人工模拟增温和氮素添加对称多县高山嵩草-杂类草草甸垂穗披碱草生长与群落特征的影响

为了探讨高寒草甸优势物种垂穗披碱草(Elymus nutans)对全球气候变化的响应,在野外条件下对称多县高山嵩草-杂类草草甸进行模拟增温和氮素(铵态氮、硝态氮)添加试验,对垂穗披碱草的生物学性状(如高度、茎叶重、穗重、穗长及重要值等指标)进行综合比较,研究增温施氮对其生长与生存的影响。结果表明:垂穗披碱草高度在增温施氮处理下显著高于其他处理(P0.05),且垂穗披碱草的高度、穗长、穗重及茎叶重在增温施铵态氮处理下显著高于其他处理(P0.05);垂穗披碱草在群落中的适应特征对增温和氮素添加的响应存在差异,特别是增温施铵态氮对垂穗披碱草群落特征的影响最迅速,且重要值大于其他处理。说明增温施铵态氮处理对垂穗披碱草的生长有显著促进作用。     

不同土地利用方式对藏东南典型草原土壤真菌群落的影响

探究不同土地利用方式对土壤真菌群落的影响可为藏东南典型草原合理利用提供理论依据。本试验选取青稞农田(HC)、垂穗披碱草人工草地(EAG)和围封草地(EG)为研究对象,以未开垦天然草地(NG)为对照,采用高通量测序技术分析真菌群落特征变化。结果表明：与对照相比,HC、EAG和EG样地土壤有机质、全氮、硝态氮和速效磷含量显著升高;HC和EAG样地真菌群落香农指数显著降低。各样地差异标志物种数量变化排序为HC(9个)>EAG(6个)=EG(6个)>NG(4个)。土壤容重、pH值、有机质和全氮含量与真菌群落多样性变化密切相关。有机质、全氮、铵态氮、速效钾和pH值是真菌门水平组成的主要影响因子;属水平为土壤pH值、铵态氮、容重、有机质和全氮含量。因此,草原开垦为农田和人工草地后长期利用有利于土壤养分含量提升,围封技术适合高寒草地生态保护与利用。     

松嫩中部草地退化对植被和土壤特性的影响

研究草地退化演替中植被群落和土壤特性的变化可为退化草地生态恢复提供科学依据。采用野外调查和室内分析的方法,研究了松嫩草地轻度退化[羊草(Leymus chinensis)群落,LCC]、中度退化[野古草(Arundinella hirta)群落,AHC]、重度退化[碱茅(Puccinellia distans)群落,PDC]和极度退化[碱蓬(Suaeda glauca)群落,SGC]植物多样性和土壤理化特性的变化规律。结果表明,草地植物群落组成和物种多样性均随草地退化演替发生了显著变化,羊草群落的物种丰富度、均匀度指数、多样性指数和生物量均高于其他3种植被退化演替阶段。草地退化对土壤理化性状有明显影响。土壤容重表现为羊草群落野古草群落碱茅群落碱蓬群落;羊草群落土壤紧实度小于碱蓬和碱茅群落。羊草群落和野古草群落土壤有机质和全氮含量显著高于碱蓬群落和碱茅群落(P0.05)。土壤全磷含量以羊草群落最高,野古草群落含量最低;羊草群落的土壤速效N和P显著高于碱茅群落和碱蓬群落(P0.05),而碱茅群落土壤速效K含量最高。草地退化演替显著影响植被群落特性,进而改变了土壤理化性状,甚至加剧了该地区土壤盐碱化的发生。     

