江河源区高寒草甸退化草地恢复与重建技术研究

通过对江河源区高寒草甸退化草地现状的调查研究，将这一地区的退化草地分为轻度、中度、重度和极度退化4类，对不同退化演替阶段的草地采取不同治理措施进行试验研究。最后提出了通过禁牧封育、毒杂草防除和草地施肥的措施进行轻度和中度退化草地的恢复改良。通过建植人工草地和半人工草地的手段恢复与重建重度和“黑土型”退化草地的技术方案。     

江河源区高寒草甸退化序列秃斑热岛效应研究

秃斑是江河源区高寒草甸退化序列普遍存在的地理景观,以江河源区高寒草甸退化序列秃斑为对象,分析表土5cm处温度日动态、月动态和季节动态及土壤有机碳与全年、生长季＞0℃积温的关系,结果表明:温度日动态为黑土滩退化样地中坡最高温、升温(降温)速率和温差最大,分别是未退化样地中坡的3.52倍、8.33(7.11)倍和8.21倍.生长季黑土滩退化样地中坡9月温差最大,未退化样地低坡6月温差最大,前者是后者的3.96倍;各样地8月＞0℃月积温最高,其中黑土滩退化样地中坡是未退化样地低坡的1.5倍;非生长季各样地最大温差和＞0℃月积温相差较小.全年、生长季＞0℃积温与土壤有机碳呈极显著负相关,全年、生长季＞0℃积温增加1000℃有机碳含量分别减少6.2％和7.3％.秃斑呈现突出的热岛现象,其热岛效应表现为土壤有机碳流失和水分蒸散,继而土壤可蚀性增大,或是高寒草甸退化的内在动力.     

江河源区退化天然草地的恢复及其生态效益分析

根据天然草地退化程度的差异,采用松耙 补播 施肥 封育(退化较严重的草地)、封育 施肥(轻度退化草地)等措施,植物群落物种组成、多样性等特征值及其植被盖度发生明显变化.研究第2年结果表明,物种数封育 施肥处理最高(32种),对照居中(26种),补播 施肥处理最低(13种);多样性指数大小依次为封育 施肥(3.126)、对照(2.819)、补播 施肥(1.494);均匀度指数大小依次为封育 施肥(0.902)、对照(0.865)、补播 施肥(0.582);群落总盖度大小依次为封育 施肥(85.9%)、补播 施肥(79.7%)、对照(72.9%);补播 施肥 封育处理后地上生物量最大(460.65 g/m2),原生植被 封育 施肥处理居中(310.14 g/m2),对照最低(178.96 g/m2);地下生物量大小依次为封育 施肥(6 920.37 g/m2)、补播 施肥(1 458.96 g/m2)、对照(828.91 g/m2);补播 施肥 封育处理优良牧草较对照提高近50倍,杂草类减少82.81%,封育 施肥处理较对照良牧草比例提高48倍,杂草类比例减少80.46%.半人工草地通过灭除杂草和施肥相结合的示范试验表明:单纯进行灭杂,地上生物量减少,灭杂和施肥相结合不仅可提高地上生物量,而且可提高优良牧草的比例;不同处理区土壤养分含量各不相同,其中封育 施肥处理全氮、全碳、有机碳最高,对照居中,补播 施肥较低.     

江河源区退化高寒草地土壤微生物与地上植被及土壤环境的关系

对青藏高原江河源区退化高寒草地土壤微生物与地上植被、土壤环境的相关性进行分析。结果表明,退化高寒草地植物多样性、物种组成、地上植被盖度、草地生产力的变化引起土壤微生物数量发生变化,土壤微生物特别是细菌生理类群受土壤环境因子影响较大。江河源区退化高寒草地土壤中非有益性微生物功能群处于增加趋势,限制了土壤养分供给和转化能力,不利于草地土壤肥力维持和提高,给受损高寒草地,特别是“黑土滩”退化草地的生态恢复带来困难。因此,在修复受损高寒草地生态系统时,不仅要恢复地上部分的植被,而且要恢复地下部分的土壤微生物群落,重建土壤微生物生态系统。     

江河源区高寒草地土壤微生物数量特征

采用土壤微生物的常规培养方法对青藏高原江河源区不同退化程度高寒草地土壤微生物的数量特征进行了分析。结果表明(1)土壤中微生物3大类群,及微生物总数在未退化高寒草地的数量大于退化高寒草地,差异显著(P<0.05),中度与重度退化草地间差异不显著(P>0.05);(2)分析地6个微生物生理类群中,硝化细菌、好气性固氮菌、嫌气性固氮菌、好气性纤维分解菌的数量随草地的退化而减少,未退化草地与退化草地间的数量差异显著(P<0.05),反硝化细菌、嫌气性纤维分解菌的数量则随草地退化而增加;(3)退化高寒草地土壤微生物数量以细菌占绝对优势,土壤微生物数量变化总体上反映了高寒草地退化的状况,但是与草地退化的关系应该结合地上植被、土壤环境进行综合分析。     

