摘要
祁连山是我国西部重要生态安全屏障，是黄河流域重要的水源产流地，在维护河西走廊绿洲生态平衡、遏制荒漠化方面扮演着至关重要的角色。祁连山拥有丰富的高寒草甸等优质植被类型，具有气候调节和牧草配置等重要的生态服务。然而，在气候变化和人类活动干扰等多重影响下，祁连山东部高寒草甸出现了灌丛化的现象，影响了系统的生态和生产功能，适时探究灌丛化对高寒草甸生态系统的影响，深入理解灌丛化过程中各服务功能变化与调控机制，对优化草地管理策略，指导国家公园和生态安全屏障建设具有重要的意义。本研究以祁连山高寒草甸为研究对象，通过对不同生态区（草甸区、交错区、灌丛区）植物群落特征、土壤特性及碳氮循环功能基因的定量分析，探究灌丛化对高寒草甸生态系统服务功能的影响。主要结果如下： （1）植被特征和土壤生理化性质：灌丛化显著提高植被高度、盖度、物量、物种均匀度指数，全磷含量和碳氮比也随灌丛化而增加；植物群落辛普森指数、香农-威纳指数和丰富度指数，粒径gt;2 mm的团聚体，土壤全氮、全钾、速效磷和速效钾含量及碳磷比、氮磷比随灌丛化过程显著降低（Plt;0.05）；土壤全氮、全钾、速效钾是影响植被群落特征的主导因子。 （2）土壤生物特性：灌丛化显著降低土壤脲酶和过氧化氢酶活性及微生物量碳氮磷含量、微生物碳氮磷储量，且植被高度、生物量均与土壤过氧化氢酶活性、微生物量、微生物储量呈极显著负相关性，辛普森和香农-威纳多样性指数与蔗糖酶活性呈极显著负相关（Plt;0.05）。 （3）土壤微生物群落：灌丛化中土壤微生物群落组成的Chao1指数呈降低趋势，而辛普森和香农-威纳指数则呈先降后升趋势；各生态区的古菌群落优势种为奇古菌门；细菌群落为酸杆菌门和变形菌门的相对丰度占50%以上；毛霉门、子囊菌门和担子菌门在真菌所有生态区占绝对优势地位；灌丛化过程中 KEGG和CAZy数据库的土壤微生物代谢途径基因丰度上升。 （4）土壤碳氮循环：碳固定和碳降解途径的功能基因丰度随灌丛化显著降低；甲烷代谢途径中功能基因丰度随灌丛化过程显著升高；参与固氮作用和反硝化作用的功能基因丰度随灌丛化过程呈显著上升趋势（Plt;0.05）。 综上，高寒草甸灌丛化显著降低了植被多样性、土壤理化性质及生物特性，改变了土壤微生物群落组成及碳氮循环不同功能基因的丰度，进而影响高寒草甸生态系统的资源利用和服务价值。因此，有效防止高寒草甸灌丛化对维持和提高祁连山东缘高寒草甸系统的生态和生产功能有重要价值。
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