不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性分析

植物功能性状与功能多样性是评价草地生态系统功能的重要工具。本研究以黄土高原丘陵沟壑区不同恢复年限人工刺槐林林下草地和自然撂荒草地作为研究对象,通过对草地植物群落及功能性状进行调查,分析不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性动态变化,结果显示：1）林下草地和自然撂荒草地植物群落主要以多年生菊科和蔷薇科为主;2）随恢复年限增加,林下草地植物从以双子叶为主逐渐演替到以单子叶为主,从以菊科为主逐渐演替到以禾本科为主;而撂荒草地物种始终以菊科为主,且在恢复过程中逐渐演替为以灌木和半灌木为主的群落;3）林下草地群落水平叶片功能性状值大于撂荒草地,而群落水平盖度、密度和地上生物量性状小于撂荒草地。撂荒草地物种多样性和功能多样性指数高于林下草地,撂荒草地相较林下草地具有更高的生态效益。本研究可为黄土高原丘陵沟壑区草地生态系统功能评估提供理论依据。     

高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究

以青藏高原高寒草甸4种主要草地类型为研究对象,分析了不同植被类型土壤的理化性质、土壤微生物数量、土壤酶活性与生态系统功能间的相互关系。结果表明,不同植被类型群落的土壤特性存在明显差异。藏嵩草沼泽化草甸0～40cm土层土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮和土壤速效氮含量明显不同于矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸,土壤物理特性的改变(土壤养分、土壤容重、土壤湿度等)会引起植被组成、物种多样性变化;细菌数量和真菌数量与植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系(P＜0.05)、放线菌数量与生物量之间的相关性不显著,不同植被类型的群落生物量影响着土壤微生物数量和组成;不同草地类型植物群落地上生物量与土壤酶活性(磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等)之间存在显著的正相关关系(P＜0.05),土壤酶活性对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生物量,同时也影响群落物种多样性(物种丰富度),土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量、土壤养分含量,从而间接影响群落物种多样性。     

黄土高原半干旱区天然草地群落结构与土壤水分关系

气候变化导致水热条件发生变化,从而引起土壤含水量改变,必然影响区域植物群落结构和功能。本研究以黄土高原半干旱区天然草地群落为研究对象,在较大空间尺度上根据随机设置样地法调查区域内典型地带性草地群落,研究黄土高原半干旱区土壤含水量的变化对草地群落的影响。结果表明,1)地上生物量、凋落物质量与土壤含水量呈显著正相关;地下生物量和总生物量与土壤含水量虽正相关但不显著;2)物种多样性和物种丰富度均随着土壤含水量的增加而增加;3)植物功能群受土壤水分的影响,表现为禾本科和豆科随着土壤含水量的增加而增加,而杂类草相反。总之,在半干旱区土壤水分是限制群落生产力和物种多样性的重要因子,而禾本科和豆科作为指示物种可以反映土壤的水分状况。土壤水分的变化可能是导致半干旱区天然草地群落演替的驱动力,草地退化可能与土壤含水量的改变有关。     

川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究

以川西北不同程度沙化草地为研究对象,通过科学调查、采样和公式计算,对植被群落、生物量、土壤含水量、容重和孔隙度等特征因子进行分析,以揭示川西北地区由湿地到严重沙化草地演替的不同阶段植被和土壤特征的变化情况.结果表明:随着草地沙化程度加剧,群落呈现出“湿生-中生-旱生”的演替过渡格局,群落高度和盖度降低,物种丰富度下降幅度达88％,优势物种构成也发生较大变化;生物多样性指数在轻度沙化草地群落中最高,总生物量下降幅度达90.4％,群落地下生物量远大于地上生物量;沙化过程中,土壤中含水量和持水量下降、容重增大、孔隙度减小.沙化初期土壤特征变化明显,应针对这一现象在沙化初期开展恢复治理工作.     

