呼伦贝尔沙化草地人工固沙植物种间生态位关系研究

采用样方法对呼伦贝尔地区沙化草地不同恢复年限人工播种固沙区进行调查,并计算其主要植物的重要值、生态位体积及生态位重叠值,以研究呼伦贝尔沙化草地人工固沙植物群落特征及演替状况。结果表明:人工固沙植物冰草(Agropyron pectinatum(Bieb.)Beauv.)的平均生态位体积在时间尺度上,呈持续增加趋势,是改良沙化草地的优良草种;小麦(Triticum aestivum L.)与小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、冰草与羊柴(Hedysa-rum laeveMaxim)生态位重叠值为0.9213和0.7512,在演替过程中具较强的竞争作用。自然恢复植物与人工播种植物间,多数生态位重叠值不高。自然恢复多年生植物大针茅(Stipa grandis P.Smirn.)、糙隐子草(C1eistogenes squarrosa(Trin.)Keng)等逐渐出现,表明该地区植被群落结构向稳定共存的人工-天然植被群落结构方向发展。     

沙漠化草地的恢复与重建途径

在分析国内外草地沙漠化治理现状的基础上,研究1985-1998年沙化草地的自然恢复与人工恢复,结果表明:自然恢复属于进展演替类型,经历"沙生、一年生植物群落"、"根茎禾草杂类草群落"和"丛生禾草群落"三个演替阶段,最终向地带性植被类型发展;其植被物种组成,覆盖度、产草量均呈增加趋势,土壤有机质增加,表土结构变好;人工恢复的效果显著,播种抗旱、抗风沙型植物,可以快速建成植被覆盖地面,同时生产大量优质牧草,是我国沙化草原恢复重建的一条重要途径.     

荒漠草原不同带间距人工柠条林平茬对林间生境的影响

研究不同带间距柠条林平茬后林间生境的变化对人工柠条中间锦鸡儿的种植和平茬饲用具有重要意义。以荒漠草原分布的4, 6和8 m带间距中间锦鸡儿林间草原为对象,于2015年4月对3种带间距柠条林进行齐地平茬,研究不同带间距中间锦鸡儿平茬后林间植被、土壤理化性质、气温、风速、风蚀量等变化。结果表明,1)8 m带间距的林间多年生草本物种比例、植被盖度和密度最高(P<0.05),6和4 m间距植被盖度密度接近;3种间距的林间地上生物量、物种多样性无显著差异(P>0.05)。2)随着带间距增加,土壤粉粒含量以及土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量总体呈现上升趋势。但土壤水分以6 m带间距最高,4 m带间距最低。3)林间平均气温以4 m带间距最高,8 m带间距最低,风速大小正好相反;土壤风蚀量呈现6 m带间距最高(P<0.05),4和8 m带间距最低。4)相关性分析表明,植物多样性与土壤有机质、全氮、粉粒含量正相关,土壤有机质含量与土壤粉粒含量、植被盖度呈正相关。研究认为,8 m人工中间锦鸡儿林种植间距对林间植被多样性增加、土壤质量改善和土壤风蚀减少更为有利。     

辉河湿地不同草甸植被群落特征及其与土壤因子的关系

湿地土壤影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化。以辉河国家级自然保护区核心区为研究区域,对湿地草甸、沼泽草甸、过渡草甸、成熟草甸和盐碱草甸进行植被群落调查,并且对不同草甸的土壤进行实验室分析,研究辉河湿地不同草甸优势植物群落特征和土壤元素分布特征及其相互关系。研究结果表明,辉河湿地不同草甸植被群落特征受土壤元素分布特征、水文情势和植物生长特性影响,植被Shannon-Wiener和Simpson指数均为成熟草甸最高,盐碱草甸最低; Pielou均匀度指数变化为:成熟草甸<盐碱草甸<湿地草甸<沼泽草甸<过渡草甸;其中,沼泽草甸地上和地下生物量最高,盐碱草甸最低。不同草甸植被对土壤养分的含量及变化具有一定影响,湿地草甸土壤因子对其植被的生长也具有重要的反馈作用。不同草甸植物群落下同种元素含量差异显著,过渡草甸对土壤碳、氮、磷的吸收和滞留能力最强。此外,植被群落Shannon-Wiener指数与土壤含水量呈显著正相关,与土壤速效磷呈极显著负相关;土壤有机质、全氮和铵态氮与植被高度均呈极显著正相关;植被盖度与土壤有机质和全氮呈显著正相关;土壤速效磷与植被地上、地下生物量均呈显著负相关,而土壤铵态氮与植被地上、地下生物量均呈极显著正相关;全磷对植被多样性、生长和生物量影响较小。植被群落特征与土壤因子的冗余分析(RDA)排序表明,辉河湿地不同草甸之间存在一定程度的演替,成熟草甸和湿地草甸可能为演替的初始阶段或者是末阶段,而过渡草甸为中间阶段,而且土壤养分受群落演替的影响显著。     

