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主要草原生态系统生产力对气候变化响应的模拟

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中国农业气象 2012年第4期33卷 545-554页

作者：莫志鸿李玉娥高清竹中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室北京100081

利用历史气候数据(1961-2010年)和气候情景数据(1961-2100年)驱动CENTURY模型模拟高寒草甸、温性草甸草原、温性草原和温性荒漠4类主要草原生态系统的地上净初级生产力(ANPP),分析考虑和不考虑大气CO2浓度增加的直接效益(以下简称"CO2增... 详细信息

利用历史气候数据(1961-2010年)和气候情景数据(1961-2100年)驱动CENTURY模型模拟高寒草甸、温性草甸草原、温性草原和温性荒漠4类主要草原生态系统的地上净初级生产力(ANPP),分析考虑和不考虑大气CO2浓度增加的直接效益(以下简称"CO2增益")未来气温和降水量变化对ANPP的影响。结果表明:(1)1961-2010年,高寒草甸的ANPP呈极显著增加趋势(P<0.01),与生长季内最低气温上升密切相关;温性草甸草原、温性草原和温性荒漠的ANPP变化趋势不显著,但年际波动较大,均与同期降水量具有极显著的正相关(P<0.01),而与同期气温的相关性较弱。(2)若不考虑大气CO2增益,在A2和B2情景下2020s(2011-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2100年)时段该4类草原生态系统的ANPP相对于基准时段(1961-1990年)的平均增幅分别为4.9%、12.0%、18.6%和3.0%、6.6%、8.9%,其中温性草原的ANPP增幅最大,其次是温性荒漠,而温性草甸草原和高寒草甸的ANPP有增有减,变幅较小。(3)若考虑大气CO2增益,在A2和B2情景下2020s、2050s、2080s时段该4类草原生态系统的ANPP较不考虑大气CO2增益均有显著增加(P<0.05),平均增幅分别为20.0%、31.8%、45.6%和9.0%、13.7%、18.0%,其中温性草原的ANPP增幅最大,其次是高寒草甸和温性荒漠,而温性草甸草原的ANPP增幅稍小。

关键词：气候变化地上净初级生产力 CENTURY模型草原生态系统

藏北高原高寒草甸生产力对不同幅度增温的响应（英文）

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Journal of Resources and Ecology 2017年第1期8卷 105-112页

作者：王江伟付刚张光雨沈振西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拉萨高原生态系统研究站北京100101 中国科学院大学北京100049 中国农业大学资源与环境学院北京100193 西藏农牧学院林芝860000

为了探讨植被指数、地上生物量和总初级生产力对增温的响应是否会随着增温幅度而发生变化,2013年6月底在藏北高原高寒草甸进行了两个梯度的野外增温试验。2013–2014年的生长季节(6–9月)利用农业多光谱相机获取归一化植被指数(normaliz... 详细信息

为了探讨植被指数、地上生物量和总初级生产力对增温的响应是否会随着增温幅度而发生变化,2013年6月底在藏北高原高寒草甸进行了两个梯度的野外增温试验。2013–2014年的生长季节(6–9月)利用农业多光谱相机获取归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、归一化绿波段差值植被指数(normalized green difference vegetation index,GNDVI)和土壤调节植被指数(soil adjusted vegetation index,SAVI)三种植被指数。基于NDVI和气象数据模拟了地上生物量(aboveground plant biomass,AGB)和总初级生产力(gross primary production,GPP)。结果表明:1、2013–2014年低幅度和高幅度的增温分别显著增加了空气温度(air temperature,T_a)1.54℃和4℃,同时分别显著增加了饱和水汽压亏缺(vapor pressure deficit,VPD)0.13和0.31 k Pa;2、在三个增温处理间,GNDVI,AGB和ANPP并没有显著差异;3、高幅度的增温显著减少了23.3%(–0.06)的NDVI,而较低增温幅度并没有影响NDVI。低幅度和高幅度增温分别显著减少了19%(–0.04)和27.4%(–0.05)的SAVI,同时分别减少了24.2%(0.21 g C m^(–2) d^(–1))和44%(0.39 C m^(–2) d^(–1))的GPP。低幅度和高幅度增温两处理间的平均NDVI,SAVI和GPP并无显著差异;4、增温引起的NDVI,GNDVI,SAVI,AGB,ANPP和GPP的绝对变化量与增温引起的土壤和空气温度的绝对变化量呈不显著相关。因此,在藏北高寒草甸,生产力和植被指数对增温的响应与增温幅度并不呈简单线性变化趋势,这可能归因于较高的增温导致了更高的干旱,进而抑制了温度升高对高寒草甸植被的生长。

