黄土高原水蚀风蚀交错区植被恢复中土壤水分变化

针对黄土高原生态恢复与重建过程中水资源短缺问题,本文采用空间代替时间序列的方法对地处黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域在植被恢复过程中的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征进行了研究,分析了紫花苜蓿地(12,15,17,21,26,41 a)、荒草地(15,32,41 a)、弃耕地(12,21,41 a)、杏树地(14 a)的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征。结果表明:4种植被恢复方式下,土壤储水量的大小顺序为弃耕地 > 荒草地 > 杏树地 > 苜蓿地;苜蓿地、弃耕地0~200 cm储水量随着生长年限的延长先快速增加后缓慢减少,而荒草地的储水量随着生长年限的延长却持续减少。水蚀风蚀交错区植被恢复过程中,植被恢复方式是该地区土壤水分变化的主要影响因素,生长年限对土壤水分动态变化影响不明显。     

煤矿开采对矿坑周边植被覆盖度、生物量、土壤水分和地下水位的影响

为研究内蒙古锡林郭勒草原胜利煤矿开采对矿坑周边草地的植被覆盖度、地上生物量、土壤水分和地下水位的影响,采用野外定位监测,调查了植物覆盖度、地上生物量、土壤水分和地下水位的变化情况。结果表明:以露天煤矿开采坑和排土场为中心,随着远离煤矿开采坑距离的增加植被覆盖度逐渐增高,煤矿开采对于植被覆盖度的影响范围在4.0km以内,植物生物量也同时出现增加现象,煤矿周边受影响草地的生物量比对照区(未受煤矿影响)生物量减少13%~36%。煤矿开采对周边草地水平方向的土壤含水量的影响无显著性差异,土壤含水量在垂直方向上差异显著。受煤矿开采抽排疏干水的影响,矿区周边地下水位整体呈下降趋势。     

陇中温性草原不同草地型植被特征和土壤理化性质研究

为探究陇中温性草原不同草地型植被特征和土壤理化性质之间关系，明确形成不同草地型的关键土壤因子。本研究以陇中温性草原为研究对象，分析了3种草地型(针茅型，冰草、杂类草型和长芒草、杂类草型)的植被特征和土壤理化性质及两者互馈关系。结果表明：不同草地型土壤理化性质与植被特征差异显著(P<0.05),长芒草、杂类草型草地较其他型草地具有较高的植被盖度、草层高度、地上生物量、土壤含水量、有机质、全碳、全钾、全氮，及较低的土壤容重、pH值、电导率和全磷含量；长芒草、杂类草型草地土壤有机质含量随土层深度加深，呈先降低后增加趋势，低峰出现在10～20 cm土层；土壤含水量和有机质含量与不同草地型植被特征之间呈显著正相关关系(P<0.01)。综上所述，土壤含水量和有机质含量是影响陇中地区温性草原不同草地型草地植物生长的关键因素。     

植被性状与高原鼢鼠栖息地适合度的关系

本研究以鼠群密度代表生境适合度,在高原鼢鼠(Myospalax baileys)5个密度梯度上对植被盖度、高度、地上生物量和植物多样性等性状指标进行了分析.结果表明,植被性状的各项指标均与鼠群密度存在显著的相关性.其中,植被盖度和高度与高原鼢鼠种群密度表现为极显著线性相关,地上生物量和植物多样性表现为非线性(单峰曲线)...     

川西北高寒草原鼠荒地不同植被恢复模式的效果对比研究

草原鼠荒地是草地退化的一种表现形式,直接影响草地生态系统的功能与草地畜牧业生产。为探索川西北高原高寒草原鼠荒地优化的植被恢复模式及恢复效果,以未进行植被恢复鼠荒地草地为对照(CK),比较研究围栏封育下的肥料添加(FG)、肥料添加+响。结果显示:(1)与CK相比, FAGSR植被高度、盖度、地上生物量分别显著提高1提高126倍、 3271%、 14倍,同时, FAGSR植被高度和地上生物量较FG分别显著提高153个处理对土壤容重无显著影响(P>005),但FAGSR土壤含水量显著高于CK,且增加了48FG、 FG与CK两者间均无显著差异(P>005);(3)表层(0～10cm)土壤有机质、土壤和土壤速效钾含量的变化规律一致     

