连续封育过程中退化高寒草甸植被恢复能力分析

2012—2018年,选择香格里拉市小中甸镇退化高寒草甸为研究对象,观测和分析草地地上生物量及植物学组成在连续封育过程中的变化趋势,运用冗余理论、中度干扰假说、临界阈值理论和方法,探究草地的抵抗力、恢复力、临界阈值以及适宜载畜量。结果表明：①封育能够显著（P<0.05）提高草地地上生物量,因试验点生态环境条件和草地基本状况的差异,地上生物量在年度间的波动幅度及差异性不尽一致,但随封育时间的变化趋势均表现为幂函数型（Y=aX^b）;②依据地上生物量变化趋势推算,试验区退化高寒草甸的抵抗力为250.4~518.8 g/m²,草地恢复力为54.7~68.0个月,草地利用的临界阈值为420.6~588.7 g/m²;③草地适宜封育时间为2~5年,连续封育导致牧草生长冗余;封育5年后的草地适宜载畜量为1.1~3.4 个羊单位/hm²;连续封育7年后,草地中不可饲用植物（包括有毒有害植物）仍然占到15.3%~65.8%,草地适宜载畜量低下;④封育应结合除杂等措施,消减草群组分冗余,有效提高草地载畜量。     

封育对滇西北亚高山草甸群落及土壤的影响

2012年4月到2015年9月,在滇西北香格里拉县小中甸镇,以退化亚高山草甸为研究对象,测定封育条件下草地地上生物量、地下生物量、土壤容重、土壤水分和土壤有机质含量。结果表明:封育1~2年可显著提高草地地上现存量;连续封育4年后,草地地下生物量无显著变化,草地地上生物量增加了11.67倍,总生物量增加了0.74倍,有毒有害植物在地上现存量中所占比例仍然达到13.3%,对退化草地实施封育的同时应该结合除杂、补播等措施,可更有效地改善草地质量和提高草地生产力。对退化草地连续封育4年后,0~10 cm土壤容重显著降低而土壤含水量显著增加,10~40 cm土壤有机质显著增加。     

江河源头不同程度退化小嵩草高寒草甸草场的封育效果

通过对位于江河源头达日县的不同退化程度小嵩草Kobrecia parva高寒草甸3年的封育研究,结果表明:围栏封育对不同退化程度小嵩草高寒苹甸草场的总盖度及不同经济类群植物的益度、总地上生物量、不同经济类群植物的地上生物量及其组成、退化群落对未退化群落(原生植被)的相似性系数均有显著的影响。经过3年的封育后,草地植被总盖度、总地上生物量、禾本科和莎草科植物的盖度和地上生物量、群落的相似性系数均有不同程度的增加。轻度退化草地封育2-3午后,草地的优良牧草及可食杂类草不论是盖度还是地上生物量均高且占绝对优势,草地即可得到恢复;中度退化草地要靠封育恢复需要的时间可能会更长一些;重度和极度(黑土滩)退化草地,必须通过建植人工草地、结合补播、施肥、毒杂草防除等其它措施改良,以治本的工程措施为主。     

封育对蒿类荒漠草地植被地上生物量时间稳定性的影响

为明确退化草地恢复过程中草地植被地上生物量时间稳定性变化及影响因素,以天山北坡中段蒿类荒漠草地为对象,采用野外取样和室内分析的方法,测算了封育年限间(2,4,6 a)群落地上生物量时间稳定性及物种异步性等,结果表明：封育2,4,6 a蒿类荒漠草地地上生物量较对照依次提高38.83%,136.26%,87.21%(P<0.05)。封育2 a蒿类荒漠草地群落地上生物量时间稳定性较对照增加38.36%(P<0.05),而封育4,6 a则变化不显著;封育4,6 a蒿类荒漠草地物种丰富度较对照分别降低46.15%,15.93%(P<0.05),物种异步性降低20.13%,17.52%(P<0.05)。物种丰富度与地上生物量时间稳定性无显著相关,但物种异步性及优势种时间稳定性对群落地上生物量时间稳定性有正向促进作用。因此,封育有利于退化蒿类荒漠草地植物地上生物量的恢复,物种异步性和优势物种时间稳定性是驱动群落地上生物量时间稳定性的重要因子。     

