两种高寒草甸植物群落特征及其物种多样性对比分析

本文对两类高寒草甸(矮嵩草Kobresia humilis草甸和小嵩草Kobrescia pygmaea草甸)植物群落结构特征及物种多样性进行了研究。结果表明:矮嵩草草甸植物群落的丰富度较大,包含32种,隶属9科,25属;小嵩草草甸包括25种,隶属10科,19属。矮嵩草草甸物种多样性Shannon-Wiener指数为3.14,远高于小嵩草草甸物种多样性指数2.73。从植物群落均匀度指数看,矮嵩草草甸群落的均匀度指数为0.91,小嵩草草甸群落均匀度指数为0.84。     

祁连山大通河源区高寒植被物种多样性随冻土地温梯度的变化特征

采用样方法对祁连山大通河源区高寒植被生态系统进行了调查,计算了丰富度指数、多样性指数和均匀度指数等表征物种多样性的定量指标。根据已有的等效高程模型得到植被采样点的冻土地温,并基于冻土地温时空转换模式得到一个温度从低到高的温度梯度带,通过分析高寒植被物种多样性随冻土地温梯度的变化探讨了多年冻土环境变化对高寒植被的影响。结果表明:随着冻土地温的升高,物种丰富度、物种多样性、均匀度呈上升—降低—上升趋势,并在季节冻土区内达到最大值;植被类型由高山稀疏植被向高寒草甸演替,高寒草甸向高寒沼泽草甸演替,最终向高寒草甸演替。相同植被类型在不同地温带具有不同的物种多样性分布特征,高山稀疏植被和高寒灌丛随着地温的升高呈现先增加后降低的变化趋势;高寒沼泽草甸植物群落多样性指数、丰富度指数、均匀度具有先降低后上升的变化趋势;高寒草甸的3个多样性指数随地温的升高呈上升趋势;而且在较高冻土地温环境下,高寒草甸的3个多样性指数高于高寒沼泽草甸。      

新疆巴音布鲁克高寒草原植被多样性退化演替分析

【目的】以新疆巴音布鲁克高寒草原为对象,研究植被多样性的退化演替规律,为高寒草原的科学管理提供理论依据。【方法】采用空间退化梯度代替时间退化演替序列的方法,对巴音布鲁克不同退化阶段高寒草原植物群落进行野外调查,运用α多样性、β多样性等指标研究植被多样性变化并探讨其演替规律。【结果】(1)Simpson优势度指数在草地退化后显著上升了9.6%~13.7%,Margalef丰富度指数随着退化演替的加剧基本呈先略微增加后显著下降的变化趋势,而Shannon-Wiener多样性指数与Pielou均匀度指数均呈先增后降再增的波动变化;(2)随退化程度的加剧,样方内微生境或资源异质性减小,样方间异质性增大,从而导致β多样性增加;Cody指数(二元属性数据)先升高后减小,沿着退化梯度,物种替代速率加快后逐渐减慢;轻度退化与中度退化、重度退化间Bray-Curtis指数较大,说明退化梯度之间存在较多的共有种。【结论】高寒草原在退化演替过程中群落物种组成发生替代变化,适口性好的物种减少,毒害草增加,导致草地质量下降。     

