藏北高寒草原草地退化及其驱动力分析

藏北高寒草原是西藏畜牧业发展的核心区域.近年来,日趋严重的草地退化已从整体上影响并制约着区域经济的可持续发展.藏北高原自然环境严酷、生态系统脆弱,在全球变化的大背景下,随着人类干预强度和频度的不断提高,草地生态系统的退化正呈进一步加重的趋势.在阐述藏北高原草地退化现状的基础上,就藏北高原草地生态系统的退化成因进行了深入分析.     

黄土区典型退化草地40年封禁恢复过程研究

天然草地退化引起草地植被和表层土壤遭到严重破坏,将使草地植被天然恢复过程受到强烈抑制。为此,试验采用长期(40年)封禁恢复技术,探究了封禁后黄土区退化草地植被变化特征,揭示了退化天然草地封禁恢复后的生态环境效应。结果表明：随着封禁恢复时间的变化,退化草地恢复演替已经历了5个时间段;草地生物量的变化过程已呈现出由先增加到后降低的趋势,尤其是在封禁恢复的第20年生物量达到最高值为520.5 g/m²;直到封禁恢复的第25年出现以本氏针茅为建群种的草原群落,第25年之后优势种大针茅种群密度急剧增加,在封禁的第30～34年以大针茅为群落的优势种生长繁殖较快,从群落恢复进程看大针茅有替代本氏针茅的趋势,但大针茅为有性繁殖,受草地凋落物的影响在群落中持续时间较短;从自然修复的35年后,通过种间竞争—扩散—定居—稳定生长的几个作用机制,又形成了以本氏针茅为建群种的“亚顶级”群落。此外,封禁后的草地物种丰富度和多样性逐渐提高。综上,封禁有利于黄土区草地生态系统恢复,且随着封禁时间的推演,草地生态系统逐渐趋于良性循环。     

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。     

西藏自治区北部草地退化驱动力系统分析--西藏自治区那曲县试验区

在阐述草地驱动力系统含义与结构的基础上，运用因子分析的方法对草地退化主要影响因素进行了定量分析。结果表明，自然环境的变化是试验区草地退化的根本原因，决定了草地生态系统逆向演替的总体趋势；不合理人类活动是草地退化的主要驱动因素，决定了自然条件基本相同地区的草地退化强度的空间分异。根据对草地退化的影响程度，对各影响因素排序为：蒸发量／降水量〉年均降水量〉牧业产值〉人口数量〉大风日数〉年均气温〉牲畜出栏率〉牲畜总量。     

自压喷灌技术在高寒干旱区草地植被恢复的应用浅析

针对高海拔、寒冷和干旱等恶劣气候环境地区草地植被恢复的瓶颈问题,结合可持续发展战略内涵,该研究系统地介绍了高寒干旱区草地自压喷灌技术,采用创新设计,设置围栏、围栏+喷灌、未围栏3个处理的初级生产效益对比分析试验。结果显示,围栏封育+自压喷灌样地植物平均高度比未围栏样地增加了155.77%,比仅围栏样地增加了76.71%;群落盖度比未围栏样地增加了152.69%,比仅围栏样地增加了35.96%;群落生产力比未围栏样地增加了110.00%,比仅围栏样地增加了24.10%。结果表明,自压喷灌技术在水源和地形条件具备的高寒干旱草地恢复中具备一定的示范和推广潜力,为西藏地区因地制宜,科学合理地利用水资源,为该区草地生态畜牧业的可持续发展提供了一条新思路。     

退化生态系统植被恢复过程中土壤微生物群落活性响应

通过分析退化生态系统中主要植被恢复类型对土壤微生物群落活性的影响,探讨敏感和可靠的微生物群落活性响应指标,揭示适合当地生态条件的植被恢复类型。结果表明,沙米荒地、白沙蒿、柠条、沙冬青和人工乔木林地土壤微生物量C,N,P和微生物商、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶均表现出显著差异(P<0.05)。在土壤各层内,除上层人工乔木林地土壤微生物量N相对较高外,柠条恢复草地土壤微生物量C,N,P都相对较高,沙米荒地均较低;土壤微生物商没有明显的趋势;人工乔木林地蔗糖酶和柠条恢复草地脲酶活性相对较高,过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性没有明显的变化趋势,沙米荒地的蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性以及白沙蒿草地碱性磷酸酶活性较低。方差分析(ANOVA)显示,蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶与土壤有机质、全氮以及微生物量C,N,P之间呈显著相关关系;主成分分析(PCA)表明,土壤微生物量N,C,P和蔗糖酶、土壤微生物商基本反映了研究区植被恢复中土壤微生物群落活性的响应信息。不同植被恢复类型草地中土壤微生物群落活性的变化表明,柠条和人工乔木林是研究区域内适合当地生态条件的植被恢复类型。     

