黄土丘陵区植被恢复重建模式与演替过程研究

在黄土丘陵区,采用封育与重建相结合的方法,按不同坡位建立植被类型配置模式,即坡上部为山桃(Prunus davidiana)或柠条(Caragana korshinskii)+本氏针茅(Stipa bungeana)+芨芨草(Achanatcherum splendens);坡中部为柠条或沙棘(Hippophae rhamnoides)+本氏针茅+芨芨草;坡下部为沙棘或柠条+芨芨草。20多年的定位观测研究表明:人工灌木林、人工草地和天然草地的植物群落结构及种群类型变化差异显著;封育天然草地本氏针茅种群通过种子和根蘖繁殖已占据优势,其演替过程一般分为4个阶段,即荒山荒坡草地(1年)→杂草群聚生长(2-3年)→本氏针茅种群大量出现,杂草和有毒有害植物大幅度消减,(4-5年)→本氏针茅种群稳定阶段(6-8年)。     

呼伦贝尔沙化草地人工固沙植物种间生态位关系研究

采用样方法对呼伦贝尔地区沙化草地不同恢复年限人工播种固沙区进行调查,并计算其主要植物的重要值、生态位体积及生态位重叠值,以研究呼伦贝尔沙化草地人工固沙植物群落特征及演替状况。结果表明:人工固沙植物冰草(Agropyron pectinatum(Bieb.)Beauv.)的平均生态位体积在时间尺度上,呈持续增加趋势,是改良沙化草地的优良草种;小麦(Triticum aestivum L.)与小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、冰草与羊柴(Hedysa-rum laeveMaxim)生态位重叠值为0.9213和0.7512,在演替过程中具较强的竞争作用。自然恢复植物与人工播种植物间,多数生态位重叠值不高。自然恢复多年生植物大针茅(Stipa grandis P.Smirn.)、糙隐子草(C1eistogenes squarrosa(Trin.)Keng)等逐渐出现,表明该地区植被群落结构向稳定共存的人工-天然植被群落结构方向发展。     

封育对云雾山本氏针茅草地群落的影响

以云雾山封育与未封区为对象,采用样线法进行调查,重点分析二者群落特征和地上生物量的变化,以期为退化草地植被恢复提供依据.结果表明:封育后本氏针茅(Stipa bungeana)群落发生较大变化,物种数显著增加、演替差异明显,由未封区的本氏针茅+大针茅(S. gigantea)群落演替为封育后的大针茅+本氏针茅群落;未封区本氏针茅种群的优势地位明显加强,重要值明显大于封育区;封育与未封区群落的相似性系数为0.419;物种丰富度指数和多样性指数(修正的Simpson指数、Shannon-winner指数、Audair和Groff指数)均表现为封育区>未封区,而均匀度指数则相反;封育区地上生物量明显增加,其中禾本科、蔷薇科和杂类草占总生物量的比例均表现为封育>未封区,而菊科则相反.     

云雾山不同草地群落土壤活性有机碳分布特征

为探讨黄土高原草地植被演替过程活性有机碳的变化规律,揭示草地退耕后的分布特征,在云雾山草原区采集不同草地群落土壤,采用高锰酸钾氧化法对0~100 cm土层活性有机碳进行分析。结果表明:不同草地群落土壤活性有机碳含量均高于坡耕地,活性有机碳含量大小顺序为:长芒草(Stipa bungeana Trin.)群落>大针茅(Stipa grandis P.Smirn.)群落>铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.ex Stechm.)群落>百里香(Thymus mongolicus Ronn.)群落>退耕草地>坡耕地,且群落间差异达极显著水平(P<0.01);在恢复初期(坡耕地-退耕草地-百里香)活性有机碳含量增加较多,恢复到长芒草群落活性有机碳含量达到最大值,趋于稳定;活性有机碳的密度与含量表现出相同的变化规律,并随着土层的加深而呈现减小趋势。相关性分析表明,活性有机碳含量与土壤总有机碳含量呈极显著线性正相关关系(r=0.9742),土壤活性有机碳比总有机碳更能反映草地植被恢复初期土壤有机碳库的变化。     

