三江源地区退化高寒矮嵩草草甸剥蚀坑的成因

以三江源高寒草甸为对象,研究了退化草地剥蚀坑发生的阶段、区域、形成过程及发生机制,并就剥蚀坑发生对草地生产-生态服务功能的影响作了评述。结果表明:剥蚀坑发生于三江源黄河区域高寒草甸小嵩草群落时期,土壤草毡表层的极度发育、老化与死亡是剥蚀坑发生的前提,死亡草毡表层中植物根系的分解、风蚀引起土层的塌陷是剥蚀坑形成的过程。剥蚀坑的发生导致草地系统水分涵养和地球系统碳储蓄功能的降低。保持适当厚度草毡表层是维持高寒嵩草草甸稳定性的基础。     

放牧强度对嵩草草甸草毡表层及草地营养和水分利用的影响(简报)

在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站地区,选择了5个自然放牧梯度、处于4种典型退化阶段的高寒嵩草草甸为研究对象,进行了土壤草毡表层加厚引起的系统氮、磷分配和水分利用的变化过程研究。结果表明,随着放牧强度的增加,草地禾本科植物逐渐减少,莎草科植物成为优势种群,在莎草属牧草特殊的生物学特性(高地下/地上)的驱动下,土壤草毡表层逐渐加厚,从异针茅 羊茅-嵩草草甸群落的4.03±0.49 cm发育到小嵩草群落阶段的10.1±0.38 cm;矮生嵩草群落时系统生长需要的氮、磷养分数量急剧增加,分别从11.26到22.94 g/m2、0.81到1.63 g/m2,成为生物固定累积于土壤;同时致密加厚的、特别是老化死亡的草毡表层的存在,使土壤水分的渗透速率从异针茅 羊茅-嵩草草甸群落的2.18 mm/min降低到小嵩草群落的0.37 mm/min,使系统接受自然降水的能力大大减弱,水分的利用效率极低,而根系数量的急剧增长导致需水量的增加,土壤湿度逐渐降低,降幅最大达到44.90%。草毡表层加厚导致的营养供求失调、干旱胁迫是引起高寒嵩草草地退化的内在原因之一。     

高寒矮嵩草草甸退化过程土壤碳氮储量及C/N化学计量学特征

以空间尺度代替时间尺度对青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替系列土壤表层有机碳和全氮储量及碳/氮比化学计量学特征进行了分析。结果表明:随退化程度的加深,高寒矮嵩草草甸退化演替系列0～10cm、10～20cm和0～20cm土壤有机碳储量变化趋势呈倒"V"字型,最高值出现在小嵩草草甸草毡表层开裂期,最低值出现在小嵩草草甸草毡表层剥蚀期;0～10cm、0～20cm土壤全氮储量变化特征与对应层次有机碳储量特征变化相同,而10～20cm土壤全氮储量变化趋势较有机碳滞后,最高值出现在小嵩草草甸草毡表层加厚期,最低值出现在黑土滩-杂类草次生裸地。土壤碳/氮比化学计量学变化趋势亦呈倒"V"字型,其中0～10cm、10～20cm最高值出现在正常小嵩草草甸,0～20cm最高值出现在矮嵩草草甸,各土壤层次碳/氮比最低值均出现在小嵩草草甸草毡表层开裂期。高寒矮嵩草草甸退化演替系列有机碳、全氮储量同碳/氮比分异特征表明,土壤碳/氮比化学计量学特征对草地退化的响应较储量特征敏感,其拐点正常小嵩草草甸是草地碳积累速率最高点,小嵩草草甸草毡表层开裂期是碳源汇转换拐点。     

