三江源区草地退化与人工恢复对土壤理化性状的影响

以三江源区不同退化程度的天然草地及不同恢复年限的人工草地为研究对象,系统分析土壤理化性质随取样深度的动态变化。结果表明:(1)人工草地土壤含水量及全氮、全钾、全磷、速效钾、速效磷的含量随恢复年限均表现出先减小后增大的"V"形变化趋势;(2)随着退化程度增加,退化草地土壤中含水量逐渐降低,全氮、全钾、有机质、速效钾含量未表现出逐渐降低趋势,而草地的裸斑面积、土壤及养分的流失量逐渐增加;(3)人工草地及退化草地土壤中全氮、速效钾、有机质含量均随着取样深度增加而逐渐降低,草地恢复年限和退化程度基本不影响养分在土壤中的空间分布;(4)人工草地建设使退化草地有机质、全氮、全钾的含量增加,尤其有利于0-4cm的土壤养分增加。因而,人工草地建设可以作为三江源区退化草地土壤恢复的措施之一。     

退化演替对高山草地植被和土壤理化特性影响

[目的]分析3种不同草地退化阶段(轻度退化,中度退化和重度退化)草地植被和土壤理化特性的变化规律,为类似区域退化草地植被恢复提供有效途径。[方法]野外植被调查、土壤取样和室内分析。[结果]草地退化不同阶段草地植物群落组成和物种多样性均有差异,退化对草地土壤理化特性有明显影响。重度退化草地土壤容重显著高于轻度退化草地(p0.05)。轻度和中度退化样地0—10cm土壤空隙度显著高于重度退化草地。重度退化草地的土壤有机质、全碳、全钾、全磷和有效钾均明显小于轻度退化草地(p0.05),但土壤pH值和有效氮含量没有显著变化。[结论]高山草地退化演替对该区土壤物理特性具有显著影响。     

青藏高原高寒嵩草草甸植被群落特征对退化演替的响应

以空间代替时间的方法,于2012年7月中旬-8月中旬在青藏高原祁连山南麓分别选取原生、轻度、中度和重度4种不同退化梯度的高寒嵩草（Kobresia）草甸,对其土壤理化、水分特征和植被群落进行研究,以探究高寒嵩草草甸生态功能退化过程中植被群落的变化特征.结果表明,中度退化样地的地上生物量、表层（0-10cm）土壤含水量和降水地表入渗速率显著最小（P＜0.01）,表层地下生物量、表层土壤有机质、表层田间持水量和草毡层厚度显著最大（P＜0.01）.基于退化高寒嵩草草甸群落的植被功能群和群落多样性的非度量多维排序结果表明,其退化过程可明确划分为原生植被、轻度退化、中度退化和重度退化4个阶段,冠层高度、地上生物量、草毡层厚度和降水地表入渗速率对群落变化的相对贡献较大.植被群落对退化过程的响应为非平衡型（Non-equilibrium）,群落变化的“分水岭”存在于中度退化和重度退化之间.研究结果对退化嵩草草甸的恢复措施选择具有重要的指导意义.     

肃北高寒草原不同放牧强度土壤养分变化特征

研究了肃北高寒草原不同放牧强度下不同土层土壤养分及 5 种微量元素有效态含量变化特征。结果表明：①高寒草原土壤物理性质的变化对土壤养分及微量元素具有重要的调控作用;②随着放牧强度的提高,0 ~ 10、10 ~ 20 cm 土层土壤体积质量均呈不同程度的增加,土壤孔隙度和土壤含水量则呈显著的递减趋势;③轻度放牧草地土壤有机质、土壤全 N 含量高于中度放牧和重度放牧草地;20 ~ 30 cm 土层有机质随放牧强度的增大呈明显下降趋势,即随放牧强度的增大深层土壤肥力呈退化趋势;肃北高寒草原的速效养分以多 N 少 P 富 K 为特点,土壤速效 N、P、K 含量在总体上随放牧强度的增加呈下降趋势;④肃北高寒草原 5 种微量元素的高低顺序依次是：Na＞Fe＞Mn＞Cu＞Zn,不同放牧强度下各微量元素的变化一致,顺序依次是：轻度放牧＞对照＞中度放牧＞重度放牧;⑤放牧强度对 10 ~ 20 cm 的土层影响最大,随放牧强度的增大,地表植物营养吸收层土壤营养成分、微量元素呈降低,导致地表植被生长能力降低,最终导致地表土壤沙化,最后使草地大面积退化。     