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析,结果表明,随着植被恢复年限增加,群落物种组成不断变化,群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加,群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定,丰富度指数缓慢升高但变幅不大,而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反;土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明,植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤(0~20 cm)养分间均呈现正相关关系,铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关,与群落地下生物量和丰富度指数(Ma)间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关,与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复,土地生产力的提高又促进演替的进行。     

沙化和人工植被重建对高寒草地土壤细菌群落特征的影响

土壤微生物群落特征指示着草地的质量和健康状况。本研究以青海省贵南县的天然草地（NG）、沙化草地（DG）、草本人工恢复草地（AG）和灌木人工恢复草地（AS）4种草地类型为研究对象,采用qPCR和Illumina MiSeq高通量扩增子测序技术研究了土壤细菌群落生物量、多样性及其结构的变化,结合植被和土壤属性剖析了高寒草地土壤细菌群落演变的关键影响因子及其贡献。结果表明：草地沙化显著（P<0.05）降低了土壤细菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则促进了土壤细菌群落生物量和α多样性的恢复,22年后基本达到未退化前的水平。草地沙化显著（P<0.05）增加了芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的相对丰度,而变形菌门（Proteobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetota）的相对丰度则显著降低（P<0.05）;人工植被重建促进了优势细菌门逐渐向NG方向演变,22年后绝大部分优势细菌的相对丰度基本恢复到未退化之前的状态。然而,DG、AG和AS与NG的土壤细菌群落结构相似性不高,而AG和AS的群落结构则高度相似。土壤细菌群落结构与绝大多数植被和土壤理化指标显著 （P<0.05）正相关,植被属性对其群落结构变化的解释度（10.0%）比土壤物理属性（6.3%）和化学属性（1.9%）更高,植被与土壤所有指标共解释了72.0%的土壤细菌群落结构的变化,表明植被和土壤通过相互作用共同决定了高寒草地土壤细菌群落结构的演变。因此,加强对植被和土壤的保护,防止草地退化,并对沙化草地进行人工植被重建,对于保护和恢复青藏高原高寒草地土壤细菌群落具有重要的生态意义,而选择利用灌木或草本进行人工植被重建对表层土壤细菌群落的影响区别不大。     

围封对草地植被生长和土壤特性的影响研究进展

围栏封育是退化草地恢复的重要措施,对于维持草地生产力和生态系统平衡具有不容忽视的重要意义。总结围栏封育与草地植被和土壤的相互关系以及围封条件下不同类型草地植被生长和土壤特性的变化特征,指出因围栏封育下放牧牲畜的干扰消失,草地植物多样性、生物量及其分配格局、土壤理化性质以及养分有效性等易产生差异性响应,围封年限、草地类型、土壤特性和气候环境等是影响草地生产力、植被群落演替和生态系统服务功能的重要因素。     

河北省森林草原区草本植物物种多样性和功能多样性

理解物种多样性和功能多样性之间的关系以及分析它们对环境变化的响应,有利于揭示生物多样性的影响因素。本研究以塞罕坝地区不同植被类型(草地、灌木林和天然次生林)的草本群落为研究对象,分析了物种多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener多样性和Pielou均匀度)和功能多样性测度指标(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)之间的相互关系,并采用相似性分析检验(ANOSIM)和冗余度(RDA)分析等方法研究了它们随植被类型和环境因子的变化规律。结果表明,草地中草本植物物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著高于灌木林和天然次生林中的草本群落(P<0.05),而功能丰富度指数在草地中最低(P<0.05),功能均匀度和功能离散度在灌木林中最低(P<0.05),Pielou均匀度指数在不同植被类型间差异不显著(P>0.05);功能丰富度与物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著负相关(P<0.01),功能离散度与物种均匀度显著正相关(P<0.01),而功能均匀度与所有物种多样性指数均不相关(P>0.05);影响物种多样性的主要因子有土壤含水量、土壤有机质、土壤pH值、土壤全氮含量和坡向,影响功能多样性的主要因子有土壤有机质、土层深度、土壤含水量和海拔。物种多样性和功能多样性分布主要受土壤因子的影响,分别占到总解释变异的29.1%和29.8%。本研究结果表明研究区草本植物物种多样性和功能多样性变化相对独立,物种多样性可能主要是由资源可利用程度决定,而功能多样性可能是生态位分化即环境筛选和物种间相互作用共同决定。     

