休牧对西藏高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征的影响

休牧是西藏主要放牧管理和草地保护的措施之一,目的是通过自然力的作用使退化草地的植被与土壤得到恢复,维持较高的多样性和生物量。本研究以西藏中部高寒草原和高寒草甸为研究对象,通过野外调查和室内试验分析,研究自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植物物种多样性、总生物量、地上地下生物量权衡以及土壤理化性质的影响,对比自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征影响的差异。结果表明:在高寒草原与高寒草甸,休牧6~8年虽一定程度降低了植物群落的Simpson指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数,增加了植被总生物量,但变化均未达到显著水平(P>0.05)。休牧6~8年提高了地上和地下生物量权衡值,并促使植物更多地向地上部分生长,且在高寒草甸的作用效果更为明显。另外,休牧和自由放牧对高寒草甸以及高寒草原草地土壤机械组成、土壤微团聚体、土壤营养元素影响没有显著差异。综合分析发现,休牧对西藏高寒草地的植被恢复尚未产生明显的效果,表现为休牧对群落生物多样性、植被生物量和土壤理化性质影响均未达显著水平,因此,对西藏休牧的实施效果还有待于今后进一步的观测和研究。     

藏北高寒草地样带物种多样性沿降水梯度的分布格局

 在藏北高原高寒草地样带上对４０个围栏内草地群落物种多样性和地上生物量进行测定,探讨了生长季降水对高寒草地生物量和物种多样性分布格局的影响以及地上生物量－物种多样性之间的关系模式。结果表明,降水格局显著地影响藏北高原内部高寒草地群落物种丰富度、多样性和均匀度,群落结构特征与初级生产力关系密切;藏北地区高寒草地地上生物量、物种丰富度、Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指数和Ｐｉｅｌｏｕ均匀度指数随生长季累积降水呈指数增加趋势;在高寒草地群落物种丰富度－生产力关系研究中单峰模式的判别系数R^２（０．７５４）略高于线性回归模型（０．７４３）。沿藏北高原样带高寒草地物种丰富度随地上生物量单调递增,单峰模式的单调递减区间并未出现;然而单峰模型预示着在地上生物量高于１２１．１７ｇ／ｍ^２ 的高寒草地群落物种丰富度可能随生物量单调递减,从而使物种丰富度－地上生物量表现为较为标准的单峰模式;Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多样性指数和Ｐｉｅｌｏｕ均匀度指数与地上生物量也均呈单峰模式,但其单调递减区间窄于单调递增区间,峰值分别对应的草地群落地上生物量为７１．９０和６０．９０ｇ／ｍ^２。     

短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

为了解藏北地区退化高寒草地植物群落对短期围栏的响应,本研究以当地的3类高寒草地植被为研究对象,分析了围栏封育对草地群落的影响.结果表明,围栏封育措施能显著提高3类草地群落高度、盖度和地上生物量,物种数也有不同程度的增加.高寒荒漠植被群落盖度、高度变化对围封措施响应较快,但物种数变化的响应较慢;高寒草原和高寒草甸群落盖度...     

Effects of Litter Leachate on Plant Community Characteristics of Alpine Grassland in Qinghai Tibetan Plateau

Plant litter dynamics are sensitive to grassland productivity and the spatial heterogeneity of plant community. In this study, we investigated the effects of litter leachates on plant community characteristics using three plant species that represent different successional stages of alpine grasslands located on the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP). We tested four concentrations of leachates (0, 50, 100, and 200 g L⁻¹) from Kobresia setchwanensis, Elymus nutans, and Ligularia virgaurea. The leachates from the three plant species generally responded similarly, but the responses to the varying concentrations were significantly different. Addition of litter leachates negatively impacted the aboveground biomass and species richness. The Shannon-Wiener diversity index was positively correlated with the litter leachate addition. The effects of the litter leachate’s addition on plant functional groups varied—grasses were inhibited, forbs and legumes were promoted, and sedges were not significantly affected. This study demonstrates that litter leachates are a critical determinant of species diversity, grassland productivity, and community structure in QTP alpine grasslands.     

