青藏高原高寒草甸退化演替的分区特征

2005-2012年,进行了青藏高原高寒草甸主要分布地区草地状况的调查,禾草-矮嵩草群落是青藏高原高寒嵩草草甸的典型地带性植被,对处于不同退化程度的小嵩草群落采取封育或减牧后,均可恢复到禾草-矮嵩草群落,但由于退化程度的不同,恢复所需要的时间具有极大的差异。青海果洛地区高寒草甸多处于以小嵩草群落草毡表层剥蚀和杂类草-黑土型退化草地演替阶段,玉树地区处于矮嵩草群落向小嵩草群落的演替阶段,祁连山区处于禾草-矮嵩草群落,藏北高原则处于矮嵩草群落向小嵩草群落转化期或正常小嵩草群落时期。禾本科、莎草科等可食牧草逐渐减少和杂类草盖度急剧增加的趋势反映了高寒草甸退化演替过程植被变化的基本特征,草地退化造成了土壤容重增加,且表层土壤对放牧的敏感性高于底层,土壤0～10,10～20和20～40 cm容重分别增加了(0.50±0.08) g/m³,(0.16±0.07) g/m³和(0.04±0.03) g/m³。同时,有机质大幅降低,其降低幅度高达19.3%～53.2%,并随着土层的加深,降幅趋于减小。     

封育三年对三种高寒草地群落土壤种子库的影响

选择青藏高原黄河源区封育三年的灌丛草地、小嵩草退化草地和黑土滩等3个高寒草地群落为研究对象,利用镜检法,对其土壤种子库的规模、物种组成、空间分布及与地上植被的相关性进行研究。结果表明,1)小嵩草退化草地、黑土滩、灌丛草地围栏内外土壤种子库密度分别为(9 938±1 780)粒/m²和(15 330±1 827)粒/m²、(4 074±459)粒/m²和(3 640±486)粒/m²、(9 879±1 453)粒/m²和(12 899±1 695)粒/m²,且只有小嵩草退化草地围栏内外表现出差异显著。2)3种高寒草地群落围栏内外土壤种子库物种数目差异不显著,但禾本科与莎草科种子在土壤种子库中所占的比例表现为围栏内＞围栏外,草地围栏能提高原生植被土壤种子库比例。3)各样地的土壤种子库的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数有着相同的变化规律:黑土滩＞灌丛草地＞小嵩草退化草地;Margalef丰富度规律为:小嵩草退化草地＞黑土滩＞灌丛草地。3种高寒草地群落土壤种子库与地上植被的Sorensen相似性指数大小范围为0.32～0.64,变化为:黑土滩＞小嵩草退化草地＞灌丛草地,围栏内＞围栏外。4)土壤种子库主要集中在0～5 cm土层中,平均占土壤种子库的比例为88.56%。黑土滩群落围栏内外5～10 cm层土壤种子库种子数所占的比例要显著大于灌丛草地与小嵩草退化草地。围栏封育能够提高退化高寒草地土壤种子库数量,对退化草地的恢复有重要作用。     

藏北高寒草原群落维持性能对封育年限的响应

针对近年来退化高寒草原的恢复和合理利用的问题,对自然放牧、封育3年和7年的藏北申扎高寒草原设置样地,采用群落调查、收割法收集地上生物量,根钻法收集地下生物量等,比较分析不同封育年限下草地群落各生态指标。结果表明,高寒草原围栏封育后,随自然放牧到3年禁牧再到7年禁牧,植被高度持续增加,地上地下生物量、总盖度、物种多样性维持性能增加再降低,Pielou 均匀度指数在自然放牧草地最大。随封育年限延长,禾草类及莎草类植物功能群生物量及重要值显著增加,杂草类功能群生物量及重要值显著降低,说明封育措施有利于群落的正向演替。但通过对群落总盖度、地上生物量及群落种类组成与封育年限间关系进行统计分析表明,藏北高寒草原封育达3到5年后以1.23只羊单位/hm²的放牧强度放牧为佳。     