离子型稀土矿尾砂地植被恢复障碍因子研究

以江西省赣州市定南县不同废弃时间的离子型稀土矿尾砂地为研究对象,通过植被调查、土壤理化性质、微生物和酶活性分析,探讨稀土矿尾砂地植被恢复的障碍因子。结果表明,尾砂地植被覆盖度随着废弃时间增加而增加,在废弃10年后植被覆盖度达到72%,但其群落组成仍相对简单(仅3种);尾砂地土壤黏粒含量(6.00%~9.66%)和土壤有机质含量(0.5~1.5 g kg-1)均远低于周边正常植被区,而尾砂地土壤容重(1.26~1.43 g cm-3)则明显高于周边正常植被区。废弃1年的尾砂地土壤电导值显著高于废弃3~10年的尾砂地土壤和对照区土壤,土壤铵态氮和碱解氮含量则高达400 mg kg-1和500 mg kg-1,但废弃3~10年后碱解氮和铵态氮含量已趋于痕量,且在所调查的废弃3年和6年的尾砂地0~100 cm剖面内土壤铵态氮含量也极低,表明尾砂地土壤铵态氮在废弃3年内已流失殆尽,严重的水土流失及其导致的土壤氮素等营养匮乏也是尾砂地植被恢复的主要障碍之一;尾砂地土壤微生物生物量碳(26.7 mg kg-1)、土壤脲酶活性(29.9NH3-Nmg kg-1h-1)、土壤酸性磷酸酶活性(7.10 phenol mg kg-1h-1)均显著低于周边正常植被区土壤,表明尾砂地土壤氮、磷循环受到抑制。本研究表明,废弃3~10年内离子型稀土矿尾砂地的土壤理化生性质并未得到明显改善,尾砂地土壤面临土壤重建的问题,需要引入合适的人工干预如土壤改良才能加快尾砂地植被恢复。     

黄土高原恢复植被防止土地退化效益研究

通过野外考察和室内分析,研究结果表明:在黄土高原地区恢复植被能显著提高土壤有机质和速效氮、钾等营养元素的含量,降低土壤pH和容重,增加土体中水稳性团聚体的数量,提高土地的生产能力,促进土壤腐殖化和粘化过程的进行.乔木林地速效养分丰富,粘粒和>0.25mm团聚体的数量大;灌丛草地则酸性较强,坚实度偏低,>0.05mm的微团粒含量较高.乔木林地防止土地退化的效益好于灌丛草地.     

黄土高原恢复植被防止土地退化效益研究

通过野外考察和室内分析,研究结果表明,在黄土高原地区恢复植被能显著提高土壤有机质和速效氮,钾等营养元素的含量,降低土壤pH和容量,增加土体水稳性团聚体的数量,提高土地的生产能力,促进土壤腐殖化和粘化过程的进行,乔木林地速效养分丰富,粘度和＞0.25mm团聚 的数量大,灌丛草地则酸性较强,紧实度偏低,＞0.05mm的微团粒含量的较高,乔木林地防止土地退化的效益好于灌从草地。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤生化作用强度变化

采集贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法及生化活性试验法分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同层次、不同生境及根际和非根际土壤生化作用强度的变化。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤生化作用强度存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤氨化作用、硝化作用、纤维素分解作用及固氮作用强度明显增强,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段;土壤剖面上土壤生化作用强度均呈明显的垂直分布特征,即随土层深度增加呈递减趋势,具体表现为A层>B层;从生境变化上来看,除裸地恢复阶段外,其他三个阶段的土壤生化作用强度的变化特征总体上表现为石沟比石槽和土面两个小生境偏大的特点,这是因为石沟生境的特点有利于微生物类群及土壤动植物群体的繁殖;根际和根外变化明显,表现为根际>非根际。     

