狼毒斑块对狼毒型退化草地植被和土壤理化性质影响的研究

草地植物群落的物种组成变化影响草地土壤养分数量和分布格局,而土壤理化性质改变会加速原生植物被更适生于此土壤条件下的植物所代替。狼毒在退化草地中斑块状集群分布的格局可能会影响草地植物的群落结构和土壤养分循环过程。以退化草地中未防除狼毒和防除狼毒的狼毒斑块为研究对象,分析斑块内和斑块间草地植物群落的特征和土壤养分含量变化规律。结果表明: 1)未防除狼毒和防除狼毒斑块间的地上生物量、丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著低于未防除狼毒斑块内,而防除狼毒斑块内和斑块间的地上生物量和群落多样性指数差异不显著; 2)未防除狼毒斑块内土壤含水量、有机质含量、全氮含量、速效磷含量、铵态氮含量显著高于斑块间;同时,未防除狼毒斑块内土壤含水量、有机质含量、全氮含量显著高于防除狼毒斑块内,而防除狼毒斑块内土壤速效钾含量显著高于未防除狼毒斑块内。由此可见,狼毒斑块内土壤养分和水分含量比斑块间高,表现出明显的“肥岛”效应。针对狼毒型退化草地治理应严格控制草地载畜量并辅以防除狼毒、围封、施肥等草地改良措施,实现狼毒型退化草地的可持续利用。     

狼毒斑块对狼毒型退化草地植被和土壤理化性质影响的研究

草地植物群落的物种组成变化影响草地土壤养分数量和分布格局,而土壤理化性质改变会加速原生植物被更适生于此土壤条件下的植物所代替。狼毒在退化草地中斑块状集群分布的格局可能会影响草地植物的群落结构和土壤养分循环过程。以退化草地中未防除狼毒和防除狼毒的狼毒斑块为研究对象,分析斑块内和斑块间草地植物群落的特征和土壤养分含量变化规律。结果表明:1)未防除狼毒和防除狼毒斑块间的地上生物量、丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著低于未防除狼毒斑块内,而防除狼毒斑块内和斑块间的地上生物量和群落多样性指数差异不显著; 2)未防除狼毒斑块内土壤含水量、有机质含量、全氮含量、速效磷含量、铵态氮含量显著高于斑块间;同时,未防除狼毒斑块内土壤含水量、有机质含量、全氮含量显著高于防除狼毒斑块内,而防除狼毒斑块内土壤速效钾含量显著高于未防除狼毒斑块内。由此可见,狼毒斑块内土壤养分和水分含量比斑块间高,表现出明显的"肥岛"效应。针对狼毒型退化草地治理应严格控制草地载畜量并辅以防除狼毒、围封、施肥等草地改良措施,实现狼毒型退化草地的可持续利用。     

瑞香狼毒对农牧交错带草原土壤特性的影响

瑞香狼毒（Stellera chamaejasme）是我国主要毒草之一。为了明确瑞香狼毒对草地土壤性状的影响,在北方农牧交错带草原,于瑞香狼毒生长季（5-9月）连续取样分析了其发生区及邻近未发生区土壤的物理、化学和生物学特性。结果表明,瑞香狼毒发生区,表层土壤（0～10 cm）含水量在干旱季节（5-6月）显著高于未发生区,土壤容重、土壤总孔隙度和毛管孔隙度未见明显变化。发生区土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量以及土壤pH值与未发生区亦无显著差异,而5-9月速效磷含量显著高于未发生区。发生区7月微生物生物量碳、氮和磷显著高于未发生区。整个生长季土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均显著高于未发生区;过氧化氢酶活性5-6月显著高于未发生区,7-9月则与未发生区无显著差异;过氧化物酶活性5-6月亦显著高于未发生区,7-9月却显著低于未发生区。瑞香狼毒能在一定程度上改善土壤理化性状,提高土壤生物学活性。瑞香狼毒滋生蔓延不是造成草地退化的原因,而是草地退化导致的结果。     

