不同植被恢复措施下高寒沙化草地植被与土壤变化特征

草地沙化是青藏高原草地生态环境恶化的显著问题之一,为研究不同恢复措施对高寒沙化草地植被与土壤的影响,以沙化草地（DG）、人工草本恢复草地（AG）、人工灌丛恢复草地（AS）以及天然草地（NG）为研究对象,基于植被群落和土壤特征的变化及两者的相互关系,评价了不同人工植被恢复措施对高寒沙化草地22年的恢复效果。结果表明：（1） AG和AS分别使DG的地上生物量增加至109.21,1 293.21 g/m²,但2种恢复措施的草本地上生物量均显著低于NG,而AG的植被群落物种丰富度比AS显著低31.48%（p<0.05）。（2）与DG的0—10 cm表层土壤相比,AG的土壤孔隙度、含水量、总碳和总氮含量分别显著提高7.94%,67.95%,22.09%和257.14%,AS的这些指标也分别显著提高6.41%,43.00%,17.18%和242.86%;但2种恢复措施的土壤碳氮养分含量均显著低于NG （p<0.05）。（3） AS和AG的土壤有机碳矿化总累积量分别比DG显著提高133.39%和116.96%,但均显著低于NG,2种恢复措施间无显著差异（p>0.05）。可见,人工植被恢复措施显著促进沙化草地植被以及土壤恢复,但灌丛恢复更有利于提高植被物种丰富度,而草本恢复更有利于增加沙化草地土壤水分。     

野外模拟降雨条件下高寒草甸区植被退化和人工植被恢复坡面的产流产沙过程

[目的] 青藏高原是我国重要生态屏障,高寒草甸是其重要组成部分,水土保持功能是高寒草甸重要生态服务功能。开展青藏高原高寒草甸区水土流失过程研究对减少人为扰动水土流失、保障西南地区生态安全具有重要意义。[方法] 选取青藏高原高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、裸坡与人工植被恢复5种不同类型坡面,通过野外模拟降雨试验,分析不同雨强条件下,不同植被退化与恢复坡面产流产沙过程,揭示植被退化与人工植被恢复坡面土壤侵蚀机理与水沙关系。[结果] (1)高寒草甸未退化坡面与人工植草恢复坡面因其根系较为致密,其水分下渗能力相对较弱,故初始产流时间相对较短;而对于轻度退化坡面,侧流与纵向入渗能力相对较强,初始产流时间相对较长。(2)在常规降雨条件下(30,60 mm/h),轻度退化坡面产流量最小,减流效益最高,达到77.13%;人工恢复坡面产流量与未退化坡面接近,略高于轻度退化坡面;而裸土坡面累计产流量最大,且显著高于其他坡面;极端降雨条件下(90 mm/h)未退化坡面产流量激增,仅低于裸坡并明显高于人工植被恢复坡面。(3)在常规降雨条件下(30,60 mm/h),人工恢复植被坡面减沙效益最高,分别达到81.97%和89.82%,其次是未退化坡面,且随着植被退化程度增大,减沙效益逐渐降低;但在极端降雨条件下,人工恢复植被和未退化坡面减沙效益几乎相同,而中度退化坡面产沙量是未退化坡面的4.59倍;轻度退化坡面虽然具有较好的减流效益,但是减沙效益相对较差。[结论] 研究结果可为高寒草甸区植被恢复与生态安全提供重要科学依据。     

高寒草甸不同类型草地土壤养分与物种多样性——生产力关系

研究了高寒草甸不同类型草地土壤养分与多样性—生产力之间的关系,即物种多样性对生产力的效应如何受到资源供给率等因素的影响。结果表明:以莎草类为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落其总生物量(包括地上和地下生物量)最高(13,196.96±719.69gm-2)、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落为中等水平(2,869.58±147.52gm-2、2,672.94±122.49gm-2)、矮嵩草草甸群落为最低(2,153.08±141.95gm-2)。在藏嵩草沼泽化草甸群落中,总生物量和物种丰富度呈显著负相关(P<0.05);地上生物量与土壤有机质、土壤含水量和群落盖度显著正相关(P<0.05);地下生物量和土壤含水量显著正相关(P<0.05)。在矮嵩草草甸、小嵩草草甸、金露梅灌丛群落中,地上生物量与土壤有机质和土壤总氮显著正相关(P<0.05)。以上结果说明生物量的分布与土壤营养和水分变化相一致。在矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛中,多样性有随土壤养分的增加而增加的趋势;在藏嵩草沼泽化草甸中,则呈现负相关的关系。     

