高寒草地生态系统生产力维持和提高的关键过程及其机理研究

Degradation of alpine grassland ecosystems and climate change are the most serious issues on the Tibetan plateau now. Four alpine grasslands with different land uses and degradation conditions (i.e. no grazing, moderate grazing, heavy and extreme degratations) will be used as our enperimental platforms under different treatments of moderate grazing, nutrient and water additions, and grazing with warming. The project will detemine the effects of temperature, water or rainfall, nutrients and species composition or diversity on maintance and improvement of plant productivity using some related techniques of field survey, isotope, Li-cor6400 and Li-cor8100.In particular, it will reveal the relationships between plant diversity especially root diversity and its niche complementary and plant productivity and the relationships how to vary with resource availbility. The responses and adapatations of plant species and functinoal groups to grazing and warming will be researched. The fundamental data and theorical-applications will be provided about how to balance the function of plant production and environmental conservation for the alpine grasslands in the region based on the project.

青藏高原目前面临的最大环境问题就是高寒草地生态系统的退化和气候变化。因此，如何维持和提高高寒草地植物生产力水平是我们急需解决的科学和实践问题。该项目针对利用方式和退化程度不同的4种高寒草地（自然状态、适度放牧、严重退化和极度退化草地），利用野外样带调查和控制试验平台（资源添加、物种变化、放牧和增温试验平台），应用常规群落学调查、同位素标记、光合和土壤呼吸测定以及室内分析等技术，研究4种主要驱动因子（温度、水分、养分、植物组成等）独立及其交互作用对植物生产力和生态系统固碳潜力的影响，系统探讨高寒草地生产力维持和提高的措施及其机理；阐明植物多样性特别是根系多样性和生态位分化与生产力之间的关系、及其响应和反馈不同资源有效性变化的规律；揭示高寒草甸主要植物和植物类群对适度放牧和气候变化（温度或水分）的适应性策略和机理；为提高高寒草地生态系统的生产－生态功能提供基础数据和理论基础。

青藏高原目前面临的最大环境问题就是高寒草地生态系统的退化和气候变化。因此，如何维持和提高高寒草地植物生产力水平是我们急需解决的科学和实践问题。该项目利用野外样带调查和6个控制试验平台（包括温度、降水、放牧和养分添加），应用常规群落学调查、同位素标记、光合和土壤呼吸测定以及室内分析等技术，系统探讨高寒草地生产力维持和提高的过程及其机理。通过研究发现如下主要结果和结论：.1、.增温和降温对主要植物种群和群落物候序列存在非对称和非线性的影响。早花植物对降温更敏感，而中花植物对增温更敏感；相对于其它物候序列而言，结实的物候期则保持相对稳定；增温主要通过延长开花期而延长生长季，但降温主要通过延长果后营养期而延长生长季。因此，主要植物物候期生态位的分离及对气候变化响应的分异是物种共存的机制之一。.2、.适度放牧对矮嵩草草甸物种丰富度和多样性没有显著影响，原位增温对其植物丰富度的降低作用随着增温时间的延长而消失；然而，山体垂直带双向移栽试验表明，增温和降温均提高了其植物丰富度，其主要原因是原位增温没有考虑到物种的迁移作用的影响。说明原位增温试验可能高估了增温对植物多样性的负面影响。.3、.增温对矮嵩草草甸植物地上净初级生产力的提高程度随着增温时间的延长而降低；而降温降低了地上初级生产力，但增温和降温的影响是非对称的；土壤温度、降水量、植物多样性、生长季长度等与地上净初级生产力均呈显著正相关，但物种组成变化对地上净初级生产力的影响更大。增温降低了地上净初级生产力的稳定性，但降温对其的影响不显著。物种丧失对生产力的影响因不同物种而异。.4、.增温和放牧改变了土壤不同氮形态的可利用性，从而改变了主要植物利用氮的策略；与微生物相比，放牧增加了植物对氮的竞争能力。氮、磷添加试验表明，氮肥对小嵩草草甸地上净初级生产力的影响比磷肥的影响更大，且存在相互作用。说明土壤中氮、磷对植物生长存在限制作用。