高寒草甸不同类型草地土壤养分与物种多样性——生产力关系

研究了高寒草甸不同类型草地土壤养分与多样性—生产力之间的关系,即物种多样性对生产力的效应如何受到资源供给率等因素的影响。结果表明:以莎草类为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落其总生物量(包括地上和地下生物量)最高(13,196.96±719.69gm-2)、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落为中等水平(2,869.58±147.52gm-2、2,672.94±122.49gm-2)、矮嵩草草甸群落为最低(2,153.08±141.95gm-2)。在藏嵩草沼泽化草甸群落中,总生物量和物种丰富度呈显著负相关(P<0.05);地上生物量与土壤有机质、土壤含水量和群落盖度显著正相关(P<0.05);地下生物量和土壤含水量显著正相关(P<0.05)。在矮嵩草草甸、小嵩草草甸、金露梅灌丛群落中,地上生物量与土壤有机质和土壤总氮显著正相关(P<0.05)。以上结果说明生物量的分布与土壤营养和水分变化相一致。在矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛中,多样性有随土壤养分的增加而增加的趋势;在藏嵩草沼泽化草甸中,则呈现负相关的关系。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

宁夏盐池县草地沙化对植被与土壤特征的影响

通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了盐池县不同沙化程度下草地植被特征和土壤特性的变化,以探讨植被和土壤对沙化的响应机制。结果表明,随着草地沙化程度的加剧,植被组成发生变化,多年生草本植物呈逐渐减少,一年生草本植物呈逐渐增加的趋势;生物多样性指数变化趋势为轻度沙化草地到中度沙化草地增加,自中度沙化草地至极度沙化草地先降低后又增加,中度沙化阶段是草地植物群落特征变化的重要转折时期。随着草地沙化加剧,土壤含水量、有机质、氮含量降低;重度沙化阶段土壤磷、钾含量最高,pH值和可溶性盐无明显变化规律。     

江河源区不同退化程度高寒草地土壤物理、化学及生物学特征研究

以不同退化梯度的高寒草地土壤为研究对象,研究草地退化对不同层次(0～10cm、10～20cm和20～30cm)土壤物理、化学和生物学特征的影响。结果表明:江河源区高寒生态条件下草地退化对土壤物理、化学和生物学性质具有相对一致的影响,随草地退化程度的加重,各土层土壤含水量和水稳性团聚体百分数逐渐下降,土壤容重则呈增加趋势。草地退化导致土壤各种营养物质含量(除全钾)、土壤微生物群落和土壤酶活性显著下降,其中土壤有机质、速效氮、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、土壤细菌、真菌和微生物总量在0～10cm土层表现为未退化轻度退化中度退化重度退化,而土壤全氮、全磷、速效钾和放线菌数量在0～10cm土层表现为轻度退化未退化中度退化重度退化,在10～30cm土层,则表现为严重退化草地的有些指标有一定程度升高。相关性分析结果表明,各种土壤酶和微生物群落之间呈显著或极显著正相关(除土壤脲酶和中性磷酸酶之间无显著相关性外);土壤水分,容重、有机碳、全氮、速效氮、速效钾与各种土壤酶和各种微生物均具有显著相关性;水稳性团聚体与各种微生物和中性磷酸酶具有显著相关性。     

吉兰泰盐湖周边不同沙化程度植被群落与土壤养分特征研究

选取吉兰泰盐湖周边4种不同程度的沙化土壤,对其植被群落特征与土壤养分含量进行测定,分析不同沙化程度植被群落特征、土壤养分含量垂直分布特征以及植被群落与土壤养分含量之间的相关性。结果表明:(1)随着沙化程度的加剧,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数与Margalef丰富度指数均不断下降,植被群落结构趋于简单化;(2)随着沙化程度的加剧,土壤有机质与速效养分含量总体呈降低趋势;(3)土壤有机质、速效磷、速效钾均与Shannon-Wiener多样性指数呈显著正相关;碱解氮与Margalef丰富度指数呈显著正相关。对不同沙化程度植被群落特征和土壤养分的研究为吉兰泰盐湖区天然植被恢复与重建及盐湖保产、高产提供科学依据。     