内蒙古典型草原生物量碳分配格局

以内蒙古呼伦贝尔草原、科尔沁草原、锡林郭勒草原等为研究区域,借助群落分层取样方法,科学估测内蒙古典型草原的生物量碳分配情况,主要结论如下:1)我国内蒙古典型草原的平均生物量碳密度为400.56 g C/m²,其中羊草-杂类草(585.18 g C/m²)、冷蒿-其他小禾草(505.68 g C/m²)以及克氏针茅群落(501.45 g C/m²)具有较高的地下生物量碳密度。2)内蒙古典型草原拥有32.26×10⁶ hm²的面积,贡献了112.76 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳20.42 Tg,地下生物量碳92.34 Tg。3)根冠比(R∶S)分布上,内蒙古典型草原的平均根冠比数值为4.52,要大于一般草地类型。4)地下生物量碳(BGB)沿土壤深度的分布情况,糙隐子草、克氏针茅、羊草-杂类草、羊草-丛生禾草、大针茅、冰草等草本群落均属于“指数型”,即BGB沿深度分布符合指数函数,主要分布在0~10 cm土壤层;冷蒿-糙隐子草、冷蒿-其他小禾草、差巴嘎蒿群落等灌丛群落的BGB分布曲线为“抛物线形”,其地下生物量碳主要分布于20~40 cm土壤层,不符合指数函数但符合二次函数。     

五台山蓝花棘豆-苔草草甸和白羊草草丛二类群落生物量研究

采用定位样方调查法和牧草收割法对五台山蓝花棘豆-苔草草甸和白羊草草丛的群落学特征、生物量和优势种的株高动态进行了研究,结果表明,2个群落的物种组成和群落结构表现出明显差异,群落的总生物量分别为7282.98和4184.68g/m²,其中地上部分(茎、叶、花)生物量分别为1018.34和890.08g/m²,地下部分(细根、中根、粗根)生物量分别为6264.64和3294.6g/m²。此外,对2个群落的优势种蓝花棘豆、苔草、白羊草和黄背草从返青期到开花期的株高动态采用Logistic拟合,经F检验均达到极显著性水平,而在成熟期和枯萎期,蓝花棘豆和苔草的株高由于种子脱落或顶端茎秆干枯折断而迅速降低,不符合Logistic增长模型。     

施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响

草地退化已严重影响青藏高原高寒牧区畜牧业的发展,施肥是改良轻度退化草地的常用措施。2011-2012年,本研究以贵南县轻度退化草地为研究对象,2011年施加不同氮肥量（0,60,105,150,195和240 kg·hm^-2）和菌肥（45 m³·hm^-2）,探讨施肥在退化草地治理过程中对草地群落盖度、高度和地上生物量的影响。结果表明：施肥处理能够有效提高轻度退化草地植被群落的盖度、高度和总地上生物量,且施肥后次年轻度退化草地群落的盖度、高度和总地上生物量显著（P<0.05）优于当年。45 m³·hm^-2菌肥处理在当年的效果较好,195 kg·hm^-2氮肥处理在次年更佳,2012年7-10月地上总生物量均为最高,分别比不施肥处理分别高出44.3%,97.1%,123.0%和135.4%。不同草种对施肥的响应也不同,195 kg·hm^-2氮肥处理下,2011年禾草地上生物量较高,2012年莎草生物量高于禾草。综上,195 kg·hm^-2尿素施用量配合围栏封育的措施可用于贵南县轻度退化草地的植被恢复。     

