青藏高原被誉为世界屋脊,是我国重要的生态安全屏障和高寒生物种质资源宝库,也是亚洲乃至北半球气候变化的"调节器",在我国生态保护和修复工作中居于特殊重要地位.青藏高原平均海拔超过4000 m,面积约260万km2,自然生态系统类型复杂多样,分布有森林、灌丛、高寒草原、高寒草甸、荒漠和冻土等多种陆地生态系统,还相间了湖泊、河流和沼泽等湿地生态系统,构成了丰富的生态系统多样性和景观多样性.

为查明高寒草甸退化对表栖跳虫和螨类群落组成及多样性的影响,于2018年7月和10月利用吸虫器法对若尔盖湿地的沼泽草甸、草原草甸及中度退化草甸三种生境的表栖跳虫和螨类进行了调查.捕获表栖跳虫13640只,隶属于4目11科23属,优势类群为小圆跳属和德跳属;捕获表栖螨类5069只,隶属于3亚目76科98属(类),优势类群为真足螨科.主成分分析结果表明,表栖跳虫和螨类群落组成在不同生境间存在明显差异.随高寒草甸退化程度加重,表栖跳虫仅群落密度显著增加(P＜0.05),而表栖螨类的群落密度和类群数均显著增加(P＜0.05).在3个生境中,表栖跳虫群落密度和Simpson优势度指数均表现为7月显著高于10月(P＜0.05),类群数和Shannon指数则是7月显著低于10月(P＜0.05);表栖螨类的群落密度和类群数均表现为7月显著高于10月(P＜0.05),Shannon指数和Simpson优势度指数无显著季节变化(P＞0.05).冗余分析和多元回归分析结果表明,植物种类、生物量、土壤容重等是影响表栖跳虫和螨类群落结构及多样性的主要因子,但对表栖跳虫和螨类的具体影响存在差异.研究表明,高寒草甸的表栖跳虫和螨类群落组成、密度及多样性存在明显的时空变化,其中表栖跳虫群落密度及多样性对季节变化较敏感,表栖螨类群落密度和类群数对高寒草甸的退化较敏感.

在植物物种丰富度与生产力之间关系的研究中,多以物种丰富度和生产力作为双变量,常常忽略在同一物种丰富度水平下可能影响群落生产力的其他因素,例如物种组合与组成等.该研究采用盆栽法,以中华羊茅(Festuca sinensis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、鸭茅(Dactylis glomerata)和紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,设置4个物种丰富度水平(1、2、3、4),并在最高物种丰富度水平下,保持总种植密度不变,改变各组成物种的相对比例(10％、20％、30％、40％),探讨群落物种组合、组成及物种所属功能群对群落生产力的影响.结果表明:1)在较低物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度增加而增加,在较高物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度的增加不再显著变化.2)群落物种组合及组成对群落生产力具有显著影响,配置垂穗披碱草的群落及垂穗披碱草占比大的群落具有更高生产力.3)混播物种所属功能群对群落生产力具有显著影响,豆科植物对其他混播物种生产力表现出促进或抑制作用,禾本科物种垂穗披碱草对群落生产力有正效应,中华羊茅和鸭茅对群落生产力影响不明显.由此推测,物种丰富度与生产力之间存在一定的表观关系,植物群落生产力更取决于与物种丰富度相关的物种组合及其组成,而非物种丰富度.

为了解甘南藏族自治州亚高寒草甸植物群落在坡向梯度上的构建机制, 该文选取5个坡向的样地, 构建了植物群落系统发育树, 测定了各坡向土壤环境因子和植物叶片的功能性状, 检验了叶片功能性状的系统发育信号.结果表明: 坡向变化对土壤含水量、土壤养分含量影响显著.大部分植物的叶片特征在不同坡向的差异显著, 叶片干物质含量在南坡、西南坡较高, 比叶面积和叶片氮、磷含量在北坡和西北坡较高.叶片的磷含量具有微弱的系统发育信号, 而叶片干物质含量、比叶面积、叶片的氮含量均没表现出显著的系统发育信号.从南坡到北坡, 群落的系统发育结构由发散到聚集.生境过滤作用是南坡、西南坡群落构建的驱动因素, 种间竞争是北坡和西北坡群落构建的主要驱动力.西坡系统发育指数相反, 其构建机制比较复杂, 可能是几种机制共同作用的结果.