江河源区草地退化状况的成因

近年来，江河源区存在草场严重退化、土地荒漠化过程加剧、水土流失加重以及湿地生态衰退等以草地生态系统为主的生态环境退化问题。分析研究结果表明，在青藏高原特殊的地理气候背景下，经过长期自然演化形成的江河源区脆弱的草地生态系统，对外界环境条件反应极其敏感，季节性过牧等人类活动是乱该区近期草地迅速退化的突破口和主导因素，从而促使气候、鼠害等自然因子作用加剧。江河源区的草地退化，是人为因素共同作用下人为加速加剧的结果。     

江河源区退化草地鼠害的治理研究

针对江河源区草场退化、高原鼠兔危害严重的状况,采用了翻耕、耙耱、撒播、轻耙、镇压等一系列治理措施.结果表明,这种以生态工程为主的治理措施,不仅使草场植被在短期内得到恢复,而且害鼠种群数量也得到了有效控制;同时,为防止鼠兔数量回升、减少扩散、播种牧草幼苗免遭啃食和挖掘破坏,在不同处理区又采取了以药物防治为辅的控制措施.在现场药效试验和大面积灭鼠中,0.075%敌鼠钠盐、0.1%C型肉毒杀鼠素和0.1%D型肉毒杀鼠素毒饵对鼠兔均具有良好灭效,且不污染环境,无二次中毒,对保护天敌、发挥生物控制危害具有一定意义.因此,在退化草场鼠害治理中,综合分析各组分之间的相互关系,有针对性地进行治理,才能收到良好效果,从而达到综合治理的目的.     

江河源区退化草地鼠害的治理研究

针对江河源区草场退化、高原鼠兔危害严重的状况，采用了翻耕、耙糖、撒播、轻耙、镇压等一系列治理措施。结果表明，这种以生态工程为主的治理措施．不仅使草场植被在短期内得到恢复．而且害鼠种群数量也得到了有效控制；同时，为防止鼠兔数量回升、减少扩散、播种牧草幼苗免遭啃食和挖掘破坏，在不同处理区又采取了以药物防治为辅的控制措施。在现场药效试验和大面积灭鼠中，0．075％敌鼠钠盐、0．1％C型肉毒杀鼠素和0．1％D型肉毒杀鼠素毒饵对鼠兔均具有良好灭效，且不污染环境．无二次中毒．对保护天敌、发挥生物控制危害具有一定意义。因此．在退化草场鼠害治理中，综合分析各组分之间的相互关系，有针对性地进行治理，才能收到良好效果，从而达到综合治理的目的。     

青藏高原高寒草甸草地退化现状及治理对策

青藏高原高寒草甸退化草地有1620×104hm2,占全区退化草地面积的32.40%。退化草地生产力很低,水土流失严重。由于长期超载过牧、鼠类危害和气候变暖等影响,加快了高寒草甸的退化速度。因此,对退化的高寒草甸类草地进行综合治理的探讨势在必行,针对退化原因,提出了以草定畜、防治草原鼠害和建立人工草地等治理对策。     

江河源区草地退化与生态环境的综合治理

严重退化的高寒草甸——黑土滩,是江河源区生态环境恶化的综合标志。根据甘肃草原生态研究所、青海省气象局和中国科学院寒区旱区环境与工程研究所各自研究所获结果的基础,作者提出了新的认识,气候变异是江河源区高寒草甸退化的主要原因,不合理的草地利用加剧了黑土滩的蔓延和危害。在此基础上,提出了江河源区退化草地综合治理与恢复的措施,生态治理与整顿放牧相结合,开展以“小流域”为单元的综合治理,应用3S技术精确规划、引进关键技术等;天然草地围栏,暖棚建设,多年生人工草地建植,太阳能利用是可引进的关键技术。     

甘南玛曲高寒草甸草地沙化的研究

以甘南玛曲高寒草甸生态系统植物群落样地调查资料为基础,对不同沙化程度植物群落结构及物种多样性特征进行了研究分析。结果表明：随着草地沙化程度的加剧,植物群落多样性指数,均匀度指数及丰富度指数下降,优势度指数增加;禾草地上植物量减少,杂草、莎草地上植物量增加,其中,莎草增加最快。中度沙化阶段是植物群落丰富度、多样性、优势度、地上植物量和均匀度变化的一个转折点,演替早期群落多样性,均匀度及地上总植物量最高,在极度沙化阶段,地上总植物量最低,优势度指数最大。     