青海高寒草原鼠丘植物群落结构及稳定性特征

高原鼢鼠(Eospalax baileyi)作为青藏高原最主要的营地下生活啮齿类动物,其通过挖掘行为将大量土堆积于草地,形成大小不一呈镶嵌式分布裸露土丘,对周围植物群落结构产生影响。本研究在封育与放牧条件下,对青海贵南高寒草原鼠丘及周边区域群落植物种组成和重要值、功能群生物量构成、物种多样性及群落稳定性进行定量分析,明晰鼠丘区域植物群落结构和稳定性特征在放牧和封育下的趋同规律。结果表明,1)封育和放牧样地鼠丘上植物种数极少,分别为17种和11种,封育利于鼠丘植物种的侵入和生长;2)鼠丘形成增加周围区域地上生物量122.71 g·m^–2和地面芽植物比例(20.77%),降低地下芽植物比例(22.50%),促使鼠丘周边区域草地由禾草/莎草群落向禾草群落转化,但对群落植物物种多样性无影响;3)封育降低了鼠丘周边区及非鼠丘区草地群落稳定性,放牧增加了鼠丘周边区及非鼠丘区草地稳定性;4)鼠丘草圈增加的植物生物量可部分补偿裸露鼠丘损失的地上生物量,封育和放牧样地分别补偿35.28%和57.93%的裸露鼠丘损失生物量。     

祁连山北坡天然草地地上生物量及其与土壤水分关系的比较研究

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这5种天然草地地上生物量观测结果显示,地上生物量在5类草地植物群落间差异显著(P＜0.05),其季节动态规律均表现为单峰型,在8月下旬达生物量峰值。5种草地类型地上生物量以山地草甸(100.24 g/m²)最高,其他依次为山地草甸草原(71.24 g/m²)、山地草原(70.20 g/m²)、高寒草原(52.40 g/m²)和山地荒漠草原(20.44 g/m²);用Logistic方程模拟的地上生物量增长曲线表明5类草地群落地上生物量均未达到其环境最大容纳量。不同草地类型地上生物量与降水量、土壤平均含水量的累加值均呈正相关关系。在各种类型草地中,不同土层含水量对地上生物量的影响均不同,根系主要分布层内的含水量与地上生物量显著相关(P＜0.05)。     

退化禾草/白三叶草地植被和土壤特征

禾草/白三叶(Trifolium repens)草地是中国南方喀斯特地区主要刈牧地之一,探究退化禾草/白三叶草地植物个体、种群、群落及土壤养分变化特征,可一定程度为该类草地退化等级的划分提供科学依据。定量分析了显著退化(DG)和未退化(CK)禾草/白三叶草地多年生黑麦草分蘖和白三叶匍匐茎特征、群落特征、生物量构成、土草养分及群落稳定性。结果显示:1)群落高度,盖度和地上生物量及多年生黑麦草分蘖密度和分蘖重均为CK>DG,白三叶匍匐茎密度和匍匐茎重在CK与DG之间相近;2)播种禾草(多年生黑麦草Lolium perenne+鸭茅Dactylis glomerata)地上生物量比例为CK(83.750%±2.067%)>DG(55.100%±4.593%),杂类草和白三叶地上生物量比例为CKDG;(4)CK草地植物种Raunkiaer频度直方图接近反J型,群落处于相对稳定状态,群落演替度值为CK(42.25±3.43)相似文献   

白喉乌头种群空间分布格局初步研究

采用聚类分析方法和邻接格子样方法对那拉提草原毒害草白喉乌头(Aconitum leucostomum)种群格局进行研究,以期探明其种群空间分布格局类型和分布规律,了解种群群落内部结构形成机制及群落分布成因。结果表明:白喉乌头在群落中的优势度在2.174~3.6和6.62~6.983范围内,呈现均匀分布,平均密度为0.58株·m^-2;不同样方面积下呈现均匀分布,不同尺度下表现出一定的差异性,样方面积在4 m²和32 m²时,白喉乌头格局规模最大;白喉乌头密度与样方面积呈极显著的线性关系。白喉乌头的分布格局在较小尺度上格局规模基本上比较稳定,空间点格局在各尺度上呈现均匀分布,但不同地点还是表现出尺度上的差异。     