云雾山封育草地土壤养分变化特征

以云雾山封育23年的天然草地为对象,研究黄土高原半干旱区5种群落类型土壤养分的变异特征。结果表明:在自然恢复过程中,本氏针茅(Stipa bungeana)、百里香(Thymus mongolicus)、铁杆蒿(Artemisia veslita)、白颖苔草(Carex rigescens)和退化本氏针茅,土壤有机质含量、全量及速效氮磷钾含量均比对照区显著提高,其中恢复年限愈长,养分增加幅度愈大,其次序为:封育23年>封育12年>退化草地;同时,在0~100 cm土层中,土壤养分随着土层的加深呈逐渐降低的趋势。     

长江源区草地覆盖变化对土壤团聚体分布及稳定性的影响

为了明确长江源区草地覆盖变化对土壤结构的影响,本研究以高寒草甸和沼泽草甸2种草地为研究对象,分析了不同植被覆盖度下土壤团聚体分布和稳定性特征。结果显示：高寒草甸土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径范围内,沼泽草甸土壤团聚体在不同粒径范围内分布相对均匀;高寒草甸土壤大于0.25 mm团聚体含量（WR_0.25）表现为高覆盖度草地高于中覆盖度草地,随土层加深,低覆盖度草地WR_0.25显著高于高覆盖度草地和中覆盖度草地,除表层0~10 cm土壤外,高覆盖度沼泽草甸土壤WR_0.25显著高于中覆盖度和低覆盖度土壤;不同植被覆盖度下高寒草甸表层0~10 cm土壤团聚体平均重量直径（Mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（Geometric mean diameter,GMD）无显著差异,在10~20 cm和20~40 cm土层差异显著,表现为低覆盖度 > 高覆盖度 > 中覆盖度,沼泽草甸土壤团聚体MWD和GMD则随草地植被覆盖度降低和土层加深而逐渐减小;中覆盖度草地土壤团聚体破坏率（Aggregate destruction rate,PAD）最大,其稳定性最差;高覆盖度草地土壤团聚体稳定性最好;在不同土层深度上,高寒草甸土壤团聚体稳定性无显著差异,沼泽草甸土壤随土层加深团聚体稳定性变差。本研究结果表明WR_0.25和PAD能够更好地评价土壤团聚体稳定性,而沼泽草甸土壤团聚体对植被覆盖变化的响应更为敏感。本研究结果有利于加强植被覆盖变化背景下对长江源区土壤保护机制的认识。     

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0~40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0~20 cm土层机械稳定性团聚体和0~40 cm土层水稳性团聚体均以<0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%~88.36%和48.05%~97.79%。随草地沙化程度的加重,0~40 cm各土层<0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0~20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。     

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0～40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0～20 cm土层机械稳定性团聚体和0～40 cm土层水稳性团聚体均以0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%～88.36%和48.05%～97.79%。随草地沙化程度的加重,0～40 cm各土层0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0～20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。     

人工柠条灌丛林下草地植物群落特征研究

以宁夏固原上黄东山封育的人工柠条(Caragana korshinskii Kom.)灌丛林下草地为研究对象,并以设置在其周围的放牧地天然草地作为对照,采用样线法进行群落调查,分析二者群落数量特征和地上生物量变化,以期为退化草地植被恢复提供理论依据。结果表明:上黄东山封育后的人工柠条灌丛林下草地群落物种数较放牧地显著增加,封育区本氏针茅(Stipa bungeana Trin.)的优势地位明显加强,重要值远大于放牧地;人工灌丛林下草地与放牧地的相似性系数为0.585,表明二者的相似程度不高,人工种植的柠条对群落的结构影响较大,能够改善草地群落的小生境,为新物种出现提供良好的环境;物种丰富度指数和多样性指数(Shannon-winner指数)均表现为人工灌丛林下草地显著高于放牧地(P<0.05),而均匀度指数则相反(P<0.01);人工柠条灌丛林下草地地上生物量鲜重极显著高于放牧地(P<0.01)。     

