基于无人机的青藏高原鼠兔潜在栖息地环境初步研究

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原生态系统中的关键种之一,其栖息地环境特征对其空间分布的影响一直是重要的研究内容。由于传统地面观测方法耗时耗力,而卫星遥感分辨率低没法识别,因而对高原鼠兔栖息地的研究多为定性且缺少大范围量化研究。无人机航拍为研究高原鼠兔栖息地提供了新的可能,本研究于2015年6月-8月在青藏高原进行了定点定高航拍,共布设了约300个工作地点,获取了约1 800张航拍照片;每张照片覆盖地面26 m×35 m,每个像元覆盖地面约为1 cm~2;通过自主开发的照片处理软件对鼠洞进行自动识别和人工校正,并结合样地的地表温度、植被、土壤水分等信息进行分析。结果表明,1)高原鼠兔洞口密度在不同草地类型中的分布显著不同(P0.05),高寒草甸高原鼠兔洞口密度显著高于其它草地类型,荒漠高原鼠兔洞口密度最小;2)高原鼠兔最适宜的栖息地环境:NDVI值为0.5~0.6,土壤含水量为20%~25%,生长季陆地表面温度为28.5~29℃;3)高原鼠兔洞口密度与NDVI和土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),但与陆地表面温度呈显著负相关关系(P0.05)。以上结果说明,植被和土壤水热是影响高原鼠兔选择栖息地的主要因子,高原鼠兔偏向于选择植被条件较好、土壤含水量较高,生长季陆地表面温度较低的区域。     

高原鼠兔洞口密度对高山嵩草草甸土壤主要养分含量的影响

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)干扰会引起高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸土壤养分含量的变化。本研究分析了高原鼠兔干扰对高山嵩草草甸土壤主要养分的影响,并同步分析了高原鼠兔有效洞口密度和总洞口密度与土壤主要养分含量的关系。结果表明,高原鼠兔干扰显著增加了土壤0-20cm土层有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮含量(P0.01),但显著降低了土壤速效磷含量;随着高原鼠兔有效洞口密度和总洞口密度增加,土壤0-20cm土层全效养分(有机碳、全氮、全磷)含量先增加后降低,而速效养分(铵态氮、硝态氮、速效磷)含量先降低后增加,说明高原鼠兔总洞口密度和有效洞口密度与土壤养分含量的关系一致,因此当分析高原鼠兔干扰程度对土壤养分含量影响的趋势时,可采用总洞口密度代替有效洞口密度。     

高山草原鼠兔(Ochotona curzoniae)洞口密度与植被物种和土壤性质的关系:以申扎县为例

本研究以高山草原鼠兔(Ochotona curzoniae)为研究对象,对5个不同鼠洞密度梯度的草地生境、植物群落组成、土壤养分以及地上生物量研究分析。结果表明:1)草地生境土壤温度、容重与鼠兔洞口数量呈显著负相关关系(P 0.05),而植物群落中高山豆(Tibetia himalaica)数量的变化与鼠兔洞口数量变化相一致;2)随着鼠兔洞口数量的增多,土壤养分(土壤全碳、全氮、全磷、有机碳、速效氮和速效磷)含量增加,但未通过显著性水平检验(P0.05),地上生物量显著增多(P 0.05),但是地上植物多样性却显著降低(P 0.05)。研究结果揭示了高原鼠兔更偏好于保暖性好和干燥的土壤,以及棘豆类植物主要分布的草地;此外,高原鼠兔洞口数量的增加,在一定范围内,能够改善高寒草原的土壤营养环境,促进地上生物量的增长。     

