宁夏中部干旱带天然草地气候生产潜力研究

依据宁夏中部干旱带同心县、盐池县等10个代表性气象台站36年(1975-2010年)逐旬气温、降水资料,基于Miami模型和Thornthwaite Memorial模型对宁夏中部干旱带1975-2006年间草地生产潜力作估算,并分析其变化规律,旨在为改良草地、植被恢复提供理论依据.结果表明:宁夏中部干旱带气候具有向“暖干化”变化的趋势,草地气候生产潜力年际变化范围为2668.56～7499.53kg·hm-2·a-1,气候生产潜力较大.当最高温度每升高或降低1℃,草地气候生产潜力增加或降低58.68 kg·hm-2·a-1;年降水量每增加或降低1 mm,草地气候生产潜力增加或降低18.64 kg·hm-2·a-1.宁夏中部干旱带各区域年降水量与气候生产潜力相关系数为0.984～0.997,成极显著线性相关,而年均气温与气候生产潜力无显著相关性.在进行天然草地补种植物时,应考虑该地的自然承受力,即天然草地气候生产潜力.     

气候变化对三江源兴海县草地气候生产潜力的影响

利用三江源区兴海县草原区46年的气候资料,分析了气温、降水的变化趋势及其对草地气候生产潜力的影响.结果表明:三江源区兴海县气候总体上呈暖干化趋势,46年来年平均气温上升了1.6℃,平均每10年升高0.35℃;年降水量变化总体上呈不显著的增加态势,增加幅度为2.1mm/10a;草地气候生产力呈增加趋势.降水量是影响该地区草地气候生产潜力的关键因子,未来"暖湿型"气候对兴海草地干物质生产有利,平均增产幅度为2%～4%,而"冷干型"气候对草地的干物质生产最为不利,平均减产幅度为3%～7%.若气温升高1～2℃、降水量增加10%～20%,则兴海草地的气候生产力将增加2%～4%.     

载畜率对荒漠草原小叶锦鸡儿邻近土壤速效养分含量的影响

放牧是人类利用草原最主要的方式,可影响土壤的理化性质。小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)作为豆科灌木,其邻近土壤养分的变化对会对草地生态系统的结构和功能产生重要的影响。为研究载畜率对荒漠草原小叶锦鸡儿邻近土壤速效养分含量的影响,在内蒙古短花针茅荒漠草原进行放牧实验,共4个载畜率处理(对照CK(0羊单位·hm^-2·a^-1、轻度放牧LG(0.93羊单位·hm^-2·a^-1)、中度放牧MG(1.82羊单位·hm^-2·a^-1)和重度放牧HG(2.71羊单位·hm^-2·a^-1),在每个小区中选定大小相近的小叶锦鸡儿植株,分为东南西北4个方向,测定植株邻近土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量,分析这些参数之间的变化。结果表明：随载畜率增大,土壤碱解氮含量先升高后降低,速效磷先下降后上升,速效钾含量呈下降趋势。小叶锦鸡儿邻近土壤碱解氮和速效钾含量的平衡点对应的速效磷在LG区呈最小值,土壤速效磷和速效钾含量的平衡点对...     

气候变化对三江源兴海县草地气候生产潜力的影响

利用三江源区兴海县草原区46年的气候资料,分析了气温、降水的变化趋势及其对草地气候生产潜力的影响。结果表明：三江源区兴海县气候总体上呈暖干化趋势,46年来年平均气温上升了1．6℃,平均每10年升高0．35℃;年降水量变化总体上呈不显著的增加态势,增加幅度为2．imm／10a;草地气候生产力呈增加趋势。降水量是影响该地区草地气候生产潜力的关键因子,未来“暖湿型”气候对兴海草地干物质生产有利,平均增产幅度为2％～4％,而“冷干型”气候对草地的干物质生产最为不利,平均减产幅度为3％～7％。若气温升高1～2℃、降水量增加10％～20％,则兴海草地的气候生产力将增加2％～4％。     

