放牧和围封对藏北高寒草原紫花针茅群落生物量分配及碳、氮、磷储量的影响

草地围封工程是改善退化草原生态环境和促进牧区经济可持续发展的一项重大举措。以典型高寒草原紫花针茅(Stipa purpurea)群落为研究对象,选取自由放牧、围封4年和围封8年3块样地,比较分析不同草地管理方式下群落生物量分配和碳(C)、氮(N)、磷(P)储量差异。结果表明,自由放牧、围封4年和围封8年的群落地上生物量分别为46.12、146.40和256.44 g·m-2,0-15 cm土层根系生物量分别为274.74、214.87和764.59g·m-2,15-30 cm土层根系生物量分别为17.80、17.56和31.64 g·m-2;围封显著促进了植被群落的增长(P0.05),其中对围封4年的优势种紫花针茅和青藏苔草(Carex moorcroftii)总生物量影响最显著(P0.05)。围封显著提高了植物群落地上部分C、N、P储量,其中围封8年样地营养元素储量最高(P0.05)。研究结果有助于揭示草地围封工程对藏北高寒草原紫花针茅群落物质分配的影响,为评估该区域退牧还草的生态效应提供了基础数据。     

滹沱河河漫滩草地苔草群落生物量研究

调查了山西省滹沱河河漫滩草地苔草群落的结构和生物量,结果表明:苔草群落的总生物量为13738kg/hm2,其中地上部分(叶、茎)生物量为3388kg/hm2,地下部分(根)生物量为10350kg/hm2。建群种针状苔草、披针叶苔草的生物量为5008kg/hm2,占群落总生物量的36.46%。群落地上生物量与地下生物量的比值为0.33。此外,还讨论了种的生物量与生物学特性以及群落组成结构与生物量的关系。     

西藏不同草地类型群落根系分布特征与土壤因子的关系

选取西藏高原高寒沼泽化草甸、高寒草甸、高寒草原3类草地类型的典型样地,于2016年在植被生长季获取0~30cm土层的根系生物质、土壤粒径和养分变化特征,分析不同植被群落根系分配规律及其与土壤因子之间的关系。结果显示,3类植被群落根系生物质分别为14.33、4.54、1.23kg/m2,根系垂直分布呈"T"字形,90%以上的生物质分布在0~20cm土层;根据土壤粒径组成,高寒沼泽化草甸和高寒草甸土壤可定性为粉质壤土,高寒草原为沙质壤土;土壤有机质、全氮和全磷变化规律与根系分布格局一致;根系分布与土壤粉粒、有机质、全氮、全磷呈极显著正相关(P0.001),与砂粒含量呈极显著负相关(P0.001),且呈现不同拟合曲线。表明根系分布受土壤理化特性的制约,要充分结合根-土关系进行分析,才能更准确地为草地保护和合理利用提供有力的数据支撑。     

滹沱河河漫滩草地苔草群落生物量研究

调查了山西省滹沱河河漫滩草地苔草群落的结构和生物量。结果表明：苔草群落的总生物量为13738kg／hm^2。其中地上部分(叶、茎)生物量为3388kg／hm^2。地下部分(根)生物量为10350kg／hm^2。建群种针状苔草、披针叶苔草的生物量为5008kg／hm^2。占群落总生物量的36．46％。群落地上生物量与地下生物量的比值为0．33。此外。还讨论了种的生物量与生物学特性以及群落组成结构与生物量的关系。     

放牧对藏北高寒草地优势种和伴生种生物量分配的影响

以藏北高寒草地优势种紫花针茅（Stipa purpurea）和伴生种小叶棘豆（Oxytropis microphylla）为研究对象,探讨围封和放牧草地中两种植物在叶、茎、根间生物量分配的差异性。结果表明：放牧对紫花针茅和小叶棘豆的叶、茎的质量比影响显著,两者叶-茎和叶-根的异速生长指数均升高,根-冠的异速生长指数均降低,植株叶-茎和叶-根的异速生长关系出现趋同化。种间根、茎和叶生物量分配存在显著差异性,小叶棘豆叶-茎、叶-根和茎-根的异速生长指数均大于紫花针茅。放牧改变了植物各器官间的权衡策略,紫花针茅在叶-茎权衡关系中更益于茎的生长,小叶棘豆更益于叶的生长;在叶-根和茎-根权衡关系中,小叶棘豆更倾向于叶,紫花针茅则更倾向于茎;相对于根系,两者均在放牧后分配更多资源到地上部分。放牧环境和种间差异导致的植物各器官间生物量分配的变化对群落组成演替有着重要意义。     