绿色植物叶片的功能性状能用来解释不同层次复杂的生态学过程,被认为对植物的生存、生长和繁殖具有重要的影响.该研究对甘南亚高寒草甸坡向梯度代表物种的叶片形态和光合特性进行测定,分析了各坡向的土壤因子,比较不同物种(矮嵩草、米口袋、蒲公英和金露梅)之间的性状差异,研究叶片光合及形态特征与土壤因子之间的相关性.结果表明:1)不同坡向的土壤因子有着显著差异,土壤含水量、土壤全磷、土壤全氮及有机碳含量总体表现为北坡＞南坡,而土壤温度及光照度则是南坡＞北坡.2)坡向上不同物种在比叶面积、净光合速率和叶δ13C值等方面有着显著的差异,比如物种在北坡具有较高的比叶面积和叶片含水量,而物种在南坡具有较高的净光合速率、相对叶绿素、叶干物质量及δ13C值.3)冗余分析结果显示,物种的叶片形态及光合特性与土壤因子之间都具有显著的相关关系,其中土壤含水量变化的响应最为敏感.该研究揭示了亚高寒草甸坡向梯度上植物物种在叶片功能性状上的显著分化,使得这些物种能在同一个草地群落中共存.

高寒草毡层是高原寒区自然植被下形成的松软而坚韧且耐搬运的表土层,认识其生态功能是促进草牧业生产休养保护和工程施工主动利用的前提.通过对青藏高原东部若尔盖高原植被的广泛调查,在布设沼泽、退化沼泽、沼泽化草甸、湿草甸、干草甸和退化草甸水分梯度群落样地,以及亚高山草甸、亚高山灌丛草甸、高山灌丛草甸和高山草甸海拔梯度群落样地的基础上,通过对不同类型群落样地草毡层容重、土壤颗粒组成和土壤有机碳(S0C)含量的测定分析,比较了水分和海拔梯度下草毡层固碳能力.结果表明,草毡层厚度平均为30cm,沼泽湿地草毡层容重最小,SOC含量在300g/kg以上;退化草甸容重最高,SOC含量显著下降.不同群落草毡层SOC密度在10---24kg C/m2之间,随着土壤水分有效性的降低而降低;高山灌丛草甸草毡层SOC密度比草甸高15％.研究得出,保持草毡层稳定的质量含水量阈值为30％,SOC含量阈值为30g/kg;高寒植被草毡层在沼泽到草甸的退化演替中,容重、紧实度变大,有机碳含量减少,碳密度和碳储量下降;灌丛草甸的固碳能力大于草甸,但灌丛草甸的生产功能降低;保持可持续发展的草地生产能力,维护固碳生态功能,需要防止草毡层退化,抑制草甸向灌丛草甸演替.

研究甘南亚高寒草甸5个不同坡向植物叶性状对微生境变化的响应.结果表明:阳坡、半阳坡、西坡、半阴坡、阴坡植物种分别为25、36、42、47、49种.土壤水分、土壤养分、土壤温度、光照度、pH值在各坡向间差异显著.半阴坡的土壤水分含量最高;阳坡照度最大,日均土壤温度最大,土壤pH值最大.比叶面积、叶干物质量、叶片含水量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率在各坡向间差异显著,表明植物在微生境中的光合策略不同.矮嵩草和蒲公英为阳坡优势种,矮嵩草、蒲公英、少花米口袋、圆穗蓼为半阳坡与西坡的优势种,金露梅、圆穗蓼、狼毒为半阴坡与阴坡的优势种.生境的优劣导致阳坡生物量低、半阴坡生物量高,但两者的多样性和丰富度均较低;西坡生物量为中等水平且多样性和丰富度最高.

