放牧强度对荒漠草原植被、土壤及其侵蚀特征的影响

[目的] 研究不同放牧强度对荒漠草原植被特征、土壤物理性能及其土壤侵蚀的影响,为荒漠草原水土流失治理和退化及生态系统修复提供科学依据。[方法] 以内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究区,采用原位监测和模拟试验相结合的方法,对重度、中度、轻度和无放牧4种不同放牧强度样地的植被群落、土壤物理性质、土壤侵蚀过程开展了研究。[结果] ①随着放牧强度的增加,群落平均盖度、高度和地上生物量呈降低趋势,物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数整体呈上升趋势。②土壤砂粒含量随放牧强度的增加呈上升趋势,表层土壤(0—10 cm)容重及入渗性能更易受放牧影响。③相同降雨强度下,随放牧强度的增加,土壤的侵蚀产沙量随之增加。土壤初渗速率、Simpson优势度指数和土壤砂粒含量是影响不同放牧强度下土壤侵蚀特征的关键因素。[结论] 放牧显著影响荒漠草原植被群落特征及土壤水文物理性能,因此,建议该区放牧强度控制在中度(2羊单位/hm²)及以下,对于受重度放牧破坏的草原区,围栏封育的同时还可适当进行人工补播或利用微生物改良土壤来提升土壤抗蚀性。     

北方风沙区放牧和封育对水土保持植被效益的影响分析

为了从宏观层面科学认识北方风沙区放牧和封育对草地水土保持生态效益的影响,搜集并筛选了大量文献,从中采集相关数据,采用荟萃分析方法,研究了典型草原和荒漠草原放牧强度、放牧年限和封育年限对植被地上生物量和植被盖度的影响。结果表明:(1)无论是荒漠草原还是典型草原,随着放牧强度增加,植被相对地上生物量和植被盖度均明显下降;(2)放牧年限对植被地上生物量的影响极显著,长期的放牧会使草原植被地上生物量显著降低;(3)随着封育年限的增加,荒漠草原与典型草原的植被地上生物量和植被盖度都明显增加。综上,放牧和封育都是影响北方风沙区植被生态效益的重要因素,应重点关注其对植被水土保持效益的影响,以实现对该区域的水土保持生态效益进行综合分析,为该区做好水土保持工作提供技术支撑。     

围栏封育对荒漠草原灌丛草地土壤优先流的影响研究

为探究围封对灌丛草地土壤优先流的影响,以宁夏吴忠市盐池县典型荒漠草原区为研究区,通过野外入渗染色试验、图像处理分析等方法,对围封荒漠草原灌丛草地土壤优先流的影响进行评价。结果表明:(1)围栏封育与放牧管理样地土壤水分入渗特征存在差异,在围栏封育样地,草地、天然柠条林地、人工柠条林地的入渗染色图像分别在0—125,0—115,0—105 cm呈现均匀分布,而在125—240,115—150,105—140 cm呈现染色分支,在放牧管理样地,草地、天然柠条林地、人工柠条林地入渗染色图像分别在0—80,0—70,0—80 cm呈现均匀分布,围栏封育导致土壤优先流发生深度更大;(2)土壤剖面染色面积比表现为围栏封育草地＞围栏封育天然柠条林地＞围栏封育人工柠条林地＞放牧管理人工柠条林地＞放牧管理天然柠条林地＞放牧管理草地,土壤染色深度表现为围栏封育草地＞围栏封育天然柠条林地＞放牧管理草地＞放牧管理天然柠条林地＞围栏封育人工柠条林地＞放牧管理人工柠条林地,围栏封育管理会导致土壤剖面染色面积比及染色深度增大;(3)土壤优先流变异系数表现为放牧管理天然柠条林地＞放牧管理人工柠条林地＞围栏封育天然柠条林地＞放牧管理草地＞围栏封育人工柠条林地＞围栏封育草地,放牧管理导致土壤优先流程度增加,而围栏封育降低灌木林地及草地的优先流程度。因此,在荒漠草原等干旱半干旱地区,围栏封育可作为提升土壤水分均匀入渗深度、降低优先流发生程度、提高土壤水分利用效率的重要管理方式。     