陕北水蚀风蚀交错区苜蓿地土壤水分过耗与恢复

采用野外定位观测法研究水蚀风蚀交错区苜蓿(Medicago sativa)草地土壤水分在天然降水作用下的恢复过程。结果显示:苜蓿地翻耕后,在降水作用下土壤水分有明显的恢复过程,第一年,150cm以上土壤水分得到一定恢复,第二年深度达到300cm,但上层土壤含水量并未增加;该地块植被大量消耗土壤储水导致土壤干燥化,高耗水植被消除后,土壤含水量逐渐增加。     

不同放牧强度对高寒草甸植被群落结构和土壤理化性状的影响

放牧是青藏高原高寒草甸最基本的利用方式。高寒草甸生态系统能否可持续利用与放牧强度紧密相关。本研究通过在青藏高原东缘碌曲县设置三个放牧强度处理和一个对照,分析了植被群落结构和土壤理化性质对放牧强度的响应。结果表明,植被盖度、高度和地上生物量均随放牧强度增加而降低,物种丰富的在中度放牧下最高;适度放牧能显著增加莎草比例,杂草随放牧强度增加而增加;土壤含水量和有机质随放牧强度增加而降低,pH和全磷无显著性变化,土壤容重无规律性变化;全氮、全钾和速效钾随放牧强度增加呈先增加后降低的趋势;速效磷随放牧强度增加而增加。综合分析认为,适度放牧能显著改良植被群落结构和土壤理化性质,有利于高寒草甸的可持续利用。     

禁牧封育对祁连山南麓高寒草甸植被群落结构及土壤水分特征的影响

以祁连山南麓高寒草甸为研究对象,设置自然放牧(3.5羊单位/hm²)、封育4 a、封育11 a样地,分析不同禁牧年限下研究区植被群落结构和土壤水分特征的变化规律。结果表明：植被高度、盖度、地上生物量随禁牧年限延长呈先升高后降低趋势,地下生物量及总生物量呈先降低后升高趋势。封育4 a与自然放牧(对照)相比,植被高度、盖度显著升高(P<0.05),地上生物量增加45.95%,地下生物量及总生物量分别降低4.71%、9.00%(P<0.05)。封育11 a时,植被高度、盖度及地上生物量较封育4 a呈下降趋势,地下生物量及总生物量分别增加13.88%、18.50%(P<0.05)。随禁牧封育年限的增加,植被群落物种数无明显变化,群落结构变化明显。与自然放牧(对照)相比,封育11 a样地植物多样性指数显著降低11.01%(P<0.05),均匀度指数降低4.20%,优势度指数增加40.28%。短期禁牧封育(封育4 a)对土壤最大持水量、毛管持水量、饱和导水率的影响主要集中在0～30 cm土层。随着封育年限的增加,0～30 cm土层土壤毛管孔隙度和总孔隙...     

滩鸡放牧对荒漠草原植被和土壤水分的影响

研究了滩鸡放牧对荒漠草原地上植被和土壤水分特征的影响。结果表明,在滩鸡放牧区内土壤含水量总体降低,尤其在土壤表层(0～10cm)下降最为明显,随着放牧半径的增加,土壤含水率总体呈上升趋势。放牧条件下,随着放牧半径的增大,不同半径内地上植被盖度、频度、高度以及牧草产量呈下降趋势,且放牧半径与草产量呈明显的正相关关系,其中对植被的影响最大的放牧半径为3m,随着放牧半径的增加,影响程度下降。在放牧半径为6m和9m时,由于滩鸡选择性采食使禾本科和杂类草高度有所增加。     

