嵩草草甸退化和恢复过程中主要牧草演替和地表特征变化

以青藏高原高寒草甸禾草、矮嵩草和小嵩草的重要值及斑块变化为对象,研究其在嵩草草甸退化和恢复过程中的变化规律。结果表明,退化中的嵩草草甸小嵩草重要值显著高于矮嵩草和禾草,样带调查显示在小嵩草样带矮嵩草盖度急剧降低,黑斑盖度增加近一倍,小嵩草斑块分布普遍;重牧小嵩草草甸小嵩草成为优势种,重要值显著高于矮嵩草和禾草(P＜0.05),黑斑面积增大,塌陷增多,矮嵩草斑块出现几率小;恢复中的小嵩草草甸禾草重要值增大,矮嵩草恢复慢,恢复斑块上禾草成为优势种,小嵩草斑块接近消失,黑斑和秃斑面积急剧缩小,植被盖度增加;恢复较好的草甸禾草成为样地的优势种,矮嵩草和小嵩草的重要值低(零星斑块分布),没有黑斑和秃斑出现。高寒草甸退化引起优势植物更替,地表黑斑和秃斑严重,封育和减牧措施能够有效恢复退化的草甸。     

不同退化程度高寒嵩草草甸基况的初步研究

以高寒嵩草草甸退化群落指标为依据,研究了青海省未退化、轻度退化、中度退化和重度退化阶段,高寒嵩草草甸植物群落的结构特征及土壤特性的差异性。结果表明:不同退化程度的高寒嵩草草甸,其地上、地下生物量,牧草高度,生草层厚度,裸斑面积,物种数,土壤含水量等呈显著差异。同未退化阶段相比,重度退化阶段的优良牧草生物量和地下生物量分别降低了43.2和10.1 g/m2。而重度退化阶段时,裸斑面积则达到最大值65 m2,土壤含水量则为最小值22.83%,鼠洞密度则随着高寒嵩草草甸退化程度的加剧,呈倒"V"变化趋势。分析表明,高寒嵩草草甸退化的结果是,由莎草科和禾本科为主的植物演替为杂类草地。     

黄河源区不同退化阶段高寒草甸植被特征

研究不同退化阶段高寒草甸植被演替以及草地生产力特征,对进一步探究高寒草甸退化机制,科学评估草地状况和退化草地恢复重建具有重要意义。采用野外植被调查,对黄河源区高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度("黑土型")退化草地的植被群落结构、物种组成及生物量等植被特征进行了研究。结果表明:黄河源区高寒草甸共有植物48种;随着高寒草地退化程度的加剧,线叶嵩草、垂穗披碱草、高原早熟禾等优势植物种呈下降趋势,黄帚橐吾、青海刺参和臭蒿等则呈上升趋势。随着高寒草地退化程度的加剧,植被群落物种优势度指数、多样性指数和丰富度指数均呈下降趋势,均匀度指数则无明显变化。将高寒草地植被划分为禾本科、莎草科、龙胆科、菊科、杂类草和毒害草六类,随着草地退化程度的加剧,禾本科、莎草科和龙胆科牧草比例显著降低,菊科和毒害草比例则显著升高。高寒草甸不同退化阶段地上生物量呈"V"形变化,轻度退化草地地上生物量最高,显著高于其他阶段。中度退化草地最低,与未退化、轻度退化和重度退化草地之间差异显著。高寒草甸地下生物量80%以上集中于表层土壤,随着高寒草地退化程度的不断加剧,地下生物量显著降低。     

高寒矮嵩草草甸不同退化演替阶段植物群落地上生物量分析

通过对高寒矮嵩草草甸不同退化演替阶段植物群落的研究显示,随着退化程度的加重,群落的组成和优势种等发生了很大的变化,植物群落从以禾本科为主,向以杂类草为主的群落演替.中度和重度退化样地与原生植被样地的禾草类、莎草类以及群落总生物量差异极显著(P<0.01).随退化程度的加深,禾草类、莎草类等优质牧草比例下降,取而代之的是杂类草,其比例明显升高,在群落中占据优势地位.     