封育和放牧对典型草原地上植被的影响

封育和放牧是草地生态系统重要的干扰因子。以黄土高原典型草原封育5年草地和放牧地为研究对象,采用野外调查方法,地上植被物种组成、生物量、盖度、密度、地上茎分枝数和物种多样性等,以期揭示封育和放牧干扰对地上植被的影响。结果表明:封育和放牧对地上植被群落结构有显著影响。与放牧地相比,封育措施显著增加了典型草原的地上生物量和总盖度,但显著降低了地上植被密度和地上茎分枝数。封育措施显著提高草地禾草生物量,显著降低非禾草生物量。封育措施降低了禾草和非禾草地上茎分枝数,但非禾草地上茎分枝数下降不显著。封育显著降低了地上植被的物种丰富度、Margalef指数和Shannon-Wiener多样性指数,但对Simpson指数和Pielou指数影响不显著。     

不同治理模式对玛曲沙化草原生态恢复过程中土壤水分和植被净初级生产力的影响

为了给高寒区沙化草原生态恢复提供科学依据,在玛曲高原草原选取补播改良、围栏封育和灌草结合3种植被恢复模式,通过测定土壤含水量、田间持水量、地上干物质累积和植被净初级生产力(NPP)等指标,分析不同治理模式对草原生态恢复过程中土壤水分、干物质累积和NPP变化并明确其影响。结果表明,沙化草原生态恢复过程中,土壤田间持水量10月较4月补播改良模式提高50%,灌草结合模式提高31%,围栏封育提高12%;在植被生长季,补播改良和围栏封育土壤模式的含水量均不同程度高于灌草结合,地上干物质量较围栏封育提高57.65%,较灌草结合模式提高230.10%。各恢复模式对NPP有显著影响,影响力补播改良 ＞ 围栏封育 ＞ 灌草结合,均差异显著,补播改良和围栏封育NPP分别较灌草结合提高66.05%和29.22%。可见,补播改良可提高土壤保水能力,为植被生长提高较好的水分环境,同时显著提高地上干物质累积和NPP,沙化草原生态恢复效果较好。     

兰州市北山植被退化区植被恢复模式研究

应用植被恢复评价指标对兰州市北山地区不同植被恢复模式的总体质量进行了评价,结果表明,S值法是干旱区植被恢复模式筛选的有效方法。有补水条件造林区,水平台+鱼鳞穴+生态垫覆盖+人工灌木群落(柠条、侧柏、甘蒙柽柳、沙冬青)模式是植被退化区效果明显的恢复模式。无灌溉造林区,V形水平沟+鱼鳞坑+地膜覆盖+天然植物群落+红砂模式是阳坡(半阳坡、梁峁)地段最佳模式;鱼鳞坑+地膜覆盖+天然植物群落+红砂+柠条是阴坡(半阴坡)地段最佳模式;鱼鳞坑+天然植物群落+甘蒙柽柳是沟谷地段最佳模式。任何条件下,人工封育+天然植物群落都是效果明显的植被恢复模式。     

围栏封育在呼伦贝尔沙化草地植被恢复中的作用

 为给沙化草地植被恢复提供理论依据,在内蒙古呼伦贝尔沙化草地,通过测定围封不同年限(1、4、7年)沙化草地群落的特征值,并与未围封地段作对照,就围栏封育对沙化草地植被特征的影响进行了深入分析,结果表明:对沙化草地实施围栏封育,群落组成发生了规律性变化,随着围封年限的增加,退化指示植物所占比例逐渐降低,建群种及一些适口性较好的优良牧草所占比例逐渐增加,另外,围栏封育还可使草地植被盖度、平均高度、草群密度、地上生物量和土壤草根含量大幅度增加。     

划区轮牧制度在草地资源可持续利用中的作用研究

通过对比研究放牧制度及围栏封育对退化草地植被的影响来探讨划区轮牧在退化草地植被恢复中的作用。结果表明，在相同的载畜率条件下，划区轮牧制度通过对放牧利用时间与空间的合理配置，使建群种短花针茅与优势种无芒隐子草在质量百分比、重要值、生产力等方面比连续放牧都有所提高，与围栏禁牧的对照小区有同样的恢复效果。因此，将划区轮牧用于荒漠草原植被恢复在实践中是可行的，是实现草地资源持续利用的有效途径之一，建议在今后的退化草地恢复中要从优化放牧方式上寻找新的发展出路。     

