不同植被重建管理方式对沙质草地土壤及植被性质的影响

以陕北横山县雷龙湾乡恢复15年的退化沙质草地为研究对象,对未封育自然恢复、封育自然恢复、未封育人工恢复和封育人工恢复4种管理方式对植被和土壤性质的影响及二者的相关性进行了研究,以期为退化沙质草地筛选科学的植被恢复模式选择提供科学依据.结果表明:与流动沙地对照组相比较,经过15年的植被恢复4种管理方式均可不同程度的改善退化草地土壤及植被性质,地表植被高度、盖度和生物量分别提高0.12~1.03 m,12.70%~53.18%和7.27~29.08 g·m^-2,土壤容重降低0.12~0.27 g·cm^-3,土壤总孔隙度提高6.80%~17.01%,有机质、阳离子交换量、全氮及速效养分含量也显著提高.封育管理方式下植被与土壤的恢复效果优于未封育方式,人工植被恢复优于自然植被恢复,采取封育与人工植被恢复相结合的管理方式,严重退化沙质草地在植被恢复过程中植被与土壤特征形成了相互作用、相互影响的协调关系.为了促进农牧交错带退化沙质草地生态恢复,研究区应该采取封育与人工恢复相结合的植被恢复管理方式.     

川西北沙地植被恢复对土壤碳氮磷及生态化学计量特征的影响

本文以川西北退化草地植被恢复区自然放牧草地(NGG)、围栏封育沙化草地(FEDG)、自然灌丛草地(NS)和人工种植高山柳沙化草地(SCDG)为研究对象,通过植物群落调查与土壤理化性质的测定,探讨川西北自然与人工恢复沙化草地土壤碳氮磷及生态化学计量特征。结果表明,除土壤全磷储量外,所选草地植被类型在0~60cm土层土壤碳、氮、磷的含量、储量和比值都存在显著差异(P<0.05),土壤全磷含量高低顺序为NS>FEDG>NGG>SCDG,除氮磷比(N∶P)外,其余土壤指标高低顺序为NS>NGG>FEDG>SCDG,土壤全磷储量在NS显著高于其它类型(P<0.05)。4类植被类型的土壤全氮和全磷含量及NS和NGG的有机碳含量随土层深度增加而显著降低(P<0.05)。除N∶P外,NGG和NS的土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)都随土壤土层深度的加深而显著降低(P<0.05)。自然灌丛草地比自然草地和人工植被恢复沙地具有更高的土壤养分含量,可作为沙地生态恢复模式进一步优化的参考。     

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.     

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。     

封育对草地植被功能群多样性及土壤养分特征的影响

为探究不同封育年限下植被功能群、土壤养分及其化学计量学特征的变化规律,对封育0a(En0,对照)、3a(En3)、5a(En5)、8a(En8)的沙质荒漠草地植被功能群多样性、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全碳(Total carbon,TC)、全氮(Total nitrogen,TN)、全磷(Total phosphorus,TP)、全钾(Total kalium,TK)及其化学计量学特征进行测定。结果表明:封育提高了沙质荒漠草地植物功能群Patrick指数(Pa)、Simpson指数(D)和Shannon-Wiener指数(H),对Pielou均匀度指数(Jsw)影响不显著。封育后0~50cm土层TC含量增加,且0~5cm显著增加,而5~30cm土层SOC在En5处显著降低。封育后5~50cm土层的TN显著降低,而TP、TK含量则呈"升-降"趋势,En3达到最高,显著高于En0。与En0比,0~5cm土层En3土壤C∶N值增加显著,而En3处理0~50cm土层N∶P值最低。沙质荒漠草地封育过程中,土壤TP、TN含量对土壤养分的恢复及植被多样性的维持具有重要指示作用。适时封育有利于沙质荒漠植被功能多样性及土壤养分的恢复。     

基于主成分分析对退化高寒草甸不同恢复方式下草地质量的综合评价

以青海省黄南县森多镇的退化高寒草甸为对象,通过野外调查及室内试验,研究围栏封育、人工建植及自然放牧对植被生物量特征和土壤理化性质的影响,并运用主成分分析对草地质量进行评价。结果表明:两种不同恢复方式中,人工建植对地上生物量具有更好的恢复效果,分别是围栏封育和自然放牧方式的1.17倍和1.63倍,地下生物量无显著差异。围栏封育11年后土壤有机质含量比人工建植和自然放牧分别高6.5%和4.8%,均达到显著差异水平(P0.05)。对土壤理化性质的综合评价表明,在10～20cm、20～40cm土层人工建植样地的得分高于围栏封育样地,说明人工建植有利于深层土壤的恢复;对草地质量恢复效果评价表明,人工建植和围栏封育得分分别为0.366、0.236,也表现出人工建植对退化高寒草甸的恢复效果更好。     