高寒草地不同退化程度下土壤微生物及土壤酶活性变化特征

为探讨不同退化程度对高寒草地土壤微生物及土壤酶活性的影响,以青藏高原东北缘祁连山3种不同退化程度(轻度退化、中度退化、重度退化)高寒草地为研究对象,测定和分析土壤3大类微生物(细菌、真菌、放线菌)和氮素生理群(氨化细菌、好气性固氮菌、嫌气固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌)数量、微生物量(碳、氮)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)变化特征。结果表明:(1)相同土层不同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随退化程度的加重总体呈减小的趋势,重度退化程度下各指标含量最小,中等退化程度可增加10—20cm土壤放线菌、氨化细菌及反硝化细菌数量和20—30cm土壤细菌、真菌、放线菌、好气性固氮菌、反硝化细菌数量;(2)不同土层相同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随土层深度的加深均逐渐减小。研究结果对评价草地退化程度提供了新思路,同时为高寒草地的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

高寒沙地不同植被恢复类型土壤肥力质量差异及评价

青海共和盆地是全国土地沙漠化危害较严重的区域之一,在沙漠化土地上进行植被恢复是控制该区沙漠化和改善区域环境的一个有效措施。为研究高寒沙地不同方式植被恢复后土壤肥力质量的差异,以自然恢复的赖草草地(Leymus secalinus)、人工恢复的沙柳林(Salix psammophila)、人工恢复的柽柳林(Tamatix chinensis)、人工恢复的乌柳林(Salix cheilophila)和人工恢复的乌柳小叶杨(Populus simonii)混交林为研究对象,测定了5种植被恢复类型0~50 cm深度土壤的物理性状、持水能力和养分特征,通过主成分分析和相关分析方法选取具有代表性的指标计算土壤质量指数,对5种植被类型的土壤肥力质量进行综合评价。结果表明:5种植被类型的土壤特性均表现出显著地"表聚性",即表层土壤肥力质量优于深层土壤;不同植被类型之间各土壤指标具有显著差异性,土壤质量指数计算结果表明,赖草草地(1.55)和沙柳林(1.50)土壤肥力质量最好,柽柳林(1.09)和乌柳林(0.93)次之,乌柳小叶杨混交林(0.76)土壤肥力质量最差。     

三江源区不同退化程度高寒草甸表土层的土壤水分变化特征

土壤水分是影响青藏高原高寒草甸生态过程和生态承载能力关键因素之一,掌握其变化特征对于高寒地区生态保护和修复具有重要意义.基于HOBO土壤温湿度仪器监测数据,分析2019年8月至2020年8月三江源区不同退化程度(未退化(ND)、轻中度退化(LMD),重度退化(HD))下高寒草甸表土层土壤3个层级L1(0-5 cm)、L...     

黄河上游玛曲不同退化程度高寒草地土壤物理特性研究

对黄河上游玛曲5种不同退化高寒草地土壤物理特性进行了研究。结果表明,在0—30cm土层范围内,不同退化高寒草地间土壤容重、孔隙度、持水量和贮水量差异显著;土壤容重随草地退化程度和土壤深度的增加而不断增加,其变动范围分别为1.085～1.447g/cm3和1.111～1.248g/cm3;土壤总孔隙度、最大持水量和总贮水量随草地退化程度的加重而不断减少,变动范围分别为46.214%～58.162%,26.765%～52.369%,1386.420～1744.872t/hm2,随土壤深度的增加而不断减少,变动范围分别为52.783%～57.285%,40.504%～50.057%,527.833～572.852t/hm2;土壤入渗性能随草地退化程度的加重先减少后增大,大小依次为中度退化草地轻度退化草地重度退化草地未退化草地极度退化草地;土壤入渗过程表明,未退化草地土壤透水性良好,土壤涵养水源功能较强,而重度退化草地土壤透水性较差,土壤涵养水源功能较弱。     

不同土地管理措施对高寒嵩草草甸植被及土壤理化特征的影响

在青海玛沁地区,选择 4 种处于不同退化阶段以及 2 种人工处理的高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧强度和人工干预措施下,植被特征、土壤营养元素和土壤物理性状的变化过程,为合理利用和提高草地生产力提供依据.结果表明:随着退化的加剧,高寒草甸的盖度、高度、地上生物量和种类呈下降趋势,可食性牧草逐渐让位于杂草;土壤 N、C 含量以及含水量逐渐降低,体积质量逐渐增大.与重度退化草甸相比,经人工干预处理后草甸的生物量、盖度、高度以及土壤营养元素和物理性状都有所增加提高.这些结果表明随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.人工干预能够在一定程度上改善土壤物理特征,提高草地的生物量.     

