春季休牧对三江源区典型高寒草甸植物经济类群的影响

为深入了解春季休牧对典型高寒草甸植物经济类群的影响,以果洛州退化高寒草甸为研究对象,进行连续三年的春季休牧,于2019年牧草生长旺季(8月中旬),采用样方法调查休牧区与对照区植物不同经济类群的特征,研究春季休牧对高寒草甸的影响。结果表明,随着春季休牧年限的增加,植物群落的高度、盖度和生物量均在增加,其中莎草科功能群生物量增加较快,其次为禾本科功能群,阔叶型可食草功能群增加缓慢,而杂类草功能群却逐渐减少。因此,春季休牧对于三江源区退化高寒草甸植被恢复具有重要意义。     

划破草皮对不同地形高寒草甸草原植被特征的影响

在青藏高原东缘东祁连山高寒草甸草原开展平地和坡地划破草皮试验,研究了划破草皮对植物群落特征及地下生物量的影响。结果表明:划破处理对平地土壤含水量的改良效果显著优于坡地。划破处理增加了平地禾本科优势度而降低了坡地莎草科优势度。增加了平地禾本科高度,降低了坡地莎草科高度。平地和坡地划破区杂类草密度显著低于对照区,平地禾本科密度显著增加。与对照区相比,两种地形划破草皮都能减少杂类草生物量,平地划破区禾本科生物量显著增加,地下生物量/地上生物量显著大于对照区。说明划破草皮在平地是一种有效的改良措施,而在坡地改良效果不显著,建议在使用划破草皮技术改良高寒草甸草原时,应因地制宜,充分考虑制约条件。     

黄河源区不同退化阶段高寒草甸植被特征

研究不同退化阶段高寒草甸植被演替以及草地生产力特征,对进一步探究高寒草甸退化机制,科学评估草地状况和退化草地恢复重建具有重要意义。采用野外植被调查,对黄河源区高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度("黑土型")退化草地的植被群落结构、物种组成及生物量等植被特征进行了研究。结果表明:黄河源区高寒草甸共有植物48种;随着高寒草地退化程度的加剧,线叶嵩草、垂穗披碱草、高原早熟禾等优势植物种呈下降趋势,黄帚橐吾、青海刺参和臭蒿等则呈上升趋势。随着高寒草地退化程度的加剧,植被群落物种优势度指数、多样性指数和丰富度指数均呈下降趋势,均匀度指数则无明显变化。将高寒草地植被划分为禾本科、莎草科、龙胆科、菊科、杂类草和毒害草六类,随着草地退化程度的加剧,禾本科、莎草科和龙胆科牧草比例显著降低,菊科和毒害草比例则显著升高。高寒草甸不同退化阶段地上生物量呈"V"形变化,轻度退化草地地上生物量最高,显著高于其他阶段。中度退化草地最低,与未退化、轻度退化和重度退化草地之间差异显著。高寒草甸地下生物量80%以上集中于表层土壤,随着高寒草地退化程度的不断加剧,地下生物量显著降低。     

不同退化程度高寒草甸草地生物量及土壤养分差异

对三江源区不同退化程度高寒草甸草地植物群落、生物量及土壤养分差异进行了研究,结果表明:随着退化程度的加重,高寒草甸草地的群落组成发生了很大的变化,以莎草科植物为主的植物群落向阔叶型杂类草群落演替;物种多样性、均匀度指数均有下降趋势;地上、地下生物量,土壤养分均呈现明显下降趋势.     

不同退化演替阶段高寒草甸土壤理化性质对功能群植物地上生物量的影响

笔者对若尔盖高寒草甸红原县境内不同退化演替草甸土壤理化性质和功能群植物地上生物量进行了调查。结果发现:不同退化演替阶段土壤理化性质存在显著差异;随退化程度加剧,莎草科地上生物量显著降低,而禾本科地上生物量未达到差异显著水平,群落地上生物量和杂草生物量在草地草甸阶段最高;不同退化演替阶段,土壤理化性质对莎草科、禾本科和杂草地上生物量的影响程度不同,在退化草甸中,土壤速效氮、速效钾、速效磷、全氮和水分含量显著决定莎草科地上生物量,而土壤速效磷、全钾、全氮、土壤水分显著决定禾本科地上生物量。说明在一定条件下通过人为改变土壤水分、土壤氮、磷含量水平能够对退化草甸进行一定程度的恢复。     

