不同放牧退化程度典型草原植被—土壤系统的有机碳储量

以典型草原大针茅+羊草群落为研究目标,以1979年围封样地为参照(CK),选择轻度(GL)、中度(GM)、重度(GH)放牧退化样地开展植被—土壤系统有机碳分布与储量的研究,结果表明,1)不同放牧退化典型草原植被地上碳储量为42.63～203.16 g/m²,植被地下(0～40 cm)碳储量为664.14～1 199.53 g/m²,且大小顺序均为CK>GL>GM>GH,植被总碳储量CK和GL显著高于GM和GH;植被地上、地下碳储量存在显著相关关系。2)不同放牧退化典型草原土壤0～100 cm有机碳储量均存在显著性差异,碳储量为9.85～13.33 kg/m²,且GM>GL>GH>CK;土壤有机碳随土层深度增加而减少,有机碳储量与深度具有显著相关性。3)放牧退化典型草原植被—土壤系统的碳储量为11.26～14.07 kg/m²,且GM>GL>GH>CK,各类型间亦均存在显著性差异;有机碳主要储存于土壤当中,占比约88%～95%,土壤有机碳储量与植被无显著相关性。4)适度放牧利用有利于发挥草原生态系统的碳汇功能。     

阿坝牧区草地不同利用方式与程度对植被碳含量的影响

为探讨不同利用方式与程度对草地植被碳含量的影响,对阿坝牧区不同利用方式草地(封育天然割草地、人工栽培、放牧草地)和植物生长季不同利用程度草地植被的地上部分、地下根系和枯落物的碳含量进行调研。结果表明,1)草地地上植被碳含量在不同利用方式上表现为封育天然割草地、冬春放牧草地和人工栽培草地显著高于夏秋放牧草地(P<0.05);生长季不同利用程度上冬春和夏秋轻度放牧草地显著高于重度和中度放牧草地(P<0.05)。2)草地枯落物碳含量在不同利用方式与程度上差异均不显著。3)从根系总碳含量来看,不同利用方式上夏秋放牧草地和封育天然割草地显著高于冬春放牧草地和人工栽培草地 (P<0.05);生长季不同利用程度上夏秋中度和轻度放牧草地显著高于夏秋重度和冬春放牧草地(P<0.05),且各种利用方式与程度草地地下根系总碳含量均从表层向下依次显著的递减(P<0.05),0~10 cm 的根系碳含量占总量的65%以上,10~30 cm各草地根系碳含量差异不显著(P<0.05)。通过数量关系得出,草地植被碳含量在利用方式上表现为封育天然割草地(356.509 g/m²)>冬春放牧草地(297.780 g/m²)>人工栽培草地(164.953 g/m²)>夏秋放牧草地(137.577 g/m²),地上植被碳含量分别为地下根系碳含量的15.334,17.130,9.167和5.146倍;在生长季不同利用程度上表现为冬春放牧草地(297.780 g/m²)>夏秋轻度放牧草地(217.002 g/m²)>夏秋重度放牧草地(113.849 g/m²)>夏秋中度放牧草地(81.882 g/m²),地上植被碳含量分别为地下根系碳含量的17.130,8.636,4.412和2.430倍。利用方式和放牧强度是影响草地植被碳含量的重要因素。     

放牧对赖草群落生物量及植物多样性的影响

通过对围封5年与自由放牧的赖草（Leymus secalinus）群落进行整个生长季的生物量和物种多样性动态观测,旨在了解放牧对赖草群落的影响。结果表明：整个生长季围栏内外赖草始终占据主导地位,放牧样地物种丰富度指数显著高于围封样地（P<0.05）,多样性指数和均匀度指数在不同时期变化趋势不同;赖草群落地上生物量、高度、盖度、物种丰富度、多样性指数和均匀度指数在整个生长季均表现为先增加后降低,放牧显著降低群落地上生物量（P<0.05）,在整个生长季放牧使群落盖度平均降低31.82%,群落高度平均降低36.37 cm;围封样地群落地下生物量在7月和9月出现2个峰值,分别为4148.4 和4359.27 g·m^-2,放牧样地地下生物量在8月达到最大,为2559.28 g·m^-2;群落地下生物量随土层深度的增加所占比例逐渐减小,其中围封和放牧样地0~30 cm土层所占比例分别为75.64%和77.37%。适度放牧有利于促进赖草群落的物种多样性,不合理放牧降低草地植物群落的盖度、高度和生物量,因此围栏封育能够促进赖草草地的稳定和可持续发展。     

