藏北高原西藏蒿草沼泽化草甸退化演替及可持续利用策略

本文主要研究了藏北高原西藏蒿草沼泽化草甸退化演替变化规律,探讨了草地演替过程中植被盖度、高度、产草量、植物种类等变化情况,研究表明,随着西藏蒿草沼泽化草甸退化演替加剧,草层高度、草产量、植被盖度等随之下降;植物种类从多到少依次为:轻度退化>中度退化>未退化>重度退化>极度退化;建议根据不同退化程度采取不同的生态恢复手段.     

黄河源区高寒草甸不同退化阶段草地特征研究

[目的]探明黄河源区高寒草甸不同退化阶段的草地特征。[方法]以曲麻莱县麻多乡高寒草甸作为研究对象,通过对不同退化梯度高寒草甸的植物特征、群落特征和土壤特征进行调查和研究,确定这些特征与高寒草甸草地退化之间的关系。[结果]随高寒草甸草地退化程度的加剧,物种多样性指数、可食牧草产量、土壤的养分含量和含水量均表现为降低规律;鼠害在轻度退化和重度退化的草地上表现较为严重,而在原生植被和极度退化草地上的程度则较轻度退化和重度退化的轻。[结论]黄河源区高寒草甸不同退化阶段草地具有不同特征。     

三江源区退化高寒草甸植物功能群特征

在退化高寒草甸设置研究样地及观测样方,测定植物群落数量特征指标,分析退化高寒草甸植物功能群(plant functional groups,PFGs)特征。结果表明,退化高寒草甸群落植被盖度、地上生物量、物种数、多样性指数、均匀度指数均发生变化;随着退化程度的加剧,莎草科、禾本科功能群组成物种减少,豆科、杂类草功能群组成物种在轻度退化时最多,随后也减少;从未退化草地到极度退化草地,PFGs种类由4种减少至2种,莎草科、禾本科功能群重要值由未退化草地的69. 80降低到重度退化的4. 83,并在极度退化程度时从群落中退出,杂类草重要值则由未退化的26. 18增加到极度退化的93. 46,研究样地PFGs重要值不同退化程度间均差异显著(P 0. 05);退化高寒草甸PFGs沿退化梯度对土壤资源的利用能力不同,PFGs生态位宽度呈杂类草豆科禾本科莎草科的变化趋势,莎草科与杂类草间生态位重叠较小。PFGs特征对高寒草甸的退化响应显著,草地群落由未退化草地的莎草科、禾本科、豆科、杂类草功能群演替为极度退化草地的豆科和杂类草,使得高寒草甸的生产功能和生态功能削弱。     

基于高分影像的黄河源青海片区退化草地识别

为明确黄河源青海片区草地退化状况,基于遥感信息技术对黄河源青海片区退化草地进行识别。结果表明：黄河源青海片区植被覆盖草地总面积96 489.84 km²,有温性荒漠类、沼泽类、高寒草甸类、低地草甸类、山地草甸类、温性草原类、温性草原化荒漠类、高寒草原类等8个类型。提出黑土型、砾石型和岩石型“黑土滩”概念,并以植被覆盖度<70%作为退化草地识别标准,黄河源青海片区黑土型“黑土滩”退化高寒草地14 239.47 km²,占草地总面积的14.76%;砾石型、岩石型“黑土滩”面积分别为2 445.37 km²和376.07 km²,分别占2.53%和0.39%;沙化草地5 739.75 km²,占5.95%;重度沙化草地面积1 516.35 km²,占1.57%。退化草地总体分类精度为98.93%,Kappa系数为0.977 2。     

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。     

西藏班戈县的草地生产力及载畜能力

应用GIS和RS技术,结合西藏班戈县草地变化特征和植被盖度变化情况对该县草地生产力进行分析。结果表明:班戈县草地生产力变化以自然环境和社会因素为主,该县适合放牧的面积仅占全县面积的12.25%。班戈县天然草地被划分为高寒草甸草原166.39万hm2和高寒草甸25.52万hm2,可食用鲜草量为568.4 t/hm2,全县年均产草量约13.695 7 t/hm2,其中可食牧草仅125.482万t。该县理论载畜量为86万羊单位,实际放养家畜量为111万羊单位,超载29%。说明该县存在超载放牧和草地退化现象,轻度退化草地向中度和重度退化草地转移的趋势尤其明显。     

