退化伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库水平分布格局研究

采用萌发法对伊犁绢蒿(Seriphidium transillense)荒漠草地中度退化、重度退化和极度退化三个不同阶段的土壤种子库进行调查研究.结果表明:三个阶段种子萌发的总量均集中在前15 d,萌发高峰期出现在第10 d,到50 d萌发结束;中度、重度和极度退化的土壤种子库内物种数变化不大,分别为13、11和11种,在数量上占优势的物种分别为伊犁绢蒿、叉毛蓬和角果藜、叉毛蓬;随着退化程度的加剧,草地植被逐渐演替为一年生植物,伊犁绢蒿土壤种子库逐步退化,直至消失.     

新疆伊犁绢蒿荒漠草地资源特征及可持续利用对策

伊犁绢蒿荒漠草地主要分布在北疆各山地山前砂砾质冲积平原、洪积扇到前山、低山丘陵区中,在新疆各类草地中共有2个草地类、3个草地亚类、7个草地组和9个草地型,面积约600万hm2,不仅是新疆重要的春秋牧场,而且具有巨大的生态服务价值。受地质地貌、土壤及气候因素的影响,伊犁绢蒿荒漠草地发育为典型的中亚荒漠草地,每年春秋两季利用。由于人类对伊犁绢蒿荒漠草地资源经营的不合理,使其处于持续退化与草地面积持续减少的利用现状。针对利用现状和草地资源经营中的制约因素,提出了系统的可持续管理对策。     

伊犁绢蒿在放牧干扰下再生性的变化

伊犁绢蒿荒漠草地既是新疆天山北坡重要的春秋牧场,又是新疆草地退化最严重的一类草地.通过在乌鲁木齐市东山区设置的轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和极度放牧(EG)四个水平模拟放牧的测定,对伊犁绢蒿的再生高度、再生速度、再生密度的变化进行了研究.研究结果表明:4月15日～5月15日,中度放牧(MG)下伊犁绢蒿再生速度最快;5月1日和5月15日,中度放牧(MG)伊犁绢蒿再生草的高度最高;中度放牧(MG)有利于增加伊犁绢蒿的再生密度.因此,中度放牧(MG)有利于伊犁绢蒿的再生.     

伊犁绢蒿荒漠草地植物多样性对放牧干扰的响应

以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,通过对植物群落密度、香农-维纳多样性指数、辛普森多样性指数和均匀度指数的测定与分析,探讨植物多样性对放牧强度(对照、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)的响应速率和幅度。结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地植物群落密度、植物多样性和均匀度指数对放牧的响应速率存在明显的年际和月际特征(P0.05)。由于年际和生长阶段的差异,放牧强度对伊犁绢蒿荒漠植物多样性和均匀度的影响既存在正效应,也存在负效应(P0.05)。伊犁绢蒿荒漠草地群落植物多样性对放牧的响应,受制于一系列生物和非生物因素的影响,是一个复杂的响应过程。     

伊犁绢蒿种群扩增与土壤养分的关系

对退化伊犁绢蒿种群生长的植被种娄组成伊犁绢蒿幼苗的数量特征、群落着生的土壤养分条件进行分析阐明退化伊犁绢蒿种群扩散特征及其土壤养分的关系，结果表明伊犁绢蒿的重要值随着退化梯度的增强而减小角果藜、又毛蓬和扁蓄逐渐成为退化草地的优势植物，伊犁绢蒿母株存在“肥岛”效应即其土壤有机质、碱解氮、有效磷含量高于一年生群落伊犁绢蒿幼苗在其周围1m左右密集生长其土壤养分含量普遍高于一年生植物群落表现出与一年生植物群落竞争土壤养分以提高幼苗的存活率有利于伊型绢蒿种群的扩增。     

绢蒿荒漠草地两种主要植物的生态化学计量特征分析

【目的】研究退化伊犁绢蒿荒漠草地恢复后,主要植物的生态化学计量特征的变化,为干旱区草地恢复提供理论依据。【方法】以该草地的建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)和伴生种木地肤(Kochia prostrata)为对象,分析两种植物的C、N、P、K含量及计量比以及放牧和封育条件下,两种植物的生态化学计量特征,研究两种植物的养分利用策略以及封育对两种植物的生态化学计量特征的影响。【结果】伊犁绢蒿的P(0.82 g/kg)极显著高于木地肤的P(0.58 g/kg),伊犁绢蒿的N(15.11 g/kg)、K(13.06 g/kg)含量和N/P(22.46)极显著低于木地肤的N(25.14 g/kg)、K(21.17 g/kg)含量和N/P(43.75)。封育改善了荒漠草地植物的生长环境,但与放牧相比,伊犁绢蒿与木地肤的C、N、P、K含量及元素计量比变化不显著。【结论】伊犁绢蒿与木地肤的养分利用策略不同,伊犁绢蒿以吸收利用P为主,木地肤以吸收利用N和K为主,伊犁绢蒿的生长率高于木地肤。封育对荒漠草地两种植物的生态化学计量特征影响不显著。     

伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地植物多样性分析

对伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地植物多样性变化的研究结果表明:中度退化维持较高的多样性,形成中度退化＞重度退化＞极度退化＞＜未退化的规律.群落物种丰富度、均匀度与多样性的相关分析表明,均匀度对多样性具有更大的贡献率,而丰富度呈下降趋势.β多样性的分析结果表明,随着退化演替的加剧,相邻退化梯度之间物种替代速率减慢.     

