北方农牧交错带赖草草地土壤氮矿化对不同放牧强度的响应

北方农牧交错带的草地是我国重要的畜牧业基地,但长期不合理的放牧使其土壤氮素的供应能力发生变化,草地生态和生产功能受到影响。因此,为探究不同放牧强度对土壤氮矿化的影响,本试验于2016年设置4个放牧强度,分别为不放牧（No Grazing,NG）、轻度放牧（2.35 Sheep Unit （SU） hm^-2·生长季;Light Grazing,LG）、中度放牧（4.80 SU hm^-2·生长季;Medium Grazing,MG）和重度放牧（7.35 SU hm^-2·生长季;Heavy Grazing,HG）,分别在2017年和2018年采用顶盖埋管培养法测定土壤净氮矿化速率。结果表明：不同放牧强度对土壤无机氮含量有显著影响（P<0.05）,生长季不同月份土壤无机氮含量存在极显著差异（P<0.01）;重度放牧的净氮矿化速率最大,轻度放牧最低;放牧主要通过影响土壤温度和水分的变化进而影响土壤净氮矿化速率。可见,短期内重度放牧会使土壤无机氮累积,提高植被可利用氮含量,显著提高土壤的净氮矿化速率,但造成地上生物量减少,地表裸露,草地有退化的风险,因此,为更好地维持北方农牧交错带草地生态系统的稳定,还需进行长期的试验监测来确定适宜的放牧强度。     

放牧强度对青藏高原东部高寒草甸植物群落特征的影响

通过对青藏高原东部玛曲高寒嵩草草甸植物群落在3个放牧梯度下的特征比较,分析了该类草甸主要群落特征对放牧强度差异的响应。结果表明,随着放牧强度的增加,草甸群落的高度、盖度和地上生物量都呈现显著降低的趋势;草甸群落中优势种群的莎草科和禾本科物种的优势度逐渐降低,被一些杂草类物种(黄帚橐吾和火绒草)所取代。放牧强度的增加,导致了禾草类和莎草类功能群生物量比例的显著降低,及豆科类、毒草类和杂草类功能群生物量比例的显著增加。中度放牧下的草甸群落表现出了最高的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数,排序为中牧草甸>重牧草甸>禁牧草甸。随着放牧干扰强度的增加,高寒草甸群落将经历一个由上层的莎禾草类为主的草甸群落→上层莎禾草类＋中层杂草类共存的草甸群落→中下层杂草类为主的草甸群落的演替过程。     

祁连山中部高寒草甸土壤氮矿化及其影响因素研究

分析了温湿度变化对祁连山海拔3500,3600,3700和3800 m处高寒草甸土壤氮矿化的影响。结果显示,以土壤氮矿化量极差计,温度和湿度对土壤氮矿化影响最大,土层和温湿度交互作用影响较小;以土壤氮矿化比例极差计,温度和海拔影响最大,湿度其次,土层影响较小。温度对土壤氮的矿化影响显著(P<0.05)。35℃下土壤氮矿化量最高,25℃下显著比5℃下高(P<0.05);不同温度下土壤氮矿化比例差异不显著(P>0.05)。土壤含水量为20%和40%下土壤氮矿化量较高,60%和80%下较低(P<0.05),不同湿度下土壤氮矿化比例差异不显著(P>0.05)。海拔3800 m处土壤氮矿化比例最低。以土壤氮矿化速率计,5℃升高到15℃,Q10较高,15℃升高到25℃及25℃升高到35℃,Q10接近;以土壤氮矿化比例计,5℃升高到15℃,Q10较低,15℃升高到25℃以及25℃升高到35℃,Q10都接近2。结果说明在20%~80%土壤湿度范围内,温度升高将使祁连山高寒草甸土壤氮的矿化速率增加。     