黄土高原植被变化与恢复潜力预测

采用GIS技术与地统计方法,基于黄土高原2000—2018年的MODIS遥感影像,选取归一化植被指数探讨研究区植被时空变化特征,采用相似生境法预测黄土高原植被恢复潜力。结果表明:黄土高原2000—2018年低植被盖度区域面积减少,高植被覆盖度面积不断增加。黄河中游头道拐至龙门区间植被变化最为显著,平均增长速率为0.015~0.050/a,其中,延河上游、清涧河及秃尾河流域的植被盖度增长速率最高,均超过了0.015/a。受城市化影响,汾渭平原的下游干流区植被盖度显著降低。相似生境法预测黄土高原未来植被恢复潜力的空间差异性显著,东南部地区植被盖度接近或达到最大恢复潜力,无恢复空间;在丘陵沟壑区和风沙区的交错地带部分地区植被盖度较现状仍有25%~50%的提升潜力。由于黄土高原植被受退耕还林草工程影响,人工植被干扰强烈,受到该区降雨与水分承载力限制,未来植被恢复需调整植被类型、优化植被结构与格局,提升区域生态系统功能。本研究结果可为黄土高原未来植被恢复与水土保持规划与布局提供理论与方法支撑。     

黄土高原植被恢复过程中土壤微生物的演变特征

[目的]探究黄土高原植被恢复过程中土壤微生物的演变特征,为黄土高原生态恢复重建工作提供科学参考。[方法]以Web of Science数据库和CNKI数据库中的期刊论文为数据源,运用CiteSpace文献计量工具对黄土高原植被恢复过程中土壤微生物演变的研究概况及研究热点进行分析。[结果]2002—2018年黄土高原植被恢复过程中土壤微生物演变特征相关文献的发表数量随时间呈增长趋势;国内外研究热点主要围绕土壤微生物量、微生物群落结构以及酶活性展开,且对于微生物量的关注度比较高;在植被演替过程中,微生物生物量和酶活性总体增加,微生物群落从贫营养型向富营养型转变,土壤微生物群落结构和功能的进一步改善。不同植被类型对土壤生物质量改善效果不同,总体来说,混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林最低。[结论]黄土高原植被恢复土壤微生物今后的研究应注重微生物关键种的识别、参与碳氮磷循环的功能微生物以及全球变化对微生物群落影响等方面。     

藏北高原区DEM高程与坡度值提取的误差分析

高程是数字高程模型（DEM）的基本信息,坡度是DEM进行地形分析的重要描述性因子之一。选取藏北高原区为研究区域,在实测GPS高程值和实测坡度数据的基础上,对SRTM与ASTER GDEM高程值和提取的坡度进行了误差分析。研究表明：（1）SRTM和ASTER GDEM在采集高程值时误差较小,二者与实测值之间的Pearson相关系数分别为0.975和0.994,中误差（RMSE）为57.381和31.106,精度比率（AR）为2.089和1.976,相对平均误差（R_ME）为1.1%和0.7%;（2）SRTM提取坡度的误差较大,而ASTER GDEM提取的坡度误差较小,二者与实测值之间的Pearson相关系数分别为0.878和0.946,中误差（RMSE）为4.014和2.395,精度比率（AR）为1.238和1.034,相对平均误差（R_ME）为21.5%和5.5%;（3）频率累计坡谱能直观地表现DEM提取坡度的误差大小。     

西藏草地生态系统植被碳贮量及其影响因子分析

在广泛收集资料的基础上,利用平均碳密度方法,估算了西藏草地生态系统中17类草地植被的碳贮量,并分析了其影响因子。结果表明:(1)17类草地植被总面积为8 205.194×10~4hm~2,草地植被总碳贮量为189.367 TgC,草地植被平均碳密度为2.308 t/hm~2,不同草地植被类型差异较大,在0.396～20.471 t/hm~2之间波动;(2)从区域分布来看,阿里、那曲、日喀则3地区,既是西藏草地主要的分布区,分布面积占西藏草地总面积的84.156%,又是西藏草地生态系统碳贮量的主要贮藏库,其中植被碳贮量占整个17类草地植被碳贮量的60.278%;(3)采用逐步回归模型和主成分分析方法,分析了气候因子对西藏草地植被碳贮量的影响程度,指出降水对草地植被碳贮量的贡献大于气温。     