施肥对玛曲高寒沙化草地主要植物种生态位的影响

采用样方法对施肥处理的玛曲高寒沙化草地进行了生态位特征的调查,计算了主要植物的重要值、生态位宽度和生态位重叠值。结果表明:对玛曲高寒沙化草地施肥第2年后,草地优势种为异针茅(Stipa aliena Keng),其重要值平均为0.31。高山唐松草(Thalictrum alpinum L.)生态位宽度为0.993,具有最大的竞争力,生态适应性较强,是草地的主要杂草。最大的生态位重叠发生在矮藨草(Scirpus pumilus Vahl)和乳浆大戟(Euphorbia esula L.)之间,生态位重叠值为0.995;其次是异针茅与高山唐松草之间,生态位重叠值为0.993。施肥使禾草类生长旺盛,杂草类的优势地位逐渐失去。     

呼伦贝尔不同草地类型土壤微生物量及土壤酶活性研究

以呼伦贝尔5种不同草地类型(线叶菊草原、贝加尔针茅草原、羊草草原、大针茅草原、克氏针茅草原)为研究对象,分析了不同草地类型土壤理化性状、土壤微生物数量、土壤微生物量、土壤酶活性的变化特征及其相互关系。研究表明,各类菌群数量分布在5种草地中均为细菌>放线菌>真菌,但不同菌群数量及区系组成在各草地类型间均存在显著差异(P<0.05)。细菌数量在5种草地中依次为:羊草>贝加尔针茅>克氏针茅>线叶菊>大针茅,真菌数量依次为:线叶菊>克氏针茅>羊草>贝加尔针茅>大针茅,放线菌数量依次为:克氏针茅>羊草>线叶菊>贝加尔针茅>大针茅。土壤微生物量碳、氮(SMBC、SMBN)在不同草地类型间差异显著(P<0.05),线叶菊草原土壤微生物量碳、氮均显著高于其他草地类型(P<0.05),其中大针茅草原、羊草草原土壤微生物量碳、氮均较低。研究还表明,各草地类型土壤酶活性的垂直分布均表现为表层土壤(0~10cm)酶活性大于下层土壤(10~20cm)酶活性,不同草地类型间土壤酶活性亦存在显著差异(P<0.05),线叶菊草原土壤过氧化氢酶和转化酶活性均显著高于贝加尔针茅草原和大针茅草原;土壤脲酶活性以克氏针茅草原最高,且与线叶菊草原、贝加尔针茅草原和大针茅草原差异显著;而土壤磷酸酶活性则为羊草草原显著高于其他样地。相关分析结果表明,不同草地类型土壤微生物数量、土壤微生物量、土壤酶活性、土壤理化性状之间均存在相关性,从回归分析得出的2个方程可知,土壤微生物量碳随着土壤含水量、细菌数量的增加而增加,随着土壤磷酸酶活性的增加而降低;土壤微生物量氮则随着土壤过氧化氢酶活性的增加而增加,而随着土壤磷酸酶活性与土壤容重的增加而降低。     

近自然恢复状态下荒漠草原不同群落表土粒度特征研究

通过对希拉穆仁围封区域荒漠草原近自然恢复状态下不同类型群落地表颗粒粒度特征的研究,探讨草地不同类型群落地表土壤风蚀粗粒化差异及特征,从而为该地区草原地表粗化程度评估和植被群落稳定、草地退化防治提供依据。本试验以希拉穆仁荒漠草原围封16年的以蒙古韭（Allium mongolicum）、银灰旋花（Convoloulus ammannii）、克氏针茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chimensis）、洽草（Koeleria glauca）、短花针茅（Stipa brevii））6种植物为优势种的不同类型群落表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量地表0~2 cm土壤粒度组成,分析不同类型群落表层土壤的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态等粒度参数变化情况,探讨风蚀颗粒频率分布范围。结果表明：表层土壤粒度组成均以砂粒、粉粒为主,黏粒含量较低。偏度可作为有效粒度参数指标。除克氏针茅群落土壤粒径分布呈单峰分布外,其余群落基本呈双峰或多峰分布。研究区近自然状态下易风蚀颗粒范围为110~250 μm。因此,当地应继续坚持长期围封,防止草原土壤向粗粒化方向发展。     