库布齐沙地两种植被恢复类型根际土壤微生物群落功能多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-ECO微平板检测法,对库布齐沙地自然恢复19年的油蒿群落、人工种植19年的中间锦鸡儿群落土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明:1)土壤微生物群落利用全部碳源的代谢活性和土壤微生物功能多样性指数均表现为两种植被恢复类型显著高于流沙对照,其中,自然恢复的油蒿群落根际、非根际土壤分别高于人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤;2)随着植被恢复,从流沙对照土壤微生物以氨基酸类、胺类和芳香类为主要碳源,转为主要利用糖类、羧酸类、多聚物类碳源。不同植被恢复类型对碳源的利用不同,油蒿群落以糖类、羧酸类、多聚物类为主要利用碳源,中间锦鸡儿群落以羧酸类、氨基酸类和胺类为主要利用碳源;3)主成分分析表明,不同植被恢复类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中主要贡献者是糖类碳源;4)土壤氮素含量与土壤微生物群落功能多样性密切相关。冗余分析表明,土壤有机质、全氮、速效钾、速效氮、pH和全磷是土壤微生物群落利用碳源的主要控制因子。综合分析认为,植被恢复改变了沙地土壤微生物群落结构和功能多样性,自然恢复的油蒿群落更有利于增加利用多类碳源的微生物种群,在提高微生物利用碳源的整体代谢活性方面具有显著优势。     

嵩草草甸剥蚀地与秃斑斑块土壤及植被比较研究

为了进一步了解退化高寒草甸,试验对高山嵩草草甸上的剥蚀地和秃斑斑块的植物群落特征以及土壤的理化特性与原生植被进行了比较分析。结果表明:剥蚀地和秃斑斑块是高山嵩草草甸退化的一种重要过程;相较于原生植被,剥蚀地草丛高度和地上生物量较高而植被覆盖度较低;剥蚀地的地下生物量低于秃斑斑块和原生植被;原生植被的建群种高山嵩草在剥蚀地重要值明显降低;剥蚀地土壤有机质、氮、磷和速效钾表层含量最高,随土层加深逐渐降低;土壤pH值和全钾含量在原生植被和秃斑斑块随土层深度增加而增大;原生植被和秃斑斑块的土壤有机质和氮含量高于剥蚀地。     

刈割和养分回添对羊草草原植物群落生物量及其构成的影响

基于2011年开始的养分回添控制试验,研究锡林郭勒盟草原羊草+克氏针茅+糙隐子草群落在不同肥料(氮、植物割取部分和有机质)对羊草割草场植物群落地上生物量的影响。结果表明:与不刈割相比,刈割+有机质回添、刈割+植物回添和刈割处理显著降低了植物群落地上生物量,但刈割+N素回添处理生物量并没有显著降低。4种处理均增加杂类草和一、二年生植物的地上生物量。与单纯刈割相比,刈割+植物回添处理可增加根茎禾草生物量;刈割+N素回添处理显著增加丛生型禾草地上生物量。与单纯刈割相比,刈割+植物回添处理增加了羊草(Leymus chinensis)种群地上生物量,刈割+N素回添处理增加克氏针茅(Stipa krylovii)种群地上生物量并显著增加糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)生物量。这说明养分回添对植物群落地上生物量的影响,不仅与所施肥料种类和施肥量有关,还与该草原植物群落物种组成有关。     