关键词：地上净初级生产力总初级生产力归一化植被指数青藏高原增温幅度

开垦天然草地种植冰草和小麦对草地生产力和土壤碳储量的影响

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安徽农业科学 2009年第16期37卷 7620-7623页

作者：王晓宇赵萌莉韩国栋 Willms Walter 内蒙古农业大学生态环境学院内蒙古呼和浩特010018 加拿大农业及农业食品部列桥研究中心

[目的]为更加合理地利用和管理草地,保证草地可持续发展提供理论指导。[方法]选取代表性品种多年生牧草冰草和一年生作物小麦研究开垦天然草地对草地地上净初级生产力ANPP和草地土壤碳储量的影响选取2个植被组成和土壤类型均不同的样... 详细信息

[目的]为更加合理地利用和管理草地,保证草地可持续发展提供理论指导。[方法]选取代表性品种多年生牧草冰草和一年生作物小麦研究开垦天然草地对草地地上净初级生产力ANPP和草地土壤碳储量的影响选取2个植被组成和土壤类型均不同的样地进行ANPP和土壤碳储量的对比研究。[结果]结果表明：ANPP和0~2×109、0~12×109g/hm2土壤碳储量显著受到样地和种植处理的影响（P〈0.05）。开垦天然草地种植冰草13/12年后,ADRI和Onefour样地的ANPP降低,而种植小麦使ANPP增加。开垦天然草地种植冰草13/12年土壤碳储量和对照相比无显著变化而种植小麦使土壤碳储量显著降低。ADRI样地3个处理的ANPP和土壤碳储量均显著高于Onefour样地的ANPP和土壤碳储量（P〈0.05）。加拿大混合普列里草地类型上,草地ANPP和土壤碳储量呈线性正相关关系（P〈0.0001）。[结论]加拿大混合普列里草地类型上,开垦天然草地种植冰草和小麦13或12年后使草地生产力发生明显变化。

关键词：加拿大混合普列里草地天然草地开垦地上净初级生产力土壤碳储量冰草小麦

刈割对克氏针茅草原植被群落的影响及其控制因子

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刈割对克氏针茅草原植被群落的影响及其控制因子

作者：李鑫内蒙古农业大学

学位级别：硕士

刈割是草原的主要利用方式之一,在维持草原生态系统结构、功能和生物多样性中起重要作用,但是,关于刈割对草原生态系统究竟会产生何种影响的问题却存在分歧。本研究基于克氏针茅（Stipa krylovii）草原野外长期刈割实验,分析了刈割对生... 详细信息

