围栏封育在呼伦贝尔沙化草地植被恢复中的作用

 为给沙化草地植被恢复提供理论依据,在内蒙古呼伦贝尔沙化草地,通过测定围封不同年限(1、4、7年)沙化草地群落的特征值,并与未围封地段作对照,就围栏封育对沙化草地植被特征的影响进行了深入分析,结果表明:对沙化草地实施围栏封育,群落组成发生了规律性变化,随着围封年限的增加,退化指示植物所占比例逐渐降低,建群种及一些适口性较好的优良牧草所占比例逐渐增加,另外,围栏封育还可使草地植被盖度、平均高度、草群密度、地上生物量和土壤草根含量大幅度增加。     

北方农牧交错带不同管理类型下草场治理效果研究

采用样方法选取6块草场:老封育草场(E)、中封育草场(E1)、新封育草场(E2)、天然草场(TR)、退耕还草(TG)和撂荒地(LH)对宁夏盐池不同管理类型下的的草场治理效果进行了研究.以重要值为基础,通过α多样性指数、β多样性指数以及生物量的比较,对不同管理类型下的草场治理效果进行综合评价.结果表明:(1) 不同草场类型中,天然草场由于人为干扰较小,SW多样性指数、SP优势度指数均为最好,均匀度指数以退耕还草为最大;(2) 退耕还草的群落组成最接近于天然草场;(3) 不同草场的地上生物量中,最大的为退耕还草,其次为天然草场,在围栏封育草场中,老封育区的地上生物量是最小的.围栏封育和退耕还草在当地草场恢复中都是行之有效的方式.随着围栏封育年限的延长,草场出现退化现象,其各多样性指标都比早期封育时低.相比较于围栏封育,退耕还草在当地的优越性更加明显.     

围栏封育对沙化草地植被及土壤特性的影响

对宁夏自治区盐池县不同围封类型的沙化草地植被以及土壤有关特性进行了分析研究。结果表明:(1)围栏封育使植物组成发生了明显变化。(2)适度的围封年限(<8 a)可以使群落盖度、平均密度、地上生物量以及物种多样性明显提高,过长的围封年限(>19 a)反而使各植被数量特征以及物种多样性呈现下降趋势。(3)围栏封育可以降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤含水量。表明适度的围封年限既有利于植被的恢复,又有利于土壤特性的改良。但过长时间的围栏封育会导致植被结构和功能的退化以及草地生产力下降。     

福建闽北山区草地生态系统生物量研究

通过对福建省闽北山区亚热带草地生态系统生物量的研究,和其他气候带能量净固定量相比较,研究结果表明：福建山区草地地上部分干物质重为466．50kJ／m^2,地下部分为364．50kJ／m^2。福建省亚热带山区草地生态系统能量净固定量为12352．20一15628．20kJ／m^2,平均为13990．20kJ／m^2,热带雨林、亚热带常绿阔叶林能量净固定量分别为亚热带山区草地的751％和138％;群落太阳能转化效率为61％。为了使生态、经济和社会效益最佳,发展福建草业必需结合当地山区特点,因地制宜,结合乡土草种,选择和引进适宜草种,才能有效地改善福建草业状况,切实发展经济。     

中国近30年草地地上生物量的研究进展

草地地上生物量无论是在表征土壤肥力还是在调节气候方面都是重要的参考指标,由此可见,在草地生态系统的物质循环和能量流动过程中草地地上生物量起着重要的作用。基于此,本文对中国近30年来的草地地上生物量的研究方法、研究内容(时空分布和影响因子)进行了综述,进一步指出中国在草地生物量研究方面存在的不足,为后续研究奠定基础。     

盐度和氮添加对盐碱湿地芦苇幼苗生长及生物量分配的影响

以莫莫格国家自然保护区盐碱湿地的芦苇(Phragmites australias)为研究对象,基于氮(0、11.25 g·m^(-2)、45 g·m^(-2)及90 g·m^(-2)NH_4NO_3)/盐(0、5‰、10‰及15‰NaCl)交互的盆栽实验,探究盐度和氮添加对植株幼苗生长及生物量分配的影响。结果表明:(1)随着盐度的增加,芦苇幼苗的株高、叶面积和比叶面积都显著降低(P<0.05),根冠比增加,而地上生物量、地下生物量和总生物量都先增加后降低(P>0.05);(2)随着氮添加的增多,芦苇幼苗的株高、叶面积、地上生物量、地下生物量和总生物量都显著增加(P<0.05),而比叶面积和根冠比降低(P>0.05);(3)盐度和氮添加二者交互作用对幼苗生长和生物量分配的影响都不显著(P>0.05),但任何盐度梯度下增加氮含量均能够促进幼苗生长和生物量积累。对盐沼芦苇而言,在其幼苗生长阶段,施加适量的氮肥可以缓解盐胁迫产生的危害,从而有利于幼苗生长,是一种可行的调控措施。     

