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。     

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.     

灌水和放牧对荒漠草原生态系统碳交换的影响

依托内蒙古乌兰察布市四子王旗境内短花针茅荒漠草原的10a放牧强度（不放牧、轻度放牧、重度放牧）试验平台,于2012年和2013年在荒漠草原生长季（5-10月）,设计放牧嵌套灌水的控制试验,以不灌水和不放牧为对照,研究净生态系统碳交换速率（net ecosystem exchange,NEE）、净生态系统呼吸速率（ecosystem respiration,RE）和总生态系统碳交换速率（gross ecosystem exchange,GEE）对不同水分条件（灌水、非灌水）和不同放牧强度的响应。结果表明：（1）荒漠草原生长季表现为净碳吸收（NEE和GEE<0）。不放牧条件下灌水通过增加土壤体积含水量（soli volumetric water content,Vwc）间接增加RE和生态系统碳吸收（P<0.01）,NEE、RE和GEE对灌水带来的土壤水分变化较为敏感。（2）不灌水条件下,NEE、RE和GEE在不同放牧强度处理中的差异并不显著,但8月后放牧带来的ΔNEE和ΔGEE正偏差显著大于8月前的负偏差（P<0.001）。（3）灌水和放牧的交互作用对NEE、RE和GEE均无显著影响,但放牧条件下增加Vwc可以增加生态系统碳吸收和呼吸作用。区分放牧强度时,RE和GEE对Vwc的线性回归模型斜率的绝对值在不放牧时最大（分别为0.26和0.61）,说明放牧导致荒漠草原生态系统碳交换对土壤水分变化的敏感性减小。     

围封对荒漠草原物种多样性和功能多样性的影响

为揭示荒漠草原区域围封对不同土壤生境物种多样性和功能多样性的影响,以荒漠草原不同土壤生境下围封（15年、10年、6年）和放牧（15年、6年、5年）的草地植物群落为研究对象,基于方差分析和主成分分析的基础上,通过函数拟合分析,探讨植物物种多样性与功能多样性之间的关系。结果表明：（1）围封相对于自由放牧条件,灰钙土生境植物功能多样性显著增加（P<0.05）。随着封育年限的增加,物种多样性呈显著降低趋势（P<0.05）,功能多样性未发生显著变化（P>0.05）;风沙土生境植物功能多样性和物种多样性未发生显著变化（P>0.05）。（2）功能离散度表征的功能多样性与物种丰富度关系可用二次多项式Y=aX²+bX+c形式表示,随着封育年限的增加,二者的相关系数在灰钙土和风沙土生境均呈增加趋势。荒漠草原物种多样性与功能多样性整体正相关,且符合二次函数关系,物种多样性可以用来反映植物群落功能多样性的水平高低,但这种替代作用受封育年限和放牧的影响,随着封育年限增加,物种多样性反映功能多样性水平的能力增加,在未来荒漠草原多样性与生态系统功能关系及维持机制中,需要同时考虑多样性的多维度特征以及不同土壤生境类型。     

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。     

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。     

基于PSR模型的民勤县绿洲-荒漠交错带生态系统健康评价

生态系统健康评价是目前生态系统管理和宏观生态学研究的热点问题之一,是区域生态系统能否可持续发展的关键。以民勤县绿洲—荒漠交错带为例,构建生态系统健康评价体系,运用熵值法、极差标准化法及多因素综合评价法来评价民勤县绿洲—荒漠交错带生态系统健康程度。研究结果表明:利用PSR模型的评价结果与研究区的生态系统实际情况相符,民勤县绿洲—荒漠交错带生态系统健康综合指数处于较健康状态,健康状况不断上升。民勤县绿洲—荒漠交错带生态环境整体良好,同时为其他绿洲—荒漠交错带生态系统健康评价提供了参考依据。     

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。     

不同放牧制度对荒漠草原恢复效应研究综述

荒漠草原因其特殊的生态地理位置,在国家生态安全格局中具有极其重要的价值,但是当前,由于不合理的放牧等原因使得草地退化严重。而且近年来,对于植被恢复的研究较多,但对不同放牧制度下荒漠草原土壤恢复的研究较少,对于不同放牧制度下植被恢复与土壤恢复之间关系的研究欠缺。基于此,参考相关文献,分析不同放牧制度对植被、土壤的影响,并研究了恢复荒漠草原的有效方法。     