祁连山北坡草地生物量及其与气象因子的关系

摘要：利用祁连山北坡2004年5类草地生物量的调查数据和同期的气象资料,估算了草地生物量的大小,并探讨了草地生物量与气象因子的关系。结果表明,总体上,祁连山北坡草地生物量为490.4 g/m2,其中地上、地下生物量分别为42.1、448.3 g/m2,地下生物量约为地上生物量的10倍;植被盖度与生物量、0~20 cm土层土壤含水量均呈显著的正指数关系（P＜0.05）,说明生物量和表层土壤含水量随盖度的增加而增大;生物量与降水量、相对湿度呈正相关,与大气温度、土壤温度和干燥度呈负相关,但均没达到显著水平（P＞0.05）,而与土壤含水量呈显著正相关（P＜0.05）,表明土壤含水量是影响祁连山北坡草地生物量的重要因素。     

摩天岭北坡中段不同海拔梯度草本植物多样性生态系统功能分析

试验以摩天岭北坡中段寨科桥和邱家坝林下草本群落为研究对象,探讨了其群落特征及其与土壤养分含量的关系,结果表明:(1)样地共出现34科53属57种草本植物,其中,菊科、唇形科和毛茛科的草本植物较多;(2)草本层地上、地下生物量随海拔的升高逐渐降低,与海拔梯度相关性均不显著(P0.05);(3)草本层盖度、物种丰富度、土壤有机碳含量、土壤全氮含量与海拔相关性均不显著(P0.05),土壤磷含量与海拔存在极显著正相关(P0.01),且盖度、物种丰富度与土壤有机碳、全氮、全磷含量的相关性均不显著(P0.05);(4)草本层地上、地下生物量均与盖度显著正相关(P0.05),与物种丰富度不存在显著相关性(P0.05),地上生物量与土壤全氮含量呈极显著负相关(P0.01),地下生物量与土壤有机碳含量呈极显著正相关(P0.01)。相比之下,土壤有机碳和全氮含量对草本群落地上、地下生物量的影响更显著,且盖度和全氮对地上生物量的影响存在微弱的相互抑制作用,盖度和有机碳对地下生物量的影响存在促进作用。     

荒漠草原不同带间距人工柠条林平茬对林间生境的影响

研究不同带间距柠条林平茬后林间生境的变化对人工柠条中间锦鸡儿的种植和平茬饲用具有重要意义。以荒漠草原分布的4, 6和8 m带间距中间锦鸡儿林间草原为对象,于2015年4月对3种带间距柠条林进行齐地平茬,研究不同带间距中间锦鸡儿平茬后林间植被、土壤理化性质、气温、风速、风蚀量等变化。结果表明,1)8 m带间距的林间多年生草本物种比例、植被盖度和密度最高(P<0.05),6和4 m间距植被盖度密度接近;3种间距的林间地上生物量、物种多样性无显著差异(P>0.05)。2)随着带间距增加,土壤粉粒含量以及土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量总体呈现上升趋势。但土壤水分以6 m带间距最高,4 m带间距最低。3)林间平均气温以4 m带间距最高,8 m带间距最低,风速大小正好相反;土壤风蚀量呈现6 m带间距最高(P<0.05),4和8 m带间距最低。4)相关性分析表明,植物多样性与土壤有机质、全氮、粉粒含量正相关,土壤有机质含量与土壤粉粒含量、植被盖度呈正相关。研究认为,8 m人工中间锦鸡儿林种植间距对林间植被多样性增加、土壤质量改善和土壤风蚀减少更为有利。     

高寒草甸次生裸地的植物群落特征及土壤水分的季节变化

为恢复和改造高寒地区严重退化的草地,基于对黄河首曲玛曲县“水蚀型”次生裸地植被和土壤水分的调查,研究了其植物群落特征及土壤水分的季节变化规律。结果表明,“水蚀型”次生裸地植物群落以杂草类为主,结构简单,种类单一,盖度低,分布稀疏,群落的垂直结构分层不明显,地面芽植物占优势;“水蚀型”次生裸地土壤水分随着降水变化而呈现季节性变化,5―11月0~20和20~40 cm土层土壤水分均呈先升高后降低的变化趋势,最大值出现在7―8月,最小值出现在5月和11月。“水蚀型”次生裸地由于土壤松散、植被覆盖低,其土壤保水效果远不及轻度退化草地。     