高寒草甸植物群落结构对高原鼠兔种群密度的影响

利用草地改良措施探讨了禾草补播和人工草地建植对高原鼠兔种群密度的影响,以期为有害啮齿动物的植被调控提供理论依据。在高原鼠兔分布密集草地建立围栏样地50 hm²,同时在围栏内选择20 hm²样地进行垂穗披碱草补播和人工草地建植,探讨草地植物群落结构的变化对高原鼠兔种群密度的影响。结果表明,鼠害草地、补播草地和人工草地除物种数外,物种多样性指数(H')、植被盖度、密度、高度和地上生物量均表现出显著差异(P<0.01)。其中物种多样性指数表现为补播草地>鼠害草地>人工草地;植被盖度、密度、高度和地上生物量均表现为人工草地>补播草地>鼠害草地。群落中垂穗披碱草所占比重亦大不相同,鼠害草地中垂穗披碱草比重不足10%,而补播草地和人工草地群落中,垂穗披碱草比重分别达50%和90%以上。不论是总洞口数还是有效洞口数,在3种草地中都存在显著差异,总洞口数变化在35~411,其中,鼠害草地的总洞口数是补播草地的2.28倍,是垂穗披碱草草地的11.74倍;有效洞口数变化在11~188,鼠害草地是补播草地的2.26倍,是垂穗披碱草草地的17.09倍,表明垂穗披碱草群落对高原鼠兔有显著的抑制作用。此外,高原鼠兔种群密度与草地植被特征间有不同的关系。无论是总洞口数还是有效洞口数与植物物种数间均无显著相关关系,与H'间则呈二次函数关系;高原鼠兔总洞口数及有效洞口数分别与植被盖度、密度、高度及地上生物量呈显著负相关关系。此结果表明,相对于鼠害严重草地,无论是补播草地,还是人工种植草地,植物群落结构的变化对鼠兔种群密度都有重要的影响。     

利用C型肉毒杀鼠素防治高原鼠兔技术研究

在青海海晏县甘子河乡设置每洞10、15、20、25粒毒饵和70%、80%、90%和100%的投洞率,研究利用C型肉毒杀鼠素毒饵不同投饵量和投洞率对高原鼠兔防治效果的影响。试验结果表明,每洞投放毒饵20粒、25粒和投洞率90%、100%的情况下,高原鼠兔有效洞口减退率符合《草地鼠害生物防治技术规程》(DB63/T787-2009)的要求。     

高原鼠兔对西藏邦杰塘高寒草甸的影响

高原鼠兔是西藏高寒草甸的优势物种之一,其摄食和掘穴活动加快了邦杰塘高寒草甸退化速度,制约着当地草牧业的可持续发展。鉴于此,以林芝市工布江达县松多三村的冬季牧场作为试验地,以高原鼠兔活动为主要影响因素,初步探索高原鼠兔活动对不同退化程度的高寒草甸的影响。以期为邦杰塘天然草地的高原鼠兔防控和草地管理提供科学依据。研究表明,围栏外(A样地)的平均高原鼠兔鼠总洞数和有效鼠洞数均大于围栏内(B样地),A样地鼠兔掘穴土丘占地面积、洞口面积和草地占地面积也均大于B样地。高原鼠兔对植被有显著影响,表现为草地生物量减少,地上生物量干湿比增大,植物Gleason丰富度指数增加。在样地植物密度和种类基本一致的情况下,高原鼠兔的活动致使土壤种子库密度减少,尤以根茎型植物为最;地上地下植被Sorensen相似性指数减小,降低了草地根茎型植被更新潜力;其中A样地鼠区土壤种子密度仅为3 929.3粒·m^-2,显著低于B样地鼠区;同时鼠区土壤种子库中的根茎型牧草物种数占保护区的40%。说明高原鼠兔对两种不同退化程度的高寒草甸的影响不同,对轻微退化高寒草甸地表特征、植被特征和土壤种子库的影响小于对重度退化高寒草甸的影响。     

