祁连山典型灌丛生态系统研究

本书聚焦祁连山灌丛生态系统，系统探讨灌丛群落结构、生物量、水文特征、土壤理化性质及生态化学计量等内容。从物种组成、生活型与多样性切入，深度解析灌丛群落特征；围绕枯落物与土壤水文功能、土壤化学性质及水分时空分布规律，揭示灌丛水文调节机制；从土壤有机碳分布、C/N/P 生态化学计量特征，延伸至植物器官化学计量与土壤理化性质的耦合关系，层层递进阐释生态系统物质循环规律。研究成果既为灌丛生态系统的稳定性维持与科学化经营管理提供理论支撑，也为我国高寒山区生态环境建设、退化植被恢复及高效经营提供重要科学依据。

前 言 2第1章 研究区概况 111.1 祁连山概况 111.1.1 地理位置 111.1.2 地质地貌 111.1.3 气候 111.1.4 土壤 121.1.5 水文 121.1.6 植被 131.2 大野口流域概况 13第2章 祁连山灌丛群落结构特征及其多样性 162.1 灌丛群落结构特征样地选择及调查 162.2 灌丛群落结构及物种多样性指标计算 182.2.1 重要值计算 182.2.2 生活型 182.2.3 物种多样性指数 182.3 祁连山灌丛群落结构特征 182.3.1 物种组成 192.3.2 垂直结构 212.3.3 数量特征 222.3.4 生活型组成 232.4 祁连山灌丛群落物种多样性特征 242.5 小结 29第3章 祁连山灌丛生物量及分布特征 323.1 灌丛群落生物量特征样地选择及调查 323.2 灌丛群落生物量测定 333.3 灌丛群落土壤因子测定 343.3.1 土壤水分测定 343.3.2 土壤容重测定 343.3.3 土壤温度测定 343.4 灌丛群落生物量调查数据处理 353.5 灌丛总生物量分布特征 353.6 灌丛地上部分生物量 363.6.1 地上部分生长 363.6.2 枝生物量 373.6.3 叶生物量 383.6.4 地上部分总生物量 393.7 灌丛地下部分生物量分布特征 413.7.1 粗根生物量 413.7.2 细根生物量 423.7.3 须根生物量 443.7.4 地下部分总生物量 453.8 高山灌丛地上、地下部分生物量分配 463.9 灌丛群落草本层生物量 463.9.1 草本层地上生物量变化 483.9.2 草本层地下生物量变化 503.9.3 草本层生物量地上地下分配 513.10 枯落物层生物量 513.11 灌丛群落生物量及其分配 523.12 环境因子对灌丛群落生物量的影响 543.12.1 土壤质量含水量对灌丛群落生物量的影响 553.12.2 土壤容重对灌丛群落生物量的影响 583.12.3土壤温度对灌丛群落生物量的影响 613.13 小结 67第4章 祁连山灌丛枯落物层和土壤层水文特征 714.1 灌丛群落枯落物和土壤层水文特征调查样地选择 714.2 灌丛群落枯落物持水过程测定 724.2.1 土壤物理性质、渗透及水分动态测定 734.2.2 土壤入渗性能测定 734.2.3 土壤水分入渗模型 734.3 不同灌丛林土壤水文功能特征分析 734.3.1 不同灌丛林土壤物理性质及持水量特征 744.3.2 不同灌丛林土壤蓄水能力特征比较 754.3.3 不同灌丛林土壤入渗特征 754.3.4 土壤水分入渗过程拟合 764.3.5 土壤入渗速率的影响因素 774.4 灌丛林枯落物层水文特征 784.4.1 不同灌丛林枯落物层厚度与蓄积量 784.4.2 不同灌丛林枯落物的持水与蓄水能力 794.4.3 不同灌丛植被类型枯落物的持水动态 804.5 灌丛林地土壤物理性质 834.5.1 灌丛林地土壤容重和孔隙度 834.5.2 各灌丛林地土壤渗透性 854.5.3 各灌丛林地土壤水分时空变化 864.5.4 各灌丛林地土壤持水和蓄水 884.6 小结 91第5章 祁连山灌丛土壤化学性质变化特征 935.1 灌丛土壤化学性质样品采集及测定 935.2 不同灌丛土壤化学性质变化特征 945.3 不同深度土壤化学性质变化特征 995.4 小结 103第6章 祁连山灌丛土壤水分时空变化特征 1066.1 试验设计 1066.2 土壤水分测定与分析 1076.3 各灌丛样地土壤质量含水量的月份变化 1076.4 各灌丛样地生长季土壤质量含水量的土层分布 1096.5 各灌丛样地土壤质量含水量生长季内变异程度差异 1106.6 小结 113第7章 祁连山灌丛水文功能的综合评价 1177.1 灌丛水文功能测定样地选择 1177.2 灌丛水文功能指标测定 1187.2.1 气象观测 1187.2.2 林冠截留测定 1187.2.3 枯落物和持水能力的测定 1197.2.4 土壤物理性质测定 1197.2.5 