宁夏典型草原区退耕草地群落演替序列与环境解释

研究不同退耕年限草地植物群落的数量分类对恢复草地生态环境有重要意义。以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,借助植被数量生态学方法,对退耕1、2、3、5、6、8、9、11、15、16、20和21年的草地植物进行物种多样性分析、数量分类和排序,并研究植物群落演替序列与土壤因子的关系。结果表明:1)随着退耕年限的增加,物种多样性指数、丰富度指数、地上生物量均呈增大趋势。2)应用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)把12个不同退耕年限的样地划分为5个群落类型,TWINSPAN分类和DCA排序结果吻合,DCA排序进一步证明了TWIINSPAN分类的合理性。3)植被的演替序列为:猪毛蒿+狗尾草+早熟禾群落→赖草+披碱草群落→长芒草+赖草群落→赖草+野豌豆群落→长芒草+赖草+披碱草群落。4)通过冗余分析(RDA)得出,退耕年限的长短对草地植物生长的土壤环境产生一定影响,退耕前期土壤全磷和土壤有机碳含量较高;退耕中期土壤速效磷和土壤全氮含量较高,退耕后期土壤速效钾和土壤有机碳含量较高;这与不同退耕年限植物群落的TWINSPAN分类有密切联系。随着草地退耕年限的增加,草地植物群落演替序列不断优化,草原结构更加合理,生态环境得到改善。     

宁夏典型草原区退耕草地群落演替序列与环境解释

研究不同退耕年限草地植物群落的数量分类对恢复草地生态环境有重要意义。以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,借助植被数量生态学方法,对退耕1、2、3、5、6、8、9、11、15、16、20和21年的草地植物进行物种多样性分析、数量分类和排序,并研究植物群落演替序列与土壤因子的关系。结果表明:1)随着退耕年限的增加,物种多样性指数、丰富度指数、地上生物量均呈增大趋势。2)应用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)把12个不同退耕年限的样地划分为5个群落类型,TWINSPAN分类和DCA排序结果吻合,DCA排序进一步证明了TWIINSPAN分类的合理性。3)植被的演替序列为:猪毛蒿+狗尾草+早熟禾群落→赖草+披碱草群落→长芒草+赖草群落→赖草+野豌豆群落→长芒草+赖草+披碱草群落。4)通过冗余分析(RDA)得出,退耕年限的长短对草地植物生长的土壤环境产生一定影响,退耕前期土壤全磷和土壤有机碳含量较高;退耕中期土壤速效磷和土壤全氮含量较高,退耕后期土壤速效钾和土壤有机碳含量较高;这与不同退耕年限植物群落的TWINSPAN分类有密切联系。随着草地退耕年限的增加,草地植物群落演替序列不断优化,草原结构更加合理,生态环境得到改善。     

三江源高寒草甸水源涵养功能及土壤理化性质对退化程度的响应

土壤持水能力和土壤理化性质是衡量水源涵养功能的重要指标,掌握其变化特征对高寒草甸的生态保护和修复具有重要意义。本研究选择三江源区的果洛藏族自治州玛沁县作为实验区,通过野外调查和室内实验相结合的方法,分析了不同退化程度对高寒草甸土壤持水能力、理化性质影响及两者的相关性。研究结果表明：1）高寒草甸0～10 cm土层内随退化程度的加剧饱和持水量、毛管持水量、田间持水量呈下降趋势,退化程度对表层0～5 cm土壤的持水能力的影响最为显著,与原生植被相比,重度退化样地0～5 cm土层的饱和持水量、毛管持水量和田间持水量分别显著降低51.99%、56.28%、59.93%(P<0.05)。2）随退化程度的加剧,高寒草甸0～5 cm土壤全氮、全磷、全碳逐渐下降,全钾无显著变化,与原生植被相比,重度退化样地0～5 cm土层的全碳、全氮、全磷分别显著降低41.95%、65.88%、21.82%(P<0.05);在0～10 cm的土层内土壤有机碳、总孔隙度呈下降趋势,土壤pH、容重呈显著增加的趋势。3）通过冗余分析得出,饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与土壤全氮、毛管孔隙度呈显著相关关系（P&...     