狼毒型退化草地质量提升综合改良技术研究

针对高寒草地狼毒大面积发生及防除后草地生产力和优良牧草短期难以恢复的现状，本研究通过比较狼毒防除、围栏封育、添加氮素等草地生态恢复途径对“狼毒型”退化草地恢复过程中的生产力与群落特征等的影响，测评不同技术组合模式对“狼毒型”退化草地牧草品质和营养功能的提升力度。结果表明：禁牧+防除+施肥耦合措施实施 2 年后，草地牧草总产量、禾本科植物生物量和植物粗蛋白含量，相比对照分别提高 23. 52%、46. 81% 和 19. 80%，并且土壤全钾、铵态氮、硝态氮、速效钾含量均有显著提高。同时，牧草中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维含量均显著低于对照，相比其他措施效果最优。因此，将禁牧+防除+施肥措施进行耦合是狼毒型退化草地牧草品质提升及营养功能优化的最佳集成模式。     

防除狼毒后狼毒型退化草地群落结构变化特征

为明确防除狼毒后草地植被变化特征,以防除后围封的狼毒型退化草地为研究对象,研究防除狼毒后草地群落多样性、狼毒密度以及地上生物量等指标的年变化特征,为狼毒型退化草地恢复和治理提供基础理论依据。结果表明:狼毒防除后,随着防除年限的增加各处理狼毒的密度和地上生物量下降;豆科的重要值显著增加(P0.05),莎草科、禾本科、杂类草变化不显著(P0.05);随着处理年限的增加防除狼毒处理和围封处理的丰富度指数、香农威纳指数、优势度指数、均匀度指数与CK处理相比均有所下降;各处理下总物种数随年份增加而相应减少,总地上生物量按CK、围封、防除狼毒处理呈上升趋势。因此,在围封的基础上采用化学药剂防除狼毒,一定程度上可以改善狼毒型退化草地的群落结构,有利于退化草地的恢复。     

围封对黄土高原草地土壤铵态氮和硝态氮的影响

本研究以黄土高原长期放牧草地和围封7年的草地为对象,分析了土壤铵态氮和硝态氮含量的季节变化,并应用RDA冗余分析法分析了土壤水分、植被地上绿色生物量以及土壤微生物生物量碳对土壤铵态氮、硝态氮的影响。结果表明,铵态氮是围封与放牧草地土壤有效氮的主要组分;两样地0-10cm土层土壤铵态氮与硝态氮均主要受植被地上绿色生物量的影响;围封草地10-20cm土层土壤硝态氮主要受土壤水分与植被地上绿色生物量的共同影响,而放牧草地10-20cm土壤铵态氮和硝态氮主要受植被地上绿色生物量的影响;土壤铵态氮与硝态氮之间呈极显著正相关(P0.01);放牧草地围封7年后,较高的生物量使得凋落物及土壤有机质增加;另外,围封后土壤水分在多数季节显著增加(P0.05),这些因素共同促进了土壤氮素的矿化。     

祁连山东段不同类型灌丛斑块土壤特征对围封的响应

土壤作为高寒带植被的立地条件,是高寒灌丛生态系统发挥其生态功能的重要基础之一。本研究选取祁连山东段头花杜鹃、山生柳和金露梅3种典型灌丛斑块土壤作为研究对象,系统分析围封前后其理化性质分布特征。结果表明:土壤含水量、有机碳、全磷、全钾、速效氮5个理化指标在灌下、灌外差异显著;土壤含水量、容重、有机碳、全磷、速效氮、速效磷6个理化指标在围栏内外差异显著。主成分分析进一步表明,围栏内速效氮与孔隙度的贡献率较高,表明围封后速效氮与孔隙度是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子;围栏外速效氮与全磷的贡献率较高,表明有放牧干扰时速效氮与全磷是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子。头花杜鹃灌丛斑块不论是否受到放牧干扰,均能保持其良好的土壤理化性质,表明头花杜鹃灌丛斑块抗外界干扰能力较强。短期围封能够显著增加灌丛斑块土壤含水量和速效养分含量,从而改善立地条件,也进一步证明围封更加有利于退化灌丛草地的恢复与重建。     