中国草地生态系统服务价值估算及其动态分析

本研究基于多源遥感、气象和社会统计数据,构建草地生态服务价值评估体系,对2000—2016年中国草地生态系统的有机物生产、营养物质循环、土壤保持、固碳释氧及涵养水源等生态服务价值进行评估,结果表明：研究期间中国草地生态系统服务平均总价值为13 815.65亿元·a^-1,平均单位面积总价值为41.24万元·km^-2·a^-1,草地水源涵养价值所占比例较高（28.95%）,而营养物质循环价值较低（9.98%）;草地生态总价值高值区集中在云南、广西和四川西部;高山亚高山草甸生态服务总价值最高（4 156.88亿元·a^-1）,而平原草地和坡面草地较低（1 388.61亿元·a^-1和1 449.98亿元·a^-1）;宁夏、内蒙古、陕西、西藏及云南的草地水源涵养价值最为突出,青海、甘肃和山西草地的有机物质生产价值最为突出;17年间草地生态服务价值呈显著增加趋势（P=0.01;0.22万元·km^-2）;54.69%的地区草地生态服务价值呈增加趋势,主要集中在青海省南部及其与西藏交界处。     

北方农牧交错带气候变化及草地生产力的响应--以甘肃省定西县为例

根据北方农牧交错带(定西县1970～2000年)的气候资料,分析了该地区30年来气候变化周期、趋势及其草地气候生产力的变化.研究结果表明气温呈上升而降水呈减少的态势,并且都具有7年的准周期,预计在下一个周期平均气温可能会上升到7.88℃,而降水将减少到377.7mm.在温度升高而降水不变的情景下,温度每升高1℃草地生产潜力增加96.49kg/hm2·a;相反,在降水减少而温度不变的情况下,降水每减少1mm草地生产潜力减少5.06kg/hm2·a.     

贝加尔针茅割草地地上生物量对施肥及打孔的响应

呼伦贝尔割草地由于在利用时间和空间上比较固定,连年打草导致割草地严重退化。为保护呼伦贝尔割草地和促进草地生态恢复,采用打孔及“3414”土肥配方试验,施用氮、磷和钾肥作为试验处理因素,结合回归拟合及模拟寻优等分析方法,得到如下结论。单因素氮肥在非打孔区域对生物量的影响显著,且存在最佳施肥水平（施肥量为105 kg·hm^-2）和理论最高草地生物量（55.66 g·m^-2）;双因素中,打孔区域氮、磷和钾两两之间的组合效应均高于非打孔区域,说明打孔与施肥同时进行可改善施肥对草地生物量的影响程度,也说明打孔对草地生物量的提高具有促进作用。天然割草地采用“3414”土肥配方试验需要增加处理重复或者样点重复,以保证数据的集中性反映施肥处理效果。依据氮、磷和钾全信息模拟寻优结果,非打孔区域对应的施肥量分别为246.14 kg·hm^-2、246.75 kg·hm^-2和8.68 kg·hm^-2,此时草地最大地上生物量为62.09 g·m^-2;打孔区域的最优处理组合施肥量分别为氮肥231.50 kg·hm^-2、磷肥374.50 kg·hm^-2和钾肥25.20 kg·hm^-2,获得最大草地地上生物量为58.12 g·m^-2。     

内蒙古天然草地生产潜力及其限制性研究

研究构建了"光、温、水、土与草地利用"草地生产潜力5级订正模型,利用ArcGIS软件,以1 km×1 km栅格为单元,根据1980—2001年间气象观测资料,定量计算了对内蒙古6种天然草原的光合、光温、气候、土地和自然生产潜力,揭示了各级生产潜力的空间分布格局,并找出了天然草地生产力形成的主要限制因子。结果表明:从光合、光温、气候、土地到自然生产潜力,各种草地类型的生产潜力逐级降低;内蒙古草原生产潜力的分布范围在454~12323 kg/hm²;空间分布趋势是由东南向西北递减;不同地域、不同草地类型生产潜力的主导限制因子不同。     

甘肃省草地NPP时空变化及对气候因子的响应

本研究利用MOD17A3 NPP和气象数据对甘肃省天然草原2000—2019年净初级生产力(net primary productivity,NPP)进行动态监测,并利用趋势分析法和变异系数法研究近20年草地NPP时空变化规律与气候因子的响应。结果表明:近20年,甘肃省草地NPP呈波动上升趋势,增速达4.72 gC·m^-2·a^-1·(10a)^-1,草地NPP分布由东南向西北递减;20年间草地NPP呈显著增加趋势的面积占甘肃省草地的75.70%,主要分布在陇中黄土高原、河西走廊、祁连山地大部以及陇南山地;草地NPP变异系数小于0.15的面积仅占40.31%,以山地草甸、低地草甸和高寒草甸为主,草地NPP整体呈现高波动性;草地NPP与降水量的相关性最高,温性草原NPP对降水量的响应最敏感,温性荒漠草原次之,高寒草原对降水响应最低。综上所述,甘肃省草地NPP呈现增长趋势但稳定性低,对降水量的响应强于气温,生态工程对草地NPP具有促进作用,需长期实施。     

