三江源区高寒草甸湿地植被退化与土壤有机碳损失

人为活动影响下陆地生态系统退化对于土壤碳库损失的影响规模是当前全球变化研究的热点.在青海省三江源区选择了8个高寒草甸典型样区,划分4种不同退化程度样地(原生植被、轻度退化、重度退化、极度退化),收割法采集地上部植物生物量,10 cm等深度采集表土土壤样品,分析了地上生物量、可食牧草生物量以及土壤有机碳含量变化.结果表明,随着退化程度的加剧,地上生物量和饲草生物量均表现强烈下降的趋势,但后者的下降幅度更大,在极度退化下损失达99%.研究区内高寒湿地土壤的表土有机碳含量出现极大的变异性,随退化程度的加剧而呈显著下降.与原生植被下相比,轻度退化、重度退化和极度退化下0～30cm土壤有机碳含量分别平均降低了25%、44%和52%.这种损失固然与地上部生物量下降有关,有机碳分层系数显示土壤侵蚀也是重要因素.估计退化下土壤有机碳平均下降36tC·hm~(-2),累积退化下表土有机碳损失可能在200TgC以上,保护高寒草甸生态系统,对于三江源区土壤的畜牧业可持续发展和我国陆地生态系统碳库具有极重要的意义.     

三江源区不同退化高寒草甸土壤碳分布特征研究

在青海省三江源区选择了甘德县青珍乡高寒草甸典型样区,划分了5种不同退化程度的样地(原生植被UD、轻度退化LD、中度退化MD、重度退化HD、极度退化ED),10 cm等深度采集表土(0~30 cm)土壤样品,分析土壤总碳、有机碳和无机碳含量变化。结果表明,研究区内高寒草甸土壤的表土总碳和有机碳含量出现极大的变异性,随退化程度的加剧而呈显著下降,有机碳含量的下降幅度更大。与原生植被相比,轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化样地0-30 cm土壤总碳含量分别平均降低了7.4%、12.2%、16.1%和17.7%,土壤有机碳含量分别平均降低了21.7%、39.7%、67.4%和79.6%,随土层的加深和退化程度的加剧,无机碳的含量在迅速地增加。总的来看,表层土壤碳含量在生态系统退化情况下的变化最剧烈。随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳含量下降迅速,占总碳含量的比例由87.2%减少到11.6%,有机碳损失严重。     

聂荣县不同程度退化草地土壤种子库特征研究

通过研究西藏聂荣县不同程度退化草地土壤种子库物种种类、密度、分布等特征及地上植被群落的物种组成,探讨了地上植被与土壤种子库之间的关系及种子库在地上植被群落构建中的作用,研究结果表明:中度退化样地土壤种子库密度最高,重度退化草地土壤种子库密度最低。未退化与轻度退化样地土壤种子库物种种类以高山嵩草和矮生嵩草等莎草科植物为主,中度退化样地土壤种子库物种种类以蔷薇科委陵菜为主,各样地土壤种子库主要集中在0～3 cm土层中。样地土壤种子库与植被群落相似度从高到低的顺序依次为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化。对于中度退化草地,适当进行围封休牧;重度退化草地进行免耕补播将利于草地生态功能的恢复与保护,为高寒草甸的管理、高寒地区退化生态系统的恢复与重建提供参考。     

黄河源高寒草甸退化过程中CO2通量的变化

为研究草地退化对高寒草甸碳排放的影响,选取青海省黄南州河南县的未退化（No degraded ,ND）、中度退化（Moderate degraded ,MD）和重度退化（Serious degraded,SD）高寒草甸,利用LI-8100A红外气体分析仪测定CO₂通量。结果表明：草地退化能够显著降低高寒草甸CO₂通量。未退化高寒草甸CO₂通量为12.44 μmol/(m·s),显著高于重度退化高寒草甸4.64 μmol/(m·s),中度与重度退化草甸差异不显著。全氮含量在重度退化区最高,全磷含量表现出相反趋势;速效养分随着退化的加剧逐渐减少。随机森林模型分析发现,植被特征中杂类草盖度和地上生物量是降低CO₂通量的关键因子,各土层中土壤pH,0~2、2~5 cm土壤细砂粒比例和5~10 cm土壤全磷含量为关键因子,均与CO₂通量呈显著正相关。说明高寒草甸的退化引起植被类型和土壤特征发生变化,进而导致CO₂通量发生变化,且不同土层关键因子具有差异,因此,研究黄河源高寒草甸碳排放的过程中需要密切关注植被类型和土壤变化。     