祁连山不同类型草地植被群落及牧草营养特征研究

祁连山是我国重要的生态屏障,对不同类型草地植被的研究可为草地资源的合理保护和利用提供参考。本研究采用样方法,采集并分析了祁连山东段4种不同类型的草地植被群落特征,并对牧草营养进行综合评定。结果表明：不同类型草地植被和功能群落存在差异,其中高寒草甸植被香农威纳、优势度和丰富度指数显著高于其他3类草地（P<0.05）;地上生物量表现为高寒草甸和沼泽化草甸显著低于草原化草甸和人工草地（P<0.05）,地下生物量则相反。不同类型草地牧草营养和牧草碳、氮、磷含量存在不同程度的差异。综合比较不同草地类型植被群落特征,牧草碳、氮、磷含量以及牧草营养,发现高寒草甸的植被群落稳定性,牧草营养最优,沼泽化草甸次之,草原化草甸最差。     

Large-Scale Spatial Patterns of Grassland Community Properties in the Inner Mongolia Autonomous Region,China

Mapping large-scale spatial patterns of grassland community properties in the Inner Mongolia Autonomous Region of China and learning how they are affected by environmental factors are vital to understand grassland changes in response to climate change and human activity. We collected data on six grassland community properties across 198 sample plots in the Inner Mongolia Autonomous Region: height, coverage, aboveground biomass (AGB), belowground biomass (BGB), soil bulk density (SBD), and species number (SN). We then analyzed the relationship between these and a range of environmental factors, including elevation, mean annual temperature (MAT), mean annual precipitation (MAP), ≥ 10 C annual accumulated temperature, humidity index, and normalized difference vegetation index (NDVI), using correlation and regression analysis. On the basis of the regression equation, we undertook a multifactor model using ArcGIS, in which different weights were assigned to each factor according to the degree of fitness between the estimated results and measured data. We then mapped the spatial distribution of grassland community properties in Inner Mongolia. We found a significant correlation between all of the grassland community properties and environmental factors measured (P < 0.01). In terms of spatial patterns, SN, height, coverage, AGB, and BGB were positively correlated with the transition from desert grassland to meadow grassland. The community properties model provided good results, with average accuracies of 53.05–90.21% and R² values of 0.40–0.68 (P < 0.01) across the six grassland community properties. The multifactor comprehensive model provides significant correlation between the predicted results and measured data. Therefore, this could be used as a basis for future studies on Inner Mongolia grasslands and to understand temporal and spatial changes of grassland in response to human activity and climate change.     

青藏高原边缘区高寒草甸植物群落的特征

以甘肃天祝和玛曲为例,研究了青藏高原东北缘和东缘地区高寒草甸植物群落特征和多样性的分异性。结果显示,青藏高原东北缘和东缘地区高寒草甸植物群落的优势种均为高山嵩草（Kobresia pygmaea）;东缘地区植物群落高度和盖度大于东北缘地区;植物群落均表现为双层垂直结构。东缘和东北缘地区高寒草甸植物群落的物种丰富度指数差异不显著（P>0.05）;物种均匀度指数、α多样性指数、β多样性指数和地上生物量均表现为东缘地区显著大于东北缘地区。本研究结果说明,青藏高原周边地区高寒草甸群落特征、植物多样性和草地初级生产力具有较大分异性,因此,制订经营策略时应因地制宜,以维持高寒草甸的稳产和保育植物多样性。     

Grazing-Exclusion Effects on Aboveground Biomass and Water-Use Efficiency of Alpine Grasslands on the Northern Tibetan Plateau

