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金露梅灌丛草甸是青藏高原高寒地区重要的植被类型之一,其面积仅次于高寒嵩草草甸,广泛分布在海拔3200-4500 m的高寒地区,具有重大的生态环境和社会经济效益。金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸被认为是青藏高原隆起形成高山冷湿气候的产物,近年来,随着全球气候变化和人类放牧活动的干扰,这一地区生态系统显得格外脆弱和不稳定,有增温实验表明,金露梅灌丛有进一步扩张的趋势。在全球干旱半干旱地区,灌木入侵草地并大面积扩张已引起生态学家的广泛关注和研究,草地灌丛化会导致草地生态系统结构和功能改变,造成干旱区土地退化和荒漠化等结果。目前,世界范围内关于灌丛化草地的研究主要集中在北美洲和非洲南部干旱半干旱区域,在高寒地区的研究较少,关于金露梅对高寒草甸生态系统的植被组成特征和土壤性质的变化的影响还未有研究报道,因此,研究青藏高原金露梅灌丛草甸地上植被和地下土壤养分特征及相互关系,对于评价金露梅扩张对青藏高原高寒草甸的影响和灌丛草地的科学管理具有重要的现实意义。本研究在青藏高原东部甘南藏族自治州境内选取不同海拔水平(3000 m,3280 m和3650 m)的金露梅灌丛草甸作为研究对象,在斑块尺度上,通过对金露梅灌丛斑块和灌丛间草地的地上植被特征、表层土壤理化性质的差异和深层土壤碳、氮、磷等养分空间分布特征的研究,得到如下结果:1.本研究在三个金露梅灌丛草甸样区总计调查到42个物种,属18个科,表明高寒灌丛草甸具有较高的物种丰富度。三个海拔水平的金露梅灌丛斑块和灌丛间草地物种丰富度指数(Species richness)没有显著性差异(P>0.05),而物种多样性指数(Shannon-Winner index,Simpson index)和均匀度指数(Pielou index)均存在显著差异(P<0.01)。在斑块尺度上,金露梅显著降低了草甸莎草科物种和杂草的优势度,而对禾本科物种的优势度影响不明显。2.金露梅灌丛斑块的地上和地下总生物量均显著高于灌丛间草地(P<0.01),金露梅灌丛的高度和地上生物量随海拔的升高而降低,地下根生物量随着海拔的升高而增加。金露梅具有发达的地下根系和根生物量,金露梅灌丛地下根生物量主要分布在土层0-0.5 m,而灌丛间草本植物的地下根生物量主要分布在土层0-0.2 m。3.金露梅灌丛斑块土壤表层(0-0.3 m)的有机碳、全氮、全磷和速效养分含量均显著高于灌丛间草地(P<0.05),在青藏高原高寒草甸形成明显的金露梅灌丛“沃岛效应”。金露梅灌丛“沃岛”较高的养分含量与地上凋落物和地下的根生物量输入有关。4.金露梅灌丛斑块和灌丛间草地土壤碳、氮、磷含量在0-1 m土层有不同的变化特征,在土层0-0.3 m,金露梅灌丛斑块的土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮、速效磷均显著高于灌丛间草地(P<0.05),而在土层0.3-1 m,金露梅灌丛斑块的土壤有机碳、全氮和速效氮的含量仍然高于灌丛间草地,但土壤全磷和速效磷含量表现为金露梅灌丛斑块显著低于灌丛间草地(P<0.05),这表明,相对于草本植物,金露梅具有更强的将土壤深层磷转移到表层的能力。5.金露梅灌丛斑块土壤有机碳和全氮在0-1 m土层总的含量显著高于灌丛间草地,而全磷和速效磷总的含量则显著低于灌丛间草地(P<0.05),表明金露梅灌丛斑块在土壤碳、氮的累积同时伴随着土壤磷的耗减。6.金露梅灌丛斑块表层土壤(0-0.3 m)在培养180 d后有机磷的矿化量和矿化速率显著高于灌丛间草地,表明金露梅形成的灌丛沃岛具有更高的土壤磷素矿化潜力。7.植被特征和土壤环境因子的RDA相关分析表明:土壤速效磷(AP)、速效氮(AN)、微生物量碳(MBC)和氮(MBN)与物种丰富度(Species richness)呈极显著正相关(P<0.01),而与地上生物量和和各功能群的生物量呈显著负相关,这表明土壤速效养分和活性养分是影响青藏高原高寒灌丛草甸群落结构和特征的主要土壤环境因子,金露梅造成高寒草甸土壤养分空间分布异质化,导致高寒草甸草本植物群落生产力(生物量)显著下降。