天山高寒草原不同退化梯度紫花针茅群落结构特征研究

【目的】研究巴音布鲁克高寒草原退化草地植物群落结构特征,为退化草地合理利用提供理论依据。【方法】采用样方法,调查研究区退化草地物种组成、群落结构并分析生态经济类群及物种多样性与地上生物量的关系。【结果】随着退化程度的增加,草地中优势种紫花针茅被小型禾草溚草取代;高寒草原退化标志植物天山赖草、绢毛委陵菜等杂类草重要值增加;禾本科、豆科等优良牧草地上生物量逐渐减少;群落内地上生物量显著降低了50%(P0.05),群落地上生物量与物种丰富度指数呈显著线性正相关,与多样性指数、均匀度指数呈显著线性负相关关系。【结论】巴音布鲁克高寒草原退化草地植被群落结构简单化,导致草地质量和生产力明显下降;草地群落物种丰富度影响草地生产力。     

退化高寒干旱草地植物群落多样性特征

对青海省三角城种羊场的高寒干旱草地植物群落多样性特征进行了调查研究,结果表明,随退化程度的加剧,放牧草地的群落物种组成、结构和植被群落多样性发生了重大改变。在长期的放牧利用过程中,草地群落的优势物种由原始的赖草、早熟禾逐渐演变为紫花针茅,其伴生种也发生了明显的相互更替。随着草地退化程度的加重,群落的植物多样性和物种丰富度及均匀度都明显的随之降低,而群落的优势度逐步增大。而围栏封育的草地物种多样性、丰富度和均匀度均显著低于适度放牧利用的草地。因而,对于高寒干旱草地,适度的放牧利用有利于群落物种丰富度和多样性的提高,过度放牧势必导致植被群落的逆向演替,长期的围栏封育并不利于物种多样性和丰富度的提高。     

三江源地区高寒草地群落的垂直分布规律

对三江源区高寒草原和高寒草甸两个草地类型垂直分布的草地群落特征、土壤性状和害鼠危害进行了测定.结果表明,随海拔的增高,玛多地区高寒草原类草地垂直分布表现为明显的两个草地型,分别为紫花针茅(Stipa purpurea)草地型和小嵩草(Kobresia pygmaia)草地型.草地的演替度逐渐减小,而物种丰富度呈上升趋势,草地质量指数以山中为最高,山底居中,山顶最低.物种丰富度、均匀度、多样性指数随海拔的增加而增加;称多地区高寒草甸类草地随海拔的增高,垂直分布表现为明显的3个草地型,分别为小嵩草草地型、高山柳(Salix cupularis)灌丛草地型和矮嵩草(Kobresia pygmaea)草地型.草地优势种发生了明显的变化,草地质量指数和演替度随海拔升高而增加,物种丰富度、均匀度、多样性指数均以山中高山柳灌丛型草地为大.两种草地类型土壤有机质含量由表层向下逐渐减少,随着海拔高度的增加,有机质含量均呈上升趋势,土壤中氮、磷、钾的含量上升,速效磷的含量下降.随海拔增加,草地植被覆盖度下降,碳酸钙和pH值逐渐增加.     

青藏高原退化高寒草地的恢复与治理研究进展

青藏高原有"地球第三极"之称,是我国重要的国家生态安全屏障,但自然因素和人类活动共同作用导致部分地区高寒草地退化现象日趋严重,不仅严重影响了当地居民的生产和生活,而且对国家生态安全屏障的建设和保护构成了巨大威胁。为给青藏高原退化高寒草地的恢复与治理提供参考依据,对高寒草地退化的表现与特征,退化的主要原因和恢复与治理途径进行了阐述。     

季节放牧对高寒草原植被群落和生物量的影响

为研究不同放牧时段对高寒草原植被群落和生物量的影响,对青海省海北高寒草原的连续放牧地、暖季放牧地以及冷季放牧地进行群落调查、样品采集和统计分析。结果表明:与常年连续放牧相比,暖季放牧和冷季放牧显著提高高寒草原的群落高度、群落盖度和代表性牧草高度;季节性放牧较常年放牧显著增加禾本科生物量、莎草科生物量、地上总生物量和优质牧草产量;地下总生物量变化趋势为冷季放牧暖季放牧连续放牧,其中冷季放牧显著高于常年放牧;冷季放牧地的草地生产力显著高于常年放牧地,但与暖季放牧地的草地生产力差异不显著。在海北高寒草原地区,采用季节性放牧有助于提高高寒草原群落高度、盖度和草地生产力。可以适当鼓励牧民进行季节性放牧,促进天然草地合理利用。     