内蒙古东部气候变化及其草地生产潜力的区域性分析

运用48个气象站点1961～2005年间的气象观测资料,在以聚类分析方法对内蒙古东部草原区进行气候分区的基础上,以Thornthwaite Memorial模型作为草地生产潜力估算指标,运用典型相关分析方法分析了各区年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温与年降水量的变化特征及其与草地生产潜力趋势的关系.结果表明,在大兴安岭中部地区,气温与降水有不断增加的潜势,草地生产力增长趋势明显,而在大兴安岭南麓与西侧的草地区域,气候变化呈暖干化趋势.降水是草地生产力提高的限制性因素.     

青海湖农场退耕还林草后的土壤碳氮变化

对青海湖农场退耕还林草地以及耕地和天然草地的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）含量及储量、无机氮（N_inorg）含量、土壤pH等基础理化指标进行了测定分析。结果表明：退耕（还林草）地与耕地和天然草地土壤均偏碱性;退耕地及天然草地土壤容重及N_inorg含量均低于耕地;退耕地和天然草地0~5 cm土层C/N显著高于耕地;退耕地和耕地0~5,5~10,10~20 cm土层的SOC和TN含量低于天然草地;退耕还林草9年后各土层SOC和TN含量与耕地相比差异不显著,说明青海湖区持续耕作60多年后,要恢复土壤肥力仍需较长时间;对于0~30 cm土层的SOC及TN储量,退耕地和天然草地与耕地无显著差异,而退耕地与天然草地之间差异显著（P<0.05）;耕地、退耕地以及天然草地0~20 cm土壤SOC含量分别占0~30 cm土层SOC储量的68.7%,72.9%和78.6%;0~20 cm土层TN含量分别占0~30 cm土层TN储量的68.7%,72.7%和78.2%;与天然草地相比,按耕地开垦60年计算,0~30 cm耕层内,C的损失率为0.11 t C·a^-1·hm^-2,N的损失率为0.015 t N·a^-1·hm^-2;土壤C和N含量与容重共同决定C和N储量的大小,因此土壤容重是影响土壤质量的重要因素之一。     

内蒙古草地净初级生产力时空变化及其对干旱的响应

为探究内蒙古草地生长季净初级生产力（Net primary productivity,NPP）的变化及其与干旱的关系,本文通过趋势变化和相关性计算对2001-2015年内蒙古草地NPP和标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）的时空变化进行研究。结果表明：内蒙古草地生长季NPP平均增长率为2.20 g C·m^-2·a^-1,其中草甸草原为3.73 g C·m^-2·a^-1,典型草原为1.69 g C·m^-2·a^-1,荒漠草原为0.30 g C·m^-2·a^-1。NPP均值整体上自西南向东北逐渐增加,其中草甸草原最高,其次为典型草原,荒漠草原最低,年均NPP分别为387.90 g C·m^-2·a^-1,291.26 g C·m^-2·a^-1,133.70 g C·m^-2·a^-1。NPP整体上与SPEI-1相关性最强,其中,草甸草原与SPEI-1最强相关性最强,典型草原、荒漠草原与SPEI-3相关性最强。干旱对荒漠草原的影响最大,对典型草原的影响次之,对草甸草原的影响最小。     

不同施肥时间及施氮水平对高寒草甸生物量和土壤养分的影响

采用随机区组设计,探讨了不同施肥时期及氮肥用量对三江源区高寒草甸初级生产力、植物养分及土壤养分的影响。结果表明:在施肥时间为7月10日,施肥量为150 kg·hm^-2时,地上生物量为最大值,较对照增加了2.06倍(P <0.05)。而植物氮素含量在施肥时间为7月10日,尿素用量为300 kg·hm^-2时达到最大值,较对照增加了31.18%(P <0.05)。相关性分析表明,地上生物量与植物全氮成显著正相关,施氮量与植物全氮成线性相关。施肥时间为7月10日左右时,尿素施用水平为150~300 kg·hm^-2,该类型高寒草甸初级生产力和土壤全氮都达到最大值,可作为优先氮素添加量来推荐。     

