青藏高原高海拔引起的地形、气候和土壤空间差异造就了其独特的植被类型及其空间变化,当前研究缺乏针对青藏高原全域范围内各植被类型特征和环境差异的定量与系统性分析.针对青藏高原特殊的地理环境和植被类型,选用植被、地形、土壤、气候 4 个维度共计 58 个空间化指标,采用频数分布统计方法对这些指标开展了定量分析,系统揭示了青藏高原全域范围内各主要植被类型的特征及环境差异.通过定量分析发现,大部分的环境及植被特征指标对青藏高原各主要植被类型的区分度较高,其中,遥感归一化植被指数、植被净初级生产力、裸地覆盖度、海拔、土壤温度、年最低温度、年总蒸散发 7 个指标对青藏高原各主要植被类型的区分度较高.揭示的青藏高原各主要植被类型的特征及环境差异,可提高灌丛和草地之间、各草地类型之间、高山苔原-垫状-稀疏植被与其他植被类型之间的可区分性,有助于解决青藏高原植被精细分类中广泛存在的灌丛和草地区分、草地类型细分、高山苔原-垫状-稀疏植被识别和山地垂直地带植被识别四个难点问题.研究结果一方面可服务于青藏高原的植被精细分类,另一方面也可服务于青藏高原的自然地带划分、生物多样性和生态系统功能评估、地表物质循环研究等.

在微生物的代谢活动下,土壤中有机态碳氮化合物矿化分解释放矿质养分和二氧化碳,深刻影响着自然生态系统土壤碳、氮等元素的循环转化、土壤的养分供应和有机质的更新,并对地上植被的演替和分布有极为重要的意义.青藏高原灌丛面积分布广泛,地形和气候条件复杂,但目前对灌丛分布地区土壤碳氮含量、矿化作用强度及其影响因素等的认识较少.研究结合土壤理化分析和高通量定量PCR(quantitative microbial element cycling,QMEC)技术研究了青藏高原喜马拉雅山-冈底斯山地区不同类型灌丛土壤碳氮含量、碳氮矿化速率和相关功能基因的分布特征及其与植被、气候和土壤因子间的耦联关系.结果表明,不同类型灌丛土壤的有机碳、全氮含量、CO2释放速率、净氮矿化速率、碳氮矿化基因的丰度有显著差异.其中,位于青藏高原东南部的雪层杜鹃和香柏灌丛分布区土壤有机碳和全氮含量、CO2释放速率、净氮矿化速率显著高于位于中西部的变色锦鸡儿、金露梅和砂生槐灌丛地区,并与年平均降雨量显著正相关.然而,碳、氮矿化基因丰度分布趋势与之相反,在雪层杜鹃和香柏灌丛分布区丰度显著低于中西部的三类灌丛,且与年平均降雨量呈显著负相关,但与土壤pH呈显著正相关.同时pH与年平均降水量、湿润指数和土壤含水率均为显著负相关.这些结果表明降水可通过增加盐基离子淋溶,使土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加,引起土壤酸化,进而影响碳氮循环过程,导致不同类型灌丛土壤碳氮元素的赋存及其周转速率差异.同时,碳、氮矿化相关功能基因丰度各类群间呈现显著的正相关关系,表明土壤碳氮循环过程间紧密的耦联关系.这些结果为准确评估青藏高原土壤碳、氮库及其动态平衡提供了重要信息和参考依据.

研究土壤微生物代谢的资源限制对理解生态系统的功能和过程至关重要.然而,山地生态系统土壤微生物养分限制特征在小尺度,尤其是坡向上的空间分异格局和驱动因素仍不清楚.本研究在具有代表性的川西亚高山理县米亚罗选取了植被类型不同的阳坡(灌丛)和阴坡(森林),在黑水县雅克夏选取了植被类型相同的阳坡和阴坡(灌丛),测定了参与土壤碳氮磷循环的酶活性,通过酶化学计量比量化了微生物的养分限制.结果表明:不同坡向间土壤酶活性及其化学计量比在米亚罗差异显著,而在雅克夏则不显著.米亚罗阳坡土壤碳氮磷获取酶化学计量比为1∶0.96∶0.92,接近于全球尺度上的1∶1∶1,米亚罗阴坡(1∶1.39.∶0.75)和雅克夏不同坡向(1∶1.09∶1.35)则偏离于1∶1∶1.两个地点坡向间矢量长度无显著差异,表明坡向对微生物碳相对限制无显著影响.米亚罗阳坡矢量角度(43.6°)显著高于阴坡(28.7°),微生物主要受氮的相对限制,偏最小二乘路径模型显示,矢量角度主要受土壤养分计量比的直接影响.而雅克夏不同坡向间矢量角度介于50.3°～51.4°,且坡向间无显著差异.坡向间植被类型的不同通过土壤性质驱动了土壤酶活性及微生物养分限制的变异,为预测土壤酶活性及微生物养分限制的空间格局提供了科学依据.