三江源地区不同退化草地群落特征分析

[目的]为三江源地区的生态保护和建设提供实践参考。[方法]测定三江源地区高寒草甸、高寒草原2种草地类型,不同退化草地的群落特征,分析生态环境保护所面临的形势与问题。[结果]随着草地退化程度的加大,群落地上植物量和物种丰富度在各级草地内变化不明显,但优良牧草比例明显呈下降趋势,毒杂草比例明显上升,草地质量指数明显下降,甚至成为负值,草地的利用价值趋于0。[结论]保护三江源地区生态环境具有重要的生态意义。     

高寒草甸退化草地土壤特性分析

[目的]探讨草地退化对土壤理化性状的影响。[方法]研究退化高寒草甸土壤草土比、土壤质地等物理性状,用土壤养分常规分析法分析不同退化草地土壤速效氮、速效磷、速效钾、有效铜、有效锌、有机质及pH等。[结果]随着退化梯度的加剧和土层的加深,草土比逐渐减小;不同退化梯度的草地草土比在土层0-10 cm中最大,该层的草土比在0.001 00-0.040 00变化,土壤类型为壤土类。不同退化梯度上土壤化学性质均发生变化,其中速效氮、磷、钾含量随土层的加深和退化程度的加剧明显减少。退化草地的微量元素铜、锌含量比较缺乏。[结论]各种养分含量和pH与退化草地演替度的大小无显著相关。     

黄河源区高寒草甸不同退化阶段草地特征研究

[目的]探明黄河源区高寒草甸不同退化阶段的草地特征。[方法]以曲麻莱县麻多乡高寒草甸作为研究对象,通过对不同退化梯度高寒草甸的植物特征、群落特征和土壤特征进行调查和研究,确定这些特征与高寒草甸草地退化之间的关系。[结果]随高寒草甸草地退化程度的加剧,物种多样性指数、可食牧草产量、土壤的养分含量和含水量均表现为降低规律;鼠害在轻度退化和重度退化的草地上表现较为严重,而在原生植被和极度退化草地上的程度则较轻度退化和重度退化的轻。[结论]黄河源区高寒草甸不同退化阶段草地具有不同特征。     

西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库研究

【目的】探讨西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库存量、可萌发种子数量和种子萌发的生理生态特征,为西藏高寒退化草地植被恢复、生产力提高及生态保护提供参考。【方法】采用典型取样法,在那曲退化草地试验区按照植被盖度高低选取轻度、中度、重度和极重度4种不同退化程度的样地,在每个样地内采用样线法选取4块样方,于每个月的第1天在样方内采取10 cm×10 cm×10 cm的土样(包括地上的枯枝落叶),采用土样浸泡、溶解、过筛方法分离种子,对其进行鉴定并计数,通过室内萌发试验测定土壤种子库中可萌发的种子数量;用不同质量分数的GA3(0.10%,0.05%和0.02%)、KNO₃(0.20%)、H₂SO₄(60%,70%,80%和90%)处理种子库,分析3种溶液对种子萌发的影响。调查各种植物的相对盖度、相对频度、相对密度和相对生物量,计算其重要值,分析不同退化草地植物群落种类的组成特征。【结果】那曲高寒中度退化草地种子库中的种子数量最多,为(530±80.00) 粒/m²;其次是重度和极重度退化草地,其种子数量均为(250±44.72) 粒/m²;轻度退化草地种子库种子存量最少,为(216±21.34) 粒/m²。种子库中的物种以蔷薇科（Rosaceae）、菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）植物为主。在实验室条件下,轻度退化草地种子库中可萌发种子数量最少,为(100±0.00) 粒/m²;其次是重度和极重度退化草地,均为(140±24.50) 粒/m²;中度退化草地种子库中可萌发种子数量最多,为(260±40.00) 粒/m²。采用质量分数0.05% GA₃处理土壤种子库中的种子时,能够破除种子的休眠作用,有利于种子的萌发;采用质量分数0.2% KNO₃处理土壤种子库中的种子,对种子萌发也有一定的促进作用;不同质量分数H₂SO₄处理对土壤种子库中种子的萌发表现出一定的抑制作用。轻度退化草地以西藏嵩草和高山嵩草为优势种,中度退化草地以高山嵩草和黑褐苔草为优势种,重度退化草地以高山嵩草为优势种,极重度退花草地以臭蒿、矮火绒草和轮叶棘豆为优势种。【结论】轻度退化草地以西藏嵩草和高山嵩草植物为主,牛羊采食量大,且有鼠害,可能会导致植物结种量减小;中度和重度退化草地由于菊科、蔷薇科属植物较多,所以种子库中留存植物种子最多;极重度退化草地中已经没有莎草科植物,主要为菊科、蔷薇科和十字花科植物,动物不可食植物比例增加,牛羊采食减少,故其种子库中植物数量也较多。     