高寒草甸植物群落结构对高原鼠兔种群密度的影响

利用草地改良措施探讨了禾草补播和人工草地建植对高原鼠兔种群密度的影响,以期为有害啮齿动物的植被调控提供理论依据。在高原鼠兔分布密集草地建立围栏样地50 hm~2,同时在围栏内选择20 hm~2样地进行垂穗披碱草补播和人工草地建植,探讨草地植物群落结构的变化对高原鼠兔种群密度的影响。结果表明,鼠害草地、补播草地和人工草地除物种数外,物种多样性指数(H′)、植被盖度、密度、高度和地上生物量均表现出显著差异(P0.01)。其中物种多样性指数表现为补播草地鼠害草地人工草地;植被盖度、密度、高度和地上生物量均表现为人工草地补播草地鼠害草地。群落中垂穗披碱草所占比重亦大不相同,鼠害草地中垂穗披碱草比重不足10%,而补播草地和人工草地群落中,垂穗披碱草比重分别达50%和90%以上。不论是总洞口数还是有效洞口数,在3种草地中都存在显著差异,总洞口数变化在35～411,其中,鼠害草地的总洞口数是补播草地的2.28倍,是垂穗披碱草草地的11.74倍;有效洞口数变化在11～188,鼠害草地是补播草地的2.26倍,是垂穗披碱草草地的17.09倍,表明垂穗披碱草群落对高原鼠兔有显著的抑制作用。此外,高原鼠兔种群密度与草地植被特征间有不同的关系。无论是总洞口数还是有效洞口数与植物物种数间均无显著相关关系,与H′间则呈二次函数关系;高原鼠兔总洞口数及有效洞口数分别与植被盖度、密度、高度及地上生物量呈显著负相关关系。此结果表明,相对于鼠害严重草地,无论是补播草地,还是人工种植草地,植物群落结构的变化对鼠兔种群密度都有重要的影响。     

玛曲高寒草甸高原鼠兔种群数量对植被调控措施的响应

本研究通过在玛曲县退化高寒草甸草原实施不同草地改良措施后,对高原鼠兔发生生境的适合度进行调查分析,以期揭示当地高原鼠兔发生机理,并为有效开展高原鼠兔的生态防治提供理论依据和技术支撑。于2010年5月至2010年7月,对玛曲县退化高寒草甸草原进行围封、补播、施肥、划破等12种不同草地改良措施,通过堵洞盗洞法监测高原鼠兔种群密度,并结合样方法测定植被等生境因子,探讨玛曲退化高寒草甸草原高原鼠兔发生生境的适合度。研究结果表明:与采用改良措施前相比,不同改良措施下有效鼠洞密度均表现出差异显著性(P<0.05)。所有草地改良措施均显著降低了有效鼠洞密度(P<0.05),且补播措施显著优于其他措施(P<0.05)。有效鼠洞密度与群落结构的相关性及逐步回归分析表明,有效鼠洞密度与草层高度呈显著的负相关(P<0.05),因而在高寒草甸,植物群落草层高度是决定鼠群密度的重要因子,而禾草类高度是决定草层高度的重要因素。两年的植被定向调控试验表明,在该区不同草地改良措施均能有效降低有效鼠洞密度,而补播禾草和增施有机肥,增加植物群落中禾草的比例,进而提高整体草层高度,可显著降低有效鼠洞密度(P<0.05)。因此提出“增加植物群落中禾草比例,治理高原鼠兔危害” 的生物防治模式。     

高原鼠兔对大通河上游高寒草甸草地的影响

通过对祁连山地区不同退化高寒草甸中高原鼠兔洞口密度与植物群落的关系的研究分析表明:随着高寒草甸退化程度的加剧,植物群落的盖度、地上生物量、优良牧草的地上生物量逐渐减少,植物群落的优势种也逐渐由高山嵩草—禾本科牧草—毒杂草转变;鼠兔的洞口密度先增加,在中度退化时达到最高(2391个/hm2),然后降低;在高寒草甸退化过程中,高寒草甸植被盖度与鼠兔洞口密度呈二次函数关系。此外,当鼠洞密度达到中等水平时,优良牧草生物量、植物地上生物量和植物高度达到最小值,证实了由于鼠类活动参与而有悖于"中度干扰假说"的理论。     