氮肥对大通河上游退化草地的影响

为提高祁连县高寒草地草场牧草产量、有效恢复轻度退化草地,采用随机区组试验,以尿素作为氮源,探讨不同氮肥水平对祁连地区轻度退化草地群落结构、地上植物量以及土壤养分的影响。结果表明：不同施氮水平处理的高寒草地植物群落物种丰富度、多样性指数均减少,植被盖度、高度显著增加（P<0.05）,地上植物量与禾草地上植物量显著提高（P<0.05）。随着施氮量增加全磷含量、速效氮含量、有机质含量呈逐渐增加趋势,而速效磷呈先增加后减小趋势,pH值呈逐渐减小趋势。结论：施氮对高寒草地土壤养分有改善作用,150 kg·hm^-2为最适施肥量。     

追施氮肥对苏丹草碳氮代谢及种子产量的影响

以新苏2号苏丹草(Sorghum sudanense ‘Xinsu No.2')为材料,采用单因素完全随机区组设计,在拔节、孕穗和灌浆期以固定比例追施尿素(0, 150, 300, 450, 600, 750 kg·hm^-2),揭示不同氮(N)处理苏丹草碳氮代谢及种子产量性状变化规律.结果表明:追施氮肥有效提高了碳氮代谢水平,随氮肥追施量增加,苏丹草叶片与茎秆中碳氮含量显著增高,施氮量大于600 kg·hm^-2后,总糖和全氮含量均不同程度下降.整个生长期随施氮量增加,苏丹草茎叶碳氮比(C/N)呈逐渐减小趋势,且不追肥、施氮肥150 kg·hm^-2与其它处理间存在显著差异(P < 0.05).氮肥可有效增加种子千粒重、穗粒数,从而使苏丹草种子产量明显增加.然而,随施氮量增加产量增加幅度明显减小,施氮150与300 kg·hm^-2产量增幅分别达23.7%和32.2%,而施氮750 kg·hm^-2产量增幅仅为3.9%,追施氮肥600 kg·hm^-2可获最大种子产量3815 kg·hm^-2.综合碳氮积累、C/N及种子产量表现,试验条件下以追施氮肥600 kg·hm^-2为最佳.     

短期氮添加对山西右玉黄土高原盐渍化草地氨挥发的影响

氨挥发是草地生态系统土壤氮素损失的主要途径。掌握氨挥发特征及其与环境要素之间的关系,能够为盐渍化草地养分管理策略制定等提供依据。试验采用间歇密闭室抽气法,测定黄土高原盐渍化草地短期添加氮(0,1,2,4,8,16,24和32 g N·m^-2·a^-1)对盐渍化草地氨挥发的影响。结果表明:草地氨挥发速率与月累积量随氮添加水平的增加而增加;随着氮添加水平的增加,氨挥发的生长季净累积量呈幂函数上升趋势,而氨挥发氮损失率呈幂函数下降趋势。氨挥发速率与土壤湿度、硝态氮含量呈负相关关系(P<0.05),与土壤温度、pH值、铵态氮含量呈正相关关系(P<0.05),与土壤K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,Na⁺含量无显著相关关系。当氮添加为16 g N·m^-2·a^-1时,盐渍化草地净初级生产力最高,且氨挥发损失率较小,有利于提高盐渍化草地氮素利用效率、减少环境污染和氮肥损失。     

氮添加对高寒人工草地垂穗披碱草(Elymus nutans)生长及光合特性的影响

为研究氮添加对高寒人工草地垂穗披碱草(Elymus nutans)生长及光合特性的影响,试验以高寒生态条件下垂穗披碱草为研究对象,通过施加不同水平氮素[0 kg·hm^-2·a^-1(N0),12 kg·hm^-2·a^-1(N1),24 kg·hm^-2·a^-1(N2),48 kg·hm^-2·a^-1(N3),96 kg·hm^-2·a^-1(N4)],探讨氮素对人工建植垂穗披碱草生长以及光合特性的影响,以期揭示垂穗披碱草对氮添加的响应规律。结果表明：N2,N3处理明显提高了垂穗披碱草株高、叶长、叶宽以及单叶面积;整个生育时期,随着氮肥施用量的增加,垂穗披碱草的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率呈现先增后降的趋势,胞间CO₂浓度大体呈上升趋势,气孔导度变化不显著。综上,N2,N3处理可提高垂穗披碱草生长性能,促进其光合特性和水分利用效率。试验结果为垂穗披碱草的生长以及光合特性对氮沉降的响应提供理论基础。     