川西北高寒草地退化演替群落的数量分类与排序

在野外植被调查的基础上,应用TWINSPAN分类和DCA排序法,对川西北高寒草地退化演替群落进行了多元分析.根据TWINSOAN分类结果,并结合生态特性,将所调查的45个样方植被分为12个群丛,论述了各群丛的群落学特征.DCA二维排序图较好地验证了TWINSPAN的分类结果,第1轴主要反映了植物群落所在环境的水分条件梯度,第2轴基本反映了高寒草地不同退化的梯度.     

祁连山中段高山草原蝗虫与植物群落关系研究

【目的】研究祁连山中段高山草原蝗虫与植物群落之间的生态关联性。【方法】于2011-05-09,在甘肃省肃南县皇城镇周边草场中设置12块样地,在样地内采用方框取样器和样方框(1 000mm×1 000mm)对蝗虫群落和植物群落进行系统随机抽样调查,利用典型相关分析(CCA)法对蝗虫群落与植物群落的相关性进行分析,并在此基础上,用主成分分析(PCA)法对群落特征进行进一步分析与排序。【结果】①捕获蝗虫成虫3 148头,隶属6科,10属,共12种;小翅雏蝗、狭翅雏蝗、永宁异爪蝗和宽须蚁蝗为优势类群,分别占捕获成虫总数的34.78%,18.43%,14.52%,11.76%;亚洲小车蝗、红翅皱膝蝗、短星翅蝗和白纹雏蝗为常见类群,分别占捕获成虫总数的5.72%,4.94%,4.15%,3.68%;宽翅曲背蝗、李氏大足蝗、青海痂蝗和裴氏短鼻蝗为稀有类群,分别占捕获成虫总数的0.63%,0.63%,0.54%,0.22%。②CCA分析结果表明,红翅皱膝蝗、宽翅曲背蝗、亚洲小车蝗以及宽须蚁蝗、小翅雏蝗种群的发生特征与栖息地内植物群落均匀度和莎草科优势度密切相关(P0.01);PCA分析结果显示,前3个主成分分别为白纹雏蝗、亚洲小车蝗、短星翅蝗种群特征与莎草科优势度和禾本科优势度关系的综合因子,小翅雏蝗、宽须蚁蝗和狭翅雏蝗种群特征与植被群落盖度关系的综合因子以及永宁异爪蝗种群特征与植被群落垂直结构关系的综合因子。③PCA排序结果显示,12块样地可归为5个类群,不同类群中蝗虫群落丰富度、多样性、均匀性、平均密度指标的排序结果有明显差异。【结论】植物群落中,禾本科类植物为食物广谱性蝗虫提供了充足食料,莎草科、菊科等非禾本科类植物对蝗虫群落的影响,不仅在于食物资源供应方面,更多地体现在植物自身的生物学特性对蝗虫发育不同时期群落结构的影响;蝗虫自身的生活习性以及植物群落的水平、垂直结构共同影响着蝗虫对栖息地的选择。     

