不同放牧强度对肃北高寒草原土壤肥力的影响

对肃北高寒草原不同放牧强度下不同土层的土壤肥力变化等进行了研究.结果表明:(1)高寒草原土壤物理性质的变化对土壤化学性质具有重要的调控作用.土壤化学性质对土壤肥力的演变则具有关键影响.(2)随着放牧强度的提高,0-10 cm,10-20 cm土层土壤容重均呈不同程度的增加,土壤孔隙度、土壤含水量则分别呈显著的递减趋势.(3)轻度放牧草地土壤有机质、土壤全氮含量高于中度放牧和重度放牧草地,20-30 cm土层有机质随放牧强度的增大呈明显下降趋势,即随放牧强度的增大草地深层土壤肥力呈退化趋势;肃北高寒草原的速效养分以多氮少磷富钾为特点,土壤速效氮、磷、钾含量在总体上随放牧强度的增加呈下降趋势.(4)在剖面上不同土层0-10 cm.10-20 cm.20-30 cm.随着土层深度的增加土壤有机质、pH值、土壤全氮、土壤速效氮、速效磷含量呈增加趋势.相反速效钾呈下降趋势.     

放牧对荒漠草原植物生物量及土壤养分的影响

以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨放牧对荒漠草原植物多样性、 生物量及土壤养分特征的影响。结果表明, 放牧对荒漠草原植物群落多样性、 均匀度和丰富度影响显著。植物群落多样性和均匀度随着放牧强度的增加均呈先增加后降低的趋势,在轻度放牧达到最大值。同围封禁牧相比,重度、 中度和轻度放牧草地的植物地上和地下部生物量显著降低,分别降低了43.8%、 42.0%、 15.4% 和 27.7%、16.2%、11.9%。土壤有机碳随着放牧强度的增加而降低,而土壤全氮含量随着放牧强度的增加呈先增加后降低的趋势。围封禁牧草地土壤有机碳比重度放牧增加了18.1%,而土壤全磷、 速效磷和全钾含量分别降低了 21.1%、 51.9% 和 11.0%。土壤有机碳含量对植物群落地上和地下部生物量的影响大于土壤全氮、 全磷、 全钾、 速效磷和速效钾。放牧干扰下荒漠草原土壤环境及其养分含量,能在一定程度上反映植物群落多样性和生物量的变化。     

青藏高原高寒草原草甸土壤团聚体及养分因子变化特征

为探讨青藏高原高寒草原草甸的土壤团聚体稳定性及有机碳等养分因子的变化分布,在青海省三江源区高寒地带选取样点分层采集土壤样品,进行室内测定并分析2种植被下土壤团聚体和养分因子的变化特征。结果表明：研究区土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSA）、平均质量直径（MWD）与几何平均直径（GMD）均为草甸>草原,而分形维数（D）与结构体破坏率（PAD）为草原>草甸,即青藏高原高寒草甸土壤团聚体稳定性大于高寒草原。高寒草甸土壤稳定性及养分含量随土层深度增加显著降低（P<0.05）,草原土壤稳定性和养分含量随土层深度无显著变化趋势。高寒草原土壤稳定性与各养分含量随海拔升高而降低,高寒草甸土壤团聚体稳定性与养分随海拔升高先降低后增加。高寒草甸土壤团聚度与养分含量呈极显著相关（P<0.01）,高寒草原土壤团聚度与养分无显著相关;>4,4~2,2~1 mm粒级团聚体是影响研究区土壤养分含量的主导粒径,其稳定性程度主要受大团聚体作用。研究结果对于青藏高原土壤质量评价、生态环境保护具有重要科学意义。     