内蒙古草甸草原生物量碳分配格局

以中国北方草甸草原为研究对象,借助GIS等工具手段,在草地群落类型实测数据基础上,对内蒙古草甸草原的地上/地下生物量分配开展定量研究,主要结论如下:1)内蒙古草甸草原的生物量碳密度为660.43 g C/m²,其中地榆群落(460.63 g C/m²)具有最高的地上生物量碳密度,地榆群落(787.10 g C/m²)和五花草塘群落(776.22 g C/m²)具有最高的地下生物量碳密度,其他群落间则不存在显著性差异(P>0.05);2)温带草甸草原以16.60×10⁶ hm²的面积,贡献了111.20 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳为27.57 Tg,地下生物量碳为83.63 Tg,根冠比(R∶S)为3.03;3)地下生物量沿土壤深度的分布可分为两种类型:线叶菊、芨芨草、野大麦、地榆、贝加尔针茅、苔草以及五花草塘群落属于“指数型”,其地下生物量主要分布在0~10 cm土壤层,且符合指数函数,该类型占据草原群落的主要部分;拂子茅、小叶锦鸡儿以及芦苇群落属于“抛物线”形,其地下生物量主要分布在0~10 cm和20~40 cm土壤层,该类别群落主要为灌木或半灌木,分布曲线不符合指数函数而符合二次函数。     

天然羊草草地地上生物量动态研究

为探讨天然羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)草地合理利用途径,对坝上羊草草地2005年和2006年地上生物量动态进行了观测记录。结果表明:草地群落和羊草种群生长前期地上生物量呈由慢到快增长的季节性变化,且均在8月10日左右达到最大值;羊草绝对生长速率和相对生长速率的增长期都集中在生长季初期;群落和羊草地上生物量增长动态均符合Logistic生长曲线,2005年群落地上生物量保护指标为85.20 g/m²,羊草地上生物量保护指标为75.62 g/m²;2006年群落地上生物量保护指标为126.94 g/m²,羊草地上生物量保护指标为103.56 g/m²。     

连续封育过程中退化高寒草甸植被恢复能力分析

2012—2018年,选择香格里拉市小中甸镇退化高寒草甸为研究对象,观测和分析草地地上生物量及植物学组成在连续封育过程中的变化趋势,运用冗余理论、中度干扰假说、临界阈值理论和方法,探究草地的抵抗力、恢复力、临界阈值以及适宜载畜量。结果表明：①封育能够显著（P<0.05）提高草地地上生物量,因试验点生态环境条件和草地基本状况的差异,地上生物量在年度间的波动幅度及差异性不尽一致,但随封育时间的变化趋势均表现为幂函数型（Y=aX^b）;②依据地上生物量变化趋势推算,试验区退化高寒草甸的抵抗力为250.4~518.8 g/m²,草地恢复力为54.7~68.0个月,草地利用的临界阈值为420.6~588.7 g/m²;③草地适宜封育时间为2~5年,连续封育导致牧草生长冗余;封育5年后的草地适宜载畜量为1.1~3.4 个羊单位/hm²;连续封育7年后,草地中不可饲用植物（包括有毒有害植物）仍然占到15.3%~65.8%,草地适宜载畜量低下;④封育应结合除杂等措施,消减草群组分冗余,有效提高草地载畜量。     

乌鲁木齐周边典型荒漠草地群落物种多样性及生物量关系研究

为探讨荒漠草地群落物种多样性及生物量分配，本研究采用样方法对乌鲁木齐市周边典型荒漠草地群落物种多样性与生物量的关系进行研究。结果表明：乌鲁木齐周边典型荒漠草地群落物种组成单一，群落平均高度、盖度、密度、生物量呈现显著性差异(P<0.05)；0～50cm土层中，群落地下生物量除梭梭群落均随着土层深度增加而逐渐减小，梭梭群落则呈先增加后降低的趋势；植物群落呈异速生长模式，拟合方程为：y=231.375×e^{0.003 3x}(R²=0.714 8)；凋落物生物量与地下生物量之间呈线性关系，拟合方程为：y=13.818x+259.812(R²=0.616 1)；地上生物量与物种多样性之间呈单峰变化曲线，对应方程为：y=-5.210 4x²+0.004 5x+0.369 9(R²=0.307 1，P<0.01)，群落地下生物量与物种多样性之间关系表现出极显著的线性相关，对应方程为：y=3.073 5x+0.678 2(R²=0.543 4，P<0.05)。本研究结果可为退化荒漠草地的恢复及生物多样性保护、生态系统功能维持与恢复提供基础数据。     

