季节性放牧对草地植物多样性与功能群特征的影响

针对放牧对高寒草地生态系统的影响,通过比较暖季放牧(6月-10月)和冷季放牧(11月-翌年5月)下典型高寒草地物种多样性和功能群特征的变化,分析了高寒草地植物群落对季节性放牧的响应机制。结果表明,暖季放牧草地中物种多样性指数为1.92,均匀度指数为0.78,明显高于冷季放牧草地的1.81和0.74,而冷季放牧草地的丰富度指数为17.45,高于暖季放牧草地的16.45。冷季放牧草地的地上生物量为246.61 g·m~(-2),莎草类和豆科类功能群的生物量比例分别为66.85%和15.86%,其值均高于暖季放牧草地。暖季放牧草地植物总密度为2 064株·m~(-2),明显高于冷季放牧草地的1 394株·m~(-2)。合理的放牧强度下,暖季放牧相比冷季放牧有利于草地群落物种多样性和均匀度的维持,但冷季放牧草地有利于草地群落地上生物量的积累。     

放牧对青海湖北岸高寒草原植物群落特征的影响

基于青海湖北岸高寒草原连续3年放牧控制试验,研究了暖季和冷季放牧草地植物群落特征的变化。结果表明,暖季和冷季放牧草地群落地上生物量均随放牧强度的增加呈现下降趋势,禾本科地上生物量的变化趋势基本与群落地上生物量的一致;中度放牧对暖季放牧草地植被的影响程度高于冷季放牧草地;围栏封育区和冷季重度放牧草地的优势种均为紫花针茅(Stipapurpurea)和矮嵩草(Kobresia humilis),暖季放牧各放牧小区和冷季放牧草地轻度和中度放牧处理优势种均为紫花针茅和披针叶黄华(Thermopsis lanceolata);随放牧强度的增加,暖季放牧草地群落物种多样性指数和均匀度指数表现出先降低后增加的趋势,冷季放牧草地群落物种多样性指数和均匀度指数表现出增加的趋势,但是多样性指数在暖、冷季放牧草地均以重度放牧区最高。     

祁连山北坡天然草地地上生物量及其与土壤水分关系的比较研究

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这5种天然草地地上生物量观测结果显示,地上生物量在5类草地植物群落间差异显著(P＜0.05),其季节动态规律均表现为单峰型,在8月下旬达生物量峰值。5种草地类型地上生物量以山地草甸(100.24 g/m²)最高,其他依次为山地草甸草原(71.24 g/m²)、山地草原(70.20 g/m²)、高寒草原(52.40 g/m²)和山地荒漠草原(20.44 g/m²);用Logistic方程模拟的地上生物量增长曲线表明5类草地群落地上生物量均未达到其环境最大容纳量。不同草地类型地上生物量与降水量、土壤平均含水量的累加值均呈正相关关系。在各种类型草地中,不同土层含水量对地上生物量的影响均不同,根系主要分布层内的含水量与地上生物量显著相关(P＜0.05)。     

不同放牧模式下青藏高原高寒草甸植被群落和土壤差异

不同放牧模式会对草原植物群落和土壤产生不同的影响,目前少有研究系统关注冬季、夏季和全年放牧对高寒草甸植物群落和土壤影响的差异。本研究以位于青藏高原东缘四川省红原县境内的全年放牧(AG)、冬季放牧(WG)和夏季放牧(SG)的高寒草甸为研究对象,分析了3种放牧模式下高寒草甸植物群落和土壤理化性质的差异。结果表明:1) AG模式下草甸的群落盖度和物种数均显著低于WG和SG (P 0.05);AG和SG模式下草甸的群落高度、地上生物量和地下生物量均显著低于WG (P 0.05),而杂草类牧草比例相反;同时根冠比在这3种放牧模式下无显著差异(P0.05)。2)植物群落优势种在3种放牧模式下发生明显变化,即AG模式下以菊科和毛茛科植物为主,WG则以禾本科、毛茛科和莎草科植物为主,而SG以菊科和禾本科植物为主。3)土壤pH (0-20 cm)在AG和WG影响下无显著差异(P 0.05),但均显著高于SG (P 0.05),并在两个土层深度(0-10 cm和10-20 cm)间无显著差异(P 0.05);土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和全氮含量均是WS和SG高于AG,而土壤全磷含量则是AG和SG间无显著差异(P0.05),但均低于WG;同时上述指标均是0-10 cm土层土壤中的值显著高于10-20 cm土层(P 0.05)。本研究表明,与季节放牧(WG和SG)相比,全年放牧降低了群落高度、盖度、生物量、凋落物和物种数,并改变了牧草比例,从而降低了高寒草甸植物群落的稳定性,使得土壤养分流失严重,肥力降低。研究结果显示,季节性放牧能让草甸植物群落更加稳定,群落生产力及稳定性能够得以维持,有利于青藏高原高寒草甸牧场的可持续发展。     