不同放牧制度对土壤种子库的影响——以青藏高原东缘高寒草甸为例

以青藏高原玛曲地区高寒草甸为研究对象,通过对暖季牧场与冷季牧场不同放牧强度的比较分析,探讨了可萌发土壤种子库的密度、垂直分布规律及其与地上植被的关系。结果表明,1)暖季牧场土壤种子库中,轻度放牧有12种,种子密度为2 307.66粒·m~(-2),重度放牧有6种,种子密度为1 065.08粒·m~(-2),禁牧有5种,种子密度为828.38粒·m~(-2),轻度放牧的物种丰富度及密度都显著大于重度放牧草地(P0.05);冷季牧场轻度放牧有12种,种子密度为3 786.88粒·m~(-2),重度有8种,种子密度为5 621.15粒·m~(-2),禁牧有5种,种子密度为532.53粒·m~(-2),轻度放牧种子密度小于重度放牧。2)无论是暖季牧场还是冷季牧场轻度放牧土壤种子库的多样性指数、均匀度指数、优势度指数和丰富度指数均大于重度放牧,土壤种子库与地上植被的相似性在不同的放牧强度下都小于0.3,其中不放牧时的相似性最小,轻度放牧时的相似性最高。而暖季牧场和冷季牧场的轻度放牧和重度放牧两种放牧强度之间的相似性系数都最大,分别为0.63和0.67。3)土壤种子库在不同处理间随着土层的加深数量都呈现迅速减少的趋势,大部分集中在0-5cm。     

放牧强度对青藏高原高寒草甸净生态系统交换量的影响

放牧是青藏高原主要的土地利用方式之一。放牧强度不同,对青藏高原高寒草甸生态系统NEE的影响也不同。为揭示不同放牧强度下高寒草甸生态系统气体交换的变化规律,同时为生态系统碳收支核算提供基本数据,本研究于2012年5-10月采用Li-6400便携式光合仪和密闭式箱法,对青藏高原高寒草甸生态系统不同放牧强度下的气体交换进行分析测定。结果表明,1)净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸量(Reco)和生态系统初级生产力(GPP)均表现出明显的季节变化,NEE在整个生长季的变化趋势呈“U”型,Reco和GPP为单峰型变化趋势;2)从5月中旬到9月中旬,NEE为负值,表明高寒草甸生态系统为CO2净吸收;3)在放牧率为50%的中度放牧强度下,高寒草甸的NEE和GPP具有最大值,表明中度放牧生态系统具有较高的碳汇水平。     

青藏高原高寒草甸植被与土壤特征

利用样方法,分析了青藏高原不同植被类型生物量、土壤理化性状及土壤微生物数量。结果表明,高山柳(Salix paraqplesia)灌丛草甸的地上生物量显著高于圆穗蓼(Polygonum macrophyllum)草甸、藏嵩草(Kobresia tibetica)草甸和小嵩草(K.pygmaea)草甸(P≤0.05),而藏嵩草草甸的地下生物量显著高于小嵩草草甸、高山柳灌丛草甸和圆穗蓼草甸(P≤0.05)。藏嵩草草甸的土壤有机质、土壤全氮依次高于圆穗蓼草甸、高山柳灌丛草甸和小嵩草草甸。相反,土壤养分居于中间水平,土壤含水量较低的圆穗蓼草甸土壤微生物数量则最多。     

围栏封育对青藏高原东缘高寒草甸种子雨的影响

围栏封育是一种常见的退化草地恢复措施,其改变了草地植物生长繁殖的小环境。在青藏高原东缘高寒草甸中,采用定点监测的方法研究了封育8年之后围栏内外植被与种子雨的差异。结果表明,围栏封育显著降低了植被中物种丰富度、Shannon Wiener指数以及植株个体密度,但显著提高了种子雨中物种丰富度和种子雨密度,种子雨密度增加主要由禾本科植物种子数量增加所致;种子雨中物种多度等级分布模式在封育地中符合生态位优先占据模型,而在放牧地中符合对数正态模型。围栏封育对种子雨的季节动态没有明显影响,表现为放牧地与封育地的种子雨均为单峰模式。封育地中种子雨与植被相似性略高于放牧地,但封育地与放牧地中种子雨具有极高相似性。     