草地围封内外植物多样性变化研究——以辉河自然保护区为例

围栏封育是应对草原退化的重要手段,对草原植被生态系统多样性保护具有重要作用。以辉河自然保护区内不同草地类型（典型草原、湿地草甸、沙化草原）为对象,对不同典型地区的围栏内外植被的地上生物量、高度、盖度、植株密度及植物物种多样性进行了调查和研究。结果表明：典型草原、湿地草甸、沙化草原围栏内生物量分别增加20.4%,88.8%,-29.9%,相对高度增加5.2%,91.9%,-36.3%,植被盖度分别增加64.5%,43.4%,-17.5%,植株密度分别增加-14.0%,135.5%,72.5%;牲畜啃噬致使围栏外禾本科、豆科、菊科植物占比重有所增加;不同草地类型围栏内外群落相似性不大,群落物种组成均发生了较大的变化。通过分析围栏外生物多样性的变化规律及影响因素,为区域自然生态系统保护的途径提供理论支持。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原碳平衡研究

采用围栏封育、划区轮牧、禁牧休牧等措施进行退化草原修复和保护,是关系能否有效合理保护和利用草原、应对气候变化的一个重要命题.本研究以内蒙古短花针茅荒漠草原为对象,测定连续10年(1999～2009年)进行围栏禁牧、划区轮牧和自由放牧等不同放牧作用下的长久样区的草原碳输入、输出及平衡特征,旨在从碳平衡的角度为确定荒漠草原合理的放牧管理方式提供依据.采用野外调查法测定生物量季节动态,密闭气室法测定土壤呼吸动态.结果表明:(1)相较于自由放牧,划区轮牧能保持较高的凋落物量、家畜采食量以及地下生物量,在恢复地上植被方面无明显差别,禁牧保持较高的地上生物量、凋落物量及地下生物量;(2)土壤呼吸随着放牧的进行和季节水热条件的变化,呈现不同的变化趋势,自由放牧在干旱季节产生较小的土壤呼吸;(3)生长季内划区轮牧、自由放牧和围栏禁牧下的荒漠草原净生态系统生产力分别为413.78、401.45、416.80 g/(m2·a)C.短花针茅荒漠草原生态系统碳收支表现为碳汇,不同放牧制度对碳收支影响较小,相对而言,划区轮牧较自由放牧有微弱的碳积累优势.     

封育对退化草原植被恢复及土壤理化性质影响的研究进展

封育是退化草原生态系统恢复的有效措施之一。在梳理现有封育研究成果的基础上,归纳封育对植物多样性、生物量、植被演替、土壤物理与化学性状的影响效应,发现:受地理区域、气候条件及封育前退化程度等本底条件的影响,封育条件下植被多样性呈现出显著增加、基本稳定和明显下降3种结果,生物量则表现为围封初期增加,围封时间过长不利于维持较高生物量的变化趋势;封育使得种群拓殖能力与群落资源冗余,土壤种子库结构改善、密度增长,退化草原呈正向演替,并可能出现3种演替模式。封育消除了土壤紧实层,改善了土壤结构与性状,但对土壤养分的影响效应不一致。基于研究现状,提出今后应深入研究的6个内容与方向,对丰富封育条件下退化草原恢复效应具有指导意义。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

荒漠草原两种沙化草地对浅耕翻的响应

浅耕翻是退化草地改良的一项技术措施,其效果往往与表层土壤的退化程度与类型相关。为进一步认识荒漠草原退化草地浅耕翻措施的适用性及其作用机理,在宁夏盐池县选取覆沙草地（片沙覆盖型）和侵蚀草地（侵蚀粗化型）当地两种较为典型的退化草地类型,分别进行深翻（20 cm）和浅耕（5 cm）两种浅翻耕处理,分析其植被更新和土壤水分变化情况。结果表明,浅耕翻可有效减少猪毛蒿当季发生数量,激活土壤种子库,提高两种退化类型草地植被均匀性和多样性水平,但是深翻处理下植被盖度下降幅度较大。其中覆沙草地物种丰富度保持稳定,一年生的狗尾草和画眉草占据更为优势的地位,深翻处理下土壤水分向下层蓄积;侵蚀草地物种数明显下降,但指示种胡枝子在群落中的优势地位进一步提高,土壤水分则沿垂直剖面均匀增加,0—100 cm土壤蓄水量显著提高。浅耕翻是推动退化草地恢复演替的有效手段,其中浅耕更具普适性;但是综合植被更新和水分蓄积情况,深翻措施更适宜覆沙草地,浅耕措施对侵蚀草地则较为适宜。     