白牦牛放牧强度对高寒草原植物群落物种多样性的影响

采用典型样地调查方法,对地处青藏高原东北缘的天祝地区3个典型白牦牛放牧地的夏季、冬季牧场进行植被调查,运用多样性、丰富度、均匀度、优势度指数对高寒草原植物群落进行物种多样性测度.结果表明,夏季牧场的放牧强度乌鞘岭(40.05头.d/hm2)>岱乾(14.7头.d/hm2)>南泥沟(11.25头.d/hm2),而它们的群落物种多样性指数分别是(1.44±0.321),(1.68±0.095)和(2.03±0.022).说明随着放牧强度的增加物种多样性指数逐渐降低.乌鞘岭、岱乾、南泥沟的物种丰富度指数分别是(1.29±0.05),(1.81±0.203)和(2.14±0.066);均匀度指数分别为(0.4±0.103),(0.43±0.115)和(0.55±0.034).3个夏季牧场的丰富度指数、均匀度指数和物种数的变化趋势与物种多样性指数的变化趋势相一致.冬季牧场的放牧强度南泥沟(320.55头.d/hm2)>岱乾(259.2头.d/hm2)>乌鞘岭(40.05头.d/hm2),而它们的物种多样性指数分别是(1.63±0.122),(1.74±0.052)和(1.44±0.321),即物种多样性指数,岱乾>南泥沟>乌鞘岭.南泥沟、岱乾和乌鞘岭的物种丰富度指数分别是(1.87±0.078),(1.91±0.082)和(1.28±0.05);均匀度指数分别为(0.41±0.085),(0.38±0.036)和(0.4±0.010 3).3个冬季牧场的丰富度指数的变化趋势与物种多样性指数的变化趋势相一致.随着放牧强度的增强,群落物种的多样性、丰富度、均匀度均有所降低,高寒草原植物群落结构越简单,原生优势物种逐渐被适口性较差的物种替代,优良牧草种数减少.     

三种改良措施对高寒退化草地植被的影响

通过对高寒退化草地采取施肥、划破草皮和施用增产菌3种改良措施。结果表明,3种措施都能增加草群高度、盖度、密度、频度和产量,施肥可使牧草产量增加43．9％-205．6％,划破草皮和施用增产菌可分别使牧草产量增加 12％、4．1％,其中施肥是3种措施中最有效的途径。     

草地放牧强度遥感解译方法——以和静县高寒草原为例

为研究高寒草原放牧强度,以新疆和静县高寒草原草地为研究对象,利用2013年7-8月野外草地地上生物量采集数据和2013年遥感数据源MDOIS13Q1的归一化植被指数(NDVI),建立了高寒草原草地地上生物量和植被指数(NDVI)的遥感反演模型;并通过分析近10年(2008-2017年)监测点每年NDVI的旬变化特征,解...     

东祁连山高寒草地土壤微生物碳氮研究

在青藏高原东祁连山段,嵩草草地、金露梅灌丛草地、珠芽蓼-嵩草草地、高山柳-金露梅灌丛草地、禾草草地、沼泽草地上,分层(0~10 cm,10~20 cm)采集了土壤样品,分析了土壤有机C、全N和微生物量C、N含量的关系。结果表明:在一定范围内,青藏高原东祁连山段高寒草地土壤微生物量C、N含量与土壤有机C、全N表现出了很好的相关性。不同草原类型的表层土壤有机C含量顺序为:高山柳-金露梅灌丛草地>珠芽蓼-嵩草草地>嵩草草地>金露梅灌丛草地>沼泽草地>禾草草地;土壤全N含量顺序为:嵩草草地>金露梅灌丛草地>高山柳-金露梅灌丛草地>珠芽蓼-嵩草草地>沼泽草地>禾草草地。土壤微生物量C随着土层深度的增加而减少,微生物量C变化在251.6~1 562.5 mg/kg之间,微生物量N变化在18.5~50.9 mg/kg之间,微生物量C/N在12~32之间。土壤微生物量碳(Cmic)占土壤有机碳的(Corg)的比例在0.3%~1.7%之间。不同草原类型的土壤微生物量C、N含量差异较大。     

放牧干扰对东祁连山高寒草地植物群落物种多样性的影响

放牧干扰是改变草地植物群落物种多样性的主要因素之一。通过研究东祁连山高寒草地放牧干扰梯度对植物群落物种多样性的影响,结果表明,放牧过程中,牲畜的啃食、践踏等作用干扰了草地环境,改变了群落内物种的竞争力和环境条件,使群落类型和种群组成与分布发生变化,物种优势地位发生更替,从而引起植物群落多样性的变化。随着放牧强度的增大,群落丰富度逐渐下降。多样性指数在中牧或重牧阶段达最大值,过牧阶段也较高,略有所增加, 主要是由于群落均匀度的增加。生活型功能群也表现出了明显的变化。放牧干扰对草地生态系统是一种常见现象,是推动草地生态系统进化和演变的外在驱动力。其利弊取决于干扰本身的性质、强度以及草地群落的结构特征,适度的放牧干扰可以促进物种多样性的维持与保护。     