阿尔泰山是个完整的自然地域综合体,自然地理要素垂直地带性分异显著,对花粉搬运、沉积、保存有较大影响.根据对中国阿尔泰山西部53个表土样品花粉谱特征分析,基于植物群落样方物种调查结果,运用聚类分析和主成分分析方法,探讨了该区域表土花粉与现代植被分布的对应关系.研究表明(1)阿尔泰山西部表土花粉组合与现代植被分布基本一致,各植被带均存在特有的花粉组合,荒漠草原带蒿属—藜科—禾本科—麻黄属组合优势明显,草原灌丛带以禾本科—蒿属—蔷薇科—藜科组合为主,山地森林带表现为云杉属(或云杉属+冷杉属)—桦木属—蔷薇科—禾本科—莎草科组合,亚高山灌丛带以桦木属—禾本科—柳属—莎草科组合为主,高山草甸带表现为唇形科—禾本科—桦木属—蔷薇科—莎草科组合.聚类分析可将各植被带准确鉴别开,主成分分析表明湿度是影响其分布的主导因素.(2)云杉属、冷杉属、蔷薇科、桦木属、柳属、豆科、麻黄属、禾本科、蒿属、藜科、菊科、唇形科、莎草科、唐松草属含量高、变化幅度大,为该区域主要的表土花粉类型.其中,云杉属、桦木属代表性较好,禾本科、冷杉属、莎草科代表性较低,藜科、蒿属具超代表性.花粉含量高低除自身因素外,某些科(属)还可能与保存条件有关.

深入探究山地生态系统植物群落多样性与关键土壤因子的关系及土壤因子在植物群落构建与多样性维持中的重要作用是区域生物多样性保护和生态系统服务功能综合提升的基础.本文采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)和相关分析揭示了贺兰山东坡典型植物群落多样性垂直分布格局与土壤因子的关系.结果表明:(1)贺兰山东坡植物群落多样性具有明显的垂直分布格局,针阔叶混交林植物物种组成最为丰富,中域效应明显;不同层次植物多样性随海拔升高变化趋势不一致且各自在不同海拔间差异显著(P＜0.05),植物多样性大体表现为草本层＞灌木层＞乔木层.(2)研究区土壤因子沿海拔梯度变化趋势不同,均存在显著差异(P＜0.05),其中土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)和全氮(TN)含量空间变异性较大;高山灌丛草甸土壤养分含量最高,高海拔区土壤P限制高.(3)9个土壤因子解释了研究区总体植物多样性89.68％的生态信息,与植物多样性具有较强的相关性,影响不同层次植物多样性垂直分异的关键土壤因子略有不同.综上,土壤有机碳、pH、碳磷比、含水量是影响贺兰山东坡植物多样性空间分布的主要驱动因子.

充分认识并掌握我国自然遗产地山地植被垂直带谱代表性, 对正确评估自然遗产地的价值进而制定相关保护管理政策具有重要的科学意义和现实意义.该研究基于群落调查数据、全球1 km2土地利用数据, 通过对比分析、空间分析等方法, 从植被垂直带谱的地带性、完整性及不同垂直带群落物种更替等角度, 分析论证了神农架自然遗产地植被垂直带谱的代表性.结果显示: 神农架自然遗产地从低海拔到高海拔依次发育有常绿阔叶林带(遗产地南坡)、常绿落叶阔叶混交林带、落叶阔叶林带、针阔混交林带、针叶林带及亚高山灌丛和草甸带, 其北坡保存的地带性常绿落叶阔叶混交林是北半球常绿落叶阔叶混交林生态系统的最典型代表.神农架自然遗产地拥有的植被垂直带谱是"全球生物地理区划"中东方落叶林生物地理省最完整的植被垂直带谱, 在东方落叶林生物地理省具有唯一性和代表性, 在较小的水平距离范围内浓缩了中亚热带、北亚热带、暖温带、温带和寒温带等生态系统特征, 成为研究全球气候变化下山地生态系统垂直分异规律及其生态学过程的杰出范例, 具有突出的世界自然遗产价值.

以大兴安岭地区3种主要立地类型的笃斯越橘为试验材料,通过分析由灌丛基部萌生的1～2年生(S1)、3年生(S2)、4年生(S3)、5年生(S4)、趋于衰老的多年生(S5)枝条叶片和茎部,以及衰老枝条(S6)的N、P、K、Ca、Mg、Mn含量分布规律及其与新梢生长的关系,明确矿质元素在笃斯越橘不同年龄基生枝上叶片及茎部的分布特性,探索矿质营养与笃斯越橘树体生长发育及衰老更新的关系.结果表明:(1)6种元素在不同年龄枝条分布呈现不同的规律,其中,N、P、K随基生枝条年龄增加大致呈下降趋势,叶片和茎部分别在S5、S6时期降到最小值;Ca在衰老枝条上含量最高,Mg元素在S1时期叶片上分布较高;Mn在不同年龄基生枝中波动较小,水湿地、山地类型叶片Mn元素随枝龄增加而提高,茎部则先增后减,在S5时期分布最高;N、P、K、Ca、Mg含量表现为叶片明显高于茎部,而塔头草甸类型茎部Mn略高于叶片,且茎部Mn含量高达2 000 mg· kg-1.(2)笃斯越橘的新梢生长量与叶片K、Mg以及茎部N、K、Mg含量呈极显著正相关关系,与叶片Ca、Mn以及茎部Ca含量呈显著或极显著负相关关系.(3)典型相关分析结果显示,影响笃斯越橘新梢生长量的矿质元素因子因基生枝条年龄而异;S1时期主要与叶片Mg含量有关,S2～S4阶段受茎部K、Ca、Mg影响最大,S5时期主要受叶片Ca含量影响.(4)笃斯越橘的衰老可能与Ca积累有关.