黄土丘陵区流域主要植被类型养分循环特征

以黄土丘陵沟壑区典型小流域纸坊沟流域为例,系统研究流域在植被稳定恢复期1种乔木、4种灌木和9种草地植被类型的养分循环平衡特征。结果表明,乔灌植被类型的叶片养分含量明显高于当年的新生枝条,新生枝条则明显高于枝干;乔木植被类型的生物量、氮磷养分累积量明显高于灌木植被类型,灌木植被类型则高于草地植被类型;乔木的氮养分循环速率是0.789,灌木为0.742,草地为1.000;乔木P2O5循环速率是0.881,灌木为0.758,草地为1.000。乔木的氮养分年盈余量是333.0 kg/km2,灌木为508.5 kg/km2,草地为597.0 kg/km2;乔木的P2O5年盈余量是333.0 kg/km2,灌木为423.0 kg/km2,草地为531.0 kg/km2。     

典型草原区不同年限弃耕地植物群落生物量权衡及其影响因素

通过对植被地上、地下生物量的分析比较,可以反映出植物应对环境胁迫的不同适应策略。由于不合理利用和开垦天然草原导致大面积草地退化,因此我国启动了退耕还林还草生态修复工程,旨在恢复退化的草地生态系统。本研究以内蒙古典型草原区自然恢复的不同年限弃耕地为研究对象,通过对不同年限（5年、15年、20年）弃耕地及天然草地（对照）群落地上与地下生物量、物种组成及其相对生物量、植物丰富度指数和多样性指数以及土壤理化性质进行分析,探究典型草原区不同年限弃耕地群落生物量权衡（Trade-off）及其影响因素。结果表明：随着弃耕年限的增加,群落结构由一二年生植物占主导逐渐转化为多年生植物占主导,且植物物种多样性逐渐增加;不同年限弃耕地生物量均向地上权衡,随弃耕年限增加,向地上权衡幅度越来越小,天然草地则向地下权衡;土壤水分和一二年生植物的地上生物量是驱动生物量权衡的关键因素。     

北京西北浅山区退化草地植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响

为了揭示退化草地生态系统恢复过程中土壤微生物群落对植被恢复的响应变化,本研究以补播建植6年的紫花苜蓿（Medicago sativa L.）草地（AF）和无芒雀麦（Bromus inermis Leyss.）草地（SB）为研究对象,采用高通量测序的方法分析土壤微生物细菌和真菌（群落多样性）在不同草地群落中的特征,结合地上植物多样性和土壤理化性质的变化,研究植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明：无芒雀麦和紫花苜蓿草地的土壤微生物量碳含量和微生物量氮含量要显著高于自然演替地（P<0.01）;2种人工草地（AF,SB）中土壤真菌和细菌的OTU数量显著地高于自然演替地（CK）（P<0.01）;不同植被恢复群落间的土壤细菌和真菌群落的β多样性差异显著。本研究结果表明利用紫花苜蓿和无芒雀麦进行植被恢复均对土壤微生物群落产生了显著的影响,且不同植被类型对土壤细菌和真菌的群落结构影响不同。     

黄河源区高寒草甸不同植被生物量及土壤养分状况研究

为了给黄河源区原生草地植被的科学管理及退化草地的治理提供理论依据,对青海省玛沁县藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸,山生柳(Salix oritrepha)灌丛草甸及小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸物种多样性、生物量及土壤养分状况进行比较研究。结果表明:不同植被类型植物群落多样性指数、物种丰富度指数、均匀度指数、生态优势度指数均为山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸>藏嵩草沼泽化草甸。各群落生物量差异明显,地上、地下总生物量均为藏嵩草沼泽化草甸>山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸(P<0.05)。藏嵩草沼泽化草甸土壤养分含量最高。小嵩草草甸和山生柳灌丛草甸各土壤层养分含量随土壤深度的增加呈下降趋势,pH值呈上升趋势,而藏嵩草沼泽化草甸却表现出相反的趋势,即随土壤深度的增加各层养分含量呈上升趋势,pH值呈下降趋势。     

黄土区封育和放牧草地物种多样性和地上生物量对氮素添加的响应

氮素添加对草地生态系统地上生物量具有普遍促进作用,但对解释引起物种多样性丧失的机制仍存在较大争议。本研究以黄土高原半干旱区长期封育和连续放牧草地为对象,通过设置不同氮素添加水平来探索两种典型的草地管理方式下群落地上生物量、物种多样性、群落组分结构对氮素添加的响应及其异同以及物种多样性与地上生物量的关系,并研究这些响应的潜在生态学机制。结果显示,1)氮素添加显著提高长期封育草地地上生物量的同时降低了物种多样性;放牧草地群落地上生物量、物种多样性对氮素添加的响应与封育草地相同,但其响应程度均小于封育施肥草地;2)草地群落物种多样性随地表凋落物生物量增加而降低,随植被透光率增加而升高; 3)封育施肥草地Shannon-Wiener多样性指数与地上生物量存在显著线性负相关关系,而放牧施肥草地的物种多样性与地上生物量不存在显著的相关关系。以上结果表明放牧能够减缓施肥对物种多样性的负效应,在轻微降低物种多样性的前提下显著提高群落地上生物量,是一种合理的草地管理方式。     

