退化伊犁绢蒿荒漠草地群落特征与地面光谱反射率相关性分析

利用便携式光谱仪,采集围栏内外伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地群落的光谱反射率,并测定其群落数量特征,研究两者之间的相关性,围栏内外对比,并筛选出敏感波段进行回归分析,建立预测模型。结果表明:围封的退化伊犁绢蒿荒漠草地得到了一定恢复;一阶微分后的光谱数据与草地群落的相关性明显提高,归一化不但可以提高相关水平,更加突出了围栏内外的差异;根据筛选出的敏感波段做回归分析,比较显著性和相关性,确定预测模型,围栏外盖度以677.4~729.6nm波段建立,y=-232746x3+65081x2-5386.9x+165,相关系数达到0.82(P0.01),围栏内盖度以622~754.3nm波段建立,y=-1040.5x2+526.78x-8.3912,相关系数为0.73(P0.01);围栏外地上生物量以1 904nm和624.8~734.9nm波段建立,y=0.0773x2-6.5177x+159.41,y=10.46e8.7018x,相关系数分别为-0.86(P0.01)和0.86(P0.01);围栏内地上生物量以622~729.6nm波段建立,y=2875x2-328.02x+46.013,相关系数为0.82(P0.05),而地面光谱反射率及两种处理方法与群落的平均高度、密度相关性较低。     

基于高光谱遥感的退化伊犁绢蒿荒漠草地群落盖度估算

实地测定不同利用状态的退化伊犁绢蒿荒漠草地群落覆盖度,获取草地的地面光谱和相对应的HJ-HSI高光谱影像两种数据,并通过植被指数和筛选波段变量估测相应的植被覆盖度。结果表明:利用两种高光谱数据构建的回归模型所选用的光谱变量和波段变量不一致,地面实测光谱的回归方程决定系数大于HJ-HSI光谱数据,利用地面光谱对较低决定系数的群落盖度估测模型进行纠正,精度有一定的提高;不同光谱数据估测盖度的最佳模型精度均在85%以上,围栏封育区模型均由敏感波段反射率的归一化值构建,围栏外重度退化区模型均由DVI构建,围栏外中度退化区模型可由光谱变量R_r、R_n构建。     

退化伊犁绢蒿荒漠草地高光谱特征分析

利用SVC HR-768 便携式光谱仪测定围栏内、外不同退化梯度伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）荒漠草地植物群落的光谱反射率,以及该类草地退化过程中的优势种伊犁绢蒿（减少种）、叉毛蓬（Petrosimonia sibirica）（增加种）、萹蓄（Polygonum aviculare）（侵入种）和裸地的光谱反射率,为实现伊犁绢蒿荒漠草地的高光谱遥感监测奠定基础。结果表明：在近红外波段,特征种与裸地的光谱反射率为裸地>萹蓄>伊犁绢蒿>叉毛蓬。萹蓄光谱反射率对退化草地植物群落的反射特征影响很小。退化草地植物群落冠层光谱反射率主要受伊犁绢蒿和叉毛蓬反射特征的影响,与优势种重要值成正相关关系,中度退化草地植物群落光谱反射率为围栏内>围栏外;重度和极度退化草地植物群落光谱反射率为围栏内<围栏外。     

围栏封育下蒿类草地群落变化的研究

本试验在退化的蒿类半灌木荒漠草地中分别设置围栏4年(2005年4月实施围栏)和围栏2年(2008年4月实施围栏)两个处理,并以全年放牧草地作为对照,对不同围栏年限下伊犁绢蒿草地群落的变化规律。(1)草地植被在围栏中,围栏4年的总盖度、平均高度均显著高于未围栏的相应指标(P<0.05),而围栏2年与未围栏的总盖度、平均高度之间均没有显著性差异(P>0.05),围栏4年与围栏2年草地间也存在显著性差异(P<0.05)。但群落密度和物种数变化均不明显。同时,围栏封育对蒿类半灌木草地植物地上总生物量和建群种伊犁绢蒿生物量的影响都表现为:围栏4年>围栏2年>未围栏,但随着季节的变化,地上总生物量呈现逐渐下降趋势,而伊犁绢蒿生物量呈现"V"字型曲线。(2)随着围栏时间的增加,围栏封育内短命植物数量逐渐较少,而适应当地气候条件的新疆落芒草却逐渐增多,伊犁绢蒿的重要值也增加较快,在群落中处于绝对优势地位。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠群落特征及草场质量的影响