不同建植期人工草地优势种植物根系活力、群落特征及其土壤环境的关系

以三江源区重度退化草地(“黑土滩”)作为对照试验,研究了6 年人工草地和10 年人工草地优势种植物－垂穗披碱草根系活力、植物群落数量特征、土壤理化特征、6 种土壤酶活性,分析人工草地优势种植物根系活力、群落数量结构与土壤微环境的关系。研究结果表明,6 年人工草地的禾本科植物生物量最大、豆科植物开始入侵;10 年人工草地的禾本科植物较6 年人工草地生物量降低,杂类草生物量最大,豆科植物大量入侵,开始出现莎草科植物;人工草地根层土壤理化性质明显发生变化,土壤含水量、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷的含量提高,土壤容重、温度、pH值降低;6 年和10 年人工草地的蔗糖酶、碱性磷酸酶、蛋白酶、脲酶的活性提高,多酚氧化酶活性降低,过氧化氢酶活性变化规律不明显。植物群落特征与土壤含水量、有机质、速效氮、全磷和水解酶类正相关,与土壤容重、pH值、多酚氧化酶负相关;垂穗披碱草根系活力与土壤含水量、pH值、蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性负相关;垂穗披碱草根系活力变化的趋势是6 年人工草地高于10 年人工草地,土壤微环境的改变使得植物间对于土壤资源利用竞争增大,植物根系活力随群落物种组成、生物量的分配而改变。     

大武地区"黑土型"退化草地人工植被群落稳定性研究

通过对大武地区在“黑土型”退化草地上建立的3龄和7龄单播垂穗披碱草人工草地的群落结构和植物量组成的研究,分析了“黑土型”退化草地人工植被的稳定性。研究结果表明:在人工调控管理下,3龄和7龄垂穗披碱草单播人工草地的群落组成仍然以垂穗披碱草为优势建群种,3龄和7龄单播人工草地地上植物量为377.4g/m2和371.2g/m2差异不显著,而显著高于“黑土型”退化草地250.1g/m2的水平。地上植物量组成中人工草地的优良牧草比例高达99%以上,而“黑土型”退化草地毒杂草比例占到了98%。人工草地随着生长年限的增加,物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均有增加的趋势。     

不同退化演替阶段高寒草甸土壤理化性质对功能群植物地上生物量的影响

笔者对若尔盖高寒草甸红原县境内不同退化演替草甸土壤理化性质和功能群植物地上生物量进行了调查。结果发现:不同退化演替阶段土壤理化性质存在显著差异;随退化程度加剧,莎草科地上生物量显著降低,而禾本科地上生物量未达到差异显著水平,群落地上生物量和杂草生物量在草地草甸阶段最高;不同退化演替阶段,土壤理化性质对莎草科、禾本科和杂草地上生物量的影响程度不同,在退化草甸中,土壤速效氮、速效钾、速效磷、全氮和水分含量显著决定莎草科地上生物量,而土壤速效磷、全钾、全氮、土壤水分显著决定禾本科地上生物量。说明在一定条件下通过人为改变土壤水分、土壤氮、磷含量水平能够对退化草甸进行一定程度的恢复。     

黄土高原弃耕地植被演替及其对土壤养分动态的影响

弃耕地演替过程中植被和土壤的互动效应对于植被恢复与重建具有重要意义。本研究选择黄土高原不同演替阶段的弃耕地(弃耕时间分别为1、6、12、22年),连续2年调查各弃耕地的物种丰富度、群落地上生物量,测定0~60 cm土层的土壤容重、pH值、土壤有机质和全氮含量,分析弃耕地演替过程中群落地上生物量、土壤理化性质的变化过程和趋势以及植被土壤之间的互动效应。结果表明:1)弃耕地演替过程中,弃耕早期(1~6年)为茵陈蒿+白莲蒿的杂草群落,演替中期(6~12年)为赖草群落,演替中后期(12~22年)为无芒隐子草+短花针茅群落。随着弃耕时间的增加,物种丰富度呈先减少后增加的变化趋势,地上生物量持续增加。2)土壤有机质和土壤全氮在0~10 cm土层中最高,表现出明显的表聚效应;弃耕时间和土层深度对土壤有机质和土壤全氮产生极显著的影响,弃耕时间与土壤有机质和土壤全氮之间均表现为负相关关系,土壤有机质和土壤全氮具有较为明显的时间效应。3)群落地上生物量与弃耕时间呈显著正相关关系,与土壤有机质和土壤全氮二者之间呈负相关关系,弃耕时间对群落生物量产生正效应,土壤有机质和全氮对群落生物量产生负效应。     