春季休牧对三江源区藏嵩草草甸植被群落特征与物种多样性的影响

为深入探讨春季休牧对三江源区藏嵩草草甸植被特征的影响,2017年5~6月,课题组在青海省果洛藏族自治州玛沁县大武镇的冬春草场上进行为期50d的返青期休牧试验研究,同年8月中旬对植物生长状况进行调查。结果表明:休牧以后,草地的总盖度和地上总生物量分别增加了23%和58.6%(P<0.05);莎草科和禾本科牧草的重要值均有明显增加,其中藏嵩草、华扁穗和发草分别增加了17%、75%和59%;以发草为代表的禾本科植株的平均高度增加了103%(P<0.05);阔叶型可食草的地上生物量增加了58.62%(P>0.05);毒害草的生长明显受到了抑制,其地上生物量下降了61.53%(P<0.05)。休牧后,植物的丰富度指数和Shannon-Wiener指数下降,而Simpson指数和均匀度指数上升。因此,本课题组认为春季休牧可以有效的提高三江源区高寒草地生产力,达到生产和生态双赢的效果。     

氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响

三江源区草地退化严重威胁我国的生态安全,因此,研究恢复措施对草地的影响有重要意义。本研究以青海省果洛藏族自治州轻度退化高寒草甸为研究样地,通过三种不同类型氮素(尿素CH₄N₂O、硫酸铵(NH₄)₂SO₄和硝酸钾KNO₃)的九种组合配施,分析氮素配施后退化高寒草甸群落特征和土壤养分的变化,以探究不同类型氮素配施对退化高寒草甸恢复效果。研究结果表明,与对照相比,氮素配施显著提高了群落初级生产力(P<0.05),且生物量随着氮素配施量呈先增加后降低趋势,但对植物群落多样性无显著影响;土壤中速效氮和硝态氮呈现降低趋势(P<0.05),但有机碳、全氮、全磷和铵态氮含量无显著变化;利用主成分分析,通过综合评价植被指标和土壤指标,筛选出恢复该区域退化高寒草甸的最佳氮素配施量为47.2 g·m^-2硫酸铵+72.2 g·m^-2硝酸钾+21.6 g·m^-2尿素,为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。     

氮磷钾肥对高寒草甸生物量及群落多样性指数的影响

采用正交试验设计,添加氮、磷、钾肥不同组合,测定了高寒草甸生物量和群落多样性指数,分析施肥对高寒草甸群落结构的影响。结果表明,在氮肥、磷肥和钾肥分别为220、220和110kg/hm~2时(N3P5K3),莎草科牧草鲜重为337.72g/m~2,较对照处理显著增加了3.17倍(P0.05)。施肥对莎草科牧草鲜重的影响要高于禾本科牧草和杂类草,施钾肥对莎草科牧草和杂类草生物量并无显著影响。氮肥对群落多样性指数H、E、P有显著影响,而磷钾肥则无显著影响。莎草科牧草鲜重与多样性指数呈显著负相关(P0.05),氮肥、磷肥对莎草科牧草鲜重有显著正相关(P0.05)。研究表明,氮磷钾肥在提高高寒草甸群落生物量的同时,也降低群落多样性指数。     

陕西省天然草地生物量空间分布格局及其影响因素

草地生态系统是全球陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中扮演着重要角色。以陕西省天然草地为研究对象,基于57个调查样地的地上、地下和凋落物生物量资料,分析不同植被类型草地生物量的空间分布特征及其影响因素,并揭示其之间的相互关系,为我国草地生态系统碳汇研究提供基础数据。结果表明:7种草地类型(暖性草丛类、暖性灌草丛类、温性山地草甸类、温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原类和低地盐化草甸类)的各部分生物量存在显著差异(P<0.05),其地上生物量分别为:238.3,293.6,157.0,350.5,156.9,99.9和144.6 g·m^-2,地下生物量分别为:670.2,560.5,726.3,1072.5,719.5,1156.7和775.0 g·m^-2,凋落物生物量分别为:332.2,294.0,328.5,271.4,107.4,97.2和155.7 g·m^-2;但是其群落总生物量差异不显著,分别为:1353.9,1240.8,1405.3,1501.0,983.8,1148.1和1075.3 g·m^-2。地下生物量均大于地上生物量和凋落物生物量,其分配比例介于38.8%~77.4%之间;地上生物量和凋落物生物量随海拔高度增加而极显著减少(P<0.01);地上生物量随生长期降雨量增加而极显著增加(P<0.01),随年均温增加而减少(P>0.05);地下生物量对降雨和温度的响应均不显著。因此,降水是陕西省天然草地生态系统地上生物量最主要的限制因子,且主要受生长期水分供给的制约,温度尚不是主要限制因子。     