退化高寒草甸土壤有机碳组分特征

在青海省三江源区,选择甘德县青珍乡高寒草甸典型样区,划分5种不同退化程度样地(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化),10cm等深度采集表土土壤样品,分析土壤有机碳和有机碳组分质量分数变化。结果表明,研究区内高寒草甸土壤表土有机碳及组分质量分数随退化程度的加剧和土层的加深而呈显著下降。与原生植被相比,轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化下0~30cm土层土壤有机碳质量分数分别平均降低21.7%、38.8%、67.4%和79.6%,土壤轻组有机碳质量分数分别平均降低22.8%、43.9%、68.8%和81.2%,土壤重组有机碳质量分数分别平均降低21.4%、38.3%、67.0%和79.0%。轻组占有机碳的比例为22.02%~27.04%,重组占有机碳的比例为72.96%~77.98%,有机碳量的分布主要集中在重组。总的来看,表层土壤有机碳及组分质量分数在生态系统退化下的变化剧烈。随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳质量分数下降迅速,损失严重。     

恢复生态学在“黑土型”退化草地植被改建中的应用

通过对三江源区“黑土型”退化草地发生现状、成因的调查研究与分析,以恢复生态学理论为依据,提出了“黑土型”退化草地恢复理论.研究结果认为,对青藏高原高寒草甸退化草地生态系统的恢复与改建,可根据退化草地的等级(系统受损程度)采取相应的恢复措施,中度和轻度退化草地改良通过休牧、灭鼠、毒杂草防除等措施即可达到其植被的自然恢复.重度和极度退化草地由于原生植被及生草层遭到了严重破坏,出现了大面积的次生裸地,植被的自然恢复能力已基本丧失,只有通过利用适宜草种改建人工和半人工草地,才能快速恢复其退化草地植被.利用禾本科适宜牧草在高寒草甸重度和极度退化草地上改建的人工和半人工草地,其植被的盖度基本上接近于原生植被,而显著高于退化草地的植被盖度;改建植被的地上总生物量是未退化植被的4-5倍,是退化草地的10-15倍.选择适宜的草种是“黑土滩”植被改建成功的关键,施肥、灭杂、灭鼠以及适度放牧利用等人工调控措施是人工和半人工草地持续利用的关键,人工调控可有效维持人工草地的生产力,防止其快速衰退.     

三江源区高寒草甸退化草地植被恢复试验研究

寻求促进高寒草甸退化草地植被恢复的有效途径和方法。在高寒草甸退化严重的青海省果洛州玛沁县,研究了应用绿色植物生长调节剂(GGR 8号)、抗寒保水剂和化肥(尿素)3种不同处理对三江源区高寒草甸轻度和中度退化草地植物群落的影响。这3种处理均能显著提高轻度和中度退化草地植物群落的生物量、高度和盖度(P<0.05);3个处理间生物量和植物高度无显著差异(P>0.05)。3种处理的地上生物量与对照相比,轻度和中度退化草地植物群落的生物量增幅分别达到15.0%~24.8%和10.0%~27.0%。绿色植物生长调节剂(GGR 8号)处理样地植物群落的盖度要低于其他两种处理,在中度退化草地上,这种差异达到显著水平(P<0.05)。GGR 8号、抗寒保水剂和尿素均能促进退化草地的恢复,将其有机地结合起来,以便能更好地发挥各自的作用。     

三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响

三江源区是我国重要的水源涵养区,研究草地退化对土壤水源涵养功能的影响,可为三江源区水源涵养功能的科学评估与合理监测提供科学依据.以实地采样与室内测试分析相结合的方法研究了三江源区内不同土壤类型高寒草甸生物量特征、土壤水文物理性质及土壤水源涵养量.结果表明:高寒草甸在重度退化阶段地上生物量、地下生物量、毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水量、最大持水量、土壤水源涵养量显著低于未退化和中度退化阶段(P＜0.05).随着高寒草甸退化程度加剧,土壤容重逐渐增大,且非毛管孔隙度规律不显著.未退化、中度退化、重度退化草甸的土壤水源涵养量范围分别为1884.32-1897.44t/hm2、1360.04-1707.79t/hm2、1082.38-1550.10t/hm2.中度退化草甸土壤水源涵养量比未退化草甸低9.37％-10.35％,重度退化草甸低18.31％-27.82％.草甸退化进程中土壤总孔隙度与毛管孔隙度的降低是影响土壤水源涵养量下降的直接原因,而草甸退化进程中地上生物量与地下生物量的减少则是间接原因.度量三江源区高寒草甸土壤水源涵养功能时应着重考虑毛管孔隙度的蓄水作用.研究表明高寒草甸地上生物量与土壤水源涵养量之间存在显著的正相关关系(P＜0.05),该结果能够推动水源涵养功能评估向空间化、精细化发展,为探索利用遥感技术监测三江源区水源涵养功能提供参考依据.     

