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沙化对黄河首曲高寒草甸植物多样性与生态系统功能的影响
金红喜; 何芳兰; 韩生慧; 李昌龙; 康才周; 宋德伟
完成单位甘肃省治沙研究所
登记(发布)日期2015
中文摘要1.课题来源与背景 本课题属于国家自然科学基金地区基金,项目批准号31160111,实施期限为2012.1-2015.12。 2.研究目的意义 由于环境变迁或人类活动造成的生物多样性变化以及由此引起的生态后果,早在达尔文时期就是人们关注的话题。黄河首曲的草地沙化始于20 世纪70 年代左右,到2008年沙化草地面积已扩展到9084hm2, 近年来有明显加剧的现象。高寒草甸草地沙化后必然导致该区域生物多样性的下降/丧失,而这种区域内物种多样性的下降意味着什么？给当地社会、经济,尤其畜牧业生产带来怎样的后果？沙化后,植被的保土固沙生态功能降低到怎样的程度？我们还不是十分清楚。因此,本项目在该区域开展沙化对当地高寒草甸植物多样性、生态系统功能的研究工作。 3.主要论点与论据 (1)随沙化程度的加剧,该区域植物群落盖度下降、物种数减少、植物多样性指数呈下降趋势,群落结构趋向简单化,典型高寒草甸优势种和伴生种逐渐退出群落,而适应沙质荒漠的物种逐渐占据群落中的优势地位,玛曲高寒草甸生态系统有向高寒沙质荒漠生态系统转化的趋势; (2)地上、地下植物的生物量随沙化的变化与多样性指数的变化趋势相似,均在未沙化的样地中最高;随着沙化程度的加重,呈现下降趋势,在重度沙化样地中降到最低;从未沙化到轻度沙化过程,地上生物量相当减少37.84%,地下生物量相对减少了75.08%。在轻度沙化的样地中,地上/地下生物量比值最大为0.50,其次是中度沙化和重度沙化样地。 (3)在所有高寒草甸土壤微生物中,细菌一直占整个菌群体系的主要部分,其数量百分比都在82%以上,其次为放线菌、真菌。而不同沙化阶段高寒草甸土壤中,3类微生物数量及总的微生物数量分别为：轻度沙化高寒草甸>中度沙化高寒草甸>未沙化高寒草甸>重度沙化高寒草甸。而随沙化发展,蔗糖酶活性、脲酶活性、中性磷酸酶活性以及过氧化氢酶活性均呈现出不同程度的降低。 (4)随着沙化程度的加剧,高寒草甸的土壤黏粒、粉粒和细砂粒的百分含量逐渐降低,而粗砂粒含量逐渐升高,土壤质地逐渐向着粗粒化的方向发展。不同沙化程度草地土壤含水量、土壤有机碳、有机质、全氮、全磷和速效钾含量由高到低均为未沙化草甸＞轻度沙化草甸＞中度沙化草甸＞重度沙化草甸。 (5)以土壤深层速效磷作为控制因子,偏相关关系分析显示,土壤微生物总量及土壤细菌数量变化与地上植物丰富度指数、植物生物量、地下生物量呈极显著负相关关系,而与植物地上／地下生物量之比呈极显著正相关关系;固氮菌数量与地上生物量呈显著相关关系,而真菌数量与地下生物量呈显著相关关系;除地上／地下生物量之比与土壤微生物数量之间呈正相关关系外,其余植被特征值与土壤微生物数量之间均呈现负相关关系。 4.创见与创新 (1)沙化对高寒草甸自然群落中物种多样性和生态系统功能的影响。 (2)在局域尺度上研究,沙化对高寒草甸土壤微生物的影响。 5.社会经济效益,存在的问题 在该区开展沙化对高寒草甸植物多样性和生态系统功能的研究工作,迎合了该区域社会经济发展的迫切需要,对于保护当地脆弱生态系统生物多样性,减缓、防治当地高寒草原退化、沙化,以及退化生态系统的恢复具有重要意义。 6.历年获奖情况 2015年获得甘肃省科技进步二等奖 7.成果简介 自70年代黄河首曲高寒草甸出现沙化以来,该区域内植被退化、生物多样性丧失、草场质量下降,给该区生态环境改善、社会、经济发展带来了严重的阻碍。本项目以黄河首曲高寒草甸为研究对象,通过选取因不同沙化程度造成的植物多样性梯度自然群落,研究植物多样性对高寒草甸沙化的响应及其机制,结果表明,随沙化程度的加剧,该区域植物群落盖度下降、物种数减少、植物多样性指数呈下降趋势,群落结构趋向简单化,典型高寒草甸优势种和伴生种逐渐退出群落,而适应沙质荒漠的物种逐渐占据群落中的优势地位,玛曲高寒草甸生态系统有向高寒沙质荒漠生态系统转化的趋势; 细菌、放线菌和真菌的数量及总的微生物数量在轻度沙化草甸中最高,其次是中度沙化高寒草甸、未沙化高寒草甸和重度沙化高寒草甸。而随沙化发展,蔗糖酶活性、脲酶活性、中性磷酸酶活性以及过氧化氢酶活性均呈现出不同程度的降低。另外,土壤微生物总量及土壤细菌数量变化与地上植物丰富度指数、植物生物量、地下生物量呈极显著负相关关系,而与植物地上／地下生物量之比呈极显著正相关关系;固氮菌数量与地上生物量呈显著相关关系,而真菌数量与地下生物量呈显著相关关系;除地上／地下生物量之比与土壤微生物数量之间呈正相关关系外,其余植被特征值与土壤微生物数量之间均呈现负相关关系。
中文关键词黄河首曲 ; 高寒草甸沙化 ; 植物多样性 ; 生态系统功能 ; 自然群落
成果类型基础理论
中图法分类号S812
URLhttp://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001670098
来源机构甘肃省治沙研究所
资源类型成果
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243605
推荐引用方式
GB/T 7714		 金红喜,何芳兰,韩生慧,等. 沙化对黄河首曲高寒草甸植物多样性与生态系统功能的影响[Z]. 基础理论,2015.
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