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垫状点地梅对生长季土壤净氮矿化和酶活性的影响

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Journal of Resources and Ecology 2024年第2期15卷 422-430页

作者：邢硕何永涛牛犇徐兴良宋茜王英凡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试验站北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 辽宁师范大学辽宁大连116029

垫状植物是高寒生态系统中一类独特的物种,具有厚实的多年生垫状体,可以改善局部微环境,从而对生长于其内部的其他物种起到保育作用,被称为高寒生态系统的工程师,其中对土壤养分有效性的改变是其保育作用的重要途径,但关于这一过程的研... 详细信息

垫状植物是高寒生态系统中一类独特的物种,具有厚实的多年生垫状体,可以改善局部微环境,从而对生长于其内部的其他物种起到保育作用,被称为高寒生态系统的工程师,其中对土壤养分有效性的改变是其保育作用的重要途径,但关于这一过程的研究目前还很少。本研究选择青藏高原广泛分布的垫状点地梅(Androsace tapete),在西藏当雄念青唐古拉山脉南坡4500 m和4800 m两个海拔设置样地,通过动态测定垫状点地梅覆盖下土壤和无垫状点地梅生长的对照草地土壤在生长季中的无机氮含量、净氮矿化速率以及土壤酶活性,对比分析垫状点地梅对土壤氮素有效性的影响。结果表明:(1)土壤中硝态氮和铵态氮含量在4500 m样地无显著差异,但在4800 m样地,垫状点地梅覆盖下土壤的硝态氮与无机氮含量在生长季中期有显著增加,其中硝态氮比对照草地增加了56%,无机氮则增加了74.5%;(2)垫状点地梅还改变了土壤中氮的矿化趋势和速率。在4500 m样地,垫状点地梅覆盖下土壤净氮矿化在生长季中期为负值(氮固定),速率为-0.11μg g^(-1)d^(-1),而对照草地土壤则为正值(氮矿化),速率为0.61μg g^(-1)d^(-1),二者差异显著;在生长季初期和末期二者均为正值,但差异未达到显著水平;在4800 m样地,垫状点地梅覆盖下的土壤在生长季初期的净氮矿化为正值,速率为0.07μg g^(-1)d^(-1),而对照草地土壤则为负值,速率为-1.17μg g^(-1)d^(-1),差异达到了显著水平;生长季中期二者均为负值,但垫状点地梅覆盖下土壤净氮矿化速率(-1.95μg g^(-1)d^(-1))显著低于对照草地土壤(-0.02μg g^(-1)d^(-1));在生长季末期二者也均为负值,且差异不显著。(3)垫状点地梅覆盖下土壤中的硝酸还原酶与亚硝酸还原酶活性显著提高。与对照草地土壤相比,4500 m样地垫状点地梅覆盖下土壤中的硝酸还原酶活性提高了9.1%,亚硝酸还原酶活性提高了15.7%;4800 m样地两种酶的活性则分别提高了22.5%和16.1%,而这两种酶的活性与土壤中无机氮的动态变化显著相关。以上结果表明,与对照草地相比较,垫状点地梅会改变土壤中的氮矿化过程和无机氮含量,但存在着季节上的动态变化,且不同样地之间也存在差异,说明这种作用不仅受垫状植物生态工程师效应的影响,还会受到外部环境变化的影响。并且垫状点地梅的工程师效应在整个生长季出现了不同程度的变化,尤其是在如今全球变暖的大背景下,青藏高原也正在加速变化,因此需要更多的研究来阐明其变化过程。

关键词：垫状植物垫状点地梅无机氮净氮矿化青藏高原

藏北两个临近不同高寒草地碳通量对气候条件的响应

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草业学报 2024年第6期33卷 1-16页

作者：徐玲玲牛犇张宪洲何永涛石培礼宗宁武建双王向涛中国气象局国家气象中心北京100081 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试验站北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 西藏农牧学院动物科学学院西藏林芝860000

生态系统碳循环应对气候变化的敏感性研究是“碳中和”背景下的重要议题。青藏高原高寒草地面积广阔,碳储量丰富,脆弱性高,近年来随着观测技术尤其是涡度相关技术和模拟技术的发展,已有不少研究致力于揭示青藏高原高寒草地生态系统碳水... 详细信息