森林生态系统健康快速评价研究

运用北京市"十五"森林资源二类清查数据,以北京市西山林场为例,从森林生态系统的完整性、稳定性、可持续性建立森林生态系统健康快速评价指标体系.使用层次分析法确定指标权重,运用综合评价模型对森林小斑尺度上北京市西山林场森林生态系统健康状况进行了评价.结果表明,(1)北京西山林场367个小斑中,70.3%的小斑处于亚健康状态.(2)确定的3类8个指标,能比较客观地反映北京市西山林场森林生态系统的健康状况,且简便易用,具有一定的科学性和可操作性.     

不同管理措施下高寒退化草地恢复效果评估

为了科学评估不同管理措施下退化高寒草地生态治理的综合成效,该研究采用VOR及CVOR生态系统健康评价模型,对甘肃省玛曲退化高寒草甸实施2a的围封、划破、施肥、补播和综合措施等五种不同生态恢复措施,以及自由放牧下的草地生态系统健康状况进行了评估。根据两种模型测算结果,用VOR指数评价综合生态恢复措施的效果大致为:综合措施、施肥划破、补播、围封放牧,用CVOR指数评价综合生态恢复措施的效果:综合措施划破施肥、补播、围封放牧。综合措施在2种评价体系下均显著优于各单一处理措施,实施2a后其CVOR数值处于健康范围,高达0.917,且放牧导致高寒草甸生态系统健康趋于警戒水平,健康指数值为0.572。结果表明,VOR及CVOR指数模型应用于生态恢复管理措施的效果评价,可反映出不同措施实施后的具体量化效果,可进行更广泛适用。在退化严重亟需生态恢复的草地,可通过综合生态恢复措施的实施,以达到全面迅速恢复草地生态系统健康的目的。此外,需具体考量每种措施的经济学和生态学双重效益,利用更全面的CVOR指数模型评价草地健康状况,因地制宜地制定和实施管理措施。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落对围封及自由放牧的响应

为了解放牧干扰对藏北高寒草甸的影响,以及连续围封措施对草地的恢复作用,2013—2015年连续3年对那曲县围封、自由放牧天然高寒草甸土壤线虫群落进行取样调查及数据分析。结果表明:围封、放牧样地的线虫个体数量在年际间的变化均较明显,植食性线虫是整个线虫群落个体数量变化的主要贡献者;围封样地的线虫个体密度、多样性指数H′、丰富度指数SR,以及优势度指数λ的年际变化幅度均大于放牧样地;食细菌性线虫个体数量及线虫通路比值(NCR)表明放牧样地的有机质转化效率高于围封样地;成熟度指数(MI)、植物寄生线虫指数(PPI)分析表明,所研究区域经5年围封,高寒草甸生态系统稳定性没有明显的提高,相反,现有放牧强度维持或者增加了线虫群落的物种多样性,利于物种共存和草地生态系统稳定性的维持。     

Vegetation characteristics and soil properties in grazing exclusion areas of the Inner Mongolia desert steppe

In arid and semi-arid desert steppe areas, grazing exclusion with fencing is widely regarded as an effective strategy for restoring degraded vegetation and enhancing the quality of degraded soil. In this study, we hypothesized that grazing exclusion caused by fencing enhances both vegetation and soil properties, and that the longer an area is fenced, the more considerable the improvement. We conducted an observational study wherein random sampling was utilized to select 9 plots fenced for ten or more years, 25 plots fenced for four to nine years, 25 plots fenced for one to three years and 29 free-grazing plots within an area of approximately 63,000 km² of Inner Mongolia desert steppe. A one-way ANOVA revealed no significant differences in the characteristics of grassland vegetation or soil properties between grasslands fenced for one to three years and free-grazing grassland. After 4 years of fencing, noticeable increases in above-ground biomass, litter content, Simpson index, soil organic carbon, and available nitrogen were observed. Significant positive differences in vegetation coverage, height, species richness, soil available phosphorus, and available potassium were associated with plots with a minimum of 10 years of fencing. The soil layer with the greatest difference in the fenced-in areas for soil organic carbon was at 0–25 cm. For available nitrogen and available phosphorus, fencing produced the most significant differences in the 0–20 cm soil layer, while for available potassium, fencing produced the most significant differences in the 0–30 cm soil layer. However, the fencing did not indicate any statistically significant differences in terms of clay, silt, and sand content in any soil layer. The data support our hypothesis that grazing exclusion improves both vegetation and soil properties, and that longer periods of grazing exclusion result in greater degrees of improvement. This research offers technical guidance for the reasonable choice of fencing time across a vast area of the Inner Mongolian desert steppe.     