草场管理措施及退化程度对土壤养分含量变化的影响

以不同管理措施和不同退化梯度的高寒草地土壤为研究对象,分析了两个序列的高寒草地不同土壤层次(0～20cm、20～40cm、40～60cm)中各种养分分布特征并探讨了管理措施和草场退化对高寒草地土壤的影响。结果表明:天然放牧草地经过围栏和翻耕措施后,土壤有机质、全N、全P含量明显升高,土壤速效氮、磷含量也得到明显上升。在20～40cm和40～60cm土层土壤存在类似的变化规律,但由于土层加深,受地表植被的影响减弱,变化规律不明显。比较退化序列草地发现,在各层土壤中,有机质含量变化总趋势是:随草地退化程度的加重,有机质含量下降;同时,土壤有机质含量随深度增加而减少;在0～20cm土层,随着草地退化程度的加重,有机质含量依次下降32.6%和52.1%。土壤中全N、全P含量变化趋势与有机质变化基本一致,全K变化趋势不明显。中度、重度退化草地与轻度退化草地对比发现,速效氮含量分别下降15.1%和28.6%,速效磷含量分别下降25.4%和59.4%。利用围栏和翻耕措施可以恢复退化草地的植被,提高土壤养分含量。但翻耕后,土壤孔隙度和通透性增强,土壤的矿化作用和淋溶作用也增强,导致了有机质的矿化损失和NO3-N淋溶损失,减少了土壤中C的积累量。同时,翻耕会破坏高寒草地固有的生草层,使其下面的沙质基底成为草地沙化的主要物质来源。建议在川西北亚高山区的人工草地建设中慎重选择翻耕措施。     

退化草地土壤农化性状与微生物区系研究

通过对三种退化程度不同的草地土壤农化性状与微生物区系进行研究，结果表明，草地退化后，其土壤肥力水平、土壤微生物数量和微生物种类有随退化程度增高而下降的趋势；退化草地存在不同的程度的营养元素比例失调，表现为少氮、缺磷、富钾和高有机质含量，且退化程度接近的草地间，在土壤微生物区系和农化性状有部分类似的特征。     

青藏高原三江源区不同恢复期高寒草甸土壤线虫群落演变

青藏高原三江源地区的高寒草甸面临着严峻的退化问题，人工建植是三江源地区退化草地的重要修复方式。为探究地下生物对草地人工恢复措施的响应，本研究比较了三江源地区高寒草甸不同恢复期人工草地(建植1、5和10 a)的土壤线虫群落变化。结果显示：与原生植被样地相比，所有恢复期样地的植物地下生物量降低，土壤容重、pH、全磷、全钾和硝态氮含量升高，表明人工草地系统的初级生产力和土壤特性尚未恢复到原生草地状态。不同恢复期样地中土壤线虫的均匀度和多样性指数均显著高于原生植被样地。此外，不同恢复期样地的线虫多度、代谢足迹以及成熟度指数均随恢复年限的增加而增加。相关性分析结果表明，土壤线虫多度与植物地下生物量、土壤有机质、全氮、全磷、矿质氮和速效氮含量显著正相关(P<0.05)，与土壤pH、全钾和容重显著负相关(P<0.05)。尽管三江源区退化草地的人工恢复措施尚未完全恢复牧草生产力至原生植被状态，但土壤生物结构及功能具有改善的趋势，显示该地区退化草地生态系统具有较强的恢复潜力。     

荒漠草原不同植被恢复模式的水土保持生态效益

[目的]以内蒙古四子王旗境内退化荒漠草原为研究区域,研究不同植被恢复模式对植物群落组成、土壤含水量、土壤侵蚀的影响,为退化草原水土流失治理和草原生态建设提供理论依据。[方法]针对退化草原特点、水土流失特征,分析不同植被恢复模式下植物群落特征、土壤水分、地表径流和侵蚀量的变化,运用主成分分析对不同植被恢复模式的水土保持生态效益进行评价。[结果]退化荒漠草原的3种植被恢复模式试验样地的植物种类组成、群落总盖度、地上生物量均高于放牧天然草地,"围栏封育+灌木条带+施肥复壮"、"围栏封育+松土补播+草种包衣"2种植被恢复模式的地上生物量与放牧天然草地之间变化差异达到显著水平(p0.05);3种植被恢复模式的实施有效控制了土壤侵蚀,径流量和土壤侵蚀量均低于天然草地。[结论]"围栏封育+松土补播+草种包衣"植被恢复模式在保持水土资源,增加群落稳定性等方面的生态效益最好。     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。     