短期封育对蒿类荒漠草地碳库有机碳储量及组成比例的影响

为探讨短期封育(4～7年)对荒漠草地碳库固碳能力及其组成的影响,采用成对试验设计,通过对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量、0～50cm土壤4个有机碳库碳含量及其储量的测算,明确各碳库储量及其组成比例对短期封育的响应规律。结果表明：(1)短期封育促进了蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量有机碳的积累,依次较对照增加109.41%、81.88%、26.91%,不利于0～50cm土层土壤有机碳及草地生态系统有机碳的积累,依次较对照降低19.60%、16.30%。(2)短期封育改变了蒿类荒漠草地生态系统有机碳的组成比例,植被有机碳库比例显著上升,土壤有机碳库比例显著下降,但土壤有机碳库仍居于主导地位,所占比例为84.00%～96.31%。总之,短期封育促进了蒿类荒漠草地植被的固碳能力,降低了土壤碳库有机碳储量,最终导致生态系统总有机碳储量的降低。     

禁牧封育对祁连山南麓高寒草甸植被群落结构及土壤水分特征的影响

以祁连山南麓高寒草甸为研究对象,设置自然放牧(3.5羊单位/hm²)、封育4 a、封育11 a样地,分析不同禁牧年限下研究区植被群落结构和土壤水分特征的变化规律。结果表明：植被高度、盖度、地上生物量随禁牧年限延长呈先升高后降低趋势,地下生物量及总生物量呈先降低后升高趋势。封育4 a与自然放牧(对照)相比,植被高度、盖度显著升高(P<0.05),地上生物量增加45.95%,地下生物量及总生物量分别降低4.71%、9.00%(P<0.05)。封育11 a时,植被高度、盖度及地上生物量较封育4 a呈下降趋势,地下生物量及总生物量分别增加13.88%、18.50%(P<0.05)。随禁牧封育年限的增加,植被群落物种数无明显变化,群落结构变化明显。与自然放牧(对照)相比,封育11 a样地植物多样性指数显著降低11.01%(P<0.05),均匀度指数降低4.20%,优势度指数增加40.28%。短期禁牧封育(封育4 a)对土壤最大持水量、毛管持水量、饱和导水率的影响主要集中在0～30 cm土层。随着封育年限的增加,0～30 cm土层土壤毛管孔隙度和总孔隙...     

放牧与围封对黄土高原典型草原植物生物量及其碳氮磷贮量的影响

将黄土高原典型草原植物亚生态系分为地上活体、立枯物、凋落物和地下根系4个部分,进行放牧与围封草地植物生物量及其碳、氮、磷贮量的研究。结果表明,放牧与围封草地各组分碳、氮、磷贮量的季节动态模式与其对应生物量变化规律一致;碳、氮、磷贮量均与生物量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别为0.990,0.899和0.936(FG),0.990,0.891和0.936(GG);封育和放牧草地植物间各部分碳、氮、磷贮量差异均由各自生物量差异引起。围封草地植物总生物量和地上、地下生物量、立枯物、凋落物的量,以及碳、氮、磷贮量一般高于放牧样地(P<0.05)。地上活体氮、磷贮量在其生物量最大时最高(7月),此时围封草地地上活体氮、磷贮量(1.2918,0.0837g/m²)显著低于放牧草地(1.5297,0.1002g/m²)(P<0.05)。放牧草地主要通过地上幼嫩器官生物量和氮、磷含量的增加来获得较大氮磷贮量,并以此提高草地利用率。     

不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响

研究放牧对草地碳氮储量及固持的影响对草地科学管理具有重要意义。以宁夏荒漠草原为对象,研究了封育、自由放牧和暖季轮牧下0～40 cm土壤有机碳和全氮储量及碳氮固持特征。结果表明：1)经过5年放牧,土壤碳氮含量暖季轮牧最高,分别为5.66±0.32 g·kg-1和0.32±0.01 g·kg^-1,自由放牧最低。随土层的加深,有机碳含量在暖季轮牧处理中增加,封育和自由放牧变化不显著;氮含量3种处理垂直变化均不显著。自由放牧碳氮比最高,达到26.98±1.05,暖季轮牧最低。0～40 cm土壤碳氮储量表现为暖季轮牧>封育>自由放牧。2)以封育为对照,碳氮固持量和固持速率呈暖季轮牧>封育>自由放牧。3)Pearson相关性分析表明,土壤碳氮储量、固持与地上生物量呈显著相关性(P<0.05);与物种多样性呈极显著正相关(P<0.01,P<0.001)。研究认为,从土壤碳氮储量及固持考虑,暖季轮牧的草地利用方式更有利于研究区荒漠草原碳汇能力提升和草地持续发展。     

