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.     

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.     

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。     

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。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠草地群落种间关系及稳定性的影响

为了解封育对蒿类荒漠植物群落种间关系及其稳定性的影响,对不同封育年限(封育年限为0年、2年、5年、12年)伊犁绢蒿荒漠植物物种数、物种频度差异、群落总体关联性、种对关联及群落稳定性进行了分析。结果表明:随封育年限增加,伊犁绢蒿荒漠单位面积物种数呈增加趋势。封育对伊犁绢蒿荒漠草地植物群落总体性关联影响不显著,各处理的群落主要物种间总体表现为不显著负相关。随封育年限增加,群落成对物种间负关联种对占总物种对的比例增加,群落内部竞争增强。封育后伊犁绢蒿荒漠植物群落稳定性从高到低依次为封育12年、封育5年、封育0年、封育2年。总之,在研究时间范围内,封育增加了伊犁绢蒿荒漠植物群落的稳定性。     

荒漠草地地区伊犁绢蒿分枝数目对放牧强度的响应

试验于2012-2013年在新疆昌吉阿什里乡进行,以新疆荒漠草地典型植物种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为研究对象,研究了不放(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)下伊犁绢蒿各级分枝数、营养枝和生殖枝的变化规律,通过在生长季内多次采样方法(每30d采样一次),比较不同放牧梯度下各级分枝数数目,营养枝与生殖枝的数目,以揭示伊犁绢蒿构件数目对放牧强度的响应机制。结果表明,各放牧梯度下伊犁绢蒿各级分枝数在CK区表现为二级分枝数一级分枝数,在LG、MG和HG区则表现为分枝级数越高,分枝数越低;营养枝数目也在LG区表现有最大值,占全株分枝数的20.5%以上,营养枝数目的变化趋势为LGCKMGHG;生殖枝数在各放牧处理间与不放牧条件下大部分差异显著(P0.05),变化趋势为CKLGMGHG。     

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。     

封育对盐生假木贼荒漠和博乐绢蒿荒漠群落特征的影响

以盐生假木贼荒漠和博乐绢蒿荒漠为对象,采用野外简单取样的方法,探讨两种荒漠中围栏内外群落数量特征和植物多样性对短期封育的响应及封育效果,结果表明:(1)与自由放牧区相比,盐生假木贼荒漠短期封育(6a)后植物群落地上生物量、盖度、高度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数显著提高(P<0.05),但密度显著降低(P<0.05);博乐绢蒿荒漠群落数量特征和植物多样性对短期封育(5a)的响应较小。(2)从类型上看,盐生假木贼荒漠封育区高度、盖度、多样性指数和均匀度指数比博乐绢蒿荒漠封育区高28.3%~47.5%,差异显著(P<0.05);而盐生假木贼荒漠自由放牧区高度、丰富度指数、Margalef指数比博乐绢蒿荒漠低23.3%~49.5%,差异显著(P<0.05)。总之,短期封育有利于退化盐生假木贼荒漠草地的恢复和植物多样性的维持,但对博乐绢蒿荒漠影响较小,表明围栏封育效果与荒漠草地类型有密切关系。     

基于HJ-HSI数据的伊犁绢蒿荒漠草地生物量估测

以地面实测数据为依据,通过获取其同步HJ-HSI影像光谱反射率,筛选出光谱变量、波段变量,对不同利用状态的退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地(围栏封育区N,围栏外重度退化区W_1,围栏外中度退化区W_2)的地上生物量进行估测。结果表明,1)各季节不同利用状态伊犁绢蒿荒漠草地群落HJ-HSI光谱反射率不同,春季为W_2NW_1,夏季为W_2W_1N,秋季为W_1W_2N;2)HJ-HSI可以实现对伊犁绢蒿荒漠草地地上生物量的估测,估测模型因群落类型和季节不同而存在差异。春、夏、秋3个季节的估测模型,N分别由DVI、NDVI、620.225-627.895nm反射率平均值所构建,W_1分别由近红外波段(Rn)、656.305nm和776.8199nm反射率归一化值、MSAVI构建,W_2分别由652.09和732.01nm反射率归一化值、红外波段(Rr)、584.52-598.295nm反射率平均值构建。     

围栏封育对新疆伊犁绢蒿草地的影响

2005年,对伊犁绢蒿Seriphidium transillense草地设置围栏内外草地植被和土壤对比,分析封育对草地植被和土壤的影响。调查结果显示：封育后,伊犁绢蒿个体植株高度增高,地上生物量上升,丛幅增大。封育后土壤条件得到改善,处于围封中的土壤容重较放牧利用中的土壤容重小,水分含量升高,尤其是 5～10 cm土层变化显著。围封3年内,草地植物组成成分无明显变化,但优良牧草产量比例增加。总体表明：围栏封育改善了草地植被生长状态,提高了草地质量。     

