基于主成分分析对退化高寒草甸不同恢复方式下草地质量的综合评价

以青海省黄南县森多镇的退化高寒草甸为对象,通过野外调查及室内试验,研究围栏封育、人工建植及自然放牧对植被生物量特征和土壤理化性质的影响,并运用主成分分析对草地质量进行评价。结果表明:两种不同恢复方式中,人工建植对地上生物量具有更好的恢复效果,分别是围栏封育和自然放牧方式的1.17倍和1.63倍,地下生物量无显著差异。围栏封育11年后土壤有机质含量比人工建植和自然放牧分别高6.5%和4.8%,均达到显著差异水平(P0.05)。对土壤理化性质的综合评价表明,在10～20cm、20～40cm土层人工建植样地的得分高于围栏封育样地,说明人工建植有利于深层土壤的恢复;对草地质量恢复效果评价表明,人工建植和围栏封育得分分别为0.366、0.236,也表现出人工建植对退化高寒草甸的恢复效果更好。     

不同生长年限青海草地早熟禾栽培草地植被群落特征

在祁连山区以空间序列代替时间序列的方法,调查了2012～2016年在黑土滩退化草地上利用根茎型青海草地早熟禾建植的人工草地植被群落特征,研究不同种植年限的人工草地植被的变化规律。结果表明:随着建植年限的增加,栽培草地群落盖度、植株高度、地上植物量均呈上升趋势且差异显著(P 0. 05),物种丰富度指数和多样性指数存在显著差异(P 0. 05);土壤含水量和容重也有很大的改善。     

不同人工恢复措施下高寒矿区煤矸石山植被和土壤恢复效果研究

高寒矿区露天煤矿开采对当地生态环境造成巨大破坏,通过采取不同人工恢复措施,并对其植被和土壤的恢复效果进行评估和比较,对于指导煤矸石山生态恢复实践活动具有重要意义。通过设置人工建植、人工建植+覆土、人工建植+施肥3种恢复措施,经过5年恢复,比较不同恢复措施对植被群落组成、植物生长、土壤性质的影响。结果表明,3种恢复措施均能够形成人工草地群落,但草地群落组成差别较大,植被盖度、高度、密度及地上生物量等植物生长特征差异显著(P<0.05),3种恢复措施均显著提高了土壤有机质含量(P<0.05),但与原始群落相比,短期人工恢复对土壤肥力及pH值的改善作用依然有限。植物生长指标与土壤全氮、有机质特别是全磷之间相互促进。单纯的人工建植方式不利于生态修复,采取人工建植+覆土或人工建植+施肥的组合方式,是恢复高寒矿区煤矸石山生态系统的有效途径。从减少经济投入的角度出发,可考虑通过施肥替代人工覆土,实现煤矸石山人工草地生态系统的稳定发展。     

三江源区“黑土滩”型退化草地自然恢复的瓶颈及解决途径

三江源区位于青藏高原腹地,长期在气候变暖和超载放牧的双重压力下,草地大片退化,形成大面积"黑土滩"型退化草地,引起源区生态环境的恶化。本研究以三江源区"黑土滩"型退化草地的土壤、环境和种子库为研究对象,分析了三江源区"黑土滩"型退化草地自然恢复的瓶颈;采用以空间代替时间的群落研究方法,对在"黑土滩"型退化草地上建植多年的人工草地演替过程进行了跟踪研究。结果发现:在"黑土滩"型退化草地上建立多年生人工草地,能够改善土壤微环境,为地带性植被的入侵创造适宜条件,实行人工草地植被演替与地带性植被自然入侵的连接,可以大大缩短"黑土滩"型高寒退化草地地带性植被的恢复进程。本研究为"黑土滩"型退化草地的恢复,改善三江源区生态环境,提供可靠的理论依据与措施。     

北京西北浅山区退化草地植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响

为了揭示退化草地生态系统恢复过程中土壤微生物群落对植被恢复的响应变化,本研究以补播建植6年的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)草地(AF)和无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)草地(SB)为研究对象,采用高通量测序的方法分析土壤微生物细菌和真菌(群落多样性)在不同草地群落中的特征,结合地上植物多样性和土壤理化性质的变化,研究植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明：无芒雀麦和紫花苜蓿草地的土壤微生物量碳含量和微生物量氮含量要显著高于自然演替地(P<0.01);2种人工草地(AF,SB)中土壤真菌和细菌的OTU数量显著地高于自然演替地(CK)(P<0.01);不同植被恢复群落间的土壤细菌和真菌群落的β多样性差异显著。本研究结果表明利用紫花苜蓿和无芒雀麦进行植被恢复均对土壤微生物群落产生了显著的影响,且不同植被类型对土壤细菌和真菌的群落结构影响不同。     