不同形态氮素添加下三江源区高寒草甸草场氮素分配与利用

【目的】研究三江源区高寒草甸牧草对不同形态氮素的吸收利用和残留氮素在土壤中的去向及分配,以期为制定三江源区高寒草甸草场养分科学添加方案提供理论依据。【方法】于2020年6月至2021年9月,在青海省称多县高寒草甸试验站开展¹⁵N田间微区示踪试验,试验设置3个不同氮素形态处理,分别为(¹⁵NH₄)₂SO₄、Ca(¹⁵NO₃)₂、CO(¹⁵NH₂)₂,各处理的氮素施用量均为N 300 kg/hm²。分析了施肥当年和次年不同形态氮素在高寒草甸牧草地上部、地下部中的含量,及在0—15、15—30 cm土层土壤中的去向及分配。【结果】1)在施肥当年,与Ca(¹⁵NO₃)₂、(¹⁵NH₄)₂SO_4<...     

青藏高原高寒草甸土壤有机质、全氮和全磷含量对不同土地利用格局的响应

草地土地利用格局的变化强烈影响着其土壤营养元素的含量与垂直分布。对青藏高原东北隅高寒草甸不同土地利用格局（封育植被、放牧利用和人工种植）下不同深度（0—10cm、10—20cm和20—40cm）的土壤有机质、全氮和全磷含量的对比研究表明：封育植被下土壤营养元素在表层和深层之间有显著差异（P〈0．05）,与土壤深度表现出一定的负线性相关（R2〉0．40,P〈0．05）。放牧利用和人工种植对营养元素在不同土壤层次的分布无显著影响（P均值〉0．05）,前者的有机质和全氮含量与土壤深度略呈负线性,后者则无此关系。放牧利用和人工种植较显著地（P均值〈0．05）降低了土壤表层有机质和全氮的含量,但增加了土壤表层全磷的含量,对土壤深层的影响较小。人工种植对营养元素含量的影响效果略大于放牧利用,但两者差异不显著。     

氮素补充对高寒草甸土壤团聚体有机碳、全氮分布的影响

土壤结构的稳定性对高寒草甸生态系统有重要意义。为研究不同水平氮素补充对高寒草甸草地土壤团聚体、有机碳和全氮含量及分布格局的影响,于2012-2014年在青藏高原东部夏河县进行3 a的试验研究。试验为随机区组设计,包括0(对照)、50(低氮)、100(中氮)和200(高氮)kg/hm2 4个氮素补充水平。研究结果表明:低、中、高水平氮素补充处理显著提高了0~30 cm土层≥0.25 mm大团聚体质量分数(P0.05),比对照分别提高了4.74%、6.42%和1.96%;较之对照,低、中水平氮素补充处理显著增加了≥5 mm、≥2~5 mm粒级团聚体含量;低、中水平氮素补充处理显著提升了0~30 cm土壤团聚体平均质量直径,分别比对照提升了9.79%和12.63%。不同水平氮素补充处理有机碳、全氮含量大小排序分别为:中氮≈低氮对照高氮、中氮低氮≈高氮对照。不同粒级团聚体中0.25 mm微团聚体有机碳含量最高而全氮含量最低、≥0.25~2 mm粒级有机碳含量最低而全氮含量最高;低、中水平氮素补充提高了不同粒级团聚体0~30 cm土层有机碳含量而高水平氮素补充处理显著降低了有机碳含量;低、中、高水平氮素补充增加了不同粒级团聚体全氮含量,其中中水平氮素补充处理最高,低水平氮补充次之。不同粒级团聚体含量是影响团聚体养分贡献率的主要原因,≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,≥5 mm和≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体全氮含量分别呈极显著正相关、显著正相关关系。研究表明连续每年补充50~100 kg/hm2氮可以改善高寒草甸土壤结构并提高土壤肥力状况。     