中国自2003年发表第一篇生态化学计量学研究论文以来,相关研究快速发展并取得了一系列重要研究成果.通过对2003—2016年中国知网(CNKI)总库中文核心期刊收录的960篇及Web of Science中319篇关于对中国各研究区生态化学计量学的研究文献统计,结合CitespaceⅢ软件分析与对比了这些研究文献间的引用关系和知识图谱等,以探讨中国生态化学计量学研究的热点与发展趋势.研究结果表明,中国生态化学计量学研究主要围绕"生态化学计量"、"化学计量"、"碳氮比"、"碳氮磷"和"土壤养分"、"土壤有机碳"、"氮沉降"等关键词展开;其中,王维奇、曾从盛、仝川等是主要的发文作者.中国科学院地理科学与资源研究所、福建师范大学和西北农林科技大学等高校、科学研究院在中国常绿阔叶林、荒漠草原、黄土高原及闽江河口等地区进行了深入研究与探索,而国外亚利桑那州大学、佐治亚大学等也对中国各区域生态化学计量学研究密切关注.同时,在国家自然科学基金(NSFC)的持续支持下,结合新研究方法和技术,围绕元素循环、地球变化空间、时间分布特征及陆地和水生生态系统的限制因素成为其研究热点.目前,国内研究区域已延伸到青藏高原高寒草甸、热带和亚热带阔叶林等区域,主要以陆地生态系统为主,而国际上关注更多的是水生生态系统如"fresh water"、"climate""nutrient limitation"等相关研究,今后,生态化学计量学的研究将侧重于气候变化和营养物动态平衡模型、营养元素(K,Na,Ca,S)对生态化学计量和基因的影响等研究方面.

不同的空间格局类型和关联性可以反映出不同生境下植物种群的资源环境适应策略.老鹳草与米口袋是甘南亚高寒草甸的主要物种,通过野外群落调查和室内试验,运用点格局分析法中的Ripley K函数,对不同坡向的米口袋和老鹳草种群的空间分布格局及种间关联性进行分析.结果表明:从阳坡-西坡-阴坡,土壤含水量和养分含量逐渐增加,土壤温度和光照度逐渐降低.米口袋和老鹳草在3个坡向(阴坡、西坡、阳坡)上的分布呈现出明显差异,随着坡向由阴坡向阳坡的转变,米口袋种群数量呈递增趋势,老鹳草种群数量则表现出递减趋势.在阴坡,米口袋种群在0～1.8 m尺度上呈聚集分布,在1.8～5.0 m尺度上聚集强度减弱并趋向于随机分布,老鹳草种群在0～5.0 m尺度上均以聚集分布为主;在西坡,米口袋种群在0～1.2 m尺度上呈聚集分布,在1.2～ 5.0 m研究尺度上趋向于随机分布,老鹳草种群在0～2.2 m尺度上呈聚集分布,在2.2～5.0 m研究尺度上趋向于随机分布;在阳坡,米口袋与老鹳草种群在0～5.0 m尺度内均表现出随机分布.阴坡上这两种物种在0～1.0 m尺度上表现为正相关,在1.0～5.0 m尺度不相关;西坡上两物种在0～2.1 m尺度上呈负关联,在2.1 ～5.0 m尺度上两个物种间关联度均趋向于不相关;阳坡上这两个物种在0～5.0 m尺度上表现出不相关.

高原鼢鼠是三江源高寒草甸区域的主要啮齿动物之一.它啃食植物根系,挖掘大量通道,并将挖掘出的土壤堆积于地表,形成覆盖于植物地上部分的裸露土丘,对草地群落特征会产生不同程度的影响.本研究以高原鼢鼠土丘密度表示高原鼢鼠对草地的干扰程度,选取7个不同高原鼢鼠土丘密度的样地,同时选取没有遭受高原鼢鼠干扰的样地作为对照,获得各样地的物种信息及地上、地下生物量,探讨不同高原鼢鼠干扰强度对草地群落的物种组成、物种多样性及群落生产力的影响.结果表明:随着高原鼢鼠土丘的增加,草地植物优势种群发生由以莎草科和禾本科植物为主向珠牙蓼、鹅绒委陵菜、西伯利亚蓼等杂类草植物为主的转变,群落盖度和高度显著降低;轻度或中度的高原鼢鼠干扰能够提高群落的物种多样性,而群落均匀度指数变化不显著;群落生产力不存在类似中度干扰假说的结果.随高原鼢鼠干扰活动的增强,群落地上、地下及总生物量显著降低,群落生产力大幅度降低.