围栏封育对草地土壤养分改良效果的研究进展

围栏封育是目前较为普遍的一种退化草地恢复措施,不仅有利于植被的恢复,也有利于土壤养分的改善。本文综述了了国内近年有关围栏封育对草地土壤有机质、氮、磷和钾含量影响的相关研究成果,归纳概括了影响封育改良土壤养分含量的因素,指出了今后的研究方向,为我国退化草地封育效益合理性研究和指导草地利用提供一定的基础资料和科学依据。     

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。     

云雾山封育草地土壤养分变化特征

以云雾山封育23年的天然草地为对象,研究黄土高原半干旱区5种群落类型土壤养分的变异特征。结果表明:在自然恢复过程中,本氏针茅(Stipa bungeana)、百里香(Thymus mongolicus)、铁杆蒿(Artemisia veslita)、白颖苔草(Carex rigescens)和退化本氏针茅,土壤有机质含量、全量及速效氮磷钾含量均比对照区显著提高,其中恢复年限愈长,养分增加幅度愈大,其次序为:封育23年>封育12年>退化草地;同时,在0~100 cm土层中,土壤养分随着土层的加深呈逐渐降低的趋势。     

放牧对人工草地群落特征及土壤养分的影响

试验选择阿鲁科尔沁旗退化草地形成的沙地进行人工混播,采用禾本科的羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)、无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)和披碱草(Elymus dahuricus Turcz.),豆科的草原3号(Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3)和沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)混播,分析人工恢复和放牧对草地群落高度、盖度、密度、现存量、凋落物和群落多样性的影响,以及放牧对人工草地土壤理化性质和养分的影响。结果表明混播人工草地相较原始植被在群落高度、盖度、草群密度、每样方物种数方面都有不同程度的增加;放牧区植被群落高度和现存量都显著低于不放牧区,而群落的丰富度、生物多样性和均一度均高于不放牧区;放牧降低了表层土壤含水量、pH值降低,增加了土壤容重、有机质含量和表层土壤速效钾含量,速效磷、全磷和全钾含量差异不大。随土层深度增加,速效钾、全磷全钾含量呈逐渐降低趋势。     

不同建植年限人工草地植物群落和土壤有机碳氮特征

研究三江源人工草地的植物群落和土壤有机碳氮特征,有助于评价退化草地修复效果。本试验以天然草地和黑土滩作为对照,与建植5,12,19年的人工草地的植物群落土壤有机碳氮特征进行了比较。结果表明：人工草地的建植提高了地上生物量和植物群落盖度;不同草地植物群落组成存在差异。土壤有机碳和土壤全氮含量变化趋势呈现为：天然草地 > 人工草地 > 黑土滩。冗余分析表明,0~10 cm土层的含水量、容重、全氮含量和20~30 cm土层的pH是影响不通建植年限人工草地植物群落的主要因子。建植19年的人工草地植物群落相对稳定,但还未达到恢复为天然草地的状态,应加强人工草地的养分添加和土壤改良。     

不同建植期人工草地优势种植物根系活力、群落特征及其土壤环境的关系

以三江源区重度退化草地(“黑土滩”)作为对照试验,研究了6 年人工草地和10 年人工草地优势种植物－垂穗披碱草根系活力、植物群落数量特征、土壤理化特征、6 种土壤酶活性,分析人工草地优势种植物根系活力、群落数量结构与土壤微环境的关系。研究结果表明,6 年人工草地的禾本科植物生物量最大、豆科植物开始入侵;10 年人工草地的禾本科植物较6 年人工草地生物量降低,杂类草生物量最大,豆科植物大量入侵,开始出现莎草科植物;人工草地根层土壤理化性质明显发生变化,土壤含水量、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷的含量提高,土壤容重、温度、pH值降低;6 年和10 年人工草地的蔗糖酶、碱性磷酸酶、蛋白酶、脲酶的活性提高,多酚氧化酶活性降低,过氧化氢酶活性变化规律不明显。植物群落特征与土壤含水量、有机质、速效氮、全磷和水解酶类正相关,与土壤容重、pH值、多酚氧化酶负相关;垂穗披碱草根系活力与土壤含水量、pH值、蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性负相关;垂穗披碱草根系活力变化的趋势是6 年人工草地高于10 年人工草地,土壤微环境的改变使得植物间对于土壤资源利用竞争增大,植物根系活力随群落物种组成、生物量的分配而改变。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