生态系统碳循环应对气候变化的敏感性研究是“碳中和”背景下的重要议题。青藏高原高寒草地面积广阔,碳储量丰富,脆弱性高,近年来随着观测技术尤其是涡度相关技术和模拟技术的发展,已有不少研究致力于揭示青藏高原高寒草地生态系统碳水通量对气候变化的响应过程。但是,相同气候背景下不同高寒草地类型对环境变化的响应规律及敏感性尚不清楚。本研究基于藏北高原两个临近的高寒草地生态系统,高寒草甸和高寒湿地涡度相关观测的碳水通量数据,对比分析了不同水分条件下藏北高寒草甸和高寒湿地碳循环的气候敏感性。结果表明,高寒草甸的碳交换量要显著小于高寒湿地,高寒草甸是碳中性的,年净CO_(2)交换量为(18.09±40.66) g C·m^(-2) ,而高寒湿地是稳定的碳汇,年净CO_(2)固定量为(155.09±32.85)g C·m^(-2) 。水分条件对高寒草甸和高寒湿地植被光响应曲线最大的光合速率(α)的影响较弱,与饱和光强下的总初级生产力(Amax)呈显著正相关关系。水分对生态系统呼吸与温度的指数响应关系的调节作用主要体现在基础呼吸值(a)上,高寒湿地a的均值是高寒草甸的3.76倍,而对两个高寒草地生态系统呼吸敏感性(Q10)的调节均不显著。高寒草甸和高寒湿地Q10的均值(1.84)以及随温度升高而减小的趋势基本一致。藏北高寒草地生态系统的碳源汇特征对环境因子的响应取决于多因素共同限制,因此,基于区域性的联网协同观测有助于更加清晰地理解高寒生态系统碳交换响应气候变化的机理。

关键词：碳循环高寒草地气候敏感性藏北高原

黄河流域城镇化高质量发展的水资源约束效应及其空间关联网络

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世界地理研究 2024年

作者：陈立于伟张学波宋金平贾立志北京师范大学地理科学学部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曲阜师范大学地理与旅游学院

利用基于熵技术改进的层次分析法和改进多目标模糊隶属度函数测度2011-2020年黄河流域城镇化高质量发展的水资源约束效应，进而采用修正的引力模型和社会网络分析法分析了其空间关联网络特征。研究表明：①2011-2020年，水资源约束效应... 详细信息

利用基于熵技术改进的层次分析法和改进多目标模糊隶属度函数测度2011-2020年黄河流域城镇化高质量发展的水资源约束效应，进而采用修正的引力模型和社会网络分析法分析了其空间关联网络特征。研究表明：①2011-2020年，水资源约束效应呈现“倒U”型变化趋势，空间上表现出“上游＞中游＞下游”的不均衡特征。②黄河流域水资源约束效应逐渐形成以宁夏回族自治区、黄河流域中下游交界处为双核心的复杂网络形态，网络结构稳定性逐步增强。③中原城市群处于关联网络的中心位置，山东半岛城市群接收其他板块的溢出效应，晋中、呼包鄂榆城市群、关中平原、兰西、宁夏沿黄城市群双向溢出，在网络中具有“调节”功能。研究结论对于优化水资源约束效应的空间关联网络，实现黄河流域各城市水资源的合理调配，提高城镇化发展质量具有参考价值。

关键词：水资源约束效应城镇化高质量发展空间关联网络社会网络分析黄河流域

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青藏高原高寒草地食草家畜的碳收支研究

生态学报 2024年

作者：欧阳熙煌王军邦赵亮王文颖张振华周华坤赵新全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生态系统大数据与模拟中心中国科学院大学中国科学院西北高原生物研究所青海三江源草地生态系统国家野外科学观测研究站青海师范大学生命科学学院中国科学院西北高原生物研究所青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站中国科学院西北高原生物研究所青海省寒区恢复生态学重点实验室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

高寒草地生态系统是青藏高原地区主体生态类型，支撑着当地牧民的生活和生产，同时也发挥着维持区域生态安全的重要作用。食草家畜是草地系统和人类社会紧密耦合的重要元素，其碳收支动态成为草地生态系统碳循环中的重要过程之一，但目... 详细信息

高寒草地生态系统是青藏高原地区主体生态类型，支撑着当地牧民的生活和生产，同时也发挥着维持区域生态安全的重要作用。食草家畜是草地系统和人类社会紧密耦合的重要元素，其碳收支动态成为草地生态系统碳循环中的重要过程之一，但目前对食草家畜的碳收支及其动态并没有得到很好的量化。利用县级统计年鉴数据量化了青藏高原2000—2020年期间的食草家畜碳收支及去向，并与基于卫星遥感的净初级生产力（Net primary productivity, NPP）和可利用产草量（Available grass yield,GYA）进行了对比分析，得到如下结论：（1） 2000—2020年期间，青藏高原草地NPP总量和GYA总量分别为（153.88±17.96） Tg C/a和（26.40±3.19） Tg C/a，食草家畜碳摄入量（Intake carbon,ITC）为（31.08±0.98） Tg C/a（占GYA总量的118%）。（2）青藏高原草地NPP、GYA、ITC均呈现显著增加趋势，但ITC占GYA的比值呈现显著下降趋势，并且这一比值在空间上存在异质性。（3）食草家畜摄入碳量中有13.24 Tg C/a（约占ITC的43%）通过粪尿排泄排出，12.35 Tg C/a通过呼吸产热排出，0.96 Tg C/a以CH4形式排出，固存在家畜体内的碳是4.53 Tg C/a，而以畜产品向人类社会输出的碳是0.384 Tg C/a。本研究从动物代谢生理层面量化了青藏高原食草家畜碳收支及其时空动态，对草牧业管理、草地碳增汇及全球变化生态学具有重要意义。