青藏苔草形态特征及生物量分配沿水分梯度的变化

为分析湿地植物形态与生物量可塑性对土壤含水率的响应，本文以青藏苔草(Carex moorcroftii)为研究对象，沿土壤水分梯度设置样地，分析根、茎、叶形态及生物量的变化。结果表明：随土壤含水率降低，叶片数量、残存叶基数量、茎基直径、根状茎长度和分蘖芽数量均增加，而叶长、分蘖芽和根状茎直径减小；根系表面积、根系平均直径、总根体积、地下(BB)、地上(AB)生物量、BB/AB值均随土壤含水率降低呈减小趋势，而总根长呈增大趋势；营养器官形态特征可塑性强弱表现为：根>茎>叶。在生境干旱化过程中，青藏苔草叶片长度缩短、数量增多，在缩短输导距离的同时保持植株的叶面积，同时青藏苔草会增加分蘖芽数量与根状茎长度以增强对空间的占据能力，增加根长以吸收利用深层土壤水分，根、茎、叶形态特征具有一定的可塑性，但生物量的降低限制了青藏苔草在干旱生境中的分布。     

高山嵩草—苔草草地的植被演替

本文以生态位理论为指导,就广泛分布于青藏高原的嵩草—苔草草地在放牧条件下演替的过程和机理进行了研究,结果表明这类草地在放牧条件下演替有四个阶段:珠芽蓼+线叶嵩草—苔草群落(Ⅰ);线叶嵩草+苔草—垂穗鹅观草群落(Ⅱ);线叶嵩草+苔草—毛茛+甘肃马先蒿群落(Ⅲ);苔草+多茎委陵菜—毛茛+钝叶银莲花群落(Ⅳ);其衰退序列是Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ。封育可使群落中优良牧草的生态体积增大,使草地向进展方向演替。     

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。     

三江源区高寒草地根系-土壤C、N、P生态化学计量特征

植物生态化学计量学及内稳性特征对于研究 C、N、P 元素与植物生长之间的关系、限制性养分的判断、生态系统的稳定性等方面有重要意义，但对高寒草地生态系统的相关研究报道较少，鉴于此，以三江源区 4 类高寒草地为研究对象，测定并分析了根系与土壤 C、N、P 生态化学计量关系特征以及根系生态化学内稳性特征 。 结果表明 ，不同类型高寒草地 0~20 cm 植物根系 C 含量平均为 27. 42%~44. 8%；0~20 cm 根系全 N 含量平均为 1%~1. 68%；0~20 cm 根系全 P 含量平均为 0. 07%~0. 16%。高寒草原植物根系各指标均具有内稳性特征；高寒草甸植物根系 C∶N 属于弱内稳态；沼泽草甸植物根系 P 属于敏感态，N∶P 是弱内稳态；人工草地植物根系 N 是弱敏感态，根系 P 是敏感态。说明高寒草原植物根系具有相对较高的内稳性，可能是其能适应极端环境胁迫的原因；高寒草甸植物根系 C、N 含量受土壤环境的影响较大，沼泽草甸和人工草地植物根系 N、P 含量受土壤环境影响较大。高寒草原、高寒草甸、沼泽草甸、人工草地根系 C∶N 分别为 19. 35、20. 68、19. 7、46. 02；根系 C ∶P 分别为 443. 03、208. 08、183. 71、360. 29，根系 N∶P 分别为 23. 14、10. 17、9. 28、7. 77；高寒草地根系 C ∶N 和 C∶P 均低于全球植物根系平均水平 48. 25 和 1 158. 00，说明三江源区草地 N、P 元素利用效率较高；高寒草原植物根系 N∶P 高于全国平均水平 13. 5，其他 3 类高寒草地均低于全国平均水平 13. 5，此结果为各类草地后续进行植物生长限制因子的判断提供重要的科学依据。     