石羊河下游退耕区次生草地自然恢复过程及土壤酶活性的变化

采用时空替代法,对石羊河下游不同年限(1,2,3,4,5,8,15,24和31 a)退耕区次生草地自然恢复过程中群落特征和土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性及分布进行了调查与分析。结果表明,在退耕31 a的次生草地植被自然演替过程中,9个样地的所有样方中出现34种植物,植被群落由一年生草本植物为建群种,多年生草本与个别灌木植物为伴生种,逐渐演替为单一的灌木群落,并表现出较强的连续性与递进性。此外,不同年限退耕区次生草地0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm及30~40 cm土层中土壤酶活性均存在较大差异;土壤酶活性随土层深度的增加呈现减小趋势, 并且表层土壤酶活性在4个层次的总酶活性中占有较大比例。随着退耕区次生草地演替时间的增加,土壤酶活性总的趋势与物种丰富度和多样性指数一样,随着退耕区次生草地植被的恢复呈波动式下降,土壤酶活性与植被的恢复是一个互动过程,它们之间存在着互相回馈的响应。另外,土壤酶活性的变化是极其缓慢的过程,并且与退耕最后一年种植的农作物存在相关性。     

日喀则河谷退耕还草(林)工程实施后生态功能效应的初步分析

调查并分析日喀则地区退耕还草(林)工程实施后生态功能效应发现,退耕还草显著提高了植被总盖度和平均高度。退耕还草5年后外来物种增多,原播种老芒麦(Elymus sibiricus)的重要值降低,Shannon-Wiener 多样性指数和均匀度指数均增加,说明退耕还草使植被群落趋于稳定。随退耕还草时间延长,植被和土壤碳密度总体呈上升趋势,退耕还草5年后,植被碳密度比退耕初期增加331.81 g C·m^-2。不考虑退耕初期因耕播时施肥的影响,并以退耕还草第3年的土壤有机碳为本底值,0～30 cm土层土壤有机碳密度从退耕3年后的2.74 kg C·m^-2增加到5.06 kg C·m^-2,土壤固碳速率为1.16 kg C·m^-2·a^-1。0～30 cm土壤全氮增加到2.98 kg N·m^-2,比退耕1年和3年分别增加了1.60和1.64 kg N·m^-2。退耕并禁牧后土壤趋于松软,地表植被覆盖物增加,土壤容重随退耕年龄延长而降低,土壤最大持水能力增大,特别是土壤0～10 cm最大持水量增加显著,5年后达52.37 mm,比第1年(44.48 mm)高7.89 mm。由于退耕还草时间较短,底层土壤容重及最大持水能力变化不大。     

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。     

退耕草地演替过程中的碳储量变化

退耕草地演替的研究对了解现有退耕草地的变化趋势有重要意义,也可以为退耕地的植被恢复提供科学依据。本研究采用以空间代替时间的方法,对处于不同演替时间阶段退耕草地的土壤碳储量以及植被的地上部分与根系生物碳储量变化进行了研究,结果表明,退耕草地演替过程中,地上部分生物碳储量呈阶梯式上升趋势,演替初期地上部分生物碳储量先降后升,并在演替的22～32年,保持相对平稳,之后在演替的40～60年,达到第2个相对平稳的阶段。根系生物碳储量也呈分阶段的阶梯式上升趋势,但第1个相对平稳的阶段出现在演替的第12～28年,在演替的第32～60年出现第2个相对平稳的阶段。退耕草地的土壤碳储量在退耕演替的初期下降,且在演替的第1～12年一直小于农地,在演替的第15年之后,土壤碳储量逐步上升。在0～150cm的不同土层中,土壤有机碳含量以0～15cm最高,在演替的1～12年,各土层有机碳含量均小于农地,之后在演替的第15～60年,各土层土壤有机碳含量均随演替时间的增加有所增加,且0～50cm表层土壤有机碳含量在演替第34～60年迅速积累,增幅较大。在演替初期,草地地上部分生物碳储量、根系生物碳储量和土壤碳储量较演替第1年均表现为下降趋势,表明退耕初期生态环境并没有改善,如何缩短这段时间需进一步研究。     