施肥对甘南高寒草甸退化草地植物群落多样性和生产力的影响

对甘肃玛曲县中度退化草地进行了氮、磷、钾、有机肥施肥处理,研究了其对草地植物群落多样性和生产力的影响。结果表明:施肥各种处理均可不同程度增加退化草地的植被高度和地上生物量,其中施有机肥O和N-P-K使植被高度分别增加2.208倍、2.274倍,地上生物量分别增加了3.315倍、3.161倍;在施P处理中,杂类草减少32.90%,莎草科植物增加73.43%,有机肥处理中,禾本科植物增加19.69%,不同施肥处理后,莎草科、禾本科和豆科各物种重要值都在增加,而杂类草各物种重要值都在减少;各种施肥处理(施O除外)均可使退化草地植物群落的物种丰富度减少;在N-P-K处理中物种Simpson多样性指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均增加,有机肥处理的丰富度和Simpson优势度指数均增加,N处理中Pielou均匀度和Simpson优势度指数均增加,在单施P或K处理中,上述4指数均减少了。从生物多样性特征和生产力增加综合考虑,施有机肥和N-P-K是加速高寒草甸退化草地恢复重建的重要措施。     

基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统设计研究

解决高寒草地的退化问题需要对高寒草地退化现状进行综合评价,而这需要相关数据作为支撑,本研究设计并实现了一个基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统,能对高寒草地的海量数据进行可靠、高效地存储分析。首先,平台设计基于Hadoop、Hive、Sqoop环境,通过节点和集群配置等步骤搭建完成;然后,通过期望最大化（EM）算法进行数据填充、数据导入、数据分区存储等步骤,完成数据抽取、转换、加载（ETL）及数据存储;最后,系统通过混合函数编码实现模糊查询功能,实验测试表明系统达到了预定的效果。随着文件大小的增加和总体数据规模的增大,系统整体存储和读取时间一直处于增长的状态,但平均运行时间（平均处理1 MB数据所使用的时间）处于降低的趋势,说明随着数据量的增加,系统并行处理海量数据的能力得到体现。使用2014年青海省称多县高寒草地样方监测数据和部分虚拟数据（总数据量约为3 958万条,7.56 GB）,对Hive集群以及关系型数据库SQL Server的数据查询效率进行对比。结果显示,当查询数据量为3 958万条时,Hive集群数据查询的时间为SQL Server查询时间的67.8%。说明在数据量较大时,系统数据查询的效率比SQL Server更高。通过HiveQL对高寒草地生态数据进行分析处理,并开展相应的对照实验,对比发现,Hive数据分析技术与对照实验的处理结果相同。综上,将分布式数据仓库技术应用于高寒草地海量数据的存储与分析,较传统的数据存储与分析技术相比有明显的进步。本系统对海量数据处理效率高、可开发性强,可以很好地满足海量高寒草地数据的存储和分析要求。     

基于TWINSPAN分类的三江源区称多县高寒草甸退化研究

采用双向指示种分析法(two-way indicator species analysis,TWINSPAN),选择了植被盖度、优良牧草比例、毒杂草比例、地上生物量变化值、0～25cm土壤有机质含量变化值5项与草地退化最密切相关的植被与土壤指标,对2009年称多县高寒草甸样地调查数据和退化情况进行了分析.结果表明:称多县高寒草甸退化状况可以分为6个类,及未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个退化等级.在调查的63个样地中未退化样地16个,约占25%;中度退化样地25个,重度退化样地13个,中度和重度退化样地占60%左右;轻度退化样地7个,约占11%;极度退化样地2个,约占3%.随着退化等级的加重,植被盖度和优良牧草比例逐渐减少,毒杂草比例逐渐增大;地上生物量在未退化时最高,然后减少,到中度退化阶段地上生物量上下浮动,到重度退化时地上生物量明显下降;土壤有机质含量在未退化时最高,在中度退化和重度退化阶段土壤有机质上下波动幅度较大,在重度退化以后土壤有机质含量明显降低.