黄土丘陵区撂荒年限和坡向对灌丛生物量及丰富度的影响

为研究撂荒年限和坡向对草地植物灌丛地上生物量及丰富度的影响，本研究以黄土丘陵区不同坡向4个主要撂荒年限(12 a, 20 a, 30 a和42 a)草地作为研究对象，分析其草地灌丛地上生物量及丰富度的变化。结果表明，撂荒草地物种丰富度、植物群落地上生物量、灌丛地上生物量及其百分比随撂荒年限的增加而增加，峰值多集中出现在30 a阳坡草地，分别达到：10.5种·m^-2,133.20 g·m^-2和50.15 g·m^-2,阴坡草地灌丛地上生物量百分比在42 a占比最高，达到51.68%;阳坡草地群落地上生物量及物种丰富度高于阴坡草地；但阳坡草地灌木和半灌木地上生物量低于阴坡草地，且阳坡撂荒草地群落灌木和半灌木物种数目百分比随撂荒年限的增加而降低，12 a占比最高达28.57%。撂荒年限与群落地上生物量、灌木和半灌木地上生物量、物种丰富度之间均存在正相关关系，坡向不同引起植物群落灌丛数量和生物量的变化。     

称多县清水河乡典型退化草地调查研究

对玉树州称多县清水河乡典型退化草地不同退化梯度高寒草甸的群落结构持征、土壤养分和退化成因等进行了调查研究。结果表明,4种不同退化梯度的草地中,植物的物种多样性、土壤养分和含水量等均随退化程度的加剧而降低;原生植被和轻度退化草地是受害轻微的退化草地生态系统;重度退化草地和极度（“黑土型”）退化草地是受害程度极大的退化草地生态系统。     

黑河源区退化草地恢复过程中土壤磷养分及其调控因子

为探究不同恢复方式对退化草地土壤磷养分含量变化的影响,本研究以黑河源区的单播和混播栽培草地为研究对象,以未退化草地和极重度退化草地为对照,对草地植被特征、土壤物理性质及土壤磷养分变化规律进行分析。结果表明：栽培草地的建植显著提高了极重度退化草地植被的地上、地下生物量,且混播草地的植被多样性优于单播草地;而单播草地的土壤磷养分(全磷、有机磷、速效磷、微生物生物量磷)含量均优于混播草地。约束排序偏分析结果表明,土壤物理性质是影响土壤磷养分含量的主要因子。相关性分析结果显示,草地土壤含水量、土壤黏粒、土壤毛管孔隙度均与土壤速效磷含量显著相关。采用单播恢复的栽培草地土壤含水量、土壤黏粒、土壤毛管孔隙度均优于混播草地。综上,人工恢复是快速治理极重度退化草地的有效措施,且采用单播恢复的栽培草地在土壤磷养分恢复方面相对稳定,但尚未恢复到未退化草地的状态,后期应持续加强对栽培草地的管理。     

祁连山高寒牧区不同类型草地植被特征与土壤养分及其相关性研究北大核心CSCD

为探究祁连山高寒牧区不同类型草地植被特征、土壤养分及其相关性,以山地草原、高山草原、高寒草甸草原草原3个类型草地为研究对象,采用野外调查、室内测定和数据统计分析相结合的方法,研究了3个类型草地的植被特征、土壤养分特征及其之间的相关性。结果表明:不同类型草地群落盖度、地上生物量差异明显,均为高山草原>山地草原>高寒草甸草原(P<0.05);群落多样性、草本植物高度差异明显,均为山地草原>高山草原>高寒草甸草原(P<0.05);小灌木平均高度差异明显,为高寒草甸草原>高山草原>山地草原(P<0.05);不同类型草地土壤有机质含量变幅较大,其中以高寒草甸草原最为丰富;pH值变幅较大,变化趋势与有机质相反,即有机质含量越高,则土壤pH值低,反之亦然;全氮含量较高,都为1~2级(>0.2%);全钾含量居中,山地草原为2级(2.5%~3.0%),高山草原和高寒草甸草原为3级(2.0%~2.5%);全磷含量最低,均为3~4级(0.05%~0.10%),全量养分表现出以低磷高氮富钾为特征;速效养分以贫磷为特征;土壤保肥能力较强;各类型草地土壤肥力因子间的相关性各有特点;总体看来,高山草原土壤养分含量最高,其群落的生产力也最高,但群落物种多样性最低。磷在祁连山高寒牧区很缺乏,建议在进行草原管理和人工饲草种植时补充磷素。     