克氏针茅(Stipa krylovii)草原土壤与优势植物碳氮含量对放牧强度的响应

为探究不同放牧强度对土壤和植物的影响,本文以内蒙古阿巴嘎旗克氏针茅（Stipa krylovii）草原为研究区,通过野外采样和室内试验分析了禁牧（UG）、轻牧（LG）、中牧（MG）、重牧（HG）下土壤及优势植物克氏针茅、羊草（Leymus chinensis）和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）中有机碳、全氮含量和碳氮比及其相关性。结果表明：轻牧草场土壤有机碳和全氮含量显著高于其他放牧草场（P<0.05）,而各放牧强度对土壤碳氮比均无显著影响;与禁牧相比,放牧降低了克氏针茅和羊草有机碳含量,却增加了它们的全氮含量;糙隐子草的有机碳和全氮含量均显著增加（P<0.05）;土壤与植物的碳氮含量均无显著相关性。因此,从提高土壤与植物碳氮含量方面考虑,轻度放牧是克氏针茅草原适宜的放牧强度,禁牧并非合理的利用方式,但应避免重度放牧。     

多元胡麻轮作模式对土壤团聚体特征及氮素含量的影响

为探索西北旱区利于维护农田土壤良好的理化性质的种植制度,采用大田试验,以休闲处理为对照,研究了100% Flax、50% Flax（Ⅰ）、50% Flax（Ⅱ）和25% Flax 4个胡麻种植频率,100% Flax（Cont F）,50% Flax（Ⅰ）：WFPF、FPFW、PFWF、FWFP,50% Flax（Ⅱ）：FWPF、WPFF、PFFW、FFWP,25% Flax：WPWF、PWFW、WFWP、FWPW,其中F为胡麻,P为马铃薯,W为小麦,共13个种植模式下农田土壤团聚体稳定性及其氮素含量的分布状况。结果表明：土壤团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）与分形维数（D）、团聚体破坏率（PAD）之间呈极显著负相关关系,与0.5~1.0 mm粒径中NH₄⁺-N含量和>2 mm粒径中NO₃^--N含量呈显著正相关关系,团聚体稳定性的增大显著提高了土壤中硝铵态氮含量。50% Flax（Ⅰ）胡麻种植频率以及马铃薯茬口显著增加了>0.25 mm粒径大团聚体含量、MWD和GMD,显著降低了土壤的D、PAD和土壤可蚀性（K）;不同轮作模式下FWFP处理显著提高0.25~2.00 mm粒径水稳性大团聚体含量,显著增加土壤团聚体MWD和GMD和抗侵蚀能力,降低分形维数和团聚体破坏率,使其土壤团聚体结构越稳定。由此表明,FWFP轮作模式可显著提高土壤水稳性大团聚体含量,促进土壤大团聚体的形成,增加土壤团聚体稳定性,对我国北方胡麻轮作可持续发展具有重要指导意义。     

土壤种子库在黄土高原本氏针茅草地群落长期封禁演替过程中的作用

地上植被与土壤种子库的耦合研究对于探索退化草地在长期封禁过程中的演替过程及其机理具有重要意义。采用除趋势对应分析(DCA)对黄土高原典型草原本氏针茅群落进行地上/地下演替梯度分析;利用非加权组平均(UPGMA)聚类分析对土壤种子库与地上植被的相似性进行数量生态学分析。结果表明,随着封禁年限的延长,本氏针茅群落经历了以下几个演替阶段:杂草群聚生长阶段→本氏针茅大量出现→本氏针茅稳定发展阶段。在整个演替过程中,地上植被有明显的顺向演替趋势,但是土壤种子库之间未能表现出明显差异。地上植被演替阶段影响土壤种子库与地上植被的关系,演替初期地上植被与土壤种子库的相似性高于演替后期的二者相似性,说明土壤种子库在演替初期对地上植被的贡献比较大。因此,推动地上植被演替的内部驱动力不是土壤种子库,而是繁殖体散布和无性繁殖。     