青海湖北岸退化与封育草地土壤与优势植物中四种微量元素特征

为了研究退化、封育草地中植物形态与铜、锌、铁、锰等微量元素特征,选择青海湖北岸退化草地为试验样地,以围栏封育草地为对照,通过各类型草地样方调查以及典型植物中铜、锌、铁、锰等微量元素的对比分析,结果表明,退化草地较封育草地植物中铜、锌、铁、锰等微量元素的含量高,且与植物株高、盖度和地上生物量之间具有负相关关系。如:烂泥湾退化草地、封育草地植被中Cu分别为10.480和7.275 mg/kg,而土壤中Cu分别为13.99 和24.19 mg/kg,植物株高则为13.3和17.3 cm;退化草地中植物株高与Cu、Zn之间相关系数为-0.987 3和-0.986 6。退化草地植物中微量元素营养含量的蓄积性既是草地退化的结果,又是退化草地再退化的原因之一,也是其对外界环境变化的一种“应急”响应。     

乌鲁木齐市周边荒漠草地封育前后年间群落特征的变化

笔者以乌鲁木齐市周边荒漠草地作为研究对象,对封育前后年间草地植被高度、盖度和地上生物量进行比较分析。结果表明,荒漠草地在实施禁牧措施后,草地植被状况有所好转,植被高度平均升高,植被盖度平均升高,地上生物量平均升高。植被的群落演替过程也有明显的变化。随着封育时间延长,植被在高度、地上生物量上增加更加明显,盖度在封育第1年和第2年与封育前无明显差别,在封育第3年明显增加。从试验数据可以得知,封育后,荒漠草地植被高度、盖度和地上生物量与原来相比增加比较明显,并且随着封育期的延长,植被高度、盖度和地上生物量也逐渐在增加。故封育使荒漠草地植物盖度、高度和地上生物量增加,有利于荒漠植被的恢复。     

封育对云南马龙县退化山地草甸植物量的影响

以云南省马龙县山地草甸为研究对象,对封育3年的退化草地地上植物量和地下植物量的变化进行了测定和分析。结果表明,各退化梯度的草地在封育3年后均得以不同程度的恢复,但草地恢复效率差异很大,按草地恢复效率大小排序结果为：重度退化〉中度退化〉轻度退化。封育明显提高了退化草句群落的地上、地下植物量,各退化梯度草地封育区地上植物量增加速度排序为：重度退化〉轻度退化〉中度退化;各退化梯度封育区地下植物量增加速度排序为：重度退化〉中度退化〉轻度退化。     

施氮对退化天然草地主要物种地上生物量和重要值的影响

在内蒙古太仆寺旗退化天然草地连续两年进行不同施氮水平的试验,结果表明:施用尿素可显著提高退化草地主要植物种群和草地群落的生产力.施用尿素50kg/hm2对羊草和冰草地上生物量的增加效果最为显著,重要值明显提高,羊草取代星毛委陵菜成为群落中的主要物种;施用尿素75kg/hm2,羊草和冰草出现效应递减现象,糙苏的地上生物量显著增加,重要值也有所上升;施用尿素100kg/hm2,星毛委陵菜的地上生物量显著增加,盖度增大.从改良草地的效果来看,研究地区退化草地的适宜施氮水平为尿素50kg/hm2.     

施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响

草地退化已严重影响青藏高原高寒牧区畜牧业的发展,施肥是改良轻度退化草地的常用措施。2011-2012年,本研究以贵南县轻度退化草地为研究对象,2011年施加不同氮肥量（0,60,105,150,195和240 kg·hm^-2）和菌肥（45 m³·hm^-2）,探讨施肥在退化草地治理过程中对草地群落盖度、高度和地上生物量的影响。结果表明：施肥处理能够有效提高轻度退化草地植被群落的盖度、高度和总地上生物量,且施肥后次年轻度退化草地群落的盖度、高度和总地上生物量显著（P<0.05）优于当年。45 m³·hm^-2菌肥处理在当年的效果较好,195 kg·hm^-2氮肥处理在次年更佳,2012年7-10月地上总生物量均为最高,分别比不施肥处理分别高出44.3%,97.1%,123.0%和135.4%。不同草种对施肥的响应也不同,195 kg·hm^-2氮肥处理下,2011年禾草地上生物量较高,2012年莎草生物量高于禾草。综上,195 kg·hm^-2尿素施用量配合围栏封育的措施可用于贵南县轻度退化草地的植被恢复。     