蒙辽农牧交错区草地植物群落固碳规律研究

农牧交错区是我国重要的生态脆弱区,是遏制草地沙化转移的重要生态屏障。植物固碳功能对全球气候变化具有重大影响,因此文章选取蒙辽农牧交错区为研究区域,对该区草地植物群落固碳规律进行分析。结果表明:农牧交错区主要的植物群落有大针茅群落、胡枝子群落、黄蒿群落、羊草群落、糙隐子草群落;5种植物群落之间碳储量均无差异显著性;植物群落碳储量与植物群落生物量存在极显著的正相关关系;植物群落碳储量与C含量、N含量及C/N之间均无相关性。     

川西北沙化草地植被群落、土壤有机碳及微生物特征

为探究川西北高寒沙化草地地表植被、土壤有机碳和微生物的特征,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地表植被状况及土壤有机碳、腐殖质碳、微生物数量和微生物量碳、氮的差异特征。结果表明,1)随沙化严重程度增加,植被群落盖度、植被地上和地下生物量急剧下降。与未沙化草地相比,轻度沙化、中度沙化、重度沙化和极重度沙化草地地上生物量分别降低了12.95%,40.60%,76.53%和91.78%,地下生物量分别降低了21.44%,44.00%,83.41%和94.65%。2)土壤有机碳、腐殖质碳组分均随着沙化程度的提高而呈下降的趋势,且0~20 cm土层变化最为显著。不同沙化草地各土层之间也存在差异,但重度和极重度沙化草地各土层之间没有显著差异。3)随着沙化程度的加剧,土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量和微生物量碳、氮产生显著变化。土壤沙化加剧会导致土壤微生物数量、微生物量碳、氮含量显著降低,破坏土壤微生物群落结构。     

三江源区“黑土滩”型退化草地自然恢复的瓶颈及解决途径

三江源区位于青藏高原腹地,长期在气候变暖和超载放牧的双重压力下,草地大片退化,形成大面积"黑土滩"型退化草地,引起源区生态环境的恶化。本研究以三江源区"黑土滩"型退化草地的土壤、环境和种子库为研究对象,分析了三江源区"黑土滩"型退化草地自然恢复的瓶颈;采用以空间代替时间的群落研究方法,对在"黑土滩"型退化草地上建植多年的人工草地演替过程进行了跟踪研究。结果发现:在"黑土滩"型退化草地上建立多年生人工草地,能够改善土壤微环境,为地带性植被的入侵创造适宜条件,实行人工草地植被演替与地带性植被自然入侵的连接,可以大大缩短"黑土滩"型高寒退化草地地带性植被的恢复进程。本研究为"黑土滩"型退化草地的恢复,改善三江源区生态环境,提供可靠的理论依据与措施。     

石羊河上游退化草地植物功能群生态位分异特征——以阿尔泰狗哇花型草地为例

采用时空转换方式,以石羊河上游高山草地阿尔泰狗哇花Heteropappus altaicus型退化草地及其原生群落为研究对象,以其主要功能群结构特征调查为基础,研究各功能群生态位季节动态特征。结果表明：该区生态位季节动态变化趋势同功能群类别有关,与功能群所处的演替阶段无关;功能群生态位数量特征变化的绝对数量及相对数量受到其所处的演替阶段影响,表现为随季节的推移禾本科功能群生态位宽度上升,其上升相对值为退化样地（120.8%）高于原生群落（65.5%）;而杂类草下降,其下降相对值差异较小,依次为51.38%和66.34%。随季节的推移禾本科-杂类草生态位重叠度升高,且升高的幅度为退化样地(113.3%)略低于原生群落(119.4%),就升高的绝对值而言,原生群落各观测时期均低于退化草地;杂类草-禾本科生态位重叠度则逐渐降低,其相对数量在退化样地与原生群落中依次下降53.0%和54.9%。其中退化草地禾本科、杂类草生态位重叠度在7月中旬存在一个拐点,其前期禾本科-杂类草组对低于杂类草-禾本科组对,而后期刚好相反。造成上述现象的原因可能与功能群生长特性和放牧干扰共同作用有关。返青较早的禾本科功能群早期生长受到放牧干扰的影响,为返青较迟的杂类草生长提供较大的资源空间,从而使得杂类草功能群在“植被空隙中进行季节更新”,进而改变了原群落的功能群结构。阿尔泰狗哇花型退化草地是植物群落退化演替过程中的关键阶段,如果加以适当的管理,草原退化将得到一定程度的改善;如果不加以保护,草地继续退化后的不可预知风险将提高。     