不同生态恢复措施下宁夏黄土丘陵典型草原土壤质量评价

为了研究生态恢复措施对草原土壤性状和土壤质量的影响,2016年在宁夏黄土高原丘陵区典型草原,以放牧草地(FM)为对照,研究了封育(FY)、水平沟(SP)和鱼鳞坑(YL)3种恢复措施对0～40 cm土壤理化性质和生物学特性的影响,评价了各措施下的土壤质量.结果表明:1)FM土壤容重最高,土壤黏粒含量、田间持水量和总孔隙度较低;FY、SP和YL措施间土壤物理性质差异不显著(P＞0.05).2)土壤有机质、全氮和速效氮以FY最高,SP和YL较低;全磷与速效钾含量以FM最高,SP最低.3)土壤蔗糖酶和脲酶活性呈FY＞SP＞YL＞FM;蛋白酶和磷酸酶呈FY草地最高,YL最低;细菌、放线菌和真菌在各处理间变化各异,微生物总量呈FY＞FM≈SP＞YL,但微生物生物量碳、氮呈FY＞YL≈SP＞FM(P＜0.05):土壤因子间存在一定的相关性.4)隶属函数结合因子分析法评价的土壤质量综合得分为FY＞SP＞FM＞YL.因此封育是最有利于研究区退化草地土壤质量恢复的措施,研究结果可以为宁夏典型草原生态建设提供理论基础.     

内蒙古希拉穆仁草原风蚀水平观测研究

近年来,草原由于遭受不合理利用而严重退化、沙化,风蚀愈加严重。采用集沙仪和移动式风洞模拟相结合的方法,对位于阴山北麓中部的希拉穆仁草原风蚀特征进行了连续6 a的观测研究。结果表明:(1)植被是控制风蚀的决定性因素,并且植被高度对风蚀的抑制作用强于植被盖度。(2)研究区风蚀模数在围封初期很高,达到1313.7 t/(km²·a),随着植被的改善,草原风蚀逐年下降。(3)风蚀物以细沙粒为主,含量占60%以上。该地区每风蚀1000 kg土壤,同时就损失15 kg有机质,227 g速效氮,262 g速效磷和120 g速效钾,肥力损失量惊人。保护基本草原,恢复退化草地,是防治草地风蚀的最根本途径。     

岩溶区不同恢复阶段檵木根际土壤生态化学计量学特征

[目的]探讨不同植被恢复阶段中檵木(Loropetalum chinense)根际土壤生态化学计量学特征,揭示岩溶石漠化区不同恢复阶段下檵木养分利用规律及限制因子,为岩溶区植被恢复与重建提供科学依据。[方法]利用生态化学计量学方法,分析桂西北岩溶区不同植被恢复阶段(灌木林、原生林)檵木根际土壤生态化学计量学特征。[结果]檵木根际土壤C、N、P含量表现为灌木林阶段高于原生林阶段,而C∶N,C∶P,N∶P比值则刚好相反;同一植被恢复阶段,不同坡位间檵木根际土壤C∶P与N∶P比值存在显著差异;相关性分析表明,土壤C含量与土壤N∶P含量存在显著正相关关系,土壤N,P均与C∶N,C∶P,N∶P存在显著正相关关系,土壤C∶P与C∶N,N∶P存在显著正相关关系。[结论]檵木根际养分供应状况与其生境密切相关,在植被恢复前期(灌木林)檵木生长容易受N素限制,到植被恢复后期檵木生长易受P素限制。     