基于TWINSPAN分类的三江源区称多县高寒草甸退化研究

采用双向指示种分析法(two-way indicator species analysis,TWINSPAN),选择了植被盖度、优良牧草比例、毒杂草比例、地上生物量变化值、0～25cm土壤有机质含量变化值5项与草地退化最密切相关的植被与土壤指标,对2009年称多县高寒草甸样地调查数据和退化情况进行了分析.结果表明:称多县高寒草甸退化状况可以分为6个类,及未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个退化等级.在调查的63个样地中未退化样地16个,约占25%;中度退化样地25个,重度退化样地13个,中度和重度退化样地占60%左右;轻度退化样地7个,约占11%;极度退化样地2个,约占3%.随着退化等级的加重,植被盖度和优良牧草比例逐渐减少,毒杂草比例逐渐增大;地上生物量在未退化时最高,然后减少,到中度退化阶段地上生物量上下浮动,到重度退化时地上生物量明显下降;土壤有机质含量在未退化时最高,在中度退化和重度退化阶段土壤有机质上下波动幅度较大,在重度退化以后土壤有机质含量明显降低.     

黄河源区高寒退化草地空间分布特征

为了解黄河源地区“黑土滩”退化草地的空间分布规律和分布的关键地形特征，利用2019年黄河源区玛沁县、河南县、泽库县遥感影像解译数据，结合实地调查，分析高寒“黑土滩”型退化草地空间分布特征。结果表明：黄河源区“黑土滩”型退化草地海拔为3 500~4 000 m，且在海拔3 700~3 800 m时退化最严重；从坡向分析来看，“黑土滩”型退化草地主要发生于阳坡、半阳坡，从坡度分析来看，“黑土滩”型退化草地主要发生于缓坡地和滩地。聚类分析发现研究区草地类型为阳坡极度退化草地、半阳坡重度退化草地、阳坡-滩地轻度退化草地、半阳坡轻度退化草地、湿地轻度退化草地、阴坡未退化草地等6类。随着退化程度的加剧，植被盖度、地上生物量减少；同一土层的全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质含量在湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地中最高，阳坡极度退化草地最低，且差异显著（P<0.05）；丰富度指数、多样性指数、均匀度指数以及土壤速效钾含量在重度、轻度退化草地较高，湿地轻度退化草地显著最低。阳坡极度退化草地全钾含量、鼠害破坏率和鼠洞数最高，湿地轻度退化草地全钾含量最低，与阳坡极度退化草地差异显著（P<0.05）；湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地均无鼠类活动。     

调控措施对“黑土滩”混播草地人工植被的影响

对三江源区人工调控的4龄混播草地人工植被特征进行研究.结果表明,人工调控的混播群落盖度和植物量均高于对照(自然演替草地),尤其是人工群落植物量显著高于对照,提高了草地初级生产力.全生长季内混播草群的生长速度呈倒"Ⅴ"字型分布,人工调控混播草群的平均生长速度为0.65～0.70 cm/d,对照为0.55～0.65 cm/d;人工调控的草层群落高度比对照高,各层的植物量分配相对均匀,群落垂直结构均呈"金字塔"形,其稳定性优于对照的自然演替草地.所以加强高寒地区人工草地建成后期管理如毒杂草防除和施肥等,对防止人工草地退化,提高利用效率极为重要.     

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。     

青海湖流域高寒草原对放牧时间的响应

以青海湖北岸刚察县哈尔盖镇冬春草场高寒草原为研究对象,对比研究传统放牧样地与牧草返青前-种子成熟脱落后再放牧样地中植被群落的特征变化,为缓解青海湖流域高寒草原生态退化提供新的措施。采用野外随机样方调查方法,在刚察县哈尔盖镇冬春草场选定常规放牧与牧草返青前至种子脱落后放牧试验样地进行草地群落特征数据调查。研究表明：牧草返青前-种子成熟脱落后再放牧能显著提高高寒草原群落盖度与地上生物量;同 时,放牧时间改变对高寒草原植物群落伴生种组成有一定影响,主要表现为优良牧草重要值显著增加,常规放牧时间下耐牧性品种占优;此外,放牧时间改变对群落丰富度有显著影响,但对群落多样性及均匀度没有显著影响。可见牧草返青前-种子成熟脱落后再放牧能缓解高寒草原生态退化。     

