青藏高原东缘高寒草地裂缝分布、发生机理及生态学效应研究
发布时间：2021-11-19 22:27
土壤开裂是陆地生态系统退化的一个重要过程及特征,可以影响土体结构、土壤性质、土体内水分运移、植物生长和群落物种分布等。目前,关于高寒草地开裂研究较为少见。本研究源于野外工作时发现的高寒草甸土壤开裂现象而展开。自2012-2019年,在青藏高原东缘高寒草地通过景观尺度调查、小尺度定点研究和微尺度斑块研究相结合的跨尺度方法,首先在景观尺度上调查裂缝在青藏高原东缘主体草地类型（高寒草甸、高寒草原和高寒沼泽草甸）的分布,以期了解土壤裂缝与土壤类型、气候因子和放牧强度等因素间的关系;其次选取高寒草甸的典型裂缝分布区作为小尺度定点研究区,建立3个裂缝与非裂缝对比样地,进一步探究土壤裂缝因子与17个潜在相关变量之间的关系,并找出放牧条件下引起高寒草地土壤开裂的主导环境因子;最后在微尺度上,选取27个裂缝斑块进行连续的土壤渗透、理化性状和植物群落调查,以评估裂缝形成后引起的水分和养分再分配以及对植物群落物种分布格局的影响,并进一步评估裂缝形成后对高寒草地可能造成的生态学影响。本研究结果对了解放牧扰动下高寒草地生态系统的退化和恢复过程有重要的意义。主要结果如下:（1）青藏高原高寒草地裂缝仅发生在过度放牧...
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
青藏高原三江源区草地生态退化的标志性“黑土滩”景象.A.在夏季拍摄的影像；B.在冬季拍摄的影像.影像均由作者本人拍摄,图片A已作为《LandDegradation&Development》杂
青藏高原东缘高寒草地裂缝分布、发生机理及生态学效应研究5放牧是草地生态系统退化最主要的影响因素(Kempetal.,2013,AkiyamaandKawamura,2007,李博,1997)。如果高寒草地大面积出现开裂，将会显著改变土壤的性质和结构，并影响水分和养分的再分配，进而作为新的干扰源影响植物群落的分布，裂缝处也会成为水蚀与风蚀等非生物因素作用和啮齿动物挖掘等生物因素作用的关键位置，最终导致相对均质化的草地破碎化，进而引起极重度退化。而如果对高寒草地裂缝进行研究，就必须先明晰其景观尺度的分布范围，明确裂缝是普遍性存在还是特殊性存在，进而对其可能产生的生态学效应开展准确的评估研究。图2.过度放牧下的青藏高原高寒草地发生裂缝,而仅围栏之隔的适度放牧高寒草地没有裂缝.经过连续几年野外的观察本研究将一年划分为两个时期(裂缝期和裂缝愈合期).Figure2.Analpinerangelandwithovergrazinghascracks,whereasarangelandwithaproperstockingrateiscrack-free(thetwoareasofrangelandwereseparatedbyonlyafence).Wedividedeachyearintotwoperiods(crackingandhealingperiod).1.3国内外裂缝研究现状分析1.3.1土壤裂缝概念土壤裂缝属于近年来土壤生态学领域研究的新兴热点之一（图3）。国内外关于
青藏高原东缘高寒草地裂缝分布、发生机理及生态学效应研究7图3.(A)关于土壤裂缝的研究论文在中国知网和国际WebofScience上的发文数量随年份的变化（中国知网和WebofScience中的搜索均以土壤裂缝为关键词）.(B)关于土壤裂缝的研究论文主要集中的学科领域(同一篇研究论文可能覆盖好几个学科领域，数据分析来自WebofScience的发文数据,因为国内知网关于土壤裂缝的论文数量非常有限且不易归类).Figure3.(A)ThechangesofthenumbersofresearchpapersconsideringsoilcrackinginChinahownetandtheWebofSciencealongwiththechangesofyear.(B)Theresearchpapersaboutsoilcrackshavefocusedonsomedisciplines(thesameresearchpapermaycoverseveraldisciplines,datawerefromtheWebofScience,becausethenumbersofpapersaboutsoilcracksonChinahownetwereverylimitedanddifficulttocategorize).1.3.2土壤裂缝研究主要集中在农田生态系统在农田生态系统中，土壤裂缝的形成一般受土体的不断的干湿交替所影响，水分被植物消耗或蒸发而脱水收缩进而导致土壤开裂(Greveetal.,2010,Vogeletal.,2005a,Zhangetal.,2016)，因为农田生态系统的好坏直接与作物和粮食生产有关而被研究者所广泛关注。