退化高寒草甸斑块根—土复合体特征研究

高寒草甸斑块的根-土复合体对局部水土流失过程具有调控作用,为研究其特征及抗侵蚀效应,本研究选取三江源区达日县境内典型中度退化草甸的植被斑块为研究对象,调查草甸斑块中心与边缘植物群落特征,测定斑块边缘0～10 cm土层和斑块中心0～20 cm土层的容重、含水率、毛管孔隙度等土壤物理性质,并开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验。结果表明：受优势种矮嵩草的分布影响,地上生物量主要分布在斑块中心,根系主要分布在0～10 cm土层;斑块中心区域土壤抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均随土层深度的增加而减小;斑块边缘区域土壤粘聚力,抗剪强度明显高于斑块中心区域,草甸斑块植物根系是土壤抗剪强度的主要影响因素。草甸斑块根-土复合体能明显增加退化草甸土壤的抗侵蚀能力,研究结果可为深入研究高寒草甸根系固土功能及水土流失调控提供科学依据。     

高寒草甸不同斑块草地土壤微生物多样性特征研究

本文以矮嵩草（Kobresia humilis）高寒草甸及退化后形成的不同退化斑块群落类型草地土壤为研究对象,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了不同斑块草地土壤中微生物群落结构组成和多样性变化特点,并分析了土壤微生物与土壤养分之间的相关性。结果表明：以矮嵩草为优势植物的高寒草甸群落变为以细叶亚菊（Ajania tenuifolia）、黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）和甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）为优势的群落或斑块后,土壤真菌群落丰富度和多样性未呈现出显著差异,但土壤细菌群落表现出了差别,表现为细叶亚菊和黄帚橐吾斑块土壤细菌丰富度指数显著高于矮嵩草草甸,而甘肃马先蒿斑块的低于矮嵩草高寒草甸。优势植物种类变化和土壤养分含量显著下降引起土壤真菌营养类型的分化,草地退化降低了腐生营养型真菌丰度,增加了共生营养型真菌丰度。土壤养分、pH和水分含量对真菌群落影响相对较小,对细菌群落影响相对较大。     

东祁连山不同退化阶段高寒草甸群落结构与植物多样性特征研究

采用样方法对东祁连山地区不同退化程度高寒草甸植物群落进行了调查,对群落结构、物种组成和群落生产力进行了分析,并运用α多样性、β多样性等指标研究了其物种多样性变化.结果表明,1)研究样地内共有植物种13科27属40多种,从未退化-轻度退化-中度退化-重度退化-极度退化,不同退化演替阶段的优势种分别为线叶嵩草 禾草、线叶嵩草 珠芽蓼、珠芽蓼 线叶嵩草、珠芽蓼 杂类草、平车前 杂类草.2)随退化程度的加剧,草地总盖度降低,优良牧草生物量减少,而毒杂草的比例逐渐上升,草地质量下降;地上、地下生物量均明显降低,地上生物量远低于地下生物量,分布在各层的植物根量越来越少,地下根系具有浅层化特点.3)高寒草甸植物群落α多样性指数基本上与均匀度、丰富度指数呈正相关,与生态优势度指数呈负相关;群落的物种丰富度在中度退化阶段最高,但多样性指数和均匀度指数在重度退化阶段最高,群落多样性更多地受均匀度的影响.4)随退化程度的加剧,样方内微生境或资源异质性减小,样方间异质性增大,从而导致β多样性增加;各草地植物群落物种替代速率由大到小的顺序为重度退化-极度退化>未退化-轻度退化>中度退化-重度退化>轻度退化-中度退化.     

退化程度对三江源泽库高寒草甸土壤理化性质及持水能力的影响

通过野外原位测定和室内分析相结合的方法,分析了不同退化程度对高寒草甸土壤理化特征及持水能力的影响。结果表明:(1)高寒草甸草毡层的退化消失显著降低了土壤抗蚀能力。从原生植被至中度退化阶段,高寒草甸土壤硬度和抗剪强度逐渐增加,至重度退化阶段二者急剧下降(P0.05)。(2)随着退化程度的加剧,高寒草甸土壤呈现贫瘠化。同时,随着土壤深度的增加,退化程度对土壤有机碳和全氮的影响作用逐步减弱。(3)退化程度对高寒草甸土壤持水能力的影响作用随深度的增加而降低,其对表层土壤持水能力的影响最为显著。从原生植被至中度退化阶段,0~10cm土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量呈增加趋势,至重度退化阶段,三者均显著降低。地表草毡层是保持高寒草甸土壤肥力、抗侵蚀能力和水源涵养功能的关键。     

