封育对滇西北亚高山草甸群落及土壤的影响

2012年4月到2015年9月,在滇西北香格里拉县小中甸镇,以退化亚高山草甸为研究对象,测定封育条件下草地地上生物量、地下生物量、土壤容重、土壤水分和土壤有机质含量。结果表明:封育1~2年可显著提高草地地上现存量;连续封育4年后,草地地下生物量无显著变化,草地地上生物量增加了11.67倍,总生物量增加了0.74倍,有毒有害植物在地上现存量中所占比例仍然达到13.3%,对退化草地实施封育的同时应该结合除杂、补播等措施,可更有效地改善草地质量和提高草地生产力。对退化草地连续封育4年后,0~10 cm土壤容重显著降低而土壤含水量显著增加,10~40 cm土壤有机质显著增加。     

小五台亚高山草甸植物地上生物量及其营养成分研究

亚高山草甸的地上生物量产出及营养状况对于草场的季节性放牧具有重要意义。通过调查及分析发现：1) 小五台的亚高山草甸的地上生物量产出总体来说是随着海拔的升高而增加,并且与物种多样性有很好的相关关系,其形成主要受近地面温度及土壤养分条件的影响。2) CCA (典范对应分析)排序结果表明,对小五台植物营养成分含量影响较大的环境因子是温度、太阳辐射和土壤养分及水分含量。3)从牧场利用的角度来看,草甸植物的纤维和热值含量高,海拔增加植物中粗蛋白的含量也随之增加,体现出高寒植物的特点;就放牧而言,阴坡的植物营养要好于其他坡向,但草甸中豆科植物相对缺乏,需要适当补充。     

放牧干扰对亚高山草甸土壤动物群落影响的研究

对川西北红原县3个不同放牧强度(轻度放牧、中度放牧、重度放牧)的亚高山草甸土壤动物群落进行了调查研究,共获得土壤动物1 887个,分别隶属3门7纲15目49类群。不同放牧强度下土壤动物优势类群差异较大。受放牧干扰的亚高山土壤动物群落,其个体数量变化趋势是:重度放牧＞中度放牧＞轻度放牧。中度放牧生境的中小型土壤动物密度最大,大型土壤动物密度最低。3种生境中土壤动物的个体数和类群数均随土层加深而递减,其中中度放牧生境土壤动物表聚性最强。受放牧强度和放牧方式的干扰,中度放牧生境中土壤动物群落种类多样性、均匀性及丰富度均低于其他生境,而优势度高于其他生境。     

短期封育和施用牛粪对亚高山草甸植物群落组成及生物量的影响

以滇西北退化亚山草甸为对象,研究了短期封育和施用牛粪对植被的影响。通过4年的试验,结果表明,封育、施用牛粪增加了优良牧草的比例,提高了地上和地下生物量,改变了植物群落组成;封育提高了群落植物的丰富度和物种多样性;施用牛粪且封育处理中西南委陵菜（Potentilla fulgens）的优势度降低,狼毒（Stellera chamaejasme）没有发生,优势种转变为西南委陵菜、鸭茅（Dactylis glomerata）和白三叶（Trifolium repens）,第4年地上生物量达到了101 g·m^-2,显著高于对照（P<0.05）。另外,封育和施用牛粪还改变了根系在土壤中的分布,10～20 cm土层中根系所占的比例由5%提高到了10%以上。可见,在短期封育的基础上施用牛粪有利于退化亚高山草甸植被的恢复,对于当地生物多样性保护、畜牧业发展具有重要意义。     

短期增温对亚高山草甸生物量和土壤呼吸速率的影响

以滇西北亚高山草甸为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)提高土壤温度模拟全球气候变暖,探讨增温对夏季和冬季草地土壤水分,土壤呼吸速率和植被生物量等方面的影响。结果表明:在开顶式生长室的作用下,滇西北亚高山草甸地表年均温度较对照提高了1.56℃,冬季增温效果好于夏季。增温显著提高了草地的地上生物量(P<0.05),比对照高出148.76 g/m~2。同时增温促进了根系向10～20 cm土层扩展。在夏季和冬季,增温处理和对照的土壤呼吸速率均呈现单峰曲线,在14∶00时出现峰值,夏季的最高值为5.66μmol/(m~2·s),冬季为2.79μmol/(m~2·s),夏季的土壤呼吸速率较冬季高出2.87μmol/(m~2·s)。相关性分析表明,土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P<0.05),土壤温度和土壤含水量则呈现出了极显著的负相关(P<0.01)。     