招鹰控鼠对高原鼠兔的防效试验

天祝县位于河西走廊东部,草原分布有高寒草甸、灌丛草甸等草甸草原,高原鼠兔是南部草甸草场的优势鼠类,危害严重,有效洞口密度达458个/hm2。为了进行有效防治,制作鹰架,招鹰控鼠。观测结果表明,招鹰控鼠方法控制高原鼠兔效果明显,第3年有效洞口密度平均降低37.5%,植被破坏率平均减少11.4个百分点,有效抑制了高原鼠兔种群数量的恢复,减少了牧草损失。     

植被性状对高原鼠兔行为模式的影响

将高原鼠兔的日常行为划分为采食、警戒、嬉戏和洞内滞留4个类型,选取植被高度、盖度和地上生物量3个代表性指标反映草地植被性状的变化,探讨了植被性状与高原鼠兔(Ochotona curzoniae)行为模式的对应关系。结果表明,植被高度、盖度和生物量的增加可导致高原鼠兔洞内滞留和警戒时间增加,采食和嬉戏时间减少;高原鼠兔的某些行为对植被性状各主要指标变化应对反映有一个由量变到质变的临界点或临界范围,在此临界点或临界范围之前和之后,高原鼠兔对植被环境的感受会发生质的改变;采食时间与洞内滞留时间的比值(G/H)越小,表明植被环境的胁迫压力越大,反之则越小;植被高度对高原鼠兔生境的影响力大于盖度和生物量。     

高原鼠兔干扰对青海湖流域高山嵩草草甸植物多样性及地上生物量的影响

采用堵洞法设置高原鼠兔干扰区和非干扰区,然后在干扰区和非干扰区内利用样方法研究了高原鼠兔干扰对青海湖流域高山嵩草草甸植物多样性和地上生物量的影响。结果表明,植物物种多样性和不同植物功能群多样性对高原鼠兔干扰的响应并不一致,其中干扰增加了杂类草功能群丰富度指数与物种丰富度指数,降低了物种均匀度指数、莎草科功能群丰富度指数和禾草科功能群均匀度指数(P<0.05)。干扰区内物种均匀度指数、物种丰富度指数和杂类草功能群丰富度指数随干扰强度增加而呈增加趋势,但禾草科功能群均匀度指数却呈显著降低趋势。虽然高原鼠兔干扰显著降低了植物群落总生物量,莎草科、禾草科和豆科功能群生物量(P<0.05),但显著增加了杂类草功能群生物量(P<0.05)。干扰区随干扰程度增加,莎草科功能群和豆科功能群生物量逐渐降低,杂类草功能群生物量逐渐增加,而禾草科功能群生物量则先增加后降低。鉴于高山嵩草草甸植物群落物种多样性和功能多样性对高原鼠兔干扰的响应不一致,植物物种多样性和功能群多样性之间不能互相替代。     

基于旋翼无人机低空遥感的高原鼠兔危害等级划分技术研究

高原鼠兔是青藏高原特有的小型啮齿动物,是高寒草地生态系统的关键种。科学合理防控高原鼠兔危害,对其危害程度开展监测和评价十分必要。通过无人机空中遥感平台并结合地面调查,以甘肃省玛曲县高原鼠兔危害草地为研究对象,选择不同危害程度的典型样地,采用自主设计的软件提取无人机影像中高原鼠兔洞口数、地上生物量、草地盖度等指标;构建了由洞口数、地上生物量、盖度和可食牧草比例组成的高原鼠兔危害等级综合指标体系,并对研究区样地进行危害等级划分。最终形成一套适用于高原鼠兔危害的低空遥感监测方法,可为后期高效、准确监测高原鼠兔危害提供有力的技术支持。主要结果如下：1）经实地人工调查结果验证,无人机影像洞口数量和植被盖度解译精度分别达到95%和93%。2）筛选了可见光波段差值植被指数VDVI作为估测地上生物量的最佳植被指数,并构建了估测模型。经实地调查验证平均精度为86.54%。3）构建了综合危害指数DRI,并提出了划分危害级别的各指标量化值。通过聚类分析将研究区鼠害地划分为5个等级,即I-无危害草地,Ⅱ-轻度危害草地,Ⅲ-中度危害草地,Ⅳ-重度危害草地,V-极度危害草地。     