放牧强度对西藏高寒草甸植被群落和土壤理化性质的影响

【目的】研究放牧强度对高寒草甸植被群落和土壤理化性质的影响,为西藏高寒草甸科学放牧和退化草地生态系统的恢复提供科学依据。【方法】于2010-06-2012-08在西藏邦杰塘高寒草甸开展牦牛放牧控制试验,设置对照(零放牧)、适度放牧和重度放牧3个处理,研究不同放牧强度对植被群落丰富度、均匀度、生物量、盖度、密度、高度和土壤理化性质的影响。【结果】随放牧强度的增加,植被群落的丰富度和总盖度降低,均匀度指数和地上、地下生物量均先增大后减小;高山嵩草和紫花针茅的盖度和高度随放牧强度的增加而降低,密度增大。高寒草甸生态系统中土壤的体积质量和硬度随放牧强度的增加而增大;0~10cm土层土壤总孔隙度随放牧强度的增加而增大,10~20和20~30cm土层总孔隙度变化规律不明显;土壤含水量在0~10cm土层以适度放牧区最高,但各处理间无显著差异(P0.05);随放牧强度的增加,土壤有机质、全氮、速效氮含量以及pH均显著减小(P0.05),速效钾含量在0~10和10~20cm土壤中先增加后减少,速效磷变化无明显的规律性。【结论】重度放牧是高寒草甸植被退化、土壤理化性质改变的主要因素。围栏封育可作为高寒草地植被短期恢复的最佳方式。适度放牧有利于植被群落的增多和改善土壤理化性质。     

不同退化程度高寒草地土壤微生物量碳特征分析

为了探讨不同退化程度高寒草地土壤微生物量碳分布变化规律,在具有典型退化特征的高寒草甸与高寒草原研究样地开展野外调查,采集土壤样品,进行室内土壤微生物量碳等指标的测定。结果表明,不同退化程度草地间土壤微生物量碳含量达极显著差异(P0.01),土壤微生物量碳含量随高寒草地退化加剧呈降低趋势,高寒草甸草地与高寒草原草地土壤微生物量碳含量在轻度至极度退化程度下存在极显著差异(P0.01),高寒草甸草地土壤微生物量碳含量为249.18~359.32mg/kg、高寒草原草地为243.11~326.44mg/kg。各退化程度下,土壤微生物量碳不同土层间均达极显著差异(P0.01),呈0~10cm10~20cm20~30cm的变化趋势,土壤微生物量碳含量0~10cm土层较20~30cm下降速度更快,高寒草甸草地各土层微生物量碳含量均高于高寒草原草地。高寒生态条件下,草地退化对土壤微生物量碳具有较为明显的影响。     

高寒草甸物种多样性和生产力对养分添加的初期响应

以高寒草甸为对象,通过N、P、K及其不同养分组合的添加处理,研究养分添加对高寒草甸生态系统物种组成、物种多样性和生产力的影响。结果表明:养分添加改变群落物种组成和群落中的优势种,除P、K单独添加外,其他养分及其组合添加使草地群落物种丰富度显著减小,物种多样性和均匀度变化不大;N、P及其不同养分组合添加极显著增加群落地上生物量;N、P是高寒草地生态系统草地生产力的主要限制性养分,人为输入土壤养分将在短期内影响高寒草地生态系统的物种组成、物种多样性以及生产力。     

天山高寒草原不同退化梯度紫花针茅群落结构特征研究

【目的】研究巴音布鲁克高寒草原退化草地植物群落结构特征,为退化草地合理利用提供理论依据。【方法】采用样方法,调查研究区退化草地物种组成、群落结构并分析生态经济类群及物种多样性与地上生物量的关系。【结果】随着退化程度的增加,草地中优势种紫花针茅被小型禾草溚草取代;高寒草原退化标志植物天山赖草、绢毛委陵菜等杂类草重要值增加;禾本科、豆科等优良牧草地上生物量逐渐减少;群落内地上生物量显著降低了50%(P0.05),群落地上生物量与物种丰富度指数呈显著线性正相关,与多样性指数、均匀度指数呈显著线性负相关关系。【结论】巴音布鲁克高寒草原退化草地植被群落结构简单化,导致草地质量和生产力明显下降;草地群落物种丰富度影响草地生产力。     