黄土丘陵区不同退耕模式林下草本变化特征

通过对黄土丘陵区纸坊沟流域退耕37a不同退耕模式的油松+紫穗槐混交林(PA)、油松林(PT)、刺槐林(RP)、柠条林(CKK)及对照样地撂荒地(CK)草本植被进行调查与采样,研究物种多样性、草本盖度、枯落物量、地上及根系生物量、根冠比、根长密度等植被的变化特征。结果表明:1)物种多样性撂荒地最高,柠条林最低,顺序为CK>PA>PT>RP>CKK;2)草本盖度、地上生物量均为撂荒地最高,油松林最低,大小顺序分别为CK>CKK>RP>PA>PT和CK>RP>CKK>PA>PT,方差分析结果显示,植被盖度差异不显著,地上生物量差异极显著(P<0.01);3)样地枯落物量、草本根系生物量均为油松+紫穗槐混交林最高,刺槐林最低,大小顺序分别为PA>CKK>PT>CK>RP和PA>CKK>CK>PT>RP,方差分析结果表明,枯落物量未达显著差异,根系生物量差异显著(P<0.05);4)草本根冠比、根长密度均为油松+紫穗槐混交林最高,撂荒地最低,大小顺序分别为PA>PT>CKK>RP>CK和PA>CKK>RP>PT>CK,且均达显著性差异水平(P<0.05);5)土壤分层地下生物量与植被地上各指标达极显著相关(P<0.01),且呈y=xa幂指数关系。     

聚合物类保水剂对山杏水肥利用效应的影响

研究了不同用量保水剂处理对干旱胁迫下山杏(Armenia casibirica)叶水势、根部氮磷钾及生物量(地上部分生物量、地下部分生物量、总生物量)、根冠比的影响。结果表明,不同处理下叶水势受到不同程度促进,且促进程度随保水剂用量增大而增大。山杏根部氮磷钾含量,因不同处理均有所变化,其中,氮含量变化最显著,随保水剂用量增大而增大。保水剂20g下氮含量是对照的1.66倍,钾含量基本无变化,而磷含量随保水剂用量增大而降低。处理可使山杏总生物量和地上部分生物量增大,而对照组的地下部分生物量和根冠比最大。山杏叶水势和根部氮含量相关性显著。研究结果表明,保水剂和复合肥的混施显著促进了山杏生长,其原因可能是其保水保肥及缓释的作用。     

内蒙古典型草原区退耕方式对植物群落特征与土壤特性的影响

退耕后不恰当的植被建设会严重影响植物群落演替及土壤性质.本文以内蒙古太仆寺旗境内典型草原为研究区,以天然草地为对照,研究退耕后自然恢复与人工种草2种退耕方式对植物群落特征及土壤性状的影响,揭示不同退耕方式的生态恢复效应.通过样方法调查不同退耕方式草地的盖度、生物量和多样性特征,并对土壤密度、机械组成及养分含量等进行了室内测定分析.结果表明:1)植物群落多样性、盖度、地上及地下生物量均表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地,且相比于人工种草,自然恢复草地的物种组成与天然草地更为相似;2)不同退耕方式影响下土壤性质的差异主要集中在表层0～10 cm;3)在表层0～ 10 cm,土壤密度及砂粒含量表现为人工种草＞自然恢复＞天然草地,而土壤黏粒、有机质(SOM)及全氮(TN)含量则表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地.以上结果说明,在内蒙太仆寺旗退耕后采用自然恢复方式比人工种草更有助于改善土壤理化性质、建立稳定的植被系统.经过12年的恢复,退耕草地(人工种草与自然恢复草地)仍未恢复到天然草地的水平.     