东祁连山不同退化程度高寒草甸土壤养分特征研究

研究了东祁连山不同退化程度的高寒草甸草地土壤养分特征,结果表明,随着退化加剧,高寒草甸草地的土壤pH值逐渐增加;全氮、全磷、速效锰和速效铁含量逐渐减少;有机质、速效锌、速效氮和速效磷含量先降低后增加,有机质含量以重度退化草地最低,速效锌、速效氮和速效磷含量以中度退化草地最低;全钾和速效铜含量并未因草地退化而改变,且极度退化草地土壤有机质和全氮含量在20～30 cm土层反而高于表层。总体上,随土层加深土壤中有机质、全氮、全磷、速效氮、速效钾、速效磷和速效锌含量下降,速效铁、速效铜和速效锰则增加。     

典型草原恢复演替过程中土壤性状动态变化研究

为探讨典型草原恢复演替过程中土壤性状的变化规律,在内蒙古太仆寺旗典型草原选取不同围封年限,处于不同恢复演替阶段的生长季围封(4-9月围封)恢复草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,开展典型草原恢复演替过程中土壤物理、化学和生物学特性的系统研究。结果表明,1)典型草原恢复演替过程中,土壤性状发生了一系列演变,与自由放牧草地相比,围封7,10,13,20年,土壤0~30 cm土层容重显著下降,＜0.05 mm的粘粉粒含量和孔隙度显著增加(P＜0.05);土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾、微生物数量、微生物量碳、微生物量氮显著增加(P＜0.05),酶活性增强,以0~10 cm土层增加最为明显,表现出明显的表聚现象。2)典型草原在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致土壤结构再次恶化,土壤质量下降,草地发生二次逆行演替。因此,退化草地恢复演替过程中的合理利用问题(如合理的割草制度)有待进一步研究。     

不同土地利用方式对藏东南典型草原土壤真菌群落的影响

探究不同土地利用方式对土壤真菌群落的影响可为藏东南典型草原合理利用提供理论依据。本试验选取青稞农田(HC)、垂穗披碱草人工草地(EAG)和围封草地(EG)为研究对象,以未开垦天然草地(NG)为对照,采用高通量测序技术分析真菌群落特征变化。结果表明：与对照相比,HC、EAG和EG样地土壤有机质、全氮、硝态氮和速效磷含量显著升高;HC和EAG样地真菌群落香农指数显著降低。各样地差异标志物种数量变化排序为HC(9个)>EAG(6个)=EG(6个)>NG(4个)。土壤容重、pH值、有机质和全氮含量与真菌群落多样性变化密切相关。有机质、全氮、铵态氮、速效钾和pH值是真菌门水平组成的主要影响因子;属水平为土壤pH值、铵态氮、容重、有机质和全氮含量。因此,草原开垦为农田和人工草地后长期利用有利于土壤养分含量提升,围封技术适合高寒草地生态保护与利用。     

