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青藏高原作为世界第三极,其高寒草地生态系统的脆弱性及对气候变化影响的敏感性使得该地区成为全球变化研究的典型区域之一。有许多研究表明温度和水分变化对青藏高原高寒草地生态系统有显著的的影响。已有的研究表明,气温升高改变了青藏高原高寒草甸植物群落物种组成、物种多样性以及植物生产(包括地上净初级生产力和地下生物量)。但是不同温度梯度以及温度与水分耦合处理对群落结构和生产力的影响研究还较少。本文依托西藏大学-中国科学院青藏高原研究所那曲生态环境综合观测研究站,以青藏高原高寒小嵩草草甸生态系统作为研究对象,主要研究梯度增温和水分耦合处理对群落结构和初级生产力的影响,探讨不同温度及水分条件下群落物种组成、物种多样性以及初级生产力的变化。试验设计包括两部分,一部分是4种梯度增温(不增温、增温1℃、增温2℃、增温4℃)与增水(不增水(NW)和增水50%(AW))共8种处理;另一部分是在上述增温(不增温和增温2℃)及增水(不增水(NW)和增水50%(AW))试验的基础上,再增加减水50%(DW)处理,每个处理4次重复,小区为随机区组设计,主要观察群落物种组成、丰富度、多样性、地上和地下生物量等指标。该试验2013年观测本底数据,2014年7月份正式运行。对西藏那曲小嵩草草甸进行为期2年增温增/减水研究,得到以下初步结果: 1、梯度增温和增水效应 (1)梯度增温和增水处理对物种丰富度的影响因梯度增温而异,增温1℃对物种丰富度影响不显著,但增温2℃则显著提高了28.1%物种丰富度,继续增温到4℃对物种丰富度的影响则不显著,说明群落物种丰富度对温度的响应不是线性的,且物种丰富度的年际变异显著,总体上2015年样地物种数数目比2014年显著提高29.9%。梯度增温和增水以及二者交互作用对群落物种多样性以及物种均匀度均无显著影响。 (2)增温4℃相对于增温2℃显著提高禾草的高度和盖度,对群落其他功能群高度盖度无显著影响;增温只显著提高肉果草的高度,且增温2℃和4℃都显著提高了其地上生物量,梯度增温对群落中其他物种高度及地上生物量无显著影响。梯度增温以及与水分的互作对群落主要物种的盖度无显著影响,但增水处理显著提高群落中二裂委陵菜和小嵩草的盖度,对其他主要物种盖度影响不显著;增水对不同功能群植物盖度无显著影响且均不存在互作效应,但年际变异显著,总体来说禾草及杂草盖度在2015年显著高于2014年,可能是由于增温时间延长,植物返青期提前导致。 (3)梯度增温以及与水分的交互作用对群落地上生物量无显著影响,但水分主效应对地上生物量影响显著,2014年6月中旬及7月中下旬,增水显著降低地上生物量,其他生长季节增水的效果则不显著;2015年6月中旬到8月初,地上生物量随增水显著提高,后期增水的作用不显著,可能是由于生长速率加快导致增水的作用不显著。温度和水分以及二者交互作用对群落地下生物量影响不显著,不同深度根系生物量差异显著,根系主要存在于0-10cm土层中。 2、增温和增/减水效应 (1)在不增温和增温2℃的背景下,减水以及与温度的交互作用对群落中物种丰富度和多样性以及均匀度指数无显著影响。 (2)群落主要物种高度受水分以及与温度的交互作用影响不显著,但水分对群落中主要物种的盖度影响显著,减水主效应显著降低二裂委陵菜和肉果草在群落中的比例,对群落中其它主要物种则无显著影响,且不存在互作效应;减水显著提高钉柱委陵菜地上生物量,却显著降低二裂委陵菜的生物量,对群落其他主要物种地上生物量影响不显著且不存在互作效应;2014年减水对群落不同功能群植物高度及盖度无显著影响,但2015年减水显著降低杂草盖度,其他功能群植物盖度与水分关系未达到显著水平,且均不存在互作效应。 (3)减水显著提高2015年8月初群落地上生物量和群落盖度,可能是由于干旱导致群落中耐旱型禾草比例增加导致,在其它的生长季节减水对群落生物量的影响不显著,且不存在互作效应。总体来说,减水会使群落生物量有降低的趋势,但在较干旱年份的生长旺季,减水会显著提高群落地上生物量。减水对根系生物量的分配无显著影响,根系生物量主要集中在0-10cm土层,生物量约为2129.67g·m-2,显著高于下层根系生物量。