围栏和退化条件下西藏高山嵩草草甸土壤种子库的比较

【目的】研究围栏和退化对西藏邦杰塘高山嵩草草甸土壤种子库的影响,并探讨土壤种子库在地上植被群落构建中的作用,为高寒地区退化草甸生态系统的恢复与重建提供理论参考。【方法】采用幼苗萌发法,研究在围栏、退化条件下,西藏邦杰塘高寒草甸地上植被群落的物种组成、土壤种子库中物种种类、种子数量等特征及地上植被与土壤种子库物种组成之间的关系。【结果】围栏样地的地上植被群落中共出现18个物种,多年生禾本科、莎草科植物占主要地位;退化样地地上植被群落中共出现15个物种,以杂草类植物占据优势,其大多属于菊科、蔷薇科、毛茛科和龙胆科等。退化样地土壤种子库密度达5 489.4粒/m2,显著(P0.05)高于围栏样地的4 029.3粒/m2,退化样地土壤种子库密度主要依赖于菊科、龙胆科、蔷薇科等杂草类种子的输入,3个科的植物种子数占种子总数的64.6%;与退化样地比较,围栏样地土壤种子库的物种多样性指数和丰富度指数均显著提高(P0.05)。围栏样地土壤种子库与地上植被物种组成之间相似性较低,Sorensen相似性指数仅为0.44;退化样地中嵩草属植物严重退化,地上植被群落中依靠种子繁殖的杂草类所占比例较高,地上植被与土壤种子库表现出较高的相似性,相似性指数为0.72。【结论】种子库在地上植物群落构建中起到重要作用,但其对地上植被的贡献大小在围栏和退化条件下表现不同。围栏样地以高山嵩草、大花嵩草、紫花针茅为优势种,围封措施减少了环境的扰动,但其土壤种子库密度较低,说明在群落更新过程中,多年生禾本科、莎草科植物的种子萌生苗只起到辅助作用。     

中度与重度退化针茅型高寒草地群落比较研究

通过对青海湖北岸三角城种羊场地区中度与重度退化高寒草地群落的比较研究。结果表明:随着草地退化程度的加重,草地群落的盖度、物种多样性指数、均匀度指数均下降,草地生物量的积累速率减弱,最终导致了草地初级生产力的降低,杂类草增多,优良的禾本科牧草在草群中所占的比例下降,枯落物的季节变化速率在6~7月份表现为分解速率,中度退化样地>重度退化样地;8~9月份表现为积累速率,中度退化样地<重度退化样地。     

青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化。结果表明：在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响。随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高（P<0.05）;随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低（P<0.05）;随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地。在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化。随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加（P<0.05）,而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加（P<0.05）,而繁殖枝则呈现相反的趋势。本研究实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑。     

民勤县荒漠绿洲过渡带土地荒漠化类型判定

应用因子分析方法对民勤县荒漠绿洲过渡带7个样点的土壤容重、土壤有机碳、土壤全氮、土壤电导率、土壤pH值、地下水位、植被盖度、植被种类、植被生物量9个指标进行分析,得出各样地的因子得分,并确定了其荒漠化类型及程度。结果表明,民勤县西南为以地下水位下降为主导的重度沙质荒漠化,中部为以盐渍化为主的轻度盐渍化,东北部为以盐渍化为主的重度盐渍化,沿“绿洲—荒漠”方向荒漠化有加剧—减轻趋势。     

