高原鼠兔扰动对高寒草甸生态水文过程的影响研究

The plateau pika (Ochotona curzoniae) is a keystone species for biodiversity in the Tibetan plateau. Using the field survey of its disturbance and the division of disturbance intensities by the population density, this study is to compare the damage area of grassland and the height of hillocks between different plots. This would help us reveal the spatiotemporal variation of the plateau pika's disturbance. This study is also designed to analyse the heterogeneity of soil moisture, according to the measurement of soil properties (bulk density, mechanical composition, hydraulic conductivity, et al.) and the field experiment of hydrological processes (including precepitation, infiltration, ground runoff, preferential flow, soil moisture, evapotranspiration). Then, we will establish a quantitative relationship between soil moisture and soil properties, precepitation, evapotranspiration, and clarify the formation reason of the heterogeneity of soil moisture under different disturbance intensities. Based on the above researches, we would like to study the effect of plant community change on hydrological processes and the response of growing processes to soil moisture variation, in order to reveal the interactive mechanism between ecological processes and hydrological processes under the plateau pika's disturbance.

通过对高寒草甸高原鼠兔扰动的调查，以种群密度为指标划分不同扰动强度，对比不同扰动强度下生草层破坏面积、鼠丘高度等鼠丘格局的差异，研究高原鼠兔扰动的时空变化特征；通过对土壤性质（容重、机械组成、导水率等）的测定和降水-入渗-地表径流-优势流-土壤水分-蒸散发等物理水文过程的实验观测，研究土壤水分的异质性分布特征，确定土壤水分与土壤性质、降水、蒸散发之间的关系，探究扰动条件下土壤水分异质性的形成原因；在高原鼠兔扰动特征分析和土壤水分异质性研究基础上，通过对植物群落物种组成、盖度、高度、叶面积指数、地上/地下生物量的调查，分析植物群落变化对物理水文过程的影响，结合对主要植物种群生理生态学参数的测定，建立植物水分利用与土壤水分、微气象环境因子的关系，分析植物生长过程对土壤水分变化的响应与反馈，揭示扰动条件下生态过程-水文过程的耦合作用机制。

项目以青海湖流域为研究区，通过野外调查、实验观测和模型模拟方法，研究了高原鼠兔扰动对高寒草甸土壤植被特征、水文过程、土壤水分和土壤温度的影响，取得以下主要进展：（1）发现高原鼠兔在青海湖北岸和西岸分布概率较高、东岸和南岸分布概率较低，高原鼠兔的分布和温度、降水以及人类活动均有密切关系；（2）阐明了高原鼠兔扰动形成的鼠丘分布格局和形态特征在年内尺度呈现显著变化，高原鼠兔扰动在短期内可以促进土壤水分下渗和营养物质循环，植被恢复过程中首先出现海乳草、西伯利亚蓼等；（3）确定了高原鼠兔扰动后草地、新鼠丘、旧鼠丘和裸地的地表径流系数平均分别为0.60%、2.97%、4.34%和9.99%，不同地表类型在小于2 mm降雨条件下均不会产生地表径流，生长季草地的蒸发量高于其他3种地表类型；（4）发现高原鼠兔扰动后表层土壤水分对降雨过程的响应表现为新鼠丘>旧鼠丘>草地>裸地，小于3 mm的降雨对10 cm深度土壤水分基本没有补充，揭示了土壤含水量与土壤容重、植被总盖度及地上生物量呈正相关关系，与土壤粘粒含量、土壤有机质呈负相关关系；（5）揭示了地下能量传输决定了不同地表类型土壤温度在短时间尺度对周围环境的响应过程，而地表能量分配则决定了土壤温度在长时间尺度的总体特征。以上研究可为高寒地区生态系统的管理与退化植被的恢复提供科学依据。