国家重点基础研究发展计划(2007CB411504) 作品数:32 被引量:923 H指数:18 相关作者: 王根绪 胡宏昌 刘光生 任东兴 高永恒 更多>> 相关机构: 中国科学院 兰州大学 中国科学院研究生院 更多>> 发文基金: 国家重点基础研究发展计划 国家自然科学基金 中国科学院“百人计划” 更多>> 相关领域: 天文地球 农业科学 生物学 水利工程 更多>>
青藏高原生态系统土壤有机碳研究进展 被引量:33 2009年 作为"世界第三极"的青藏高原,高寒生态系统是青藏高原主要的生态系统之一。它本身是一个复杂而又特殊的系统,因其独特的自然地理环境而形成的高寒土壤更有其独特的性质。本文首先综述了青藏高原高寒生态系统的土壤有机碳储量、估算方法的研究进展及造成估算结果差异的原因,随后对高寒土壤有机碳排放的观测试验进行了综述,探讨了气候变化对高寒生态系统土壤有机碳源汇效应的影响。目前,全球变暖的趋势正在加剧,40年来,青藏高原气温平均上升了约0.3~0.4℃,冻土面积正广泛退缩,这直接导致青藏高原高寒生态系统发生了以植被覆盖度减少、高寒草原草甸面积萎缩等为主要形式的显著退化,植被生产力和土壤有机碳输入量都减少,而温度升高加快了土壤有机碳分解速率,从而影响到高寒生态系统的碳循环和碳储量。青藏高原土壤有机碳的源汇效应问题已成为研究的热点,但是到目前为止,温度升高到底如何影响土壤有机碳的动态变化没有明确的定论,为此,我们必须从长期的观测试验来说明气候变化对土壤碳库的源汇效应。 李娜 李娜 王根绪 高永恒关键词:青藏高原 土壤有机碳 CO2排放 气候变化 长江源多年冻土区典型小流域水文过程特征研究 被引量:15 2009年 基于长江源风火山多年冻土区典型小流域2004—2007年的观测资料,运用回归和统计分析方法,探讨了气温、地温、降水、土壤水分与径流的响应关系.结果表明:5—9月为研究流域的水文过程活跃期,该时段的径流量占全年总径流量的85%;径流过程中存在春汛和夏汛,夏汛洪峰值明显高于春汛.径流过程中不同时段具有不同的影响主导因子,春汛期主要是65 cm以上的土壤温度和水分起主导作用;夏季枯水期40 cm以上土壤水分与径流是负相关,深层地温和土壤水分起主导作用;夏汛期气温、降水起主导作用;秋季枯水期的影响因子依次为土壤温度、水分及气温.多年冻土区降水大部分冻结在土壤中或者用来补充土壤水分的亏缺,不能直接产流,只有在春汛和夏汛期间与径流保持一定的相关关系. 李太兵 王根绪 胡宏昌 刘光生 任东兴 王一博关键词:水文过程 青藏高原多年冻土区植被盖度变化对活动层水热过程的影响 被引量:41 2009年 不同植被盖度变化下活动层水热过程是多年冻土区水能循环中一个重要的不确定因素.为了研究植被盖度变化对活动层水热过程的影响,在青藏高原多年冻土区,选择坡向、坡型和坡度趋于一致植被覆盖度分别为92%、65%、30%的坡面建立天然径流观测场,观测多年冻土活动层中的地温和水分状况.结果表明:活动层开始冻结和消融时间随着植被盖度的减少不断提前,且冻结持续时间缩短;随着植被盖度减小,活动层地温水分变化速率增大,植被起到抑制土壤地温水分变化速率的作用;植被盖度对夏季融化过程和秋季冻结过程活动层地温和水分的影响明显大于冬季降温和春季升温过程,对融化过程的影响较冻结过程更明显. 刘光生 王根绪 胡宏昌 李太兵 王俊峰 任东兴 黄雅娟关键词:青藏高原 多年冻土 植被盖度 活动层 三江源区不同退化演替阶段高寒草甸土壤酶活性和微生物群落结构的变化 被引量:94 2014年 对三江源区不同退化演替阶段的高寒草甸土壤酶活性和微生物群落结构进行分析,结果表明:1)土壤微生物种类和数量并不随着高寒草甸的退化而降低,而是在中度退化阶段达到最高;2)不同退化演替过程。中度退化阶段土壤微生物的结构更加复杂;3)不同土层中,0~10cm.土壤微生物的多样性更加丰富,其群落结构能更好地适应外界环境的变化;4)5种土壤酶的酶活性均随土层深度的增加而显著降低(P〈0.05)。在不同退化演替阶段,碱性磷酸酶的活性随演替的进行而显著降低(P〈0.05);蛋白酶和多酚氧化酶的酶活性最大值出现在中度退化演替阶段,最小值则在未退化阶段(原生植被)出现;蔗糖酶和脲酶活性在4个演替阶段中均无显著变化(P〉0.05)。不同酶活性对外界环境变化敏感性不同,蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶具有较高的敏感性,而脲酶和蔗糖酶活性的敏感性较低;5)土壤酶活性与土壤微生物在高寒草甸不同退化演替阶段具有显著相关性(P〈0.05)。土壤酶活性、土壤微生物群落结构可以作为一个综合指标,来指示三江源区高寒草甸的演替阶段和退化程度。 