Vegetation characteristics and soil properties in grazing exclusion areas of the Inner Mongolia desert steppe

In arid and semi-arid desert steppe areas, grazing exclusion with fencing is widely regarded as an effective strategy for restoring degraded vegetation and enhancing the quality of degraded soil. In this study, we hypothesized that grazing exclusion caused by fencing enhances both vegetation and soil properties, and that the longer an area is fenced, the more considerable the improvement. We conducted an observational study wherein random sampling was utilized to select 9 plots fenced for ten or more years, 25 plots fenced for four to nine years, 25 plots fenced for one to three years and 29 free-grazing plots within an area of approximately 63,000 km² of Inner Mongolia desert steppe. A one-way ANOVA revealed no significant differences in the characteristics of grassland vegetation or soil properties between grasslands fenced for one to three years and free-grazing grassland. After 4 years of fencing, noticeable increases in above-ground biomass, litter content, Simpson index, soil organic carbon, and available nitrogen were observed. Significant positive differences in vegetation coverage, height, species richness, soil available phosphorus, and available potassium were associated with plots with a minimum of 10 years of fencing. The soil layer with the greatest difference in the fenced-in areas for soil organic carbon was at 0–25 cm. For available nitrogen and available phosphorus, fencing produced the most significant differences in the 0–20 cm soil layer, while for available potassium, fencing produced the most significant differences in the 0–30 cm soil layer. However, the fencing did not indicate any statistically significant differences in terms of clay, silt, and sand content in any soil layer. The data support our hypothesis that grazing exclusion improves both vegetation and soil properties, and that longer periods of grazing exclusion result in greater degrees of improvement. This research offers technical guidance for the reasonable choice of fencing time across a vast area of the Inner Mongolian desert steppe.     

Legume Grasslands Promote Precipitation Infiltration better than Gramineous Grasslands in arid Regions

Precipitation infiltration is the most important process for soil water supply of vegetation in the arid regions. Higher infiltration rate is advantageous for vegetation growth and maintenance in the arid areas. Four grassland types (Medicago sativa , Agropyron cristatum , Caragana korshinskii and Stipa capillata ) were selected in this study. Results showed that the infiltration capacity in the legume grasslands was about 30% higher than in the gramineous grasslands and the difference was significant (p < 0·05). Furthermore, the infiltration rate in legume shrub‐grassland was 16% less than the legume grasslands, but the difference was not significant (p > 0·05). The below‐ground biomass, total porosity, capillary porosity, soil organic matters and soil aggregate were the main factors to determine the soil infiltration rates. The capillary porosity and soil aggregate of the top soil presented significant negative effects on soil infiltration rate (p < 0·05). The below‐ground biomass in 10–30 cm soil layer was the most important factor, which significantly and positively correlates with the soil infiltration rate (p < 0·01). It is possible to conclude that the legume grasslands presented the higher soil infiltration rate and promoted precipitation infiltration in the studied area. And the legume grasslands might be a more suitable option for vegetation restoration from the perspective of soil infiltration and water supply in the arid regions. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

夏季休牧对高寒矮嵩草草甸温室气体排放的影响

以高寒矮嵩草草甸为研究对象,利用密闭箱－气相色谱法,对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比,休牧草地植被盖度较之高41％,单位面积生物量较之高53％。同时,土壤特性也有较大不同;休牧草地的植被－土壤系统CO₂排放通量比放牧草地低20.7％,测定期间两者CO₂排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm²·d)^-1;试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH₄的弱汇,休牧后草地土壤对CH₄的吸收能力增强,休牧和放牧草地CH₄的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm²·d)^-1;休牧草地土壤N₂O排放通量比放牧草地低,两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm²·d)^-1。可见,夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。