祁连山国家公园高寒草地功能群多样性与生产力研究

doi:10.11686/cyxb2024286

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (6): 14-26.DOI: 10.11686/cyxb2024286

祁连山国家公园高寒草地功能群多样性与生产力研究

罗顺华¹(), 刘新宇²^,³^,⁴, 孟宝平⁵^,⁶, 陈璇黎⁵^,⁶, 胡仁杰⁵^,⁶, 于红妍⁷, 王贤颖⁷, 张勃¹(), 秦彧²^,³^,⁴()

^1.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 730070
^2.中国科学院西北生态环境资源研究院，冰冻圈科学国家重点实验室，甘肃兰州 730000
^3.中国科学院西北生态环境资源研究院，冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室，甘肃兰州 730000
^4.中国科学院大学，北京 101408
^5.南通大学地理科学学院，江苏南通 226007
^6.南通大学脆弱生态环境研究所，江苏南通 226007
^7.祁连山国家公园青海服务保障中心，青海西宁 810001

收稿日期:2024-07-17 修回日期:2024-08-08 出版日期:2025-06-20 发布日期:2025-04-03
通讯作者: 张勃,秦彧
作者简介:qiny@lzb.ac.cn
Corresponding author. E-mail： zbsonny@163.com
罗顺华（2001-），男，甘肃临夏人，在读硕士。E-mail： 2045517981@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(42071139);甘肃省杰出青年基金(21JR7RA066);中国科学院西部之光“西部青年学者”项目(xbzglzb2022022);甘肃省科技创新人才计划-西部之光“西部青年学者”项目(23JR6KA009);甘肃省科技计划项目(22JR5RA367);南通市科技计划(JC12022061)

A study of functional group diversity and productivity of alpine grassland in Qilian Mountain National Park

Shun-hua LUO¹(), Xin-yu LIU²^,³^,⁴, Bao-ping MENG⁵^,⁶, Xuan-li CHEN⁵^,⁶, Ren-jie HU⁵^,⁶, Hong-yan YU⁷, Xian-ying WANG⁷, Bo ZHANG¹(), Yu QIN²^,³^,⁴()

^1.College of Pratacultural Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^2.State Key Laboratory of Cryospheric Sciences，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^3.State Key Laboratory of Cryospheric Science and Frozen Soil Engineering，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 101408，China
^5.School of Geographic Sciences，Nantong University，Nantong 226007，China
^6.Institute of Fragile Eco-Environment，Nantong University，Nantong 226007，China
^7.Qinghai Service and Guarantee Center of Qilian Mountain National Park，Xining 810001，China

Received:2024-07-17 Revised:2024-08-08 Online:2025-06-20 Published:2025-04-03
Contact: Bo ZHANG,Yu QIN

摘要/Abstract

摘要：

物种多样性是维持祁连山草地生态系统功能，进而保障祁连山生态屏障作用的基础。目前关于祁连山高寒草地植物功能群物种多样性与生产力维持机制的研究较为匮乏。本研究基于2023年7月中下旬在祁连山国家公园青海片区7种典型高寒草地的无人机航拍-地面协同调查，分析了不同高寒草地的植物群落特征，阐明了植物功能群物种丰富度和地上生物量的特性，揭示了功能群物种多样性对生产力的影响机制。结果表明：1）高寒荒漠植被高度显著高于其他类型草地，但是山地草甸植被盖度、物种丰富度和地上生物量在7种草地中最高，分别为91.73%、16种和179.19 g·m^-2，高寒沼泽草甸的植株密度最高，达到了4111株·m^-2。2）杂类草是多种高寒草地的主要功能群，在山地草甸中杂类草物种丰富度高达8种，约占其总物种丰富度的50%；高寒沼泽草甸中莎草科贡献了地上生物量总量的90%以上，但是在高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原呈现出莎草科逐渐减少而禾本科增多的特征；高寒荒漠和高寒荒漠草原仅有2~3种功能群，物种少且生产力较低。3）高寒草地群落和功能群物种丰富度与地上生物量的关系总体上呈正相关，表明维持高寒草地植物功能群物种多样性有利于生态系统生产力的提高。

关键词: 高寒草地, 功能群, 物种多样性, 生物量

Abstract:

Species diversity plays a vital role in maintaining ecosystem function of grasslands and the role of the Qilian Mountains as an ecological barrier. However， our understanding about the relationship between species diversity and ecosystem productivity and the mechanisms involved in maintaining that balance remain limited in this region. Using aerial photography by a lightweight unmanned aerial vehicle and field sampling at seven typical alpine grassland sites in Qilian Mountain National Park in mid-to-late July 2023， we first analyzed the plant community composition of the seven alpine grassland sites， then evaluated the species richness and above-ground biomass of plant functional groups， and finally quantified the influence and mechanism of action of functional group species diversity on productivity. Results show that： 1） The vegetation height in alpine desert was significantly higher than in other grassland types. However， mountain meadow had the highest vegetation cover， species richness and aboveground biomass， with mean values of 91.73%， 16 species and 179.19 g·m^-2， respectively. The plant density of alpine swamp meadow was the highest， being up to 4111 plants·m^-2. 2） Forbs were found to be the main functional groups in most types of alpine grassland. In mountain meadows， the species richness of forbs was 8， which accounted for about 50% of the total species richness. The sedges contributed more than 90% of the total aboveground biomass in alpine swamp meadow， nevertheless， the sedges gradually decreased and the grasses increased in series represented by alpine meadow， alpine meadow steppe and alpine steppe grasslands. There were only 2-3 functional groups in alpine desert and alpine desert grassland， resulting in few species. Productivity was also low. 3） Species richness of community and functional groups positively correlated with aboveground biomass， indicating that maintaining plant functional group species diversity was conducive to improving ecosystem productivity.

Key words: alpine grassland, functional group, species diversity, biomass

罗顺华, 刘新宇, 孟宝平, 陈璇黎, 胡仁杰, 于红妍, 王贤颖, 张勃, 秦彧. 祁连山国家公园高寒草地功能群多样性与生产力研究[J]. 草业学报, 2025, 34(6): 14-26.

Shun-hua LUO, Xin-yu LIU, Bao-ping MENG, Xuan-li CHEN, Ren-jie HU, Hong-yan YU, Xian-ying WANG, Bo ZHANG, Yu QIN. A study of functional group diversity and productivity of alpine grassland in Qilian Mountain National Park[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(6): 14-26.

图/表 6

图1 研究区位置及样地分布基于自然资源部标准地图服务网站GS（2019）1822号标准地图制作，底图边界无修改。The map was based on the standard map service website of the Ministry of Natural Resources with the drawing review NO. GS （2019）1822， and the base map borders was not modified.

Fig.1 The location of study region and the distribution of observation plot

图2 不同类型高寒草地植物群落特征AD：高寒荒漠Alpine desert； ADG：高寒荒漠草原Alpine desert grassland； AM：高寒草甸Alpine meadow； AMSt：高寒草甸草原Alpine meadow steppe； AS：高寒草原Alpine steppe； ASwM：高寒沼泽草甸Alpine swamp meadow； MM：山地草甸Mountain meadow. 灰色实心点表示所有样方的观测值，黑色实心点表示平均值，三角形表示离群值。不同小写字母表示不同草地类型平均值在0.05水平差异显著。下同。Solid gray dots represent the observed values of all quadrats， solid black dots represent the mean values， and triangles represent outliers. Different lowercase letters indicate the significant differences among the mean values of different grassland types at the level of 0.05. The same below.

Fig.2 Plant community characteristics of different types of alpine grassland

图3 不同类型高寒草地植物功能群丰富度误差棒表示±标准误，下同。The error bar means ± standard error， the same below.

Fig.3 Plant functional groups richness in different types of alpine grassland

图4 高寒草地植物功能群物种丰富度和地上生物量（a）：高寒草地系统Alpine grassland system；（b）：高寒荒漠Alpine desert；（c）：高寒荒漠草原Alpine desert grassland；（d）：高寒草甸Alpine meadow；（e）：高寒草甸草原Alpine meadow steppe；（f）：高寒草原Alpine steppe；（g）：高寒沼泽草甸Alpine swamp meadow；（h）：山地草甸Mountain meadow. 下同The same below. For：杂类草Forbs； Gra：禾本科Grasses； Leg：豆科Legumes； Poi：毒害草Poisonous-weeds； Sed：莎草科Sedges； Shr：灌木Shrubs. 不同小写字母表示同类型草地不同功能群平均值在0.05水平差异显著。Different lowercase letters indicate the significant differences among the mean value of different functional groups of the same type grassland at the level of 0.05.

Fig.4 Species richness and aboveground biomass of plant functional groups in alpine grassland

图5 高寒草地植物群落物种丰富度和功能群丰富度与其地上生物量的关系XT：高寒草地系统Alpine grassland system.

Fig.5 Relationship between species richness and functional group richness of plant communities and aboveground biomass in alpine grassland

图6 高寒草地植物功能群物种丰富度与地上生物量的关系

Fig.6 Relationship between species richness and aboveground biomass of plant functional groups in alpine grassland

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祁连山国家公园高寒草地功能群多样性与生产力研究

A study of functional group diversity and productivity of alpine grassland in Qilian Mountain National Park

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图/表 6

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