以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,研究不同封育年限对伊犁绢蒿荒漠草地植被群落特征、物种多样性及草场质量指数的影响.结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地总盖度、密度及生物量,随封育时间的增加呈先降后升再降的波动变化,且以封育6年达到最高;围栏封育有利于伊犁绢蒿、木地肤(Kochia prostrata)的生长与恢复,生物量较对照区分别提高了158.63%~221.44%,100%,且封育9年时伊犁绢蒿重要值恢复到首位;封育后群落的物种多样性指数较对照区均有增加,且随封育年限的增加呈现先增后减再增趋势;通过群落物种多样性分析认为,封育9年后伊犁绢蒿荒漠草地尚未恢复到原始顶级状态;以草地的生产力与经济效益来考虑,初步推测封育5年为该区域伊犁绢蒿荒漠草地的最佳围栏时间.     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠群落特征的影响

本研究以新源县和呼图壁县典型的伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠为研究对象,采用野外调查的方法,测定封育区和放牧区伊犁绢蒿荒漠植被生态经济类群、群落特征及其多样性,研究不同气候区荒漠群落特征对封育的响应规律,为草地资源的合理利用提供一定的基础资料和科学依据。结果表明:1)封育围栏内,草原植物群落的高度、盖度、密度和生物量有大幅度提高,显著高于围栏外(P0.05);2)在封育围栏内,草地群落Pielou均匀度指数增大,香浓指数和Patrick指数减小,伊犁绢蒿荒漠植被恢复明显。     

围栏封育下伊犁绢蒿荒漠草地特征植物高光谱特征变化分析

为研究围栏封育对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地的改善情况,利用便携式光谱仪对不同封育年限的围栏内外实测的半灌木伊犁绢蒿、一年生草本叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和短命植物涩芥(Malcolmia maritima)的高光谱数据进行分析。结果表明,伊犁绢蒿、叉毛蓬和涩芥三者在可见光波段具有明显的差异性,与植物生态生理特征有关,可利用350~680 nm内三者光谱反射率的差异进行区分;伊犁绢蒿的红边斜率在不同封育年限下均表现为围栏内大于围栏外,而叉毛蓬的红边斜率表现为围栏内小于围栏外,涩芥在平台处光谱和红边特征上与其生理生态特征无明显相关性。     

围栏封育对伊犁绢蒿种群构件生长和生物量分配的影响

为了解围栏封育对放牧采食目标植物资源分配格局和生态策略的影响,以新疆伊犁绢蒿(Seri phidium transiliense)荒漠草地建群种伊犁绢蒿种群为研究对象,从构件的数量特征、形态可塑性、生物量及其分配格局进行分析.结果表明:围栏封育后伊犁绢蒿构件大小和构件数量显著增加(P＜0.05),地上同化构件和生殖构件分配增加,种群的更新能力和可利用性得到改善;围栏封育后伊犁绢蒿种群采用了生殖投资增加、营养生长减少和储藏分配不改变的生物量分配对策,在围栏封育和发育时期改变后均存在生物量分配的权衡,营养生长和生殖之间存在负相关关系;伊犁绢蒿可以在放牧压力下通过增加其形态性状和生物量分配的可塑性来适应变劣的环境,而围栏封育后,则通过增加生殖生长投资提高其适合度.因此,围栏封育是伊犁绢蒿维持其种群持续更新能力和恢复其在群落中地位的有效手段.     