江河源头不同程度退化小嵩草高寒草甸草场的封育效果

通过对位于江河源头达日县的不同退化程度小嵩草Kobrecia parva高寒草甸3年的封育研究,结果表明:围栏封育对不同退化程度小嵩草高寒苹甸草场的总盖度及不同经济类群植物的益度、总地上生物量、不同经济类群植物的地上生物量及其组成、退化群落对未退化群落(原生植被)的相似性系数均有显著的影响。经过3年的封育后,草地植被总盖度、总地上生物量、禾本科和莎草科植物的盖度和地上生物量、群落的相似性系数均有不同程度的增加。轻度退化草地封育2-3午后,草地的优良牧草及可食杂类草不论是盖度还是地上生物量均高且占绝对优势,草地即可得到恢复;中度退化草地要靠封育恢复需要的时间可能会更长一些;重度和极度(黑土滩)退化草地,必须通过建植人工草地、结合补播、施肥、毒杂草防除等其它措施改良,以治本的工程措施为主。     

黄河源区高寒草地NDVI格局与梯度变化

黄河源区是我国重要的生态屏障,该区高寒草地生态系统随气候环境因子梯度变化值得重视,本研究利用气象台站观测数据和遥感归一化植被指数(NDVI)研究黄河源区高寒草地生态系统随水热梯度的变化过程。结果表明,近12年来黄河源区草地NDVI平均值为0.557 8。NDVI最高的地区为久治和甘德县,其次为达日和玛沁县,玛多、称多和曲麻莱县NDVI最低。扎陵湖和鄂陵湖以北的高寒草原地区为研究区内NDVI低值区。近12年来,草地NDVI年变化速率均值为0.002 4,变异系数均值为0.076 7,变化幅度较小。该区从东南至西北NDVI变化速率和变异系数上升,该格局是气候变化、草地现实载畜量下降和生态建设工程实施三方面因素叠加的结果。黄河源区气候环境因子自西北向东南存在梯度变化,形成水热梯度,从而导致草地NDVI、NDVI变化率和NDVI变异系数存在梯度变化。年平均气温与NDVI具有极显著相关关系,与NDVI变化率和NDVI变异系数具有极显著负相关关系。年降水量和湿润指数与NDVI具有极显著相关关系,与NDVI变化率和NDVI变异系数具有极显著负相关关系。海拔与NDVI具有极显著负相关关系,与NDVI变化率和NDVI变异系数具有极显著相关关系。     

封育与放牧对三江源区高寒草甸植物和土壤碳储量的影响

在三江源区选择不同封育年限的退化高寒草甸,测定其地上部分主要功能群（禾草类、杂类草、莎草类的总碳氮浓度）、植物根系和土壤碳浓度及储量的动态研究。结果表明：围栏封育主要功能群总碳浓度和碳氮比高于自由放牧草地;围栏封育地下根系碳浓度明显高于自由放牧草地;高寒草甸土壤有机碳储量最大,植物地上部分碳储量最小,植物根系碳储量居中。0～30cm深度土体单位面积有机碳储量由高到低依次为：围栏封育5年〉围栏封育10年〉自由放牧;封育5年和10年后,总碳储量较自由放牧草地提高了36.54%,24.61%;土壤有机碳分别增加了26.28%和24.28%;而封育5年和10年之间碳储量没有显著变化,说明围栏封育是高寒     

不同退化程度高寒草甸主要植物的热值研究

对青海省果洛藏族自治州玛沁县不同退化程度高寒草甸中隶属10科的27种植物地上部分干质量热值进行测定,分析了高寒草甸退化过程中植物热值的变化规律。结果表明,1）高寒草甸常见植物地上部分平均热值为13.99～19.45 kJ·g-1,所测物种热值平均值为17.99 kJ·g-1,高于全球尺度上陆生植物平均热值;2）随着高寒草甸退化程度的增加,由于植物自身的生物学属性特征,不同科属植物热值的响应规律不一,其中禾本科、菊科和龙胆科随着草地退化程度的增加,植物的平均热值均呈先升高后降低的变化趋势,在轻度退化水平下达到最高,莎草科植物平均热值则随草地退化程度增加逐渐增加,不同植物种热值对草地退化的响应变化规律不完全一致;3）在群落水平上,随着草地退化程度的增加,群落热值变化趋势为先升高后降低,在轻度退化水平下达到最高,为18.16 kJ·g-1,重度退化水平下最低,为16.29 kJ·g-1,不同退化草地中群落热值的差异是由物种组成的变化产生的。     