云雾山封育草原对表土持水性的影响

应用离心机法测定土壤水分特征,研究黄土高原典型草原带退耕地植被恢复演替过程中土壤持水性能的变化特点及趋势。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间符合幂函数θ=aS^b,参数a的变化随着植被的演替呈增加趋势;由于植被的影响,在同一吸力范围内的土壤含水量不同,植被为顶级长芒草(Stipabungeana)群落时,土壤在各吸力段的含水量最高,坡耕地最低;其它群落土壤含水量随着水吸力的增加变化趋于一致;退耕地植被在演替过程中通过提高土壤有机质含量改善结构,降低容重并增加毛管孔隙度,对土壤的储水和持水性能产生作用。     

刈割强度对大针茅草原植物群落特征和土壤理化性质的影响

探究不同刈割强度对大针茅典型草原植物群落特征以及土壤理化性质的影响,可为大针茅草原制定合理科学的刈割制度提供理论依据。本研究以大针茅典型草原为对象,于2020年在内蒙古锡林浩特市毛登牧场刈割实验平台进行野外植被调查和取样。该实验平台于2014年建立,以不刈割为对照（CK）,设置轻度（LM）、中度（MM）及重度刈割（HM）3个处理。本研究通过计算物种重要值和多样性指数,测定植物群落地上、地下生物量以及土壤理化性质,探究群落特征与土壤理化性质的关系。结果表明：1）与不刈割相比,不同刈割强度均增加了新物种,且中度刈割的物种数最多;与不刈割相比,不同刈割强度均显著增加了群落的丰富度和Shannon-Wiener指数,且轻度刈割显著增加了优势度和均匀度指数,表明轻度刈割最有利于群落多样性的维持;不同刈割强度对大针茅草原的生产力均无显著影响;2）土壤全碳、全氮和pH均在中度刈割时最高,且显著高于不刈割,表明中度刈割对土壤养分有积极影响;3）硝态氮是影响草地生产力的主要土壤因子,土壤含水量是影响草地群落多样性的主要土壤因子。本研究可为大针茅典型草原群落结构、物种多样性以及生产力等方面的研究提供重要参...     

典型草原恢复演替过程中土壤性状动态变化研究

为探讨典型草原恢复演替过程中土壤性状的变化规律,在内蒙古太仆寺旗典型草原选取不同围封年限,处于不同恢复演替阶段的生长季围封(4-9月围封)恢复草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,开展典型草原恢复演替过程中土壤物理、化学和生物学特性的系统研究。结果表明,1)典型草原恢复演替过程中,土壤性状发生了一系列演变,与自由放牧草地相比,围封7,10,13,20年,土壤0~30 cm土层容重显著下降,＜0.05 mm的粘粉粒含量和孔隙度显著增加(P＜0.05);土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾、微生物数量、微生物量碳、微生物量氮显著增加(P＜0.05),酶活性增强,以0~10 cm土层增加最为明显,表现出明显的表聚现象。2)典型草原在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致土壤结构再次恶化,土壤质量下降,草地发生二次逆行演替。因此,退化草地恢复演替过程中的合理利用问题(如合理的割草制度)有待进一步研究。     

长期不同放牧强度下短花针茅荒漠草原物种多样性季节性动态变化

为揭示短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原物种多样性季节性动态变化对长期放牧强度的响应机制,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,2018年5月至9月对围封14年（2004-2018）不同放牧处理下的物种组成、植物高度、盖度和密度进行观测,并对物种多样性、丰富度和均匀度分析。结果表明：5次观测对照区物种Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均显著大于中度放牧区和重度放牧区;所有处理均是7月和8月的物种Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数较高,6月和9月观测值较小;Pielou均匀度指数变化差异由大到小排序为：重度放牧区 > 中度放牧区 > 轻度放牧区 > 对照样地;月份和放牧对短花针茅荒漠草原物种α多样性指数影响均达到极显著水平,且放牧处理对物种α多样性指数影响效应大于月份。研究认为,长期重度放牧对短花针茅荒漠草原物种多样性的影响在6月和9月表现最为明显,且会威胁草地生态系统的稳定性。