新疆伊犁绢蒿荒漠草原恢复重建技术及改良对策

伊犁绢蒿荒漠是新疆荒漠草地的重要组成部分,但是目前80%出现不同程度退化,以伊犁绢蒿为优势种的草地群落已大面积演替为以一年生植物为主的草地群落,草地失去了原有的利用价值。本文概述了伊犁绢蒿荒漠草原退化的过程和原因,着重对伊犁绢蒿荒漠草原恢复重建技术介绍,提出保护和恢复该类草原的应对措施和改良对策。     

封育对伊犁绢蒿种群营养元素分配格局及贮量的影响

以绢蒿(Seriphidium)荒漠草地上的伊犁绢蒿(S.transiliense)为研究对象,从不同构件的生物量、碳（C）与营养元素含量、贮量及分配格局入手,研究围栏封育对其资源分配格局和生态策略的影响。结果表明,在围栏封育3～4年时,伊犁绢蒿根中磷(P)含量和根颈、生殖枝中氮(N)含量以及根颈、营养枝中钙(Ca)含量均显著增加(P<0.05)。除Ca、镁(Mg)外,其他营养元素贮量在围栏封育后显著增加(P<0.05);随着退化梯度的减轻,生殖枝、营养枝生物量与C贮量均呈增加趋势,围栏封育使其进一步增加。围栏封育后,生殖枝的N、钾(K)分配比例与营养枝Ca、Mg、C的分配比例均增加,根颈的N/C增加,生殖枝的N/C则显著增加(P<0.05)。上述结果表明,围栏封育后绢蒿荒漠草地土壤供给营养元素的能力增加,伊犁绢蒿在营养生长和生殖生长上的资源投入增加,有利于伊犁绢蒿种群的生态恢复。     

阿坝牧区草地不同利用方式与程度对植被碳含量的影响

为探讨不同利用方式与程度对草地植被碳含量的影响,对阿坝牧区不同利用方式草地(封育天然割草地、人工栽培、放牧草地)和植物生长季不同利用程度草地植被的地上部分、地下根系和枯落物的碳含量进行调研。结果表明,1)草地地上植被碳含量在不同利用方式上表现为封育天然割草地、冬春放牧草地和人工栽培草地显著高于夏秋放牧草地(P<0.05);生长季不同利用程度上冬春和夏秋轻度放牧草地显著高于重度和中度放牧草地(P<0.05)。2)草地枯落物碳含量在不同利用方式与程度上差异均不显著。3)从根系总碳含量来看,不同利用方式上夏秋放牧草地和封育天然割草地显著高于冬春放牧草地和人工栽培草地 (P<0.05);生长季不同利用程度上夏秋中度和轻度放牧草地显著高于夏秋重度和冬春放牧草地(P<0.05),且各种利用方式与程度草地地下根系总碳含量均从表层向下依次显著的递减(P<0.05),0~10 cm 的根系碳含量占总量的65%以上,10~30 cm各草地根系碳含量差异不显著(P<0.05)。通过数量关系得出,草地植被碳含量在利用方式上表现为封育天然割草地(356.509 g/m²)>冬春放牧草地(297.780 g/m²)>人工栽培草地(164.953 g/m²)>夏秋放牧草地(137.577 g/m²),地上植被碳含量分别为地下根系碳含量的15.334,17.130,9.167和5.146倍;在生长季不同利用程度上表现为冬春放牧草地(297.780 g/m²)>夏秋轻度放牧草地(217.002 g/m²)>夏秋重度放牧草地(113.849 g/m²)>夏秋中度放牧草地(81.882 g/m²),地上植被碳含量分别为地下根系碳含量的17.130,8.636,4.412和2.430倍。利用方式和放牧强度是影响草地植被碳含量的重要因素。     

青海湖地区线叶嵩草型中度与重度退化草地群落的比较研究

通过对青海湖地区线叶嵩草型中度与重度退化草地群落的比较研究,结果表明,在中度到重度退化进程中,随着退化程度的加重,草地植物群落的盖度、物种数、多样性及均匀度指数均下降,中度与重度退化样地地上植物类群及总植物量季节动态均呈现明显的“单峰”曲线,其峰值同时出现在8月下旬,在植物生长季,主要植物类群地上植物量季节动态具有明显的差异。地上总植物量季节积累动态均可用曲线y=ea bx(生长曲线)很好拟合。中度退化样地的净初级生产力高于重度退化样地,但由于在牧草返青期放牧使中度退化样地禾草类在草群中所占的比例小于重度退化样地。     

