰富度),Simpson优势度指数(D)(分别用D、D和D代表群落物种、功能群G1和G2的Simpson优势度指数)和Shannon-Wiener多样性指数(H’)(分别用H’S、H’和H’代表群落物种、功能群G1和G2的Shannon-Wiener多样性指数)量化群落的物种多样性和功能群多样性,研究了六种刈割与施肥处理组合群落中物种多样性—生产力关系和功能群多样性—生产力关系在时间序列上的变化,考察刈割和施肥这两种不同的扰动方式对上述关系的潜在影响,比较物种多样性和功能群多样性对生产力的相对贡献。研究结果如下：(1)R和H’在刈割强度处理间并无显著差异(p>0.05),仅D随刈割强度增大而显著增加(p0.05),与之相反,施肥却极显著地降低了D、D、H’和H’(p0.05)。刈割显著性地降低功能群丰富度,而施肥显著地提高功能群优势度,不同的多样性指数对其干扰结果显示也不同,这说明在研究多种干扰因素条件下草地群落结构的响应变化时,有必要采用不同的功能群多样性指标,以从不同的侧面更准确地揭示群落特征的变化。(3)刈割和施肥处理均能显著地增加群落地上净初级生产力(p地上净初级生产力逐年下降,而在刈割和施肥的群落,生产力随年份表现为波动状态,说明适度放牧和增加土壤可利用资源可以阻止群落生产力的持续衰退,并使生产力保持在一定水平。(4)物种多样性指数与群落地上净初级生产力的Pearson相关分析结果显示：①在所有刈割和施肥处理复合梯度上(CG群落),仅ds-ANPP显著负相关,R-ANPP和H’S-ANPP均不相关。②在不施肥时,RS-ANPP,H’S-ANPP和D-ANPP都有正相关,负相关,无相关3种模式。③在仅施肥时,3个多样性指数与ANPP均无相关性,如果施肥且同时进行刈割,ANPP仅与D负相关,与R和H’无相关。进一步证实了局域群落物种多样性与生产力间关系模式多变性的结论,它们的关系受物种多样性指标的选择和干扰的影响,并且进一步明确了不同模式与扰动因子、扰动强度、及有效预测指标间的对应关系,也说明了有效预测ANPP变化的物种多样性指标是与扰动因素、扰动强度及采用的多样性指标本身有着密切关系。(5)功能群多样性指数与群落地上净初级生产力的Pearson相关分析显示,在刈割、施肥及其交互作用下,G1功能群中R-ANPP显著负相关或无相关;D-ANPP及H’]-ANPP显

关键词：物种多样性功能群多样性地上净初级生产力刈割施肥

放牧家畜组合对高寒草地植物群落特征及生产力的影响

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生态学杂志 2024年第1期43卷 57-65页

作者：刘玉祯刘文亭杨晓霞冯斌孙彩彩李彩弟赵新全董全民青海大学畜牧兽医科学院青海省高寒草地适应性管理重点实验室西宁810016 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810018

为明晰中等放牧强度下不同放牧家畜组合如何调控高寒草地地上净初级生产力,进而提高高寒草地管理水平,本研究以青藏高原东端高寒草地为对象,设置中等放牧强度下不同放牧家畜组合样地(牦牛、藏羊单独放牧及1∶2混合放牧)和不放牧样地,分... 详细信息

为明晰中等放牧强度下不同放牧家畜组合如何调控高寒草地地上净初级生产力,进而提高高寒草地管理水平,本研究以青藏高原东端高寒草地为对象,设置中等放牧强度下不同放牧家畜组合样地(牦牛、藏羊单独放牧及1∶2混合放牧)和不放牧样地,分析了不同放牧家畜组合下高寒草地植物群落特征、土壤理化性质及地上净初级生产力变化。结果表明:不同放牧家畜组合对物种丰富度与多样性指数无显著影响,但显著降低高寒草地植物群落的高度与盖度,并改变功能群重要值占比;藏羊单独放牧显著增加高寒草地土壤速效氮、磷含量以及土壤容重;放牧弱化高寒草地植物多样性对地上净初级生产力的调控作用并加强土壤环境因子的作用强度;牦牛、藏羊混合放牧时高寒草地地上净初级生产力、家畜采食量均最高。为提升高寒草地管理水平,建议基于中等放牧强度进行牦牛、藏羊适宜比例的混合放牧,采用植被-家畜-土壤耦合管理方式以实现高寒草地生态功能维持与可持续利用。

关键词：草食动物组合高寒草地地上净初级生产力中度放牧植物群落组成

降水变化和叶龄对油蒿群落植物-土壤化学计量特征与生产力的调控

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生态学报 2024年第7期44卷 2898-2906页

作者：赖宝朴于明含王春媛张富崇张建玲北京林业大学水土保持学院北京100083 宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站盐池751500

在掌握典型荒漠植物油蒿化学计量学特征沿随降水量变化的响应特征,并从叶片间的养分协调分配的角度阐明油蒿维持生产力的生物学机制,为气候变化背景下荒漠植被的演变预测提供依据。通过野外降水控制实验的方法,设置6个降水量梯度(减雨70... 详细信息

在掌握典型荒漠植物油蒿化学计量学特征沿随降水量变化的响应特征,并从叶片间的养分协调分配的角度阐明油蒿维持生产力的生物学机制,为气候变化背景下荒漠植被的演变预测提供依据。通过野外降水控制实验的方法,设置6个降水量梯度(减雨70%、减雨50%、减雨30%、自然降水、增雨30%和增雨50%),分别测定不同降水量下油蒿群落生产力及叶片、土壤的化学计量参数。结果表明:1)降水量增加的情况下,油蒿群落土壤TP含量由于淋溶作用而显著降低;降水量减少情况下,油蒿林地土壤SOC、TN、TP含量并未改变。油蒿叶片的SOC、TN含量在降水增加时无显著变化、降水减少时含量增加,降水过多或过少都会降低叶片TP含量。2)不同成熟度的叶片养分元素含量对降水变化具有差异响应。成熟叶片养分含量容易受到环境的影响,幼叶养分元素含量较为稳定,在降水减少的情况下,油蒿优先将C、P分配给了幼叶,选择牺牲成熟叶以维持幼叶的生长。3)油蒿的生产力随降水量的增加而升高,油蒿ANPP在增雨30%处理组达到最大值,但在增雨50%时ANPP降低,这与过量的降水引发土壤养分流失有关。ANPP与幼叶TP含量相关性极显著,与成熟叶各元素含量相关性均不显著,由此可以推测,在降水变化的情境下,油蒿存在养分内在生物学调节机制以实现植株最优生产效率。

关键词：化学计量特征降水量土壤养分叶片成熟度地上净初级生产力

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