呼伦贝尔沙化草地围封效应及生物多样性变化研究

2004年,在内蒙古呼伦贝尔沙化草地,测定围封不同年限(1、4、7、11、17年)沙化草地群落的特征值,分析围栏封育对沙化草地植被特征及生物多样性变化的影响。植被的自然恢复从一年生植物的侵入开始,差巴嘎蒿(Artemisia halodendron Turcz.ex Bess.)等重要值在围封第7、11和17年分别为第4年的1.57、1.78和1.37;一年生植物呈减少趋势,沙米(Agriophylluns arenarium Bieb.)在围封第11年完全消失。植被盖度平均增长4.6倍,草层高度平均增高75.3%。围封17和11年、1和4年,群落相似系数最大,分别为0.9630和0.7143。结果表明:沙化草地围封后,由于干扰源解除,群落组成发生了规律性变化,植物群落逐渐由不稳定的一年生植被向次稳定的灌丛化植被和相对稳定的干草原植被过渡,随着围封年限的增加,群落结构逐渐趋于合理,物种丰富度、多样性和群落均匀性不断增大,但沙化草地围封后的植被近自然恢复也是一个漫长的系统修复与竞争过程。呼伦贝尔沙化草地经过17年的围封,植被系统仍十分脆弱,群落中一年生植物仍占有较大比例,受干扰后极易发生再度沙化。     

不同围封年限对典型草原群落及大针茅种群特征的影响

为研究围封时间对退化草地恢复过程中的建群种种群特征以及群落特征的影响,于2008年7月以自由放牧的草地群落和大针茅(Stipa grandis P.Smirn)种群为对照,选取围封不同年限(围封4年、围封9年和围封29年)的草地群落进行样方调查,分析围封不同年限后植物群落和大针茅种群特征的变化,以期为退化草地建群种的恢复提供理论基础。结果表明:不同围封年限对植物群落和大针茅种群特征存在显著影响;随着围封年限的延长群落多样性和物种数目逐渐增加,围封到9年后,群落优势种和结构组成与原生境的相似,在围封29的样地中多年生杂类草和小灌木或半灌木种类增加;建群种大针茅种群特征和个体形态性状如生殖枝高度、营养枝长度和营养枝叶鞘长度等随着围封年限的延长呈增加趋势,围封9年后呈降低趋势,大针茅繁殖分配的变化趋势与形态特征变化趋势相似;大针茅比叶面积随着围封年限的延长呈逐渐降低的趋势,而叶片氮含量呈先降低后增加的趋势。这表明长期完全围封会对大针茅种群的更新存在负面影响。     

短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

为了解藏北地区退化高寒草地植物群落对短期围栏的响应,本研究以当地的3类高寒草地植被为研究对象,分析了围栏封育对草地群落的影响.结果表明,围栏封育措施能显著提高3类草地群落高度、盖度和地上生物量,物种数也有不同程度的增加.高寒荒漠植被群落盖度、高度变化对围封措施响应较快,但物种数变化的响应较慢;高寒草原和高寒草甸群落盖度...     

围封年限对藏北退化高寒草原植物群落特征和生物量的影响

为了评估西藏生态安全屏障工程-围封禁牧工程对高寒退化草地植被恢复效益,本研究在申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站附近,采用样线法和样方法对围封8年、围封4年和自由放牧的藏北高寒草原群落特征和生物量进行调查与采样分析。结果表明:自由放牧样地经过围封后,群落结构由杂类草矮火绒草(Leontopodium nanum)和昆仑蒿(Artemisia nanschanica)转变为多年生禾草紫花针茅(Stipapurpurea)和青藏苔草(Carex moorcrofii)为优势种的植物群落,植被高度、盖度、丰富度和多样性均增加。但是,围封后地上生物量却呈降低趋势。因此,应结合各个指标与群落结构特征综合评价退化草地的恢复状况。     