The influences of grazing exclusion on plant species composition and intrinsic water-use efficiency (W_i) of alpine grasslands on the Northern Tibet Plateau are not well understood. We conducted a multisite transect field survey across the three main alpine ecosystems (meadow, steppe, and desert steppe) with nine pairs of grazing-excluded and adjacent open grazed pastures. Short-term grazing exclusion (started in 2006) did not result in significant changes in nutrients or bulk density of the surface soils (0–15 cm), but it slightly changed the aboveground biomass (AGB) and coverage at both community and species levels. Community foliar δ¹³C and W_i differed among alpine grassland types, with values for steppe being similar to those for meadow and with desert steppe values being higher than both of these. Foliar δ¹³C and inferred W_i differed among the dominant species and varied negatively with precipitation and positively with temperature in 2010. These results confirm that there is an environmentally selective effect on the replacement of dominant species. There was no evident difference in foliar δ¹³C or W_i between grazing-excluded and open grazed sites, but there was a slight increase of AGB and coverage in grazing-excluded sites compared to open grazed ones at the species and community levels. These results indicated that grazing exclusion may have no clear influence on the physiological processes related to foliar water usage at the species level, but may have a cumulative effect on the carbon–water balance at the community level. Slight changes in linear regressions of foliar δ¹³C and W_i plotted across climatic gradients indicated that grasslands under grazing management might be more sensitive to regional climatic changes.     

植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒矮嵩草草甸及其开垦后形成的农田和一年生人工草地作为研究对象,研究了高寒草甸不同土地利用方式下生物量和植物-土壤系统固定的有机碳量的变化.结果表明:3种土地利用方式相比较,地上生物量由高到低依次为人工草地＞农田＞高寒草甸(P＜0.01),分别为11.83、9.78和4.36 t/hm2;3种土地利用方式下地下生物量剖面分布均呈倒金字塔形,0～40 cm地下生物量为高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.01),分别为15.74、5.61和1.24 t/hm2.随着高寒草甸土地利用方式改变,植物群落碳素固定量也随之减小,其序列由高到低依次为:高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.05),其值分别为7.63、6.81和4.51 t/hm2.     

内蒙古草地样带地上生物量变化

采用草地植被群落学调查方法,对内蒙古东北－西南草地样带典型区草地地上生物量变化进行了测量、计算和分析。研究表明,1）内蒙古东北―西南草地样带上草地背景点地上生物量在50～80 g·m-2;自东向西,随着区域植被类型由温性草甸草原向温性典型草原和温性荒漠草原演变,背景点草地地上生物量逐渐减小。2）受草地开垦、耕地撂荒、耕地退耕还林还草等土地利用活动的影响,包含全部物种的草地地上生物量与土地利用强度之间没有严格的对应关系;但是,可食牧草地上生物量以及可食牧草比率随土地利用强度的增加而逐步减少。3）在生态系统质量和功能评估中,单纯应用草地地上生物量指标存在很大的局限性,可食牧草地上生物量指标以及可食牧草比率指标在应用中更有意义。     

西藏典型草地地上生物量季节变化特征

采用高寒草甸、高寒草原、高寒沼泽化草甸和温性草原4种西藏高原典型草地类型地上生物量定点观测数据,分析其地上生物量季节动态变化特征和生长规律。结果表明,高寒沼泽化草甸地上生物量最高,其中围网草地年均地上生物量达384.45 g·m-2,比无围网草地地上生物量高73%,且是温性草原类草地生物量的6倍,是高寒草甸和高寒草原类草地的12~14倍,与自由放牧相比,围栏禁牧措施可以明显提高草原地上生物量,是改良退化草地最有效的措施之一;温性草原草地生产力大于高寒草甸和高寒草原,城市附近山地草地生物量明显大于远离城市的地区,表明城市化进程降低了天然草地放牧强度,是恢复退化草地生产力的有效途径之一;属半干旱气候类型的西藏高原中部,降水是制约草地植被生长的主要因子;草地地上生物量的绝对增长速率和相对增长速率季节动态均在生物量达到高峰期前为正增长,之后为负增长。区域水热条件差异及其季节性变化导致了不同草地类型或同一类型不同区域的草地最快生长期出现的时间存在一定差别。     

