荒漠灌丛和土壤动物关系及对降水变化的响应研究进展

在荒漠生态系统中,以人工灌丛进行植被恢复与重建是土地荒漠化防治最有效、最经济、最持久、最稳定的措施之一。土壤动物是荒漠生态系统土壤生物的重要组分,在物质循环、养分流动和信息传递中扮演着重要角色。荒漠灌丛和土壤动物互相作用能够促进灌丛“肥岛”演变,有利于灌丛生态功能发展和退化生态系统有效恢复。降水变化条件下,基于“荒漠灌丛和土壤动物关系”这一核心问题,在总结荒漠灌丛分布特征、荒漠灌丛和土壤动物分布关系的基础上,分析了荒漠灌丛土壤动物分布对降水变化的响应规律及内在机制。在未来全球变化条件下,从荒漠灌丛土壤动物对地上的反馈效应、研究方法与先进技术应用及荒漠灌丛土壤动物多样性与生态系统服务功能方面,探索了荒漠生态系统中荒漠灌丛土壤动物研究中应重点关注的几个科学问题,为荒漠生态系统生物多样性保护、植被建设及响应气候变化管理提供了科学依据。     

西北地区不同类型区生态恢复的途径与措施

根据西北地区自然条件,生态退化现状及生态恢复的要求,把西北地区分为黄土高原区,青藏高原区、荒漠－绿洲区及中高山地４个类型区,提出了相应的恢复措施,黄土高原区应以退耕还林还草为主,生物措施与工程措施相结合,逐步恢复以水土保持植被为主的生态系统;青藏高原区应保护植被和恢复植被并重,根据退化程度分别采取复垦种草、人工促进和自然保护等不同措施;荒漠－绿洲区应根据绿洲的区位资源优势,在绿洲内部进行防风固沙和     

新疆荒漠草地退化与治理建设方略

从生态系统原理出发,分析新疆荒漠草地环境资源恶化现状,指出荒漠草地治理建设的首要任务是构筑荒漠生态安全,而核心是水资源的合理分配供应.主要技术措施是建植高效人工草地、治理改良与封育保护天然草地、推进牲畜舍饲利用方式,而以水为先导进行适度牧业土地开发高效建设,可逐步减少荒漠草地放牧,实现由天然草地放牧向人工草地舍饲的生态置换.     

黄土高原草地植被的嬗变

草地是我国最大的陆地生态系统,草原安全与国家生态安全息息相关.黄土高原作为我国重要的草原分布地,是世界上水土流失最严重的区域之一,探究黄土高原草地植被演变历程对该地植被的恢复重建及生态保护具有重要意义.本文通过文献查阅、史料探究等方法系统研究了黄土高原草地植被的嬗变历程.研究表明:在地质历史时期,黄土高原植被类型以草原为主.更新世到全新世中期,黄土高原草地植被随气候变迁经历了森林草原、草原、荒漠草原的多次转变.到全新世晚期,由于暖期结束、气候总体变冷变干、人口基数增加和农耕文明的发展,黄土高原森林草原向干草原转变,草原带逐渐南移,草地植被破坏严重,面积不断减少,荒漠草原分布范围变广.随着黄土高原水土保持工作的展开,生态建设成效逐渐凸显.20世纪80年代以来,在三北防护林体系建设、退耕还林(草)、天然草原植被恢复与建设和山水林田湖草系统保护修复试点等生态项目实施下,黄土高原的草地退化和水土流失等问题得到了有效控制.如今黄土高原山青草盛,绿意盎然,植被恢复已经到达区域水资源承载的极限,生态建设迈入了新的发展阶段,仍需要探索新的治理思路与模式.     

试论灌木是干旱、半干旱区草地恢复中重要的生物资源

西北干旱、半干旱荒漠区是我国典型的荒漠生态系统.灌木是荒漠植被的主要组分,它在维持荒漠生态系统生物多样性、生态服务功能及其稳定性方面具有重要作用.20世纪下半叶,人口和经济快速增长导致的高强度人类活动,深刻地改变了荒漠生态系统的结构及水分和能量循环过程,致使灌木植物严重退化.为了保育灌木资源,提高人们对灌木在草地恢复中重要作用的认识,从改良土壤、物种多样性、防风固沙等方面论述了灌木在草地恢复过程中的特殊作用.建议在草业方面开展深入研究,以便使灌木在草地恢复中发挥更大的效能.     