放牧牛羊对云贵地区禾草/白三叶草地群落稳定性的影响

禾草/白三叶(Trifolium repens)草地是中国南方喀斯特地区主要刈牧地之一,探究不同家畜放牧下禾草/白三叶草地植被构成和群落稳定性,可一定程度揭示其植被演替特征。本研究定量分析了多年放牧牛(grazing cattle pasture,GC)、放牧羊(grazing sheep pasture,GS)的禾草/白三叶草地群落特征、物种多样性、生物量构成及群落稳定性。结果显示:1)草地死物质量及植物物种数为GC>GS,植物物种Simpson指数为GS>GC;2)草地禾草[多年生黑麦草(Lolium perenne)、鸭茅(Dactylis glomerata)及原生禾草]、原生双子叶(马鞭草科、车前科、酢浆草科和十字花科)及适口性中等植物地上生物量组分为GC>GS,播种白三叶地上生物量组分为GS>GC;且GC草地地上生物量以禾草为主(77.20%),GS草地地上生物量以禾草(51.79%)和豆科(28.02%)为主;3)草地土壤K含量为GC>GS;4)GC草地植物种Raunkiaer频度直方图呈反J型,群落演替度(37.08)比GS草地(45.45)的低。研究认为,GC草地群落处于相对稳定状态,而GS草地群落处于更高演替阶段,牛放牧更利于禾草/白三叶草地群落稳定性和物种多样性的维持。因此,放牧时可实行牛、羊混牧制,或牛、羊轮牧制,以提高禾草/白三叶草地的稳定性和生产力。     

混合放牧对荒漠草原群落生物量及地下净初级生产力的影响

为了研究内蒙古荒漠草原克氏针茅群落生物量对不同家畜组合的响应,试验以围封为对照,设置牛羊混牧、牛单牧和羊单牧三种放牧方式,于放牧2年后测定群落地上和地下生物量及相关群落特征指标。结果表明:整个生长季内(6—9月份),各处理群落地下生物量为(49.81±3.17)～(187.64±14.97)g/m~2;地下净初级生产力(BNPP)为(284.50±18.06)～(381.35±31.08)g/m~2。群落地上生物量于8月份达到最大值,地下生物量于9月份达到最大值。放牧降低了群落地上生物量但不同功能群生物量变化随草食家畜不同而有差异。牛单牧处理下群落生物量最小,可能与牛采食优势种羊草和克氏针茅等禾草有关,而羊单牧群落生物量和地下净生产力相对较大,可能和羊采食豆科和杂类草而较少采食优势种有关,牛羊混合放牧处理的生物量有介于牛单牧和羊单牧之间的趋势。说明结合生物量和BNPP的变化趋势,可初步判断牛羊混合放牧更有利于荒漠草原的高效和持久利用。     

3种荒漠植物群落物种组成与丰富度的季节变化及地上生物量特征

对古尔班通古特沙漠36个蛇麻黄群落、28个白茎绢蒿群落及13个准噶尔沙蒿群落物种组成与丰富度的季节变化及现存生物量的研究表明,初夏时蛇麻黄和白茎绢蒿群落的科数和物种数均高于准噶尔沙蒿群落,而秋季时3个群落科、种数均明显较少。初夏时期,各群落均有5种植物生活型,其中短命植物种类最多;而秋季短命和类短命植物消失,仅剩3种生活型,以一年生草本的种类最多。3种群落的物种丰富度也表现为夏季高于秋季;夏季时,准噶尔沙蒿群落物种丰富度显著低于蛇麻黄和白茎绢蒿群落,而秋季时三者差异均不显著;各群落不同季节的物种丰富度间均显著正相关,体现了群落结构的稳定性。夏季草本层生物量(0.67～6.99 g/m²)稍大于秋季(0.89～4.20 g/m²)。秋季3类群落总地上生物量分别为73.19,85.38和54.21 g/m²,其中建群种分别占86.03%,84.07%和89.65%,而草本生物量均小于5%。夏季和秋季草本植物丰富度与生物量间均表现为显著的“单峰型关系”,表明中等生物量时丰富度最高。尽管研究群落内草本层生物量较低,但时间上交错出现的短营养期和长营养期草本植物对维持荒漠生态系统物种多样性及地表稳定均具有重要意义。总体上,与中国同纬度的其他荒漠相比,本研究区3类群落物种组成和丰富度具有明显的季节变化特征,但表现出较低的生物量。     