希拉穆仁草原不同放牧强度对植被群落特征和土壤团聚体的影响

[目的] 为探究草原不同放牧强度下植被群落的改变,解析群落特征变化对土壤团聚体的影响。[方法] 以希拉穆仁荒漠草原控制放牧试验区为研究对象,采用野外调查、室内分析相结合的方法,分析轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和禁牧(CK)下植被群落特征和土壤团聚体特征及二者的关系,揭示植物群落变化对土壤团聚体的影响。[结果] (1)植物群落物种数随放牧强度的增加而增加,LG的群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')和Simpson优势度指数(D)显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。地上生物量随放牧强度的增加而降低,HG的地上生物量显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。不同放牧强度下地下生物量差异显著,且不同土层的地下生物量均以LG最高。(2)平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与大团聚体含量一致,在0—5, 5—10 cm土层表现为随放牧强度的增加先增加后降低再增加(LG最高、MG最低)。(3)群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')、Pielous均匀度指数(J'')、地上生物量、容重是影响大团聚体含量、MWD和GMD的显著性因子(p＜0.05)。[结论] 放牧强度对土壤团聚体稳定性具有负反馈调节作用,主要通过影响植被群落多样性指数(H''和J'')、地上生物量、土壤容重的变化而引起土壤团聚体稳定性的变化。该结果为希拉穆仁草原放牧强度选择及生态恢复工作提供理论支撑和科学依据。     

放牧强度对荒漠草原植被、土壤及其侵蚀特征的影响

[目的] 研究不同放牧强度对荒漠草原植被特征、土壤物理性能及其土壤侵蚀的影响,为荒漠草原水土流失治理和退化及生态系统修复提供科学依据。[方法] 以内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究区,采用原位监测和模拟试验相结合的方法,对重度、中度、轻度和无放牧4种不同放牧强度样地的植被群落、土壤物理性质、土壤侵蚀过程开展了研究。[结果] ①随着放牧强度的增加,群落平均盖度、高度和地上生物量呈降低趋势,物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数整体呈上升趋势。②土壤砂粒含量随放牧强度的增加呈上升趋势,表层土壤(0—10 cm)容重及入渗性能更易受放牧影响。③相同降雨强度下,随放牧强度的增加,土壤的侵蚀产沙量随之增加。土壤初渗速率、Simpson优势度指数和土壤砂粒含量是影响不同放牧强度下土壤侵蚀特征的关键因素。[结论] 放牧显著影响荒漠草原植被群落特征及土壤水文物理性能,因此,建议该区放牧强度控制在中度(2羊单位/hm²)及以下,对于受重度放牧破坏的草原区,围栏封育的同时还可适当进行人工补播或利用微生物改良土壤来提升土壤抗蚀性。     

高寒草原不同退化阶段土壤颗粒分形特征

土壤分形维数能够很好地反映土壤结构及土壤养分特征。利用杨培岭的土壤分形模型对巴音布鲁克高寒草原4种不同退化阶段(未退化CK、轻度、中度和重度)土壤分形维数变化进行了研究,探讨了土壤分形维数与土壤颗粒含量、土壤理化性质及其与草地退化的关系。结果表明：(1)土壤分形维数随退化程度的加重其值增大,分形维数在2.573~2.635。(2)土壤分形维数与不同粒径土壤颗粒含量之间存在明显的相关关系,其中土壤分形维数与砂粒含量呈极显著负相关(p=0.01),与粉粒含量呈显著正相关(p <0.05),与黏粒含量呈极显著正相关(p <0.0001)。(3)土壤分形维数与有机质含量和全氮含量呈显著负相关,与容重呈显著正相关,与土壤退化指数呈负相关(但不显著)。(4)适度放牧有利于提升土壤质量,但不能超过阈值。     

放牧强度对高寒混播草地土壤养分含量的影响

垂穗披碱草/星星草混播草地三个放牧季的牦牛放牧试验结果表明:①放牧强度和土壤层深度对有机质含量的影响均达到极显著的水平(P<0.01),且土壤有机质含量随放牧强度的增加呈下降趋势;②放牧强度对土壤速效氮和速效磷的影响不显著(P>0.05),对速效钾的影响显著(P<0.05);不同土壤层速效氮和速效钾含量之间的差异显著(P<0.05),速效磷含量之间的差异不显著(P>0.05)。     