伊犁河谷围封草地群落组成及植物多样性的变化

以伊犁河谷昭苏马场春秋牧场不同围封年限草地为对象,对围封条件下退化草地自然恢复过程中草地植被特征及物种多样性的变化进行了初步分析。结果表明,随着围封年限的延长和立地条件的改善,草地植物群落由未围封的异株百里香（Thymus marschalianus）+草原苔草（Carex liparocarpos）逐步向适应当地气候条件的针茅（Stipa capillata）+草原苔草（Carex liparocarpos）方向演进。随围封年限的延长,草地植物的群落高度、生物量围封5年时达到最大,之后降低;而群落盖度和优良牧草比例继续增加,围封6年时达到最大;丰富度指数围封6年时达到最大,与其它样地之间差异显著（P<0.05）;多样性指数和均匀度指数都是在围封1年时达到最大;优势度指数围封6年时达到最大;不同围封年限草地之间的相似性指数都在0.65以上;围封6年与围封5年草地的相似性指数最大,说明草地恢复到一定阶段后群落趋于稳定,未围封草地受放牧干扰,物种变化波动较大,与围封草地群落的相似性指数较小。     

黄土高原半干旱区天然草地群落结构与土壤水分关系

气候变化导致水热条件发生变化,从而引起土壤含水量改变,必然影响区域植物群落结构和功能。本研究以黄土高原半干旱区天然草地群落为研究对象,在较大空间尺度上根据随机设置样地法调查区域内典型地带性草地群落,研究黄土高原半干旱区土壤含水量的变化对草地群落的影响。结果表明,1)地上生物量、凋落物质量与土壤含水量呈显著正相关;地下生物量和总生物量与土壤含水量虽正相关但不显著;2)物种多样性和物种丰富度均随着土壤含水量的增加而增加;3)植物功能群受土壤水分的影响,表现为禾本科和豆科随着土壤含水量的增加而增加,而杂类草相反。总之,在半干旱区土壤水分是限制群落生产力和物种多样性的重要因子,而禾本科和豆科作为指示物种可以反映土壤的水分状况。土壤水分的变化可能是导致半干旱区天然草地群落演替的驱动力,草地退化可能与土壤含水量的改变有关。     

围封对晋北赖草草地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响及其与植被多样性的关系

为了明确围封对晋北赖草（Leymus secalinus）草地植物群落及土壤因子的影响,本试验对围封5年的赖草草地植物群落生长季地上生物量和植物群落特征进行连续观测,以及对不同土层土壤理化性质进行分析,结果表明：围封后,草地地上生物量、群落盖度和群落高度显著增加（P<0.05）,Shannon-Wiener指数和Margalef物种多样性指数均高于放牧地;围封草地0~5 cm的土壤容重显著降低（P<0.05）,各土层的土壤pH均显著降低（P<0.05）,10~20 cm,20~30 cm的土层中土壤碳氮比显著高于放牧地,20~30 cm的土层中土壤氮磷比显著低于放牧地（P<0.05）。土壤碳氮比驱动围封样地植物群落的变化,土壤全氮、pH、氮磷比驱动放牧样地植物群落的变化。     

季节性围封对内蒙古典型草原植被恢复的影响

针对退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季围封调制干草、其他时间轻度放牧利用的草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,开展季节性围封对典型草原植被恢复影响的研究。结果表明:重度退化草地采用生长季围封措施后植被恢复演替,草地生产力、盖度、密度和地下生物量显著增加(P<0.05),围封13年达最大,之后降低。围封后各物种的优势地位发生较大改变,经20年围封,草地由星毛委陵菜(Potentilla acaulis)+冷蒿(Artemisia frigida)+糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)演替为羊草(Leymus chinensis)+克氏针茅(Stipa krylovii)+冷蒿+糙隐子草。就围封后物种多样性的变化来看,经7年围封,物种的丰富度、多样性、均匀度和生态优势度指数显著增加(P<0.05)。但由于各物种的竞争能力不同,经10~13年围封,群落成为具有单优或寡优势种的群落,物种丰富度、均匀度和多样性指数降低,生态优势度指数急剧增加。之后,随着围封年限继续延长至20年,群落逐步趋于稳定,形成多优或优势不明显的群落,群落的丰富度、均匀度及多样性指数增加,生态优势度指数降低。综上所述,生长季围封调制干草、其他时间轻度放牧利用的管理方式可保证退化草地在一定程度上得到恢复,综合考虑草地产草量、群落结构及物种多样性,认为13年是较适宜的围封年限,但围封后的适宜利用问题(如适宜的割草制度)有待进一步研究。     