西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库研究

【目的】探讨西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库存量、可萌发种子数量和种子萌发的生理生态特征,为西藏高寒退化草地植被恢复、生产力提高及生态保护提供参考。【方法】采用典型取样法,在那曲退化草地试验区按照植被盖度高低选取轻度、中度、重度和极重度4种不同退化程度的样地,在每个样地内采用样线法选取4块样方,于每个月的第1天在样方内采取10 cm×10 cm×10 cm的土样(包括地上的枯枝落叶),采用土样浸泡、溶解、过筛方法分离种子,对其进行鉴定并计数,通过室内萌发试验测定土壤种子库中可萌发的种子数量;用不同质量分数的GA3(0.10%,0.05%和0.02%)、KNO₃(0.20%)、H₂SO₄(60%,70%,80%和90%)处理种子库,分析3种溶液对种子萌发的影响。调查各种植物的相对盖度、相对频度、相对密度和相对生物量,计算其重要值,分析不同退化草地植物群落种类的组成特征。【结果】那曲高寒中度退化草地种子库中的种子数量最多,为(530±80.00) 粒/m²;其次是重度和极重度退化草地,其种子数量均为(250±44.72) 粒/m²;轻度退化草地种子库种子存量最少,为(216±21.34) 粒/m²。种子库中的物种以蔷薇科（Rosaceae）、菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）植物为主。在实验室条件下,轻度退化草地种子库中可萌发种子数量最少,为(100±0.00) 粒/m²;其次是重度和极重度退化草地,均为(140±24.50) 粒/m²;中度退化草地种子库中可萌发种子数量最多,为(260±40.00) 粒/m²。采用质量分数0.05% GA₃处理土壤种子库中的种子时,能够破除种子的休眠作用,有利于种子的萌发;采用质量分数0.2% KNO₃处理土壤种子库中的种子,对种子萌发也有一定的促进作用;不同质量分数H₂SO₄处理对土壤种子库中种子的萌发表现出一定的抑制作用。轻度退化草地以西藏嵩草和高山嵩草为优势种,中度退化草地以高山嵩草和黑褐苔草为优势种,重度退化草地以高山嵩草为优势种,极重度退花草地以臭蒿、矮火绒草和轮叶棘豆为优势种。【结论】轻度退化草地以西藏嵩草和高山嵩草植物为主,牛羊采食量大,且有鼠害,可能会导致植物结种量减小;中度和重度退化草地由于菊科、蔷薇科属植物较多,所以种子库中留存植物种子最多;极重度退化草地中已经没有莎草科植物,主要为菊科、蔷薇科和十字花科植物,动物不可食植物比例增加,牛羊采食减少,故其种子库中植物数量也较多。     

北方土石山区水蚀及水保措施对土壤有机碳的影响

土壤侵蚀是土壤有机碳退化的主要因素。为探究水蚀对土壤有机碳的影响及寻求有效的水土保持措施对土壤有机碳进行保护,在北京周边选取4处典型样地,进行土壤有机碳调查及野外人工模拟降雨实验,分析了水蚀及水土保持措施对土壤有机碳的影响。结果表明:①不同样地土壤有机碳质量分数大小顺序为:土壤堆积区、轻微溅蚀区、细沟侵蚀区、强烈冲刷侵蚀区。水蚀对浅层土壤有机碳质量分数影响较大,程度剧烈的侵蚀,会造成深层土壤有机碳流失;②土壤平均有机碳质量分数随降雨历时的增加（土壤侵蚀量增长）呈减少趋势,并且减少趋势随降雨历时增加（土壤侵蚀量增长）逐渐变缓而趋于稳定;③不同鱼鳞坑配置对土壤有机碳的累积规律为:乔木枯枝落叶覆盖（32.7 g·kg-1）>乔木低矮植被覆盖（27.9 g·kg-1）>乔木种植（23.5 g·kg-1）>无措施（21.9 g·kg-1）>灌木（21.5 g·kg-1）。其中地表覆盖（枯枝落叶及低矮植被）能有效增加土壤有机碳;④不同植被措施对土壤有机碳恢复作用从大到小依次为人工林、苗圃、果园和农田,因此要选取适合的水土保持措施进行土壤有机碳的保护。     