不同放牧模式下青藏高原高寒草甸植被群落和土壤差异

不同放牧模式会对草原植物群落和土壤产生不同的影响,目前少有研究系统关注冬季、夏季和全年放牧对高寒草甸植物群落和土壤影响的差异.本研究以位于青藏高原东缘四川省红原县境内的全年放牧(AG)、冬季放牧(WG)和夏季放牧(SG)的高寒草甸为研究对象,分析了3种放牧模式下高寒草甸植物群落和土壤理化性质的差异.结果表明:1)AG模式下草甸的群落盖度和物种数均显著低于WG和SG(P<0.05);AG和SG模式下草甸的群落高度、地上生物量和地下生物量均显著低于WG(P<0.05),而杂草类牧草比例相反;同时根冠比在这3种放牧模式下无显著差异(P>0.05).2)植物群落优势种在3种放牧模式下发生明显变化,即AG模式下以菊科和毛茛科植物为主,WG则以禾本科、毛茛科和莎草科植物为主,而SG以菊科和禾本科植物为主.3)土壤pH(0?20 cm)在AG和WG影响下无显著差异(P>0.05),但均显著高于SG(P<0.05),并在两个土层深度(0?10 cm和10?20 cm)间无显著差异(P>0.05);土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和全氮含量均是WS和SG高于AG,而土壤全磷含量则是AG和SG间无显著差异(P>0.05),但均低于WG;同时上述指标均是0?10 cm土层土壤中的值显著高于10?20 cm土层(P<0.05).本研究表明,与季节放牧(WG和SG)相比,全年放牧降低了群落高度、盖度、生物量、凋落物和物种数,并改变了牧草比例,从而降低了高寒草甸植物群落的稳定性,使得土壤养分流失严重,肥力降低.研究结果显示,季节性放牧能让草甸植物群落更加稳定,群落生产力及稳定性能够得以维持,有利于青藏高原高寒草甸牧场的可持续发展.     

放牧强度对高寒混播人工草地群落特征及地上现存量的影响

为探讨高寒牧区牧草生长季放牧强度对多年生混播人工草地群落特征及地上现存量的影响,从2003年至2005年在垂穗披碱草(Elymus natans)/星星草(Puccinellia tenuflora)混播草地上开展了牦牛放牧控制试验。结果表明:植被盖度随放牧强度的增加而降低,放牧强度对放牧区植物群落盖度的影响极显著(P<0.01);放牧强度与物种丰富度S、多样性指数H′、多样性指数D(除了第1年)和均匀度指数J′(除了第2年)均呈显著或极显著的二次回归,各放牧区与对照区植物群落的相似性系数与放牧强度成显著负相关(R=-0.9205),说明各放牧区植物群落朝着远离对照群落的方向演替;放牧强度和放牧时间对地上生物量的影响极显著(P<0.01),且随着放牧强度的增加,各处理组同一时期地上生物量逐渐减小。     

不同利用方式天然草原地上植被特征变化研究

以不同类型天然草原为研究对象,研究禁牧封育、冷季放牧和常年放牧三种利用方式对地上生物量和物种丰富度的影响。结果表明：常年放牧显著降低了高寒草甸和温性草原地上生物量（P＜0.05）,且禁牧和冷季放牧之间差异不显著（P＜0.05）,冷季放牧显著降低了温性荒漠草原地上生物量（P＜0.05）;禁牧高寒草甸和温性草原物种丰富度显著低于常年放牧（P＜0.05）,禁牧和冷季放牧对温性荒漠草原物种丰富度无显著影响（P＜0.05）。     