伊犁绢蒿养分含量与双带天幕毛虫取食的初步研究

双带天幕毛虫可见于蒿类荒漠草地,在牧草返青期爆发,喜食伊犁绢蒿嫩芽幼叶。为探究双带天幕毛虫的分布与伊犁绢蒿叶片碳、氮含量、C/N之间的关系,通过对比绢蒿嫩枝在毛虫发生草地土壤与无毛虫草地土壤的碳、氮、磷、钾养分含量,研究天幕毛虫的取食与土壤养分环境、绢蒿养分含量之间的关系。结果表明:绢蒿荒漠草地土壤养分含量中等偏低,仅毛虫发生地的土壤速效钾含量极显著高于无毛虫草地。双带天幕毛虫明显喜食N/P低、K/N高的绢蒿嫩枝,趋向于采食含氮量相对较低,碳、磷、钾相对较高的嫩枝。     

伊犁绢蒿荒漠草地春季放牧强度与放牧始期的研究

[目的]以伊犁绢蒿荒漠草地为研究对象,探讨其放牧利用时的合理放牧强度及放牧始期.[方法]采用随机区组试验设计,设置轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和极度放牧(EG)四个放牧强度,及4月1日、4月15日、5月1日、5月15日、6月1日5个放牧始期,利用常规测定方法对春季模拟放牧前后伊犁绢蒿种群的地上收获量、盖度、密度及高度进行测定与分析.[结果]放牧前,不同放牧始期间伊犁绢蒿盖度、密度差异不显著(P＞0.05),仅在高度和地上收获量上存在差异;而不同放牧强度间仅地上收获量存在差异,盖度、密度、高度差异不显著(P＞0.05).恢复后,除极度放牧全部死亡外,伊犁绢蒿的再生高度以4月1日、4月15日恢复最好,盖度以4月15日恢复最快,而密度变化不显著;轻度放牧、中度放牧条件下伊犁绢蒿的恢复效果较重度放牧好.[结论]春季4月15日前后及中等放牧条件下最有利于伊犁绢蒿荒漠草地的可持续利用.     

伊犁绢蒿荒漠群落特征及植物多样性对短期封育的响应

【目的】研究封育对草地群落特征和植物多样性的影响规律,为该类退化草地恢复治理和科学经营提供理论依据。【方法】以玛纳斯县封育3a的伊犁绢蒿荒漠草地为对象,采用野外调查取样的方法,测定不同生长季(5月、7月和9月)围栏内外的群落数量特征,计算植物多样性指数。【结果】(1)与放牧区相比,伊犁绢蒿荒漠草地短期封育(3a)后群落高度、盖度和生物量分别显著提高52.55%~91.80%,40.28%~108.75%和44.36%~75.32%(P<0.05),但植物多样性指数对封育的响应较小;(2)5月围栏内外的群落盖度、密度、Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均显著高于7月和9月(P<0.05),群落高度均显著低于7月和9月(P<0.05),而围栏内外生物量在月际间差异不显著(P>0.05)。【结论】短期封育(3a)有利于退化伊犁绢蒿荒漠草地植被的恢复,但对植物多样性影响相对较小。     

伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤微生物和酶活性的研究

[目的]确定北疆退化草地中起重要作用的土壤微生物.[方法]以北疆伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤为研究对象,对土壤微生物和酶活性进行分析.[结果]退化草地土壤微生物的组成中,细菌数量最多,占绝对优势,放线菌次之,真菌最少.在10～20 cm土层,草地退化梯度间,细菌、放线菌、微生物总数差异显著,真菌在重度退化与极度退化下差异显著.在0～10 cm土层,极度退化草地土壤碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶的活性均比中度、重度退化草地土壤酶的活性有显著提高.过氧化氢酶活性重度退化草地显著小于极度退化草地.脲酶活性仅在10～20 cm土层各退化梯度间差异显著.在10～20 cm、20～30 cm土层,过氧化氢酶、脱氢酶活性随着草地退化程度的加剧而升高,脲酶、转化酶的活性变化与之相反.[结论]在监测退化草地土壤质量演变时,敏感的土壤生物指标有:细菌、放线菌的数量,碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶活性.     

土质温性荒漠草地植物生育节律分析

土质温性荒漠草地植物年内产量为"双峰",分别在春末夏初和秋季,自返青后的第52 d起,主要植物伊犁绢蒿绝对生长速率最大;草群生物量与10～20 cm土壤水分关联度最高,与大气降水量(X1)、月平均气温(X2)和10～20 cm土壤含水量(X3)的关系方程为:Y=204.694+2.193 X1-5.437 X2-40.157 X3+30.496 X4;(R=0.971,P＜0.05).     