黄土高原弃耕地植被演替及其对土壤养分动态的影响

弃耕地演替过程中植被和土壤的互动效应对于植被恢复与重建具有重要意义。本研究选择黄土高原不同演替阶段的弃耕地(弃耕时间分别为1、6、12、22年),连续2年调查各弃耕地的物种丰富度、群落地上生物量,测定0～60cm土层的土壤容重、pH值、土壤有机质和全氮含量,分析弃耕地演替过程中群落地上生物量、土壤理化性质的变化过程和趋势以及植被土壤之间的互动效应。结果表明:1)弃耕地演替过程中,弃耕早期(1～6年)为茵陈蒿+白莲蒿的杂草群落,演替中期(6～12年)为赖草群落,演替中后期(12～22年)为无芒隐子草+短花针茅群落。随着弃耕时间的增加,物种丰富度呈先减少后增加的变化趋势,地上生物量持续增加。2)土壤有机质和土壤全氮在0～10cm土层中最高,表现出明显的表聚效应;弃耕时间和土层深度对土壤有机质和土壤全氮产生极显著的影响,弃耕时间与土壤有机质和土壤全氮之间均表现为负相关关系,土壤有机质和土壤全氮具有较为明显的时间效应。3)群落地上生物量与弃耕时间呈显著正相关关系,与土壤有机质和土壤全氮二者之间呈负相关关系,弃耕时间对群落生物量产生正效应,土壤有机质和全氮对群落生物量产生负效应。     

高寒草甸植物群落退化与土壤环境特征的关系研究

为了阐明高寒草甸群落特征和物种多样性的变化特征及其与土壤环境因子的关系,本文研究了未退化、轻度、中度、重度和极度退化程度高寒草甸群落特征和物种多样性,以及各退化等级的土壤温湿度及其化学性质。结果表明,随着退化程度的加剧,高寒草甸群落高度、盖度、生物量和演替度均逐渐降低,而鼠类活动先加剧后减缓;物种多样性指数逐渐降低,丰富度指数和均匀度指数均先升高后降低;土壤温度逐渐升高而湿度逐渐降低;土壤有机碳含量和全氮含量均逐渐降低,而土壤pH值则逐渐升高。群落演替度、土壤湿度、土壤有机碳和全氮含量与物种多样性表现出正相关,而有效鼠洞数、土壤温度和土壤pH值则与物种多样性表现出显著的负相关。     

不同放牧管理模式下高寒草甸共有优势种叶片功能性状比较

比较高寒草甸连续放牧(CG)、传统放牧(TG)、生长季休牧(GSG)和禁牧(PG)不同放牧管理模式下4种共有优势种垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮嵩草(Kobresia humilis)、扁蓿豆(Medicago ru-thenica)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)的叶长、叶宽、叶周长、叶面积及比叶面积(SLA)的差异,旨在为高寒草甸的放牧管理提供参考.结果发现:1)垂穗披碱草叶长、叶周长及叶面积的大小次序为:GSG>PG>TG>CG,SLA表现为:CG>PG>TG>GSG;与CG管理模式相比,GSG、TG和PG的矮嵩草叶面积分别减小了40.13％、56.06％ 和61.83％,SLA依次为:TG>GSG>TG>CG;鹅绒委陵菜叶长、叶周长和叶面积,扁蓿豆的叶周长、叶面积及SLA均表现为:GSG>PG>TG>CG;2)叶片性状的变异系数显示,垂穗披碱草的叶宽和SLA,矮嵩草叶面积具有较强的可塑性,扁蓿豆SLA和叶宽可塑性较强,鹅绒委陵菜的SLA、叶面积可塑性最强;3)Pearson相关分析表明,放牧管理下的土壤紧实度与有机质显著影响了叶片功能性状.物种间综合比较发现,鹅绒委陵菜叶片功能性状的可塑性是适应退化高寒草甸的一个重要因素.     

