模拟增温对青藏高原多年冻土区高寒草甸的影响

• Main Author: 彭阿辉
• Other Authors: 杨燕
• Format: Other/Unknown Material
• Language: Chinese
• Published: 2017
• Subjects: 模拟增温; 群落结构; 功能性状; 高寒草甸; 青藏高原; permafrost
• Online Access: http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/24579

青藏高原被称为“世界屋脊”，其复杂的地形环境和高海拔，形成了该区独特的气候，使其对全球气候变化尤为敏感。过去45年间青藏高原多年冻土区气温增加明显，气候变暖加速青藏高原多年冻土融化，可能对全球变化产生重要的反馈作用。为揭示多年冻土区草地生态系统对气候变暖的响应机制，本研究以青藏高原风火山多年冻土区典型小嵩草高寒草甸和藏嵩草高寒沼泽草甸植物群落及其主要物种为研究对象，采用 OTCs模拟气温增温研究两种草甸生态系统群落结构、地下生产力、叶片及根系功能性状等对气候变暖的生物学和生态学机制，为完善冻土生态系统碳循环的动态平衡机制提供可靠的数据支持。 1、OTCs的增温效果OTCs模拟增温的效果明显，增温使高寒草甸和沼泽草甸生长季空气温度分别提高了2.52℃、2.95℃。增温使高寒草甸土壤 5 cm 含水量降低了3.45%，使土壤20、40 cm土层生长季平均含水量分别增加4.1%和7.31%。增温分别增加了沼泽草甸5、20、40cm土壤含水量5.26%、3.54%和0.93%。2、增温对群落结构的影响增温对多年冻土区两种草甸的物种多样性没有显著影响。增温没有显著改变两种草甸物种丰富度、香浓维纳指数和辛普森指数。高寒草甸群落高度逐年增加，沼泽草甸群落高度逐年下降，且两种草甸OTCs的群落高度均高于对照。增温显著增加了高寒草甸杂草功能群的盖度。3、增温对优势物种叶片功能性状的影响增温增加了高寒草甸垂穗披碱草和沼泽草甸粗喙苔草的比叶面积；增温显著提高了沼泽草甸藏嵩草的δ13C值和水分利用效率，而显著降低了两种草甸中其他优势物种的叶片δ13C 值和水分利用效率。增温显著改变了高寒草甸小嵩草和粗喙苔草的δ15N值，对其他物种没有影响。增温对高寒草甸物种C含量没有显著影响，而显著改变了沼泽草甸物种的碳含量。增温显著减低了高寒草甸物种N含量，而对沼泽草甸物种N含量没有显著影响。增温显著降低了小嵩草的P含量。增温显著增加了高寒草甸物种的C/N比，提高了高寒草甸物种的氮素利用效率，而对沼泽草甸物种的C/N比没有显著影响。增温显著增加了小嵩草的C/P比，提高了其对磷素的利用效率。4、增温对地下生产力及根系功能性状的影响模拟增温显著增加了高寒草甸0~20cm的地下生物量，对沼泽草甸0~20cm的生物量没有显著影响；表明高寒草甸植物地下生产力对气候变暖响应更强烈。增温显著增加了高寒草甸0~10cm根系的根组织密度，显著增加了10~20 cm根系的根组织密度、总根长和总表面积。增温显著增加了沼泽草甸10~20cm根系的比根长，对其他指标没有显著影响。增温显著降低了高寒草甸根系C含量；显著提高了沼泽草甸根系C含量，而对两种草甸根系N含量没有显著影响，表明相对于根系N含量，根系C含量对增温更敏感。