封育和放牧对高寒草甸植被群落特征和土壤特性的影响

为探究封育和放牧对高寒草甸植被群落和土壤特性的影响,本研究以封育13年和连续放牧高寒草甸为研究对象,采用野外群落调查和室内土壤分析相结合的方法,探究封育和放牧对植被群落状况和土壤特性的影响。结果表明：封育显著提高了群落的盖度和地上生物量（P<0.01）;封育显著提高了0~30 cm土壤总氮（Total nitrogen,TN）、速效氮（Available nitrogen,AN）、速效磷（Available phosphorus,AP）和速效钾（Available potassium,AK）（P<0.01）;封育显著降低了群落密度、物种丰富度指数、香农-维纳多样性指数和均匀度指数（P<0.01）。总之,封育虽增加了高寒草甸植物群落生物量和土壤养分,但在一定程度上导致草地植物群落多样性的下降,研究建议针对封育13年的高寒草甸进行适当的放牧以增加群落物种多样性和丰富度。     

放牧季节及退化程度对高寒草甸土壤有机碳的影响

高寒草甸是青藏高原的主要植被类型,本研究以青海省高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧季节及退化程度下高寒草甸土壤有机碳含量及密度的分异特征。结果表明,在0-30 cm土层内,土壤有机碳含量随土层深度逐渐减小。土壤有机碳含量暖季放牧与冷季放牧之间无显著差异(P0.05),且在不同土壤深度中一致。不同放牧季节下土壤理化性质及生物量各不相同。0-30 cm土层内,除0-5 cm未退化阶段土壤有机碳含量最高,其余各层土壤有机碳含量均在轻度退化阶段达到最大。土壤理化性质在不同退化阶段也变化各异,地下生物量随草地退化呈先增加后减小的趋势,而地上生物量随草地退化呈逐渐减小的趋势。冷季放牧高寒草甸土壤有机碳含量随草地退化呈逐渐减小的趋势,而暖季放牧土壤有机碳含量随草地退化呈先增加后减小的趋势。0-30 cm土层冷季放牧不同阶段土壤有机碳储量均低于暖季放牧,但未达到显著水平。可见,放牧强度的不同会对土壤有机碳的影响比放牧季节更大。     

放牧对西藏高寒嵩草草甸地上生物量空间分布的影响

以西藏自治区工布江达县的高寒嵩草（Kobresia）草甸为研究对象,利用地上生物量测定法对草地群落进行实地调查,并结合γ分布模型,从空间异质性角度来探索放牧对西藏高寒草甸地上生物量及其空间分布格局的影响,以期为高寒牧区退化草地的恢复及生产力的提高提供理论指导。结果表明：未放牧区（N）、适度放牧区（M）和重度放牧区（H）植物种地上生物量的空间分布与γ模型均具有很好的吻合性;样方内的平均生物量随着放牧强度的增大而减少,且适度放牧、重度放牧与未放牧区生物量之间均差异极显著（P<0.01）;群落的空间异质性表现为N>H>M,且草地植物种的生物量与其空间异质性负相关。因此在草地的管理与利用中,应有效控制植物群落的空间异质性来提高草地生产力,实现草畜平衡。     

青藏高原高寒草地土壤微生物量碳氮含量特征及其控制要素

青藏高原是我国重要的生态安全屏障,探究地下微生物驱动土壤生化过程,生物量碳氮含量特征及其控制要素,对高寒生态系统功能维持具有重要意义。本研究通过对青藏高原高寒草甸和高寒草原两种草地类型样带调查和研究,探讨了不同高寒草地生态系统类型土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量特征及其与气候、植物群落和土壤理化性质的关系。结果表明,高寒草甸比高寒草原具有更高的土壤MBC和MBN含量;生长季降水量（GSP）与两种草地类型的MBC和MBN含量呈显著正相关（P<0.01）;而生长季均温（GST）仅与高寒草原MBN含量呈显著负相关（P<0.01）。结构方程模型显示,在生长季降水量的影响下,土壤全氮是影响高寒草甸土壤MBC和MBN的主导因子,土壤有机碳是影响高寒草原MBC和MBN的主导因子。研究结果可为高寒草地生态系统可持续管理提供理论参考。     

高寒草甸植被群落特征及其营养品质对围栏封育的响应

为探究长期封育对高寒草甸植被功能群落特征和营养品质年际动态的影响,本研究以围封11年和连续放牧高寒草甸为研究对象,采用3年连续野外群落调查和室内牧草营养品质分析相结合的方法,比较了长期围封和连续放牧2种草地管理措施对5个植被功能群特征和营养品质的影响。结果表明：围封样地禾本科（Grass group,GG）、莎草科（Sedge group,SG）、豆科（Leguminous group,LG）和杂类草（Forbs group,FG）4个功能群盖度和地上生物量显著高于放牧样地（P<0.05）,功能群密度、物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、粗蛋白（Crude protein,CP）和体外干物质消化率（In vitro dry matter digestibility,IVDMD）显著低于放牧样地（P<0.05）;围封样地4个功能群的密度、群物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、CP和IVDMD表现出不受年际降雨量影响而逐渐下降的趋势。研究建议对围封11年的高寒草甸可进行适当的放牧以增加植被功能群物种多样性和牧草营养品质。     