放牧强度对荒漠草原土壤微生物群落特征的影响

[目的] 研究土壤微生物群落对放牧强度变化的响应机理,为荒漠草原生态保护和修复提供科学的理论和技术支撑。[方法] 以内蒙古荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度(未放牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)对不同深度(0—20,20—40 cm)土壤理化性质和土壤微生物群落组成及多样性的影响,分析土壤理化性质与土壤微生物群落间的交互作用。[结果] 相比于未放牧,中度放牧显著降低0—20 cm土层土壤全氮(TN)和土壤有机碳(TOC)(p＜0.05),分别降低17.99%和19.23%,土壤容重(SBD)最大值出现在重度放牧条件下。20—40 cm土层土壤理化性质在不同放牧强度下并无显著差异(p＞0.05)。此外,放牧降低0—20 cm土层土壤中细菌群落的丰度和多样性,增加20—40 cm土层土壤细菌中群落的丰度与多样性。轻度和中度放牧条件下,0—20 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性均有所增加,放牧对20—40 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性无显著影响(p＞0.05)。[结论] Mantel分析表明,荒漠草原土壤全氮是影响草原土壤细菌丰度随放牧强度变化的主要因素。研究成果对揭示土壤微生物在荒漠草原生态系统中的生态敏感性与实现荒漠草原的可持续管理具有一定科学指导意义。     

不同放牧强度荒漠草原产流产沙过程模拟

为揭示长期放牧的荒漠草原坡面产流产沙特征,以放牧15年的4种放牧强度的内蒙古荒漠草场土壤为研究对象,在室内人工模拟降雨条件下,探究放牧强度及雨强对草原坡面产流产沙耦合过程的影响。结果表明:(1)不同雨强下,不同放牧草场间的初始产流时间均随放牧强度的增大而提前;产流速率呈现先增长后稳定的状态,4种放牧强度草场的产流速率规律及其波动幅度均为重度放牧(HG)中度放牧(MG)对照(CK)轻度放牧(LG),且雨强对产流速率的影响大于放牧强度。荒漠草原累计径流量与降雨历时呈线性相关,且拟合度较高;(2)荒漠草原产沙速率变化呈现多谷多峰的特点,雨强和放牧强度及二者的交互效应对产沙速率有极显著影响。不同雨强下,4种放牧强度草场的产沙速率规律及其波动幅度均为HGMGCKLG。泥沙流失总量与降雨历时之间呈二次曲线关系。     

不同状态高寒草原主要土壤活性有机碳组分的变化

对藏北高原正常、轻度和严重退化高寒草原表层(0 ～ 10 cm)、亚表层(10～20 cm)活性有机碳(Active soil organic carbon,ASOC)主要组分变化,以及土壤微生物对ASOC的影响进行了研究,结果表明:(1)易氧化有机碳(Readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、轻组有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)和水溶性有机碳(Water-soluble organic carbon,WSOC)对土壤环境变化的敏感度显著不同,平均分配比率分别为11.10％、0.57％、0.04％和0.03％,高原寒旱环境对WSOC、LFOC的形成与积累极为不利.(2)不同状态高寒草原亚表层ASOC各组分含量均显著高于表层;与正常草原ASOC各组分含量相比,退化草原表层、亚表层分呈小幅增加和大幅下降,但轻度退化草原变化幅度大于严重退化草原;因此,0～20 cm土层ASOC各组分含量均呈正常草原＞严重退化草原＞轻度退化草原.(3)不同状态草原中,纤维素分解酶活性对ASOC组分的形成均具极显著(R2:0.731 ～0.960)的促进作用,土壤放线菌、真菌对纤维素分解酶活性(Cellulolytic enzyme activity,CEA)则具有较大影响.(4)草原严重退化阶段,土壤微生物可能已完成向抗逆能力、纤维素分解酶分泌能力更强生理种群的演替,其相对较高的SOC、ASOC含量表征着土壤有机残体的较大消耗.     