高山草甸垂穗披碱草人工草地群落特征及稳定性研究

通过对江河源区人工草地建成后植被恢复效果、生长动态、植物群落特征、环境因子及其演替的分析表明：植物生长季节，垂穗披碱草人工、半人工草地地上生物量和高度的增长趋势符合“慢（初期）-快（中期）-慢（后期）”的S型规律，植被盖度的增长趋势符合“快（初期）-慢（中期）-慢（后期）”的规律。人工草地建植后第二年，物种多样性指数、生物量、优势种群特征、草场质量和土壤特征因不同草地类型而有所变化。人工草地在建成后4年内植物群落由“生产稳定性”急剧向“生态稳定性”转化，呈现出明显的退化态势，退化原因与毒杂草侵入和有效养分逐步匮缺有关。加强高寒地区人工草地建成以后的后期管理如灭杂、灭鼠、施肥和禁止放牧等，对防止人工草地退化，提高利用效率，保证垂穗披碱草人工草地生产稳定性与生态稳定性之间的平衡极为重要。     

三种人工草地小型土壤节肢动物群落多样性动态及其差异

小型土壤节肢动物是草地生态系统的重要组成部分,不仅对物质循环具有重要的作用,还对草地土壤质量或健康状况起指示作用。为了查明青藏高原地区建植不同单播人工草地对小型土壤节肢动物群落多样性的影响,在川西北红原县境内选取建植期为3和5年的老芒麦、垂穗披碱草和苜蓿3种多年生单播人工草地作为研究样地,并以天然草地为对照样地。2018年7和10月,采集各样地0~15 cm的土样并利用Tullgren法分离小型土壤节肢动物。结果表明:1)小型土壤节肢动物群落结构在不同牧草样地间存在差异,影响群落结构的主要是盖头甲螨属、板蒲螨属和长角毛蚊科等;在建植期为3年时,各样地间的小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数无显著差异(P>0.05);建植期为5年时,小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数在天然草地和苜蓿样地中无显著差异(P>0.05),但两者显著高于老芒麦和垂穗披碱草样地(P<0.05);此外,小型土壤节肢动物群落的季节动态在不同样地间也存在差异;2)随着建植年限的增加,小型土壤节肢动物群落的密度、类群数和Shannon多样性指数在老芒麦和垂穗披碱草样地显著降低(P<0.05),在苜蓿样地呈缓慢增加趋势(P>0.05),但均低于天然草地;3)影响小型土壤节肢动物群落组成结构的主要环境因子是土壤速效磷含量以及C/N和N/P;此外,小型土壤节肢动物群落密度与土壤速效钾含量呈显著正相关(P<0.05),类群数及Shannon多样性指数与植物群落盖度呈显著正相关(P<0.05)。研究结果表明,在青藏高原上建植单播人工草地对小型土壤节肢动物群落的影响因牧草种类而异并随建植年限变化。建议对高寒地区建植期达到4年的垂穗披碱草、老芒麦和苜蓿单播人工草地进行改造,以提高小型土壤节肢动物多样性,促进草地生态功能正常发挥。     