刈割是草原的主要利用方式之一,在维持草原生态系统结构、功能和生物多样性中起重要作用,但是,关于刈割对草原生态系统究竟会产生何种影响的问题却存在分歧。本研究基于克氏针茅（Stipa krylovii）草原野外长期刈割实验,分析了刈割对生物多样性、净第一性生产力和群落稳定性的作用及其影响因子。实验位于内蒙古自治区中部多伦县,包含5个刈割高度处理,分别为：对照（不刈割,Mck）、极度刈割（留茬高度为2cm, M02）、重度刈割（留茬高度为5cm, M05）、中度刈割（留茬高度为10cm, M10）和轻度刈割（留茬高度为15cm,M15）,重复5次。每年8月中旬进行1次刈割处理。结果表明：（1）不同植物对刈割的响应各不相同,极度和重度刈割显著减少优势植物克氏针茅地上生物量,并使克氏针茅对群落地上生物量的贡献显著降低。对于另一个优势植物冷蒿（Artemisia frigida）来说,在极度刈割的情况下不利其生长,重度和中度刈割对冷蒿的生长有利;（2）在功能群水平,极度和重度刈割不利于直立型植物的生长,中度刈割对匍匐型植物生长有利;（3）除极度刈割外,在实验期间其它刈割处理植物物种丰富度都呈下降趋势。极度和重度刈割使群落地上净初级生产力（Aboveground Net Primary Productivity, ANPP）降低。轻度刈割群落稳定性要比极度刈割群落稳定性高;（4）相关分析结果显示,生态系统地上净初级生产力和群落物种丰富度都与植物群落可用降水量（Plant Community Available Precipitation, PCAP）正相关。（5）中度刈割情况下,植物群落稳定性、优势植物克氏针茅和冷蒿种群稳定性都随植物群落可用降水量的增加而提高,重度刈割时,植物群落物种丰富度变异性随植物群落可用降水量增加而减小。总之,不低于l0cm的刈割高度能更好的维持草原生态系统地上净初级生产力和群落稳定性。

关键词：刈割降水地上净初级生产力群落稳定性物种丰富度

凋落物添加和去除对中国北方温带草原土壤呼吸的影响

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凋落物添加和去除对中国北方温带草原土壤呼吸的影响

作者：郑玉锦河南大学

学位级别：硕士

土壤呼吸作为陆地生态系统与大气层之间的第二大碳通量,对底物供应和微气候变化尤为敏感。全球变化情景下,二氧化碳浓度升高、降水改变和氮沉降增加等都会影响净初级生产力,从而改变植物凋落物数量。植物地上凋落物作为主要碳输入来源之... 详细信息

土壤呼吸作为陆地生态系统与大气层之间的第二大碳通量,对底物供应和微气候变化尤为敏感。全球变化情景下,二氧化碳浓度升高、降水改变和氮沉降增加等都会影响净初级生产力,从而改变植物凋落物数量。植物地上凋落物作为主要碳输入来源之一,既能为微生物活动提供碳源,又可以通过调节土壤微气候,进而影响土壤呼吸。虽然以往关于凋落物影响土壤呼吸的研究较多,但同时探讨植物地上凋落物添加和去除影响差异的研究较少,其潜在影响机制尚不清楚。本研究基于中国北方温带草原长期碳输入实验平台,采用对照、凋落物添加和凋落物去除三种处理,通过连续观测2017-2019年土壤温湿度、土壤有机碳含量、总氮含量、微生物生物量碳、地上净初级生产力、地下净初级生产力以及土壤呼吸和异养呼吸,探究土壤呼吸对凋落物处理的响应及其机制。主要结果如下:凋落物添加对土壤温湿度、土壤有机碳含量、氮含量和微生物生物量碳、地上净初级生产力和地下净初级生产力均无影响,但使植物归一化植被指数降低6.0%。凋落物去除对土壤温湿度、植物归一化植被指数和地下净初级生产力均无影响,但使土壤有机碳含量、氮含量、微生物生物量碳和地上净初级生产力分别降低30.4%、13.2%、26.0%和18.9%。凋落物添加对土壤呼吸和异养呼吸均无影响。凋落物去除使土壤呼吸和异养呼吸分别降低15.3%和22.0%。土壤呼吸和异养呼吸均分别与土壤有机碳含量、微生物生物量碳和地上净初级生产力存在显著正相关关系。凋落物去除引起的异养呼吸变化值主导土壤呼吸变化值,且凋落物去除引起异养呼吸减少量(-0.31μmol m s)占土壤呼吸减少量(-0.36μmol m s)的85.9%。另外,凋落物去除可以直接减少碳底物供应,也可通过降低地上净初级生产力间接导致微生物可利用底物减少,从而降低微生物生物量,抑制微生物活性,最终显著降低异养呼吸和土壤呼吸。以上结果表明,相比于凋落物添加,土壤呼吸和异养呼吸对凋落物去除的响应更敏感。凋落物去除直接降低植物碳输入量和通过间接减少地上净初级生产力来调控碳底物供应进而引起异养以及土壤呼吸改变。土壤呼吸对地上凋落物添加和去除的非对称性响应表明在未来气候变化情景下仅通过凋落物添加来模拟碳输入改变对生态系统的影响无法准确评估生态系统碳收支及碳汇潜力,研究结果为准确预测全球变化情景下陆地碳循环的响应规律提供重要数据支撑。