小五台亚高山草甸植物化学成分研究

植物化学成分与植物类群以及所处生境关系密切。对小五台亚高山草甸植物中的12种化学成分进行分析,主要结果如下：1)优势植物中,莎草科和禾本科植物的K/Ca值较高,而Ca/P值则明显低于杂类草植物,豆科植物K/Ca、K/P、Ca/P、S/P 4项指标都明显低于其他植物,由于草甸主要优势植物的Ca/P值偏高,在作为牧草利用时可考虑P的补饲;2)依据植物的9种元素含量特征对优势植物用双向指示种分析方法（TWINSPAN）分类,可较好区分出不同的植物类群;3)方差分析显示阳坡环境的群落植物中P、K含量偏低,阴坡则相反,而放牧干扰环境中,植物群落金属元素含量高;4)草甸植物的Al、Fe、Cu含量随着海拔高度增加而逐渐降低。典范对应分析（CCA）分析则显示大量元素含量高的植物多分布于阴坡生境,重金属含量高的植物主要分布于土壤水分高而土壤养分状况不佳的位置。     

几种亚高山草甸植物青贮效果的初步研究

为了探讨青贮调制对亚高山草甸植物的影响。将10种亚高山草甸植物进行袋装青贮,贮藏一年后分析青贮饲料的pH值和营养成分含量。结果表明,亚高山草甸植物青贮饲料的pH值比较高,通过青贮可以保持亚高山草甸植物的养分,亚高山草甸植物青贮饲料的硝基化合物含量普遍较高。     

退化亚高山草甸恢复过程中地上生物量和适宜载畜量分析

2012—2018年,以香格里拉退化亚高山草甸为研究对象对其实施连续封育,测定和分析恢复演替过程中植被地上生物量和植物学组成及其变化趋势,并运用中度干扰假说判断试验区退化草地的适宜封育年限和适宜载畜量。结果表明:与退化区相比较,封育第1年、第2年和第5年均显著提高了草地地上生物量,封育期间草地地上生物量呈现幂函数型增长趋势;草地的抵抗力和恢复力分别为518.8g/m^2和56.3个月;封育第5年草地中不可饲用植物(包含有毒有害植物)仍然占到29.2%,适宜载畜量2.81~3.37个羊单位/hm^2。该试验表明封育结合其他措施,将有利于更加有效地改善草地质量和提高草地生产力。     

模拟增温对五台山亚高山草甸植物群落与土壤性质的影响

本研究设计开顶式小室(Open top chambers, OTCs)增温控制试验,用以探明增温对五台山亚高山草甸生长季植物群落和土壤理化性质的影响,并采用冗余分析(Redundancy analysis, RDA)揭示植物群落与表层土壤性质的关系。结果表明：增温以后物种丰富度(Species richness, SR)显著增加(P<0.05);对照样地矮生嵩草(Kobresia humilis)的重要值(Importance value, IV)最高(0.31),增温样地珠芽蓼(Polygonum viviparum)的重要值最高(0.15);增温处理下地上生物量(Aboveground biomass, AGB)显著增加了约2.83倍(P<0.05),地下生物量(Belowground biomass, BGB)显著下降了约35.96%(P<0.05),土壤水分(Soil moisture, SM)、有机碳(Soil organic carbon, SOC)和总氮(Total nitrogen, TN)分别显著下降了24.58%,11.86%和19.80%(P&l...     