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。     

伊犁绢蒿构件动态变化研究

为确定新疆蒿属荒漠草地建群种个体构件的自然生长规律,2005-2006年采用实地调查与室内分析相结合的方式,连续两年对蒿属荒漠草地建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)个体构件数量及产量进行动态监测。结果表明:伊犁绢蒿在整个生长季内株高和枝条重量基本呈线性生长,增长速度呈"快-慢-快"的趋势;枝条数量及叶片重量分别呈"升高-降低-升高"双峰曲线形式;根重变化不明显,均在6.1g/株左右;从整体上看,伊犁绢蒿地上部分和个体总产量均呈"S"型变化;各构件在年度之间存在一定的波动性,可能与当年的水热条件相关;从利用上看,伊犁绢蒿荒漠草地适宜在4-6月、9-10月进行放牧。     

蒿类荒漠草地土壤种子库特征及其萌发植物多样性对降水增加的响应

为揭示土壤种子库种子萌发对降水增加的适应规律,采用人工模拟降水方法,对不同降水量[对照(CK)、增加5% (W₅)、增加10% (W₁₀)、增加15% (W₁₅)、增加20% (W₂₀)、增加25% (W₂₅)]下中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤可萌发种子库种子萌发数量及其多样性进行了调测。结果表明:0~5 cm土层土壤种子库萌发物种数及其萌发总密度随降水量增加呈上升趋势,且W₂₀、W₂₅下萌发密度显著高于其他处理(P<0.05),萌发物种数较对照(7种)依次增加2.6、2.0倍;5~10 cm土层也呈现相同的变化趋势。无论降水增加与否,0~10 cm土层伊犁绢蒿、木地肤、毛梗顶冰花均有萌发,且降水增加显著促进伊犁绢蒿、木地肤、串珠老鹳草、毛梗顶冰花的萌发。随降水量增加,0~5 cm土层伊犁绢蒿可萌发土壤种子库与地上植被Sorensen相似性总体呈先增后降趋势,且降水增加≥20%处理相似性高于降水增加≤15%处理。降水增加后伊犁绢蒿荒漠土壤种子萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈增加趋势,且0~5 cm土层较5~10 cm土层增加明显。土壤种子库可萌发种子密度具明显的空间异质性,且受空间取样位置及降水的交互影响。综上所述,降水增加促进了伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库可萌发植物种数、种子萌发密度、植物多样性指数的增加,导致其与地上植被的相似性增加,有利于退化蒿类荒漠草地的恢复。     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤氮及其粒径组成的影响

为探讨短期封育对荒漠草地土壤特征的影响,以天山北坡玛纳斯县、呼图壁县、奇台县伊犁绢蒿(Seriphidi-um transiliense)荒漠为对象,采用常规方法,测定了封育内外草地土壤全氮、碱解氮及其粒径组成,结果表明:封育后伊犁绢蒿荒漠草地0～50 cm土层全氮含量范围为1.16～1.82 g·kg-1,差异不显著...     

荒漠草原地区冷蒿构件及其动态规律对载畜率的响应

采用随机区组试验方法,研究了内蒙占高原荒漠草原地区不同载畜率对冷蒿构件数量特征的影响,结果表明:冷蒿生长时期和载畜率是影响冷蒿构件数量的关键因素,相同载畜率水平下,冷蒿的营养枝密度、不定根密度和匍匐茎长度为生长末期>生长盛期>生长初期,生殖枝8月最多,冷蒿生长盛期和末期,轻牧区的营养枝密度、不定根密度和匍匐茎长度显著增加(P<0.05);同一生长季节生殖枝随载畜率的增大显著下降(P<0.05),极度干旱的2005年没有形成生殖枝,说明干旱也是限制冷蒿生殖生长的关键性因子.荒漠草原地区冷蒿的繁殖格局以营养繁殖为主,占到80%以上,随载畜率的增加.冷蒿的营养枝分化率逐渐增加.     

封育对荒漠退化草地土壤主要养分的影响初探

以新疆天山北坡荒漠草地为研究对象,通过对两年围栏内外的0~20 cm土壤养分进行对比分析,探讨短期围栏封育对土壤的影响。结果表明,退化草地围栏后土壤有效磷含量降低;中度、重度退化草地土壤表层碱解氮含量降低,极度退化草地土壤碱解氮含量升高;中度、极度退化草地土壤有机质含量升高。由此可以看出,当地严酷的自然条件和草地退化程度的不同,使得短期围栏封育对土壤养分恢复的效果除有效磷变化一致降低外,有机质、碱解氮、速效钾变化不一致,差异不明显。因此,只有通过长期监测,才能对围栏封育的效果做出客观的评价。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

不同放牧压力下伊犁绢蒿构件生物量分配的变化

以新疆荒漠草地典型植物种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为研究对象,通过在生长季内多次采样方法(每30 d采样1次),比较不同放牧梯度下各构件生物量分配,各构件生物量和总生物量的相关性,以揭示伊犁绢蒿构件生物量分配对放牧压力的响应机制.结果表明:营养生长期根生物量分配比变化趋势为重牧 >中牧 >轻牧 >对照,茎生物量分配比、叶生物量分配比变化趋势与之相反;而在生殖生长期则将更多地上生物量分配到生殖构件.Pearson相关系数表明:根生物量、茎生物量与总生物量极显著相关;叶生物量、生殖构件生物量与总生物量相关系数较低,在营养生长期和重度放牧下,生殖构件与总生物量成负相关.