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  • 地理位置

    海北高寒草甸生态系统通量观测站(海北站)位于青藏高原东北隅祁连山北支冷龙岭东段南麓。地理坐标为37°37′N,101°19′E,海拔3190 m,依托单位中国科学院西北高原生物研究所。站区建有通量塔3座,分别为高寒矮嵩草草甸(37°36.766′N,101°18.768′E,海拔3216 m)、高寒金露梅灌丛草甸(37°39.912′N,101°19.870′E,海拔3358 m)和高寒藏嵩草+帕米尔苔草沼泽化草甸(37°36.505′N,101°19.640′ E,海拔3357 m)。该站代表了青藏高原东北部典型高寒草地生态类型。

  • 气象特征

    海北站位于亚洲大陆腹地,具有明显的高原大陆性气候,东南季风微弱。高海拔条件制约,气温极低,无明显四季之分,仅冷暖季之别,干湿季分明。年平均气温-1.2 ℃,最热月(7月)平均气温10.4 ℃,最冷月(1月)平均气温-14.4 ℃,极端最高气温27.6 ℃,极端最低气温-37.1 ℃。日均气温≥0 ℃的积温为1104.4 ℃,无霜期20 d。年均降水量535.2 mm,植物生长期的暖季(5-9月)降水量437.5 mm,占年降水量的82%,非生长季的冷季(10月—翌年4月)降水量97.7 mm。年内日照时数达2451.7 h,日照百分率为55%。太阳总辐射达达6348.5 MJ/m2

  • 植被与土壤

    以矮嵩草(Kobresia humilis) 为建群种的高寒矮嵩草草甸植被类型主要分布在土壤湿度适中的平缓滩地和山地半阳坡区域,主要优势种及伴生种有垂穗披碱草(Elymus nutans)、异针茅(Stipaaliena)、麻花艽(Gen tiana straminea)、甘肃棘豆(Oxytropis kansuensis)、冷地早熟禾(Poa crmophila)、山地早熟禾(Poa praten)、草地早熟禾(Poa Pratensis)、摩玲草(Morina chinensis)、柔软紫菀(Aster flaccidus)等,种类组成较多。植物生长末期植被盖度可达98%以上,冠层平均高度 25cm左右,地上生物量(NPP)在330—467 g/m2之间,平均约393.2 g/m2。土壤为亚高山草甸土。0—40 cm层次土壤有机质含量为5.85%,土壤氮含量为0.33%。
    金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸植被类型主要分布在土壤湿度相对较高的山地阴坡及河谷沿岸,除建群种的金露梅外,主要优势种及伴生种有矮嵩草(Kobresia humilis)、羊茅(Festuca ovina)、异针茅(Stipa aliena Keng)、紫羊茅(Festuca rubra)、麻花艽(Gen tiana straminea)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)、银莲花(Anemone cathayensis Kitag)、藏异燕麦(Helictotrichon tibeticum)、珠芽廖(Polygonum viviparum L.)等,种类组成相对丰富。植物生长末期植被盖度可达85%左右,冠层上部的金露梅冠面高度大60cm,下层草本植物平均高度 18cm左右,地上生物量(NPP)在223—378g/m2之间,平均约284.4 g/m2。土壤为高山灌丛草甸土。0—40 cm层次土壤有机质含量为11.94%,土壤氮含量为0.62%。
    在土壤湿度很高,排水不畅及河谷沿岸形成有青藏嵩草+帕米尔苔草建群种的沼泽化草甸,伴生种有华扁穗草草(Blysmus sinocompressus)、黑褐苔草(Carex atrofusca) 、青藏苔草(Carex moorgropt)、湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)、斑唇马先蒿(Pedicularis longiflora subsp. tubiformis)、星状风毛菊(Saussurca stilla)等,种类组成相对较少。植物生长末期植被盖度可达88%,冠层平均高度 25 cm左右,地上生物量(NPP)在229—347g/m2之间,平均约300.1 g/m2。土壤为泥炭沼泽土。0—40 cm层次土壤有机质含量为28.08%,土壤氮含量为1.27%。
    3种植被类型植物生长低矮,群落结构简单,初级生产力低等。土壤发育年轻,土层浅薄,有机质含量丰富等特征。