温带草原围封对植物群落的影响

物种多样性和地上生物量的变化是退化草地围封后需要关注和研究的重要问题。本研究以锡林浩特典型草原为研究对象，探究不同围封年限(10年、17年、26年、39年)对植物群落结构、物种多样性和地上生物量以及两者之间关系的影响。结果表明：随围封年限增加，植物群落地上生物量呈先增加后降低的趋势；围封后，草原植被群落由以杂类草黄囊苔草(Carex korshinskyi)和一二年生草本植物为主向以多年生禾草(羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipagrandis))为优势种群落转变，但随着围封年限的增加，植物群落的演替方向又逐渐向杂类草方向倾斜；草原围封显著提升了植物群落盖度、高度和地上生物量，植物多样性呈先下降后上升趋势，且各α多样性指数与地上生物量呈显著负相关。本研究证明进行草原围封管理应结合当地气候、降水等因素，科学决策围封年限才能达到最好的生态恢复效果。     

围封年限对典型草原植被与土壤特征的影响

针对典型草原退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季（4-9月）围封收获干草,其他时间轻度放牧利用的天然草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,进行不同围封年限草原植物群落与土壤特征的比较研究。结果表明,1）与自由放牧草地相比,重度退化草地采用生长季围封恢复措施后群落地上现存量、盖度、密度、根系生物量、地表凋落物现存量及土壤养分含量显著增加,土壤容重、紧实度及＞0.25 mm的粗颗粒含量显著降低,群落结构优化,土壤环境改善, 植被与土壤间形成一个相互作用的良性循环系统,退化草地正向演替。2）草地在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致生产性能降低,群落盖度与密度下降,草群矮化,土壤养分含量下降,草地发生2次逆行演替。3）季节性围封的管理方式既可保证退化草地在一定程度上得到恢复,也能达到充分利用草地资源的目的。季节性围封在我国牧区是可行方法之一,但适宜的围封季节及围封后的合理利用问题（如合理的割草制度等）有待进一步研究。     

近自然恢复状态下荒漠草原不同群落表土粒度特征研究

通过对希拉穆仁围封区域荒漠草原近自然恢复状态下不同类型群落地表颗粒粒度特征的研究,探讨草地不同类型群落地表土壤风蚀粗粒化差异及特征,从而为该地区草原地表粗化程度评估和植被群落稳定、草地退化防治提供依据。本试验以希拉穆仁荒漠草原围封16年的以蒙古韭（Allium mongolicum）、银灰旋花（Convoloulus ammannii）、克氏针茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chimensis）、洽草（Koeleria glauca）、短花针茅（Stipa brevii））6种植物为优势种的不同类型群落表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量地表0~2 cm土壤粒度组成,分析不同类型群落表层土壤的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态等粒度参数变化情况,探讨风蚀颗粒频率分布范围。结果表明：表层土壤粒度组成均以砂粒、粉粒为主,黏粒含量较低。偏度可作为有效粒度参数指标。除克氏针茅群落土壤粒径分布呈单峰分布外,其余群落基本呈双峰或多峰分布。研究区近自然状态下易风蚀颗粒范围为110~250 μm。因此,当地应继续坚持长期围封,防止草原土壤向粗粒化方向发展。     

不同土地利用方式对典型温性草原群落物种组成和多样性以及生产力的影响

以锡林郭勒典型温性草原区域不同利用、管理方式植物群落作为研究对象,选取当地较为常见的6种不同利用管理方式围封禁牧大针茅,围封禁牧羊草,公共放牧大针茅、私人放牧大针茅、大针茅火烧围封恢复和开垦人工饲草的典型草地设置实验样地,采用群落调查、收割称重和根钻取样等方法测定、比较上述群落的物种组成、物种多样性和生产力构成。结果表明放牧降低大针茅群落的地上、地下生物量,而长时间的围封显著增加群落的地上地下生产力(P<0.05),但对群落物种组成和物种多样性影响不大(P>0.05)。随着利用程度的减弱,群落C3植物生产力和所占比重逐渐上升(P<0.05),C4植物生物量保持稳定(P>0.05),但比例下降(P<0.05)。火烧显著增加群落物种多样性(P<0.05),同时显著降低地下生物量(P<0.05),但地上生物量变化不大,同时C4植物生物量显著上升。人工开垦极大改变了群落的物种组成,同时显著增加群落地上生物量,降低群落地下生物量,使群落获得了相对天然群落更高的地上生物量/地下生物量。     