关键词：地上净初级生产力碳循环草原凋落物土壤有机碳

环青海湖区物种丰富度与地上生物量的关系及其环境影响研究

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环青海湖区物种丰富度与地上生物量的关系及其环境影响研究

作者：武彦朋青海师范大学

学位级别：硕士

青海湖是位于青南高原高寒区、西北干旱区和东部季风区三大自然区的交会处，是我国内陆最大的咸水湖泊，它不仅具有复杂多样的景观类型，更具有极为重要的生态地位,青海湖一系列生态环境变化不但是青海省的重要问题,尤其事关整个西部和... 详细信息

青海湖是位于青南高原高寒区、西北干旱区和东部季风区三大自然区的交会处，是我国内陆最大的咸水湖泊，它不仅具有复杂多样的景观类型，更具有极为重要的生态地位,青海湖一系列生态环境变化不但是青海省的重要问题,尤其事关整个西部和青藏高原的生态安全。群落作为生态系统的重要组成部分，是生态系统形成的基础，研究群落状况对于保护当地的生态安全具有直接而现实的意义，物种丰富度和群落生产力是反映群落状况的最直接而有效的手段，物种丰富度的提高可以丰富生态系统的食物链及营养结构使生态系统更加稳定，而群落生产力的提高有利于增加食草动物的种类和数量，是生态系统稳定的前提。物种丰富度和生产力都是反映群落状况最直接的测度指标，他们之间的关系模型也是群落生态学的关注焦点，他不仅可以反映生态系统的平衡状况，更有助于生物资源的开发，青海湖流域是青海省重要的畜牧区，生态环境脆弱，因此研究青海湖流域物种丰富度与生产力的关系对保护当地生态系统安全与畜牧业发展都具有重要意义。本文通过2009–2010年环青海湖区的样地实测数据，研究了不同尺度下物种丰富度（species richness，SR）与地上净初级生产力（above-ground netprimary productivity，ANPP）的关系，并初步探讨了环境因子对其形成机制的影响。结果表明：青海湖流域典型植被SR-ANPP具有显著的相关性，在群落内表现为线性正相关和负相关，在群落间表现为正相关、负相关、单峰相关和U型相关等形式;本文初步探讨了环境因素对区域内SR-ANPP关系的影响，主要影响因素是全盐量、含水量和有机质，贡献率分别为47.5%、22.9%、4.5%。SR-ANPP的相关性及其表现形式主要是由环境异质性因素所决定，逐渐去除环境因子时，SR-ANPP的相关性和显著度都明显降低，当将全部环境因子去除时SR-ANPP的相关性消失。随着尺度的扩大，环境异质性因素会逐渐减少，SR-ANPP关系的表现形式也逐渐单一甚至消失。

关键词：物种丰富度地上净初级生产力青海湖流域物种丰富度与地上净初级生产力的关系

准格尔旗荒漠草原ANPP和SOC对气候变化响应的模型模拟研究

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准格尔旗荒漠草原ANPP和SOC对气候变化响应的模型模拟研究

作者：徐洲西北农林科技大学

学位级别：硕士

以全球变暖为主的气候变化对荒漠草原生态系统产生着强烈的冲击,荒漠草地生态系统因其自身的敏感性在探讨全球气候变化、碳元素生物地球化学循环及分析全球碳收支平衡等领域占据重要地位,明确荒漠草地生态系统与气候变化之间的相互作用... 详细信息