蘑菇圈形成对高寒草甸群落植被结构及稳定性的作用

蘑菇圈作为青藏高原高寒草甸一种常见生态学现象,也是草地群落植被更新重要场所。通过对青藏高原高寒草甸蘑菇圈区域群落植被特征和经济类群、生活型及演替顶极成分功能群生物量构成、Raunkiaer频度系数、演替度及Spearman秩相关特征进行分析,明晰蘑菇圈不同区域草地植被分异特征,解析蘑菇圈形成对草地植被变化和群落稳定性的作用。结果表明:1)蘑菇圈形成明显改变物种构成,圈上群落优势种为垂穗披碱草和赖草,而圈上和圈外群落皆无绝对优势种;2)蘑菇圈环的形成显著提高了圈上禾草、地下芽植物和降低种的生物量比例,降低其物种多样性;3)蘑菇圈圈上群落处于更高演替阶段,其植物种重要值与经济类群和演替顶极成分的生物量构成变化一致;4)圈上群落主要植物种对正负关联比为0.89,多数种对的种间联结松散,群落稳定性较低;圈内和圈外群落主要植物种对的正负关联比皆>1,多数种对间关联性较强,群落稳定性较强;且蘑菇圈群落中显著关联种对发生在亚优势种与伴生种或伴生种与伴生种之间。研究认为,蘑菇圈形成促进高寒草甸由莎草/杂类草群落向禾草/杂类草群落演替,但降低高寒草甸稳定性。     

退化高寒草甸暖季休牧恢复过程中植被和土壤特性

为探讨暖季休牧恢复过程中退化高寒草甸植被和土壤恢复特性,本研究对泽库县退化高山嵩草草甸暖季休牧样地不同恢复阶段植被和土壤特性进行调查,结果显示植被高度、地上生物量、土壤含水量、土壤有机碳含量等生态功能属性随自然恢复时间的延长不断得到改善(P<0.05),在恢复末期(9—10年)恢复最好;植被盖度、地下生物量、多样性、土...     

川西北高原3种禾本科牧草根系特征比较研究

探究3种栽培牧草根系特征的差异,对维系川西北退化高寒草地地下生态系统结构和功能意义重大。本研究采用微根管原位监测与室内分析相结合的方法对紫羊茅、垂穂披碱草及老芒麦单播人工草地的根系特征及其土壤环境进行比较分析。结果表明:1)3种栽培牧草根系生长存在明显的季节节律,5-7月为生长高峰期,7-8月为现存高峰期,8-9月为死亡高峰期。2)3种栽培牧草根系现存量均随土层显著降低,其中老芒麦的根系现存量显著高于紫羊茅和垂穂披碱草(P<0.05);紫羊茅根系生产量和死亡量最高,根系净生长速率最低。3)紫羊茅的根系周转率显著高于老芒麦和垂穂披碱草,且随土层加深而显著增加(P<0.05)。4)结构方程模型(SEM)显示,牧草种类和土层深度不仅直接影响根系特征,而且通过改变土壤化学计量比和土壤理化性质,间接影响根尖数和根系动态特征,进而影响根系周转。综上所述,3种栽培牧草在根系生长与资源获取方面存在明显差异性。紫羊茅采取缩短根系寿命,加快根系周转的生长策略以保证营养吸收效率,而垂穂披碱草和老芒麦采取增加根系产量,以及延长根系寿命的策略减缓根系周转,并通过降低根系的碳消耗而增加了其碳汇功能以适应高寒环境。     

黑土滩恢复演替过程中植物功能群及牧草品质变化

应用空间序列代替时间序列的方法,对高寒草甸不同恢复演替阶段黑土滩植物群落结构、植物功能群及牧草品质的变化进行了研究。结果表明:物种数与演替梯度间呈显著正相关关系:y=5.594x+0.643,(R²=0.8811);Shannon指数与演替梯度间呈非线性单峰曲线关系:y=-0.0528x²+0.6584x+0.3874(R²=0.7531);生物量与演替梯度间亦呈单峰曲线关系:y=-8.7647x²+86.696x+67.14(R²=0.6164)。一年生植物在群落中的数量呈下降趋势;禾本科植物在群落中的数量呈上升趋势;莎草类及杂类草植物在群落中的数量均呈增加趋势,但莎草类植物增幅不大,而杂类草植物则急剧增加。牧草品质随演替时间的延长而发生不同的变化:劣等牧草生物量在群落中呈下降趋势;中等和优等牧草生物量的变化趋势相同:随着演替时间的增加,均呈现幅度较大的增加趋势;而良等牧草生物量的变化则与之不同,生物量的峰值出现在演替的4-5年间。随着黑土滩的恢复演替,植物群落结构、功能群类型及草地生产性能均发生了重要变化。     