围封对荒漠草原植物群落与土壤养分变化的影响

为进一步阐明围封对荒漠草原植物群落特征及土壤养分变化的影响规律,采用野外调查与室内分析的方法,分别对内蒙古希拉穆仁荒漠草原上东河小流域放牧样地、围封样地进行植被群落样方调查与土壤样品养分含量测定。结果表明:围封后,植物群落结构发生了显著变化,放牧样地植物群落以冷蒿、银灰旋花和针茅为优势种,围封3年后样地群落优势种改变为针茅、冰草和糙隐子草。放牧样地的植物物种数基本保持在18种左右,随着围封年限的增加,物种数减少,围封13年物种数减少至8种。围封显著提高了植物群落的高度、盖度和地上生物量,降低了群落的丰富度指数和多样性指数。其中,围封13年的地上生物量是围封前的5倍,为217.67g/m~2;群落盖度,围封前23.82%、围封3年34%、围封7年47%、围封13年达到70.33%。围封恢复使得土壤养分(全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质)大都呈增加趋势,土壤有机质与地上生物量呈极显著的正相关关系(P0.01)、全钾、全磷与地上生物量呈显著正相关关系(P0.05)。如果考虑水量平衡因素,控制好围封时间与空间尺度,对干旱半干旱地区荒漠草原生态修复具有重要意义。     

黄土高原森林边缘区退耕地植被自然恢复及其对土壤养分变化的影响

对黄土高原森林边缘区退耕地植被自然恢复及其对土壤养分变化影响的研究结果表明,该区植被演替虽然总体上具有典型森林区植被演替的特征,但多年生禾草阶段与多年生蒿类演替并没有表现出严格的先后顺序;群落物种多样性、丰富度、均匀度及物种替代率随植被恢复表现出由低而高,而后又降低的变化趋势。其变化的峰值阶段与多年生禾草阶段和多年生蒿类交错出现的阶段相吻合。土壤养分变化表明,该阶段也是退耕地养分消耗与累积处于平衡的阶段,具有明显的过渡性。不同养分对植被恢复的响应程度从高到低表现为:有效氮>有机质>全氮>速效钾>速效磷>全磷,而且在植被恢复过程中土壤养分累积具有明显的表聚性,尤以有机质、全氮、有效氮和速效钾表现明显。各养分的相关性分析表明,土壤有机质、全氮、有效氮与速效钾相互间显著相关,而全磷和速效磷与其余各养分间的相关性较小,而且磷素养分在植被恢复过程中的变化较小。对植被演替进行人工调控,应充分认识养分变化的这种差异。     

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。     

宁夏典型草原区退耕草地群落演替序列与环境解释

研究不同退耕年限草地植物群落的数量分类对恢复草地生态环境有重要意义。以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,借助植被数量生态学方法,对退耕1、2、3、5、6、8、9、11、15、16、20和21年的草地植物进行物种多样性分析、数量分类和排序,并研究植物群落演替序列与土壤因子的关系。结果表明:1)随着退耕年限的增加,物种多样性指数、丰富度指数、地上生物量均呈增大趋势。2)应用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)把12个不同退耕年限的样地划分为5个群落类型,TWINSPAN分类和DCA排序结果吻合,DCA排序进一步证明了TWIINSPAN分类的合理性。3)植被的演替序列为:猪毛蒿+狗尾草+早熟禾群落→赖草+披碱草群落→长芒草+赖草群落→赖草+野豌豆群落→长芒草+赖草+披碱草群落。4)通过冗余分析(RDA)得出,退耕年限的长短对草地植物生长的土壤环境产生一定影响,退耕前期土壤全磷和土壤有机碳含量较高;退耕中期土壤速效磷和土壤全氮含量较高,退耕后期土壤速效钾和土壤有机碳含量较高;这与不同退耕年限植物群落的TWINSPAN分类有密切联系。随着草地退耕年限的增加,草地植物群落演替序列不断优化,草原结构更加合理,生态环境得到改善。     

放牧对温性荒漠草原植物群落及草地土壤肥力的影响

对不同放牧强度下温性荒漠草原草地植物群落特征及土壤理化性质进行了测定,并对两者的关系进行了研究。结果表明:放牧强度不同,温性荒漠草原草地植物的优势种不同,优势植物的高度和频度也会发生相应变化;植被总盖度和总密度及地上生物量在重牧区极显著低于其他放牧区(P<0.01);土壤水分、全氮、有机质、速效磷及速效钾等主要土壤因子均为轻牧区极显著高于其他放牧区(P<0.01),而土壤容重则相反;植被总密度与土壤pH和土壤容重成负相关,与土壤含水量、土壤有机质和全氮成正相关;植物群落盖度除与土壤有机质显著相关外,与土壤含水量、容重、全氮和pH之间相关不显著或成负相关(P>0.05);群落地上生物量与土壤pH、容重和全氮成负相关,与含水量和有机质成正相关。     