旅游干扰对喀纳斯景区草地植物多样性的影响

研究喀纳斯景区旅游干扰下草甸草地群落的植物多样性,利用主要物种重要值、α多样性、功能群重要值和β多样性比较分析不同干扰后群落植物多样性及结构功能的变化。结果表明:随着干扰强度的增加,群落物种组成从以不耐旅游干扰的物种为主逐渐发展到以耐旅游干扰的物种为主,群落的重要值有向少数物种集中的趋势;Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener指数均随着干扰强度的增加而呈下降趋势,均匀度指数则在中度干扰下最大,生态优势度的变化与α多样性的变化存在一定的负关联;功能群丰富度在中度干扰下最高;中度-重度干扰阶段群落间的物种替代速率最快。喀纳斯景区草甸草地群落稳定与群落自身的物种多样性、功能群功能特性及结构特点密切相关。     

不同利用方式对亚高山草甸草地土壤性质和微生物的影响

以祁连山亚高山天然草场为对象，研究了控制放牧、自由放牧、耕作3种不同利用方式和退化秃斑的草地产草量和土壤性质；并以研磨、液氮冻融法提取土壤微生物的总DNA，对其进行了初步分析。结果表明：随草地利用强度的增加草地产草量相应减少，植被中优势种发生变化，土壤有机物含量下降，pH值稍有提高，总N、总P含量同步下降，且均与有机物含量呈强相关。土壤微生物总DNA量只在退化秃斑草地呈现成少，其余尚无显著变化。     

一年生植物功能群对放牧草原生物量和土壤呼吸的影响

作为草原群落重要层片的一年生植物功能群,在湿润季节和年份高度发育补偿群落生物量、维持放牧草原生态系统稳定,但尚不清楚一年生植物功能群通过这一补偿方式如何补偿群落地上/地下生物量和影响土壤呼吸。基于2012年和2013年内蒙古锡林郭勒大针茅(Stipagrandis)+羊草(Leymus chinensis)典型草原两个放牧强度试验样地群落地上/地下生物量、土壤呼吸及相关环境因子的测定。研究表明,1)一年生植物功能群对群落生产力的补偿作用及生长季土壤呼吸累积量在湿润年份(2012年)均大于干旱年份(2013年);且在中度放牧处理中均显著大于轻度放牧处理(P0.05);2)土壤呼吸与一年生植物功能群地上、地下生物量、土壤5cm温度和土壤0-10cm含水率均具有极显著正相关关系(P0.001)。由此表明,当放牧降低了草原群落多年生功能群生物量时,一年生植物功能群在湿润季节和年份可补偿群落生产力、促进土壤呼吸排放速率,进而影响草原生态系统碳循环过程。     

甘南亚高山草甸水分与能量耦合对生产力的影响

在甘南亚高山草甸牧草生长期,应用FAO Penman-Monteith公式、土壤水分平衡原理、地面能量平衡原理,计算具有明确生物学特性并影响牧草生长发育的水分与能量耦合特性参量,并将特性参量和牧草生产力在时间上做同步分析,结果表明:特性参量对牧草的生长发育影响显著,具有双重气候相关特性,可作为牧草生长发育的综合判断指标和模型变量因子,建立实时的牧草生长发育状况动态评价体系和生产力预测系统模型。在年际变化上,特性参量对牧草生长的振荡性影响减弱消失,趋势性影响明显,特性参量失去双重气候相关性。年气候环境资源利用率不等于各生长季气候环境资源利用率之和,说明年际最大产量的形成是双重气候相关性共同作用的结果。气候因子综合分析表明,降水量与年际最大产量之间具有显著相关性。     

内蒙古中部草原地下生物量与生物量分配对环境因子的响应关系

为探究环境因子对草原地下生物量与生物量分配的影响以及验证功能平衡假说,沿水热变化梯度通过采样获取内蒙古中部草原的生物量,分析了地下生物量的垂直分布及其与地上生物量的关系,采用回归和结构方程模型的方法探讨了地下生物量与地下地上生物量比对环境因子的响应规律。结果表明:地下生物量主要分布在土壤表层,地下与地上生物量成显著正相关;地下生物量对年均降水量、土壤有机碳和全氮为正响应,对年均温和土壤pH值则为负响应;其中,降水量是导致地下生物量差异的主要因子;土壤环境也具有重要的作用。土壤全氮与地下地上生物量比之间的显著正响应关系与功能平衡假说不符。综上所述表明,环境因子对地下地上生物量比产生的影响十分复杂,需要进一步结合植物生理和生态学特性等多方面的综合分析才能得出可靠的结论。     