牦牛放牧强度对青藏高原东缘高寒草甸群落结构与土壤理化性质的影响

为探究牦牛放牧干扰对不同地区高寒草甸的影响,本研究分析了青藏高原东缘甘肃省甘南州玛曲县(放牧强度:G_1=13 sheep·hm~(–2),G_2=17.6 sheep·hm~(–2),G_3=32.5 sheep·hm~(–2))和青海省果洛州玛沁县(放牧强度:G_1=13.2 sheep·hm~(–2),G_2=15 sheep·hm~(–2),G_3=43.5 sheep·hm~(–2))高寒草地在不同放牧强度(G_1 G_2 G_3)下的牧草地上生物量(aboveground biomass, AGB)、地下生物量(belowground biomass, BGB),物种丰富度(Richness)、多样性指数(Shannon-Wiener diversity index)、优势度指数(Simpson dominance index)、均匀度指数(Pielou evenness index)、0–10 cm土壤水分(soil moisture,SM)及土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)含量。结果表明:1)甘南和果洛地区AGB均随着放牧强度的增加而下降,且放牧区的AGB均低于未放牧区域;放牧强度为G3时,果洛的AGB显著低于甘南(P 0.05)。在同等放牧强度下,果洛的BGB都显著低于甘南(P 0.05)。2)在甘南地区,植物群落Richness、Shannon-Wiener index以及Pielou index均随放牧强度增加而增加。放牧强度为G1时,果洛地区高寒草甸的Richness、Shannon-Wiener index、Simpson index以及Pielou index均显著高于甘南地区(P 0.05)。3)在禁牧区域,优良牧草(禾本科+莎草科)的AGB约占草地生物量的50%;随着放牧强度的增加,优良牧草的比例降低而杂草(可食杂草+有毒杂草)比例增加。4)在G_1和G_2放牧处理下,甘南地区高寒草地的土壤有机碳显著高于果洛(P 0.05);长期的放牧干扰显著降低了土壤水分,且甘南显著低于果洛(P 0.05);地区差异对物种多样性和土壤有机碳、土壤水分产生影响。综上所述,放牧对甘南的植被和土壤影响更大。     

不同放牧模式下青藏高原高寒草甸植被群落和土壤差异

不同放牧模式会对草原植物群落和土壤产生不同的影响,目前少有研究系统关注冬季、夏季和全年放牧对高寒草甸植物群落和土壤影响的差异.本研究以位于青藏高原东缘四川省红原县境内的全年放牧(AG)、冬季放牧(WG)和夏季放牧(SG)的高寒草甸为研究对象,分析了3种放牧模式下高寒草甸植物群落和土壤理化性质的差异.结果表明:1)AG模式下草甸的群落盖度和物种数均显著低于WG和SG(P<0.05);AG和SG模式下草甸的群落高度、地上生物量和地下生物量均显著低于WG(P<0.05),而杂草类牧草比例相反;同时根冠比在这3种放牧模式下无显著差异(P>0.05).2)植物群落优势种在3种放牧模式下发生明显变化,即AG模式下以菊科和毛茛科植物为主,WG则以禾本科、毛茛科和莎草科植物为主,而SG以菊科和禾本科植物为主.3)土壤pH(0?20 cm)在AG和WG影响下无显著差异(P>0.05),但均显著高于SG(P<0.05),并在两个土层深度(0?10 cm和10?20 cm)间无显著差异(P>0.05);土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和全氮含量均是WS和SG高于AG,而土壤全磷含量则是AG和SG间无显著差异(P>0.05),但均低于WG;同时上述指标均是0?10 cm土层土壤中的值显著高于10?20 cm土层(P<0.05).本研究表明,与季节放牧(WG和SG)相比,全年放牧降低了群落高度、盖度、生物量、凋落物和物种数,并改变了牧草比例,从而降低了高寒草甸植物群落的稳定性,使得土壤养分流失严重,肥力降低.研究结果显示,季节性放牧能让草甸植物群落更加稳定,群落生产力及稳定性能够得以维持,有利于青藏高原高寒草甸牧场的可持续发展.     