不同退化程度高寒嵩草草甸基况的初步研究

以高寒嵩草草甸退化群落指标为依据,研究了青海省未退化、轻度退化、中度退化和重度退化阶段,高寒嵩草草甸植物群落的结构特征及土壤特性的差异性。结果表明:不同退化程度的高寒嵩草草甸,其地上、地下生物量,牧草高度,生草层厚度,裸斑面积,物种数,土壤含水量等呈显著差异。同未退化阶段相比,重度退化阶段的优良牧草生物量和地下生物量分别降低了43.2和10.1 g/m2。而重度退化阶段时,裸斑面积则达到最大值65 m2,土壤含水量则为最小值22.83%,鼠洞密度则随着高寒嵩草草甸退化程度的加剧,呈倒"V"变化趋势。分析表明,高寒嵩草草甸退化的结果是,由莎草科和禾本科为主的植物演替为杂类草地。     

基于Landsat 8和随机森林的青海门源天然草地地上生物量遥感估算

草地地上生物量（above-ground biomass, AGB）的遥感监测可快速且客观地对草地生长现状进行评估,对生态环境评价和草地资源利用有重要意义。为了提高遥感估算草地AGB的准确性,基于青海省门源县的地面实测数据,利用Landsat-8 OLI遥感数据计算出的植被指数分别构建了单因素回归模型和随机森林模型（random forest, RF）,确定了AGB遥感估测最佳模型,并反演得到了研究区2019-2021年草地AGB空间分布。结果表明：1）在29个植被指数构建的单因素回归模型中,与草地AGB相关性较高的5个植被指数为NDVI、RBNDVI、TVI、GNDVI、MSR,R²均达0.49以上。其中,NDVI模型的精度最高,验证集R²为0.50,均方根误差（root mean square error, RMSE）为702.89 kg·hm^-2。2）在RF模型中,变量筛选前R²=0.61,RMSE=621.14 kg·hm^-2;经过变量筛选后模型精度有小幅度提升,R²达0.62,RMSE基本不变;二者精度均优于单因素模型,相比传统单因素最优回归模型,R²提高0.12,RMSE降低了80.95 kg·hm^-2。3）门源县AGB空间分布特征为西北部较高,东南部相对较低;大体呈中部高,四周低的分布状况。2019-2021年全县天然草地总产草量介于4.2827万~8.9776 万t,平均单产介于1063.49~1484.82 kg·hm^-2;草地类型以高寒草甸为主,2019-2021年产草量为4.0825万~5.6653 万t,平均地上AGB介于1060.38~1471.94 kg·hm^-2;山地草甸平均AGB为1036.81~1637.43 kg·hm^-2;温性草原平均AGB介于1198.72~1786.63 kg·hm^-2。     

青藏高原草地地上生物量的ANNs模拟分析

草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)的估算有助于理论载畜量的确定。基于人工神经网络(Artificial neural networks,ANNs),利用遥感植被指数和气候变量与AGB观测值构建函数关系,进行了青藏高原草地AGB的模拟,并基于岭回归分析了每个气候因子对AGB变化的影响强弱。结果表明,在训练期(测试期),ANNs的模拟值与实测值之间的R²为0.92(0.88),RMSE为18.48(23.62)g·m^-2。草地类型从草丛到草甸再到草原,AGB依次减少。AGB随海拔的升高先增加后减少。海拔3 400～3 800 m的区域AGB最高。ANNs与5个机理模型对比,发现ANNs模拟值偏低和偏高的面积分别占总面积的1%和10%,主要原因是训练资料的均值与相应地区中机理模型模拟值的偏差所致。影响因子按重要性从高到低的排序分别为大气CO₂浓度、饱和水汽压差、前一年降雨量、平均风速和平均气温。     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

Harmful and economic thresholds for rodent pests in the Alxa desert area under different grassland utilization patterns北大核心CSCD