禁牧对藏北高原狼毒型退化草地群落特征及生产力的影响

狼毒型退化草地是藏北高原主要的退化草地之一,禁牧是退化草地治理常用的措施。以藏北高原狼毒型退化草地为对象,于2010-2012年采用样方调查法对禁牧(2004年开始禁牧)和放牧样地的植物群落特征及生产力进行了3年的跟踪观测,旨在揭示禁牧对藏北高原狼毒型退化草地群落特征及生产力的影响。结果表明:1)禁牧显著增加了狼毒型退化草地地上总生物量(P<0.05),且时间越长,效果越明显。2010-2012年禁牧样地地上总生物量相比于放牧样地分别增加了62.4%、64.3%和70.2%。2)禁牧在提高其他牧草产量的同时,对狼毒生产力也有显著的促进作用(P<0.05),且随着禁牧时间的延长,这种促进作用逐渐强化。2010-2012年放牧样地狼毒地上生物量比禁牧样地分别低了43.8%、55.3%、89.3%(P<0.05)。3)禁牧有利于改善狼毒型退化草地群落物种多样性。随着禁牧年限的增加,禁牧样地物种多样性指数、均匀度指数、物种丰富度指数均显著增加(P<0.05)。4)放牧样地各类植物生物量随禁牧年限的变化与禁牧样地呈相同的趋势。综上所述,禁牧对狼毒型退化草地的恢复作用并不明显,还应结合其他的治理措施。     

喷施灭狼毒治理毒杂草型退化草地技术研究

应用中国科学院寒旱所研制的新型专用除草剂灭狼毒(程国栋院士命名),对狼毒(S. chamaejasme)危害严重的毒杂草型退化草地进行了为期3年的治理研究.结果表明,喷施灭狼毒 短期禁牧2年的草地总地上生物量提高48.5%,禾本科牧草的地上生物量提高168.5%,狼毒的地上生物量下降90%;草地优势牧草阿尔泰针茅(S. krylovii)和扁穗冰草(A. cristatum)的相对高度、盖度、密度大幅度提高,重要值达到67.7%,狼毒的3项相对值下降54.7%～93%,重要值下降为4.3%;植物间竞争减弱,草地植被群落特征的变化明显,治理后的草地植物群落结构逐步恢复到以阿尔泰针茅和扁穗冰草为优势种的顶级状态.     

新型除草剂防除狼毒效果研究

应用中国科学院寒旱所研制的新型除草剂———43.2%'灭狼毒'超低容量制剂在狼毒盛花期采用1.05l/hm2的施药量叶面喷雾,可使受药狼毒的死亡率达到95%以上,死亡狼毒植株次年返青率不足1%,而且能有效抑制草地狼毒群落,促进禾本科牧草生长,对草地可食牧草和非靶标生物安全。     

围封对青海湖流域高寒草甸植被特征和土壤理化性质的影响

以青海湖流域退化的高寒草甸2个草地类型为对象,比较分析了围封2年样地植物群落生物量、群落结构和土壤理化性质的变化。结果表明,1）围封后高山嵩草和矮生嵩草的地上生物量较放牧地分别增加了33．8％和31．5％;且禾本科植物生物量的比例显著增加,杂类草的比例降低。2）功能群多样性指数和均匀度指数显著增加。3）围封2年后,2个草地型0～10 cm 土层土壤有机碳含量分别增加了10．15％和12．74％,10～30 cm 土层均无显著变化;矮生嵩草草地0～10 cm 土层土壤全磷含量增加了16．13％,其余无显著变化;表层土壤容重分别降低了6．61％和6．25％,pH 值降低了4．04％和3．69％,10～30 cm 土层均无显著变化;土壤全磷含量在各土层均无显著变化。     

围栏封育对高寒草原植被−土壤养分含量的影响

围栏封育是青藏高原高寒退化草地最常见的恢复措施,开展围栏内外土壤理化性质与植物养分变化及其相互关系研究是评估草地恢复效益的基础。本研究选取了西藏那曲市班戈县围封时间分别为6、11和12年的3块样地,分析了围封对土壤理化特征和植物养分的影响,并探究了植物?土壤之间的内在联系。结果显示:1)围栏封育显著提高了高寒草原地上生物量和植被盖度(P<0.05),但是显著降低了Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数(P<0.05);2)不同深度土壤容重、全碳(total carbon,TC)、全氮(total nitrogen,TN)含量在围栏内外差异不显著(P>0.05);3)围栏封育对植物相对重要值的影响因物种而异,种间TC、TN、氮素利用效率(nitrogen-use efficiency,NUE)差异显著(P<0.05);4)植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分物种与部分营养元素之间。研究结果表明,围栏封育可以显著改变植被生产力和群落组成,但是土壤理化性质和植物养分利用却具有相对的稳定性。围封对青藏高原退化高寒草原生态系统的恢复效益,需要系统的研究和综合的评价。     