草毡表层演化对高寒草甸水源涵养功能的影响

高寒草甸占青藏高原面积的60%,是高原水源涵养功能发挥的主体基质。近几十年来高寒草甸呈现多模式、多途径、重危害的退化特征,已对我国水资源安全造成威胁。因此,在青海省果洛州和海北州,以典型高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为研究对象,采取时空互代的方法,对其草毡表层厚度对土壤持水功能的影响进行研究,并分析影响水源涵养功能发挥的土壤因子,明晰人类活动干扰对高寒草甸水源涵养功能的作用。结果表明:随着高寒矮嵩草草甸由禾草-嵩草群落向矮嵩草群落、小嵩草(Kobresia pygmaea)群落和杂类草-"黑土型"次生裸地的演替,其土壤饱和持水量和田间持水量均呈单峰变化曲线,最高值出现于小嵩草群落时期(草毡表层开裂期),分别为117.08%和105.75%,最低值出现于杂类草-"黑土型"退化草地时期,分别为70.00%和60.92%;在自然条件下,草地自然含水量表现出随退化演替持续降低的趋势,土壤持水能力和草地自然含水量呈现出不同的行为分异特征。土壤容重、孔隙度、活根/土体积比、草毡表层厚度和地表生物结皮发育程度均是影响高寒矮嵩草草甸土壤持水能力发挥的主要因子,持水量与土壤孔隙度和活根/土体积比成正比,与土壤容重成反比,土壤中牧草活根对水分的吸附是高寒矮嵩草草甸水源涵养的主要机制。土壤降水入渗速率与土壤持水量无关,但却与草地自然含水量成显著相关关系。草毡表层的加厚,有利于土壤持水能力的提高,但伴随着生物结皮扩张与老化,会导致降水入渗速率的降低。保持适度厚度的草毡表层是保障高寒矮嵩草草甸水源涵养生态功能发挥的关键。     

退化程度对三江源泽库高寒草甸土壤理化性质及持水能力的影响

通过野外原位测定和室内分析相结合的方法,分析了不同退化程度对高寒草甸土壤理化特征及持水能力的影响。结果表明:(1)高寒草甸草毡层的退化消失显著降低了土壤抗蚀能力。从原生植被至中度退化阶段,高寒草甸土壤硬度和抗剪强度逐渐增加,至重度退化阶段二者急剧下降(P0.05)。(2)随着退化程度的加剧,高寒草甸土壤呈现贫瘠化。同时,随着土壤深度的增加,退化程度对土壤有机碳和全氮的影响作用逐步减弱。(3)退化程度对高寒草甸土壤持水能力的影响作用随深度的增加而降低,其对表层土壤持水能力的影响最为显著。从原生植被至中度退化阶段,0~10cm土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量呈增加趋势,至重度退化阶段,三者均显著降低。地表草毡层是保持高寒草甸土壤肥力、抗侵蚀能力和水源涵养功能的关键。     

不同牧压梯度下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征

通过对不同牧压梯度导致的4个相邻高寒草甸植物群落物种多样性的调查,探讨了放牧驱动下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征,以期为高寒草甸合理利用提供依据。结果表明:矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期的多样性指数D差异不显著,其他3个阶段间差异显著(P0.05);多样性指数H除禾草矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期,矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著外,其他均差异显著(P0.05);均匀度指数除矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著,其他3个时期差异均达到显著水平(P0.05);放牧明显改变了高寒草甸的主要建群种和优势种,伴随牧压强度增大,植物群落发生更替,莎草科重要值增大,禾本科重要值减小,草甸植物群落由禾草矮嵩草时期向矮嵩草时期、小嵩草草毡表层加厚期、小嵩草草毡表层开裂期演替。     

青藏高原高寒草甸退化演替的分区特征

2005-2012年,进行了青藏高原高寒草甸主要分布地区草地状况的调查,禾草-矮嵩草群落是青藏高原高寒嵩草草甸的典型地带性植被,对处于不同退化程度的小嵩草群落采取封育或减牧后,均可恢复到禾草-矮嵩草群落,但由于退化程度的不同,恢复所需要的时间具有极大的差异。青海果洛地区高寒草甸多处于以小嵩草群落草毡表层剥蚀和杂类草-黑土型退化草地演替阶段,玉树地区处于矮嵩草群落向小嵩草群落的演替阶段,祁连山区处于禾草-矮嵩草群落,藏北高原则处于矮嵩草群落向小嵩草群落转化期或正常小嵩草群落时期。禾本科、莎草科等可食牧草逐渐减少和杂类草盖度急剧增加的趋势反映了高寒草甸退化演替过程植被变化的基本特征,草地退化造成了土壤容重增加,且表层土壤对放牧的敏感性高于底层,土壤0～10,10～20和20～40 cm容重分别增加了(0.50±0.08) g/m³,(0.16±0.07) g/m³和(0.04±0.03) g/m³。同时,有机质大幅降低,其降低幅度高达19.3%～53.2%,并随着土层的加深,降幅趋于减小。     