当前关于裂缝的研究主题主要涉及农田耕作土壤中裂缝的形成原因、裂缝发育发展规律、裂缝形成后对水分入渗、溶质运移的影响(Zhangetal.,2014b,MitchellandVanGenuchten,1993,Novaketal.,2000,黄树辉&曾光辉,2006)，以及土壤耕作制度对土壤裂缝形成的作用和裂缝表面形态特征的量化分析等(Bandyopadhyayetal.,2003,Lopez-Bellidoetal.,2016)。土壤裂缝研究也正逐渐成为土壤学、水文学、生态学、环境科学、工程学等学科领域共同关注的热点之一。但迄今为止，关于土壤开裂的许
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原水-生态-人类活动考察研究揭示“亚洲水塔”的失衡及其各种潜在风险[J]. 姚檀栋. 科学通报. 2019(27)
[2]放牧强度对高寒草甸土壤理化性状和植物功能群的影响[J]. 牛钰杰,杨思维,王贵珍,刘丽,杜国祯,花立民. 生态学报. 2018(14)
[3]放牧干扰下高寒草甸物种和生活型丰富度与地上及地下生物量的关系[J]. 牛钰杰,杨思维,王贵珍,刘丽,杜国祯,花立民. 生态学报. 2018(08)
[4]退化草地生态恢复研究案例综合分析:年限、效果和方法[J]. 尚占环,董世魁,周华坤,董全民,龙瑞军. 生态学报. 2017(24)
[5]从青藏高原到第三极和泛第三极[J]. 姚檀栋,陈发虎,崔鹏,马耀明,徐柏青,朱立平,张凡,王伟财,艾丽坤,杨晓新. 中国科学院院刊. 2017(09)
[6]放牧作用下高寒草甸群落物种分布与土壤因子的关系[J]. 牛钰杰,杨思维,王贵珍,刘丽,杜国祯,花立民. 应用生态学报. 2017(12)
[7]1982～2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系[J]. 陆晴,吴绍洪,赵东升. 地理科学. 2017(02)
[8]多级干湿循环对农田土壤干缩裂缝演变特征的影响[J]. 张展羽,李文杰,王策,陈于,范世敏. 农业机械学报. 2016(12)
[9]短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响[J]. 杨思维,张德罡,牛钰杰,王贵珍,刘丽,楚彬,周延山,姬程鹏,花立民. 水土保持学报. 2016(04)
[10]划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响[J]. 李小龙,曹文侠,李文,张晓燕,徐长林,韦应莉,师尚礼. 草业学报. 2016(06)
硕士论文
[1]地裂缝扩展方向及影响带宽度研究[D]. 孟繁钰.长安大学 2011
[2]青藏高原天然草地综合顺序分类与遥感监测研究[D]. 陈钟.兰州大学 2010
本文编号：3505999
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
青藏高原三江源区草地生态退化的标志性“黑土滩”景象.A.在夏季拍摄的影像；B.在冬季拍摄的影像.影像均由作者本人拍摄,图片A已作为《LandDegradation&Development》杂
青藏高原东缘高寒草地裂缝分布、发生机理及生态学效应研究5放牧是草地生态系统退化最主要的影响因素(Kempetal.,2013,AkiyamaandKawamura,2007,李博,1997)。如果高寒草地大面积出现开裂，将会显著改变土壤的性质和结构，并影响水分和养分的再分配，进而作为新的干扰源影响植物群落的分布，裂缝处也会成为水蚀与风蚀等非生物因素作用和啮齿动物挖掘等生物因素作用的关键位置，最终导致相对均质化的草地破碎化，进而引起极重度退化。而如果对高寒草地裂缝进行研究，就必须先明晰其景观尺度的分布范围，明确裂缝是普遍性存在还是特殊性存在，进而对其可能产生的生态学效应开展准确的评估研究。图2.过度放牧下的青藏高原高寒草地发生裂缝,而仅围栏之隔的适度放牧高寒草地没有裂缝.经过连续几年野外的观察本研究将一年划分为两个时期(裂缝期和裂缝愈合期).Figure2.Analpinerangelandwithovergrazinghascracks,whereasarangelandwithaproperstockingrateiscrack-free(thetwoareasofrangelandwereseparatedbyonlyafence).Wedividedeachyearintotwoperiods(crackingandhealingperiod).1.3国内外裂缝研究现状分析1.3.1土壤裂缝概念土壤裂缝属于近年来土壤生态学领域研究的新兴热点之一（图3）。国内外关于