祁连山高寒牧区不同类型草地植被特征与土壤养分及其相关性研究

为探究祁连山高寒牧区不同类型草地植被特征、土壤养分及其相关性,以山地草原、高山草原、高寒草甸草原草原3个类型草地为研究对象,采用野外调查、室内测定和数据统计分析相结合的方法,研究了3个类型草地的植被特征、土壤养分特征及其之间的相关性。结果表明：不同类型草地群落盖度、地上生物量差异明显,均为高山草原>山地草原>高寒草甸草原（P<0.05）;群落多样性、草本植物高度差异明显,均为山地草原 > 高山草原 > 高寒草甸草原（P<0.05）;小灌木平均高度差异明显,为高寒草甸草原 > 高山草原 > 山地草原（P<0.05）;不同类型草地土壤有机质含量变幅较大,其中以高寒草甸草原最为丰富;pH值变幅较大,变化趋势与有机质相反,即有机质含量越高,则土壤pH值低,反之亦然;全氮含量较高,都为1~2级（> 0.2%）;全钾含量居中,山地草原为2级（2.5%~3.0%）,高山草原和高寒草甸草原为3级（2.0%~2.5%）;全磷含量最低,均为3~4级（0.05%~0.10%）,全量养分表现出以低磷高氮富钾为特征;速效养分以贫磷为特征;土壤保肥能力较强;各类型草地土壤肥力因子间的相关性各有特点;总体看来,高山草原土壤养分含量最高,其群落的生产力也最高,但群落物种多样性最低。磷在祁连山高寒牧区很缺乏,建议在进行草原管理和人工饲草种植时补充磷素。     

锡林郭勒放牧草地封育后植被恢复过程的研究

通过对不同时期(1987、1997、2003年)围封禁牧的草地与自由放牧草地的对比试验,研究了封育后锡林郭勒典型草原的恢复过程,结果表明:围封禁牧对草原植被的盖度、地上生物量、净生产力都有显著的影响;随禁牧时间的增加,群落覆盖度及生物量都有明显的增加;随着封育时间的延长,草原生态系统的物种多样性和丰富度都表现出先上升后下降的趋势;长期封育不利于草地物种多样性的提高。     

祁连山高山草地毒杂草侵入对蝗虫相对多度的影响

为研究祁连山高山草地毒杂草侵入对蝗虫群落组成、相对多度以及群落数量的影响,2008-2009年6-9月在野外调查基础上,对毒杂草(狼毒、甘肃臭草和披针叶黄华)侵入型草地和天然草地植被群落、土壤理化特性以及蝗虫多样性及群落数量进行调查分析。结果表明,毒杂草侵入显著降低草地物种丰富度、Shannon-Wiener指数和均匀度指数(P<0.05),植被群落高度和生物量明显增加(P<0.05);甘肃臭草侵入型草地土壤有机质和含水量最高,狼毒侵入型草地土壤紧实度和天然草地全N含量显著大于其他样地(P<0.05);毒杂草侵入影响蝗虫群落组成、降低物种多样性、改变物种相对多度。但蝗虫群落数量因杂草种类呈现较大差异,蝗虫群落数量因甘肃臭草侵入而降低、随狼毒和披针叶黄华侵入而增加。高山草地毒杂草侵入通过改变植被结构和营养价值、影响蝗虫土壤理化特性和栖息生境,而草地蝗虫群落组成、数量和多样性对此做出积极响应。该研究不仅为研究高山草地毒杂草型退化对昆虫以及无脊椎动物的影响提供参考,而且也为高山草地生物多样性维持和保育提供有益依据。