黄土区封育和放牧草地物种多样性和地上生物量对氮素添加的响应

氮素添加对草地生态系统地上生物量具有普遍促进作用,但对解释引起物种多样性丧失的机制仍存在较大争议。本研究以黄土高原半干旱区长期封育和连续放牧草地为对象,通过设置不同氮素添加水平来探索两种典型的草地管理方式下群落地上生物量、物种多样性、群落组分结构对氮素添加的响应及其异同以及物种多样性与地上生物量的关系,并研究这些响应的潜在生态学机制。结果显示,1)氮素添加显著提高长期封育草地地上生物量的同时降低了物种多样性;放牧草地群落地上生物量、物种多样性对氮素添加的响应与封育草地相同,但其响应程度均小于封育施肥草地;2)草地群落物种多样性随地表凋落物生物量增加而降低,随植被透光率增加而升高; 3)封育施肥草地Shannon-Wiener多样性指数与地上生物量存在显著线性负相关关系,而放牧施肥草地的物种多样性与地上生物量不存在显著的相关关系。以上结果表明放牧能够减缓施肥对物种多样性的负效应,在轻微降低物种多样性的前提下显著提高群落地上生物量,是一种合理的草地管理方式。     

黑龙江松嫩草地植物群落物种多样性与植物碳储量的关系

采用样方法对黑龙江松嫩草地开展植物群落调查,以探知黑龙江松嫩草地不同植物群落物种多样性和植物碳储量的变化及其相互关系。结果表明：(1)不同植物群落的物种多样性差异显著,羊草+寸草苔群落和羊草+杂类草群落的物种多样性显著高于其他群落,而星星草群落和碱蓬群落的物种多样性显著低于其他群落。(2)不同植物群落地上部分碳储量、地下部分碳储量和植物群落碳储量都有显著差异,野古草群落碳储量高达753g C/m²,而羊草+杂类草群落碳储量显著低于其他群落,仅为125g C/m²。(3)不同植物群落碳储量与物种多样性指数表现出显著线性正相关或负相关。虎尾草群落地上部分碳储量与Patrick丰富度指数呈显著线性正相关,羊草群落、星星草群落、虎尾草群落、牛鞭草群落和野古草群落地上部分碳储量和植物群落碳储量均与Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数表现出显著或极显著线性负相关。在黑龙江松嫩草地轻度退化显著提高了物种多样性指数,而重度和极度退化显著降低了物种多样性指数;植物群落物种多样性与植物群落碳储量主要表现为负相关...     

内蒙古草甸草原生物量碳分配格局

以中国北方草甸草原为研究对象,借助GIS等工具手段,在草地群落类型实测数据基础上,对内蒙古草甸草原的地上/地下生物量分配开展定量研究,主要结论如下:1)内蒙古草甸草原的生物量碳密度为660.43 g C/m²,其中地榆群落(460.63 g C/m²)具有最高的地上生物量碳密度,地榆群落(787.10 g C/m²)和五花草塘群落(776.22 g C/m²)具有最高的地下生物量碳密度,其他群落间则不存在显著性差异(P>0.05);2)温带草甸草原以16.60×10⁶ hm²的面积,贡献了111.20 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳为27.57 Tg,地下生物量碳为83.63 Tg,根冠比(R∶S)为3.03;3)地下生物量沿土壤深度的分布可分为两种类型:线叶菊、芨芨草、野大麦、地榆、贝加尔针茅、苔草以及五花草塘群落属于“指数型”,其地下生物量主要分布在0~10 cm土壤层,且符合指数函数,该类型占据草原群落的主要部分;拂子茅、小叶锦鸡儿以及芦苇群落属于“抛物线”形,其地下生物量主要分布在0~10 cm和20~40 cm土壤层,该类别群落主要为灌木或半灌木,分布曲线不符合指数函数而符合二次函数。     

围封对黄土高原草地土壤铵态氮和硝态氮的影响

本研究以黄土高原长期放牧草地和围封7年的草地为对象,分析了土壤铵态氮和硝态氮含量的季节变化,并应用RDA冗余分析法分析了土壤水分、植被地上绿色生物量以及土壤微生物生物量碳对土壤铵态氮、硝态氮的影响。结果表明,铵态氮是围封与放牧草地土壤有效氮的主要组分;两样地0-10cm土层土壤铵态氮与硝态氮均主要受植被地上绿色生物量的影响;围封草地10-20cm土层土壤硝态氮主要受土壤水分与植被地上绿色生物量的共同影响,而放牧草地10-20cm土壤铵态氮和硝态氮主要受植被地上绿色生物量的影响;土壤铵态氮与硝态氮之间呈极显著正相关(P0.01);放牧草地围封7年后,较高的生物量使得凋落物及土壤有机质增加;另外,围封后土壤水分在多数季节显著增加(P0.05),这些因素共同促进了土壤氮素的矿化。     