施肥种类对青海草地早熟禾草地土壤呼吸的影响

为了解草地生态系统对全球碳素变化的贡献,通过便携CO₂/H₂O红外气体分析仪EGM-4研究腐熟羊粪、磷酸二铵和生羊粪处理下青海草地早熟禾（Po apratensis‘Qinghai’）草地的土壤呼吸速率,并测定草地土壤温度、含水量和有机质含量。结果表明：肥料种类对土壤呼吸的影响差异显著。与各处理对照呼吸速率相比（1.27,0.99和0.42g CO₂·m^-2·h^-1）,适量腐熟羊粪表现为促进土壤呼吸（1.72,1.53和0.69g CO₂·m^-2·h^-1）,而化肥在盛花期时抑制土壤呼吸（0.99g CO₂·m^-2·h^-1）,成熟期时对土壤呼吸无影响（1.16g CO₂·m^-2·h^-1）,枯黄期则促进土壤呼吸（0.72g CO₂·m^-2·h^-1）。土壤呼吸与土壤温度、有机质含量呈指数正相关,与0~10cm土壤含水量呈线性关系。腐熟羊粪处理提高了Q₁₀,而磷酸二铵和生羊粪对Q₁₀无影响;磷酸二铵和腐熟羊粪处理的土壤呼吸与土壤含水量相关系数比生羊粪的高。有机肥降低了土壤呼吸与土壤有机质的相关系数,而磷酸二铵对其无影响。腐熟羊粪可以提高土壤对土温的敏感性而降低土壤呼吸对土壤有机质含量的敏感性。     

呼伦贝尔人工栽培草地土壤微生物对无芒雀麦不同播种密度的响应

为明确呼伦贝尔地区人工栽培草地无芒雀麦的适宜播种密度,在呼伦贝尔人工栽培草地播种密度控制平台按照播种密度由低到高设置5个处理组,分别为W₁(7.5 kg·hm^-2)、W₂(15.0 kg·hm^-2)、W₃(22.5 kg·hm^-2)、W₄(30.0 kg·hm^-2)、W₅(37.5 kg·hm^-2),研究土壤微生物对无芒雀麦播种密度的响应特征,并分析了呼吸熵的主要影响因素。结果表明:随着无芒雀麦播种密度的增加,不同时期下无芒雀麦地上生物量呈先升高后降低的趋势,W₄(30.0 kg·hm^-2)达到最大值829.4 kg·hm^-2,W₃(22.5 kg·hm^-2)其次,地下生物量间差异不显著;微生物特性和土壤酶活性中微生物量碳主要呈现先降低后升高的趋势;微生物量氮土壤浅层0~10 cm总体变化平稳,土壤深层10~20 cm呈下降趋势;土壤酶活性的数值显示在第1次刈割期显著高于第2次刈割期,但同时期之间差异不显著;通过探求呼吸熵的主要影响因素结合其影响系数,可得出土壤微生物特性及酶活性对无芒雀麦W₄(30.0 kg·hm^-2)播种密度具有最佳响应。     

黄土丘陵区白羊草群落冠层结构和多样性特征对氮磷添加的响应

为探究氮磷添加对黄土丘陵区典型草地群落冠层结构和多样性特征的影响,本研究以白羊草(Bothriochloa ischaemum)群落为研究对象,采用裂区试验设计,主区设4个氮(N)处理(0,25,50,100kg·hm^-2·a^-1),副区设4个磷(P₂O₅)处理(0,20,40,80kg·hm^-2·a^-1),测定了群落高度、叶面积指数、光合有效辐射百分比、光不对称性、地上生物量和Shannon-Wiener指数。结果表明：氮添加显著增加了群落高度和叶面积指数;氮磷添加显著增加了光合有效辐射百分比、光不对称性和地上生物量,降低了Shannon-Wiener指数。单施氮和磷分别增加了矮多年生禾本科草和多年生豆科草生物量贡献比;50和100kg·hm^-2·a^-1的氮添加水平与磷配施增加了高多年生杂类草生物量贡献比。结构方程模型表明,氮磷添加下光不对称性的增加对物种多样性的影响不显著。综上所述,黄土丘陵区在采取施肥措施促进退化草地恢复过程中,要权衡地上生物量提高和物种多样性下降的关系。