高寒嵩草草甸退化生态系统植物群落结构特征及物种多样性分析

以高寒嵩草草甸退化生态系统植物群落样地资料为基础,研究了不同退化演替阶段植物群落的结构及物种多样性特征,分析了植物群落物种多样性与不同退化演替阶段的关系.研究结果表明:超载过牧、鼠虫危害、人为干扰以及全球气候变化等因素是青藏高原高寒草甸草地严重退化的主要原因,从11个不同演替阶段植物群落样地数据的PCA排序结果可归为4个类型,按群落阶段依次为原生植被(Ⅳ)、轻度退化(Ⅲ)、重度退化(Ⅱ)和极度退化(Ⅰ).群落物种丰富度指数依次为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ;物种多样性指数(H′和N2)同丰富度指数有相同的变化趋势,即原生植被的物种多样性指数明显高于不同退化程度的群落类型;高寒嵩草草甸生态系统的退化,不仅使群落物种组成发生巨大变化,而且导致物种多样性发生改变,它随着干扰和退化程度的加剧而降低;江河源区的植被保护不仅为草地畜牧业可持续发展提供物质基础,而且还具有涵养水源、控制水土流失的作用,对长江、黄河中下游地区的经济发展和生态环境保护具有重要的意义.因此,加强和保护江河源区的生态环境势在必行,有必要借鉴国内外的先进技术和管理经验,进行长期的生态工程建设.     

石羊河下游绿洲边缘次生草地自然恢复过程及微生物特性的研究

采用时空替代法,对石羊河流域下游绿洲边缘1~31年退耕区次生草地自然恢复过程中的群落类型及土壤微生物特性(土壤细菌、真菌、放线菌数量及土壤微生物量碳、氮、磷)进行调查、测定及分析。结果表明:石羊河下游绿洲边缘次生草地31年的植被恢复过程中,9个样地的所有样方框共出现植物34种,且随着恢复年限的延长,植物种类逐渐减少,土壤微生物量碳与微生物量磷呈波动下降的趋势,土壤微生物量氮呈先波动式下降后波动式上升最后趋于稳定的趋势;不同年限退耕区次生草地土壤3大类微生物数量均为细菌最高,放线菌次之,真菌最低;植被演替速度比较缓慢;随着恢复年限的延长,物种丰富度指数与多样性指数逐渐减小,均匀度指数逐渐增大,并最终趋于稳定状态;土壤微生物特性总的变化规律与物种丰富度和多样性指数变化规律相一致;土壤微生物量与3大类微生物数量之间存在不同程度的相关性。     

三江源地区不同退化草地土壤物理性状分析

对三江源地区8个地点的12个样地不同退化草地的土壤物理性质进行了研究,分析了草地退化与土壤草土比、物理粘粒之间的关系。结果表明,随着退化梯度的加剧、土层的加深,草土比值逐渐减小;不同地区不同退化梯度的草土比值以0～10cm土层变化最大,草土比极值变化为1／28．07～1／5068．77;随着草地演替度的减小,草土比随之减小,草地退化程度随之加重。     