补播禾草对玛曲高寒沙化草地植物生态位特征的影响

研究了玛曲高寒沙化草地植物群落特征,探讨补播禾草对物种多样性和植物量的影响。结果表明,补播第2年各处理的重要值均以异针茅为最大,说明补播没有使异针茅的优势地位受到太大影响,异针茅为玛曲当前高寒沙化草地的优势种,乳浆大戟生态位宽度最大,为0．992,生态位重叠最大发生在紫羊茅和异针茅,以及紫羊茅和乳浆大戟之间,为0．997。补播后随着禾草种类数量的增加,能提高高寒草地的质量,是提高退化高寒草地生产力的有效手段。     

不同沙化程度草原地下生物量及其环境因素特征

为探讨草原沙化演替过程中地下生物量的变化规律,以内蒙古正蓝旗温性草原区为例,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地下生物量的垂直分布格局及其土壤环境特征。结果表明,1)草地地下生物量由土壤表层向深层急剧下降,总体呈“T”形分布,0~30 cm土层地下生物量占总地下生物量的80%以上;随着草原沙化程度的加剧,地下生物量呈显著下降趋势(P<0.05),未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地的地下生物量平均密度分别为2 598.67,2 318.45,390.26,117.25 g/m²。2)土壤温度随深度的增加而降低,30 cm以下土壤温度基本保持稳定;沙化草地深层土壤含水量略高于表层含水量,未沙化草地土壤保水能力优于沙化草地。3)在草原沙化演替进程中,土壤理化性质发生了一系列变化,与未沙化草地相比砂粒含量显著增加(P<0.05),沙化草地砂粒含量占90%以上;温性草原土壤pH值总体属于中性,各类型沙化草地间差异不显著(P>0.05);随着沙化程度的加剧,土壤有机质、全氮和速效氮含量均值较未沙化草地显著下降(P<0.05)。     

青藏高原东部不同草地类型土壤养分的分布规律

调查分析了青藏高原东部高寒草甸、高寒灌丛草甸、亚高寒草甸、沼泽化草甸、荒漠化草原、林间草地、盐渍化沼泽土壤碳氮磷含量垂直分布特征。结果表明,7种草地类型中,土壤有机碳含量大体随着土层的深入而降低,0~15 cm土层土壤有机碳的累积量从高到低依次为林间草地>高寒灌丛草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>盐渍化沼泽>亚高寒草甸>荒漠化草甸(P<0.05);随土层深度变化土壤全氮含量与有机碳相似,0～15 cm全氮累积量从高到低依次为沼泽化草甸>林间草地>高寒灌丛草甸>高寒草甸>盐渍化沼泽>荒漠化草原>亚高寒草甸(P<0.05);荒漠化草原、林间草地和土壤全磷含量随土层深度无明显规律性,0～15 cm土层全磷累积量由高到低依次为高寒灌丛草甸>沼泽化草甸>高寒草甸>盐渍化沼泽>亚高寒草甸>荒漠化草原>林间草地(P<0.05);随土层深度的增加不同草地类型养分含量顺序不同。除沼泽化草甸,不同草地类型下土壤有机碳与全氮呈显著正相关。     

川西北地区沙化草地特征研究

高寒地区沙化草地草本植物多样性恢复是沙化治理过程中的重要环节。迄今为止,较为全面分析高寒沙化草地土壤因子与草本群落物种多样性的研究较少。为明确高寒草原沙化草地土壤因子与地上草本群落物种多样性的关系,于2014年7月,在川西北高寒地区通过调查和采样分析来研究不同草本群落物种多样性和不同土层土壤因子之间的关系。结果表明：随着沙化,草地草本群落由湿生型向旱生型转变;沙化草地草本群落物种多样性降低;沙化草地土壤水分和土壤碳、氮、磷含量降低;5~15 cm土壤水分、0~15 cm土壤铵态氮含量、0~15 cm土壤全磷含量和地上草本群落物种多样性显著（P<0.05）相关。在高寒草地沙化治理过程中,恢复地上草本群落物种多样性应该充分考虑不同土层土壤水分含量、铵态氮含量和全磷含量的影响。     