藏北高寒草地牧草营养品质对放牧的响应机制

基于藏北高原的3个围栏与自由放牧试验样地,探讨了高寒草地牧草营养品质对放牧的响应机制。结果表明：在一个高寒草原化草甸冷季牧场,冷季放牧分别减少了24.29%和18.98%的杂草酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量,并增加了41.05%的杂草粗灰分含量,从而增加了杂草营养品质;而没有改变群落和优势牧草营养品质。在一个高寒草原化草甸暖季牧场,暖季放牧分别减少了31.82%和27.45%的群落酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量,并分别增加了137.35%和24.73%的群落粗灰分和粗脂肪含量,从而增加了群落营养品质;暖季放牧分别减少了22.04%和22.50%的优势牧草酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量,并增加了202.19%的优势牧草粗灰分含量,从而增加了优势牧草营养品质;而没有改变杂草营养品质。在一个高寒草甸暖季牧场,暖季放牧分别减少了37.18%和25.10%的杂草酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量,从而增加了杂草营养品质;增加了26.55%的优势牧草粗蛋白含量,从而趋于增加了优势牧草营养品质;而对群落营养品质无影响。植物群落营养品质与植物群落α和β多样性相关,优势牧草营养品质主要与土壤变量相关,杂草营养品质与土壤变量和杂草α多样性有关。因此,藏北高寒草地牧草营养品质对放牧的响应因草地类型和放牧季节的不同而不同,高寒草地应该采取分类放牧管理。     

锡林郭勒盟草地MODIS-NDVI植被指数和估产牧草产量季节变化特征——以2005年4-9月的变化为例

利用新一代卫星遥感数据TERR/MODIS,结合地面调查数据,以内蒙古自治区锡林郭勒盟草地为研究区域,分析了草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种代表性草地植被指数和草地生物量的季节变化特征,以2005年4-9月时间变化为例,较详尽地反映草地在其生长期内各个阶段植被指数和草地生物量的变化趋势,进而反映草地牧草生长发育状况.     

青藏高原东北边缘地区高寒草甸群落特征对封育的响应

封育是退牧还草恢复退化草地的主要措施,而封育的时效限制着该措施的实施年限。本研究连续6年监测了青藏高原东北边缘天祝县高寒草甸群落特征对封育的响应。结果表明,高寒草甸群落盖度、高度、物种多样性及生物量均随着封育年限增加表现为先显著降低,后显著升高,再显著降低(P<0.05),第4年时群落高度和盖度最高,物种多样性和生物量最大,说明高寒草甸适宜封育时间是4年。     

放牧对西藏高寒嵩草草甸地上生物量空间分布的影响

以西藏自治区工布江达县的高寒嵩草（Kobresia）草甸为研究对象,利用地上生物量测定法对草地群落进行实地调查,并结合γ分布模型,从空间异质性角度来探索放牧对西藏高寒草甸地上生物量及其空间分布格局的影响,以期为高寒牧区退化草地的恢复及生产力的提高提供理论指导。结果表明：未放牧区（N）、适度放牧区（M）和重度放牧区（H）植物种地上生物量的空间分布与γ模型均具有很好的吻合性;样方内的平均生物量随着放牧强度的增大而减少,且适度放牧、重度放牧与未放牧区生物量之间均差异极显著（P<0.01）;群落的空间异质性表现为N>H>M,且草地植物种的生物量与其空间异质性负相关。因此在草地的管理与利用中,应有效控制植物群落的空间异质性来提高草地生产力,实现草畜平衡。     

甘南高寒草甸蝗虫和毛虫的分布与植被群落的关系

为探明甘南州夏河县高寒草甸草原蝗虫（Chorthippus sp.）和草原毛虫（Gynaephora sp.）的分布与其地形和植被因子的关系,本研究于2010年至2014年连续5年,定点选择30个样区,每年从5月至9月在各样地进行无放回取样调查密度,测量了植被的多度、盖度和地上生物量,并分析它们之间的相关性。结果表明：蝗虫选择分布在平地和半阳坡、坡中位的坡地,而毛虫只选择平地;植被盖度和地上生物量是影响草地蝗虫和毛虫分布的关键因子,与其种群密度呈显著的负相关关系;地上生物量较高的平地是蝗虫和毛虫共同分布的主要区域;洽草（Koeleria glauca）、花苜蓿（Melissilus ruthenicus）和芨芨草（Achnatherum splendens）3种植物多度与蝗虫分布显著相关,与毛虫分布不相关。可见,高寒草甸草原蝗虫和草原毛虫的分布与地形和植被因子显著相关,其栖息地利用特征有显著的偏好性。     