青海果洛地区不同鼠洞密度下高寒草甸植物生物量分布特征

为探讨不同密度下的鼠类活动对高寒草甸植物生物量的影响,本研究以高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的有效鼠洞作为调查对象,分析了不同鼠洞密度对黄河源区青海果洛高寒草甸植物地上、地下和总生物量的影响。结果表明:随着草地鼠洞密度的增大,植物地上、地下和总生物量呈"V"字型变化趋势,先急剧下降后缓慢上升,满足y=ax²+bx+c关系;其中样地Ⅰ(3个/25 m×25 m)生物量最大,样地Ⅳ(54个/25 m×25 m)最小,样地Ⅴ(85个/25 m×25 m)鼠洞密度较大,而生物量并不是最小值;植物地下生物量主要分布在0~10 cm的范围内,随着鼠洞密度的增大有向表层聚集的趋势,生长旺盛期更为明显。植物群落组成中,随着鼠洞密度增大,莎草类和禾草类地上生物量均呈现下降趋势,而杂类草则趋于增加。     

高原鼠兔有效洞口数密度对高山嵩草草甸植物种间联结性的影响

高原鼠兔有效洞口数密度变化会引起高山嵩草草甸植物组分变化,而且引起种间关系的改变。研究了高原鼠兔有效洞口数密度对高山嵩草草甸植物种间联结性的影响。结果表明,随高原鼠兔有效洞口数密度增加,原优势种高山嵩草优势度降低,而原伴生种达乌里秦艽和小花草玉梅等植物的优势度却逐渐增加;植物群落内主要物种间的总体联结性从有效洞口数密度小于或等于224个/hm²时的正关联,转变为有效洞口数密度超过224个/hm²时的负关联;高山嵩草和青藏苔草的联结性从有效洞口数密度≤224个/hm²时的正关联,转变为有效洞口数密度超过224个/hm²时的负关联,而密花香薷和乳浆大戟、乳浆大戟和黄花棘豆的联结性则相反。这说明高原鼠兔有效洞口数密度变化改变了高山嵩草草甸植物种间的总体联结性,有效洞口数密度为224个/hm²时种间联结性最强,群落最稳定。     

近70年中国黄土高原气候生产力演变分析

利用黄土高原地区68 a气象资料,采用EOF、REOF、CEOF分解和小波分析等方法,研究了该区域气候生产力时空演变特征,结果表明:黄土高原气候生产力呈递减趋势;20世纪30-40年代高,60年代次高,90年代最低,80年代次低;1978-2000年、1951-1960年以下降为主,1978-2000年最为突出,1961-1978年曲线不断上升,2000年后呈现上升;气候生产力演变存在多种周期,其中4年周期最为明显;存在相关程度高的3个特征区域,即高原西部生产力不稳定低产区、南部相对稳定高产区、高原东部不稳定区;高原中北部是气候生产力变化的敏感区;气候生产力的空间振幅存在传播趋势,从高原中东部向东南传播。     

高原鼠兔对退化草地人工植被稳定性的影响

对高原鼠兔活动在“黑土型”退化草地上建植的人工草地上用堵洞法进行了调查研究,结果表明:当高原鼠兔的有效洞口密度达到60个/hm2时,人工草地优良牧草的地上植物量只有未危害草地的12%,牧草高度、盖度、密度均有大幅度下降;当达到80个/hm2时,优良牧草的地上植物量只有未危害草地的4%,牧草高度、盖度、密度进一步下降,人工草地开始向建植前的“黑土滩”演替。高原鼠兔通过对人工草地种群特征、物种多样性、土壤结构等方面的影响,来制约人工群落的稳定性与可持续发展。