基于遥感影像的和林格尔黄土丘陵区治理成效分析

黄土丘陵生态环境脆弱、水土流失严重，其生态修复与植物景观营造对于保障区域生态安全、改善流域生态环境、带动流域生态文明建设具有重要作用。本研究以内蒙古黄土丘陵生态脆弱区为研究对象，应用遥感分析的方法，分析了采取人工植被修复措施后生态修复区治理前后的归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、植被覆盖度、生态脆弱性指数以及水土保持能力随修复状况的动态变化规律。结果表明：采取人工植被恢复措施使得生态系统的自我恢复能力逐渐增强。经过10年的治理，两个修复区NDVI 0.5的平均面积占比从0.61%增加到34.52%;植被覆盖度>60%的平均面积占比增加了52.46%;微度脆弱区域面积占比平均上升至76.20%,水土保持能力较好的面积平均占比提高到59.07%,生态系统自恢复能力呈变好态势。研究结果可为我国黄土丘陵区生态修复工作的开展提供科学依据和理论参考。     

2001—2016年内蒙古植被物候变化及其对生产力的影响

基于2001-2016年的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）数据,本研究采用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法识别内蒙古植被返青期、枯黄期、生长季长度及其变化趋势,并分析植被物候变化对生产力的影响。结果表明：森林生态区和荒漠生态区的返青期比中部草原生态区要早,其平均值分别为第120,119和128天;森林和荒漠生态区的枯黄期比草原生态区要晚,平均值分别为第275,276和269天;受返青期和枯黄期的影响,森林和荒漠生态区植被生长季长度比草原生态区要长,分别为155,157和141天。在16年间研究区植被生产力以增加为主,其中森林和荒漠生态区的植被生产力呈显著增加的趋势;返青期和枯黄期提前趋势的面积略大于推迟趋势的面积,但大多地区的趋势并不显著;草原生态区生长季长度以缩短为主,而森林和荒漠生态区的生长季长度以延长为主。物候参数与NDVI之间的相关分析表明,返青期的提前和枯黄期的推迟（即生长季的延长）并不一定增加所有生态系统的植被年生产力。季节尺度分析表明：返青期的提前/推迟将增加/降低春季植被生产力,而枯黄期提前/推迟将降低/增加秋季植被生产力。     

新疆荒漠草地退化与治理建设方略

从生态系统原理出发，分析新疆荒漠草地环境资源恶化现状，指出荒漠草地治理建设的首要任务是构筑荒漠生态安全，而核心是水资源的合理分配供应。主要技术措施是建植高效人工草地、治理改良与封育保护天然草地、推进牲畜舍饲利用方式，而以水为先导进行适度牧业土地开发高效建设，可逐步减少荒漠草地放牧，实现由天然草地放牧向人工草地舍饲的生态置换。     

黄土高原草地植被的嬗变

草地是我国最大的陆地生态系统,草原安全与国家生态安全息息相关。黄土高原作为我国重要的草原分布地,是世界上水土流失最严重的区域之一,探究黄土高原草地植被演变历程对该地植被的恢复重建及生态保护具有重要意义。本文通过文献查阅、史料探究等方法系统研究了黄土高原草地植被的嬗变历程。研究表明:在地质历史时期,黄土高原植被类型以草原为主。更新世到全新世中期,黄土高原草地植被随气候变迁经历了森林草原、草原、荒漠草原的多次转变。到全新世晚期,由于暖期结束、气候总体变冷变干、人口基数增加和农耕文明的发展,黄土高原森林草原向干草原转变,草原带逐渐南移,草地植被破坏严重,面积不断减少,荒漠草原分布范围变广。随着黄土高原水土保持工作的展开,生态建设成效逐渐凸显。20世纪80年代以来,在三北防护林体系建设、退耕还林(草)、天然草原植被恢复与建设和山水林田湖草系统保护修复试点等生态项目实施下,黄土高原的草地退化和水土流失等问题得到了有效控制。如今黄土高原山青草盛,绿意盎然,植被恢复已经到达区域水资源承载的极限,生态建设迈入了新的发展阶段,仍需要探索新的治理思路与模式。     

阿拉善荒漠草地退牧还草效果分析

为了治理不断恶化的草地生态环境,抢救草地资源,内蒙古阿拉善盟从2002年开始,退牧还草112.8万hm2,连续4年对退牧还草项目区的监测结果表明,草地植被覆盖度提高了97％,干草产量提高了134.7％.全盟国民经济、农牧业经济运行良好,农牧民人均纯收入稳步增长,生态、经济、社会效益十分明显.因此,退牧还草是阿拉善荒漠草地生态治理和农牧民致富的有效途经.     