“黑土型”退化草地上建植人工草地的经济效益分析

从经济学角度分析了“黑土型”退化草地上建植人工草地的经济效益,阐述了人工草地生产力的经济关系及牧草转化值的函数关系E=(T-W)/W,以及单位草地增加效益函数Y=T-W=W×E=P2×r×E,由于E>0,Y>0,故可知无论是在人工调控下还是在自然演替下,物质转变与经济转移实现了经济的正增长,也就是说在“黑土型”退化草地上建植人工草地会大幅度地提高牧草生产力,这正是草地畜牧业生产的最终目的。另外,人工调控下的牧草转化增值系数(E)>自然演替,人工调控比自然演替更具有经济价值,即人工调控的经济价值大于自然演替。在“黑土型”退化草地上建立以人工草地为基础的现代集约化草地畜牧业,是防止草场退化、保护草地生态系统生物多样性的根本措施。     

单播措施下三江源区高寒退化草地恢复效果评估

本研究以青海省海南州贵南县森多乡和果洛州玛沁县大武镇针对重度退化草地建植的单播人工草地为研究对象,研究了不同区域恢复草地的植被生物量、群落结构、物种多样性和土壤有机碳变化特征,并采用CVOR综合指数评价单播措施在不同区域的恢复效果和健康状况,为指导高寒草地恢复及人工草地的后续管理提供理论依据。主要得到以下研究结果：研究区不同建植期草地地上生物量、物种多样性、植物功能群组成和土壤有机碳含量存在显著差异。单播措施显著提高了不同区域的草地地上生物量和禾本科牧草所占比例,降低了物种多样性指数,土壤有机碳呈现不同的变化规律。此外,对不同区域恢复草地进行健康评价的结果发现,单播后,年度内研究区域的健康等级均处在健康和警戒状态。综上所述,人工草地的建植能够有效恢复黑土滩退化草地。     

不同人工恢复措施下高寒矿区煤矸石山植被和土壤恢复效果研究

高寒矿区露天煤矿开采对当地生态环境造成巨大破坏,通过采取不同人工恢复措施,并对其植被和土壤的恢复效果进行评估和比较,对于指导煤矸石山生态恢复实践活动具有重要意义。通过设置人工建植、人工建植+覆土、人工建植+施肥3种恢复措施,经过5年恢复,比较不同恢复措施对植被群落组成、植物生长、土壤性质的影响。结果表明,3种恢复措施均能够形成人工草地群落,但草地群落组成差别较大,植被盖度、高度、密度及地上生物量等植物生长特征差异显著(P0.05),3种恢复措施均显著提高了土壤有机质含量(P0.05),但与原始群落相比,短期人工恢复对土壤肥力及pH值的改善作用依然有限。植物生长指标与土壤全氮、有机质特别是全磷之间相互促进。单纯的人工建植方式不利于生态修复,采取人工建植+覆土或人工建植+施肥的组合方式,是恢复高寒矿区煤矸石山生态系统的有效途径。从减少经济投入的角度出发,可考虑通过施肥替代人工覆土,实现煤矸石山人工草地生态系统的稳定发展。     

渭北旱塬区土壤质量对人工植被恢复模式的响应

以植被恢复土壤效果评价7种人工植被恢复模式,应用灰色关联模型和聚类分析方法研究渭北旱塬区植被恢复对土壤综合质量的影响,以确定最优植被恢复模式。结果表明：不同人工植被恢复模式对土壤质量有很大影响,与对照（农地）相比,恢复年限为5年、10年紫花苜蓿（Medicago sativa）草地和恢复年限为30年刺槐（Robinia pseudoacacia）林地均提高了土壤质量,其中10年紫花苜蓿草地恢复效果最好。随着退耕还林还草工程的实施,在渭北旱塬区,种植牧草、建植乔木是较好的生态重建和植被恢复方式。     

放牧型黑土滩人工草地建植与利用技术规范

该规范制定了黑土滩退化草地上建植放牧型人工草地的建植区域、草种选择和组合、播种方式、播种期、播种量、播种深度、围栏、鼠害控制、农艺措施、建植后的合理利用和管护等内容。对于迅速恢复黑土滩退化草地植被,发展草地畜牧业具有重要的指导意义。     

增温对荒漠草原不同退化程度草地恢复初期影响的研究

为探讨增温对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原不同退化程度草地恢复初期的影响,本研究以天然草地为对照,在不同退化程度的自然恢复草地上设置增温处理。增温一年后,在2021年8月测定增温处理下天然草地和不同退化程度草地恢复初期植物的高度、密度和生物量,并计算重要值和植物多样性指数。结果表明：增温降低了天然草地和轻度退化草地的物种数;增温和退化的交互作用极显著降低群落地上生物量和C₃植物生物量(P<0.01),增温显著增加了天然草地的地上生物量,显著降低了重度退化草地的地上生物量(P<0.05);增温和退化的交互作用对物种多样性无显著影响,但增温增加了天然草地的群落多样性,降低了退化草地的群落多样性;增温增强了不同退化程度草地物种多样性与地上生物量和不同功能群生物量的相关性。综上所述,在未来全球持续变暖的趋势下,退化草地的初期恢复将变得更加困难。     