松嫩中部草地退化对植被和土壤特性的影响

研究草地退化演替中植被群落和土壤特性的变化可为退化草地生态恢复提供科学依据。采用野外调查和室内分析的方法,研究了松嫩草地轻度退化[羊草(Leymus chinensis)群落,LCC]、中度退化[野古草(Arundinella hirta)群落,AHC]、重度退化[碱茅(Puccinellia distans)群落,PDC]和极度退化[碱蓬(Suaeda glauca)群落,SGC]植物多样性和土壤理化特性的变化规律。结果表明,草地植物群落组成和物种多样性均随草地退化演替发生了显著变化,羊草群落的物种丰富度、均匀度指数、多样性指数和生物量均高于其他3种植被退化演替阶段。草地退化对土壤理化性状有明显影响。土壤容重表现为羊草群落野古草群落碱茅群落碱蓬群落;羊草群落土壤紧实度小于碱蓬和碱茅群落。羊草群落和野古草群落土壤有机质和全氮含量显著高于碱蓬群落和碱茅群落(P0.05)。土壤全磷含量以羊草群落最高,野古草群落含量最低;羊草群落的土壤速效N和P显著高于碱茅群落和碱蓬群落(P0.05),而碱茅群落土壤速效K含量最高。草地退化演替显著影响植被群落特性,进而改变了土壤理化性状,甚至加剧了该地区土壤盐碱化的发生。     

宁夏典型草原区退耕草地群落演替序列与环境解释

研究不同退耕年限草地植物群落的数量分类对恢复草地生态环境有重要意义。以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,借助植被数量生态学方法,对退耕1、2、3、5、6、8、9、11、15、16、20和21年的草地植物进行物种多样性分析、数量分类和排序,并研究植物群落演替序列与土壤因子的关系。结果表明:1)随着退耕年限的增加,物种多样性指数、丰富度指数、地上生物量均呈增大趋势。2)应用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)把12个不同退耕年限的样地划分为5个群落类型,TWINSPAN分类和DCA排序结果吻合,DCA排序进一步证明了TWIINSPAN分类的合理性。3)植被的演替序列为:猪毛蒿+狗尾草+早熟禾群落→赖草+披碱草群落→长芒草+赖草群落→赖草+野豌豆群落→长芒草+赖草+披碱草群落。4)通过冗余分析(RDA)得出,退耕年限的长短对草地植物生长的土壤环境产生一定影响,退耕前期土壤全磷和土壤有机碳含量较高;退耕中期土壤速效磷和土壤全氮含量较高,退耕后期土壤速效钾和土壤有机碳含量较高;这与不同退耕年限植物群落的TWINSPAN分类有密切联系。随着草地退耕年限的增加,草地植物群落演替序列不断优化,草原结构更加合理,生态环境得到改善。     

放牧干扰下典型草原主要物种光合速率和生物量的变化

以内蒙古典型草原不同放牧梯度上的主要优势物种克氏针茅、狭叶锦鸡儿、糙隐子草为研究对象,通过不同放牧强度对典型草原主要物种光合作用和生物量特征的探索,结果表明:克氏针茅、小叶锦鸡儿、糙隐子草三种共生植物的光合速率变化方向与生物量相同。随放牧压力的增加,表现出克氏针茅对恶劣环境的适应能力较弱,相比而言糙隐子草在中度放牧上表现良好的生长优势。     

祁连山国家公园不同退化高寒草甸植物与土壤特性研究

本研究以祁连山国家公园内不同退化程度高寒草甸为研究对象，通过测定植被特征及土壤养分指标，结合相关性分析和冗余分析(Redundance analysis, RDA)探究植物群落和土壤理化性质及其内在关系。结果表明：未退化草甸植被以莎草科、禾本科为主，随退化程度的加重，禾本科植物逐渐被豆科、杂类草(如菊科)所取代，植物群落的高度、盖度、地上生物量和植物群落的多样性指数均呈下降趋势，土壤含水量、总孔隙度、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量和有机质含量逐渐降低，而土壤容重、pH值逐渐增加，与未退化高寒草甸相比，重度退化高寒草甸土壤含水量和有机质含量分别下降了61.3%,43.8%,土壤容重上升了37.8%;相关性分析表明，植物特征与土壤因子之间存在显著相关性，其中植被盖度和地上生物量受到土壤容重、含水量、总孔隙度、速效磷含量的影响较大。本研究可为全面了解高寒草甸的退化机制以及退化预测、管理和恢复研究提供一定理论依据。     