高寒草甸地区冷季水分资源及对牧草产量的可能影响

分析了高寒草甸地区冷季降水和土壤水分资源分布特征及其对牧草产量的可能影响，结果表明，祁连山海北高寒草甸地区冷季降水资源贫乏，但9－10月较高的降水受枯黄植被蒸散量小，植被盖度大的影响，易贮存于土壤，加之地处高寒， 气温低，土壤封冻早，冻结期长，使土壤水分在冬季可以冰晶水的形式留存于土体，从而给来年牧草进入正常营养生长发育阶段提供了水分条件的需求，牧草产量的高代与冷季降水及土壤水分条件有一定的联系性，建立冷季降水与牧草产量间的预报方程，其拟合率高。     

近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析

根据1969年航片数据、1986,2000,2007年以及2013年TM数据建立的长江黄河源区高寒草地生态系统空间数据集,结合该地区近50年的气候资料以及人类活动状况,分析了长江黄河源区高寒草地生态系统在全球变化背景下的变化趋势及其驱动因素。结果表明,近45年长江黄河源区高寒草地呈现以覆盖度降低、破碎化与干旱化加剧为主的退化趋势,长江黄河源区高寒草地退化的速率在20世纪80年代后期呈迅速增加趋势,2000年后退化速率逐渐降低;气温升高引起的区域的暖干化是导致长江黄河源区高寒草地生态系统退化格局形成的主要原因。过度放牧和人类不合理的开发是导致长江黄河源区高寒草地退化加剧的重要因素。     

川西北不同退化程度高山草甸和亚高山草甸的植被特征

摘要：以川西北高原处于不同退化程度的高山草甸与亚高山草甸草地为研究对象,采用时空替换法和样方法对其退化演替过程中的植被特征进行了比较研究,以揭示两者退化过程中植被特征变化的相似性与相异性。结果表明,放牧干扰下的高山草甸草地物种丰富度变化,无明显退化-轻度退化-中度退化-重度退化呈高-低-高趋势,与亚高山草甸（低-高-低）相反,高山草甸退化演替上草地丰富度值变化范围为9.56～15.00种/m2（轻度退化最低约10种/m2）,亚高山草甸为11.80～25.08种/m2（轻度退化最高约25种/m2）。亚高山草甸物种多样性指数（Shannon Wiener Index）与均匀度指数（Pielou Index）的变化均显著高于高山草甸。盖度和高度在高山草甸和亚高山草甸上均随放牧强度的增大而下降,但亚高山草甸重度退化草地盖度（88.50%）则增高。高山草甸有毒有害植物地上现存量占群落地上现存量的比例变化呈上升趋势,但未达极显著（P＞0.01）水平;亚高山草甸无明显退化比例较小,仅为0.37%,与轻度退化(16.86%)、中度退化(14.80%)、重度退化(8.33%)差异显著。     

青藏高原放牧高寒草甸主要温室气体通量及其主控因素研究

在青藏高原高寒草地不同放牧强度区设4个试验样地,分别为原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM),监测草地温室气体通量。结果表明:不同放牧强度对草地温室气体通量影响显著,放牧活动对高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化比较迟滞。通过逐步回归分析和因子拆分得知,草甸甲烷通量影响较大的环境因素为土壤紧实度和有机质,分别能解释44.6%和28.4%的总变异,CO2通量影响较大的环境因素为紧实度和生物量,分别能解释36.1%和32.8%的总变异,氧化亚氮通量影响较大的环境要素为紧实度和有机质,分别能解释50.1%和22.9%的总变异,家畜的践踏作用使退化草地紧实度增加,进而引起温室气体通量的改变,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。     

三江源区高寒草甸43种植物繁殖体质量比较

研究了青藏高原三江源地区高寒草甸43种植物的繁殖体(13种为种子,30种为果实)质量,其质量差别很大,最小的单粒质量不足0.03 mg,最大的超过5 mg。有15种植物繁殖体单粒质量小于1 mg,可能具有持久土壤种子库;多年生草本植物较一年生草本植物的繁殖体质量大(P0.05);杂草较优良牧草的繁殖体质量大(P0.01);菊科植物的繁殖体较禾本科、莎草科的质量大(P0.05);繁殖体附属物在植物的传播和定居方面具有重要的作用:75%的菊科植物具有冠毛,易于被风传播,89%的禾本科植物具芒,被风传播的概率小。