Site,Competition, and Plant Stock Influence Transplant Success of Wyoming Big Sagebrush

Within the sagebrush steppe ecosystem, sagebrush plants influence a number of ecosystem properties, including nutrient distribution, plant species diversity, soil moisture, and temperature, and provide habitat for a wide variety of wildlife species. Recent increases in frequency and size of wildfires and associated annual grass expansion within the Wyoming big sagebrush alliance have increased the need for effective sagebrush restoration tools and protocols. Our objectives were to quay the success of Wyoming big sagebrush transplants relative to transplant stock (nursery seedlings vs. wildlings) across different ecological sites and vegetation types and to test the hypothesis that reduction of herbaceous vegetation would increase survival of transplanted sagebrush. We used a randomized block (reps = 5) design at each of three sites—1) cheatgrass dominated, 2) native plant dominated, and 3) crested wheatgrass dominated—near Elko, Nevada. Treatments included plant stock (nursery stock or locally harvested wildlings) and herbicide (glyphosate) to reduce competition from herbaceous vegetation. Transplants were planted in the spring of 2009 and 2010 and monitored for survival. Data were analyzed for site and treatment effects using mixed-model ANOVA. Surviving plant density at and 2 yr postplanting was generally highest (up to 3-fold) on the native site (P < 0.05). Density of surviving transplants was almost 3-fold higher for nursery stock on most sites for the 2009 planting, but differences in survival by planting stock were minimal for the 2010 planting. Glyphosate application increased surviving plant density up to 300% (depending on site) for both years of planting. High labor and plant material investments (relative to traditional drilling or broadcasting) may limit the size of projects for which sagebrush transplants are practical, but these costs may be partially offset by high success relative to traditional methods. Our data indicate that sagebrush transplants can be effective for establishing sagebrush on depleted sites.     

高寒湿地旱化过程及其对CO2交换的影响

为研究青藏高原高寒湿地旱化对碳通量的影响,探讨高寒湿地旱化碳通量变化规律,本研究于7-8月生长高峰期以高寒湿地、沼泽化草甸和高寒草甸为研究对象,利用TARGAS-1静态箱法,比较高寒湿地不同退化阶段碳交换的动态差异。结果表明：与高寒湿地相比,沼泽化草甸与高寒草甸植被群落光合速率、生态系统呼吸速率、净生态系统碳交换显著提高（P<0.05）;不同退化阶段土壤温湿度及植被群落生物量存在显著差异（P<0.05）,土壤电导率差异不显著;相比于土壤湿度和土壤电导率,土壤温度对CO₂交换的影响更大,其与净生态系统碳交换呈显著负相关（P<0.05）,高寒草甸的碳交换对土壤温度的敏感性要大于高寒湿地和沼泽化草甸的碳交换对土壤温度的敏感性;在植物生长高峰期,高寒湿地旱化过程土壤温度显著上升,土壤湿度和植物群落生物量显著下降,导致其碳汇功能呈下降趋势。     

玛曲沙化高寒草甸植被、土壤理化性质及土壤微生物数量研究

对不同沙化程度高寒草甸植被特征、土壤理化性质及土壤微生物数量进行调查分析,结果表明:1)随着沙化程度的加剧,植物多样性指数、地上/地下生物量、土壤含水量及浅层土壤有机质、全氮、速效磷含量呈逐渐下降趋势,植物优势度、pH值呈增加趋势;深层土壤有机质、全氮、速效磷在轻度沙化样地上达到最高值。2)在不同沙化程度的土壤中,细菌数量最多,之后依次为放线菌、固氮菌、真菌;微生物在轻度沙化样地中的数量比其他3个样地都大。3)以土壤深层速效磷作为控制因子,偏相关关系分析显示,土壤微生物总量及土壤细菌数量变化与地上植物丰富度指数、植物生物量、地下生物量呈极显著负相关关系,而与植物地上/地下生物量之比呈极显著正相关关系;固氮菌数量与地上生物量呈显著相关关系,而真菌数量与地下生物量呈显著相关关系;除地上/地下生物量之比与土壤微生物数量之间呈正相关关系外,其余植被特征值与土壤微生物数量之间均呈现负相关关系。     