滦河流域生态系统健康评价研究

总结了国内外对流域生态系统进行健康评价的实践,以生态系统健康理论和“压力—状态—响应”模型为基础,构建了滦河流域(内蒙古山区部分)的生态系统健康评价指标体系。采用层次分析法进行的综合评价结果表明:滦河流域生态环境健康状态得分为0.82,健康指数为0.48。滦河流域应加强水土保持,减少土壤侵蚀;加大围栏育草、禁牧、休牧、轮牧等力度,治理沙化草场,恢复植被;降低单位面积农药施用量,以减少流域非点源污染;减少对流域内湿地的围垦和破坏;有计划地恢复河滨湿地生态系统,促进河流生态功能恢复。     

希拉穆仁荒漠草原风蚀地表颗粒粒度特征

以荒漠草原常见的耕作区、围封区、放牧区及旅游区4种土地利用类型表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术分析了0~2 cm表层土壤粒度组成,计算并分析平均粒径、标准偏差、偏度、峰态及分形维数等粒度参数,探讨风蚀颗粒范围。结果表明:1希拉穆仁荒漠草原耕作区、围封区、放牧区及旅游区4种土地利用类型土壤粒度组成均表现为以砂粒和粉粒为主,黏粒含量较低,样地平均粒径数值依次变小,分选性逐渐变好,峰态平缓,分形维数数值逐渐减小,土壤颗粒组成依次粗化;偏度分别为负偏、近于对称、正偏和偏正偏,彼此差异明显,偏度可作为有效的粒度参数指标。2通过分析粒度分布频率曲线和土壤粒度累积频率间平均距离,显示研究区粒径为134μm和454μm附近颗粒为近自然状态下的易风蚀颗粒。各粒度参数及分维值均显示放牧和旅游加剧希拉穆仁草原表层土壤风蚀,土壤粒度分布范围变宽,整体向粗粒化方向发展。     

荒漠草原不同植被恢复模式的水土保持生态效益

[目的]以内蒙古四子王旗境内退化荒漠草原为研究区域,研究不同植被恢复模式对植物群落组成、土壤含水量、土壤侵蚀的影响,为退化草原水土流失治理和草原生态建设提供理论依据。[方法]针对退化草原特点、水土流失特征,分析不同植被恢复模式下植物群落特征、土壤水分、地表径流和侵蚀量的变化,运用主成分分析对不同植被恢复模式的水土保持生态效益进行评价。[结果]退化荒漠草原的3种植被恢复模式试验样地的植物种类组成、群落总盖度、地上生物量均高于放牧天然草地,"围栏封育+灌木条带+施肥复壮"、"围栏封育+松土补播+草种包衣"2种植被恢复模式的地上生物量与放牧天然草地之间变化差异达到显著水平(p0.05);3种植被恢复模式的实施有效控制了土壤侵蚀,径流量和土壤侵蚀量均低于天然草地。[结论]"围栏封育+松土补播+草种包衣"植被恢复模式在保持水土资源,增加群落稳定性等方面的生态效益最好。     

不同管理模式下干旱草地粒度特征

土壤粒径分布及空间变化对土壤溶质和水盐运移、土壤肥力状况等有重要意义,是土壤重要物理特性之一。基于新疆准噶尔北部、阿勒泰山南麓不同管理模式下的草地(荒漠草地、天然草地、弃耕草地、季节草地和禁牧草地),运用质地分类和分形理论探讨草地粒度特征。结果发现:研究区土壤颗粒中黏粒含量最低,最小值仅有0.17g/kg,砂粒含量最高,最大值可达900.37 g/kg,粒径分布呈现单峰特征,表明土壤发育较差;砂粒和粉粒含量之间呈极显著负相关关系,相关系数为0.999 8(P0.01),推测成土母质和地域差异导致土壤中砂粒和粉粒几乎占了全部;荒漠草地、天然草地和弃耕草地黏粒含量的平均值随着土层深度增加而减小,呈现出负相关特征,而季节草地和禁牧草地并无此特征;荒漠草地的分形维数D值最大,可能是因为灌木作为该生态系统中的优势植物,能有效地减缓荒漠草地逆向演替和消亡的进程,对土壤颗粒具有一定的细化作用;所有土壤样品分形维数D与黏粒含量均具有较强相关性,天然草地、荒漠草地和弃耕草地的分形维数D分别与粉粒和砂粒含量的相关性较强,与禁牧和季节草地的相关性较差,说明春、秋轮牧对土壤的干扰可能超过了土壤本身承载能力,对土壤颗粒组成破坏比较大,影响了土壤发育,放牧向禁牧转化时期的长短可能决定了土壤的发育是否良好。     