放牧干扰对高寒杜鹃灌丛草地地下养分库化学计量特征的影响

采用室外取样与室内分析结合的方法对祁连山高寒杜鹃灌丛草地不同放牧干扰条件下土壤、根系养分化学计量比进行研究。结果表明:1)植物群落地下生物量随土层深度增加而迅速减少,60%～70%根系聚集于0～10 cm土层,随放牧压力增加活根向土壤深层转移。2)总根系生物量及其C、N、P储量随牧压增加均下降,重牧与轻牧相比C、N、P养分储量分别下降26%、17%、27%;表层单位质量活根C含量轻牧最高、N含量中度放牧最高、P含量重牧最高;死根N、P变化与活根相反。3)随牧压增加土壤有机碳、全氮密度以及N、P速效养分均上升,全磷含量相对稳定,但表层全磷含量下降。数据分析得出,休牧增加了根系生物量的同时,表层土壤根系的C/N、C/P比值升高,N/P比值降低。说明根系对土壤C积累及养分循环起重要作用,而生长季休牧有利于高寒灌丛草地土壤养分保持,这与高寒地区植物生长缓慢特性相适应。     

延边地区三种类型植烟土壤酶活力、速效养分根际效应研究

在大田环境条件下,采用随机区组设计,研究延边地区3种类型土壤烤烟全生育期根际和非根际土过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性,pH值,碱解氮、速效钾和速效磷含量动态变化.结果表明:延边地区植烟土壤根际土过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性平均为0.60U,0.48U和22.09U,根际效应在不同土壤酶间存在差异:过氧化氢酶(R/S=1.08)＜脲酶(R/S=1.14)＜转化酶(R/S=1.51).暗棕壤烟株根际土3种酶活性和酶活根际效应均高于其他两种类型土壤.烟株根际土pH值、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为5.42、72.52 mg/kg、33.36 mg/kg和402.04 mg/kg,根际效应表现为:pH(R/S=0.91)＜碱解氮(R/S=0.98)＜速效磷(R/S=1.99)＜速效钾(R/S=2.46).烟株根际土pH值、碱解氮和速效钾含量均表现为:暗棕壤＞黑砂土＞白浆土,根际土速效磷含量与此相反.结论:暗棕壤烟株根际效应较大,酶活性较高、养分富集较多,为烟株生长提供了良好的养分供应环境,是暗棕壤烟叶质量优于黑砂土和白浆土的原因之一.     

不同土地管理措施对高寒嵩草草甸植被及土壤理化特征的影响

在青海玛沁地区,选择 4 种处于不同退化阶段以及 2 种人工处理的高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧强度和人工干预措施下,植被特征、土壤营养元素和土壤物理性状的变化过程,为合理利用和提高草地生产力提供依据.结果表明:随着退化的加剧,高寒草甸的盖度、高度、地上生物量和种类呈下降趋势,可食性牧草逐渐让位于杂草;土壤 N、C 含量以及含水量逐渐降低,体积质量逐渐增大.与重度退化草甸相比,经人工干预处理后草甸的生物量、盖度、高度以及土壤营养元素和物理性状都有所增加提高.这些结果表明随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.人工干预能够在一定程度上改善土壤物理特征,提高草地的生物量.     

Avoidance of degradation of alpine pasture through grazing management: Investigations of change in vegetation nutrition characteristics as a consequence of sheep grazing at different periods of the growing season

