若尔盖高原高寒草甸草地的产水量及生态机理研究

采用自制非称重式蒸渗器，在若尔盖高原地区，针对高寒草甸草地退化以及放牧和人工种草等管理利用措施对生态系统产水量的影响问题，开展定点试验研究，对"以多年生莎草科和禾本科为优势物种的天然高寒草甸草地具有较为保守的水分利用效率，因而具有较高的产水量和产水效率"等科学假设进行检验。在此基础上，建立植物群落物种组成、结构等生态系统特征与草地产、蓄水能力之间的科学关联，揭示并验证人为利用和管理对高寒草甸草地的产水能力影响的生态学机制，探索提出草地利用和管理对若尔盖高原这一黄河上游重要源区高寒草甸草地生态系统水资源服务能力的影响机理和作用方式，探讨草地生态系统水循环、生物多样性和固碳等重要生态过程之间的相互作用关系，为计算区域水资源服务能力与效率打下基础，为高寒草甸草地生态系统水资源服务的基线评估以及管理效应评估提供依据，为基于可持续生态服务的高寒草甸草地生态系统管理策略提供科学知识。

本研究采用自制非称重式蒸渗器，在青藏高原东部（包括若尔盖高原地区的两处），建立了5处高寒草地生态产水观测场(每个观测场包含20套非称重式蒸渗器)，开展了定点试验研究。重点针对草地的水源涵养功能、高寒草甸草地退化以及放牧和人工种草等管理利用措施对生态系统产水量的影响等进行了监测和研究。监测指标包括群落组成、物候、植物生长及功能特征变化、凋落物分解等。同时，也在区域尺度上，针对气候与人为管理的生态水文效应进行了分析。此外，还结合生态水文研究，开展了湿地保护成效评估、高寒植被及草地生态系统动态方面的监测研究工作。.我们的研究初步证明了"以多年生莎草科和禾本科为优势物种的天然高寒草甸草地具有较为保守的水分利用效率，因而具有较高的产水量和产水效率"这一科学假设。研究发现，采用速生优良牧草构建的人工群落，其平均蒸散率是天然草地的3.5倍；而且，在过度放牧条件下（用刈割来模拟），由于植物的补偿生长，生态系统水平上的平均蒸散率也达到了对照天然草地的1.8倍。此外还发现，尽管改良的人工群落尽管有较高的凋落物分解率，但碳积累速度仍比对照样地高。.在区域尺度上，我们发现，虽然生态系统蒸散（耗水）主要是由气候或者天气控制，但人为利用和管理驱动的植被变化，对系统产水率的影响贡献达到了14.8%。这些人为利用和管理活动导致系统产水率的变化，是当地社会经济系统应对气候变化脆弱性的一个重要来源。.上述研究发现，初步揭示了人为利用和管理对高寒草地的产水能力影响的生态学机制，即人为的草地植被“改良”和过度放牧，将引起区域自然生态系统蒸散率的提高，从而致使产水率的下降。由此，高寒草地向下游地段供水的能力也下降。并且，这一发现，也可以与区域尺度的上述发现相互印证。同时，这为从科学上证明产水能力（即向下游地段供水能力）作为生态系统的一种重要的服务功能，与生物量及碳积存之间存在抵消（trade-off）的关系，提供了必要的证据。.从管理和应用的角度，本研究证明高寒生态系统水源涵养功能（包括供水功能）与乡土生物多样性保护是一致的，即保护乡土生物多样性（意味着减少人工“改良”和适度放牧）是保护水源涵养功能的重要手段。这将为我国广大高寒水源区生态功能保护提供理论参考。