喀斯特地区不同退耕林地的生物量及其评价——以广西平果县为例

为了揭示喀斯特地区退耕还林后生境的演变和特征,以广西壮族自治区平果县自然封育7年的天然草地为对照,调查当地板栗纯林、桉树纯林、马尾松纯林、任豆纯林、早熟桃纯林和八角纯林6种纯林的退耕林地生物量,计算不同退耕林地的群落生产力,并用统计模型对不同退耕林地进行生物量评分.结果表明：1）广西平果县各退耕林地的生物总量按从大到小的顺序排列表现为板栗＞桉树＞八角＞马尾松＞早熟桃＞任豆;2）各树种生物量均表现为地上部分大于地下部分,其中八角、桉树、板栗的地下部分比例较大,更有利于保持水土;3）各退耕林地林下草本层的生长状况明显优于灌木层,但林下草本层的生物量仍低于天然草地;4）枯落物干质量平均值表现为板栗＞桉树＞早熟桃＞任豆树＞八角＞马尾松;5）生物量综合评分值表现为八角＞板栗＞桉树＞马尾松＞早熟桃＞任豆.通过研究得出：退耕还林工程有助于对当地脆弱环境的修复,因此需要长期建设和维护;林地生物量的调查统计对于客观、全面分析退耕还林工程的生态效益具有重要意义.     

黄土丘陵区撂荒群落地上生物量和物种多样性关系

研究黄土丘陵区撂荒群落生物量与物种多样性的关系及其影响机制,有助于明确群落演变的机理,可对该区植被恢复重建、群落演替、生物多样性保护和维持具有重要意义。为此,选取该区5个典型撂荒群落,在群落尺度上,分析地上生物量的月动态,重点研究了地上生物量与物种多样性的关系。结果表明:(1)5个撂荒群落地上生物量总体呈上升趋势,月份之间差异极显著,群落生物量由大到小为白羊草(Bothriochloa ischaemum)群落茭蒿(Artemisia giraldii)群落铁杆蒿(Artemisia sacrorum)群落猪毛蒿(Artemisia scoparia)群落达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)群落;(2)群落地上生物量与物种多样性关系表现为线性增加和线性减少两种形式。猪毛蒿群落中二者呈线性增加。铁杆蒿和白羊草群落地上生物量随丰富度的增加线性增加。白羊草和达乌里胡枝子群落地上生物量随均匀度的增加线性减少。空白生态位的占有和利用、生态位互补效应、种间相互作用是解释二者关系的内在机制,冗余种假说效应可能会导致不显著关系。     

安塞黄土丘陵沟壑区退耕地的土壤种子库特征

 采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究安塞黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种组成、密度特征、物种多样性以及相似性特征。结果表明:阴、阳坡12个样地的土样中,共萌发了28种2442株幼苗,隶属于11科23属;05 cm土层的土壤种子库密度变动于（900.1±351.3）6 466.8±1 708.4粒.m-2之间,510cm土层的值变动于（116.7±61.4）2466.7±914.4粒.m-2之间;随着退耕年限的增加,土壤种子库的总密度都呈明显的递减趋势;阳坡的土壤种子库密度为阴坡的2.23.4倍;猪毛蒿和臭蒿是退耕地阳坡样地土壤种子库的优势物种,阴坡样地的优势物种是猪毛蒿;随着退耕年限的增加,土壤种子库的均匀度与退耕年限呈显著正相关,丰富度和多样性基本上呈上升趋势,生态优势度则呈下降趋势,说明随着退耕年限的增加,优势种趋向不明显;样地种子库组成成分的相似性分析表明,退耕演替的过程基本上也是土壤种子库空间异质性加大的过程。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。     

黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中土壤入渗特征的变化

采用空间代替时间的方法,将黄土丘陵区1,4,8 a退耕地上的植物群落组成演替序列,并以当地较稳定的天然狼牙刺群落和人工柠条群落作对照,用圆盘入渗仪(Z—700)对上述群落下土壤稳定入渗过程和入渗特征进行了对比研究。(1)天然狼牙刺群落下土壤稳定入渗速率小于人工柠条群落下的稳定入渗速率,因为人工柠条群落生物量较高,植被对土壤的改善作用更大。(2)随着退耕年限的增加,土壤的平均入渗速率和饱和导水率也在增加,其中1,4,8 a退耕地上饱和导水率分别达到狼牙刺群落下的52%,74%和98%。稳定入渗率能够达到狼牙刺群落下的57%,88%和91%。说明随着退耕地上植被的恢复,土壤稳定入渗速率不断提高。(3)土壤的入渗特征受土壤理化性质影响很大。其中土壤孔隙度对土壤稳定入渗影响最大,因为随着退耕地植被的恢复,通过根系的穿插分割作用,以及根系死亡后形成的生物性大孔,使土壤中有效孔隙数量不断增加,土壤入渗性能得到提高。     

