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高寒草地生物地球化学过程学科组揭示适度放牧可以显著提高青藏高原高寒草甸水分利用效率

2021-12-22  

  水分利用效率是影响草地生态系统生产力及草地健康状况的重要指标。放牧是高寒草甸最重要利用方式,长期超载放牧是引起草地退化的主要原因。适度放牧可以提高草地资源利用率、提升植物群落物种丰富度和多样性。稳定碳同位素δ13C值可用来指示植物长期水分利用效率变化。

  2020年生长季8月下旬,中国科学院西北高原生物研究所高寒草地生物地球化学过程学科组在青海省门源县皇城乡进行植物和土壤样品采集,基于稳定碳同位素测试指标δ13C值,研究不同放牧强度高寒草甸优势物种、共存物种以及功能群及群落水平水分利用效率变化,并结合环境因子探讨其适应机制。结果表明:物种尺度,叶片δ13C值在中度放牧状态下呈现出最高值;功能群尺度,中度放牧禾本科和莎草科水分利用效率最高,豆科和杂类草在重度放牧处理时呈现出最高值;群落尺度,中度放牧状态下水分利用效率显著高于围封状态和重度放牧状态(图1)。采用结构方程模型解析蒸散量、全氮、全磷和土壤含水量等因素对水分利用效率的影响(图2),发现蒸散量是高寒草甸水分利用效率的主要调控因子,对水分利用效率的变化呈现出极显著负效应影响,直接效应系数值为-0.885,间接效应系数值为0.204。

  相关研究结果于2021年12月,以 Moderate grazing increases water use efficiency for environmental health in alpine meadow on the Tibetan Plateau 发表在 JCR 一区期刊 Frontiers in Ecology and Evolution (IF=4.171)。该研究得到青海省寒区恢复生态学重点实验室开放课题和国自然面上基金共同资助(31770532)。硕士研究生王云英为论文第一作者,研究员杜岩功为通讯作者。

  论文链接:https://doi.org/10.3389/fevo.2021.684321

1  不同放牧强度高寒草甸共存物种植物δ13C

2  环境因子对植物水分利用效率影响的结构方程图