青藏高原典型草地牧草营养品质和消化率特征及其相关性

为探究不同类型草地牧草营养品质和消化率的差异,本研究以青藏高原典型的高寒草甸、高寒草原、温性草原、荒漠草原和温性荒漠草原为研究对象,对不同类型草地牧草营养品质和消化率及其相关性进行研究。结果表明：不同类型草地间牧草粗蛋白（Crude protein,CP）、酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber,ADF）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber,NDF）和干物质消化率（Dry matter digestibility,DMD）含量差异显著（P<0.01）。Pearson相关性分析表明,DMD与CP呈显著正相关（P<0.05）,而与NDF,ADF之间呈显著负相关（P<0.05）;海拔高度（Elevation,ELE）与DMD,CP显著正相关（P<0.05）,而与NDF和ADF显著负相关（P<0.05）。综上所述,青藏高原不同类型草地间牧草CP,ADF,NDF和DMD均存在显著差异,且主要表现为随着海拔的升高,ADF和NDF逐渐降低,而CP和DMD逐渐增高,牧草品质逐渐升高。     

不同调控措施对中度退化高寒草甸植被及土壤理化性质的影响

为探究退化草地植被和土壤理化性质对不同调控措施的响应,本研究以中度退化高寒草甸为研究对象,采取春季休牧（T1）,春季休牧-划破草皮（T2）,春季休牧-划破草皮-施肥（T3）,春季休牧-划破草皮-播种（T4）,春季休牧-划破草皮-施肥-播种（T5）措施,以中度退化高寒草甸为对照（CK）,探讨各调控措施下植被与土壤理化性质的变化规律。结果表明：与CK相比各调控措施下物种丰富度、多样性、均匀度指数以及地上、地下生物量均显著增加（P<0.05）;补播‘青海’草地早熟禾（Poa pratensis‘Qinghai’）后样地杂类草重要值降低,禾本科重要值增加;CK土壤pH、容重和铵态氮含量最高;T2下土壤速效磷含量最高;T3下土壤硝态氮含量最高;T4下有机磷含量最高;与CK相比,T5下土壤含水量、有机碳、全氮、全钾、速效钾含量均显著增加（P<0.05）。综上,春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施能在短时间内改善退化高寒草甸的现状,提高可食牧草比例,有利于高寒草甸的恢复。     

不同强度放牧对祁连山高寒草甸优势种牧草营养价值的影响

为了研究放牧强度对祁连山高寒草甸优势牧草营养价值的影响,本研究以10年围封、轻度、中度和重度放牧处理下的高寒草甸作为研究对象,研究放牧强度对4个优势种牧草营养价值年际、月际变化和种的影响。结果表明：放牧显著增加了矮生嵩草（Kobresia humilis Sergiev）的粗蛋白（CP）和锦鸡儿（Caragana sinica Rehder）的干物质消化率（DMD）,显著降低了锦鸡儿的中性洗涤纤维（NDF）（P<0.05）;4种优势牧草CP和DMD表现出明显的年际和月际变化规律,即多雨年份CP和DMD显著高于干旱年份（P<0.05）,6月份牧草返青季CP和DMD含量显著高于9月份牧草枯黄季（P<0.05）,而NDF含量变化趋势则与之相反;4种优势牧草CP、DMD和NDF受到放牧强度、年际变化、月际变化和种的相互影响。因此,建议对围封高寒草甸进行放牧,并在干旱年份和牧草生长季末家畜转场或补饲,实现祁连山草地畜牧业的可持续发展。     