伊犁绢蒿种群对不同刈割干扰的生理响应

[目的]以新疆蒿类荒漠草地建群种-伊犁绢蒿为对象,探讨刈割强度对其越冬前后根部碳水化合物(可溶性糖、还原糖、淀粉)及渗透调节物质(可溶性蛋白质、氨基酸、脯氨酸)的影响.[方法]利用常规测定方法对刈割处理后的伊犁绢蒿生理指标进行测定与分析.[结果]与越冬前(2008年11月)相比,越冬后(2009年4月)各处理下伊犁绢蒿根中可溶性糖、还原糖、淀粉、可溶性蛋白、脯氨酸及氨基酸含量均呈明显下降趋势(P＜0.05);同一测定时间下,刈割强度对伊犁绢蒿根部淀粉、可溶蛋白含量的影响不显著(P＞0.05);越冬前C5、C2下伊犁绢蒿可溶性糖显著高于C0,脯氨酸含量则表现为C5显著高于C2、C0,越冬后两者在刈割强度间的差异消失;越冬前还原糖表现为C5、C0显著高于C2,氨基酸含量为C5显著高于C2、C0,而越冬后还原糖、氨基酸含量均表现为C5明显高于C0.[结论]C5有利于伊犁绢蒿根部碳水化合物及渗透调节物质的积累,有利于抵御刈割逆境.     

伊犁绢蒿荒漠草地3种主要植物光谱及植被指数改进

【目的】伊犁绢蒿荒漠草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,研究其主要植物地面光谱和植被指数特征是实现物种识别的基础,准确而实时获得群落物种组成变化、提高草地监测的质量和效果。【方法】借助SOC710 VP成像光谱仪,采集4月伊犁绢蒿荒漠草地群落高光谱影像,提取伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和群落的原始光谱数据,通过反射率(REF)、吸收率(ABS)及其一阶微分(GREF和GABS)的变换提高光谱辨析度,分析并筛选敏感波段;通过各波段之间的相互组合计算NDVI值和DVI值,并以全波段计算的NDVI值和RVI值作为参考,筛选出优于全波段且差值最大植被指数。【结果】(1)3种主要植物光谱曲线相近,差异主要体现在光谱值的大小,在可见光400~780 nm和近红外波段780~820 nm的反射率均表现出角果藜>伊犁绢蒿>叉毛蓬>群落的特征;(2)通过反射率REF、吸收率ABS、一阶微分反射率GREF和一阶微分吸收率GABS的变换能够进一步扩大其光谱特征,相对稳定的波段有蓝光波段490~530 nm,绿光波段510~560 nm,红光波段620~760 nm,近红外波段780~820 nm。(3)GABS和ABS变换下490~530 nm和780~820 nm波段组合计算的NDVI’和RVI’在3种主要植物间的差异大于全波段和其它波段计算的NDVI’和RVI’。【结论】对敏感波段的反射率和吸收率进行一阶微分处理,并用于改进植被指数,能够提高伊犁绢蒿荒漠3种主要植物的识别效果。     

游牧和定居对伊犁绢蒿荒漠草地土壤真菌群落多样性的影响

以新疆天山北坡伊犁绢蒿荒漠退化草地为研究对象，在游牧和定居样地设置轻度放牧、重度放牧2个梯度，研究游牧和定居对伊犁绢蒿荒漠草地土壤性质、土壤真菌群落组成及多样性的影响。结果表明：游牧样地土壤有机碳、速效磷含量显著高于定居样地（P<0.05），且游牧轻度放牧样地含量最高。土壤样品中共检测到590 662条有效序列数，7 124个OTUs，其中包括8个真菌门337个属，子囊菌门、担子菌门为优势菌门。游牧和定居样地的优势菌属分别为菌刺孢属和青霉属，占比分别为4.52%和3.84%，未鉴定菌属相对丰度分别达到了41.73%和54.31%。游牧轻度放牧样地真菌群落Chao1丰富度指数显著高于定居轻度放牧样地，分别为730.350和497.446，Shannon多样性指数无显著差异。相关性分析表明，土壤有机碳、速效磷与子囊菌门、接合菌门呈显著正相关，与未鉴定门呈显著负相关；土壤全磷、速效磷与球囊菌门以及土壤全氮、速效氮与罗兹菌门均呈极显著正相关。综上，游牧轻度放牧土壤真菌信息较为丰富，可为伊犁绢蒿荒漠退化草地的恢复和可持续发展提供理论依据。     

青南地区"黑土滩"退化草地植被演替规律的研究

研究了青南地区“黑土滩”退化过程中植被组成、群落综合特征的变化规律,探讨了退化演替的物种替代机制及恢复演替模式。结果表明,在退化演替过程中群落主要种的优势地位发生明显的替代变化。植被覆盖度、地上生物量、优良牧草产量比例随草地退化程度的加剧而明显下降。随着退化程度的加重,草地植物根系逐渐减少,草土比的比值明显减少,比值由轻度退化类型的1:5左右演变到极度退化类型的1:400左右。