施氮对退化草甸植被结构和生物量及土壤肥力的影响

在围栏内采用施氮肥作为调控措施,与围栏内不施肥作对照,旨在寻求治理退化草甸的最佳途径。结果表明,施氮肥能够明显改善草地植物种群结构,增加牧草种类,提高草地生物量,显著改善020 cm土层土壤肥力。随着施氮肥量增加,不同处理与对照之间草层分层高度差异显著、地上生物量差异极显著、020 cm土层土壤肥力显著提高;不同施肥处理间随着施氮肥量增加草层高度增加、地上生物量增大、土壤肥力增强,当施肥量超过225 kg/hm2时,草层高度、地上生物量和土壤肥力变化不明显。施肥量225 kg/hm2时对退化草甸草地恢复具有明显的效果。在围栏封育的基础上采用切耙松土、施肥是治理退化草甸草地有效而且可行的措施。     

典型草原封育过程中土壤种子库的变化特征

研究内蒙古巴林右旗退化草原围封不同阶段土壤种子库的数量和物种组成以及其与地上植被的关系。结果表明:随着封育年限增加,土壤种子库中物种数目呈增加趋势,一年生植物种类逐渐减少,多年生植物种类逐渐增加,至封育6年时一年生植物在典型草原群落中基本消失;土壤种子库密度随着围封年限增加而逐渐增加,表现为围封1年时草地土壤种子库密度平均为1192粒·m^-2,而围封10年时草地土壤种子库密度达到2544粒·m^-2,较围封1年的群落增涨53.1%。     

不同植被重建管理方式对沙质草地土壤及植被性质的影响

以陕北横山县雷龙湾乡恢复15年的退化沙质草地为研究对象,对未封育自然恢复、封育自然恢复、未封育人工恢复和封育人工恢复4种管理方式对植被和土壤性质的影响及二者的相关性进行了研究,以期为退化沙质草地筛选科学的植被恢复模式选择提供科学依据.结果表明:与流动沙地对照组相比较,经过15年的植被恢复4种管理方式均可不同程度的改善退化草地土壤及植被性质,地表植被高度、盖度和生物量分别提高0.12~1.03 m,12.70%~53.18%和7.27~29.08 g·m^-2,土壤容重降低0.12~0.27 g·cm^-3,土壤总孔隙度提高6.80%~17.01%,有机质、阳离子交换量、全氮及速效养分含量也显著提高.封育管理方式下植被与土壤的恢复效果优于未封育方式,人工植被恢复优于自然植被恢复,采取封育与人工植被恢复相结合的管理方式,严重退化沙质草地在植被恢复过程中植被与土壤特征形成了相互作用、相互影响的协调关系.为了促进农牧交错带退化沙质草地生态恢复,研究区应该采取封育与人工恢复相结合的植被恢复管理方式.     

藏北高寒草原群落维持性能对封育年限的响应

针对近年来退化高寒草原的恢复和合理利用的问题,对自然放牧、封育3年和7年的藏北申扎高寒草原设置样地,采用群落调查、收割法收集地上生物量,根钻法收集地下生物量等,比较分析不同封育年限下草地群落各生态指标。结果表明,高寒草原围栏封育后,随自然放牧到3年禁牧再到7年禁牧,植被高度持续增加,地上地下生物量、总盖度、物种多样性维持性能增加再降低,Pielou 均匀度指数在自然放牧草地最大。随封育年限延长,禾草类及莎草类植物功能群生物量及重要值显著增加,杂草类功能群生物量及重要值显著降低,说明封育措施有利于群落的正向演替。但通过对群落总盖度、地上生物量及群落种类组成与封育年限间关系进行统计分析表明,藏北高寒草原封育达3到5年后以1.23只羊单位/hm²的放牧强度放牧为佳。     