祁连山区退化草地植被群落结构特征的研究

在以针茅和扁穗冰草为优势种的山地草原,由于放牧强度的加大,狼毒的个体数量及其在群落中的作用加强。伴随着狼毒分盖度的增加,针茅和扁穗冰草的地上生物量、密度、盖度和重要值明显下降,毒杂草呈上升趋势。草地的Shannon＿Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数随狼毒生物量的增加呈现出由低到高再到低的变化趋势,Simpson优势度指数则呈现出相反的变化趋势;植物群落主要种的优势地位发生了明显的变化,狼毒由伴生种成为优势种,天然草原由禾本科牧草为优势种的顶级群落演替为狼毒为优势种的植被群落。初步提出了恢复该类退化草地生产力水平的对策。     

高寒地区不同退化草地植被和土壤微生物特性及其相关性研究

以青藏高原东北缘天祝高寒地区不同退化草地为研究对象,通过野外调查及室内测定分析,研究了植被特征、微生物量特性、微生物熵及三者之间的相关性。结果表明,随着草地退化程度的加重,植被种类减少、优势种改变,植物群落高度、盖度、地上生物量显著降低(P<0.05),土壤微生物生物量碳、氮减少。草地植被地上生物量从轻度退化草地(LDG)到重度退化草地(SDG)减少了88.63%;LDG中微生物量碳、氮(218.90 mg/kg、44.32 mg/kg)均显著高于SDG(P<0.05),但中度退化草地(MDG)与SDG差异不显著;微生物熵在不同退化草地中的变化规律不明显。草地地上生物量与土壤微生物量呈显著正相关关系(P<0.05),与微生物熵呈负相关关系,其中微生物熵与微生物量碳的相关系数相对较高。     

草原碳汇管理对策

我国约4亿hm²草原,草原具有强大碳汇功能,但人们对草原碳汇管理的认识和研究还不足。综述了CO₂、温度及降雨等气象因子和草原开垦、放牧、割草、施肥、人工草地建植等草地管理措施对草原碳汇功能的影响及其作用机制,以期对我国草原管理实践提供借鉴。温度和降雨的改变对不同类型草原的碳汇功能影响不同,以碳汇为目标的草地管理,必须综合考虑气候变化对碳固持的影响。草地退化生产力下降,土壤理化环境恶化,土壤有机碳含量降低,退化草地具有较大的固碳潜力,采用合理的草原管理措施能够极大的提高草地有机碳含量,据估算全国重度退化草地如果全面实施围栏封育措施,固碳潜力每年达12.01 Tg C。过度放牧改变了草原植被群落结构,降低净初级生产力,C∶N增加,土壤氮的亏缺限制碳的固持,枯落物的量也降低,减少有机质的形成,草原碳汇功能降低。合理放牧管理增强草原碳汇功能。草原开垦减少枯落物的输入增加了土壤侵蚀,使土壤有机质暴露在空气中,土壤有机质的氧化分解加快,降低土壤有机质含量。高强度的刈割利用不利于草地碳汇,刈割利用要选择合适的刈割时间和刈割高度,并通过粪尿或施肥等管理措施,返还割草地损失的营养物质。施肥、补播、耕翻和灌溉等改良措施促进草原植被更新,提高草原生产力,增强草原固碳能力。农田弃耕和围封禁牧增强草地碳汇功能,配合施肥补播等其他管理措施,可以促进植被恢复,提高其固碳效率。退耕还草增加草原碳汇,牧草固碳能力强弱为:豆禾混播＞多年生豆科牧草＞多年生禾本科牧草＞一年生禾草。