径流与土壤侵蚀量观测 1197.3 灌丛水源涵养能力综合评价方法 1197.4 不同灌丛类型的冠层截留 1207.5 不同灌丛类型的枯落物持水能力 1217.6 不同灌丛类型的土壤蓄水能力及入渗特性 1227.7不同灌丛类型的水文功能综合评价 1247.8 小结 125第8章 祁连山灌丛群落土壤有机碳含量分布特征 1298.1 试验设计 1298.1.1 土壤样品采集及处理 1298.1.2 数据统计分析 1308.2 土壤有机碳含量及分布特征 1308.3 土壤有机碳影响因素分析 1338.4 小结 134第9章 祁连山灌丛群落土壤生态化学计量特征 1389.1 试验设计 1389.1.1 样品采集及分析测定 1389.1.2 数据分析 1399.2 土壤生态化学计量比变化特征 1399.3 土壤化学计量特征之间的相关性 1429.4 土壤化学计量特征与土壤理化性质的关系 1459.5 小结 151第10章 祁连山灌丛群落植物生态化学计量特征 15610.1 灌丛群落植物样品采集 15610.2 灌丛群落植物样品测定 15610.3 灌丛群落植物化学计量特征计算 15710.4 不同器官C、N、P化学计量特征 15710.4.1 叶C、N、P化学计量特征 15710.4.2 茎C、N、P化学计量特征 15910.4.3 根C、N、P化学计量特征 16010.5 不同器官C、N、P化学计量比变化特征 16210.5.1 不同器官C、N、P含量的差异性 16210.5.2 不同器官C、N、P化学计量比的差异性 16410.6 不同灌丛C、N、P化学计量比变化特征 16510.6.1 不同灌丛叶C、N、P化学计量特征的差异性 16510.6.2 不同灌丛茎C、N、P化学计量特征的差异性 16610.6.3 不同灌丛根C、N、P化学计量特征的差异性 16710.7 小结 171第11章 祁连山灌丛群落植物化学计量特征与土壤属性的关系 17611.1 植物器官化学计量特征与土壤化学计量特征的关系 17711.1.1 叶化学计量比与土壤化学计量比的关系 17711.1.2 茎化学计量比与土壤化学计量比的关系 17811.1.3 根系化学计量比与土壤化学计量比的关系 17911.2 植物器官化学计量特征与土壤理化性质的关系 18211.2.1 叶化学计量特征与土壤理化性质的关系 18211.2.2 茎化学计量特征与土壤理化性质的关系 18411.2.3 根系化学计量特征与土壤理化性质的关系 18611.3 植物与土壤化学计量特征的关系分析 18911.4 植物生态化学计量与土壤理化因子的关系 19011.5 小结 前 言 2第1章 研究区概况 111.1 祁连山概况 111.1.1 地理位置 111.1.2 地质地貌 111.1.3 气候 111.1.4 土壤 121.1.5 水文 121.1.6 植被 131.2 大野口流域概况 13第2章 祁连山灌丛群落结构特征及其多样性 162.1 灌丛群落结构特征样地选择及调查 162.2 灌丛群落结构及物种多样性指标计算 182.2.1 重要值计算 182.2.2 生活型 182.2.3 物种多样性指数 182.3 祁连山灌丛群落结构特征 182.3.1 物种组成 192.3.2 垂直结构 212.3.3 数量特征 222.3.4 生活型组成 232.4 祁连山灌丛群落物种多样性特征 242.5 小结 29第3章 祁连山灌丛生物量及分布特征 323.1 灌丛群落生物量特征样地选择及调查 323.2 灌丛群落生物量测定 333.3 灌丛群落土壤因子测定 343.3.1 土壤水分测定 343.3.2 土壤容重测定 343.3.3 土壤温度测定 343.4 灌丛群落生物量调查数据处理 353.5 灌丛总生物量分布特征 353.6 灌丛地上部分生物量 363.6.1 地上部分生长 363.6.2 枝生物量 373.6.3 叶生物量 383.6.4 地上部分总生物量 393.7 灌丛地下部分生物量分布特征 413.7.1 粗根生物量 413.7.2 细根生物量 423.7.3 须根生物量 443.7.4 地下部分总生物量 453.8 高山灌丛地上、地下部分生物量分配 463.9 灌丛群落草本层生物量 463.9.1 草本层地上生物量变化 483.9.2 草本层地下生物量变化 503.9.3 草本层生物量地上地下分配 513.10 枯落物层生物量 513.11 灌丛群落生物量及其分配 523.12 环境因子对灌丛群落生物量的影响 543.12.1 土壤质量含水量对灌丛群落生物量的影响 553.12.2 土壤容重对灌丛群落生物量的影响 583.12.3土壤温度对灌丛群落生物量的影响 