疏勒河上游地区植被物种多样性和生物量及其与环境因子的关系

物种多样性与生物量及其环境因子的关系是生态学和环境科学领域的热点问题,而多年冻土退化的生态效应是冰冻圈科学研究的重要内容之一。因此,本研究以疏勒河上游地区21处试验样地的9种类型植被为对象,初步分析物种多样性和群落盖度、生物量及其同海拔梯度、土壤理化性质和多年冻土区活动层厚度的关系。结果表明,物种多样性与群落盖度、生物量存在显著的“单驼峰型”关系,同海拔梯度关系满足“中度膨胀”理论。另外,0～40 cm深度土壤中有机质和全氮含量高,速效养分含量适中,而pH值、全钾和全磷低,则使植被群落盖度升高、生物量增加,物种多样性表现出先增加后减少的趋势,而具有高饲用价值的莎草科类植物增多,杂草类植物减少。定量分析表明,多年冻土退化,活动层厚度增加,土壤pH值升高,有机质、全氮、速效磷和速效氮含量明显降低,全钾和速效钾含量增加至一定程度后减少;从而导致植物组成由湿生型逐渐向中旱生乃至旱生型转变,植被类型由高寒沼泽草甸演替为高寒草甸、黑土滩及高寒草原,最终成为沙化草地,群落盖度不断降低、生物量不断减少;功能群类型中高饲用价值的莎草科类植物不断减少,而禾本科、豆科及杂草类植物先增加后减少,致使物种多样性同样表现出先增加后减少的变化趋势。     

青海省海北地区高寒草甸群落特征和生物量对短期休牧的响应

为揭示高寒草甸植被群落特征和生物量对短期休牧的响应,为高寒草甸合理利用提供依据,于2017年9月上旬采用样方法对青海省海北州门源县的连续放牧、生长季休牧和禁牧1年的高寒草甸样地进行调查、取样和分析,研究了短期休牧对高寒草甸植被群落结构和地上/地下生物量的影响。结果表明:1)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了高寒草甸的群落高度、群落盖度和样方物种丰富度(P<0.01),极显著提高了异针茅、矮嵩草、异叶米口袋和青海苜蓿等代表性牧草高度(P<0.01);2)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了枯落物量和半腐殖质量(P<0.01),极显著提高了禾本科、豆科和阔叶类植物生物量(P<0.01),极显著提高了总地上生物量和优质牧草产量(P<0.01);3)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了表层地下生物量(0~10 cm)和总地下生物量(0~30 cm)(P<0.01)。对于青海海北地区的未退化高寒草甸,可以采用短期休牧技术优化其群落结构,提高生物量和优质牧草产量,促进天然草地资源合理利用。     

不同管理措施对高寒草甸土壤微生物氮素生理群数量影响研究

从微观视野认识土壤氮素形成机理,为高寒草甸微生物生长和恢复提供科学依据。本研究采用平板表面涂抹法和稀释法对玛曲高寒草甸4种不同管理措施(不围栏、围栏、围栏+施肥、围栏+补播)土壤微生物氮素生理群数量进行了测定分析,结果表明,1)同一管理措施下,不同空间层次土壤微生物氮素生理群数量变化较大,具有明显的垂直分布规律,0~10 cm和10~20 cm土层的数量均显著高于20~30 cm土层(P<0.05),一般前者是后者的1.23~4.03倍和1.11~2.25倍;且不同土壤微生物氮素生理群之间数量差异显著,氨化细菌>反硝化细菌>硝化细菌>好气性固氮菌>嫌气性固氮菌。2)同一空间层次,不同管理措施土壤微生物氮素生理群间数量差异较大。土壤微生物氮素生理群数量以围栏+施肥和围栏+补播草地最高,围栏草地次之,不围栏草地最少。3)不同管理措施,土壤铵态氮和硝态氮含量随着土层深度增加逐渐减少,但围栏+施肥和围栏+补播处理均显著高于其他处理(P<0.05)。可见,围栏+施肥和围栏+补播措施对玛曲高寒草甸土壤微生物氮素生理群数量和不同形态氮素含量有提高效果。     

