全 文 ：第 20 卷 第 3 期
2011 年 9 月
青 海 草 业
QINGHAI PRATACULTURE
Vol． 20． No． 3
Sep． 2011
文章编号:1008 － 1445(2011)03 － 0002 － 06
试验研究
矮嵩草草甸功能群植物生长特征与
地表温度的相关性分析
赵建中1，2，3，刘 伟1，周华坤1，周玉碧1，杨月琴1，2
(1．中国科学院西北高原生物研究所，青海 西宁 810001;
2．中国科学院研究生院，北京 100039;3．青海省草原总站，青海 西宁 810001)
摘要:基于国际冻原计划(ITEX)模拟增温效应对植物影响的研究方法，设置温度梯度，从物种个体水平
研究了莎草科功能群植物生长特征与地表温度的相关性。结果表明:莎草科功能群除了黑褐苔草的高
度与地表温度呈线性关系外，矮生嵩草与黑褐苔草的分蘖数、叶片数、高度与地表温度均呈二次函数形
式变化，说明少量增温有利于该功能群植物的生长发育，但持续增温则不利于该功能群植物的生长发
育。
关键词:矮嵩草草甸;功能群;生长特征;地表温度;相关性
中图分类号:S812． 05 文献标识码:A
气候变暖作为全球变化的主要表现之
一［1 － 3］，已经成为一个不争的事实。到 2100 年为
止，全球气温估计将上升大约 1． 4 ～ 5． 8℃［1］。资
料表明，青藏高原近 20 年来表现为升温，且升温
幅度较大。1982 ～ 1999 年间，青藏高原生长季温
度平 均 每 年 增 加 0． 071℃，高 于 全 国 的
0． 046℃［4］。冰芯记录结果显示，青藏高原古代和
现代气温的变化幅度均比低海拔地区大［5］。同时
有关研究表明，青藏高原草地植被活动在增强，并
且植被活动的变化与气候变化(尤其是温度上升)
密切相关［6］。而且青藏高原属于气候变化的敏感
区和生态脆弱带［7］，是研究陆地生态系统对气候
变化响应机制的理想场所。
全球变暖必将影响植物的生理生态特征，进
而对植物个体、群落、生态系统乃至整个生物圈产
生巨大影响［8］。许多研究人员采用了基于国际冻
原计划(ITEX)的模拟增温(OTC)方法对青藏高
原植物生物量、植物生长特征、繁殖、枯枝落叶的
分解、生理特征及群落结构等对增温的响应进行
了大量研究［9 － 14］，但从植物个体角度出发，对不同
功能群植物种与增温关系方面的研究相对较少，
因此，本研究以青藏高原的矮生嵩草草甸(Kobre-
sia humilis meadow)为研究对象，采用国际冻原计
划 OTC 模拟增温方法对高寒草甸不同功能群主
要植物种进行了研究，探讨了不同功能群主要植
物种生长特征与地表温度的相关性，旨在揭示不
同功能群植物对增温的响应，预测在全球变暖条
件下，矮生嵩草草甸植物功能群的演变趋势，为退
化草地治理和植物多样性保护提供理论依据。
1 研究区域概况
研究选定青海省果洛藏族自治州玛沁县大武
乡，地理位置为 37°29 ～ 37°45N，101°12 ～ 101°
33E，平均海拔 3900m。该区气候具有典型的高
原大陆性特点，无四季之分，仅有冷暖季之别，冷
季漫长、干燥而寒冷，暖季短暂、湿润而凉爽。温
度年差较小，而日差较悬殊，太阳辐射强烈，各地
2
历年日照平均值在 2500h 以上，年总辐射量在
623． 8 ～ 629． 9kj． cm2，冷季持续时间长达 7 ～ 8 个
月;暖季湿润约 4 ～ 5 个月，年平均气温在 0℃以
下，全年无绝对无霜期。年降水量为 420mm ～
560mm，多集中在 6 ～ 10 月［13］。
2 研究方法
2． 1 样地设置
在轻度退化的矮生嵩草草甸样地内，布设面
积 40m ×33m的增温试验样地。内置 5 个增温梯
度的开顶式小室(OTC) (用材料为聚氯乙烯塑料，
圆台型框架用细钢筋制作) (图 1)。随机设置 5
种处理，增温小室的底部与顶部直径依次为 0． 85
m和 0． 40 m(A)、1． 15 m 和 0． 70 m(B)、1． 45 m
和 1． 00 m(C)、1． 75 m和 1． 30 m(D)、2． 05 m 和
1． 60 m(E) ，圆台高度 0． 4m，四次重复，温室外未
做任何处理的样地为对照(CK)。
2． 2 定株观测
分别在 5 种处理和对照中选定代表莎草科功
能群的矮生嵩草(Kobresia humilis)和黑褐苔草
(Carcx alrofusca)植物各 20 株。2004 ～ 2006 年间
的 5 月(返青期)～ 9 月(枯黄期) ，每月对标定植
物定株观测记录其生长特征。主要观测指标为:
分蘖数(以分株计)、叶片数(以完全展开的绿叶
为准)和高度。
2． 3 温度测定
用 HOBO － H8 4 通道温湿度数据采集器(6
套)记录地表(10cm)温度。从 5 月份起每隔 2h
时自动记录一次，到 9 月份植物枯黄期为止，计算
日平均地表温度。
图 1 处理 C圆台形开顶式温棚示意图
2． 4 数据分析
分蘖、叶片等的变异数均指 8 月份最大值与 5
月份最小值之差。
所有数据均用 Excel、SPSS软件处理。
3 结果
3． 1 温度变化
模拟增温结果表明:处理间和年间温度变化
明显，从对照至 A温棚，温度逐渐升高;从 2004 年
至 2006 年温度逐年升高(表 2)。与对照相比，
2004 年、2005 年、2006 年 A 温棚地表温度分别平
均升高了 2． 1℃、2． 4℃、2． 1℃(表 2)。本模拟增
温试验温室的增温量，在大气环流模型(GCMs)预
测的 21 世纪全球温度将升高 1． 5 ～ 4． 5℃的范围
内(IPCC，1994)［2］，而且各温棚间的温度变化和
温棚大小显著或极显著相关，说明各处理间的模
拟增温效应是比较理想的［27］。
表 1 不同处理年间地表温度变化
处理
年份
A B C D E CK
2004 10． 81 9． 60 9． 36 9． 15 8． 92 8． 66
2005 11． 73 10． 71 10． 22 10． 17 9． 67 8． 52
2006 13． 20 12． 56 12． 17 11． 80 11． 39 11． 13
平均 11． 91 10． 96 10． 58 10． 37 9． 99 9． 43
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矮嵩草草甸功能群植物生长特征与地表温度的相关性分析 赵建中等
3． 2 莎草科功能群植物
除了黑褐苔草的高度与地表温度呈线性关系
外，矮生嵩草与黑褐苔草的分蘖数、叶片数、高度
与地表温度均呈二次函数形式变化(图 2，3)。
矮生嵩草的分蘖数和叶片数变化与地表温度
变化呈显著负相关关系(表 2) ，即随地表温度的
升高分蘖数和叶片数逐渐减少，但分蘖数和叶片
数与地表温度均呈二次函数形式变化，说明分蘖
数和叶片数随地表温度的升高先减少后增加。黑
褐苔草的分蘖数和叶片数与地表温度呈负相关关
系但不显著(表 2)。矮生嵩草和黑褐苔草的分蘖
数变化与叶片数变化呈极显著正相关关系(表
2) ，表明分蘖数和叶片数在地表温度发生变化时
关系密切且同向变化。矮生嵩草的高度与地表温
度呈极显著正相关关系(表 2) ，说明矮生嵩草的
高度随温度的升高先增加后减小，而黑褐苔草的
高度与地表温度呈线性关系且达到极显著水平
(表 2) ，说明黑褐苔草的高度随温度的升高而增
加。因此，在一定的温度范围内，增温有利于矮生
嵩草与黑褐苔草的生长发育，如果增温幅度较大
则不利于该功能群植物的生长发育，但持续增温
却有利于黑褐苔草高度的增加。
图 2 矮生嵩草与地表温度的相关性
4
青海草业 2011 年 第 20 卷 第 3 期
图 3 黑褐苔草与地表温度的相关性
表 2 矮生嵩草和黑褐苔草生长特征与地表温度间的相关性
相关系数 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
矮嵩草
K． humilis
分蘖数 X1
叶片数 X2
高度 X3
1． 00
0． 96＊＊
－0．89＊＊
1． 00
－ 0． 75 1． 00
黑褐苔草
C． alrofusca
分蘖数 X4
叶片数 X5
高度 X6
0． 52
0． 49
－ 0． 84*
0． 43
0． 41
－0．80*
－ 0． 53
－ 0． 47
0． 81*
1． 00
1．00＊＊
－ 0． 43
1． 00
－ 0． 38 1． 00
地表温度 X7 － 0． 87* － 0． 81* 0．90＊＊ － 0． 31 － 0． 25 0．95＊＊ 1． 00
注:* 表示相关显著(P ＜ 0． 05) ，＊＊表示相关极显著(P ＜ 0． 01)
5
矮嵩草草甸功能群植物生长特征与地表温度的相关性分析 赵建中等
4 讨论
少量增温有利于莎草科功能群植物的生长发
育，而持续增温不利于它的生长发育。
Alward等和 Pauli等的研究结果表明，在全球
变暖背景下，对于任一植物群落来说，总有一些物
种对增温的响应更为敏感，从而破坏种间竞争关
系，引起群落优势种和组成发生改变［19，20］(Al-