关键词：食草家畜动物碳代谢模型碳摄入量畜产品可利用产草量

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高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加的响应

生态学杂志 2024年第1期43卷 41-49页

作者：史嘉炜廖家强魏春雪彭逸飞李婷婷胡健汪金松周青平西南民族大学四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站成都610041 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 河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000

本研究比较了青藏高原高寒草甸土壤呼吸速率(Rs)、自养呼吸速率(Ra)和异养呼吸速率(Rh)随施氮梯度的变化,揭示土壤呼吸及其组分变化的主要影响因素,为评价未来氮沉降背景下高寒草甸土壤碳释放提供科学依据。于2014年在四川红原青藏高原... 详细信息

本研究比较了青藏高原高寒草甸土壤呼吸速率(Rs)、自养呼吸速率(Ra)和异养呼吸速率(Rh)随施氮梯度的变化,揭示土壤呼吸及其组分变化的主要影响因素,为评价未来氮沉降背景下高寒草甸土壤碳释放提供科学依据。于2014年在四川红原青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0(N0,对照)、2(N2)、4(N4)、8(N8)、16(N16)和32 g N·m^(-2)·a^(-1)(N32)6个水平氮素添加控制实验。于2020年生长季对Rs、Ra和Rh进行监测。结果表明:施氮显著降低了土壤呼吸及其组分(P研究揭示了高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加的响应特征及机制,可为评估高寒草甸生态系统对大气氮沉降的响应以及生态系统管理提供科学依据。

关键词：高寒草甸土壤呼吸自养呼吸异养呼吸温度敏感性

2000—2020年青藏高原产水服务时空分布格局及影响因素

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西北师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 1-11页

作者：戴尔阜路荣荣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

产水服务是生态系统服务的重要组成部分,对生态系统平衡和区域可持续发展具有重要意义.青藏高原是“亚洲水塔”,是我国和亚洲的“江河源”,它提供了大量的淡水资源和产水服务.基于InVEST模型分析2000—2020年青藏高原产水服务时空分布... 详细信息

产水服务是生态系统服务的重要组成部分,对生态系统平衡和区域可持续发展具有重要意义.青藏高原是“亚洲水塔”,是我国和亚洲的“江河源”,它提供了大量的淡水资源和产水服务.基于InVEST模型分析2000—2020年青藏高原产水服务时空分布及时空演变特征,利用地理探测器方法探究气候、植被、土壤、地形、土地利用等不同因素对青藏高原产水服务空间分异的驱动机制.结果表明,近20年来青藏高原产水量和降水量年际变化呈波动增加的趋势,且具有明显的空间分异性,产水量高值集中分布在青藏高原东南部,低值区主要分布在柴达木盆地和西部的阿里地区;青藏高原产水服务呈增加趋势、减少趋势和无明显变化的面积分别占79.08%,16.45%和4.47%,年降水量与实际蒸散量的交互作用对产水保持服务空间分异的影响最强.研究结果可以为区域水资源综合利用及合理配置提供科学支撑.

关键词：产水服务 InVEST模型时空格局地理探测器青藏高原

2005-2020年中国干旱半干旱区典型草地和荒漠生态系统植被地上生物量数据集

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第3期9卷 50-63页

作者：郭学兵初玉杜明武兰玉婷马健潘成臣谭会娟王小亮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 中国科学院植物研究所北京100093 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院西北高原生物研究所西宁810008 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011

植被生物量是全球碳循环的重要组成部分,是陆地生态系统与大气之间碳交换的重要环节,是定量研究全球气候变化与草地、荒漠生态系统之间的反馈调节作用等的基础。中国干旱半干旱区的草地、荒漠生态系统是重要的碳库类型,本文选取中国生... 详细信息

植被生物量是全球碳循环的重要组成部分,是陆地生态系统与大气之间碳交换的重要环节,是定量研究全球气候变化与草地、荒漠生态系统之间的反馈调节作用等的基础。中国干旱半干旱区的草地、荒漠生态系统是重要的碳库类型,本文选取中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)中位于中国干旱半干旱区的2个草地生态系统观测研究站(海北站、内蒙古站)和5个荒漠生态系统类型观测研究站(鄂尔多斯站、阜康站、临泽站、奈曼站、沙坡头站)的典型生态系统,对其按照CERN生态系统长期观测规范开展长期观测获取的植被地上生物量的2005–2020年间生长季的月动态实测数据进行了收集整理与质量控制,并开展了样方原始调查数据到样地尺度观测数据的统计计算,生成了植被地上生物量数据集,可为中国干旱半干旱区草地和荒漠生态系统对全球气候变化响应及植被保育与可持续发展等研究提供地面观测数据支撑。