贝加尔针茅草原主要植物地上生物量分配对放牧梯度的响应

通过对放牧梯度下贝加尔针茅草原主要植物不同器官(茎、叶、花或果)的生物量分配格局变化进行探索,结果表明:贝加尔针茅草原主要植物的繁殖分配随牧压梯度增加,表现出明显的规律性,中牧条件下,贝加尔针茅草原植物群落的繁殖分配与优势种羊草等较耐牧植物变化趋势一致,均较轻牧下显著增加,而优良禾草、豆科牧草等均显著减少;重牧条件下,植物群落的繁殖分配与优良禾草、豆科牧草等以及退化标志植物变化趋势一致,均较中牧下显著减少,而较耐牧植物羊草等均显著增加。     

蜥蜴对内蒙古典型草原群落多样性和地上生物量的影响

为研究蜥蜴(Phrynocephalus frontalis)活动对内蒙古典型草原群落多样性、地上生物量、群落结构、生活型组成以及优势种生物量的影响,于2012年6月和8月在内蒙古毛登牧场围封草场内布设有蜥蜴样地和对照样地,进行样方调查和生物量取样.结果表明:与对照样地相比,蜥蜴样地6月的Shannon-Wiener指数和均匀度显著降低,8月Shannon-Wiener指数、均匀度和物种丰富度均显著低于对照样地;蜥蜴样地的群落生物量在6月和8月分别比对照样地高68.85和111 g·m^-2;在功能群水平,蜥蜴样地一年生植物和多年生禾草的生物量比例比对照样地增加了19.1%和11.0%,而多年生杂类草生物量比例降低了19.8%;在物种水平,蜥蜴样地羊草(Leymus chinensis)生物量的比例在生长季节初期达到了75.0%.可见在内蒙古典型草原,蜥蜴干扰可使一年生植物和多年生禾草的生物量比例增加,而使多年生杂类草的物种数和生物量比例显著降低;蜥蜴干扰显著促进了羊草的生长;同时会降低群落的物种多样性,提高地上生物量.     

不同放牧制度对亚高山草甸土理化性质的影响

以新疆亚高山草甸土为研究对象,研究了自由放牧和划区轮牧对土壤理化性质的影响。结果表明：短期改变放牧制度对草地土壤养分含量影响不显著,理化性质对其响应程度亦有所不同。轮牧土壤碱解氮、有机质的含量稍低于自由放牧,土壤速效钾和有效磷的含量均高于自由放牧。不同放牧制度对草地土壤容重、孔隙度、机械组成的影响不大。     

补播和划破草皮对退化亚高山草甸植被恢复的影响

在甘肃省甘南州临潭县研究围栏内补播和划破草皮对退化亚高山草甸植被的高度、总盖度、地上生物量和功能群物种多样性总指数的影响。结果表明,在各划破草皮处理中,牧草总盖度、地上生物量和功能群物种多样性总指数随着补播量的增加而增加,植被高度随着补播量的增加呈先增加后降低的趋势。补播和划破草皮有显著互作效果,补播量3[垂穗披碱草(Elymus nutans)播量为49.1 kg·hm-2,老芒麦(Elymus sibiricus) 播量为67.5 kg·hm-2,紫花苜蓿甘农1号(Medicago sativa cv.Gannong No.1)播量为23.3 kg·hm-2]和划破草皮组合的牧草地上生物量(201.5 g·m-2)、总盖度(88.2%)和功能群物种多样性总指数(1.203)达到最大值,补播量1（垂穗披碱草播量为26.7 kg·hm-2,老芒麦播量为37.5 kg·hm-2,紫花苜蓿甘农1号为0）和划破草皮组合的植被高度(11.7 cm)达到最大值。就各补播水平平均值而言,划破草皮植被高度、总盖度、地上生物量和功能群物种多样性总指数显著高于未划破草皮。综合考虑高度、总盖度、地上生物量和功能群物种多样性总指数,经关联度分析可知,补播量2（垂穗披碱草播量为37.5 kg·hm-2,老芒麦播量为52.5 kg·hm-2,紫花苜蓿甘农1号18.3 kg·hm-2）和划破草皮为最优组合。