高原鼠兔种群密度与草场植被群落结构的相关性

[目的]调查研究高原鼠兔种群密度与草场植被群落结构间的相互关系,为草原草场保护和鼠害防治提供科学依据.[方法]以青海省玉树藏族自治州隆宝滩国家级自然保护区的高寒草甸区为研究对象,对当地不同鼠兔种群密度区的植被群落结构进行分析,包括毒杂草/牧草比例、植被物种丰富度、生物量、盖度、物种多样性等.[结果]植被生物量和盖度与鼠兔种群密度均存在显著的线性相关,其相关系数(r)分别为0.1933和0.1919,线性方程分别为:y=12.686+0.216x和y=1.130+0.270x.高生物量和盖度的草场植被群落结构对高原鼠兔种群密度增加有一定的抑制作用,但适当的鼠兔种群密度对保持草场植被生物多样性和降低毒杂草比例有一定的积极作用.[结论]鼠害并不能直接导致草场退化和荒漠化,只是在过度放牧的草地上加剧了草场的退化速度而形成恶性循环,因此,对鼠兔种群密度进行实时监控,采取轮牧等方式适当控制放牧密度,是保护草原草场的有效措施.     

近20年宝鸡市植被覆盖度动态变化及驱动力分析

植被覆盖度是反映地区生态环境的重要指标,本文利用1988、2000、2007年三期TM遥感数据,计算出宝鸡市的归一化植被指数(NDVI),并通过像元二分模型计算出不同时段的植被覆盖度,最后将归一化植被指数的差值进行分级,以此来分析宝鸡市1988~2007近20年的植被覆盖变化动态。结果表明:1988~2000年间,极低覆盖度、高覆盖度、极高覆盖度比例都呈现出减少趋势,减少比例分别为宝鸡市土地面积的0.02%、1.66%和1.98%,其他各级别植被覆盖度也都有不同程度下降;2000~2007年间,极高植被覆盖度增大的比例达到8.04%。NDVI差值指数分级结果显示,1988~2000年植被退化明显,2000~2007年有大幅度改善;从长时间序列看,生态退化比较明显的区域是金台区、扶风县、岐山县、凤翔县。人为因素是影响植被覆盖变化的主要驱动因素,主要包括山区或平原区的生态绿化工程、城市景观绿化工程、农业产业结构调整、畜牧业发展、人口因素等。     

不同植被恢复措施下退化灌草丛草地土壤理化性状的评价*

 以土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值、容重、孔隙度和含水量等为指标,对云南省马龙县不同植被恢复措施下的退化灌草丛草地的土壤理化性状进行主成分分析和聚类评价。结果表明：浅耕翻+补播和自然封育措施综合得分较高,表明对土壤改良效果明显;植被重建措施综合得分较低,尤其在重度退化样地,其植被重建措施综合得分最低,表明在云南省马龙县特定条件下,重度退化草地不适于采用全垦改良措施,自然封育或浅耕翻+补播有利于退化草地土壤质量的恢复。     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中生态效应的评价

[目的]评价宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中生态效应。[方法]对封育3、4、5、6、7年及未封育荒漠草原植被和土壤进行调查、分析,并选取土壤容重、有机质、全氮、水解氮、速效磷、速效钾、植物群落密度、高度、盖度、生物量及多年生草本植物比例为评价指标,采用主成分分析法对不同封育年限草地的生态效应进行综合评价。[结果]群落密度、盖度以封育5年的草地最高;土壤有机质、全氮含量无明显变化规律;土壤速效氮、速效钾含量以封育4年的草地最高,土壤速效磷含量以封育6年的草地最高。[结论]草地生态效应综合得分以封育5年的草地最高,此时可考虑封育草地的适度利用。     

藏北申扎县植被退化的遥感分析

为了监测和分析申扎县草地退化的空间特征及其退化趋势,利用两个时相的遥感数据,分别提取申扎县的植被指数,根据植被指数转化模型,计算植被覆盖度,按植被覆盖度将植被划分为4个不同退化等级,并分析了申扎县植被退化的时空变化特征。结果表明:1989-2009年申扎县植被覆盖发生了很大的变化,总体变化趋势是植被退化面积不断增加,中度、重度退化面积在总退化面积中所占比例呈增加趋势。1989年植被退化以中东部地区最严重,2009年申扎县的北部植被退化最严重。     

川西北放牧草地退化分类评价指标体系初探

以川西北地区的放牧草地为研究对象,采用时空替换法研究了未放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种放牧强度下的草地植物群落数量特征和土壤特征.在实地测定大量样方和统计分析的基础上,筛选出草地植物群落物种组成、现存量、草地生产力、土壤有机质含量等几个极具代表性的定性、定量评价指标,初步拟定了川西北高寒草甸草地的放牧退化分类评价指标体系.