甘肃玛曲高寒草原沙化草地植物多样性研究

玛曲高寒草原是青藏高原的重要组成部分和黄河上游地区的主要水源涵养区,高寒草地沙质荒漠化和水土流失已严重威胁到青藏高原生态系统的安全。通过重要值理论和多样性理论对玛曲高寒草原不同程度沙化草地植被群落植物多样性进行研究,为治理流沙和草地生态系统恢复提供理论依据和技术支撑。结果表明:①随着沙化程度的加剧,高寒草原生态系统向高寒沙质荒漠生态系统转化,群落以苔草+早熟禾群落→苔草+防风+嵩草群落→球穗莎草+防风+苔草群落→赖草+虫实+苔草+防风群落的方向演替。大多数高寒草地物种退出群落,而适应沙质荒漠的物种逐渐占据优势地位;②群落丰富度指数、多样性指数急剧下降,均匀度指数呈现先增加后减小的趋势,在中度沙化草地达到最大,而群落优势度逐渐增加,在重度沙化草地增加明显;③潜在沙化草地Whittaker指数远小于沙化草地,而不同沙化草地之间Whittaker指数的差异不显著。潜在沙化草地相异性系数CD和共有度指数CP与沙化草地差异性显著,而且随着沙化程度的加剧,差异越显著。所以应加强潜在沙化草地的保护措施,而对沙化草地应采取流沙治理措施进行生态修复,防止草地沙化的加剧和蔓延。     

拉萨河上游高寒草甸植物群落的退化特征

为了探明拉萨河上游地区高寒草地的退化情况,为该地区草地资源的有效保护和合理利用提供依据,采用样方法调查拉萨河上游不同退化程度高寒草甸植物群落,研究该草地植物群落物种组成、物种多样性和地上生物量。结果表明:该区域草地由18科31属40种植物组成。随着草地退化程度的加重,草地优势种由苔草(Carexsp.)向高山嵩草(Kobresia pygmaea)过渡;中度退化草地的Shannon-Wiener指数、均匀度指数均最高(P0.05),分别为1.566 6和0.734 6;Simpson指数则是轻度退化草地最高(P0.05),为0.988 1;随草地退化程度的加剧,草地总盖度下降,草地地上生物量降低,轻、中和重度退化草甸的地上生物量分别为278.26g/m2,228.32g/m2和37.46g/m2,草地质量和生产力明显降低。     

不同类型草地物种多样性、生产力与牧草品质和体外消化率的关系

以青藏高原东北缘祁连县境内围封8 a的荒漠草原（DR）、高山草原（AST）、草甸草原（MS）、沼泽草甸（SM）、高寒草甸（AM）和高寒灌丛（ASH）为对象,研究6种类型草地的物种多样性、生产力与牧草品质和体外消化率的相互关系。结果表明：不同类型草地群落物种丰富度、多样性和均匀度指数均在AM和MS中显著高于ASH、AST、SM和DR。可食牧草地上生物量在AM中最高,在MS中最低,而不可食牧草地上生物量在各类草地中为AM>SM>DR>ASH>AST>MS;牧草中粗蛋白（CP）和粗脂肪（EE）含量在ASH中最高,在DR中最低,而酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）的变化正好相反,体外干物质消化率（DMD）、中性洗涤纤维消化率（NDFD）和酸性洗涤纤维消化率（ADFD）在SM和ASH中最高,而在AST和DR等低海拔的草地中最低;牧草中CP、EE、DMD、NDFD和ADFD均随海拔的升高而增大,而牧草中的NDF、ADF含量和粗蛋白消化率（CPD）随海拔的升高而减少。牧草饲用价值作为评价牧草营养品质的综合性指数,在不同草地间的变化规律与CP和EE等指标基本一致。因此,在对不同类型草地的利用过程中,建议采用牧草饲用价值指数,从牧草营养含量和消化率两个方面综合评价草地营养价值,合理配置放牧家畜。     

新疆巴音布鲁克高山草地生产力与宽须蚁蝗（Myrmeleotettix Palpalis Zub）的分布

利用野外调查的草地地上生物量与宽须蚁蝗（Mymeleotettix Palpalis Zub）资料,对位于新疆天山中段巴音布鲁克草地的20个样地进行群落数量分类,在此基础上,考察了群落间、群落内宽须蚁蝗分布与生产力的关系,结果表明：6个草地群落类型地上生物量、宽须蚁蝗分布差异明显,就地上生物量而言,亚高山草原和亚高山草甸较低,高山沼泽草甸和高山草句较高,而亚高山草甸化草原和亚高山草原化草甸处于两者之间;就宽须蚁蝗分布而言。亚高山草甸和高山草甸最低,亚高山草原和高山沼泽草甸较高,而亚高山草甸化草原和亚高山草原化草甸处于两者之间。在新疆巴音布鲁克草原,不同草地群落类型生产力（地上生物量1与宽须蚁蝗分布的直线回归关系不成立。亚高山草原群落内生产力与宽须蚁蝗的分布呈负相关。     