The rodent damage threshold and the rodent economic threshold are indicators that must be clearly defined in the practice of grassland rodent prevention and control. Different grassland types or different utilization methods of the same grassland type have completely different values for these two indicators. The damage threshold is the population density of pests at which the grassland is obviously compromised, and the economic threshold is the population density at which further pest population increases will cause economic losses. The Alxa desert region is ecologically fragile, and rodents are endemic. This study selected continuous grazing areas and prohibited grazing areas in the desert area of Alxa Left Banner and from 2015 to 2019 to investigated the species and density of pests using the ‘mark and recapture’ method, together with sampling to investigate the aboveground plant biomass in the sample area in August. The measured rodent unit densities and their daily food intakes were used to estimate the amount of forage loss, and a regression equation was used to obtain a fitted relationship between the rodent density and the ratio of forage loss. It was found that: 1) The fitted curves for the ratio of pest density and forage loss in the continuous and prohibited grazing areas took the form of logistic three-parameter, S-shaped curves. 2) According to the regression equation, the damage threshold in continuous grazing areas was 26 standard rodent units·ha-1 and the economic threshold was 39.3 standard rodent units·ha-1. In prohibited grazing areas, the damage threshold was 33.2 standard rodent units·ha-1 and the economic threshold was 30.2 standard rodent units·ha-1. Thus, the economic threshold pest density of continuous grazing areas was slightly higher than that of prohibiting grazing areas. © 2022 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

施肥对轻度退化草甸草原割草地植物群落特征的影响

通过在草甸草原轻度退化割草地上喷施多功能肥料,对比施肥前后割草地草群的高度、盖度和地上生物量变化情况,分析轻度退化割草地喷施肥料后的植物群落特征变化趋势。研究结果表明,喷施叶面肥对割草地草群的盖度影响不大,但能够明显提高草群的高度和地上生物量,施肥2年割草地的草群高度较对照草群平均增加了7.32 cm,草群地上生物量增加了39.42 kg/667 m²。     

基于CASA模型和MODIS数据的甘南草地NPP时空动态变化研究

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)在全球气候变化及碳循环研究中扮演着重要的角色,精准快速的估算NPP对评估区域生态系统承载力以及合理利用自然资源具有重要的意义。利用2011-2014年甘南地面实测草地地上生物量(aboveground biomass, AGB)数据和根冠比系数计算的草地NPP数据,分别验证了MOD17A3 NPP产品和基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型估算的草地NPP的精度,分析了2000-2016年甘南地区草地NPP的时空动态变化。结果表明:基于CASA模型模拟的草地NPP精度整体上高于MOD17A3 NPP产品的精度,其均方根误差(root mean square error, RMSE)较MOD17A3 NPP小9.94 g C·m^-2;CASA模型分析的甘南地区草地NPP总体上呈现由西南向东北逐渐减少的趋势;对不同草地类型而言,沼泽类的平均NPP最高(469.07 g C·m^-2),温性草原类最低(324.18 g C·m^-2),而占研究区草地总面积比例较大的高寒草甸类和高寒灌丛草甸类草地的平均NPP分别为449.22和465.27 g C·m^-2;2000-2016年间,甘南地区大部分草地NPP稳定不变,其面积占研究区草地总面积的75.31%,NPP呈增加趋势的区域占草地面积的22.63%,而NPP呈减少趋势的区域占比最小,仅为2.06%。以上研究结果表明CASA模型在高寒地区草地NPP评估、草地资源合理利用与管理方面具有重要的应用价值。     

放牧强度对晋北盐碱化草地植物经济类群的影响

通过在晋北盐碱化草地设置不放牧（CK）、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和极度放牧(EG)5个放牧强度研究该草地群落物种类群的变化,为确定草地合理的载畜量和放牧利用奠定基础。研究表明,随着放牧强度的增大,禾本科类群比例减小,CK与其他4个放牧强度之间差异显著（P＜0.05）;豆科类群比例呈增大的趋势,但各放牧强度之间差异不显著（P＞0.05）;菊科类群比例减小,EG与其他4个放牧强度之间差异显著（P＜0.05）;委陵菜属比例增大,CK和LG之间差异显著（P＜0.05）;杂草类群减小,CK与LG、HG、EG之间差异显著（P＜0.05）。随着放牧强度的增大,草地中禾本科类群、豆科类群和菊科类群的质量指数减小,委陵菜属和杂草类的质量指数增大。     