青藏高原东缘沙化草甸植物氮磷的分配和耦合特征

植物氮、磷元素及其耦合关系对揭示植物群落变化乃至生态系统的功能与过程具有重要意义。本研究以青藏高原东部高寒草甸为研究对象,分析沙化胁迫下植物地上、地下部分的氮、磷含量与氮磷比的变化特征、分配差异及影响因素。结果表明:(1)植物地上部分的氮含量(平均值为15.3 mg·g^?1)和氮磷比(平均值为5.2)整体低于地下部分的氮含量(平均值为28.2 mg·g^?1)和氮磷比(平均值为12.5);随着沙化程度加剧,植物地上和地下部分的氮含量呈先升高后下降的趋势,而植物地上和地下部分的磷含量无明显变化趋势。(2)植物地上和地下部分普遍受到氮限制,氮、磷元素之间耦合关系在沙化胁迫下几乎没有协同性。(3)土壤含水量是影响植物地上和地下部分氮、磷含量的关键因素,植物地上和地下部分都会提高自身氮、磷含量以应对土壤水分降低的胁迫。在全球草地沙化的严峻形势下,本研究将为环境胁迫下植物的生存策略及其驱动机制提供理论参考。     

不同时期干旱对青藏高原高寒草甸生态系统碳交换的影响

极端干旱事件能够显著地改变土壤水热条件和群落特征，进而影响生态系统碳交换。以青藏高原高寒草甸为研究对象，通过设置截雨棚，模拟发生在生长季前期（返青期，5-6月）和中期（快速生长期，7-8月）的极端干旱事件，研究不同时期干旱对群落特征和生态系统碳交换的影响。结果发现：不同时期干旱事件对高寒草甸生态系统的影响均表现在生长季中期，生长季前期干旱处理（ED）下，群落植被高度、盖度和地上生物量均显著降低于对照（CK） （P<0.05）；此外，ED和生长季中期干旱处理（MD）均显著抑制了总生态系统生产力（GEP）和生态系统呼吸（ER） （P<0.05），且MD显著降低了净生态系统碳交换（NEE）（P<0.05）。相关分析结果表明，ED处理下，生长季中期的土壤体积含水量与ER显著正相关（P<0.05）；MD处理下，在生长季前期的土壤体积含水量、群落地上生物量均与ER显著正相关（P<0.05）。表明生长季不同时期干旱对生态系统碳交换的影响机理不同，生长季前期干旱主要通过抑制植物生长过程影响碳交换，而生长季中期干旱则主要通过抑制植物生理活动影响碳交换。研究结果加深了高寒草甸生态系统对不同时期干旱响应的认识，为气候变化预测研究提供了数据支撑。     

草地生态系统中植被冠层截留的研究进展

草地植被冠层截留是草地生态系统对降水再分配的主要过程，属于草地生态系统蒸散发的组分之一。由于草地植被冠层截留常在草地生态系统水量平衡研究中被忽略而导致蒸散发组分的划分中存在误差。因此，讨论草地植被冠层截留对草地生态水文学的研究具有重要的理论意义和实用价值。本论文通过对目前草地植被冠层截留研究的现状和存在问题，从草地植被冠层截留的测定方法和主要的影响因素（环境因子和植被特征）2方面论述草地植被冠层截留的研究进展。分析发现，草地植被冠层截留的影响因素研究主要集中在降水特征、气象条件、放牧和植被特征等方面，各因素的综合影响研究仍然非常缺乏，测定方法的准确性有待评估。     