以全球变暖为主的气候变化对荒漠草原生态系统产生着强烈的冲击,荒漠草地生态系统因其自身的敏感性在探讨全球气候变化、碳元素生物地球化学循环及分析全球碳收支平衡等领域占据重要地位,明确荒漠草地生态系统与气候变化之间的相互作用关系,对于了解草地生态系统结构、功能,评估草地生态安全具有重要意义。本文选取内蒙古准格尔旗温带荒漠草原作为研究地点,使用CENTURY模型分析过去二十多年准格尔旗温带荒漠草原草地地上部净初级生产力(Aboveground Net Primary Productivity,ANPP)和土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的动态变化及其对气候变化的响应,模拟未来气候情景条件下不同时段大气CO浓度变化对荒漠草原ANPP和SOC的影响。主要结论如下:(1)对CENTURY模型进行模型校准与适用性检验,结果表明CENTURY模型对ANPP和SOC在准格尔旗荒漠草原具有良好的适用性,可准确模拟该地区荒漠草原生物量和土壤碳库的动态变化情况。对ANPP模型模拟值与实测值进行回归分析,相关系数为0.881,均方根误差RMSE为8.440。SOC模型模拟值在3418.830-3457.449 g/m范围内变动,与历史数据相符。(2)2000-2019年,准格尔旗荒漠草原年平均温度、生长季平均温度、年平均降水量、生长季平均降水量均呈现不同程度的上升趋势(上升速率分别为0.048℃/a、0.006℃/a和9.136 mm/a、4.065 mm/a),其中年平均降水量增加显著(P缓性SOC>总SOC>惰性SOC。(3)近20年准格尔旗荒漠草原ANPP和SOC与气象因子的偏相关分析结果表明,准格尔旗荒漠草原ANPP与生长季降水和年平均降水表现出极显著的正相关关系(P<0.01),与温度无显著相关。SOC与气候因子的分析结果表明,总SOC与年平均降水的Pearson相关系数为0.553,呈显著的正相关关系(P<0.05),与其他气候因子无显著相关性。活性SOC与生长季降水和年平均降水的Pearson相关系数分别为0.707和0.778,均呈极显著的正相关关系(P<0.01),与年低温极值的Pearson相关系数为0.489,呈显著的正相关关系(P<0.05),与其他气候因子无显著相关性。而缓性SOC和惰性SOC与温度降水等相关气候因子均无显著相关性。ANPP与总SOC和活性SOC呈显著的正相关关系(P<0.05),Pearson相关系数为分别为0.459和0.647,与缓性SOC和惰性SOC无显著相关性。(4)未来SSP1-2.6和SSP2-4.5两种气候情景模式温度降水均有不同程度的增加。不考虑大气CO浓度升高影响,准格尔旗荒漠草原ANPP平均值在未来SSP1-2.6情景下2040-2060年时段(2050s)、2060-2080年时段(2070s)基本保持不变,而在2020-2040年时段(2030s)下降3.9%。在SSP2-4.5情景下未来2030s、2050s、2070s三个时段分别增加2.6%、3.1%、6.1%。准格尔旗荒漠草原SOC平均值在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下未来2030s、2050s、2070s三个时段分别增加0.5%、1.2%、1.6%和0.87%、2.2%、2.4%。与SSP1-2.6情景相比,SSP2-4.5模式同时段ANPP和SOC增加幅度更大。考虑大气CO浓度升高的影响,准格尔旗荒漠草原ANPP平均值在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下未来2030s、2050s、2070s三个时段分别增加1.8%、4.6%、6.7%和4.4%、5.4%、13.1%。准格尔旗荒漠草原SOC平均值在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下未来2030s、2050s、2070s三个时段分别增加0.73%、1.6%、2.3%和1.9%、3.9%、5.3%。与SSP1-2.6情景相比,SSP2-4.5模式同时段ANPP和SOC增加幅度更大。(5)在未来SSP1-2.6气候情景模式,并考虑CO浓度升高的情况下(相对于当前大气CO浓度)荒漠草原ANPP在未来2030s、2050s、2070s三个时段均显著性增加(P<0.05),而SOC在未来三个时段虽均呈增加趋势