草毡表层演化对高寒草甸水源涵养功能的影响

高寒草甸占青藏高原面积的60%,是高原水源涵养功能发挥的主体基质。近几十年来高寒草甸呈现多模式、多途径、重危害的退化特征,已对我国水资源安全造成威胁。因此,在青海省果洛州和海北州,以典型高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为研究对象,采取时空互代的方法,对其草毡表层厚度对土壤持水功能的影响进行研究,并分析影响水源涵养功能发挥的土壤因子,明晰人类活动干扰对高寒草甸水源涵养功能的作用。结果表明:随着高寒矮嵩草草甸由禾草-嵩草群落向矮嵩草群落、小嵩草(Kobresia pygmaea)群落和杂类草-"黑土型"次生裸地的演替,其土壤饱和持水量和田间持水量均呈单峰变化曲线,最高值出现于小嵩草群落时期(草毡表层开裂期),分别为117.08%和105.75%,最低值出现于杂类草-"黑土型"退化草地时期,分别为70.00%和60.92%;在自然条件下,草地自然含水量表现出随退化演替持续降低的趋势,土壤持水能力和草地自然含水量呈现出不同的行为分异特征。土壤容重、孔隙度、活根/土体积比、草毡表层厚度和地表生物结皮发育程度均是影响高寒矮嵩草草甸土壤持水能力发挥的主要因子,持水量与土壤孔隙度和活根/土体积比成正比,与土壤容重成反比,土壤中牧草活根对水分的吸附是高寒矮嵩草草甸水源涵养的主要机制。土壤降水入渗速率与土壤持水量无关,但却与草地自然含水量成显著相关关系。草毡表层的加厚,有利于土壤持水能力的提高,但伴随着生物结皮扩张与老化,会导致降水入渗速率的降低。保持适度厚度的草毡表层是保障高寒矮嵩草草甸水源涵养生态功能发挥的关键。     

退耕还(林)草多年生栽培草地土壤养分特征研究

分析了不同类型退耕还(林)草多年生栽培草地的土壤养分,结果表明:退耕还(林)草不同类型栽培草地的土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷随着土层的加深,均呈现下降的趋势,但土壤全磷的变化幅度较小。退耕还(林)草不同类型栽培草地与其各自对照区的土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷在0~101、0~20 cm土层上多呈现显著差异(P0.05)。总之,退耕还(林)草多年生栽培草地的土壤养分含量总体上均低于其对照的土壤,并且都主要集中在表层土壤中。     

高寒农区不同恢复年限弃耕地的植物群落演替

研究弃耕地植物群落的演替规律对于指导退耕还林还草工作有重大意义,但目前关于高寒农区退耕还草地植物群落演替规律的报道还很少,为此,我们研究了青海省大通县高寒农区弃耕地植物群落的演替过程。结果发现:在退耕年限为3a、5a、10a、30a的四组弃耕地和两组原生植被之间,物种数和生物量都有极显著变化。在退耕初期,植被稀疏,生物量极低;随着退耕年限的增加,物种数发生了很大变化。从退耕开始到撂荒后的30a,群落组分由一年生逐渐向多年生发展,到第30a时开始出现高寒草甸特有植物,但物种数和植被生物量与原生植物群落相比,还有明显差距,说明高寒农区弃耕地植被恢复时间很长。基于本研究的结果,我们对高寒农区弃耕地植被合理迅速恢复的人为干预策略作了适当探讨。     

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。     

我国弃耕地植被的恢复与重建研究概述

退耕地草地植被恢复与重建的理论是目前我国进行“退耕还草”、“天然草地保护”和“退牧还草”等工程的重要科技支撑,是我国进行草原地区生态环境治理与改善的理论基础和实践保障。文章主要涉及弃耕地草地植被恢复与重建的理论基础及实践措施,详细论述了弃耕地草地植被恢复过程中自然恢复的演替过程、土壤种子库的重要作用、土壤有机质的变化规律、草地植被盖度的变化规律,并根据草地生态系统理论,采取一些促进植被快速恢复的措施,如采用人工配置的植物群落组合代替自然恢复的缓慢演替过程,采用除草剂、灌溉、施肥及耕作等措施;综述比较了众多学者对弃耕地研究的成果,对于不同类型弃耕地草地植被的恢复与重建具有指导意义。     

我国弃耕地植被的恢复与重建研究概述

退耕地草地植被恢复与重建的理论是目前我国进行"退耕还草"、"天然草地保护"和"退牧还草"等工程的重要科技支撑,是我国进行草原地区生态环境治理与改善的理论基础和实践保障.文章主要涉及弃耕地草地植被恢复与重建的理论基础及实践措施,详细论述了弃耕地草地植被恢复过程中自然恢复的演替过程、土壤种子库的重要作用、土壤有机质的变化规律、草地植被盖度的变化规律,并根据草地生态系统理论,采取一些促进植被快速恢复的措施,如采用人工配置的植物群落组合代替自然恢复的缓慢演替过程,采用除草剂、灌溉、施肥及耕作等措施;综述比较了众多学者对弃耕地研究的成果,对于不同类型弃耕地草地植被的恢复与重建具有指导意义.