沙柳和柠条灌丛分枝生长对模拟降雨改变的响应

利用模拟降雨操纵试验(对照、降雨增加45％和减少50％),研究第2年沙柳和柠条灌丛不同径级分枝生长对模拟降雨改变的响应.结果表明:1)沙柳10～15 mm径级的分枝基径、枝长和生物量对降雨改变有一定响应,15 ～ 20 mm径级分枝枝长和生物量对降雨改变有响应;干旱显著降低了10 ～ 15 mm径级枝长和生物量的增加量,而增水增加了15～20 mm径级枝长和生物量的增加量,其他径级对降雨改变无显著响应.2)柠条＜20 mm径级的基径生长对降雨改变均有显著的响应,但只有＜ 10 mm径级枝长对降雨改变有显著响应,小径级分枝对降雨改变的响应更敏感.增水增加了＜ 10 mm径级生物量,而干旱并未导致该径级生物量显著降低;增水对10～20 mm径级生长季生物量并未产生影响,但干旱导致该径级生物量显著降低.3)增水导致沙柳和柠条每丛生物量增加量分别为11.3％和35.5％,而干旱导致每丛生物量增加量分别下降14.2％和36.8％,降水改变对柠条生长的影响要大于沙柳.该研究可为未来降雨格局改变下,2种灌木的生长动态和生产力预测提供理论依据.     

黄土高原植被净初级生产力的时空变化及其与气候因子的关系

以西北典型植被脆弱区黄土高原为研究区,利用AVHRR GIMMS和MODIS两种NDVI数据源,基于CASA模型对1982-2014年黄土高原植被净初级生产力（NPP）进行模拟,并分析其时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明：黄土高原年均植被NPP为254.0gC?m-2,1982-2014年总体呈增加趋势。不同植被类型NPP有较大差异,落叶阔叶林NPP值最高,年均NPP达513.0gC?m-2,其次为常绿针叶林、草甸、农田、灌丛和草原。黄土高原植被NPP空间分布差异显著,表现出南高北低的特点。从NPP年际变化的空间分布来看,在退耕还林还草生态工程实施之前（1982-1998年）,黄土高原大部分区域植被NPP变化不明显。自1999年后该区植被NPP增加趋势显著,增速达到5.38gC?m-2?a-1。在空间分布上,66.6%的区域植被NPP呈显著增加趋势,主要分布在陕北高原、山西中西部的吕梁-太行山等地。退耕还林等生态工程的实施,使该区植被状况得到改善。黄土高原植被NPP与降水量具有显著的相关性,但与气温相关性不大,说明降水是影响黄土高原植被NPP的主要因素。     

模拟降水变化下黄土丘陵区草地群落特征及其物候期响应

在全球气候变化背景下,黄土高原降水格局呈现出季节波动增强和极端降水事件增加趋势,降水格局变化势必会引起草地群落特征和物候期发生重要改变。为研究黄土丘陵区草地生态系统对降水改变的响应,选取黄土丘陵区退耕草地为研究对象,连续定位观测自然恢复小区不同降雨梯度下(0,±20%,±40%,±60%)物候动态变化,探究了物候期和群落结构对降水变化的响应状况。结果表明:(1)不同降水条件下群落物种组成及丰度存在明显差异,与对照组相比,增雨与减雨均提高了物种的种类。增雨60%群落种类最多,为18种。(2)降水梯度递增处理下,群落盖度呈先增加后降低趋势,地上生物量随呈单峰趋势。增雨20%处理和减雨20%处理均能够显著提高群落植被盖度和地上生物量,地上生物量在增雨处理下明显高于减雨处理。(3)丰富度和Shannon-Wiener指数总体上都呈增加趋势,减雨20%,40%,60%均使Pielou均匀度指数降低。(4)不同降水条件对物种物候期的影响显著(p<0.05),群落返青期、繁殖期和和枯黄期在减雨处理下显著提前,而增雨处理则使其繁殖期和枯黄期发生推迟。综上,群落物种组成、植被盖度和地上生物量在不同降水处理下表现出显著差异,而物种多样性对降水变化响应不敏感。     