微生物菌肥对高寒草甸土壤养分的影响

采用纤维素分解菌肥、联合固氮菌肥、EM混合菌肥3种微生物菌肥配以水分添加和划破草皮等方法对退化高寒小嵩草草甸进行土壤养分改良,以土壤中速效养分含量及pH变化评价改良状况。结果表明,退化高寒小嵩草草甸土壤中添加微生物菌肥+划破草皮处理与对照相比,没有明显改变0~20cm土层速效磷含量、速效钾含量和pH剖面分布特征;不同微生物菌肥+划破草皮处理明显改变土壤中速效氮含量的分布特征,其中,EM处理明显提高土壤表层硝态氮含量,CD处理明显提高土壤中表层氨态氮含量,CD和EM处理可以显著提高土壤表层速效氮(硝态氮+氨态氮)含量,但单纯划破草皮G处理只能改变不同形式的速效氮在土壤垂直剖面中的分布格局,没有明显提高土壤中速效养分含量。因此,采用EM和CD处理均可以改善土壤中速效氮缺乏的现状,但作用微弱,可能同选用的微生物菌肥在青藏高原高寒恶劣气候条件下活性变弱有关。筛选或分离适应高寒草甸生态系统生存的微生物菌肥再配以适宜的施用方法可改善退化草地土壤养分状况。     

嵩草草甸剥蚀地与秃斑斑块土壤及植被比较研究

为了进一步了解退化高寒草甸,试验对高山嵩草草甸上的剥蚀地和秃斑斑块的植物群落特征以及土壤的理化特性与原生植被进行了比较分析。结果表明:剥蚀地和秃斑斑块是高山嵩草草甸退化的一种重要过程;相较于原生植被,剥蚀地草丛高度和地上生物量较高而植被覆盖度较低;剥蚀地的地下生物量低于秃斑斑块和原生植被;原生植被的建群种高山嵩草在剥蚀地重要值明显降低;剥蚀地土壤有机质、氮、磷和速效钾表层含量最高,随土层加深逐渐降低;土壤pH值和全钾含量在原生植被和秃斑斑块随土层深度增加而增大;原生植被和秃斑斑块的土壤有机质和氮含量高于剥蚀地。     

划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响

在青藏高原东缘东祁连山高寒草甸草原开展平地划破草皮和缓坡地划破草皮试验,研究了划破改良措施对土壤特征及地下生物量的影响。结果表明,划破干扰对土壤含水量和土壤紧实度的影响主要体现在7-8月,在此期间划破干扰对平地的改良效果均显著优于缓坡地;划破初期,划破干扰减小了平地与缓坡地划破沟内表层地下生物量,但经过4个月的生长季,划破改良显著增加了平地表层土壤地下生物量,而缓坡地表层土壤地下生物量反而较其对照区有所减小;划破处理可以有效增加平地各个土层有机碳含量,而对于缓坡地,反而降低了表层土壤有机碳含量。研究证实,平地划破草皮措施有利于生产力较低的高寒草甸草原禾草-嵩草草甸的综合改良,但划破草皮措施对以嵩草为优势种的缓坡地草甸草原需谨慎使用。     

基于静态模拟模型的青藏高原东缘高寒草甸区草畜平衡研究

以澳大利亚反刍动物营养标准为参考,Stage one模型为框架,家庭牧场为研究尺度,从家畜营养角度出发,将代谢能(Metabolisable energy,ME)和氮维持需要量作为放牧家畜的营养单位,建立营养模型,模拟该地区典型家庭牧场欧拉型藏羊能、氮需求的月际变化及冬季暖棚利用对于藏羊体况维持的作用,研究青藏高原东缘高寒草甸区典型藏羊生产体系下的草畜平衡问题。结果表明:高寒草甸草地牧草消化率高,能量浓度高,高放牧强度(3.5头/hm~2)下,藏羊仍能获得足够的代谢能用于增重,而冷季由于草地消化率低,能量浓度差,在低放牧强度(3.5头/hm~2)即使放牧率低于暖季藏羊摄取能量仍不足以满足维持代谢,表现为减重(成年母羊平均5kg/头)。冷季低温造成典型牧户藏羊畜群维持代谢能每羊单位提高22%,且怀孕后期(1到2月)母羊能量需求高,草畜能量不平衡严重,因此,冷季补饲应以精饲料为主。暖棚可降低家畜御寒代谢能消耗,并降低冷季维持代谢能水平,有助于减少家畜掉膘,典型牧户藏羊畜群维持代谢能1到4月可分别降低1.08、1.23、1.28、1.26 MJ/(头/d)。冷季精饲料补饲+暖棚是较为可行的管理方式。     