胡雷 王长庭 王根绪 马力 刘伟 向泽宇关键词:高寒草甸 土壤酶活性 土壤微生物群落 青藏高原沼泽草甸生态系统环境因子及其近地表CO2体积分数对气温升高的响应 被引量:3 2009年 采用自然升温方式,利用OTCs系统对青藏高原沼泽草甸生态系统分别进行3~5℃(OTC-80)和1~2℃(OTC-40)升温处理,研究环境因子对气温升高的响应及其与近地表CO_2体积分数的关系。结果表明:在日平均气温分别增高4.05,2.13℃的条件下,5 cm土壤温度平均上升3.67,1.65℃,而0~5 cm土壤含水量则分别下降7.9%,2.1%;系统内近地表CO_2体积分数比对照点的分别提高29.3, 9.8μL/L。气温升高将促使青藏高原气候进一步向暖干化发展,碳库流失加剧,对全球气候变暖起正反馈作用。敏感性分析表明:5 cm上壤温度是影响OTC-80系统内和对照点近地表CO_2体积分数变化的最敏感因子,0~5 cm土壤水分是影响OTC-40系统内近地表CO_2体积分数变化的最敏感因子。 王俊峰 王根绪 吴青柏关键词:气温升高 青藏高原 模拟增温对长江源区高寒草甸土壤养分状况和生物学特性的影响研究 被引量:50 2010年 采用增温棚模拟增温的方法,对比研究了青藏高原腹地的风火山地区典型的高寒沼泽和高寒草甸在两种增温梯度条件下的土壤养分状况、微生物生物量碳氮和酶活性对温度升高的响应。结果表明:(1)模拟增温显著提高了增温棚内的气温和5 cm土壤温度,高寒沼泽草甸区不封顶增温棚平均气温和5 cm土壤温度分别较对照升高2.54℃和0.68℃,封顶增温棚平均气温和5 cm土壤温度分别较对照提高4.99℃和1.43℃;高寒草甸区内不封顶和封顶增温棚5 cm土壤平均温度分别较对照提高0.31℃和3.93℃。(2)模拟增温对两种草甸土壤养分含量的变化表现不一致,高寒沼泽草甸中开顶和封顶式增温棚0~5 cm土层中土壤有机碳和全氮含量降低,5~20 cm土层中却增加;相反的,高寒草甸中开顶和封顶式增温棚0~5 cm土层中土壤有机碳和全氮含量增加,5~20 cm土层中减少。(3)模拟增温显著提高了土壤微生物生物量碳、氮的含量,但由于封顶式增温棚增温幅度过大,抑制了微生物的代谢活动,导致微生物生物量碳、氮降低。(4)模拟增温使土壤过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶的活性在两种草甸中均有不同程度的提高,碱性磷酸酶活性减小,蔗糖酶活性在两种草甸中表现出不一致的变化情况。同时,封顶增温棚内的过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶活性增加的幅度,蔗糖酶和碱性磷酸酶减少的幅度均小于开顶式增温棚内的酶活性。两种草甸土壤有机碳和全氮含量的变化对模拟增温的响应情况不一致,这与不同类型草甸中土壤理化性质、水热状况、土壤代谢、植物种类及土壤生物(动物和微生物)区系、数量和生物多样性等因子有关。 李娜 王根绪 高永恒 王俊峰 柳林安关键词:模拟增温 高寒草甸 土壤有机碳 土壤酶活性 Temporal and spatial variations of the active layer along the Qinghai-Tibet Highway in a permafrost region 被引量:57 2012年 Using monitored active layer thickness(ALT) and environmental variables of 10 observation fields along the Qinghai-Tibet Highway in permafrost region of the Qinghai-Tibetan Plateau(QTP),a model for ALT estimation was developed.The temporal and spatial characteristics of the ALT were also analyzed.The results showed that in the past 30 years ALT in the study region increased at a rate of 1.33 cm a-1.Temperatures at the upper limit of permafrost and at 50 cm depth,along with soil cumulative temperature at 5 cm depth also exhibited a rising