川西北退牧还草工程区围栏草地植被恢复效果的研究

通过对川西北草原退牧还草工程区围栏草地植被恢复效果的研究,结果表明,退化草地经围栏禁牧和休牧后,由于有效消除了放牧干扰,草地得到休养生息,开始不断改善和恢复,植物种类和数量增多,物种多样性提高,样地的物种多样性大小表现为：休牧＞禁牧＞对照;围栏样地地上生物量增加明显,平均比对照高出50.36%～88.77%;草群高度也明显增高,比对照平均高出36.79%～76.98%;草地总盖度变大,禁牧和休牧草地分别比对照提高了11.49%～17.28%。同时,草地质量明显提高,优良牧草开始增多,而毒杂草的种类和数量开始减少。综合评价,各年度退牧还草工程区内草地植被生态恢复效果良好。     

锡林郭勒放牧草地封育后植被恢复过程的研究

通过对不同时期(1987、1997、2003年)围封禁牧的草地与自由放牧草地的对比试验,研究了封育后锡林郭勒典型草原的恢复过程,结果表明:围封禁牧对草原植被的盖度、地上生物量、净生产力都有显著的影响;随禁牧时间的增加,群落覆盖度及生物量都有明显的增加;随着封育时间的延长,草原生态系统的物种多样性和丰富度都表现出先上升后下降的趋势;长期封育不利于草地物种多样性的提高。     

封育对干热河谷稀树灌草丛退化草地土壤种子库和植物多样性的影响

于2004年对金沙江干热河谷地区典型稀树灌草丛退化草地进行了围栏封育。在封育后第1年和第2年,以未围栏封育退化草地为对照,对草地土壤种子库和植被的物种组成、密度变化、多样性变化及土壤种子库与植被群落的相似性进行了调查和分析。结果表明,随着围栏封育年限的增加,土壤种子库密度和植物密度增加极显著（P〈0．001）,其物种组成主要以一年生草本为主。在围栏封育过程中,土壤种子库和物种丰富度明显下降,物种多样性降低,植被均匀性下降。随着封育年限增加,土壤种子库物种组成相似性指数和植被物种组成相似性指数均降低。     

不同生态恢复措施下宁夏黄土丘陵区典型草原植物群落数量分类和演替

进行植物群落数量分类和演替研究对退化草地生态恢复具有重要意义。以宁夏黄土丘陵区典型草原为对象,借助植被数量生态学方法,对封育、水平沟和鱼鳞坑3种生态恢复措施实施0(1年)、3、6、10和15年下的草地植物群落进行了数量分类,研究了群落演替序列及其与土壤因子的关系。结果表明:(1)应用双向指示种(TWINSPAN)结合除趋势对应分析(DCA),将研究样地植物群落类型划分为8个。(2)封育0~15年,植被演替序列为本氏针茅+百里香群落→本氏针茅+大针茅群落→百里香+本氏针茅群落→本氏针茅+大针茅群落→本氏针茅+铁杆蒿群落;水平沟和鱼鳞坑整地后1年到15年,植被演替序列分别为沙打旺+白草群落→早熟禾+赖草群落→本氏针茅+百里香群落→百里香+赖草群落→本氏针茅+大针茅群,沙打旺+白草群落→早熟禾+本氏针茅群落→本氏针茅+百里香群落→百里香+本氏针茅群落;随着恢复年限增加,鱼鳞坑和水平沟措施下植物优势物种变化总趋势是根茎型—疏丛型—密丛型植物,但也存在非线性或螺旋式的变化; 3种恢复措施下,植物群落盖度和地上生物量随恢复年限增加呈上升趋势,其中封育草地增加速度最快,鱼鳞坑最慢。(3)除趋势典范对应分析(DCCA)表明,土壤容重、有机质、真菌、全磷和蛋白酶是影响该区植物群落分布的主要土壤因子。     

返青期休牧对退化高寒草甸植被的影响

该项研究试图通过返青期休牧达到快速恢复退化高寒草甸植被的目的,于2015年5-7月在青海省祁连县默勒镇春季草场上进行返青期休牧试验。通过调查3个休牧样地和3个放牧样地,研究草地主要植被的株高、盖度和地上生物量等植被状况和高原鼠兔有效洞口的数量,从而评估返青期休牧对退化草地植被的影响。结果表明:返青期休牧时,草地的牧草高度、群落盖度和地上总生物量相对于放牧草地分别提高了165%,4%和77%,毒草生长明显受到了抑制,且其生物量下降了50%,高原鼠兔有效洞口数下降了72%。因此,我们认为在高寒草地过牧的关键时期实施返青期休牧可快速恢复退化草地植被,为高寒草地的合理利用提供了有效措施。