季节放牧对典型草原植物群落不同生长季特征的影响

在内蒙古典型草原区建立放牧试验平台,研究秋季、冬季和初春放牧对草地植物返青期土壤温湿环境和植物生长以及生长旺季植物群落地上生物量及其构成的影响。结果表明:在草地返青季,秋季放牧草地表层土壤湿度相对于其他处理显著降低,而温度相对升高;土壤表层湿度与草地枯落物总量、立枯量呈显著正相关;秋季和冬季放牧显著降低草地返青期的地上生物量;秋季放牧显著降低优势植物地上生物量;而初春放牧不影响草地返青期的群落生物量。在生长旺季,初春放牧草地群落及其高大优势植物大针茅和羊草的生物量显著增加,而其下层的糙隐子草和杂类草生物量显著减少。     

兰州市区七叶树土壤养分状况研究

对兰州市城关区、七里河区、安宁区和西固区的七叶树的立地土壤在春、夏和秋季采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,调查研究了其生长环境中的土壤养分状况。通过对相关指标的测定以及对各项指标的综合分析,结果表明:(1)土壤养分状况表现为:春季夏季秋季,pH表现为,秋季夏季春季;(2)4个区域的土壤养分状况不尽相同,从高到低顺序依次为:城关区七里河区安宁区西固区。除速效K外,有机质、水解N、有效P的含量整体较低,pH整体较高,土壤质量较差。     

短花针茅草原群落特征对全年放牧和春季休牧的响应

本文以内蒙古高原短花针茅草原为研究对象,研究全年放牧和春季休牧下草地植被在盖度、重要值,植物功能群生物量、多样性等的响应。结果表明,春季体牧下草地主要植物种盖度较高,其中春季零放牧＋夏季适度放牧＋秋季适度放牧效果最好。春季休牧＋夏季适牧＋秋季适牧处理下短花针茅的重要值较低,但是无芒隐子草重要值高于春季体牧＋夏季重牧＋秋季重牧处理,碱韭重要值低于春季休牧＋夏季重牧＋秋季重牧处理,银灰旋花则相反。春季休牧处理下植被群落的地上生物量和Shannon多样性指数显著高于其他放牧处理（P〈0．05）,其中春季休牧＋夏季适牧＋秋季适牧处理最为明显。     

基于HJ-1A卫星数据的高寒草地氮素评估-以青海省贵南县及玛沁县高寒草地为例

基于HJ-1A HSI卫星遥感资料,结合2014年青海省玛沁县、贵南县研究区高寒草地野外实测数据,建立了高寒草地氮素含量的估测模型,并对模型进行了精度评价,筛选出最优反演模型,分析了研究区高寒草地氮素的空间分布。结果表明,1)高寒草地HSI的原始光谱反射率、一阶导数光谱反射率及去包络线光谱反射率与地面实测氮素含量有一定的相关性,特别是吸收特征波段1(750.95~791.95 nm)和吸收特征波段3(889.03~921.30 nm)与氮素含量具有显著的相关性;2)基于吸收特征波段1构建的波段深度指数BD_767.99可以较好的估测研究区高寒草地氮素含量,利用此变量拟合的线性回归模型可以解释研究区高寒草地氮素含量变化的44%,模型估测精度可达81.6%;3)贵南研究区氮素含量的空间变异较大,整体而言,西北部和西南部地区氮素含量较高,东北部地区氮素含量较低;玛沁研究区氮素含量的空间变异较小,草地氮素含量水平整体较低。     

青海湖地区紫花针茅型中度与重度退化草地光能转化效率的研究

通过青海湖地区紫花针茅型中度与重度退化草地群落光能转化效率的研究,结果表明,中度与重度退化样地地上部分固定能量的季节动态基本相同,都呈“单峰”曲线,在8月下旬地上部分固定的能量达到最大值,其值分别为194188KJ/m2、872.61KJ/m2。两退化样地植物群落地上部分现存量的热值大于凋落物的热值,以植物生长旺盛期热值含量最高,枯黄期次之,返青期最低。地上部分植物量与能量固定之间呈极显著的线性正相关,地上植物量每增加1g/m2,中度与重度退化样地植物群落贮存的能量将随之分别增加18.687KJ/m2、18.055KJ/m2,在地上0￣10cm区间中度与重度退化样地固定的能量分别占地上总能量的79.25%、81.15%。中度与重度退化样地地上部分对总辐射转化率的变幅分别为-0.076￣0.13、-0.022￣0.045,对太阳总辐射的转化率分别为0.03%、0.013%。     