关键词：草地生态系统气候变化 CENTURY模型地上净初级生产力土壤有机碳

放牧、风蚀和沙尘沉降对中国北方典型草原生产力的影响

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放牧、风蚀和沙尘沉降对中国北方典型草原生产力的影响

作者：池振生河南大学

学位级别：硕士

草原生态系统约占全球陆地面积的40%,不仅能够为人类提供经济产品,同时具有防风固沙、生物多样性保育、调节区域碳循环和调节气候变化等极其重要的生态服务功能,与人类福祉紧密相关。放牧是一种常见的草原利用方式,在此过程中大型动物... 详细信息

草原生态系统约占全球陆地面积的40%,不仅能够为人类提供经济产品,同时具有防风固沙、生物多样性保育、调节区域碳循环和调节气候变化等极其重要的生态服务功能,与人类福祉紧密相关。放牧是一种常见的草原利用方式,在此过程中大型动物会通过选择性取食和踩踏等方式改变植物群落组成和结构,进而影响草原净初级生产力。我国北方典型草原属于温带半干旱大陆性气候,降水量较少且大风天气频繁,极易受到风蚀影响。风蚀通过破坏表层土壤和浅层根系影响植物生长,并且放牧会加剧风蚀对草原生态系统的负效应,加速草场退化,破坏草原生态系统服务和功能。与风蚀作用相反,风蚀引起的沙尘沉降能够通过增加沉降区域土壤养分含量促进植物生长,同时也会加剧不同植物间竞争导致植物群落组成改变,进而影响草原生态系统功能。植被净初级生产力是评估生态系统退化程度的关键指标和理解生态系统碳收支的基础。目前大多数研究主要关注草原群落组成和结构对放牧或土壤侵蚀（风蚀或沙尘沉降）的响应,但是对放牧和土壤侵蚀及其交互作用如何调控草原植被净初级生产力的理解仍十分匮乏。通过分析在内蒙古典型草原建立的一项模拟放牧（对照、放牧）、土壤侵蚀（对照、风蚀和沙尘沉降）野外控制实验最近五个生长季（2016-2020年）的数据,其中放牧处理在每年6-9月每月中旬处理一次,每次持续放牧4个小时;在每年5月初采用森林灭火器吹走并收集风蚀处理样方中1 cm深度左右的表层土壤,然后均匀地添加到沙尘沉降样方中。结果表明:（1）放牧不改变表层土壤湿度,但风蚀和沙尘沉降分别使表层土壤湿度显著增加2.61%和0.85%（绝对变化）。放牧和风蚀分别导致土壤总氮含量降低2.98%和15.2%。然而,沙尘沉降使土壤总氮含量增加9.28%。放牧和风蚀分别提高物种丰富度10.6%和14.6%,沙尘沉使得物种丰富度降低10.3%。（2）放牧一方面通过取食作用直接降低地上净初级生产力,另一方面通过降低土壤总氮含量以及提高物种丰富度导致的种间竞争增加间接影响植物生长,使地上净初级生产力降低34.7%。风蚀通过直接破坏植物根系、降低土壤总氮含量以及提高物种丰富度导致的种间竞争增强抑制植物生长,进而使地上净初级生产力减少33.2%。沙尘沉降增加土壤总氮含量并降低物种丰富度致使种间竞争减弱促进植物生长,从而显著提高地上净初级生产力17.9%。（3）从功能群角度分析发现,放牧显著增加灌木-半灌木植物地上生物量73.4%,但是导致一二年生草本植物、多年生禾草和多年生非禾本科杂类草原上生物量分别减少58.0%、75.4%和59.2%。风蚀不改变一二年生草本植物和多年生非禾本科杂类草原上生物量,但分别降低多年生禾草和灌木-半灌木植物地上生物量47.3%和51.6%。沙尘沉降导致灌木-半灌木植物地上生物量提高19.4%,不影响其它功能群植物地上生物量。（4）地下净初级生产力对放牧处理无响应,在风蚀处理下显著降低35.9%,而在沙尘沉降处理下提高34.5%。土壤总氮含量在实验处理下的变化是地下净初级生产力变化的主要原因。放牧处理下,植物向地下分配更多的能量和资源,维持地下净初级生产力生长,致使根冠比增加35.8%。但由于风蚀以及沙尘沉降对地上和地下净初级生产力的影响一致,导致其对根冠比没有显著影响。本研究从植物群落和功能群水平两种角度分析并量化放牧、风蚀和沙尘沉降三种干扰对草原植物生产力的影响。其中,土壤湿度、总氮含量和群落物种丰富度在群落水平上共同主导地上净初级生产力的变化。研究结果将会促进人们对土地利用方式（放牧）和土壤侵蚀（风蚀和沙尘沉降）共同作用下草原植被动态和碳汇功能的理解,并有助于降低预测在人类活动干扰下生态系统功能变化趋势的不确定性,为进一步优化草原管理方式提供理论依据。