休牧对西藏高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征的影响

休牧是西藏主要放牧管理和草地保护的措施之一,目的是通过自然力的作用使退化草地的植被与土壤得到恢复,维持较高的多样性和生物量。本研究以西藏中部高寒草原和高寒草甸为研究对象,通过野外调查和室内试验分析,研究自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植物物种多样性、总生物量、地上地下生物量权衡以及土壤理化性质的影响,对比自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征影响的差异。结果表明:在高寒草原与高寒草甸,休牧6~8年虽一定程度降低了植物群落的Simpson指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数,增加了植被总生物量,但变化均未达到显著水平(P>0.05)。休牧6~8年提高了地上和地下生物量权衡值,并促使植物更多地向地上部分生长,且在高寒草甸的作用效果更为明显。另外,休牧和自由放牧对高寒草甸以及高寒草原草地土壤机械组成、土壤微团聚体、土壤营养元素影响没有显著差异。综合分析发现,休牧对西藏高寒草地的植被恢复尚未产生明显的效果,表现为休牧对群落生物多样性、植被生物量和土壤理化性质影响均未达显著水平,因此,对西藏休牧的实施效果还有待于今后进一步的观测和研究。     

围栏封育对高寒草原植被−土壤养分含量的影响

围栏封育是青藏高原高寒退化草地最常见的恢复措施,开展围栏内外土壤理化性质与植物养分变化及其相互关系研究是评估草地恢复效益的基础。本研究选取了西藏那曲市班戈县围封时间分别为6、11和12年的3块样地,分析了围封对土壤理化特征和植物养分的影响,并探究了植物?土壤之间的内在联系。结果显示:1)围栏封育显著提高了高寒草原地上生物量和植被盖度(P<0.05),但是显著降低了Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数(P<0.05);2)不同深度土壤容重、全碳(total carbon,TC)、全氮(total nitrogen,TN)含量在围栏内外差异不显著(P>0.05);3)围栏封育对植物相对重要值的影响因物种而异,种间TC、TN、氮素利用效率(nitrogen-use efficiency,NUE)差异显著(P<0.05);4)植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分物种与部分营养元素之间。研究结果表明,围栏封育可以显著改变植被生产力和群落组成,但是土壤理化性质和植物养分利用却具有相对的稳定性。围封对青藏高原退化高寒草原生态系统的恢复效益,需要系统的研究和综合的评价。     

不同退化程度高寒草地植物群落与土壤性质变化及相关性分析

为探究退化高寒草地植物群落组成及土壤性质的变化规律,本研究选择铁卜加、河南县不同退化程度高寒草地为研究对象,对轻、中、重度退化高寒草地的植物群落结构组成和土壤理化性质进行了分析研究。结果表明：随退化程度加剧,植被群落优势种由莎草科为主逐渐转变为杂类草为主;植被高度、盖度、地上-地下生物量逐渐减小;Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数与Pielou指数呈先增后减趋势;土壤含水量、全碳、有机碳、硝态氮含量明显减小且土壤pH值逐渐偏弱碱性,促使土壤养分含量不断流失,贫瘠化加剧;经相关系数矩阵图分析,退化草地群落植被生物量受土壤含水率和氮含量变化影响较为严重。总之,高寒草地退化接替过程中,杂类草逐渐占植物群落组成的主导地位,土壤含水率和氮含量变化是致使这2个地方草地退化的关键性因子。     

返青期休牧对玛多高寒草原植物群落特征的影响

针对高寒草原冬春草场退化及草畜不平衡问题,为遏制草地生态系统进一步退化、提高草地生产力,本研究于2018年在青海省玛多县玛查理镇冬春草场开展返青期休牧育草试验。试验采用随机区组设计,设置返青期休牧和返青期放牧两个处理,在休牧结束时期和牧草生长高峰期(7月10日和8月10日)分别进行草地植物群落调查。结果表明:相对于放牧草地,7,8月份休牧草地的禾本科牧草株高增加了236.33%和123.83%(P<0.05),盖度增加了41.13%和61.71%(P<0.05),地上总生物量增加58.66%和33.62%;休牧以后草地主要植物种由原来的沙生风毛菊(Saussurea arenaria Maxim)、山莓草(Sibbaldia procumbens Linn.)等变为紫花针茅(Stipa purpurea Griseb)、疏花针茅(Stipa penicillata Hand.-Mazz)等;休牧草地和放牧草地样点植物群落结构存在差异;休牧草地植物群落物种丰富度、辛普森指数、香农-维纳指数较放牧草地均有所增加。因此,返青期休牧在高寒草原的实施改善了草地植被恢复情况,优化了草地植物群落结构,增强了生态系统多样性。本试验可为退化高寒草原植被恢复及休牧制度的实施提供科学理论依据。     