ward，1999;Pauli，2001)。本研究也得到了类似的
结果，莎草科功能群植物，少量增温有利于该类植
物的生长发育，但持续增温将对该类植物产生不
利影响，说明在持续增温的背景下，原有的种间关
系将会被破坏，将会引起群落优势种和组成的改
变，莎草科功能群植物原有的优势地位有可能会
被改变而被其他功能群植物所替代。
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THE STUDY ON CORRELATION BETWEEN GROWING CHARACTER OF
CYPERACEOUS FUNCTIONAL GROUPS SPECIES AND GROUND
TEMPERATURE IN KOBRESIA MEADOW
ZHAO Jian － zhong et al
(1． Northwest Institute of Plateau Biology，CAS，Xining Qinghai 810008，China;
2． Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039;
3． Grassland Station in Qinghai province． Xining Qinghai 810008，China)
Abstract:Based on the International Tundra Experiment (ITEX)method，using temperature gradient，the corre-
lation between Cyperaceous plant of functional group and ground temperature was studied in Kobresia meadow
from the individual level． The results showed that there are quadratic function between tillers number，leaves
number，height of Kobresia humilis，Carex alrofusca and ground temperature，but line function between height of
Carex alrofusca and ground temperature in cyperaceous functional group． The results showed that a small in-
crease in temperature is conducive to clonal growth，on the contrary，a large increase in temperature is not good
for clonal growth．
Key words:Kobresia meadow;Functional group;Growing character;Ground temperature;
檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰
Correlation
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DISTRIBUTON AND BASIC CHARACTERISTIC OF
WARM DESERT GRASSLAND IN QINGHAI PROVINCE
CAI Hong － mei
(Wulan County Grassland Station，Xiligou Qinghai 817100，China)
Abstract:Distribution and basic charateristic of warm desert grassland were discussed in Chaidamu basin in this
paper． Some basic datum were provided in order to protect，utilize and maitain the desert grassland eco － system
well．
Key words:Warm desert;Boskage;Distribution;Charateristic
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