青藏高原东缘高寒草地裂缝分布、发生机理及生态学效应研究7图3.(A)关于土壤裂缝的研究论文在中国知网和国际WebofScience上的发文数量随年份的变化（中国知网和WebofScience中的搜索均以土壤裂缝为关键词）.(B)关于土壤裂缝的研究论文主要集中的学科领域(同一篇研究论文可能覆盖好几个学科领域，数据分析来自WebofScience的发文数据,因为国内知网关于土壤裂缝的论文数量非常有限且不易归类).Figure3.(A)ThechangesofthenumbersofresearchpapersconsideringsoilcrackinginChinahownetandtheWebofSciencealongwiththechangesofyear.(B)Theresearchpapersaboutsoilcrackshavefocusedonsomedisciplines(thesameresearchpapermaycoverseveraldisciplines,datawerefromtheWebofScience,becausethenumbersofpapersaboutsoilcracksonChinahownetwereverylimitedanddifficulttocategorize).1.3.2土壤裂缝研究主要集中在农田生态系统在农田生态系统中，土壤裂缝的形成一般受土体的不断的干湿交替所影响，水分被植物消耗或蒸发而脱水收缩进而导致土壤开裂(Greveetal.,2010,Vogeletal.,2005a,Zhangetal.,2016)，因为农田生态系统的好坏直接与作物和粮食生产有关而被研究者所广泛关注。当前关于裂缝的研究主题主要涉及农田耕作土壤中裂缝的形成原因、裂缝发育发展规律、裂缝形成后对水分入渗、溶质运移的影响(Zhangetal.,2014b,MitchellandVanGenuchten,1993,Novaketal.,2000,黄树辉&曾光辉,2006)，以及土壤耕作制度对土壤裂缝形成的作用和裂缝表面形态特征的量化分析等(Bandyopadhyayetal.,2003,Lopez-Bellidoetal.,2016)。土壤裂缝研究也正逐渐成为土壤学、水文学、生态学、环境科学、工程学等学科领域共同关注的热点之一。但迄今为止，关于土壤开裂的许
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原水-生态-人类活动考察研究揭示“亚洲水塔”的失衡及其各种潜在风险[J]. 姚檀栋. 科学通报. 2019(27)
[2]放牧强度对高寒草甸土壤理化性状和植物功能群的影响[J]. 牛钰杰,杨思维,王贵珍,刘丽,杜国祯,花立民. 生态学报. 2018(14)
[3]放牧干扰下高寒草甸物种和生活型丰富度与地上及地下生物量的关系[J]. 牛钰杰,杨思维,王贵珍,刘丽,杜国祯,花立民. 生态学报. 2018(08)
[4]退化草地生态恢复研究案例综合分析:年限、效果和方法[J]. 尚占环,董世魁,周华坤,董全民,龙瑞军. 生态学报. 2017(24)
[5]从青藏高原到第三极和泛第三极[J]. 姚檀栋,陈发虎,崔鹏,马耀明,徐柏青,朱立平,张凡,王伟财,艾丽坤,杨晓新. 中国科学院院刊. 2017(09)
[6]放牧作用下高寒草甸群落物种分布与土壤因子的关系[J]. 牛钰杰,杨思维,王贵珍,刘丽,杜国祯,花立民. 应用生态学报. 2017(12)
[7]1982～2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系[J]. 陆晴,吴绍洪,赵东升. 地理科学. 2017(02)
[8]多级干湿循环对农田土壤干缩裂缝演变特征的影响[J]. 张展羽,李文杰,王策,陈于,范世敏. 农业机械学报. 2016(12)
[9]短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响[J]. 杨思维,张德罡,牛钰杰,王贵珍,刘丽,楚彬,周延山,姬程鹏,花立民. 水土保持学报. 2016(04)
[10]划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响[J]. 李小龙,曹文侠,李文,张晓燕,徐长林,韦应莉,师尚礼. 草业学报. 2016(06)
硕士论文
[1]地裂缝扩展方向及影响带宽度研究[D]. 孟繁钰.长安大学 2011
[2]青藏高原天然草地综合顺序分类与遥感监测研究[D]. 陈钟.兰州大学 2010
本文编号：3505999
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