基于随机森林的高寒草地地上生物量高光谱估算

草地地上生物量（Aboveground biomass,AGB）是衡量草地生产力的关键因素,准确测定草地AGB具有重要意义。高光谱因具有时效性强、不破坏草地等特点被广泛用于草地生理生态指标的测定。本研究提取和计算了海北试验站高寒草地冠层的原始光谱（Original spectrum,OR）反射率、一阶微分光谱（First derivative spectrum,FD）反射率、光谱位置面积参数（Spectral parameters of spectral position and area,PA）和植被指数（Vegetation indices,VI）4种不同类型的特征变量,使用连续投影算法（Successive projections algorithm,SPA）和递归特征消除算法（Recursive feature elimination,RFE）进行特征选择,采用随机森林算法（Random forest,RF）构建草地AGB估测模型。结果表明：在由4种特征变量分别构建的草地AGB估测模型中,基于VI的RF模型精度最高（测试集R²=0.70,RMSE=557.87 kg·ha^-1）,实测AGB与估测AGB的线性R²达到0.72;不同类型特征变量组合构建的草地AGB估测模型中,PA+VI组合的RF模型精度最高（R²=0.71,RMSE=548.97 kg·ha^-1）,实测AGB和估测AGB的线性R²达到0.73。     

藏北燕麦草地持续利用与撂荒对高寒草甸土壤特征的影响

为研究不同利用方式对藏北高寒草甸建植一年生燕麦（Avena sativa Linn.）人工草地的土壤理化性质及土壤细菌群落的影响,本试验于8月份植物生长旺季,在持续利用人工草地（AG）、撂荒人工草地（AC）和对照天然草地（NG）采集土壤样品,分析了土壤理化性质、土壤细菌群落组成和结构特征变化。结果表明,AG样地土壤有机质、全钾含量和pH与NG样地相比无显著性变化,土壤全氮、速效氮和速效钾含量显著降低;AC样地与NG样地相比土壤pH显著升高,土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量显著降低。AG样地土壤细菌群落Chao1,Shannon和Pielou均匀度指数显著高于NG样地,AC样地酸杆菌门和变形菌门丰度显著升高。土壤理化性质是土壤细菌群落结构组成门、属相对丰度变化主要影响因子。综上所述,高寒草甸一年生燕麦人工草地长期利用应科学补充肥料,保持土壤肥力;草地撂荒需谨慎,应及时采取恢复措施避免草地发生退化。     

降水、氮沉降及放牧对草地生态系统凋落物分解的影响研究进展

草地生态系统对我国建设生态文明、提供生态系统服务、保障食品安全和维护边疆稳定有举足轻重的作用。全球气候变化和过度的人为干扰打破了草地生态系统原有的平衡及稳定性,造成草地退化、沙化和盐渍化现象严重。草地生态系统结构、功能与过程的稳定是保证草地生态系统稳定的基础。凋落物分解过程是草地物质循环的重要环节,对维持草地生态系统稳定性具有重要作用。草地生态系统凋落物分解对降水格局变化、大气氮沉降增加及放牧干扰的响应已有较多的研究。对目前国内外相关研究进行了梳理和总结,发现降水、氮沉降和放牧对草地生态系统凋落物分解的影响,因地理位置和气候变化以及草地类型的异质性而不同,也有针对同一地区开展的研究呈现不同结果的现象。目前对这三种干扰因素中的两因素或三因素交互作用对草地生态系统凋落物分解过程的影响研究较少,而研究气候变化及人为干扰对草地生态系统凋落物的影响对正确理解草地生态系统结构与功能,以及可持续利用与保护草地生态系统具有重要的意义。     

严重沙化草地治理效果分析

[目的] 探究严重沙化草地治理效果,为草地治理、开发和合理利用提供参考。[方法] 2015—2017年,在严重沙化治理区采用同行条播方式混播紫花苜蓿（Medicago sativa）、沙打旺（Astragalus adsurgens）、草木樨（Melilotus officinalis）、羊柴（Hedysarum laeve）、披碱草（Elymus dahuricus）和老芒麦（Elymus sibiricus）6种优良牧草。以自由放牧区为对照,采用棋盘式取样法进行植物种类调查;测定植物多度、频度、盖度、高度和产量;对植物CO₂吸收率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度进行测定,并进行多元相关分析;计算植物Shannon-Wiener多样性指数,测定土壤养分含量及电导率。[结果] 严重沙化草地治理后植物种类由治理前（2015年）的14种,分别上升到2018年、2019年和2020年的72、83和97种;与自由放牧区相比,严重沙化治理区牧草的平均高度、盖度、多度、频度及产量均显著（P<0.05）提高;严重沙化治理区的CO₂吸收率、光合速率、蒸腾速率及气孔导度均显著（P<0.05）高于自由放牧区,蒸腾速率与光合速率（P<0.05）、气孔导度与蒸腾速率（P<0.05）、牧草产量与光合速率（P<0.05）和蒸腾速率（P<0.01）具有显著或极显著正相关关系;严重沙化治理区和自由放牧区的主要牧草Shannon-Wiener多样性指数具有显著（P<0.05）差异;严重沙化治理区土壤的有机质、速效磷、速效钾含量以及土壤电导率显著（P<0.05）高于自由放牧区。[结论] 严重沙化草地经过治理植物种类数量剧增,牧草生产水平和草地生态效益大幅度提升,土壤养分显著改善。     