trend.Soil heat flux increased at a rate of 0.1 Wm-2 a-1.All the above changes demonstrated that the degradation of permafrost happened in the study region on the QTP.The initial thawing date of active layer was advanced,while the initial freezing date was delayed.The number of thawing days increased to a rate of 1.18 da-1.The variations of active layer were closely related to the permafrost type,altitude,underlying surface type and soil composition.The variations were more evident in cold permafrost region than in warm permafrost region,in high-altitude region than in low-altitude region,in alpine meadow region than in alpine steppe region;and in fine-grained soil region than in coarse-grained soil region. LI Ren ZHAO Lin DING YongJian WU TongHua XIAO Yao DU ErJi LIU GuangYue QIAO YongPing关键词:多年冻土区 青藏公路 多年冻土地区 活动层厚度 放牧强度对川西北高寒草甸植物生物量及其分配的影响 被引量:54 2008年 研究了四川省红原县境内4个不同放牧强度下高寒草甸植物群落的物种组成、生物量及其分配特征。随放牧强度的增加,植物群落表现出由垂穗鹅冠草(Roegneria nutans)和垂穗披碱草(Elymus nutans)等禾草为优势种的群落向以川嵩草(Kobresia setchwanensis)和高山嵩草(Kobresia pygmaea)等莎草为优势种的群落演替的趋势。生长季节6—9月,草甸植物地上生物量以不放牧为最高,重度放牧显著小于不放牧;地下生物量随放牧强度的增加而呈增加趋势,重度和中度放牧显著高于不放牧和轻度放牧。不放牧、轻度、中度和重度放牧草地6—9月4个月植物总生物量平均值分别为1543.3、1621.6、2294.7和2448.5g·m-2,地下生物量占总生物量比例大小排序为重牧(87.8%)>中牧(81.8%)>轻牧(76.2%)>不放牧(69.2%)。草甸植物生物量的变化主要是由于放牧作用下植物群落优势种的变化而引起的,其分配比例的变化反映了草甸植物对放牧干扰的适应。 高永恒 陈槐 罗鹏 吴宁 王根绪关键词:放牧 物种组成 高寒冻土地区草甸草地生态系统的能量-水分平衡分析 被引量:27 2008年 为了揭示青藏高原高寒地区土壤冻融过程对地表-植被-大气三者之间能量-水分循环的影响,在青藏高原风火山左冒孔流域(长江源)开展了不同植被盖度条件下冻土活动层水热状态的野外观测(在30%、60%、90%的草甸盖度下观测分层土壤水分及温度)和相关试验.选取考虑了积雪、植被覆盖及枯枝落叶层对土壤冻融影响的水-热-盐分耦合模型SHAW为动力学约束模型,进行参数率定及其模拟计算.结果表明:青藏高原地气间的能量交换主要受冻土、植被生长和地表土壤含水量的影响,并且呈明显的季节性变化;未退化高寒草甸草地对青藏高原冻土具有明显的隔热保温作用,可以降低冻土对气候变化的响应.在土壤活动层冻结过程期间,土壤水分具有向表层和深层两向分流汇聚的特征,植被覆盖变化对水分运移通量有明显影响. 周剑 王根绪 李新 杨永民 潘小多关键词:冻土 土壤水分 陆面过程 能量平衡 植被盖度 长江源区高寒草甸蒸散发过程及影响因子 被引量:8 2009年 蒸散发的研究迄今仍然是陆面水文水循环研究中的薄弱点.高寒草甸生态环境变化中,土壤和草甸的蒸散发过程是参与多年冻土区水分循环的重要因子吼对高寒草甸生态水文过程的研究具有极其重要的意义.但由于环境的限制和试验的困难性,对青藏高原尤其是长江源区蒸散发的研究还较为薄弱. 范晓梅 刘光生 王根绪 胡宏昌 李太兵 任东兴 王一博关键词:高寒草甸 蒸散发 生态环境变化 生态水文过程 多年冻土区 水分循环