不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响

适宜的牧草混播对于改善退化高寒草甸及高寒地区畜牧业现状具有重要的现实意义,但不同牧草混播条件下退化高寒草甸土壤养分及生物量变化特征尚不明确。为此,本研究以垂穗披碱草（Elymus nutans）、早熟禾（Poa pratensis）、呼伦贝尔苜蓿（Medicago falcata）为试验草种,在三江源区重度退化高寒草甸开展为期3年的混播试验,探讨不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响。结果表明：不同牧草混播条件下,草甸土壤有机碳含量与全氮及不同形态氮素含量呈显著正相关（P<0.05）;草甸土壤养分含量发生显著变化（P<0.05）,EM（垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿）混播的土壤养分状况最佳;草甸地上、地下生物量显著增加（P<0.05）,EM混播的效果最为显著（P<0.05）。综上,在重度退化高寒草甸恢复过程中,如采取人工草地建植手段,建议选择EM混播。     

高寒草甸冷季牧场不同休牧期对土壤种子库的影响

为明晰青藏高原高寒草甸冷季牧场的适宜休牧期,在东祁连山天祝高寒草甸设置了土壤解冻临界期—牧草枯黄期(RP1)、土壤解冻后期—牧草枯黄期(RP2)、牧草返青初期—牧草枯黄期(RP3)、牧草返青后期—牧草枯黄期(RP4)和当地传统休牧(优势牧草高5 cm—牧草枯黄期)(RP5)5个休牧期,研究了土壤种子库的物种组成、密度、多样性及其与地上植被的关系。结果表明：供试土壤种子库中共萌发27种植物,分属12科23属;5个休牧期土壤种子库密度表现为RP1(2 136.67粒·m^-2)>RP2(1 983.33粒·m^-2)>RP3(1 576.67粒·m^-2)>RP4(1 220粒·m^-2)>RP5(863.33粒·m^-2);香农-威纳指数和辛普森多样性指数在RP1休牧土壤种子库中较高,Pielou均匀度指数在RP5中最高;5个休牧期土壤种子库与地上植被的Sorensen相似性指数在0.38～0.49,其中RP1休牧与地上植被的相似性最高。综上,土壤解冻临界期—牧草枯黄期休牧更有利于土壤储备植物种子,增加草地的抗干扰能力。     

高寒草甸牦牛皮毛种子库大小与组成的模拟研究

动物体外传播(Epizoochorous dispersal)是植物种子实现远距离传播的一种重要方式,尤其在放牧生态系统中,这种现象更为普遍。为探究放牧季节(暖季和冷季)及种子性状(质量、形状和附属结构)对高寒草甸牦牛皮毛种子库的大小及组成特征的调控作用,分别在2019年暖季(8月下旬)和冷季(10月中旬),模拟收集了牦牛皮毛附着的种子,并对皮毛种子库大小和组成及种子形态学特征(质量和形状)进行了统计。结果表明:暖季皮毛种子库大小(585.27±23.56粒/m ²)显著高于冷季(218.18±22.67粒/m ²)(P<0.05),并且暖季皮毛种子库物种丰富度(16)和多样性指数(1.85±0.19)均高于冷季(4和0.66±0.11)。暖季皮毛种子库主要由多年生植物构成(87.50%),冷季时只包括多年生植物。皮毛种子库主要由中等质量(1~10mg)、形状不规则(形状指数>0.01)的种子构成,并且附着的种子中有75%存在附属结构(芒、冠毛、翅和距)。在高寒草甸放牧生态系统中,植物种子可以通过牦牛进行体外传播,这是草-畜互作的一种表现形式,也是动物-植物共同进化的结果。     

牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸不同植物类群地上生物量生产率的影响

2年的牦牛放牧试验表明:除不同植物本身的生理特性外,降水和地温是影响小嵩草高寒草甸两季草场不同植物类群地上生物量绝对生长率的关键因素。小嵩草高寒草甸两季草场地上总生物量的绝对生长率1999年在7月份最大;1998年,冷季草场各放牧处理的绝对生长率在8月份达到最大,暖季草场的对照组和轻牧组在7月份最大,中牧组和重牧组在8月份最大。不同植物类群地上生物量生长率的变化不尽相同。1998年,冷季草场禾草和莎草地上生物量的绝对生长率8月份达到最大,暖季草场禾草和莎草地上生物量的绝对生长率7月份达到最大,且9月份出现了营养的再次积累;1999年,冷季草场禾草地上生物量的绝对生长率在6月份和8月份出现了两个峰值,暖季草场禾草地生物量的绝对生长率在7月份达到最大。对杂草类而言,1998年冷季草场的绝对生长率6月份最大,暖季草场重牧组的绝对生长率8月份达到最大,其他各处理7月份达到最大;1999年重牧组杂草的绝对生长率在6月份达到最大,其他各处理杂草在8月份达到最大。