退化高寒草甸植物群落和土壤特征及其相互关系研究

为了探究不同退化阶段高寒草甸的植被特征和土壤特征变化及其相互关系,通过野外样方调查和室内分析方法相结合测定了植物生物量、物种多样性指数、土壤养分和土壤理化性质,并分析了不同退化阶段下的特征差异与内在关系。结果表明：从轻度到极度退化过程中植被盖度、地上与地下生物量均呈现降低趋势,植被群落物种多样性指数、香农维纳多样性指数、均匀度指数和辛普森指数均呈下降趋势,土壤养分与理化性质趋于恶化,土壤水分下降和土壤容重的增加导致生物量下降。生物量与土壤性质之间相互作用、相互影响,在中度退化阶段改变植物群落组成和土壤性质,减少土壤养分流失,提高植物群落结构稳定性以及增加植物群落多样性将有利于退化高寒草甸的恢复。本研究有助于理清不同退化阶段高寒草甸的退化规律,并为恢复退化高寒草甸提供科学依据和理论基础。     

Study on the Characteristics and Interrelationship of Plant Community and Soil in Degraded Alpine Meadow北大核心CSCD

To explore the changes of vegetation and soil characteristics and their relationships in the alpine meadow at different stages of degradation, the plant biomass, species diversity index, soil nutrient, soil physical and chemical properties were measured by the combination of field sample survey and laboratory analysis. The results showed that vegetation coverage, above ground and below ground biomass decreased from slight to severe degradation, the species diversity index, Shannon-wiener diversity index, Evenness index and Simpson index of vegetation community all showed a decreasing trend, and the soil nutrient and physical and chemical properties tended to deteriorate, the decrease of soil moisture and the increase of soil bulk density led to the decrease of biomass. The interaction and interaction between biomass and soil properties can change plant community composition and soil properties and reduce soil nutrient loss in the moderate degradation stage, improving the stability of plant community structure and increasing the diversity of plant community will be beneficial to the restoration of degraded alpine meadow. This study will help to clarify the degradation pattern of alpine meadow in different degradation stages, and provide a scientific basis and theoretical basis for restoring degraded alpine meadow. © 2019 Authors. All rights reserved.     

高寒草甸管理中存在的问题与对策探讨

高寒草甸是一种生长在寒冷地带、高海拔地区的草地类型。高寒草甸为青海畜牧业的发展提供了良好的基础,但是在高寒草甸的管理中,存在着自然和人为的因素造成高寒草甸的退化。本文阐述了青海地区高寒草甸的自然退化和人为退化现象,并针对退化现象提出了几点管理建议。     

藏北不同退化阶段高寒草甸植物群落特征与土壤养分特性

为探究藏北不同退化阶段高寒草甸的植物群落特征、土壤养分特性及其相关性,以那曲县那玛切村的轻度退化（lightly degraded,LD）、中度退化（moderately degraded,MD）和重度退化（severely degraded,SD）高寒草甸为研究对象,采用冗余分析（RDA）试图揭示不同退化阶段高寒草甸土壤环境因子与植被因子之间的关系。结果表明：1）研究区植物共有9科20属25种,莎草科、禾本科、菊科和蔷薇科植物适应性较强,不同退化草甸植被类型分别为高山嵩草+斑唇马先蒿,弱小火绒草+高山嵩草,二裂委陵菜+白苞筋骨草,其中高山嵩草是轻、中度退化草甸的优势种,不同退化阶段高寒草甸杂类草均占据重要地位,生活型以多年生草本为主。2）从轻度退化草甸到重度退化草甸,植物群落特征（地上生物量、高度、密度、频度、总盖度）整体呈递减趋势,且差异显著（P<0.05）,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数随着退化加重呈降低的趋势。3）随退化程度加重,土壤有机质、速效氮、全氮、全磷、速效磷、速效钾、全钾均呈降低的趋势,土壤pH值逐步增加。4）不同退化草甸速效磷、全磷与物种多样性指数呈正相关关系,群落植被地上生物量与土壤全氮密切相关,且土壤环境因子含量对植被生长贡献率最高的分别为速效氮、有机质和pH。说明退化草甸的植被群落特征与土壤养分具有协同性,因此研究和治理西藏高寒草地退化必须重视土壤中氮磷元素的含量。     