  • 观测系统

    通量观测系统的设备组成: CSAT3超声风速仪(Campbell,USA),Li7500 CO2/H2O(Li-cor,USA)红外气体分析仪 。 通量塔高度:矮嵩草草甸220 cm,金露梅灌丛和沼泽草甸250 cm 。超声风速仪和红外分析仪安装高度:矮嵩草草甸220 cm,金露梅灌丛和沼泽草甸250 cm 。空气温湿度安装高度110 cm和220 cm,辐射安装高度150 cm,土壤温度安装深度为-2, -5,-10,-20,-30,-40,-50,-60和-70 cm,土壤湿度为-5,-20和-50 cm。数据采样频率为10 Hz,通量平均时间为30 min。
    矮嵩草草甸通量开始观测时间为2001年8月,金露梅灌丛和沼泽草甸通量开始观测时间为2002年9月。

  • 负责人

    李英年

    E-mail:ynli@nwipb.ac.cn

  • 通量观测负责人

    李英年           研究员

    魏永林           高级工程师                 

  • 观测研究骨干

    李红琴            副研究员

     张法伟            副研究员

    刘吉红           工程师

  • 科技部"973"

    1. 子专题“海北高寒草甸生态系统碳氮水通量观测研究       (李英年    2010-2014)

  • 中科院战略先导

    1. 应对气候变化的碳收支认证及相关问题项目:子课题“青藏高原草地固碳现状、速率、机制和潜力”加强点。       (李英年   2011-2015)

    2.“青藏高原多层圈相互作用及其资源环境效应”项目:子课题“典型地区植物多样性保护和水源涵养等功能变化过程与机制”       (李英年  2012-2016)

  • 国家自然基金

    1.放牧管理对高寒草甸夏季牧场固碳潜力影响的定量化评估       (李英年   2011-2013)

    2.高寒草甸冬季牧场放牧梯度下植被-土壤可实现固碳潜力及最适放牧强度的研究      (李英年    2013-2016)

    3.放(禁)牧梯度下高寒草甸水源涵养功能效应及最适放牧强度的研究     (李红琴    2014-2016)

  •  

    1.  揭示了高寒生态系统中,矮嵩草草甸、金露梅灌丛、草甸化草原均具有显著的碳汇功能(约分别为-200gC/m2、-120gC/m2和-75gC/m2;负值为吸收),而高寒湿地则为碳源(约85 gC/m2)。报道了高寒生态系统的能量和碳通量的时间变动特性及光温水等因子对碳收支的影响,证明植被类型生态系统呼吸速率对温度敏感性有所不同,一般随土壤湿度增大或土壤有机质增大Q10有所增大。控制和影响碳通量的因子有光合辐射、温度、降水、昼夜温差等。其中温度、辐射在不同的分布尺度上(范围)具有不同的影响效应。不论何种植被类型,生长季净生态系统CO2的交换量与光合有效辐射具有显著的相关性。生长季的生态系统表观光量子产额、生态系统最大光合速率和生态系统呼吸在植物生长季具有明显的季节动态变化。

    2.  针对高寒草甸生态系统耗水量、植物水分利用率以及土壤水分动态变化进行了耗水量季节划分,并基于温度和降水对植被生物量、净初级生产量的影响研究,对过去11年来植被水分利用率研究发现,植被地上和地下净初级生产量的平均水分利用率分别为0.958g/(m2mm)和2.326g/(m2mm)。

    3.  同时在不同程度退化草地的研究中发现,高寒草甸退化程度不同其土壤容重及最大持水能力有所不同,从重度退化到轻度退化,植被/土壤持水能力增加8%。同一放牧样地用围栏围封措施下植被-土壤碳氮密度的空间分布与放牧时间不同具有显著的影响关系。不同海拔高度梯度植被-土壤碳氮密度分布状况、土壤呼吸状况、生态系统CO2净交换量分布格局有所不同。

站点景观