节水条件下盐碱农田施用有机肥的固碳及其生态系统服务价值提升效应

针对中国黄河中上游河套灌区不合理灌溉和施肥造成的盐碱农田碳排放加剧和生态系统服务功能退化等问题，该研究以向日葵盐碱农田为研究对象，开展连续2 a的田间试验，探讨滴灌条件下有机肥施用对盐碱农田生态系统净碳收支和生态系统服务功能价值的影响。试验设置滴灌灌水下限及施肥模式2个因素。灌水下限设置2个水平（W1：土壤基质势阈值为−20 kPa，W2：土壤基质势阈值为−30 kPa），每个灌水下限下设置3种施肥模式（CK：纯施化肥，LBF：褐煤碳基有机肥4.5 t/hm²，SMF：羊粪堆肥5 t/hm²），采用完全随机区组设计。另设畦灌施加化肥处理作为对照（MCK）。对不同处理的生态系统净碳收支及其组成要素以及3种生态系统服务价值（农产品供给功能价值、积累有机质功能价值和气体调节价值）进行了对比分析。结果表明：相同施肥条件下，滴灌处理的土壤有机质含量、作物净初级生产力、籽粒碳输出和土壤碳排放高于畦灌处理，且这些指标的值均随土壤基质势升高而增加。相同灌溉条件下，施加有机肥处理可以显著提高土壤有机质含量、净初级生产力和籽粒碳输出并降低土壤碳排放。其中，滴灌灌水下限−20 kPa与褐煤碳基有机肥用量4.5 t/hm²（W1LBF）相结合的处理有效促进了作物生长，并获得了最高的净初级生产力以及较低的土壤碳排放量，最终获得了最高的生态系统碳汇能力。此外，净初级生产力、土壤有机质和土壤碳排放等指标的变化影响了生态系统服价值。与MCK处理相比，W1LBF处理能够显著提升农产品供给功能价值、积累有机质功能价值和气体调节价值，增幅分别为8004.20、923.9和2094.70元/hm²。综上所述，该研究发现在河套灌区向日葵盐碱农田中，采用滴灌−20 kPa灌水下限结合4.5 t/hm²褐煤碳基有机肥可以增加作物初级净生产力、提高盐碱农田系统的碳汇能力和生态系统服务功能价值。该研究可为干旱半干旱地区盐碱向日葵农田固碳减排和生态系统可持续发展提供科学依据。     

燕沟流域土壤微生物学性质对植被恢复过程的响应

以黄土高原丘陵区陕北延安燕沟流域为例,研究了退耕地土壤微生物生物量对植被恢复过程的响应。结果表明,随植被恢复年限的增加,植被盖度、多度和物种数均呈现先增加后减少然后又增加的趋势。同对照农地相比,表层(0—5 cm)土壤呼吸速率和土壤微生物生物量均明显增加。表层土壤呼吸速率和微生物量碳、氮、磷分别比对照农地增加31.61%3~60.75%和15.19%5~12.81%、122.91%6~97.15%、193.5%2~068.17%。表层土壤呼吸速率对植被恢复的响应是在植被恢复初期(02~9年),随植被恢复年限的增加而增加;植被恢复305~5年期间,随植被恢复年限的增加而减少;而植被恢复55年以后,又随植被恢复年限的增加而增加。植被恢复过程中,土壤微生物量碳、氮和磷的变化与土壤呼吸速率变化趋势类似。除植被恢复8和16年外,植被恢复年限间的土壤呼吸速率、呼吸熵和微生物量碳、氮、磷均有显著性差异。表层土壤呼吸速率与土壤微生物量氮、磷呈极显著相关,土壤微生物量碳与土壤微生物量氮呈显著相关;而土壤呼吸熵与呼吸速率和微生物量碳、氮、磷相关性不明显。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被自然恢复过程——以吴起县双树沟流域为例

采用TWINSPAN分类法对黄土丘陵沟壑区吴起县双树沟流域30个自然恢复草地植被进行分类,并对分类后各植被群落特征和地上生物量进行统计分析。结果表明：在自然恢复条件下,随着退耕年限的不断增加,退耕地植被自然恢复依次经历了猪毛蒿群落-赖草＋长芒草群落-赖草＋铁杆蒿群落-铁杆蒿群落-铁杆蒿＋茭蒿群落5个发展阶段,地带性植被类型铁杆蒿＋茭蒿群落在研究区内开始出现,并且已经占有一定优势;随着退耕地植被自然恢复的不断进行,Margalef等丰富度指数以及Shannon-wiener等多样性指数、Pielou等物种均匀度指数和地上生物量都呈现出先减小后增大的发展趋势;在植被自然恢复的稳定阶段,虽然物种丰富度指数和物种多样性指数有一定的增加,但是相对恢复初期来讲还是有所下降,并且有达到与初期相当水平的趋势;物种丰富度指数均在第1恢复阶段最大,而均匀度指数Jsw以及Shannon-wiener指数在第5恢复阶段最高。随着退耕地植被自然恢复的不断进行,植被群落总盖度随着退耕年限的延长而不断增大。