退化高寒草地浅层土壤理化性质Meta分析

青藏高原生态地位显著，草地退化影响区域生态安全，针对退化高寒草地土壤理化性质的研究众多但结果存在较大异质性。通过检索纳入79篇与退化高寒草地土壤理化性质相关的文献，采用整合分析方法用于定量述评不同退化程度高寒草地浅层土壤主要理化性质的效应及变化规律。结果表明：高寒草甸0～10 cm、10～20 cm土层内随着退化加剧土壤容重、pH上升，土壤含水量、有机碳、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾下降；高寒草原0～10 cm、10～20 cm土层内随退化加剧，土壤容重上升，pH、含水量、有机碳、速效钾下降。总体反映出不同退化程度对高寒草地土壤主要理化性质产生较大负面影响，研究结果可为青藏高原高寒草地生态保护提供依据。     

生物土壤结皮对黄河源区人工草地植被与土壤理化性质的影响

为探讨高寒地区生物土壤结皮（Biological Soil Crusts,BSCs）在人工草地演替中的生态作用,揭示其对人工草地植被与土壤养分恢复的影响规律。本研究选择在青海省玛沁县5个建植年限（18,14,11,4,和1年）的人工草地,调查各年限草地中BSCs的分布情况,以及BSCs的特征与植被分布特征和土壤理化性质的关系。结果表明：不同建植年限人工草地中BSCs的类型、盖度、厚度各不相同,较长建植年限人工草地中BSCs的多样性大、种类多,主要包括苔藓、地衣以及藻类,而建植年限短的人工草地中仅分布少量的苔藓,但厚度较大。BSCs盖度与禾本科（Gramineae）植物盖度、密度以及地上生物量显著正相关（P<0.05）,但与植被平均高度以及0~10 cm地下生物量显著负相关（P<0.05）。BSCs能调节pH,对累积土壤养分有明显作用,能显著增加建植年限长（14和18年）的人工草地中表层（0~5 cm）土壤速效养分以及建植年限短（1和4年）的人工草地中的全效养分含量（P<0.05）;在建植年限短的草地中,BSCs可减小（P<0.05）土壤粒径,增加（P<0.05）土壤细颗粒（细砂粒、黏粉粒）含量。本研究揭示,建立人工草地有利于增加BSCs盖度、厚度以及多样性,同时BSCs对人工草地地上生物量的增加和土壤结构和养分的恢复具有重要意义。     

玛曲高寒草地不同利用方式下土壤氮素含量特征

在玛曲高寒草地,选取不同利用方式下的围封5年的草地、轻度退化与人工修复草地、中度退化草地、重度退化黑土滩型草地、沙化草地以及栽培的燕麦草地为研究对象,分析其土壤氮素含量特征。结果表明,草地的开垦与退化使得可供植物利用的有机碳(SOC)、全氮、无机氮(NH₄⁺-N+NO₃^--N)与铵态氮含量明显降低,轻度退化与人工修复草地的SOC、无机氮及铵态氮含量均最高,分别为8.78g/kg,49.44mg/kg,42.71mg/kg;重度退化黑土滩型草地中硝态氮含量最高,达13.21mg/kg。土壤全氮及无机氮与有机碳之间呈显著正相关(P<0.01),土壤硝态氮及铵态氮与土壤全氮之间也均呈显著正相关(P<0.01),且均表现为线性关系;SOC是影响玛曲不同利用方式下草地土壤氮素含量的重要因素。     

围封和防除狼毒对狼毒斑块土壤理化性质和微生物量影响的研究

狼毒是青藏高原高寒退化草地主要滋生的毒害草种类,采用化学除草剂和草地围封方法能有效遏制狼毒种群扩张的现状。然而,针对狼毒形成微斑块对使用除草剂和草地围封措施后植被群落结构、土壤理化性质和土壤微生物量响应变化的研究较少。基于此,狼毒型退化草地采用短期围栏封育(1年),以围封地未防除和除草剂处理的狼毒微斑块为研究对象,比较和分析狼毒斑块内外物种多样性指数、土壤养分和土壤微生物量变化。结果表明:1)围封地未防除狼毒斑块内生物量和多样性指数高于狼毒斑块外,而防除狼毒斑块外生物量高于狼毒斑块内。2)围封地未防除狼毒斑块内表层土壤的全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、有机质和土壤含水量高于狼毒斑块外,而防除狼毒斑块外表层土壤的有机质和全钾含量高于狼毒斑块内;围封地未防除狼毒斑块内深层土壤铵态氮和硝态氮含量高于斑块外,防除狼毒斑块外深层土壤速效磷、铵态氮和有机质含量高于斑块内。3)防除狼毒和围封地未防除狼毒斑块外土壤微生物量碳高于狼毒斑块内,防除狼毒斑块外土壤微生物量氮增加而微生物量磷却快速降低。由此可见,狼毒型退化草地治理需采用“狼毒净”化学除草剂快速降低狼毒种群并辅以长期围封(禁牧)措施,可提高禾本科等优良牧草比例、调节草地群落结构趋于稳定和加速土壤养分循环,并最终实现狼毒型退化草地生态修复的目标。