论文部分内容阅读
本研究通过分析中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站(海北站)周边的高寒草甸的生产力和气象观测数据,利用数学回归模拟了高寒草甸的碳密度时间差异分布,并分别利用数理统计和地统计探讨了不同地形、不同植被类型情况下高寒草甸植被生物量及植被和土壤碳的空间分布规律。主要结论有:
1.利用数学回归方法得到海北高寒矮嵩草草甸植被群落地上生物量的季节动态的Logistic回归模型为(N=349.72026/1+e5.318+0.03t):LAI季节动态回归模型可表示为(LAI=305.296-4.951t+0.0266t2-4.689E-5t3).LAI与地上生物量(AB)的二次多项式关系模型(LAI=0.54+0.027AB-7.05E-5AB2)。
2.海北高寒矮嵩草草甸植被枯落物季节动态变化可用三次函数表达:L=-13.469+0.042M3。地下地上生物量比季节动态变化可用二次函数RS=206.128-44.956M+2.488M2表达,地下地上生物量比最低值出现在8月底。地下地上生物量比与地上生物量有很强的相关关系(RS=1.944+1.572×103/AB)。利用其回归方程及其植被地下地上比,对海北高寒矮嵩草草甸自1980年以来的30年植被净初级生产力和植被碳密度进行插补,得到海站近30年植被地上净初级生产力平均为360.872g/m2、地下净初级生产力平均为782.380g/m2,平均植被碳密度为457.3gC/m2。分析发现,海北高寒矮嵩草草甸植被地上和地下生物量有相同的变化规律,有些年份地上净初级生产力变化表现出比地下净初级生产力滞后一年的特点。
3.分析2001～2009年恢复后矮嵩草草甸、阴坡金露梅灌丛草甸、原生矮嵩草草甸、藏嵩草沼泽化草甸、阳坡矮嵩草草甸和滩地夏季放牧金露梅灌丛草甸的植被净初级生产力和植被碳密度发现,6种不同区域植被碳密度分别为433.2gC/m2、700.9gC/m2、397.0gC/m2、2900.0gC/m2、501.3gC/m2、644.3gC/m2,每年输入土壤的碳量分别为365.9gC/m2、646.7gC/m2、320.2gC/m2、2833.2gC/m2、432.5gC/m2、553.9gC/m2。植被总碳密度表现出减嵩草沼泽化草甸＞阴坡金露梅灌丛草甸＞滩地金露梅灌丛草甸＞阳坡矮嵩草草甸＞恢复后矮嵩草草甸＞原生矮嵩草草甸。海北站地区放牧利用使每年归入土壤的地上生物量碳素量减少了43.5％。恢复后矮嵩草草甸、阴坡金露梅灌丛草甸、原生矮嵩草草甸、阳坡矮嵩草草甸0～40cm土层的土壤碳密度分别为14.90kgC/m2、17.13kgC/m2、11.22kgC/m2、17.21kgC/m2,表现出恢复后矮嵩草草甸、阴坡金露梅灌丛草甸、阳坡矮嵩草草甸＞原生矮嵩草草甸。
4.通过克里格插值的衍生法KED生成的海北站附近植被碳密度分布图显示,此地区最大值和最小值分别为744.649gC/m2和4463.730gC/m2;海北站东部的藏嵩草草甸生物量碳密度非常集中。
5.假设放牧围栏由出入口到草场深处放牧强度是逐渐减小的。通过设计采样点并集植被净初级生产力和土壤样品分析发现,放牧围栏内放牧强度对植被碳和土壤碳的分布影响较为复杂。出入口附近羊群践踏频度大,土壤容重大(1.054g/cm3),形成重牧效应,土壤碳密度较小(13.87kg/m2)。植被碳密度因草场退化杂类草居多,植物根系发达表现出较高的水平(1.497kg/m2)。远离出入口的草场深处,由于放牧强度不断下降,植被碳密度下降(在离出入口的140m为0.746kgC/m2),但更远距离处反而有所升高(如离出入口的240m为1.417gC/m2)。其土壤碳密度变化复杂,随离出入口距离拉长,土壤碳密度表现出升高(如离出入口的130m为17.19kgC/m2)—下降(如离出入口的170m为12.62kgC/m2)一再升高(如离出入口的240m为14.39kgC/m2)的趋势。