封育对云雾山本氏针茅草地群落的影响

以云雾山封育与未封区为对象,采用样线法进行调查,重点分析二者群落特征和地上生物量的变化,以期为退化草地植被恢复提供依据.结果表明:封育后本氏针茅(Stipa bungeana)群落发生较大变化,物种数显著增加、演替差异明显,由未封区的本氏针茅+大针茅(S. gigantea)群落演替为封育后的大针茅+本氏针茅群落;未封区本氏针茅种群的优势地位明显加强,重要值明显大于封育区;封育与未封区群落的相似性系数为0.419;物种丰富度指数和多样性指数(修正的Simpson指数、Shannon-winner指数、Audair和Groff指数)均表现为封育区>未封区,而均匀度指数则相反;封育区地上生物量明显增加,其中禾本科、蔷薇科和杂类草占总生物量的比例均表现为封育>未封区,而菊科则相反.     

典型草地地上现存生物量资产动态

生物量不仅是物质的载体,还是能量和价值的载体,也是评价生态系统结构和功能的重要指标。基于内蒙古站和海北站的已有动态监测成果,本研究分析了羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量资产动态。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量动态曲线均呈单峰型,羊草+大针茅群落地上现存生物量的最大值为197.21 g/m²,矮嵩草草甸的地上现存生物量最大值为307.75 g/m²。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上部分能量现存量动态曲线基本与地上现存生物量动态曲线一致,2个群落地上部分的能量现存量积累速率都与地上现存生物量积累速率呈显著的相关性。羊草+大针茅群落的地上部分能量现存量最大值为3 637.8 kJ/m²,矮嵩草草甸地上部分的能量现存量峰值为5 964.20 kJ/m²。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量价值曲线与地上现存生物量和能量现存量曲线存在显著差异。羊草地上现存生物量价值的最大值为584.95元/hm²,而大针茅的最大现存生物量价值为300.93元/hm²。矮嵩草草甸的地上现存生物量价值的峰值为2 066.84元/hm²。草地在生物量积累过程中,也形成了气体调节价值。羊草+大针茅群落释放O₂的最大价值为742.40元/hm²,固定CO₂的最大价值为1 484.89元/hm²。矮嵩草草甸群落释放O₂的最大价值量为1 158.52元/hm²,固定CO₂的最大价值为2 317.20元/hm²。     

祁连山北坡天然草地地下生物量及其与环境因子的关系

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这五类天然草地地下生物量及与环境因子关系的分析结果显示,五类草地的地下生物量除山地草原、山地草甸草原和高寒草原无显著差异外,其他各类草地间差异显著(P＜0.05),均呈“T”形分布,且随土层深度的加深呈指数形式递减;地下生物量季节变化在高寒草原表现为“W”型变化规律,其他各类草地均呈“N”型变化规律,且随土层深度的加深依次减小;地下净生产量大小依次为山地草甸(546.84 g/m²)＞山地草甸草原(410.76 g/m²)＞山地草原(358.12 g/m²)＞高寒草原(301.33 g/m²)＞山地荒漠草原(81.68 g/m²),地下生物量的周转值均在45%以上;五类草地地下生物量与水热因子的关系为负相关关系,但均没有达到显著相关水平(P＞0.05)(除山地荒漠草原外), 但在水热条件较好的7-8月份,五类草地地下生物量与水热因子的相关性(正相关或负相关)均达极显著水平(P＜0.01),而在其他月份,不同类型草地地下生物量对环境因子的响应存在较大差异。