The maintenance of animal husbandry in mountain areas can prevent the general degradation of the landscape due to the disuse of pastures and meadows. This study investigated the changes over the productive season of the nutritional characteristics of an Alpine pasture with the objective of maintaining grazing sheep fed only on the available herbage. Four homogeneous areas of an Alpine pasture located in northeast Italy were cut at the end of June, July, August, and September, simulating different grazing periods by the animals. the herbage was sampled to estimate the botanical and chemical composition and fed to four Lamon breed wethers (76-5 kg average bodyweight) measuring voluntary intake, digestibility and energy value. the botanical composition of the pasture changed as the vegetative season advanced, with a progressive increase in grass species. the protein content decreased from 16-3 per cent dry matter in the first grazing period, to 9-6, 9-9 and 7-9 per cent, respectively, in the following, while the neutral detergent fibre increased from 62-1 per cent in the first period to 78-4, 77-7 and 79-4 per cent in July, August, and September, respectively. The nutritional evaluation of the forage material was carried out using four Lamon wethers housed in single metabolic cages. the voluntary intake of herbage was 1151 g d⁻¹ at the end of June, decreasing significantly to values below the recommended requirement for maintenance in the subsequent periods of the study. No selectivity was observed for specific botanical species. the in vivo digestibility of the herbage was lowered by the delay in the use of the pasture and the resulting energy intake met the recommended maintenance requirements for grazing only in the earlier period of pasture consumption. the late use of the pasture and the corresponding underfeeding of the animals would necessitate a feed supplementation to limit excessive loss of bodyweight. the conclusion is that the objective of maintaining grazing animals in mountain areas without any supplementation can be carried out exclusively by adopting an efficient grazing management able to provide good quality pasture throughout the vegetative season.     

基于meta分析的放牧压力对内蒙古高原草地生态系统的影响

放牧是最主要的草地利用模式,直接或间接地影响草地物质循环和能量流动,放牧强度对草地的健康状况和演替方向起决定作用。本文基于40篇内蒙古草原放牧相关文献数据,通过meta分析探讨温带草原对放牧强度的响应特征。结果表明,与未放牧草地相比,轻度放牧草地对群落植物地上、地下生物量和土壤全氮和全磷含量无显著影响,而土壤有机碳、微生物生物量碳、细菌和真菌数量分别显著上升3.60%、7.80%、11.40%和10.83%（P<0.05）;中度放牧下群落植物地下生物量和土壤微生物数量无显著变化,而地上生物量和土壤有机碳、全氮、全磷和微生物生物量氮含量分别显著降低21.62%、4.44%、2.15%、8.35%和6.76%（P<0.05）;重度放牧下群落植物地上和地下生物量,土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳含量,细菌和放线菌数量分别显著下降39.72%、16.30%、7.62%、6.46%、8.03%、8.76%、12.92%和18.27%（P<0.05）。以上结果表明轻度放牧有利于土壤肥力和草地生产力的保持和提升,而当放牧干扰超出一定的限度时,草地各项功能均显著下降而发生退化。本研究可为内蒙古温带草原的合理利用和适应性管理提供理论基础。     

Effects of grazing and experimental warming on DOC concentrations in the soil solution on the Qinghai-Tibet plateau

Little information is available about the effects of global warming and land management on dissolved organic carbon (DOC) concentration in soil solution in the field. Here, for the first time, we used a free-air temperature enhancement (FATE) system in a controlled warming-grazing experiment in 2006 and 2007 to test the hypothesis that grazing modifies the response of soil solution DOC concentration to experimental warming. Warming with no-grazing (WNG) significantly increased the average soil solution DOC concentration to 40 cm soil depth by 14.1 and 17.2% compared with no-warming with no-grazing (NWNG) in 2006 and 2007 respectively based on 1.3-1.4 °C soil temperature increase. However, the lack of significant differences among warming with grazing (WG), no-warming with grazing (NWG) and NWNG indicate that moderate grazing modified the effect of warming on DOC concentration in the soil solution. The effect of grazing on DOC concentration in the soil solution varied with sampling date and soil depth. Generally, the direct contribution of soil temperature and soil moisture to variation of DOC concentration in the soil solution was small. Positive correlations were observed between soil solution DOC concentration in the surface soil and standing death quality and belowground biomass. The Lignin:N ratio in the standing death and belowground biomass at 10 cm soil depth explained 60% of the variation of mean DOC concentration at 10 cm soil depth. Soil moisture and belowground biomass explained 79% of the variation of the mean soil solution DOC concentration to 40 cm soil depth in 2007.     