黄土丘陵区草本群落生物量空间分布格局及其影响因素

草地是干旱半干旱地区黄土高原植被组成的主体,而草本植物作为草地生态系统的优势群落,在黄土高原恢复植被和水土保持建设方面存在着不可替代的优势。因此本试验选取黄土丘陵区不同纬度下的草本群落为研究对象,分析草本群落地上、地下生物量的空间分布特征及其影响因素,同时并验证等速生长关系,以期为黄土丘陵区恢复植被、改善生态建设方面提供理论指导。结果表明:(1)在纬度梯度35.95°~38.36° N变化范围内,黄土丘陵区不同植被带草本群落地上生物量变化范围为54.60~204.32 g·m^-2,平均值156.968 g·m^-2,变异系数为27.83%;地下生物量变化范围为78.88~829.64 g·m^-2,平均值469.21 g·m^-2,变异系数为48.87%;草本群落地下/地上生物量变化范围为 0.93~4.49,平均值2.89,变异系数为39.18%。草本群落生物量(地下、地上)大小顺序均为:森林-草原带>草原带>森林带>草原-荒漠带,且地上、地下生物量随纬度梯度变化规律均呈现出“先增加后减少”的单峰型变化趋势。(2)草本群落地下与地上生物量呈极显著正相关(P<0.01),决定系数达到0.59,且符合等速生长关系。(3)草本群落地下生物量与年均降水、年均温、土壤有机碳、全氮、全磷含量之间均呈显著相关。气候因子和土壤理化性质对地下生物量都具有重要影响作用,其影响机理还需进一步结合植物生物学和生理生态方面的综合研究才能做出准确结论。     

辉河保护区温性草甸草原植被群落结构和碳储量对盐碱化的响应

为阐明草地盐碱化过程中草地植物群落结构及碳储量的变化,以辉河保护区内的天然草地、草地-盐碱地过渡带和盐碱地为研究对象,采用野外调查采样结合室内分析的方法进行测试研究。结果表明随着草地盐碱化加剧,植被群落结构组成趋于简单化;植被碳储量和生态系统碳储量均逐渐下降,表层土壤有机碳储量表现为过渡带>盐碱地>天然草地。植被碳储量的变化主要与地上植被类型、植被生长特性和土壤理化性质有关;表层土壤有机碳储量的变化主要是地上植被和土壤水分与不同盐碱化草地相互响应的结果,其中,pH会显著影响表层土壤有机碳储量(P<0.05);生态系统碳储量的变化受到植被更迭和土壤pH的影响。因此,温性草甸草原植被群落结构和碳储量均会受到草地盐碱化的影响。     

青海湖北岸土地利用方式对土壤碳氮含量的影响

以位于青海湖北岸的围栏封育草地、围栏放牧草地、多年生人工草地和农田4种土地利用方式为研究对象,对0～10,10～20和20～30 cm三个土层的地下生物量、土壤颗粒组分、土壤有机碳和全氮含量分别进行了比较研究。结果表明,不同土地利用方式样地间土壤有机碳、全氮储量产生了较明显的差异。0～30 cm深度土体单位面积有机碳储量由高到低依次为:多年生人工草地＞围栏封育草地＞围栏放牧草地＞农田,多年生人工草地显著高于农田(P＜0.05),而另外2个样地间差异不显著(P＞0.05);0～30 cm深度全氮储量与有机碳储量变化趋势相似。4种土地利用方式相比较,0～30 cm土体内地下生物量由高到低依次为围栏封育＞围栏放牧＞多年生人工草地＞农田,分别为2 416.67,1 688.25,1 224.50和1 290.75 g/m²。0～10 cm土层土壤粘粒含量以多年生人工草地最高,并显著高于其他3种土地利用方式(P＜0.05);10～20 cm土层土壤粘粒含量由大到小依次为:多年生人工草地＞农田＞围栏封育草地＞围栏放牧草地;20～30 cm土层的土壤粘粒含量无显著差异。同一土层各土地利用方式间粉粒含量均差异不显著(P＞0.05)。     

干旱荒漠区草地植物群落地上生物量时空分布对地下水的响应

分析了塔里木河下游以芦苇为优势种群的草地植物群落地上生物量时空分布特征及其对物种多样性和地下水的响应。结果表明,1)在时间上,2007年群落地上生物量最高,达741.75g/m²;在空间上,群落地上生物量随垂直河道距离的增加显著减少。2)物种多样性与群落地上生物量呈显著正相关。3)地上生物量在地下水埋深<3m时较高,且地上生物量对地下水中的Mg-Cl盐含量最为敏感,群落耐盐上限在5.0g/L左右。     