分析不同草地类型生物量与碳密度空间分布特征及其影响因素,揭示草地植物碳库的变化规律,对于了解我国草地生态系统碳汇具有重要意义.2011-2013年以河北省天然草地为研究对象,调查了不同草地类型的地上活体生物量、凋落物生物量和根系生物量以及各组分的碳密度.结果表明:温性草原、温性草甸、温性山地草甸、低地盐化草甸、暖性草丛和暖性灌草丛6种草地类型的总生物量差异显著,其中低地盐化草甸总生物量最高,为2 770.2 g·m-2,而温性草原最低,为747.6 g·m-2,前者约为后者的3.7倍;地上活体生物量最大的是低地盐化草甸,其次是暖性灌草丛和温性山地草甸,最小的是温性草原,分别为285.0、235.1、203.1和110.6 g·m-2;凋落物生物量也是低地盐化草甸最大,其次是温性山地草甸和温性草甸,分别为584.0、187.9和91.0g·m-2.6种草地类型的根系生物量均大于地上生物量,是地上生物量的1.9-4.3倍,不同草地类型根冠比的平均值为3.1;低地盐化草甸的根系生物量最高,为1 901.3 g·m-2,温性草原的根系生物量最低,只有低地盐化草甸的1/3.在各类草地生物量碳密度方面,低地盐化草甸的地上活体碳密度、凋落物碳密度与根系碳密度均为最大,分别为132.7、81.2和705.9 g C·m-2.草地地上生物量、凋落物生物量和根系生物量以及总生物量均随海拔的升高先减少而后增加(p＜0.05);草地生态系统总生物量和根系生物量随大于10℃积温的增加先降低而后升高(p＜0.01).该研究中暖性灌草丛多分布在石质山区,土层很薄,植物地上生物量和根系生物量都比土层较厚的草甸草原低.可见,在较大区域比较不同草地类型生物量时,应综合考虑气候、土壤、地理等因素.

为了解赛罕乌拉自然保护区蝶类多样性及其影响因素,我们于2017年5-9月分别对保护区的典型草原、湿地、山地沟谷草甸、退化草原、农田、山地旱生灌丛、山地中生灌丛等7种生境中的蝴蝶进行观测调查.共记录和采集蝴蝶2,290只,隶属5科42属63种.蛱蝶科的种类数(34种)和个体数(991只)最多.柑橘凤蝶(Papilio xuthus)、云粉蝶(Pontia daplidice)、绢粉蝶(Aporia crataegi)、荨麻蛱蝶(Aglais urticae)、银斑豹蛱蝶(Speyeria aglaja)等5种为保护区的优势种.保护区蝶类群落的种-多度曲线呈正态分布模式,表明保护区生态环境良好,生境相互重叠,蝶类活动范围在不同生境中可以延伸.不同生境中蝶类群落种类及数量存在一定差异,其中山地中生灌丛蝶类群落的多样性指数最高,优势度指数最低;退化草原的多样性指数和物种丰富度指数均为最低,优势度指数最高;山地沟谷草甸的科、属、种、个体数最多;退化草原的科、属、种、个体数都是最少.区系组成分析表明广布种占63.49％,古北种占36.51％.保护区不同生境中蝶类群落多样性特征指数在各月份间有明显差异,蝴蝶种类及个体数与温度之间呈显著正相关,与降雨量无显著相关性.综上,我们认为适当的干扰有利于蝶类多样性发展,而强烈的人为干扰会严重破坏草场环境,影响蝶类生存和繁衍,降低蝶类多样性.

目的 掌握青海省不同地理亚区小型兽类及其体表寄生蚤的种群结构和区系组成及其与栖息地生态环境的关系,为动物流行病学研究与鼠传病的监测和控制提供本底资料.方法 于2009-2016年分别在青海省1市15县选取样点,选择不同海拔段和具有代表性的9类生境类型,采用夹夜法捕获小型兽类并收集其体外寄生蚤类.结果 共捕获小型兽类1 631只,分别隶属于3目7科21属30种,其中啮齿种类数量最多,为5科19属25种;小型兽类成体占大多数,为65.30％,幼体仅占6.81％,其余为亚成体;雌雄比例接近,分别为50.03％和49.97％.小兽体表寄生蚤中3 054匹蚤鉴定到种,隶属3总科6科28属65种.结论 青海省小型兽类主要集中分布在海拔2 400～3 600 m的沙地草原、草甸草原、高寒灌丛草甸和林缘灌丛等生境类型.体表寄生蚤大多分布于山地草原和沙地草原生境类型,数量以角叶蚤总科为最多.