613.13 小结 67第4章 祁连山灌丛枯落物层和土壤层水文特征 714.1 灌丛群落枯落物和土壤层水文特征调查样地选择 714.2 灌丛群落枯落物持水过程测定 724.2.1 土壤物理性质、渗透及水分动态测定 734.2.2 土壤入渗性能测定 734.2.3 土壤水分入渗模型 734.3 不同灌丛林土壤水文功能特征分析 734.3.1 不同灌丛林土壤物理性质及持水量特征 744.3.2 不同灌丛林土壤蓄水能力特征比较 754.3.3 不同灌丛林土壤入渗特征 754.3.4 土壤水分入渗过程拟合 764.3.5 土壤入渗速率的影响因素 774.4 灌丛林枯落物层水文特征 784.4.1 不同灌丛林枯落物层厚度与蓄积量 784.4.2 不同灌丛林枯落物的持水与蓄水能力 794.4.3 不同灌丛植被类型枯落物的持水动态 804.5 灌丛林地土壤物理性质 834.5.1 灌丛林地土壤容重和孔隙度 834.5.2 各灌丛林地土壤渗透性 854.5.3 各灌丛林地土壤水分时空变化 864.5.4 各灌丛林地土壤持水和蓄水 884.6 小结 91第5章 祁连山灌丛土壤化学性质变化特征 935.1 灌丛土壤化学性质样品采集及测定 935.2 不同灌丛土壤化学性质变化特征 945.3 不同深度土壤化学性质变化特征 995.4 小结 103第6章 祁连山灌丛土壤水分时空变化特征 1066.1 试验设计 1066.2 土壤水分测定与分析 1076.3 各灌丛样地土壤质量含水量的月份变化 1076.4 各灌丛样地生长季土壤质量含水量的土层分布 1096.5 各灌丛样地土壤质量含水量生长季内变异程度差异 1106.6 小结 113第7章 祁连山灌丛水文功能的综合评价 1177.1 灌丛水文功能测定样地选择 1177.2 灌丛水文功能指标测定 1187.2.1 气象观测 1187.2.2 林冠截留测定 1187.2.3 枯落物和持水能力的测定 1197.2.4 土壤物理性质测定 1197.2.5 径流与土壤侵蚀量观测 1197.3 灌丛水源涵养能力综合评价方法 1197.4 不同灌丛类型的冠层截留 1207.5 不同灌丛类型的枯落物持水能力 1217.6 不同灌丛类型的土壤蓄水能力及入渗特性 1227.7不同灌丛类型的水文功能综合评价 1247.8 小结 125第8章 祁连山灌丛群落土壤有机碳含量分布特征 1298.1 试验设计 1298.1.1 土壤样品采集及处理 1298.1.2 数据统计分析 1308.2 土壤有机碳含量及分布特征 1308.3 土壤有机碳影响因素分析 1338.4 小结 134第9章 祁连山灌丛群落土壤生态化学计量特征 1389.1 试验设计 1389.1.1 样品采集及分析测定 1389.1.2 数据分析 1399.2 土壤生态化学计量比变化特征 1399.3 土壤化学计量特征之间的相关性 1429.4 土壤化学计量特征与土壤理化性质的关系 1459.5 小结 151第10章 祁连山灌丛群落植物生态化学计量特征 15610.1 灌丛群落植物样品采集 15610.2 灌丛群落植物样品测定 15610.3 灌丛群落植物化学计量特征计算 15710.4 不同器官C、N、P化学计量特征 15710.4.1 叶C、N、P化学计量特征 15710.4.2 茎C、N、P化学计量特征 15910.4.3 根C、N、P化学计量特征 16010.5 不同器官C、N、P化学计量比变化特征 16210.5.1 不同器官C、N、P含量的差异性 16210.5.2 不同器官C、N、P化学计量比的差异性 16410.6 不同灌丛C、N、P化学计量比变化特征 16510.6.1 不同灌丛叶C、N、P化学计量特征的差异性 16510.6.2 不同灌丛茎C、N、P化学计量特征的差异性 16610.6.3 不同灌丛根C、N、P化学计量特征的差异性 16710.7 小结 171第11章 祁连山灌丛群落植物化学计量特征与土壤属性的关系 17611.1 植物器官化学计量特征与土壤化学计量特征的关系 17711.1.1 叶化学计量比与土壤化学计量比的关系 17711.1.2 茎化学计量比与土壤化学计量比的关系 17811.1.3 根系化学计量比与土壤化学计量比的关系 17911.2 植物器官化学计量特征与土壤理化性质的关系 18211.2.1 叶化学计量特征与土壤理化性质的关系 18211.2.2 茎化学计量特征与土壤理化性质的关系 18411.2.3 根系化学计量特征与土壤理化性质的关系 18611.3 植物与土壤化学计量特征的关系分析 18911.4 植物生态化学计量与土壤理化因子的关系 19011.5 小结