基于XGBoost算法的草甸地上生物量的高光谱遥感反演

准确、高效获取草甸地上生物量信息,对牧区农牧业生产、草地资源管理、牧草可持续利用具有重要意义。本研究基于实地采集的牧草冠层光谱反射率及同期获取的地上生物量数据,运用互信息法分别分析了微分光谱、优化植被指数与草甸地上生物量的相关性,进一步构建了极限梯度提升（XGBoost）算法与不同阶光谱植被指数数据集的草甸地上生物量模拟估算模型,并与多元线性回归（MLR）和随机森林（RF）算法建立的模型进行对比。结果表明：对光谱反射率进行一阶、二阶微分与光谱植被指数变换协同应用,有助于提高冠层光谱与地上生物量的相关性;基于原始光谱植被指数与XGBoost算法构建的草甸地上生物量模拟估算模型效果最佳,均方根误差（RMSE）为140.26 g·m^-2,平均绝对误差（MAE）为97.20 g·m^-2,Nash效率系数（NSE）为0.81,一致性指数（d）为0.94,其次为基于RF算法构建的模型,MLR算法构建的模型精度较差。研究认为XGBoost算法可适用于草甸地上生物量模拟估算模型的建立,为快速准确的牧草高光谱遥感监测提供了技术和方法,为区域性草地高精度大面积生产力估算奠定了基础。     

川西北沙化草地植被群落、土壤有机碳及微生物特征

为探究川西北高寒沙化草地地表植被、土壤有机碳和微生物的特征,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地表植被状况及土壤有机碳、腐殖质碳、微生物数量和微生物量碳、氮的差异特征。结果表明,1)随沙化严重程度增加,植被群落盖度、植被地上和地下生物量急剧下降。与未沙化草地相比,轻度沙化、中度沙化、重度沙化和极重度沙化草地地上生物量分别降低了12.95%,40.60%,76.53%和91.78%,地下生物量分别降低了21.44%,44.00%,83.41%和94.65%。2)土壤有机碳、腐殖质碳组分均随着沙化程度的提高而呈下降的趋势,且0~20 cm土层变化最为显著。不同沙化草地各土层之间也存在差异,但重度和极重度沙化草地各土层之间没有显著差异。3)随着沙化程度的加剧,土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量和微生物量碳、氮产生显著变化。土壤沙化加剧会导致土壤微生物数量、微生物量碳、氮含量显著降低,破坏土壤微生物群落结构。     

黄土丘陵区草本群落生物量空间分布格局及其影响因素

草地是干旱半干旱地区黄土高原植被组成的主体,而草本植物作为草地生态系统的优势群落,在黄土高原恢复植被和水土保持建设方面存在着不可替代的优势。因此本试验选取黄土丘陵区不同纬度下的草本群落为研究对象,分析草本群落地上、地下生物量的空间分布特征及其影响因素,同时并验证等速生长关系,以期为黄土丘陵区恢复植被、改善生态建设方面提供理论指导。结果表明:(1)在纬度梯度35.95°~38.36° N变化范围内,黄土丘陵区不同植被带草本群落地上生物量变化范围为54.60~204.32 g·m^-2,平均值156.968 g·m^-2,变异系数为27.83%;地下生物量变化范围为78.88~829.64 g·m^-2,平均值469.21 g·m^-2,变异系数为48.87%;草本群落地下/地上生物量变化范围为 0.93~4.49,平均值2.89,变异系数为39.18%。草本群落生物量(地下、地上)大小顺序均为:森林-草原带>草原带>森林带>草原-荒漠带,且地上、地下生物量随纬度梯度变化规律均呈现出“先增加后减少”的单峰型变化趋势。(2)草本群落地下与地上生物量呈极显著正相关(P<0.01),决定系数达到0.59,且符合等速生长关系。(3)草本群落地下生物量与年均降水、年均温、土壤有机碳、全氮、全磷含量之间均呈显著相关。气候因子和土壤理化性质对地下生物量都具有重要影响作用,其影响机理还需进一步结合植物生物学和生理生态方面的综合研究才能做出准确结论。     