鲜羊粪添加对中度盐碱退化羊草草地植被及土壤特征的影响

为了探究添加鲜羊粪对盐碱退化羊草草地的影响,以黑龙江省西部中度盐碱退化羊草草地为试验对象,分析不同鲜羊粪添加量对草地植物群落特征、土壤盐碱特性及土壤团聚体稳定性的影响。试验采用单因素随机区组设计,设置对照,羊粪添加量1.25 kg/m²、2.50 kg/m²、3.75 kg/m²、5.00 kg/m²共5个处理,羊粪添加处理持续60 d。结果表明：随着羊粪添加量的增加,植物群落高度和群落盖度呈显著上升趋势(P<0.05);施用羊粪2.50 kg/m²时,植被地上生物量显著高于其他处理(P<0.05),单位面积鲜重增长了92.64%,干重增长了62.11%;添加羊粪能够提高土壤含水量,显著降低土壤电导率,羊粪添加量为2.50 kg/m²和5.00 kg/m²时,0～10 cm土层土壤电导率显著低于其他处理(P<0.05);羊粪添加能够显著改善盐碱退化羊草草地的土壤团聚体组成(P<0.05),增加5～10 mm粒径...     

放牧对呼伦贝尔羊草草甸草原生物量分布的影响

本研究以羊草（Leymus chinensis）草甸草原（基于呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站）为研究对象,通过测算2013年和2014年植物群落地上和地下生物量在不同放牧强度（不放牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧）下的变化,探究不同放牧强度对植物群落地上、地下生物量分布的影响。研究结果显示,群落地上生物量随放牧强度增加而减少,从不放牧的238.14 g·m^-2减少至重度放牧的79.60 g·m^-2;杂类草地上生物量所占比例增加,由不放牧的35.93%增加至重度放牧的97.66%。群落地下生物量随放牧强度增加呈先降低后增加的趋势,中度放牧时最小（2013年733.25 g·m^-2、2014年682.99 g·m^-2）;轻度放牧下,群落地下生物量在0~10 cm土层分布比例最大,2013年为61.86%,2014年为64.43%。综上可得出,放牧会引起植物群落地上、地下生物量分布发生变化,轻度或中度放牧利用该区域草地比较合理。     

围封和施肥对高寒草甸群落特征和植被碳氮库的影响

为探究不同恢复措施对退化高寒草甸的影响,研究了不同围封年限（0、4、13年）和长期施肥（N、P）下草甸群落特征和碳氮库的变化。结果表明：1）随着围封年限增加,物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数显著降低,Simpson指数和Pielou指数呈先上升后下降的特征;长期N和P添加分别显著降低了物种丰富度指数和ShannonWiener指数。2）地上生物量和根系生物量在4和13年围封下均显著增加,且在4年围封时最高,而凋落物生物量则随围封年限增加而逐渐增加;长期施肥对生物量的影响不显著。3）围封后,植被碳和氮储量显著增加,其中地上生物量和根系碳、氮库均在4年围封时最高,凋落物碳、氮库则在13年围封时最高;长期施肥对植被碳储量无显著影响,仅长期N添加显著提高了地上生物量氮库。4）偏最小二乘（PLS）路径模型显示：围封和施肥导致环境因子发生变化,抑制了群落多样性,促进了植物生物量和植被碳库的积累,而植被氮库特征在施肥处理下发生变化。综上,围封整体上抑制了物种多样性,但能够促进群落生产力提高和植被碳氮库增汇;长期N添加对物种多样性和植被碳库无显著正效应,但促进了植被氮库增汇。     

围封对退化沙质草地地下繁殖体库恢复的影响

为探明围封对退化沙质草地地下繁殖体库(种子库和芽库)恢复的影响,试验以长期放牧退化沙质草地为对照,通过种子萌发法和鉴定观测法,研究了不同围封年限(1年、3年和5年)的地下种子库和芽库物种种类、数量以及二者间转换变化的规律。结果表明:对长期放牧退化沙质草地实施围封措施能显著增加地下繁殖体库物种种类和数量,促进芽库向深层土壤扩展;围封对地下繁殖体恢复作用存在时间效应,随着围封年限的增加,土壤种子库一年生物种比例逐渐减小,多年生物种比例逐渐增加,而围封1年对芽库恢复作用不强,围封3～5年是地下繁殖体库存储转换地上植被群落的过渡期,外界适度刺激有利于地下芽库储备及芽体类型转换。     

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。