种草养畜与草场建设综合配套技术

畜牧业快速发展,对于牧草资源需求量越来越大,为更好地满足畜牧业发展需求,我国提出“种草养畜”技术理念,加快草场建设,能在保障畜牧养殖业稳定发展的同时,达到良好的生态环保效益。该文分析种草养畜技术理念的意义,着重探讨种草养畜和草场建设综合配套技术。     

Discrimination of “grazing milk” using milk fatty acid profile in the grassland dairy area in Hokkaido

Milk produced by the grazing system, referred to as “grazing milk” contains many components required for human health. The milk fatty acid (FA) profile is strongly associated with the diet on the farms. In the present study, based on the FA profile of farmer's bulk milk, we determined how to discriminate between milk produced on grazing and on a confinement system. A field survey was conducted four times (grazing and confinement season) in the Konsen (29 farms) and Okhotsk (25 farms) area in Hokkaido. Farmer's bulk milk samples and details of feeding management were collected and the FA profile of milk was measured. Milk produced during the grazing season contained less C16:0 and cis‐9 C16:0, and more C18:0, cis‐9 C18:1, trans‐11 C18:1, cis‐9,12 C18:2, cis‐9,trans‐11 C18:2 and cis‐9,12,15 C18:3 than milk produced during the confinement season. Discrimination analysis using 16 FA revealed that almost all milk samples were discriminated correctly (confinement season: 90% correct and 10% borderline, grazing season: 88% correct, 9% borderline and 3% incorrect). For farmers that were categorized incorrectly and were considered borderline in the grazing season, the dependency on pasture was low compared with that for farmers correctly discriminated. Therefore, to claim “grazing milk”, a high dependency on pasture is required for grazing dairy farmers.     

The nearest-plant method is robust and powerful enough for different survey teams to monitor change in mesic grassland species composition

A long-term rangeland monitoring programme needs to employ a field survey technique that is practicable, precise, powerful enough to distinguish change, not prone to worker bias, and able to distinguish real change from operator error arising from staff turnover. These criteria were used to evaluate a widely used grassland sampling technique in South Africa – the nearest-plant (with 200 points) method (NP) – against common alternatives, namely NP excluding forbs (NP-nf), the plant number scale (PNS; a cover-abundance method) and quadrat frequency (QF), using multivariate ordination and permutation tests. Four trained teams surveyed four grasslands using each method. PNS took more than twice as long as the other techniques, which were similarly rapid. Estimates of composition using NP methods were the most precise and PNS was least repeatable, with QF intermediate. Compositional differences between sites were most finely distinguished using NP-nf, followed by NP and QF. PNS was able to detect only marked differences and had the greatest potential for surveyor bias. The NP method, with or without including forbs, is therefore recommended for monitoring the species composition of mesic, dense grassland. Some suggestions for monitoring agencies on how best to use multivariate methods are presented.     

青海省泽库县草地现状与畜牧业可持续发展对策

在综述泽库县草地退化现状的基础上,综合分析了草地退化的原因,提出了畜牧业可持续发展的策略.泽库县的草地退化是自然因素和人为因素综合作用的结果.人类活动和气候变化是导致泽库县草地退化、区域生态环境恶化的两大因素,鼠虫害对它们产生的影响起了促进作用.只有合理利用和保护天然草地,优化产业结构,使草地生态系统步入良性循环,才能使泽库县的草地畜牧业协调发展.     

管理措施对三江源区"黑土滩"土壤肥力及土壤酶活性的影响

对三江源区典型退化草地“黑土滩”采取施肥及种植垂穗披碱草的恢复措施,结果表明,土壤中的全氮与有机质的相关性显著,全磷与有机质的相关性较明显,变化趋势相一致。短期的恢复措施造成了恢复样地20~30 cm土壤层中有机质、全氮和全磷含量的下降,长期的恢复措施使恢复样地中的这3种营养物质的含量得到了上升;人工种植措施使土壤中的全钾含量显著下降(P<0.05)。此外,速效养分的变化不一致,其中速效氮的含量表现为先降低后升高,速效磷和速效钾的含量变化表现出升高趋势。植被恢复对土壤脲酶活性有促进作用,但蔗糖酶活性没表现出规律性变化;这2种酶的活性与速效养分的含量表现出较强的正相关,而与有机质和全价养分的含量相关性不显著。     

半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

不同草地处理措施对植被和土壤会产生重要的影响。为探究不同草地处理措施对草甸草地的影响,以科尔沁草甸草地不同点为研究对象,设置围封（UNM）、围封+刈割（M）、围封+火烧（F）、放牧（G）4种处理,针对生长季土壤脲酶（S-UE）、碱性磷酸酶（S-AKP）、蔗糖酶（S-SC）活性和植被特征等开展研究,以探究草甸草地的最佳处理方式。结果显示：1）土壤酶活性随着土层深度的增加而降低,不同处理间的差异随着土层深度增加逐渐降低。2）放牧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量和酶活性均降低,而丰富度指数增加。3）刈割较围封处理,不同功能群物种的补偿能力不同,禾本科的补偿能力大于菊科。4）火烧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量、丰富度指数和3种水解酶活性均增加。5）多年刈割较放牧处理,植被高度、盖度和地上生物量和蔗糖酶、碱性磷酸酶活性均增加,丰富度指数和土壤脲酶活性均降低。综上所述,控制性火烧是半干旱地区草甸草地的最佳处理方式。