【论文精选】东祁连山高寒草地地上生物量的时空变化

全球广泛分布的草地是重要的陆地生态系统类型，有生产牧草、防止侵蚀、治理沙化、等许多服务功能。准确了解其生物量特征在不同地区和草地类型的时空变化，是评价和预测草地结构与功能的基础，如土壤抗冲性、有机碳含量均与草本生物量显著正相关。我国草地约占国土陆地面积1/3，其中干旱半干旱区温带草地及主要分布在青藏高原的高寒草地是欧亚草原的重要组分。理解高寒山地生物量复杂变化规律，逐渐成为相关领域研究热点。

我国甘肃省高寒草地面积较大，达398.7万hm²，占全省草地总面积的24.8%，主要分布在甘南高原、祁连山地和西秦岭等海拔2400m以上高山地区。其中在作为西北重要生态屏障和水源区的祁连山东段的天祝藏族自治县，是重要的高寒草地分布区，平均海拔3000m以上，因受长期过度放牧及农垦等影响，原本脆弱的草地不断退化，如20世纪50年代以来的面积减少、产草量下降、荒漠化和载畜能力降低等，草地退化率达46.9%，超载率达69.1%，伴随出现了不断加剧的鼠害、虫害和毒草危害及严重水土流失和土壤碳释放等问题。为解决这些问题，需准确量化草地生产力和载畜能力的时空变化。

我国较多研究了不同地区和类型草地的生物量，但因研究方法和资料来源不同，差异较大；对草地生物量时空变化的认识和估算还明显不足，甚至存在争议，尤其高寒草地生物量研究还非常缺乏。高寒草地的生物量形成特点明显，并影响其生产力与利用价值及碳汇功能。近年来在东祁连山高寒草地的有一些研究，多侧重不同海拔的地上生物量、群落结构、物种组成及与土壤水分和环境因子的关系等，还缺乏地上生物量时空变化研究，尤其海拔3000m以上，限制着对高寒草地生物量的科学认识。因此，笔者在甘肃省天祝县调查了禁牧条件下草地地上生物量随坡向和坡位的空间差异及生长季内时间动态，以为其合理利用与优化管理提供基础资料和科学基础。

研究地点是地处甘肃省天祝县抓喜秀龙乡的甘肃农业大学高山草原试验站，海拔2960~3300m。属大陆性冷温半干旱气候，年均气温－0.1℃，最冷月(1月)和最热月(7月)平均气温为－11.3℃和23.6℃，>0℃的年积温1380℃左右；年日照时间2663h；年蒸发量1592mm，年降水量476mm，其中66%集中于7—9月，水热同期。无绝对无霜期，仅分冷、热两季，春季常有旱象及暴风雪。草地的生长季是5—9月，生长期120~140d。土壤以亚高山草甸土、亚高山黑钙土等为主，厚约40~80cm，土壤pH值7.0~8.2，有机质质量分数10%~16%。植被以嵩草(Kobresia bellardii)、苔草(Carex spp.)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)、棘豆(Oxytropis spp.)、狼毒(Stellera chamaejasme)、委陵菜(Potentilla chinensis)和禾本科的针茅属(Stipa)、披碱草属(Elymus)及早熟禾属(Poa)的一些种为主，并伴有其他杂草；群落总盖度较高，可达88%~99%。

在同一牧户用作冷季牧场(每年9月底到翌年4月中下旬放牧)的典型天然高寒草地的一个典型阴坡和阳坡的下、中、上坡位，各设1个20m×20m的样地，研究期间无放牧利用和人为干扰；同时在草原站附近平地设1个对照样地，研究期间放牧利用和人为践踏等较频繁

2016年6—9月每月上旬(6月1日(5月29日)、7月5日、8月4日、9月9日)，于各样地设立4个1m×1m样方。对样方的地上生物量，植被等相关指标进行调查统计。随后将数据进行整理分析，得出东祁连山高寒草地地上生物量的坡面变化和时间动态特征为：

1) 草本地上生物量的生长季均值，在无放牧和人为干扰条件下，阳坡稍低于阴坡，但二者都高于受放牧利用和人为干扰的平地样地。

2) 草本地上生物量的坡位差异总体上显著，生长季均值阳坡为下坡＞中坡＞上坡，阴坡为下坡＞中坡＞上坡，阳坡坡位差异较稳定和更显著。坡位间的差异和比例有生长季变化，每次测定有所不同。

3) 各坡向和坡位的草本地上生物量在生长季内均是先快速生长后减缓生长，且邻月测值多数差异显著(P＜0.05)，但具体时间的生长速率受坡向、坡位、物候影响而明显不同。

阳坡、阴坡和平地的草本地上生物量时间变化

4) 高寒草地地上生物量时空变化较复杂，除放牧利用和人为活动外，还受影响坡位差异的坡面水分再分配及土层厚度、影响坡向差异的太阳辐射和温度等微气象条件、影响草本种类组成的立地环境等影响，未来定量研究多因素影响下草地生物量变化规律时应予考虑。

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