宁夏典型天然草地土壤有机碳及其活性组分变化特征

为探寻宁夏典型温性天然草地土壤有机碳及活性组分变异及储量特征，以宁夏4种典型的天然草地（温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原）为研究对象，采用野外调查和室内分析相结合的方法，对宁夏全区49个固定监测点，土壤有机碳及其活性有机碳组分（易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳）进行采样和室内分析。结果表明：1）宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地，0~40 cm土层深度土壤有机碳含量分别为34.23、12.84、5.76和3.82 g·kg^-1；单位面积土壤有机碳储量分别为：13.43、5.75、2.58和2.29 kg·m^-2，且均表现为：草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。2）4种典型天然草地土样易氧化有机碳含量为0.75~7.43 g·kg^-1，土壤微生物生物量碳含量为102.52~554.77 mg·kg^-1，土壤水溶性有机碳含量为69.66~89.61 mg·kg^-1，均表现为：草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。4种草地类型土壤易氧化有机碳储量分别为2.56、1.44、0.62和0.48 kg·m^-2；土壤微生物生物量碳储量分别为：218.31、170.50、81.99和68.26 g·m^-2，均为草甸草原显著高于其他3种草地类型（P<0.05）；水溶性有机碳储量分别为34.36、35.21、37.22和43.14 g·m^-2，表现为荒漠草原显著大于其他3种草地类型（P<0.05）。3）4种典型天然草地易氧化有机碳分配比为18.42%~29.72%，温性草原最高；微生物生物量碳分配比为1.54%~3.83%，草甸草原最低；水溶性有机碳分配比为0.23%~2.01%，表现为：荒漠草原>草原化荒漠>温性草原>草甸草原，且均存在显著性差异（P<0.05）。4）土壤有机碳储量与土壤易氧化有机碳储量、微生物生物量碳储量、全氮、全磷和全钾含量呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关关系；与土壤水溶性有机碳储量、土壤容重及pH值呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的负相关关系。因此可见，宁夏荒漠草原土壤有机碳稳定性最差，温性草原土壤有机碳活性大，土壤有机碳碳库的生物可利用性最高，宁夏温性天然草地土壤有机碳储量大，不应被低估。     

青藏高原高寒草甸退化演替的分区特征

2005-2012年,进行了青藏高原高寒草甸主要分布地区草地状况的调查,禾草-矮嵩草群落是青藏高原高寒嵩草草甸的典型地带性植被,对处于不同退化程度的小嵩草群落采取封育或减牧后,均可恢复到禾草-矮嵩草群落,但由于退化程度的不同,恢复所需要的时间具有极大的差异。青海果洛地区高寒草甸多处于以小嵩草群落草毡表层剥蚀和杂类草-黑土型退化草地演替阶段,玉树地区处于矮嵩草群落向小嵩草群落的演替阶段,祁连山区处于禾草-矮嵩草群落,藏北高原则处于矮嵩草群落向小嵩草群落转化期或正常小嵩草群落时期。禾本科、莎草科等可食牧草逐渐减少和杂类草盖度急剧增加的趋势反映了高寒草甸退化演替过程植被变化的基本特征,草地退化造成了土壤容重增加,且表层土壤对放牧的敏感性高于底层,土壤0～10,10～20和20～40 cm容重分别增加了(0.50±0.08) g/m³,(0.16±0.07) g/m³和(0.04±0.03) g/m³。同时,有机质大幅降低,其降低幅度高达19.3%～53.2%,并随着土层的加深,降幅趋于减小。     

放牧干扰下高寒草甸植物功能群组成的时空变化——以甘肃省天祝县为例

在青藏高原东北缘高寒草甸,设置6个可控放牧强度样地,进行连续4年的植物功能群变化研究。应用多重比较和双因素方差分析研究了放牧干扰对禾本科、莎草科和杂类草3大功能群的影响。结果表明:(1)放牧干扰下,高寒草甸群落总多度和各功能群多度均随放牧强度的增加而降低;(2)不同放牧强度区,莎草科多度均随放牧年份基本保持不变。低强度放牧区,禾本科和杂类草多度显著增加;高强度放牧区,禾本科和杂类草多度显著降低;(3)不同放牧强度区禾本科相对多度比例随放牧年份降低,而杂类草相对多度比例增加。综述所得,高寒草甸莎草科对放牧干扰的抵抗能力较强,且禾本科与杂类草对放牧干扰的差异化响应导致了放牧干扰下高寒草甸群落特征的变化。