三江源区土地利用方式对草地植物生物量及土壤特性的影响

以三江源区高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的地上、地下生物量,土壤容重和土壤主要养分有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷含量,结果表明总生物量的排序为高寒草甸草原 >退化高寒草原 >退化高寒草甸草原 >人工草地,退化草地和人工草地的生物量明显降低,尤其是地下生物量,退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地的地下生物量分别为高寒草甸草原的31.9%,54.8%和13.9%,总生物量分别仅为高寒草甸草原的32.8%,49.4%和29.5%。人工草地的表层土壤容重显著降低,而退化对土壤容重没有明显影响,3种天然土地利用方式土壤容重在土壤剖面的变异也不明显。4种类型草地土壤碳氮磷养分含量均处于很低的水平,退化主要造成表层土壤碳氮的严重损失,平均分别损失了53.0%和52.4%,4种利用方式土壤有效氮和有效磷含量极低,而退化对土壤的全磷和有效磷影响不大。     

燕麦在高寒地区畜牧业可持续发展中的地位

燕麦是我国北方牧区的一种优良栽培饲草，世代居住于青藏高原的藏族牧户也有种植燕麦的优良传统。大面积种植燕麦，建立高产、高效、优质的人工草地是解决我国高寒草地草畜供求季节不平衡矛盾，增加植被覆盖，保护草地资源和促进草地畜牧业可持续发展的关键措施之一，在维系青藏高原草地畜牧业的持续发展和防止草地退化过程中起着至关重要的作用。     

青藏高原高寒湿地退化过程中土壤微生物群落功能多样性特征

为给高寒湿地的退化监测和恢复治理提供科学理论依据，本试验在三江源黄河源区选取退化高寒湿地，采用空间代替时间的方法，选取不同退化阶段并利用常规实验室分析法和Biolog-Eco微平板法研究其土壤微生物群落结构及功能的变化特征。结果表明，高寒湿地、沼泽化草甸和退化草甸样地微生物群系相似性更高。不同退化程度的土壤微生物活性从高到低排序依次为：沼泽化草甸 > 退化草甸 > 湿地 > 重度退化草甸 > 退化草原。整个退化过程土壤微生物对酯类碳源代谢能力均为最强，在退化早期土壤微生物对酸类碳源的利用率较低。土壤微生物平均颜色变化率（Average well color development，AWCD）主要受到土壤全氮含量、土壤有机碳含量、全氮/全磷、植物盖度、土壤含水量和地下生物量的影响。     

土壤微生物群落多样性对高寒草甸退化程度的响应

本研究以祁连山东缘天祝藏族自治县4种不同退化程度的高寒草甸为研究对象，采用Biolog技术探讨土壤微生物群落多样性在不同退化程度高寒草甸下变化特征。结果表明：随土层加深土壤微生物利用碳源能力呈递减趋势；在高寒草甸退化过程中植物覆盖度、地上植物总生物量、土壤pH值、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量随退化程度加深呈下降趋势；高寒草甸退化显著影响土壤微生物对31种碳源的利用程度。在环境因子中对碳源代谢多样性影响最大的是碳氮比、全磷含量、全氮含量，在不同退化程度高寒草甸中土壤有机质含量、电导率、pH是土壤微生物利用碳源能力的限制因子，土壤环境因子是影响土壤微生物的重要因素。     

川西北不同退化程度高山草甸和亚高山草甸的植被特征

摘要：以川西北高原处于不同退化程度的高山草甸与亚高山草甸草地为研究对象,采用时空替换法和样方法对其退化演替过程中的植被特征进行了比较研究,以揭示两者退化过程中植被特征变化的相似性与相异性。结果表明,放牧干扰下的高山草甸草地物种丰富度变化,无明显退化-轻度退化-中度退化-重度退化呈高-低-高趋势,与亚高山草甸（低-高-低）相反,高山草甸退化演替上草地丰富度值变化范围为9.56～15.00种/m2（轻度退化最低约10种/m2）,亚高山草甸为11.80～25.08种/m2（轻度退化最高约25种/m2）。亚高山草甸物种多样性指数（Shannon Wiener Index）与均匀度指数（Pielou Index）的变化均显著高于高山草甸。盖度和高度在高山草甸和亚高山草甸上均随放牧强度的增大而下降,但亚高山草甸重度退化草地盖度（88.50%）则增高。高山草甸有毒有害植物地上现存量占群落地上现存量的比例变化呈上升趋势,但未达极显著（P＞0.01）水平;亚高山草甸无明显退化比例较小,仅为0.37%,与轻度退化(16.86%)、中度退化(14.80%)、重度退化(8.33%)差异显著。