高寒生态脆弱区不同扰动类型草地植被群落状况

通过实地调查及实验室方法测定天祝高寒生态脆弱区5种扰动生境(一年生草地、多年生草地、围栏草地、牧道草地及"黑土滩"草地)的植被群落状况。结果表明,植物群落组成在一年生草地中99%为燕麦、多年生草地中80%为垂穗披碱草和无芒雀麦、3种天然草地中以嵩草、苔草、针茅、珠芽蓼、棘豆、委陵菜为主。群落高度、植被盖度及地上生物量在一年生草地中都相对较大,是人为因素(如农耕)干扰最强,其优势度随时间推移而上升,生境内植物种类多样性下降;而优势度在"黑土滩"草地中呈现低水平,是自然环境压力包括生物因素(如鼠类)干扰最强,原始植被破坏程度高,需要进行大量植被恢复工作,其群落高度、植被盖度及地上生物量也相对较低;其他生境的优势度随着放牧程度的增加而减小。由此可见,放牧和鼠害仍然是高寒草甸生态破坏的一个最重要原因。     

内蒙古典型草原黄囊苔草生长动态对气象因子的滞后响应分析

在全球变化与陆地生态系统关系的研究中,气候和植被相关关系的研究具有非常重要的意义。本文以2014年内蒙古草原生态系统定位站提供的气象数据资料为基础,运用灰色相对关联度以及含有时滞参数的灰色系统模型,分析了内蒙古典型草原区域尺度黄囊苔草(Carex korshinskyi)地上生物量对6种气象因子的响应。结果表明:黄囊苔草对6种气象因子的响应均有滞后效应。黄囊苔草地上生物量对降水量、气温、地温、蒸发量、相对湿度、日照时数的响应分别滞后10,16,16,10,15,5d。此结果将有助于更加深入理解气象因子对植物群落的影响机制,并为草地植被生产力建模与定量预测提供信息基础,以期在实践应用中发挥更高的价值。     

Comparison of Medusahead-Invaded and Noninvaded Wyoming Big Sagebrush Steppe in Southeastern Oregon

Medusahead (Taeniatherum caput-medusae [L.] Nevski) is an exotic, annual grass invading sagebrush steppe rangelands in the western United States. Medusahead invasion has been demonstrated to reduce livestock forage, but otherwise information comparing vegetation characteristics of medusahead-invaded to noninvaded sagebrush steppe communities is limited. This lack of knowledge makes it difficult to determine the cost–benefit ratio of controlling and preventing medusahead invasion. To estimate the impact of medusahead invasion, vegetation characteristics were compared between invaded and noninvaded Wyoming big sagebrush (Artemisia tridentata subsp. wyomingensis [Beetle & A. Young] S. L. Welsh) steppe communities that had similar soils, topography, climate, and management. Noninvaded plant communities had greater cover and density of all native herbaceous functional groups compared to medusahead-invaded communities (P < 0.01). Large perennial grass cover was 15-fold greater in the noninvaded compared to invaded plant communities. Sagebrush cover and density were greater in the noninvaded compared to the medusahead-invaded communities (P < 0.01). Biomass production of all native herbaceous functional groups was higher in noninvaded compared to invaded plant communities (P < 0.02). Perennial and annual forb biomass production was 1.9- and 45-fold more, respectively, in the noninvaded than invaded communities. Species richness and diversity were greater in the noninvaded than invaded plant communities (P < 0.01). The results of this study suggest that medusahead invasion substantially alters vegetation characteristics of sagebrush steppe plant communities, and thereby diminishes wildlife habitat, forage production, and ecosystem functions. Because of the broad negative influence of medusahead invasion, greater efforts should be directed at preventing its continued expansion.     

科尔沁不同沙地类型植被动态特征及其与凋落物的关系研究

为探究科尔沁不同沙地类型植被动态特征及其与凋落物的关系，本试验以科尔沁沙地不同类型样地（流动沙丘、固定沙丘和封育草地）为研究对象，测定了2005-2016年生长季高峰期（8月中旬）植被特征和整个生长季（4-9月）凋落物量的动态，分析了二者的年际动态及关系。结果表明：不同类型样地植被特征差异极显著，植被密度、盖度和生物量均有明显的年际动态，且年际动态和样地类型间存在显著交互效应；凋落物量受样地类型、年、月3因素及其交互效应的影响；回归分析表明，植被特征与凋落物量呈极显著线性关系，但小区域范围内，植被特征与凋落物量关系不显著。综上，植被生长显著影响凋落物产生，但植被特征与凋落物量关系不显著，凋落物量可能还受其他因素的影响。