添加氮素对退化高寒草地植被及营养品质的影响

施肥是众多草地恢复措施中提高草地肥力的主要方式之一,为了探讨高寒退化草地适宜的氮（N）添加量,以高寒退化草地为研究对象,设置不同施氮水平N1（10 kg·hm^-2）,N2（20 kg·hm^-2）,N3（30 kg·hm^-2）,N4（40 kg·hm^-2）,分析添加氮素对高寒退化草地群落物种多样性,生产力及牧草品质的影响。结果表明：随着施氮年份的延长,各施氮水平的物种数及多样性均明显降低,但各施氮水平间差异不明显;施氮增加了可食牧草地上生物量,总体表现为N3和N4水平高于其他水平,各功能群地上生物量在各施氮水平间以及同一施氮水平不同年份间的差异都不显著;施氮显著增加了牧草粗蛋白和粗脂肪含量（P<0.05）,随着施氮水平的增加,粗蛋白和粗脂肪含量均呈增加趋势,其中N4水平粗蛋白含量提高了41.55%。通过主成分分析以及结合草地群落变化特征,将高寒退化草地施氮量初步定为30~40 kg·hm^-2。本研究结果可为高寒退化草地的可持续性恢复和管理提供一定的理论基础。     

东乌珠穆沁草甸草原不同退化程度草地植物群落结构与多样性研究

为深入研究不同退化程度草甸草原植物群落多样性及稳定性的动态变化规律,本研究采用样方法对东乌珠穆沁不同退化程度草甸草原植物群落结构及多样性进行了调查分析。结果表明：研究区植物主要为禾本科、菊科、蔷薇科、莎草科、豆科、唇形科。随草地退化程度加剧：草地植被盖度减小;群落优势种从禾本科、莎草科、豆科等优质牧草逐渐转变为杂类草植物;多年生植物优势度下降,一年生杂草优势度上升,群落稳定性变差。未退化草地物种丰富度最大,中度退化草地较未退化草地表现出较高的多样性、优势度、均匀度、丰富度指数,其余草地类型多样性差异不显著。未退化草地样点间植物群落相似度较高,与轻度、中度、重度退化草地植物群落组成差别较大。轻度、中度、重度退化草地间植物群落组成存在相似性。本研究结果为退化草甸草原的恢复重建提供参考。     

天祝不同退化程度草地植物群落结构与物种多样性研究

为探究天祝高寒草地不同退化程度生态系统的稳定性及物种多样性的动态变化特征规律,以天祝高寒草地为对象,采用样方法对不同退化程度草地植物群落结构和物种组成进行了分析,结果表明：天祝高寒草地轻度退化草地（LDG）、中度退化草地（MDG）和重度退化草地（SDG）植物群落四度一量特征整体呈现逐渐降低趋势且差异显著（P<0.05）,表现为LDG > MDG > SDG;研究区植物共11科19属21种,植物主要为豆科、菊科、禾本科、蔷薇科和莎草科,其中莎草科和禾本科对群落的稳定性起决定作用,其生态型群落呈现多年生草本植物占优势,一年生草本植物最少,无乔木层和灌木层,不同退化程度草地群落物种优势度指数在重度退化草地最高为0.31,丰富度指数和多样性指数在轻度退化草地最高分别为0.89和2.34。综上,随着天祝高寒草地退化程度的增加,其植物多样性逐渐降低,植物群落结构分布单一,应重视该地区草地的保护,合理利用和科学管理草地。     

氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响

三江源区草地退化严重威胁我国的生态安全,因此,研究恢复措施对草地的影响有重要意义。本研究以青海省果洛藏族自治州轻度退化高寒草甸为研究样地,通过三种不同类型氮素(尿素CH₄N₂O、硫酸铵(NH₄)₂SO₄和硝酸钾KNO₃)的九种组合配施,分析氮素配施后退化高寒草甸群落特征和土壤养分的变化,以探究不同类型氮素配施对退化高寒草甸恢复效果。研究结果表明,与对照相比,氮素配施显著提高了群落初级生产力(P<0.05),且生物量随着氮素配施量呈先增加后降低趋势,但对植物群落多样性无显著影响;土壤中速效氮和硝态氮呈现降低趋势(P<0.05),但有机碳、全氮、全磷和铵态氮含量无显著变化;利用主成分分析,通过综合评价植被指标和土壤指标,筛选出恢复该区域退化高寒草甸的最佳氮素配施量为47.2 g·m^-2硫酸铵+72.2 g·m^-2硝酸钾+21.6 g·m^-2尿素,为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。