祁连山北坡植物群落空间分布格局与多样性研究

干旱区山地植物群落的空间分布格局和多样性特征对海拔梯度的响应分析,有助于探究山地植物的生态适应性策略。采用TWINSPAN和DCA排序等方法,研究了祁连山北坡植物群落分布格局和多样性特征。结果表明：祁连山北坡植物群落可以分为9个类群,随着海拔的升高,植被类型由荒漠-荒漠草原-典型草原逐渐转变为草甸草原,植物群落由斑块状分布的盐爪爪+珍珠群丛至灌木亚菊+珍珠群丛和合头草+珍珠群丛过渡为甘蒙锦鸡儿+芨芨草群丛、扁穗冰草+西北针茅群丛和西北针茅+赖草群丛,最后逐渐演化为呈镶嵌分布的鬼箭锦鸡儿+高山柳群丛和苔草+嵩草群丛;草地群落的Shannon-Wiener多样性指数（H'）和物种丰富度指数（R）呈“双峰”变化趋势,Pielou均匀度指数（J）在中海拔有最大值,而Simpson优势度指数（C）在中海拔有最小值。祁连山植被类型由低海拔荒漠至高海拔草甸草原演化过程中伴随着植物群落分布格局和种类组成的改变,体现了山地环境对植物群落构建的过滤作用。     

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。     

土壤丛枝菌根真菌与宁夏主要草原类型植被群落分布间的相互关系研究

为揭示宁夏不同草原类型土壤丛枝菌根（AM）真菌分布特征及其差异机制,以长期围封的荒漠草原（白草+甘草、短花针茅+牛枝子+猪毛蒿、黑沙蒿、短花针茅）和干草原（长芒草+赖草+甘肃蒿）植被群落为研究对象,利用脂肪酸指纹图谱和Illumina高通量测序的方法,研究了土壤AM真菌多样性、组成与草地植被群落特征、土壤环境因子间的相互关系。结果表明：干草原样地以16：1ω5c中性脂表征的土壤AM真菌生物量与荒漠草原4种植被群落样地间均有极显著差异（P<0.01）。长芒草+赖草+甘肃蒿群落草地土壤AM真菌的香农-维纳指数、辛普森指数、Chao1丰富度指数、Pielou均匀度指数均显著高于荒漠草原4种植被群落样地（P<0.05）。荒漠草原、干草原的5种植被群落下土壤AM真菌分属1门、3纲、4目、7科、8属、50种,球囊霉属（Glomus）、类球囊霉属（Paraglomus）是优势属。不同AM真菌分类水平下,干草原与荒漠草原土壤有11类AM真菌的相对丰度有显著性差异。非度量多维尺度（NMDS）分析表明,干草原与荒漠草原土壤AM真菌群落空间分布距离较远,AM真菌群落间相似性较低（Stress=0.17,P=0.001）。Pearson相关分析显示,AM真菌群落香农-维纳多样性指数、Chao1丰富度指数与对应草地植被群落香农-维纳指数、群落物种数、总生物量、群落重要值呈显著或极显著正相关（P<0.05或P<0.01）。AM真菌的幼套球囊霉属（Claroideoglomus）、类球囊霉属相对丰度与土壤全氮、全磷、碱解氮、有机质、速效钾含量呈显著或极显著正相关。降水量、海拔导致对应植被群落土壤理化性质、植被群落特征差异是驱动荒漠草原和干草原土壤AM真菌多样性及优势属相对丰度显著变化的主要因素。     

北方农牧交错带赖草草地斑块的土壤化学计量特征对植物多样性的影响

本试验通过对北方农牧交错带盐碱化赖草（Leymus secalinus）草地的光碱斑、碱蒿斑块、芦苇斑块、碱茅斑块、虎尾草斑块、赖草斑块6种草地斑块植被特征以及土壤理化性质的研究，分析草地斑块土壤化学计量比对赖草草地在演替过程中植物多样性和地上生物量的影响，为进一步对草地植被恢复与盐碱化草地治理提供科学依据。结果表明：不同草地斑块的Shannon-wiener指数、Margalef指数和地上生物量的大小顺序均为赖草斑块 > 虎尾草斑块 > 碱茅斑块 > 芦苇斑块 > 碱蒿斑块 > 光碱斑，Pielous指数大小依次为赖草斑块 > 虎尾草斑块 > 芦苇斑块 > 碱茅斑块 > 碱蒿斑块 > 光碱斑。以草地斑块的植被特征代表样点进行冗余分析（Redundancy analysis，RDA），得出造成不同斑块植物多样性特征分异的主要因子为土壤含水量、土壤碳磷比、土壤氮磷比、土壤容重和土壤碳氮比。可见，北方农牧交错带盐碱化赖草草地斑块的植物多样性特征主要受土壤含水量和土壤化学计量特征两方面因素的影响，随着土壤含水量和土壤化学计量特征的增加，草地斑块的植物多样性有增加的趋势。     