黄土高原植被恢复过程中土壤微生物的演变特征

[目的]探究黄土高原植被恢复过程中土壤微生物的演变特征,为黄土高原生态恢复重建工作提供科学参考。[方法]以Web of Science数据库和CNKI数据库中的期刊论文为数据源,运用CiteSpace文献计量工具对黄土高原植被恢复过程中土壤微生物演变的研究概况及研究热点进行分析。[结果]2002—2018年黄土高原植被恢复过程中土壤微生物演变特征相关文献的发表数量随时间呈增长趋势;国内外研究热点主要围绕土壤微生物量、微生物群落结构以及酶活性展开,且对于微生物量的关注度比较高;在植被演替过程中,微生物生物量和酶活性总体增加,微生物群落从贫营养型向富营养型转变,土壤微生物群落结构和功能的进一步改善。不同植被类型对土壤生物质量改善效果不同,总体来说,混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林最低。[结论]黄土高原植被恢复土壤微生物今后的研究应注重微生物关键种的识别、参与碳氮磷循环的功能微生物以及全球变化对微生物群落影响等方面。     

适用于三峡水库中陡土坡消落区等高种植的土工结构模型

[目的]探讨在当前三峡库区面临的严峻生态环境下,采取何种适合的生态治理技术以解决库区生态环境安全问题,为三峡库区生态环境修复提供一定的参考依据。[方法]通过生态治理模型整体框架结构,提高中、陡土坡生态系统地表基底稳定性;通过等高种植平面绿化技术、土工格室垂直绿化技术,提高消落区植被覆盖率和土壤肥力;通过不同高层区段消落区适宜植物"乔—灌—草—藤(177~170 m)、"灌—草—藤"(170~160m)、"草—藤"配置(160~145m),对消落区的生物多样性、植被覆盖率及景观层次起提高作用。[结果]通过模型设计,将传统混凝土护坡技术与现代生态护坡技术相结合、等高种植平面绿化技术与土工格室垂直绿化技术相结合,实现了生物措施与工程措施的高度统一、系统稳定性与开放性的高度统一、植被覆盖率与景观层次的高度统一。[结论]该土工结构模型的应用对三峡水库中陡土坡消落区生态治理具有一定的参考价值和现实的应用前景。     

封育对宁夏盐池县草地植物组成及群落复杂性的影响

[目的]定量评价封育对宁夏盐池县沙化草地植物组成及群落复杂性的影响,为半干旱区草地植被恢复与管理提供理论依据。[方法]对3种封育类型老、新封育区和对照区在2003—2013年样线与样方结合法进行植被调查,并用群落总复杂性、无序结构复杂性、有序结构复杂性3种指数来分析其复杂性特征。[结果]老封育区由黑沙蒿(Artemisia ordosica)和刺沙蓬(Salsola ruthenica)群落逐渐演替为阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)群落,新封育区和对照区主要是黑沙蒿群落;新封育区和对照区的植被生物量与盖度大多年份高于老封育区;封育可增加无序与有序结构复杂性,进而增加群落总复杂性。[结论]长期封育降低了植被数量特征值;随封育年限的延长,群落复杂性指数约以5a左右为波动周期,说明适宜封育年限为5a。     

黄土高原不同封育年限草地土壤与植物根系的生态化学计量特征

黄土高原特别是干草原地区植被演替的研究比较薄弱。当前植物生态化学计量学的研究主要集中在植物叶片方面,对根系的研究较少。选取宁夏云雾山草原植被不同封育年限的土壤和植物样品,以生态化学计量学原理为基础,测定并分析了土壤与根系的碳(C)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量比与相互关系。结果表明:(1)随着封育年限的增加,土壤容重逐渐减小,土壤有机碳和全氮变异性较大,全磷变异性较小,且封育初期土壤有机碳和全氮含量先降后升,至封育20、30年,保持相对平稳。0~20 cm土层土壤的碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)、氮磷比(N∶P)分别为9.04~9.63、19.62~32.27、2.14~3.37,20~40 cm土层土壤的分别为8.68~9.22、15.74~26.32、1.80~3.03。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关。(2)植物根系C、N、P含量变化范围分别为357.6~381.4 g kg-1、7.35~8.18 g kg-1、0.54~0.70 g kg-1;根系中的C元素含量随封育年限的增加逐渐升高,N、P元素含量均小于全球平均值。根系C∶N随着封育年限的增加变异性较大,C∶P、N∶P随着封育年限的增加变异性较小。(3)植物根系的C∶N∶P化学计量特征受土壤的影响调控大于其自身,且土壤磷含量对植物根系C∶N∶P生态化学计量特征影响的显著性(p0.01)大于土壤氮含量(p0.05)。此外,该地区封禁后,草地生产力易受到土壤N含量的限制。