过度放牧对羊草杂类草群落种的构成和现存生物量的影响

主要分析了典型草原区的羊草Leymus chinensis杂类草草甸草原的土壤及植物群落随放牧强度梯度的变化,结果表明,随放牧压力的增大,表层土壤密度显著性增加,而表层土壤水分变化不明显。重度放牧区地上现存生物量高于中度放牧区,低于轻度放牧区。轻度放牧区的现存生物量与中度放牧区和重度放牧区,存在极显著性差异（P＜0.01）。其演替序列为：羊草草原+杂类草→羊草+糙隐子草Cleistogenes squarrosa+寸草苔Carex duriuscula→糙隐子草+大针茅Stipa grandis+米氏冰草Agropyron michhnoi→糙隐子草+星毛委陵菜Potentilla acaulis+冷蒿Artemisia frigida。因此,退化草原的植物组成取决于利用方式和强度,同时受生境条件的制约。其典型草原区的羊草杂类草草甸草原的演替序列介于典型草原与草甸草原两者之间。     

沙地苜蓿种植年限对土壤速效钾与碱解氮含量的影响

通过测定不同种植年限紫花苜蓿地土壤中速效钾和碱解氮的含量,分析了速效钾和碱解氮在原生质土壤与人工种植地土壤在耕层的垂直分布以及根际土与非根际土中含量的变化状况。结果表明:种植紫花苜蓿时间越长,对土壤速效钾和碱解氮含量影响越大,紫花苜蓿地土壤速效钾和碱解氮含量在耕层呈垂直下降趋势,相同种植年限根际土与非根际土速效钾和碱解氮含量差异明显,原生质土与人工种植紫花苜蓿地土壤速效钾和碱解氮含量差异明显。随着种植年限的增加速效钾和碱解氮含量均呈现升-降-升趋势。速效钾含量整体表现为:2年生5年生4年生3年生1年生原生质土,碱解氮含量整体表现2年生5年生3年生1年生4年生原生质土。不同生长年限土壤中速效钾和碱解氮的变化幅度较大,垂直方向上随着土层深度的增加,各生长年限土壤养分均呈降低趋势,表现出明显的"表聚性",并且各生长年限土壤养分以0~20cm土层含量最多。     

草地功能群和土壤特征对小叶锦鸡儿建植密度的响应

以内蒙古中部农牧交错区和林格尔县天然草地为对照,比较相同林龄不同密度小叶锦鸡儿人工灌木草地功能群及土壤特征。结果表明,与天然草地相比,建植小叶锦鸡儿灌木林没有改变草地植被功能群均匀度和优势度指数,但功能群物种组成结构发生了改变,表现为:随着小叶锦鸡儿林分密度增加,禾本科生物量和物种丰富度显著增加,豆科生物量显著增多但物种丰富度无显著变化,菊科和杂草类植物生物量及物种丰富度均显著减少。建植小叶锦鸡儿灌木林可以提高土壤水分与养分含量,建植密度为1200棵/hm^2的小叶锦鸡儿灌木林更有助于土壤涵养水分,且其土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均增加,有助于改善土壤环境,利于植被生长,优化灌木利用资源。     

黄河三角洲不同植被类型下土壤氮的差异研究

依据柽柳、碱蓬、芦苇、棉田4种植物群落下的土壤样品资料,分析了滨海湿地不同植物群落下土壤全氮、有效氮含量的变化差异,结果表明:(1)蒸腾作用及植物对氮素的需求,导致氮素在根际发生积累,从而柽柳、碱蓬、芦苇、棉田4种植物群落的土壤全氮含量的随着土层深度增加而呈波动降低变化,土壤速效氮的垂直变化与全氮相似,其中,芦苇的波动性最大反映出该群落的土壤养分较丰富,尤其是表层。(2)不同植被覆盖下,表土的全氮、有效氮大小顺序为芦苇>柽柳>棉田>碱蓬,反应了不同植物群落固氮能力的差异;就每个群落0-5cm表土而言,芦苇群落的土壤全氮、有效氮变异性都较大,说明在养分含量较高的群落,更易造成局部土壤理化性质的差异。(3)土壤表层与深层全氮的差比大小顺序为柽柳>芦苇>棉田>碱蓬;而速效氮的相差率为芦苇>柽柳>棉田>碱蓬,反映出高腐殖质层的芦苇群落,0-5cm表层是可供植物利用的无机氮的重要储备库。