青藏高原东缘披针叶黄华叶片形态特征对海拔变化的响应

为揭示青藏高原地区披针叶黄华叶片形态特征对海拔梯度的响应机制,研究了不同海拔梯度对披针叶黄华叶长、叶宽、叶面积、叶周长、叶厚、叶干重、比叶重和比叶面积的影响,分析了披针叶黄华叶片形态特征对海拔的响应规律。结果表明:随着海拔的升高,土壤含水量、全氮含量和有机质增加;低海拔地区披针叶黄华的叶厚显著高于高海拔的地区;叶长、叶宽、叶面积和叶周长等表现出随着海拔的升高逐渐降低的变化趋势。海拔与光强、土壤含水量、土壤全氮含量和土壤有机质含量之间极显著正相关(P0.01);叶长、叶面积分别与土壤含水量、pH和土壤有机质含量显著相关(P0.05),主要受土壤pH的影响;叶片厚度与海拔、光强和土壤全氮含量之间显著相关(P0.05),主要受光强影响(R=0.641,P0.05);叶干重与土壤含水量之间呈显著的负相关关系(P0.05),主要受空气温度,尤其是土壤含水量影响(R=0.856,P0.01)。为了适应高海拔地区的土壤和气候特点,披针叶黄华采取了减少叶面积和叶厚度的策略,叶片随着海拔的升高表现出"小型化"的趋势。     

三江源区退化高寒草甸蒸散的变化特征

为揭示三江源区退化高寒草甸水分收支变化特征,利用涡度相关和微气象方法对青海省果洛州大武镇退化高寒草甸生态系统的年蒸散变化进行了定量研究,并探讨了环境和生物因子对其影响。结果表明:年总蒸散量为481.9mm,年蒸散量约占年降水量的97%。生长季中日均蒸散量为2.3mm·d-1,而非生长季日均蒸散量仅为0.6mm·d-1。温度与蒸散量呈明显的指数关系;该区接收的太阳辐射较强,但净辐射占太阳辐射的比例相对较低(46%),在非冻土时期,蒸散量与净辐射呈线性关系;研究区降水量相对丰沛,与温度和净辐射相比,土壤含水量对蒸散的影响相对较小。本研究说明高寒草甸的退化加剧了生态系统的蒸散量,从而降低了生态系统涵养水分的能力,净辐射和温度是驱动三江源区退化高寒草甸生态系统蒸散最主要的环境因子。     

积雪对藏北高寒草甸CO2和水汽通量的影响

于2002和2003年冬季运用涡度相关法测定藏北草甸在有积雪和无雪条件下的CO₂和水汽通量。结果表明:在同一层次CO₂浓度,在有雪时CO₂浓度低于无雪时,其中只有20cm和160cm层次间差异极显著(P<0.01);在同一层次,前者的水汽浓度极显著地高于后者(P<0.01);积雪时,CO₂通量与5cm土温相关不显著;高寒草甸CO₂交换量,随着积雪时间的延长呈线性降低,而高寒灌丛和沼泽则相反;沼泽和草甸在有雪时,CO₂通量值极显著高于无雪时(P<0.01),而灌丛在这两个条件下CO₂通量值之间差异不显著。     

青藏高原草地生态补偿博弈分析

草地生态补偿是一种恢复青藏高原退化草地、协调区域经济发展、保护草地生态屏障和解决社会公平的重要经济手段。然而,在实施草地生态补偿的过程中,政府与牧民和牧民与牧民之间的博弈会采取不同的博弈策略,只有在政府选择补偿和牧民选择保护的均衡策略时,才能解决政府与牧民博弈的"囚徒困境"问题;而解决草地生态补偿中牧民之间"智猪博弈"困局的关键是寻求一个集体利益最优的纳什均衡解。因此,只有在草地生态补偿中政府与牧民和牧民与牧民之间形成一种合作的均衡博弈,才能实现青藏高原草地生态系统的可持续发展。     