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析,结果表明,随着植被恢复年限增加,群落物种组成不断变化,群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加,群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定,丰富度指数缓慢升高但变幅不大,而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反;土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明,植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤(0~20 cm)养分间均呈现正相关关系,铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关,与群落地下生物量和丰富度指数(Ma)间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关,与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复,土地生产力的提高又促进演替的进行。     

青藏高原高寒草原放牧方式对植被、土壤及微生物群落的影响

为探究牦牛、藏羊六种不同组合放牧对土壤微生物群落结构的影响，本试验选择青藏高原高寒草原为研究对象，基于基因组扩增子技术，分析相同放牧强度不同放牧方式下植被、土壤以及土壤微生物的差异。研究结果显示，放牧显著降低植被地上生物量，其中豆科生物量降幅达到90.9%，放牧对植被地下生物量以及盖度影响较小。土壤有机质、全氮、全磷含量在牛、羊混合放牧下增加，在牛、羊单牧下降低；各放牧方式对土壤真菌Shannon指数、Simpson指数和pielou指数均没有显著影响，单牛放牧增加真菌Chao1指数和细菌的Shannon指数，而单羊放牧和混合放牧均降低细菌多样性指数；放牧显著降低了真菌担子菌门比例，不同放牧方式对细菌门水平丰度影响不大。本研究结果表明相同放牧强度下，不同牛、羊放牧组合对草地植被指标的影响差异不大，但显著改变了土壤养分含量、土壤细菌和真菌的群落组成，相比牛、羊单牧，牛羊混合放牧有助于提高土壤碳氮磷含量。     

祁连山东段土地利用方式对植被地上、地下植物量的影响

为了解祁连山东段天祝高寒地区不同土地利用方式对植被地上和地下植物量的影响,选取天然草地、退耕自然恢复地、当年弃耕地、坡耕地和多年生草地5种土地利用方式下的地上和地下植物量进行研究。结果表明,地上植物量表现为坡耕地多年生草地天然草地退耕自然恢复地当年弃耕地;地下植物量表现为天然草地多年生草地坡耕地退耕自然恢复地当年弃耕地;地下植物量分布在0~10 cm土层;地上植物量与植被盖度之间的关系拟合二次函数,地下植物量与植被盖度、物种数之间的关系分别拟合对数和二次函数;地上植物量与地表的植被盖度显著相关(P0.05);地下植物量与地表的植被盖度和物种数显著相关(P0.05)。     

阴山北麓浅耕翻季节对草地植被和土壤的影响

为探求退化草地适宜的生态修复技术,于2010年春季和夏季在希拉穆仁草原开展了浅耕翻处理对草地植被和土壤影响作用的研究。结果表明：1）春季浅耕翻造成了严重的风蚀和土壤粗质化;夏季浅耕翻不会引起风蚀和土壤粗质化。2）春季浅耕翻样地植被稀疏,许多根茎和幼苗干枯死亡或被风吹走。夏季降水增加,植被以一年生植物猪毛菜（Salsola collina）、刺藜（Chenopodium aristatum）、黄花蒿（Artemisia annua）、绳虫实（Corispermum declinatum）等为主,植被盖度30%;夏季浅耕翻样地耕翻后经过几次降水,羊草（Leymus chinensis）迅速生长,重要值高达0.7,成为绝对优势种,植被盖度62%。3）生长季末,春季浅耕翻样地枯落物很少,盖度不足10%,土壤有机质下降约1/3;夏季浅耕翻样地枯落物较多,盖度约30%,土壤有机质增加8%。4）2011年春季对两块样地返青情况的调查表明, 夏季浅耕翻样地明显好于春季浅耕翻样地。综合而言,夏季浅耕翻对草地的恢复作用大于春季。