Effects of seasonal grazing on soil respiration in alpine meadow on the Tibetan plateau

Little research has been conducted on how to balance plant production and soil respiration (Rs) under seasonal grazing patterns in alpine meadows. Our results from 2009 to 2012 showed that warm season grazing (WG) from June to September significantly increased aboveground net primary production compared with no‐grazing (NG), except in 2010, and compared with cold season grazing (CG) except in 2012, while there were no significant differences between NG and CG except in 2009. In both WG and CG treatments, grazing increased root biomass at 0–40 cm depth compared with NG, except in 2011. WG and CG only significantly increased seasonal Rs in 2009. Daily Rs was mainly affected by soil temperature, which explained 40–49% of the variation in daily Rs for all grazing treatments. Seasonal Rs from July to September was significantly influenced by soil temperature and root biomass, which explained 55% of the variation in seasonal Rs for all grazing treatments. Therefore, relative to NG, regardless of WG and CG, moderate grazing significantly increased plant production and had little influence on soil respiration in this alpine region.     

遥感和GPS支持的高山草甸土草地盖度精确量化研究

The principles of remotely estimating grassland cover density in an alpine meadow soil from space lie in the synchronous collection of in situ samples with the satellite pass and statistically linking these cover densities to their image properties according to their geographic coordinates. The principles and procedures for quantifying grassland cover density from satellite image data were presented with an example from Qinghai Lake, China demonstrating how quantification could be made more accurate through the integrated use of remote sensing and global positioning systems （GPS）. An empirical model was applied to an entire satellite image to convert pixel values into ground cover density. Satellite data based on 68 field samples was used to produce a map of ten cover densities. After calibration a strong linear regression relationship （r^2 = 0.745） between pixel values on the satellite image and in situ measured grassland cover density was established with an 89% accuracy level. However, to minimize positional uncertainty of field samples, integrated use of hyperspatial satellite data and GPS could be utilized. This integration could reduce disparity in ground and space sampling intervals, and improve future quantification accuracy even more.     

不同空间约束条件下的城镇土地利用变化多预案模拟

为研究不同预案下辛庄镇未来几十年的土地利用变化情况,基于高分辨率遥感影像获取辛庄镇四期土地利用历史数据,结合GIS空间分析技术,从城镇土地利用发展趋势、耕地保护和生态安全角度设计了目前趋势发展、城镇规划和基本农田保护、生态环境保护3种预案,对研究区土地利用变化进行相应约束,利用CLUE-S模型模拟不同预案下辛庄镇未来20 a土地利用变化过程,并从时空特征、空间格局和生态风险等方面对不同预案下的土地利用预测结果进行比较分析。结果表明,在设计的3种预案下,未来的村镇建设用地均将持续增加,其中目前趋势发展预案尤为显著,并以消耗大量的耕地资源为代价。不同预案下的土地利用变化特征、景观格局和生态安全存在明显的分异特征,综合比较结果表明城镇规划和基本农田保护预案是辛庄镇未来土地利用变化的推荐预案。CLUE-S模型模拟结果能较好地反映不同约束条件下的未来土地利用变化以及潜在生态风险,基于该模型的预案设计和空间模拟方法可很好地辅助土地利用规划决策。     

利用生态系统服务价值评估土地利用规划生态效应(英文)

基于土地利用多功能性,以生态服务价值系数为基础,构建不同土地利用类型生态服务价值修正系数。以地处三峡库区腹心地带的重庆市云阳县为例,从生态系统服务价值以及景观格局视角定量估算三峡库区生态屏障区土地利用规划生态效应。结果表明:至2020年云阳县三峡库区生态屏障区初步构建一个以"林地为骨架,耕地、园地、草地为补充"的生态系统服务格局;以土地生态功能建设为导向的土地利用规划能够快速提升生态屏障区生态系统服务价值,增强屏障区调节气候、保持土壤、维护生物多样性等方面能力,云阳县三峡库区生态屏障区生态系统服务总价值从2010年的15.53亿元提升到2020年的19.98亿元,年均变化率达到2.87%;云阳县三峡库区生态屏障区生态系统服务价值及其调节服务和支持服务价值表现出显著地空间分异特征,其中磨刀溪流域生态系统服务价值提升幅度最大,澎溪河流域次之,长江沿岸生态服务系统价值保持稳定增长,而长滩河流域变化不大;磨刀溪流域和澎溪河流域是规划期内云阳县生态屏障区土地生态功能建设的重点区域。同时,通过评估不同土地利用类型结构调整及其产生的生态效应,进一步明确了云阳县生态屏障区各流域土地利用结构优化调整方向,提升了土地利用规划和生态保护实践工作科学决策水平。     