沙地植物根系特征及其与土壤有机碳和总氮的关系

以位于风沙活动剧烈的科尔沁沙地为研究区,通过对不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地4种生境的植物特征和土壤总有机碳(SOC)和总氮(TN)含量进行调查,分析了沙地不同恢复阶段土壤碳氮特征与植物的关系。结果表明,1)植物地上和地下生物量的变化随沙地恢复过程呈现不同的特征,地上生物量随沙地恢复表现为先增加后减小的趋势,地下生物量则为指数增加的特征,封育草地植物的根冠比显著高于其他恢复阶段;2)与生物量类似,根系长度和根表面积均随沙地恢复逐渐增加,生境间差异极显著,而根体积虽存在生境间差异,但随沙地恢复梯度的规律性不明显;3)SOC和TN的含量与储量均随沙地恢复逐渐增加,0~10 cm层SOC和TN含量高于10~20 cm层,但随沙地恢复过程,10~20 cm层的增幅高于0~10 cm层;4)地上生物量和地下生物量均与SOC和TN储量呈显著的线性回归关系,地下生物量与SOC和TN储量的回归系数均高于地上生物量;5)根系长度和根表面积与土壤碳氮的回归系数均高于生物量和体积。本研究表明,在风沙活动剧烈的沙地生境,植物根系与土壤碳氮的关系较地上部分更为紧密,根系活动可能是影响土壤碳氮积累的重要因素之一。     

青藏高原高寒草原生态系统植被磷含量分布特征及其影响因素

采用野外调查与室内分析相结合的研究方法,对高寒草原生态系统植被磷含量的分布特征及其影响因素进行研究。结果表明：青藏高原高寒草原19个草地型植物叶片磷含量的平均值为1.8489±0.6411 g·kg^-1,变异系数为34.67%,植物根系磷含量的平均值为1.4130±0.3524 g·kg^-1,变异系数为24.94%,植被磷含量总体呈现出东西部高而中间低的态势和斑块状交错分布格局;影响植物叶片磷含量的关键环境因子为：土壤有机质含量> 土壤总有机碳含量> 全氮> 年均气温> 最冷月均气温> 10~20 cm土壤容重> 20~30 cm土壤容重> 土壤水溶性碳含量> 土壤全磷含量> 土壤pH值> 植被高度> 土壤HCO₃^-含量> 6—9月降水率> 土壤速效钾含量> 土壤速效氮含量;影响植物根系磷含量的关键环境因子则为：年均相对湿度> 年均降水量> 10~20 cm土壤容重> 0~10 cm土壤容重> 10~20 cm土壤含水量> 最冷月均气温> 最暖月均气温> 20~30 cm地下生物量> 土壤pH值。     

玛曲高寒沙化草地植物生态位特征研究

研究高寒沙化草地植物群落特征和演替状况,对恢复生态环境、提高草地生产力具有重要意义。本文采用样方法对玛曲高寒沙化草地20个样地的植物种群进行系统调查,并计算其主要植物的重要值、生态位宽度和生态位重叠值。结果表明:该草地当前的优势种为异针茅(Stipa aliena);生态位宽度最大的是亚优势种高山唐松草(Thalictrum alpinum)和乳浆大戟(Euphorbia esula),为0.974,而优势种异针茅仅0.941,说明优势种并不具有最强适应能力和竞争力,在群落中的地位也不稳定;生态位宽度大的物种之间具有大的生态位重叠值,其中高山唐松草和乳浆大戟生态位重叠值最大,达0.987,与其他种群之间的竞争也较强,表明高寒沙化草地的演替方向将是杂类草取代禾草的优势地位,如不及时治理,草地将进一步退化。     

开垦种草对高寒草甸土壤理化性质的影响

对玛曲高寒草甸天然草地及开垦种草8年和20年草地土壤理化性质进行了比较研究。结果表明,土壤含水量天然草地显著高于开垦种草8年草地;土壤容重0～10 cm土层天然草地显著高于开垦种草20年草地;0～60 cm土层土壤有机碳含量天然草地显著高于开垦种草草地,比开垦种草草地高38.66%。土壤全氮、速效氮、全磷和速效磷含量天然草地显著高于开垦种草草地。土壤全氮、速效氮和全磷含量随开垦种草年限增加逐渐下降。各样地土壤全氮、速效氮与土壤有机碳呈显著正相关关系。