Response of ecosystem respiration to warming and grazing during the growing seasons in the alpine meadow on the Tibetan plateau

Intensive studies reveal that there is much uncertainty regarding how ecosystem and soil respiration will respond to warming and grazing, especially in the alpine meadow ecosystem. We conducted a first of its kind field-manipulative warming and grazing experiment in an alpine meadow on the Tibetan plateau to determine the effects of warming and grazing on ecosystem and soil respiration for 3-years, from 2006 to 2008. Generally, warming and grazing did not affect seasonal average ecosystem respiration (Re), and there was no interaction between grazing and warming. However, they significantly affected the Re early in the growing season and by the end of the growing season. Warming significantly increased seasonal average soil respiration (Rs) by 9.2%, whereas the difference mainly resulted from data gathered early in the growing season, before June 2007. Positive correlations between soil temperature and Re and Rs were observed, and soil temperature explained 63-83% of seasonal Re variations during the 3-year study and 19-34% of Rs variations in 2007. Seasonal Re in 2008 and Rs in 2007 were slightly negatively correlated to soil moisture, but interannual average Re decreased with a decrease in precipitation for all treatments. Warming and grazing reduced the Q₁₀ value of Re in 2007 and 2008 but did not affect the Q₁₀ value of Rs. The Q₁₀ values of Rs were much lower than the Q₁₀ values of Re in 2007. These results suggest that grazing may reduce the temperature sensitivity of Re and that Re was mainly controlled by soil temperature rather than moisture which varied with timescale in the alpine meadow.     

生物质改良剂对川西北地区高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响

川西北高寒草原特殊的地理环境、气候条件以及过度人为放牧导致草地沙化问题突出。为了探讨不同生物质改良剂对高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响,采用随机区组试验设计方法,设置3种生物质改良剂[秸秆类(JG)、菌渣类(JZ)、生物炭类(SWT)], 2个施用水平(6 t·hm?2和18 t·hm?2),以空白处理(CK)为对照,研究高寒草地沙化土壤总有机碳、活性有机碳和呼吸特征的变化。结果表明:1)施用生物质改良剂显著提高了土壤有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化有机碳(EOC)含量,且提高效果随改良剂施用量的增加而增强。与CK相比,JG、JZ、SWT处理0～10 cm TOC含量分别平均提高60.66%、39.22%、34.99%,且JG处理显著高于JZ和SWT处理; MBC含量在0～10 cm则表现为JZJGSWTCK,且处理间差异达显著水平; EOC含量表现为JG处理最高,在0～10 cm、10～20 cm土层处分别比对照提高108.82%、79.26%。2)不同生物质改良剂处理中, EOC/TOC表现为JGJZSWTCK,MBC/TOC表现为JZJGSWTCK,且不同处理间差异显著。3)施用不同改良剂均显著提高了土壤呼吸速率,且随改良剂施用量的增加,土壤呼吸速率显著增加。与CK相比,施用6 t·hm?2的JG、JZ、SWT的土壤呼吸速率平均提高103.42%、86.31%、18.83%, JZ和JG处理的土壤呼吸速率显著高于SWT和CK处理。相关性分析表明,土壤水分与土壤呼吸速率呈显著正相关关系, TOC、MBC以及EOC与土壤呼吸速率呈极显著正相关关系。4)施入不同改良剂均显著提高了土壤呼吸总量、土壤微生物呼吸总量和净生态系统生产力(NEP值),均表现出较强的碳汇潜力, JG处理的NEP值较JZ和SWT处理分别显著提高56.45%和122.12%,且各处理间差异显著,说明秸秆改良剂具有较高的碳汇强度。该研究可为川西北藏区补充完善高寒草地沙化土壤制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。     

不同解磷菌群对油菜土壤养分与酶活性的影响

利用盆栽油菜的二因素完全随机区组设计,研究了北方石灰性土壤上施用不同解磷菌群对土壤速效养分及土壤磷酸酶、脲酶活性的影响。结果表明:不同解磷菌群施入不同P素水平土壤中,油菜整个生育期内都能不同程度地提高土壤速效养分和土壤酶活性;土壤磷酸酶活性则随P素水平增高而降低,即低P水平下磷酸酶活性较强;施用菌肥土壤磷酸酶活性高于不施用菌肥处理,施与不施菌肥处理间脲酶活性在苗期及低P水平下差异显著。