【摘 要】
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青藏高原素有“世界屋脊”之称,是中国乃至亚洲生态安全的重要屏障,高寒草地作为其主要的组成部分,对海拔梯度所引起的环境变化十分敏感。科学的草地利用方式可以调控环境因子进而维持生态系统功能和稳定,但以往管理措施的制定仅依据植物生长状况等单一生态功能的变化趋势,忽略了生态系统具有同时提供多种服务功能的特性。基于此,本研究以青藏高原米拉山局部区域作为研究对象,结合野外调查和室内分析,选取与植物生长、土壤有
【基金项目】
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国家自然科学基金青年项目(No.31802127);
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青藏高原素有“世界屋脊”之称,是中国乃至亚洲生态安全的重要屏障,高寒草地作为其主要的组成部分,对海拔梯度所引起的环境变化十分敏感。科学的草地利用方式可以调控环境因子进而维持生态系统功能和稳定,但以往管理措施的制定仅依据植物生长状况等单一生态功能的变化趋势,忽略了生态系统具有同时提供多种服务功能的特性。基于此,本研究以青藏高原米拉山局部区域作为研究对象,结合野外调查和室内分析,选取与植物生长、土壤有机碳积蓄及养分循环相关的9种生态功能指标,利用平均值法量化生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality,EMF),并评估其在不同海拔高度(3755 m、3994 m、4225 m、4534 m、4900 m、5120 m)的演变规律及其与环境因子的关系,旨在为海拔梯度下青藏高原草地利用与建设提出科学的管理建议。主要研究结果如下:(1)高寒草地植物群落特征(植物群落生产力、群落盖度、物种多样性)及土壤理化指标(土壤有机碳、全氮、铵态氮、全磷)在不同海拔高度具有显著差异,且与海拔高度存在不同的线性相关关系。总体而言,随海拔的升高,植物群落生产力和群落盖度具有上升趋势,植物多样性呈单峰分布格局,土壤理化指标显著下降(P<0.001)。(2)高寒草地生态系统植物生长功能、土壤有机碳积蓄功能及土壤养分循环功能在海拔梯度下呈垂直分布格局。植物生长功能与海拔梯度具有正相关关系,土壤有机碳积蓄及养分循环功能随海拔的升高显著降低(P<0.001)。(3)环境因子对高寒草地植物生长、土壤有机碳积蓄及养分循环三种生态服务功能的驱动作用各不相同。年均温、土壤pH值及钙离子与土壤有机碳积蓄和养分循环功能均具有显著正相关关系(P<0.001),但与植物生长功能负相关;年降水及土壤含水量与土壤有机碳积蓄功能和养分循环功能均呈显著负相关关系(P<0.001),但正向影响植物生长功能。(4)高寒草地生态系统多功能性随海拔的升高显著下降(P<0.001),构建结构方程模型发现,年均温、土壤pH值、土壤含水量及钙离子是其变化的重要环境解释变量。综上所述,自然环境条件下高寒草地土壤有机碳积蓄功能、养分循环功能及生态系统多功能性随着海拔的升高显著降低(P<0.001),仅植物生长功能具有逐渐增强趋势。年均温、年降水、土壤pH值、土壤钙离子及含水量是直接或间接导致高寒草地生态系统服务功能下降的重要环境因素。青藏高原作为我国畜牧生产的重要基地,适度放牧可以改善土壤环境进而维持草地生态系统功能和稳定。因此,后续草地管理与利用应注重生产-生态相结合,合理的进行放牧活动,调控放牧时间、放牧强度和放牧方式,并针对不同海拔高度科学的规划畜群结构,改善土壤环境以及提高生物多样性,进而促进高寒草地生态系统多功能性和稳定性。
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