黄河源区沼泽湿地退化过程中植物群落特征的变化

利用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河源区沼泽湿地退化过程中植物群落空间分布特征的变化。结果显示:在湿地退化过程中,经沼泽化草甸、高寒草甸到退化草地,1)群落内物种发生更替,优势种藏嵩草(Kobresia tibetica)逐渐退出群落,多年生杂类草则逐渐增多并演变成优势种;2)物种丰富度、均匀度和多样性指数先升后降,优势度指数先降后升,峰值均出现在高寒草甸阶段;3)群落生产力呈现下降态势,多年生杂类草所占比例随演替年限的增大而急剧增加;4)物种-多度格局由生物统计型的对数正态分布逐渐转变为生态位型的ZipfMandelbrot分布。     

禁牧封育措施改良高寒地区退化草地的效果

2003-2005年,通过对青海省玉树县上拉秀乡高寒草甸和高寒沼泽化草甸退化草地进行为期3年的禁牧封育改良试验,结果表明:禁牧封育措施对恢复高寒草甸、高寒沼泽化草甸退化草地植被有明显的效果,禁牧封育后草地中植物的盖度、高度和产草量明显提高;牧草成分发生显著变化,优良莎草科、禾本科牧草种类与产量增加,杂类草的种类、产量下降.     

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。     

人类活动对高寒矮嵩草草甸的碳容管理分析

应用空间尺度代替时间尺度的方法研究青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替系列与人工草地恢复演替系列植物、土壤及植物-土壤系统有机碳分布及储量特征,以探讨该类型草地的适宜碳容管理方式。结果表明,随着草地退化程度的加剧,草地载畜能力逐渐下降;地上植物有机碳储量逐渐降低,最高值出现在禾草-矮嵩草草甸,为(145.9±6.7) g/m²;土壤有机碳储量和土壤-植物系统有机碳储量均先增高后降低,最高值均出现在矮嵩草草甸,其土壤及植物-土壤系统有机碳储量分别为(14 023.1±289.5) g/m²和(18 555.7±879.7) g/m²。对极度退化的高寒矮嵩草草甸(黑土滩-杂类草次生裸地)进行人工草地建植,随着建植年限的增加,地上植物、土壤及植物-土壤系统有机碳储量较建植前有不同程度提高。说明矮嵩草草甸是该退化演替系列中碳储能力、经济生产服务能力及生态系统稳定性配比最合理的阶段,是该退化演替系列的适宜碳容管理阶段;对黑土滩-杂类草次生裸地建植人工草地后围栏禁牧,可以明显提高草地的生态及生产服务能力,是该类草地的适宜碳容管理方式。     

青藏高原高寒湿地退化过程中土壤微生物群落功能多样性特征

为给高寒湿地的退化监测和恢复治理提供科学理论依据，本试验在三江源黄河源区选取退化高寒湿地，采用空间代替时间的方法，选取不同退化阶段并利用常规实验室分析法和Biolog-Eco微平板法研究其土壤微生物群落结构及功能的变化特征。结果表明，高寒湿地、沼泽化草甸和退化草甸样地微生物群系相似性更高。不同退化程度的土壤微生物活性从高到低排序依次为：沼泽化草甸 > 退化草甸 > 湿地 > 重度退化草甸 > 退化草原。整个退化过程土壤微生物对酯类碳源代谢能力均为最强，在退化早期土壤微生物对酸类碳源的利用率较低。土壤微生物平均颜色变化率（Average well color development，AWCD）主要受到土壤全氮含量、土壤有机碳含量、全氮/全磷、植物盖度、土壤含水量和地下生物量的影响。     

不同退化高寒沼泽湿地土壤碳氮和贮量分布特征

为研究高寒沼泽湿地土壤碳氮贮量分布特征,探讨退化高寒沼泽湿地的恢复对策,本试验选择三江源区玛沁县大武滩不同退化高寒沼泽湿地为研究对象,分层采集湿地冻融丘和丘间土壤样品,分析土壤有机碳、总氮含量和贮量变化。结果表明：研究区0~30 cm是高寒湿地有机碳和总氮主要分布区,有机碳和总氮呈正相关关系。冻融丘和丘间的土壤含水量与土壤有机碳、总氮均呈极显著相关关系（P<0.01）。冻融丘和丘间的土壤含水量、有机碳、总氮、碳氮贮量均随着退化程度的加剧呈下降趋势,且冻融丘的下降速度较丘间快。有机碳、总氮、有机碳贮量和氮贮量与冻融丘的数量呈极显著负相关关系,与冻融丘的大小呈极显著正相关关系（P<0.01）。这些结果表明：高寒沼泽湿地土壤含水量、冻融丘的数量和大小对高寒湿地退化中土壤碳氮及贮量具有指示性,建议在高寒湿地修复中加强水分补充和冻融丘的保护。     