关键词：地上净初级生产力地下净初级生产力土壤侵蚀植物功能群土地利用

模拟增温和刈割强度对黄土高原半干旱地区草地生态系统生产力和恢复力的影响

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模拟增温和刈割强度对黄土高原半干旱地区草地生态系统生产力和恢...

作者：裴九英兰州大学

学位级别：硕士

气候变化(比如全球变暖)和土地利用改变(例如放牧强度增大)是全球环境变化的两个主要驱动力。随着全球变暖和土地利用方式的改变,生态系统稳定性受到了严重影响。本研究以黄土高原半干旱区撂荒十多年苜蓿草地作为研究对象,探究全球变暖... 详细信息

气候变化(比如全球变暖)和土地利用改变(例如放牧强度增大)是全球环境变化的两个主要驱动力。随着全球变暖和土地利用方式的改变,生态系统稳定性受到了严重影响。本研究以黄土高原半干旱区撂荒十多年苜蓿草地作为研究对象,探究全球变暖背景下,人工模拟放牧强度对黄土高原半干旱地区草地生态系统的影响,以期为未来该地区农牧业的发展和草地生态系统管理和合理利用提供科学依据。该试验以刈割强度作为主要因子,增温作为次要因子,刈割强度共8个水平,每个刈割强度下设置增温(W)和不增温(N),共16个处理。研究结果表明:1)增温处理空气日平均温度和湿度比不增温处理高1.7℃和3.6%;2014-2015年两个生长季土壤温度分别增加0.74℃和0.72℃;土壤水分含量分别下降3.53%和3.07%。同一刈割强度下,2014年生长季,增温处理土壤水分含量高于不增温,2015年结果与其相反。2)刈割强度对植物群落地上生物量具有显著影响(p地上部分生物量,但不具有显著性(p>0.05);增温下,刈割强度与生物量恢复之间呈显著正态分布趋势。3)2014年物种数量减少率随着刈割强度的增大而增大但不显著(p>0.05);增温处理能缓解刈割强度对物种数量带来的影响。增温处理下,物种恢复率与刈割强度之间存在开口向下二次函数关系,但不显著(p>0.05);N处理下,刈割强度与物种恢复率之间具有显著线性关系(p0.05),不增温下刈割强度对TOC有显著影响(p0.05)。5)2014刈割结束以后,刈割强度对土壤表层有机碳含量(SOC)没有显著影响(p>0.05);增温处理下,SOC含量随着刈割强度的增大而减小;不增温处理下,有机碳随刈割强度增大而增大。全氮和全磷随刈割强度变化趋势和SOC一致。2015年,增温和不增温条件下刈割强度与SOC之间分别呈开口下上和向下的二次函数关系,且不同刈割强度对SOC有显著影响(p0.05);不增温处理下,刈割强度与全氮含量之间存在显著正线性关系(p0.05)。

关键词：黄土高原半干旱区草地生态系统增温刈割强度地上净初级生产力恢复土壤养分物种变化