青海湖地区紫花针茅型中度与重度退化草地光能转化效率的研究

通过青海湖地区紫花针茅型中度与重度退化草地群落光能转化效率的研究，结果表明，中度与重度退化样地地上部分固定能量的季节动态基本相同，都呈“单峰”曲线，在8月下旬地上部分固定的能量达到最大值，其值分别为194188KJ／m^2、872．61KJ/m^2。两退化样地植物群落地上部分现存量的热值大于凋落物的热值，以植物生长旺盛期热值含量最高，枯黄期次之，返青期最低。地上部分植物量与能量固定之闻呈极显著的线性正相关，地上植物量每增加1g／m2，中度与重度退化样地植物群落贮存的能量将随之分别增加18．687KJ／m^2、18．055KJ/m^2，在地上0-10cm区间中度与重度退化样地固定的能量分别占地上总能量的79．25％、81．15％。中度与重度退化样地地上部分对总辐射转化率的变幅分别为-0．076-0.13、-0.022-0．045，对太阳总辐射的转化率分别为0．03％、0．013%。     

Effects of 34 Years of Experimentally Manipulated Burn Seasons and Frequencies on Prairie Plant Composition

Historically, tallgrass prairie burns occurred at many seasons and frequencies. Currently, tallgrass prescribed burns often occur annually in the spring, usually for cattle forage production. Altering burning season and frequency is known to affect plant composition and biomass production, but researchers are still uncertain how burning season and frequency interact. We present the long-term effects of a factorial combination of different burn seasons (spring, summer, autumn, or variable [rotated through seasons]) and frequencies (annual or quadrennial) on the plant composition and biomass production of an ungrazed, restored tallgrass prairie in eastern Nebraska, United States. The experimental plots were established in 1978 and visually surveyed for baseline data in 1979 and 1981. Experimental burn treatments were begun in 1982. Plots were visually surveyed until 2011 with the following results: 1) annual spring and summer burns increased C₄ graminoid abundance; 2) annual autumn burns increased forb abundance; 3) burn season had little effect on plant composition for quadrennial burns; and 4) variable season burns generally led to plant composition that was intermediate between annual spring/summer and annual autumn burns. We also clipped biomass to estimate aboveground annual net primary production (ANPP) in 2015, a year in which both annual and quadrennial burns occurred. Total ANPP did not differ significantly between burn frequencies nor between spring and autumn burns (772 g m^? 2 average) but was lower in summer burns (541 g m^? 2). ANPP results were similar to visual surveys, with significantly higher C₄ graminoid ANPP in spring than autumn burns and significantly lower forb and C₃ graminoid ANPP in spring than autumn burns. Overall, these results suggest autumn burns can increase forb and C₃ graminoid abundance, without strongly affecting total ANPP relative to spring burns. Future studies should compare plant and livestock production between spring and autumn burns in grazed fields.     

甘南玛曲不同年龄欧拉型藏羊放牧采食量季节动态研究

为确立高寒地区天然草地欧拉型藏羊放牧采食量的季节动态变化,本试验采用TiO₂外源指示剂法和瘤胃尼龙袋法分别测定欧拉型藏羊不同季节排粪量和牧草消化率从而计算放牧采食量。结果表明:玛曲高寒草地牧草干物质消化率(DMD)和粗蛋白(CP)含量夏季显著(P < 0.05)高于冬春季与秋季;欧拉型藏羊各年龄段排粪量3季差异显著(P < 0.05)且秋季 > 夏季 > 冬春季;随着年龄增长,欧拉型藏羊三季牧草采食量均有增大的趋势,同年龄段不同季节的藏羊采食量和代谢采食量(除4岁母羊)差异显著(P < 0.05)且秋季 > 夏季 > 冬春季;各年龄段藏羊累计牧草消耗量(AFC)差异显著(P < 0.05)分别为339.37,757.58,1185.93和1655.61 kg。由此可见,牧草干机物质消化率、排粪量和采食量夏秋季较高、冬春季较低,随着年龄增大排粪量和采食量有增高的趋势。因此,在高寒牧区应提倡草地季节性畜牧业,充分考虑牧草营养与动物营养需求之间的耦合性来提高经济和生态效益。