高原鼢鼠扰动对高寒草甸土壤理化特性及植物生物量的影响

为揭示高原鼢鼠（Eospalax baileyi）种群密度对高寒草甸土壤理化性质和植物生物量的影响,本研究选择祁连山东缘高原鼢鼠3个不同种群密度（高、中、低）干扰下高寒草甸样地,分析了土壤理化特性、植物生物量变化及干扰强度和土层间的互作效应。结果发现：随种群密度增多,土壤含水量、容重、有机碳、全氮含量和全磷含量均呈增加趋势,而全钾含量和根冠比降低,土壤碳氮比先减后增,总生物量及地下生物量逐渐降低,地上生物量先增后减;同一干扰强度下,土壤土层深度对其pH值、全氮含量和全磷含量有显著影响（P<0.05）,对地下生物量和土壤水分有极显著性影响（P<0.01）。干扰强度和土层的互作对全钾、全磷和水分有显著性影响（P<0.05）,对pH值和地下生物量有极显著影响（P<0.01）。可见,高原鼢鼠扰动显著改变了土壤理化性质和植物生物量,并与土层深度有互作效应。     

青藏高原东缘高寒草甸草原牧草4种微量元素含量季节动态

本研究测定了甘南桑科高寒草甸草地不同月份不同处理下牧草微量元素（锰（Mn）、铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu））含量及牧草生物量,对牧草微量元素的季节动态及其盈缺状况进行了分析,以期了解不同利用措施对草地牧草微量元素营养的影响。结果表明：同一处理下不同月份的牧草微量元素含量差异显著,具有明显的季节性,Mn,Fe,Cu含量季节动态为“V”字形,Zn含量大致呈“W”字形;同一月份不同处理的牧草的微量元素含量也有所不同,其含量大小为封育 >补播 >施肥 >放牧。除Cu外,其余3种微量元素含量均在放牧家畜的营养需要范围之内。     

高寒草甸土壤有机碳和全氮变化对牧压梯度的响应

针对高寒草甸土壤碳氮变化对牧压梯度的响应,以青海海北高寒草甸为研究对象,监测分析了禁牧(对照,CK)、轻牧、中牧、重牧试验地土壤有机碳密度、土壤全氮密度的变化特征。结果表明:SOCD和STND均与牧压梯度呈"V"形二次曲线关系(P0.05),说明禁牧可增加SOCD和STND,但放牧强度约高于7.5只羊·hm-2时存在由低向高的一个阈值转折点。同一放牧梯度上0~40cm的SOCD均表现出5月最低,升至7月后,CK、LG到9月持续升高,而MG、HG有所下降,而STND自5月到9月表现为"И"型波动变化规律。随着土层深度加深SOCD和STND下降明显。不论是季节变化还是垂直变化,SOCD和STND相互间均呈显著的正相关关系(P0.05)。C/N随生长季延长逐渐增加,随土层深度的加深而降低,放牧梯度并未改变土壤C/N的变化趋势。     

短期增温对青藏高原高寒草甸不同植物根际丛枝菌根真菌的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是土壤生态系统中一类重要的微生物类群,其对气候变暖的响应依赖于宿主植物的不同特性.本研究在青藏高原开展了原位模拟增温试验,以形态鉴定方法,探究了15种植物根际AM真菌的孢子组成对模拟增温的响应.结果表明:AM真菌孢子的物种丰富度及群落组成均不受模拟增温的...     

夏季模拟放牧对青藏高原冬春草场牧草品质和土壤养分的影响

为探索青藏高原地区草畜高效管理模式,本试验采用刈割模拟家畜采食的方式在夏季牧草生长季（8月初,称作青草期）利用冬春草场,并在牧草生长季末（10月初,称作枯黄期）采集牧草和土壤样品,研究不同利用强度对牧草再生、生物量、品质以及土壤养分的影响。试验结果表明：3种不同利用强度对牧草枯黄期地上生物量、牧草酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber,ADF）和中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber,NDF）没有产生显著影响;不同草地利用强度处理组枯黄期粗蛋白（Crude protein,CP）含量均显著低于青草期,而ADF和NDF的结果刚好相反（P<0.05）;枯黄期重度利用草场牧草CP含量显著高于不利用组（P<0.05）,中度利用强度0~10 cm土壤速效磷含量显著高于对照组（P<0.05）。本试验结果表明,青藏高原在牧草生长季利用冬春草场（留茬2~4 cm）,家畜不仅能够摄取优质的青绿牧草,而且不会降低牧草生育期总生物量。