关键词：干旱半干旱区草地生态系统荒漠生态系统月动态植被地上生物量中国生态系统研究网络

2005-2020年亚洲中部干旱区生态站月潜在蒸散量数据集

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第3期9卷 21-35页

作者：苏文张心昱李锦初玉高新莲郭小伟姜峻李国振连杰林丽莎汪树超杨淇越张志山朱元骏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 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院植物研究所鄂尔多斯站北京100093 中国科学院新疆生态与地理研究所阜康站乌鲁木齐830011 中国科学院西北高原生物研究所海北站西宁810008 中国科学院水利部水土保持研究所安塞站陕西杨凌712100 中国科学院新疆生态与地理研究所阿克苏站乌鲁木齐830011 中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼站兰州730000 中国科学院新疆生态与地理研究所策勒站乌鲁木齐830011 中国科学院植物研究所内蒙古站北京100093 中国科学院西北生态环境资源研究院临泽站兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头站兰州730000 中国科学院水利部水土保持研究所长武站陕西杨凌712100

潜在蒸散表征大气蒸发能力,是衡量区域蒸发能力的重要指标,也是评价气候干旱程度变化、水资源供需平衡、植被耗水量等的关键参数。在收集中亚生态系统监测网络12个生态站和中国生态系统研究网络(CERN)11个位于西北干旱区生态站的气象观... 详细信息

潜在蒸散表征大气蒸发能力,是衡量区域蒸发能力的重要指标,也是评价气候干旱程度变化、水资源供需平衡、植被耗水量等的关键参数。在收集中亚生态系统监测网络12个生态站和中国生态系统研究网络(CERN)11个位于西北干旱区生态站的气象观测数据基础上,经过数据质量控制与插补,采用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,生成了2005-2020年亚洲中部干旱区生态站月潜在蒸散量数据集。本数据集时间序列较长、覆盖多种生态系统类型,可作为亚洲中部干旱问题研究的基础数据、模型输入数据、模拟结果验证数据等,也可为该区域水资源的合理开发与利用、生态环境保护等方面研究提供数据支撑。

关键词：潜在蒸散量中亚西北干旱区生态站

2005-2020年中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度数据集

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第3期9卷 36-49页

作者：苏文郭学兵初玉樊博姬洪飞兰中东李国振李小军罗永清热普开提王小亮吴瑞俊杨荣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 中国科学院植物研究所鄂尔多斯站北京100093 中国科学院西北高原生物研究所海北站西宁810008 中国科学院水利部水土保持研究所长武站陕西杨凌712100 中国科学院新疆生态与地理研究所阜康站乌鲁木齐830011 中国科学院新疆生态与地理研究所阿克苏站乌鲁木齐830011 中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头站兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼站兰州730000 中国科学院新疆生态与地理研究所策勒站乌鲁木齐830011 中国科学院植物研究所内蒙古站北京100093 中国科学院水利部水土保持研究所安塞站陕西杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院临泽站兰州730000

土壤有机碳库是陆地生态系统碳库中最大、最为活跃的部分,在全球碳循环过程和全球气候变化中起着重要的作用。中国西北旱区位于欧亚大陆的腹地,生态系统极其脆弱,对气候变化的响应也极为敏感,是近年来众多学者关注的热点地区,土壤有机... 详细信息

土壤有机碳库是陆地生态系统碳库中最大、最为活跃的部分,在全球碳循环过程和全球气候变化中起着重要的作用。中国西北旱区位于欧亚大陆的腹地,生态系统极其脆弱,对气候变化的响应也极为敏感,是近年来众多学者关注的热点地区,土壤有机碳储量估算以及空间分布特征日益成为该区域的研究焦点之一,但是数据共享不足与实测数据相对缺乏是造成研究结果不确定性的重要因素。在收集中国生态系统研究网络(CERN)位于中国西北六省区的农田、荒漠、草地生态系统野外科学观测研究站土壤长期观测数据的基础上,通过筛选、质量控制后,采用有机碳估算模型计算生成了中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度数据集。本数据集涵盖了11个站点2005-2020年各类长期观测样地的表层(0-20 cm)和剖面分层土壤有机碳密度数据,以期为中国西北干旱区土壤碳储量估算和碳循环过程研究提供有价值的实测数据。

关键词：中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度土壤观测生态站