三种改良措施对高寒退化草地植被的影响

通过对高寒退化草地采取施肥、划破草皮和施用增产菌3种改良措施。结果表明,3种措施都能增加草群高度、盖度、密度、频度和产量,施肥可使牧草产量增加43．9％-205．6％,划破草皮和施用增产菌可分别使牧草产量增加 12％、4．1％,其中施肥是3种措施中最有效的途径。     

川西北高寒草地退化演替群落的数量分类与排序

在野外植被调查的基础上,应用TWINSPAN分类和DCA排序法,对川西北高寒草地退化演替群落进行了多元分析.根据TWINSOAN分类结果,并结合生态特性,将所调查的45个样方植被分为12个群丛,论述了各群丛的群落学特征.DCA二维排序图较好地验证了TWINSPAN的分类结果,第1轴主要反映了植物群落所在环境的水分条件梯度,第2轴基本反映了高寒草地不同退化的梯度.     

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.     

退化高寒干旱草地植物群落多样性特征

对青海省三角城种羊场的高寒干旱草地植物群落多样性特征进行了调查研究,结果表明,随退化程度的加剧,放牧草地的群落物种组成、结构和植被群落多样性发生了重大改变。在长期的放牧利用过程中,草地群落的优势物种由原始的赖草、早熟禾逐渐演变为紫花针茅,其伴生种也发生了明显的相互更替。随着草地退化程度的加重,群落的植物多样性和物种丰富度及均匀度都明显的随之降低,而群落的优势度逐步增大。而围栏封育的草地物种多样性、丰富度和均匀度均显著低于适度放牧利用的草地。因而,对于高寒干旱草地,适度的放牧利用有利于群落物种丰富度和多样性的提高,过度放牧势必导致植被群落的逆向演替,长期的围栏封育并不利于物种多样性和丰富度的提高。     

基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统设计研究

解决高寒草地的退化问题需要对高寒草地退化现状进行综合评价，而这需要相关数据作为支撑，本研究设计并实现了一个基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统，能对高寒草地的海量数据进行可靠、高效地存储分析。首先，平台设计基于Hadoop、Hive、Sqoop环境，通过节点和集群配置等步骤搭建完成；然后，通过期望最大化（EM）算法进行数据填充、数据导入、数据分区存储等步骤，完成数据抽取、转换、加载（ETL）及数据存储；最后，系统通过混合函数编码实现模糊查询功能，实验测试表明系统达到了预定的效果。随着文件大小的增加和总体数据规模的增大，系统整体存储和读取时间一直处于增长的状态，但平均运行时间（平均处理1 MB数据所使用的时间）处于降低的趋势，说明随着数据量的增加，系统并行处理海量数据的能力得到体现。使用2014年青海省称多县高寒草地样方监测数据和部分虚拟数据（总数据量约为3 958万条，7.56 GB），对Hive集群以及关系型数据库SQL Server的数据查询效率进行对比。结果显示，当查询数据量为3 958万条时，Hive集群数据查询的时间为SQL Server查询时间的67.8%。说明在数据量较大时，系统数据查询的效率比SQL Server更高。通过HiveQL对高寒草地生态数据进行分析处理，并开展相应的对照实验，对比发现，Hive数据分析技术与对照实验的处理结果相同。综上，将分布式数据仓库技术应用于高寒草地海量数据的存储与分析，较传统的数据存储与分析技术相比有明显的进步。本系统对海量数据处理效率高、可开发性强，可以很好地满足海量高寒草地数据的存储和分析要求。     

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。     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.