黄土高原植被恢复与建设的理论和技术问题

黄土高原地区植被恢复与建设是我国重大的生态工程,有巨大的战略意义。主要论述了植被恢复与建设中存在的科学理论和技术问题,以期在植被恢复与建设实践中,能用理论做科学指导,使技术得以充分持续地推广和应用,使植被恢复与建设产生明显的效果。     

强化生物措施治理黄土高原水土流失之对策

在深入分析黄土高原植被建设中存在的主要问题基础上,指出强化生物措施治理黄土高原水土流失的基本意义,并针对植被建设中的主要问题提出了强化生物措施几点基本对策,以供讨论.     

相似降水年组下黄土高原植被恢复与土壤水分变化过程与空间特征分析

土壤水分是黄土高原植被恢复及其可持续性的主导限制因子,为认识退耕还林(草)工程以来大尺度植被恢复与土壤水分关系,以25km×25km格点为研究单元,采用1992—2013年逐月降水量、归一化植被指数(NDVI)和土壤水分指数(SWI)等数据,分析了该区植被恢复与土壤水变化过程及其区域分布特征。结果表明,黄土高原植被和土壤水分变化特征和趋势不一致,其中大部分区域(70%以上面积)NDVI呈极显著增加趋势(p0.01),但绝大部分地区(94%面积)的SWI没有趋势性变化。为进一步揭示植被和土壤水分变化关系,以格点为单元提取并分析了相似年组(年降水量差小于2%,年差大于或等于5年,逐月降水量相关性大于0.55),并分析了不同相似年组内NDVI和SWI的变化特征。植被指数与土壤水分变化主要包括两类:植被指数和土壤水分同时增加与植被指数增加而土壤水分减少。黄土高原植被、土壤水分变化的区域性明显,在未来生态恢复过程中,需要进一步认识植被恢复对土壤水分的关系,促进黄土高原植被恢复的可持续性。     

碱性材料对修复与改良酸性硫酸盐土壤障碍因子的研究

采用盆栽试验研究了不同碱性材料(石灰、自研改良剂、钙镁磷肥)对酸性硫酸盐土壤主要障碍因子的修复及其对水稻生长的影响。结果表明,不同碱性材料对土壤理化特性、土壤养分有效性和水稻生长的影响存在明显差异。与常规施肥(NPK)处理相比,自研改良剂(SAM)和钙镁磷肥(CMP1)处理土壤p H增加了1.25和0.92个单位,土壤速效磷含量分别增加了3.1倍和2.6倍,土壤有效铁、有效锰、交换性H+、Al3+含量均大幅下降。SAM与CMP1处理通过提供足够的有效磷并补充钙、镁等元素,有效改善了根系生长环境,从而有效控制铁、锰、铝等元素向地上部转运,进而对作物的生长起到促进作用。SAM和CMP1处理较NPK处理有效促进了关键生育期水稻根系活力并显著增加了水稻籽粒产量,增幅分别达121.1%和105.1%。石灰效果次之。综上,初步认为碱性材料改良酸性硫酸盐土壤的关键在于保证了充足有效磷的同时,提高了土壤p H,降低了土壤金属的毒害。本试验条件下,钙镁磷肥对修复和改良酸性硫酸盐土壤障碍因子效果非常明显,但其成本是自研改良剂的3倍,因此,基于改良剂的成本与长期适用性考虑,自研改良剂可能是该类土壤改良的最佳选择。     

陕北黄土高原植被区划及与林草建设的关系

在陕北黄土高原,根据植被的地理分布、植物区系背景、环境条件的地理变化及造林种草实践,从南至北可划分为落叶阔叶林区、森林草原区和干草原、沙化草原区。以延安一线为界,南部为森林地区,北部为草原地区;再以长城沿线为界,南部为森林草原区,北部为干草原、沙化草原区。延安一线和长城沿线为两条重要的生态分界线,就是这两条生态线把陕北黄土高原划分为森林、森林草原及干草原、沙化草原三个植被区。植被区划是造林种草的理论依据之一,陕北黄土高原的种树种草应遵循这两条生态线,使其与植被分区相符合。     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。