青海湖流域高寒草原对放牧时间的响应

以青海湖北岸刚察县哈尔盖镇冬春草场高寒草原为研究对象,对比研究传统放牧样地与牧草返青前-种子成熟脱落后再放牧样地中植被群落的特征变化,为缓解青海湖流域高寒草原生态退化提供新的措施.采用野外随机样方调查方法,在刚察县哈尔盖镇冬春草场选定常规放牧与牧草返青前至种子脱落后放牧试验样地进行草地群落特征数据调查.研究表明:牧草返青前-种子成熟脱落后再放牧能显著提高高寒草原群落盖度与地上生物量;同时,放牧时间改变对高寒草原植物群落伴生种组成有一定影响,主要表现为优良牧草重要值显著增加,常规放牧时间下耐牧性品种占优;此外,放牧时间改变对群落丰富度有显著影响,但对群落多样性及均匀度没有显著影响.可见,牧草返青前-种子成熟脱落后再放牧能缓解高寒草原生态退化.     

高寒草甸退化草地植被与土壤因子关系冗余分析

旨在研究高寒草甸退化草地植被与土壤因子的关系,设置研究样地、观测植物群落特征、采集土样、分析土壤主要物理化学性质,依据数量生态学基本原理,利用退化草地植被—土壤因子数据矩阵进行冗余分析。结果表明:高寒草甸群落莎草科高山嵩草、禾本科垂穗披碱草优势度随草地退化程度的加剧而降低,杂类草黄帚橐吾、豆科黄花棘豆优势度则呈相反变化趋势;RDA排序图中,第1排序轴反映高寒草甸退化程度及土壤温度、容质量、土壤含水量、全氮等因子的综合变化;第2排序轴反映土壤机械组成的综合变化。第1、第2排序轴解释74.5%的植被变化和83.2%的植被—土壤因子关系,并表明退化草地植被与土壤因子间极显著相关;莎草科、禾本科植物与土壤有机碳、全氮、土壤含水量等极显著正相关,与容质量、土壤温度极显著负相关;杂类草及豆科植物与土壤有机碳、全氮、土壤含水量等极显著负相关,而与容质量、土壤温度极显著正相关;13个土壤因子边际作用检验表明,土壤温度、容质量、有效氮、全氮等与退化草地植被的关系更密切。利用退化草地植被—土壤因子数据进行冗余分析反映出退化草地植被与土壤因子间关系密切,不同土壤因子对草地植被分布的影响不同。     

可持续挖掘草原生产潜力的途径、技术及政策建议

草原是中国第一大陆地生态系统,面积近4亿hm~2,占国土面积的41.7%,是中国发展现代农业和现代畜牧业的重要资源,是保障国家生态安全的重要屏障带。然而,由于长期不合理开发利用,中国草原面临严峻的生态退化、植被生产力衰减、草畜矛盾突出、畜产品生产效率低下等问题,生态和生产功能均严重下降,成为国家实施可持续发展战略的制约性区域之一。系统地、可持续地挖掘草原生产潜力,有效提升草原生态和生产功能,是加强生态安全和生态文明建设,加速现代畜牧业转型发展的重要保障。挖掘草原生产潜力主要有三方面途径,一是进行退化草原恢复,提高草原生产力;二是进行旱作栽培草地建设;三是发展高效草业。针对不同类型退化草原,采取自然恢复、优化利用、人为改良等改良与恢复措施,可加速退化草原恢复进程,并提高退化草原生产力20%—30%甚至40%—50%。在半干旱区由于水土资源的限制,应重点发展以粮改饲为主的旱作栽培草地,以挖掘本土牧草优异资源为主,选育和扩繁抗旱、抗寒、耐牧型牧草品种,研发和应用旱作草地栽培技术、收获加工技术、土壤保育及耐旱材料等,提高水土资源利用率和旱作栽培生产效率,可提高生产力2—3倍。在区域水资源条件较好且综合平衡的基础上,适度发展高效节水灌溉人工草地,如按提高生产力10—20倍计,每年可增加饲草1.5×10~7—3×10~7 t,可解决2×10~6—4×10~6 hm~2草地的优质饲草的生产问题。为保障可持续挖掘草原生产潜力,提出相关政策建议。一是发挥草原生态补奖机制的长效驱动作用,紧紧把握推进方式转变,在草畜平衡的范畴中鼓励草地优化利用,以不断挖掘政策效益和可持续挖掘草地的第一性生产潜力和第二性生产力;二是建议和实施可持续挖掘草原生产潜力研发计划行动。重点开展天然草原饲草生产力提质增效关键技术研究与集成示范,半农半牧区高效草牧业技术模式和示范,突破生产饲草生产土地资源的高效开发利用技术、水土生物等资源的综合高效利用技术,提高资源利用效率;制约草畜结合的饲草质量差、调制利用差、转化效率差的技术难题,综合提高饲草转化利用效率。三是建立不同类型区现代草业大示范区。针对不同草地类型的特点和面积进行战略布局,建立区域性的大示范区,形成较为完善的产业链条,实现区域内各种资源的整合和优化配置。四是培育新型生产经营主体,建立完善市场体系,鼓励建立多元主体综合体形式运作市场,助推草业经济的发展。     