三峡库区农村居民点用地适宜性评价

三峡库区是典型的生态敏感区域,巫山县地处三峡库区的腹心地带,生态环境脆弱,经济发展滞后。研究基于ArcGIS10数据处理平台,结合成本加权距离,选取自然因素、经济因素、社会因素、环境因素等4个方面的7个因子综合建立评价指标体系,对农村居民点用地进行多因素综合评价。将巫山县农村居民点用地适宜性评价结果划分为4个等级:适宜、较适宜、基本适宜和不适宜用地,其面积分别占农村居民点总面积的9.52%、50.87%、34.58%和5.03%。研究该地区农村居民点用地适宜性,根据自然条件本底因素,结合库区社会经济发展条件进行适宜的土地资源开发利用是破解生态环境问题的关键,不仅有利于库区土地资源实现合理利用,而且有助于保护土地资源,促进区域可持续发展。     

青海共和盆地沙化土地生态修复效果的研究

 以青海省共和盆地黄沙头沙地为例,在植被调查和分析的基础上研究青藏高原高寒沙化土地的生态修复效果。结果表明:封沙育草、丘间造林和沙障等措施能够启动高寒流动沙地的植被恢复过程,有效提高植被盖度、代表演替后期的优势物种的盖度和多年生草本植物的物种丰富度;流动沙地治理地块的边缘因为容易受到未治理地块的风沙影响,植被恢复速度较慢。研究结果对改进流沙治理技术具有指导意义。认为尽管流沙治理地块的这种“边缘效应”难以从根本上消除,但可以通过扩大治理地块的面积予以弱化,因为这样能降低治理地块的边缘与核心部位的面积比,从而保证有更大比例的核心部位能快速恢复其植被。     

基于生态位的农村居民点用地适宜性评价与分区调控

在剖析农村居民点用地生态位特征的基础上,按照新农村建设的要求,从生态条件、生产条件和生活条件3个方面选取相关指标,利用生态位适宜度模型与GIS栅格技术进行评价指标的单因素量化分析和多因素综合评价,将北京市平谷区划分为农村居民点用地高度适宜、中度适宜、低度适宜和不适宜4个等级。在此基础上,使用聚类分析法将平谷区现状的275个行政村划分为重点发展区、适度挖潜区、限制扩建区和优先整治区,进而分析了各区域用地特征,并提出相应的用地调控模式。研究结果体现了土地利用的适宜性和现势性,符合当地实际,对农村居民点整理和乡     

夏季休牧对高寒矮嵩草草甸温室气体排放的影响

以高寒矮嵩草草甸为研究对象,利用密闭箱－气相色谱法,对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比,休牧草地植被盖度较之高41％,单位面积生物量较之高53％。同时,土壤特性也有较大不同;休牧草地的植被－土壤系统CO₂排放通量比放牧草地低20.7％,测定期间两者CO₂排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm²·d)^-1;试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH₄的弱汇,休牧后草地土壤对CH₄的吸收能力增强,休牧和放牧草地CH₄的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm²·d)^-1;休牧草地土壤N₂O排放通量比放牧草地低,两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm²·d)^-1。可见,夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。     

宝泉岭垦区农村居民点用地集约利用评价

运用层次分析法,结合多因素综合评价法、地理信息系统（GIS）技术对宝泉岭垦区农村居民点用地集约利用情况进行定量评价。结果表明:宝泉岭垦区所辖13个农场的农村居民点用地集约利用水平存在一定的差异,具体为:集约利用3个,适度利用6个,低度利用1个,粗放利用3个;垦区农村居民点用地集约利用仍有较大潜力。在充分考虑各级分区特征及主要限制因素的基础上提出了垦区土地集约利用的对策。研究结果可为其他垦区农村居民点用地合理利用提供参考。