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全球变暖是全球气候变化的主要趋势之一。青藏高原作为"世界第三极"的高海拔地区,在高原和高山极端环境影响下所形成的高寒草甸生态系统极其脆弱,对人类干扰所引起的全球气候变化更为敏感。草甸化草原在青藏高原分布面积仅次于高寒草甸、高寒灌丛、高寒湿地、高寒草原、荒漠,在青海主要分布在海晏、同德、贵南、兴海等高寒草甸向高寒草原或温性草原的过度区域。位于青海湖东北岸的草甸化草原是青藏高原优良的牧草草原之一,是研究气候变暖对陆地生态系统影响该类型植被的重要草地类型。因此,模拟增温对草甸化草原的研究有着重要的意义。本论文以青海湖东北岸草甸化草原为研究对象,采用开顶式增温法(OTCs)模拟气候变暖来研究增温对草甸化草原的群落结构、生物多样性、生物现存量、叶面积指数以及土壤碳氮含量的变化规律,旨在探讨草甸化草原植物对模拟增温的响应,从而为草甸化草原牧草资源持续利用以及退化草地的植被恢复提供一些科学依据。
1)与对照相比OTCs内微环境发生变化。其中,增温1年后(2009年)植物生长季地下温度、气温分别比对照组平均增高为0.84、0.56℃:增温2年后(2010年)地下温度和气温分别比对照组平均增高为1.73、0.59℃;OTCs内的空气相对湿度略低于对照组,大体上呈现出干旱化趋势。
2)增温可以促进植物群落结构的改变,通过对5种主要植物高度测量发现,在增温条件下3种植物的高度有明显增加,而2种植物高度下降。在模拟增温处理下,重要值变化表现为禾木科植物相对稳定,杂草类植物变化幅度较大。生物多样性指数变化在增温初期OTCs内具有较低的H、E1、E2、D值,且均匀度指数(E1、E2)在α=0.05水平上显著(P＜0.05)。增温2年后,对照组内的H、E1、E2、D值较低于OTCs,且等异性不显著。即增温对优势种植物的生长有所抑制,使得均匀度指数增大,物种多样性指数增加。
3)增温1年后,OTCs内地上生物最高于其他2种处理下,为326.93 g/m2。而随增温时间延长(2010年),OTCs内地上生物量比封育组低15.20％。但其差异性不显著。地下生物量垂直分布于表层最多,下层最少,其中,OTCs内地下生物量低于放牧、封育组,且在0～10 cm层OTCs与封育组地下生物量达到极显著性差异(P＜0.01)。存增温条件下。模拟放牧对地土生物量影响较小,对地下生物量有显著影响(P＜0.01)。
4)增温1年后,OTCs内叶而积指数为1.97,比封育组增加了11.96%。通过对OTCs与封育组草地叶面积指数-地上生物量进一步比较发现,相同的叶面积指数,封育组草地具有更高的地上生物量,比OTCs高出8.59%。
5)增温1年后,OTCs内3层土壤碳氮含量分别高于放牧、封育组,且没有显著性筹异,C/N比率在0～10 cm层OTCs明显高于其他2种处理的相同层。模拟增温2年后,土壤碳氮含量仍然呈现出OTCs＞封育组＞放牧纽的总体趋势。其中,OTCs内0～10 cm有机碳含量分别比封育组、放牧组多7.90%、12.85%;氮含量分别比封育组、放牧组多4.56%、8.58%。土壤有机碳在0～10 cm层中OTCs与放牧对比,有显著性差异(P=0.024＜0.05)。氮含量在10～20 cm层OTCs与放牧处理下有显著性筹异。但与增温1年相比,其增温幅度有所减缓。