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。     

围封对希拉穆仁草原植被和土壤种子库的影响

围栏封育有利于受损草地生态系统的恢复。通过在希拉穆仁草原进行5年的围封试验,对样地的植被和土壤种子库进行连续监测的方法,研究围封对退化草地的地上植被与土壤种子库的综合修复效果。结果表明:①围封样地植被产量、盖度和高度等生产性能明显高于重牧样地。种类数和Shannon-Wiener生物多样性指数则围封样地低于重牧样地。围封样地中克氏针茅和羊草等优质牧草占优势,重牧样地中冷蒿、银灰旋花和猪毛菜等劣质牧草占优势。②降水量是影响年际间土壤种子库状况的主要因素。围封可促进草地土壤中各种植物种子的积累。围封样地土壤种子库中克氏针茅占多数,重牧样地劣质牧草种子占多数。围封可提高草地生产性能和土壤种子库的积累,但长此以往不利于草地生物多样性,因此应适当中轻度放牧以提高草地的生物多样性。     

三江源区不同退化程度高寒草地土壤特征分析

研究了不同退化程度高寒草地不同土层的土壤特征.结果表明,三江源区高寒生态条件下草地退化对土壤物理、化学特征具有较为明显的影响.在0～30 cm土层,不同退化程度高寒草地土壤容重、含水量、总孔隙度差异显著.土壤容重随高寒草地退化程度的加剧和土壤深度的增加而增大,变动范围为1.02～1.61 g/cm3;土壤含水量、土壤总孔隙度随高寒草地退化程度的加剧而减小,变动范围分别为13.98％～70.75％、40.82％～60.29％;土壤pH总体随高寒草地退化程度的加剧而增大;土壤有机碳含量随高寒草地退化程度的加剧而下降,以0～10 cm土层下降最明显,轻度、中度和重度退化高寒草地该土层有机碳含量与未退化草地相比,分别下降36.05％、61.82％、66.55％;不同退化程度高寒草地土壤全氮、全磷、全钾含量总体为未退化草地＞轻度退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地.     

补播对天然割草场植被恢复效果的初步研究

[目的]以退化的禾草+杂类草天然割草地为对象,探讨补播对其植被恢复效果的影响.[方法]利用常规测定方法对补播天然割草地植被数量特征进行测定与分析.[结果]补播豆科牧草后,退化的天然割草地质量得到明显改善,补播当年山地草甸、山地草甸草原草群中豆科牧草的比例分别提高17.14;、13.99;,且随着补播年限的增加,豆科牧草比例呈上升趋势;草地产量和草层高度均出现一定程度的提高,补播当年山地草甸、山地草甸草原草地的草层高度较对照分别提高了36.11;、32.36;,但草地总产量增减幅度不明显(P>0.05),且7月较8月草产量高、增产幅度大,可能与当年水热条件分配相关;补播对割草地原有植被各经济类群产量与高度的影响存在一定的差异性.[结论]补播豆科牧草对天山北坡中山带退化天然割草地植被的恢复和草品质的提高均具有促进作用.     

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.