Benefits Derived from Rehabilitating a Degraded Semi‐Arid Rangeland in Private Enclosures in West Pokot County,Kenya

Rehabilitating degraded rangelands using enclosures offers various benefits to agro‐pastoral households. However, enclosure benefits cannot be generalized as there are variations across dryland ecosystems and societies. This study assessed the qualitative and quantitative benefits derived from rehabilitating degraded rangelands using private enclosures in Chepareria, West Pokot County, Kenya. Dry‐season grazing reserves, healthier livestock, improved livestock productivity, easier livestock management, food security, reduced animal losses, ecosystem services, land ownership, independence and improved standard of living were the main qualitative benefits from private enclosures identified. Quantitative benefits were manifested through various enclosure enterprise combinations, sale of enclosure marketable products and adoption of alternative income generating activities. They included the sale of livestock and livestock products, maize, wood cutting, grass cuttings, contractual grazing, grass seeds, poultry products, fruits and honey, amongst others. Livestock production directly accounts for 42·4% of the total enclosure income and is the main source of livelihood in Chepareria. There was a significant trend of increasing total enclosure income with enclosure acreage (p ≤ 0·05) while enclosure age was insignificant. Enclosures cushion households against climatic shocks such as drought by providing additional flexibility in land, fodder, livestock management and the uptake of various income generating activities. We conclude that enclosures have the potential of contributing to resilience as attested from the benefits reported in this study. However, private enclosure tradeoffs such income differentiation, reduced communal land and conflict have implications on how the ecological and socio‐economic aspects may be impacted as the establishment of private enclosures in Chepareria continues. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

半干旱区不同围封年限对草地土壤和微生物碳氮含量的影响

[目的]探究半干旱区草地根际土壤碳氮及土壤微生物量碳氮对不同封禁年限响应特征,为半干旱草地生态系统物质循环研究以及生态系统养分限制判定等提供依据,并为确定合理围封年限提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区固原市云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象,应用生态化学计量学方法对比分析放牧地与围封10,25,35 a样地根际土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤微生物量碳氮含量及其化学计量特征变化过程与规律。[结果]围封显著增加了土壤碳氮含量,其最大值出现在封育25 a样地,随后下降。围封10,25 a和35 a样地土壤有机碳含量分别是放牧样地的1.37,1.83倍和1.38倍;总氮含量分别是放牧样地1.34,1.52倍和1.24倍。但土壤C:N随围封年限增加基本保持稳定,其值与土壤有机碳含量存在极显著相关,而与土壤总氮无明显相关性。与放牧样地相比,围封样地铵态氮含量随封育年限无明显变化,硝态氮含量和硝态氮:铵态氮比值则普遍下降,在围封25 a时最低。围封增加了土壤微生物量碳氮含量,围封10,25,35 a样地土壤微生物量碳含量较放牧地分别提高了20.5%,45.7%和15.1%;微生物量氮含量分别提高了24.7%,60.5%和40.9%。而微生物量C:N则随围封年限延长而下降,微生物量碳占土壤有机碳百分比对围封年限无响应。围封10,25 a样地与放牧地相比,微生物量氮占土壤总氮百分比和化学计量不平衡性(即土壤C:N与微生物量C:N比值)均无显著差异,但其值却在围封35 a样地显著增加。[结论]围封措施能够显著提高半干旱退化草地土壤碳、氮养分,促进土壤微生物活动,有利于退化草地恢复,但封育时间过长则可能产生负效应,封育25 a是草地长期封育措施中一个较为合理的围封年限。