牦牛粪沉积下高寒草甸植物群落种间关联研究

植物群落构成和种间关联,反映物种在空间上的分布及相互依存和制约关系。为探究牦牛粪沉积和植被斑块互作下草地植物群落演变趋势及稳定性机制,以青藏高原东北缘高寒草甸禾草/杂类草斑块和嵩草/杂类草斑块为对象,分析牦牛粪沉积下两种斑块中主要植物种的重要值(IV)、Jaccard种间关联指数和Spearman秩相关系数的变化规律。结果表明,1)粪沉积使禾草/杂类草斑块的建群种扁穗冰草的IV增加和西北针茅的IV降低,嵩草/杂类草斑块的建群种线叶嵩草的IV降低;2)禾草/杂类草斑块中,粪沉积(DP)和对照(CK)的正负关联种对比为0.61和0.63,显著联结种对为6.6%和6.4%;嵩草/杂类草斑块中,DP和CK的正负关联种对比为0.90和0.72,显著联结种对为2.8%和14.5%;且二者显著联结的种对多存在于优势种或亚优势种与伴生种之间;3)两种斑块中多数种对间联结性弱,群落处于不稳定阶段;粪沉积使嵩草/杂类草斑块的稳定性增强,利于禾草/杂类草斑块的演变;4)依据优势种对环境的适应方式和主导生态因子,将两种斑块的群落植物种划分为喜阳耐旱植物、喜阴喜湿植物和喜阳喜湿植物三大生态种组。     

藏北不同退化阶段高寒草甸植物群落特征与土壤养分特性

为探究藏北不同退化阶段高寒草甸的植物群落特征、土壤养分特性及其相关性,以那曲县那玛切村的轻度退化(lightly degraded,LD)、中度退化(moderately degraded,MD)和重度退化(severely degraded,SD)高寒草甸为研究对象,采用冗余分析(RDA)试图揭示不同退化阶段高寒草甸土壤环境因子与植被因子之间的关系。结果表明:1)研究区植物共有9科20属25种,莎草科、禾本科、菊科和蔷薇科植物适应性较强,不同退化草甸植被类型分别为高山嵩草+斑唇马先蒿,弱小火绒草+高山嵩草,二裂委陵菜+白苞筋骨草,其中高山嵩草是轻、中度退化草甸的优势种,不同退化阶段高寒草甸杂类草均占据重要地位,生活型以多年生草本为主。2)从轻度退化草甸到重度退化草甸,植物群落特征(地上生物量、高度、密度、频度、总盖度)整体呈递减趋势,且差异显著(P<0.05),Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数随着退化加重呈降低的趋势。3)随退化程度加重,土壤有机质、速效氮、全氮、全磷、速效磷、速效钾、全钾均...     

退化高寒草甸植物群落和土壤特征及其相互关系研究

为了探究不同退化阶段高寒草甸的植被特征和土壤特征变化及其相互关系,通过野外样方调查和室内分析方法相结合测定了植物生物量、物种多样性指数、土壤养分和土壤理化性质,并分析了不同退化阶段下的特征差异与内在关系。结果表明：从轻度到极度退化过程中植被盖度、地上与地下生物量均呈现降低趋势,植被群落物种多样性指数、香农维纳多样性指数、均匀度指数和辛普森指数均呈下降趋势,土壤养分与理化性质趋于恶化,土壤水分下降和土壤容重的增加导致生物量下降。生物量与土壤性质之间相互作用、相互影响,在中度退化阶段改变植物群落组成和土壤性质,减少土壤养分流失,提高植物群落结构稳定性以及增加植物群落多样性将有利于退化高寒草甸的恢复。本研究有助于理清不同退化阶段高寒草甸的退化规律,并为恢复退化高寒草甸提供科学依据和理论基础。