沙漠化对科尔沁沙质草地大型土壤动物群落的影响及其成因分析

为了解沙漠化对沙质草地土壤大型动物群落的影响,2008和2009年在科尔沁沙地研究了沙质草地沙漠化过程中土壤动物类群丰富度、多样性和个体密度的变化及其机制。结果表明,随着草地沙漠化的发展,土壤大型动物类群丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和个体密度明显下降,均匀度和优势度趋于增加,其中轻度和严重沙漠化阶段变化幅度最大;土壤动物群落组成不断变化,相似性降低,群落由多优势类群向单一优势类群,甚至无明显优势类群转化,致使群落发生逆行演替;沙漠化对草地土壤植食性动物影响相对较大,对杂食性和捕食性动物影响相对较小,导致群落功能群结构明显改变;草地沙漠化过程中,土壤动物群落的变化主要源于植被退化和土壤环境的恶化,特别是植被盖度和凋落物产量的下降以及土壤质地、有机质和养分状况的恶化,土壤温度、水分和pH的影响未达到显著水平。     

青藏高原东部乡土植物对高寒沙化草地土壤性质的影响

以青藏高原东部高寒沙化草地为研究对象,通过比较分析狭叶红景天(Rhodiola rosea)、硬秆仲彬草(Kengyilia rigidula)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和高山红柳(Salix cupularis)4种乡土植物对沙化草地的土壤理化性质、土壤酶活性及微生物生物量的影响,旨在为高寒草地沙化地生态植被的重建与恢复选择适宜的治理植物提供理论依据。结果显示:1)种植4种植物治理恢复5年后,土壤含水量均有显著升高(P0.05),土壤容重和土壤pH有不同程度的下降,垂穗披碱草处理下土壤含水量最高,与对照相较增加了357.70%;2)植被恢复显著提高了土壤中与碳氮磷循环相关的各种酶的活性(P0.05),其中狭叶红景天样地中的土壤纤维素酶、过氧化物酶、蔗糖酶、蛋白酶和磷酸酶活性最高,分别为对照的3.19、1.98、3.22、1.87和4.59倍。3)种植4种植物治理恢复5年后,不同土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)均有显著提高(P0.05),狭叶红景天的MBC、MBN和微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均为最高,分别为对照的4.39、3.46和1.27倍;4)种植狭叶红景天和高山红柳样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量呈极显著(P0.01)和显著(P0.05)相关,种植垂穗披碱草样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量相关性较差。研究表明,4种植物种植5年后,狭叶红景天对高寒沙化草地的土壤特性改善更明显。     

三江源退化高寒草原植物种间亲和性和土壤团聚体特征

为研究三江源地区不同退化程度的高寒草原土壤团聚体和种间亲和性特征,以轻度、中度、重度和极度退化草地为研究对象,对土壤特征和群落特征进行测定。结果表明：随着退化程度的加剧,同一土层相同粒径土壤颗粒的分形维数逐渐减小,>0.5 mm粒径土壤团聚体占比下降、平均重量直径减小,<0.5 mm粒径土壤颗粒的平均重量直径增大,各粒径团聚体分布受土层深度影响较小;中度退化草地物种多样性最高,其种间相关性也最为复杂;随退化程度加剧,正联结种对占比增大,而负联结种对占比下降,种对间的相关性和性质也发生显著变化;退化过程中土壤沙化明显,群落建群种发生变化、杂类草比例显著增加,种对间相关性趋于简单,种间竞争强度逐渐降低。因此,在草地退化过程中维持群落种间亲和性,可有效遏制土壤沙化和草原进一步退化。