人类活动对高寒矮嵩草草甸的碳容管理分析

应用空间尺度代替时间尺度的方法研究青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替系列与人工草地恢复演替系列植物、土壤及植物-土壤系统有机碳分布及储量特征,以探讨该类型草地的适宜碳容管理方式。结果表明,随着草地退化程度的加剧,草地载畜能力逐渐下降;地上植物有机碳储量逐渐降低,最高值出现在禾草-矮嵩草草甸,为(145.9±6.7) g/m²;土壤有机碳储量和土壤-植物系统有机碳储量均先增高后降低,最高值均出现在矮嵩草草甸,其土壤及植物-土壤系统有机碳储量分别为(14 023.1±289.5) g/m²和(18 555.7±879.7) g/m²。对极度退化的高寒矮嵩草草甸(黑土滩-杂类草次生裸地)进行人工草地建植,随着建植年限的增加,地上植物、土壤及植物-土壤系统有机碳储量较建植前有不同程度提高。说明矮嵩草草甸是该退化演替系列中碳储能力、经济生产服务能力及生态系统稳定性配比最合理的阶段,是该退化演替系列的适宜碳容管理阶段;对黑土滩-杂类草次生裸地建植人工草地后围栏禁牧,可以明显提高草地的生态及生产服务能力,是该类草地的适宜碳容管理方式。     

不同建植期人工草地优势种植物根系活力、群落特征及其土壤环境的关系

以三江源区重度退化草地(“黑土滩”)作为对照试验,研究了6 年人工草地和10 年人工草地优势种植物－垂穗披碱草根系活力、植物群落数量特征、土壤理化特征、6 种土壤酶活性,分析人工草地优势种植物根系活力、群落数量结构与土壤微环境的关系。研究结果表明,6 年人工草地的禾本科植物生物量最大、豆科植物开始入侵;10 年人工草地的禾本科植物较6 年人工草地生物量降低,杂类草生物量最大,豆科植物大量入侵,开始出现莎草科植物;人工草地根层土壤理化性质明显发生变化,土壤含水量、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷的含量提高,土壤容重、温度、pH值降低;6 年和10 年人工草地的蔗糖酶、碱性磷酸酶、蛋白酶、脲酶的活性提高,多酚氧化酶活性降低,过氧化氢酶活性变化规律不明显。植物群落特征与土壤含水量、有机质、速效氮、全磷和水解酶类正相关,与土壤容重、pH值、多酚氧化酶负相关;垂穗披碱草根系活力与土壤含水量、pH值、蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性负相关;垂穗披碱草根系活力变化的趋势是6 年人工草地高于10 年人工草地,土壤微环境的改变使得植物间对于土壤资源利用竞争增大,植物根系活力随群落物种组成、生物量的分配而改变。     

刈割强度对大针茅草原植物群落特征和土壤理化性质的影响

探究不同刈割强度对大针茅典型草原植物群落特征以及土壤理化性质的影响,可为大针茅草原制定合理科学的刈割制度提供理论依据。本研究以大针茅典型草原为对象,于2020年在内蒙古锡林浩特市毛登牧场刈割实验平台进行野外植被调查和取样。该实验平台于2014年建立,以不刈割为对照（CK）,设置轻度（LM）、中度（MM）及重度刈割（HM）3个处理。本研究通过计算物种重要值和多样性指数,测定植物群落地上、地下生物量以及土壤理化性质,探究群落特征与土壤理化性质的关系。结果表明：1）与不刈割相比,不同刈割强度均增加了新物种,且中度刈割的物种数最多;与不刈割相比,不同刈割强度均显著增加了群落的丰富度和Shannon-Wiener指数,且轻度刈割显著增加了优势度和均匀度指数,表明轻度刈割最有利于群落多样性的维持;不同刈割强度对大针茅草原的生产力均无显著影响;2）土壤全碳、全氮和pH均在中度刈割时最高,且显著高于不刈割,表明中度刈割对土壤养分有积极影响;3）硝态氮是影响草地生产力的主要土壤因子,土壤含水量是影响草地群落多样性的主要土壤因子。本研究可为大针茅典型草原群落结构、物种多样性以及生产力等方面的研究提供重要参...