不同利用方式天然草原地上植被特征变化研究

以不同类型天然草原为研究对象,研究禁牧封育、冷季放牧和常年放牧三种利用方式对地上生物量和物种丰富度的影响。结果表明：常年放牧显著降低了高寒草甸和温性草原地上生物量（P＜0.05）,且禁牧和冷季放牧之间差异不显著（P＜0.05）,冷季放牧显著降低了温性荒漠草原地上生物量（P＜0.05）;禁牧高寒草甸和温性草原物种丰富度显著低于常年放牧（P＜0.05）,禁牧和冷季放牧对温性荒漠草原物种丰富度无显著影响（P＜0.05）。     

退化羊草草原物种变化与生产力的关系

对内蒙古赤峰市克什克腾旗达里诺尔自然保护区境内的羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)草原进行野外生态学调查及相关数据统计分析,探讨其植物多样性与地上现存量的关系,从而进一步明晰二者之间的作用模式;在此基础上,应用逐步聚类分析方法定量划分出不同退化程度的草地区域范围,研究各群落内的物种变化,及其对群落生产力的影响.结果显示:不同退化程度植物群落的地上现存量与Shannon-Wiener指数之间均呈显著一元线性正相关(P《0.05),表明在研究区域的小尺度范围内,随着生物多样性的上升,系统生产力也呈上升趋势,且群落的地上现存量与Shannon-Wiener指数之间有较好的回归模拟关系.     

两种放牧模式下高寒草甸群落植被构成及稳定性特征

适宜放牧管理模式,利于草地健康、生产力维持及草地稳定性提高。本研究通过对青藏高原东北缘高寒草甸冷季放牧(CSG)和四季放牧(WCSG)模式下,草地植物种重要值、群落特征、功能群生物量构成、群落物种Raunkiaer频度系数、草地演替度及土壤养分进行定量分析,明晰两种放牧模式下草地植被构成变化和稳定性特征,确定适宜草地管理模式。结果表明:1)CSG和WCSG草地植被优势种分别为冷地早熟禾与矮嵩草和垂穗披碱草,地上生物量构成分别以禾草(86.5%)和莎草(59.1%)为主;2)草层高度、盖度和总地上生物量均为CSG草地极显著高于WCSG草地(P<0.001或P<0.01),且前者分别为后者的6.5、1.1和3.0倍;群落植物物种数为CSG草地显著低于WCSG草地(P<0.05),后者是前者的1.3倍;3)CSG草地中地面芽植物的比例极显著高于WCSG草地(P<0.001),前者为后者的1.4倍;但前者地下芽植物和一年生植物的比例均显著低于后者(P<0.01或P<0.05),且前者分别为后者的18.2%和6.8%;4)CSG管理模式利于草地土壤有机碳(C)和全氮(N)维持;5)CSG草地植物物种Raunkiaer频度呈典型反“J”型,群落趋于相对成熟且稳定阶段。研究认为,CSG管理模式促进高寒草甸由莎草/杂类草群落向禾草/杂类草群落演替,提高草地稳定性。     

青藏高原高寒草甸群落特征对氮沉降和增水的响应

试验选择高寒草甸为研究对象,通过连续两年定位观测,采用模拟氮沉降与增水及其交互作用对高寒草地群落特征的影响,为高寒草地生产力功能提升提供科学依据。结果表明:模拟氮沉降和增水及其交互处理,当年均能够显著增加高寒草甸地上总生物量、禾本科植物、豆科植物生物量,但显著降低莎草科植物生物量;而在第2年,增水处理并未明显增加地上生物量,氮沉降与增水交互作用可以稳定地提高高寒草地生产力,各处理均能够明显提高禾本科和莎草科生物量、降低杂类草生物量。增水当年能够显著提高高寒草甸物种丰富度和生物多样性指数,但氮沉降和增水交互降低物种多样性指数;而在第2年,各处理物种数目和多样性指数均降低,且氮沉降与增水的交互作用影响效应达到极显著性检验水平。综合分析,氮沉降和增水及其交互作用在提升草地生产力、优良牧草生物量的同时,也可能造成高寒草甸物种丰富度和多样性指数降低,在草地的适应性管理方面需要引起足够的关注。