刈割对天山北坡草甸草原生物量的影响

[目的]以天山北坡羊茅+杂类草草甸草原为研究对象,研究刈割对草地生物量的影响,探讨地下生物量的形成规律。[方法]采用模拟放牧方式设置休牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧4个处理,测定分析草地生态系统生物量的变化。[结果]随着放牧强度的增大,草本生物量和凋落物逐渐下降,且下降幅度逐渐增大。与休牧相比,轻牧、中牧和重牧的草本生物量分别下降了27.51%,45.28%,65.05%。9月各处理地下生物量与6月相比分别增加了16.05%,13.07%,19.15%,19.08%,0—20cm土层的地下生物量占总地下生物量的85%,呈T型分布,向下递减趋势明显。[结论]放牧强度对植物地上生物量影响明显,表现为:休牧轻牧中牧重牧;季节变化中7月份地上生物量最大,显著高于9月;0—100cm土壤深度中各处理对地下生物量影响表现为:轻牧休牧中牧重牧;各处理下地下生物量的垂直分布变化趋势相同,即地下生物量集中分布在0—10cm土层,该层生物量占总地下生物量的70%,且随着土壤深度增加不断减少;季节变化中,地下生物量变化表现为:9月6月,各层生物量随土层深度的增加向下递减趋势明显。     

放牧对植物群落特征和土壤微生物及酶活性的影响

[目的]探讨放牧对羊草群落和贝加尔针茅群落的影响,为草原土壤的保护和草原自然保护区建设提供科学依据。[方法]以呼伦贝尔草甸草原为样地,采用野外调查和实验室分析相结合的方法。[结果]在放牧干扰下,以羊草为建群种的群落所受的影响比贝加尔针茅群落小,植物群落盖度、高度和Simpson指数明显高于贝加尔针茅群,物种多样性更丰富,生长情况相对更好。羊草草原土壤全氮、全磷和有机质含量高于贝加尔针茅草原土壤。各放牧区土壤微生物数量均表现为:细菌放线菌真菌;垂直分布为0—10cm10—20cm;土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶活性、全N,全P和有机质等0—10cm土层的均高于10—20cm。相关分析表明,植物群落α多样性与土壤微生物数量、土壤酶活性、全N,全P和有机质等呈显著正相关。[结论]适度放牧有助于提高草甸草原羊草群落和贝加尔针茅群落α多样性、土壤微生物数量和土壤酶活性。两个群落相比较,羊草群落更适合放牧。     

大型土壤动物群落对高寒草甸退化的响应

为了查明大型土壤动物群落对高寒草甸退化的响应,2009至2010年间对青藏东缘若尔盖湿地的沼泽草甸、草原草甸、退化草甸和沙化草甸4个退化阶段的大型土壤动物群落进行了7次调查.结果表明:高寒草甸的不同退化阶段大型土壤动物群落的类群组成和优势类群存在差异,且退化和沙化对大型土壤动物群落的丰富度、密度、Shannon多样性和群落结构均有显著影响(p＜0.01或p＜0.05).其中退化可使带马陆目(Polydesmida)和鞘翅目幼虫(Coleoptera)等多个类群的密度显著增加(p＜0.05),而沙化则使优势类群密度显著降低(P＜0.05)、常见类群和稀有类群消失.植物种类、生物量和土壤理化性质,尤其是有效磷和速效钾含量与大型土壤动物的丰富度、密度和多样性间存在显著相关关系(p＜0.01或p＜0.05).季节变化对大型土壤动物的群落密度和多样性有显著影响(p ＜0.01或P＜0.05),但不同退化阶段的大型土壤动物对季节变化的响应存在差异.研究结果表明高寒草甸的中度退化能够增加大型土壤动物群落多样性,而严重退化(即沙化)则显著降低土壤动物群落多样性,且不同退化阶段大型土壤动物群落的季节动态不同.     

乙草胺对农田中小型土壤动物群落结构的影响

采用定点试验的方法,在哈尔滨市呼兰区选择典型农田生态系统进行试验,研究施用不同浓度乙草胺对农田中小型土壤动物群落组成、多样性及垂直分布的影响。本调查共获中小型土壤动物4 648只,隶属于2门4纲10目15个类群,其中甲螨亚目和中气门亚目为优势类群。研究结果表明,施用不同浓度的乙草胺对农田中小型土壤动物群落组成、多样性及垂直分布均产生一定影响。Sorenson相似性系数和Morisita-Hron相似性系数均表现为高浓度与中浓度差异高浓度与低浓度差异高浓度与对照差异,表明随乙草胺浓度的增加土壤动物的群落结构差异逐渐显著;除优势度指数外,其余多样性指数均表现为中浓度和低浓度样地与对照样地存在显著差异(P0.05),高浓度样地与对照样地间存在极显著差异(P0.001)。5月、7月和9月土壤动物的密度在0~5 cm土层中均表现为对照样地低浓度样地中浓度样地高浓度样地,而在其下部的各土层中土壤动物密度变化与乙草胺浓度变化无明显相关性。中小型土壤动物可以作为揭示施用乙草胺过程中土壤质量变化的生物学指标。其群落组成、多样性和垂直分布的变化表明,中小型土壤群落对乙草胺的不同施用浓度产生了响应,过高浓度乙草胺会对土壤生态系统产生干扰,对土壤环境造成威胁。     

长江中下游地区农田土地利用对中小型土壤动物群落的影响

为了解长江中下游地区不同农田土地利用方式对中小型土壤动物群落的影响,在吴江市设置3组样地161采样点,共捕获中小型土壤动物20906只,隶属于5门11纲14目21类。其中,线虫纲为优势类群,弹尾目、蜱螨目、猛水蚤目、轮虫纲和寡毛纲为常见类群。农田土地利用方式对中小型土壤动物密度产生明显的影响,灌溉水田土壤动物密度分别是旱地与菜地的1.6倍以上,且差异显著,但3类土地利用方式的土壤动物类群总数无显著差异。灌溉水田土壤动物多样性H′指数分别是旱地与菜地的0.42和0.46倍,且差异显著,但旱地和菜地无显著差异。皆为旱作的旱地与菜地的中小型土壤动物群落间类群及其个体数量相似程度较高,而灌溉水田与旱地或灌溉水田与菜地间中小型土壤动物群落相似程度较低。因此,农田土地利用方式和具体措施对中小型土壤动物群落组成与结构特征有一定的影响。     

温性草甸草原植物碳、氮、磷化学计量与贮量对放牧强度的响应

以呼伦贝尔草甸草原中羊草(Leymus chinensis)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、寸草苔(Carex duriuscula)、冷蒿(Artemisia frigida)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和二裂委陵菜(Potentilla bifurca)6种植物为研究对象...     

模拟氮沉降对草甸草原中小型土壤节肢动物群落的影响

为了解析氮沉降对草甸草原中小型土壤节肢动物群落结构的影响,于2010年在内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗贝加尔草甸草原设计了模拟氮沉降试验,研究了在8个氮沉降梯度N0(对照)、N15、N30、N50、N100、N150、N200和N300下土壤动物群落结构和多样性的变化以及与环境因子之间的关系。土壤动物于2019年牧草返青期(5月)、生长期(8月)和枯黄期(9月末)分别采集。结果表明,中小型土壤节肢动物具有明显的表聚特征,但随着施氮量的增加土壤动物群落有向深层土壤迁移的趋势。试验区植被生长期良好的水热条件更适合中小型土壤节肢动物群落发展。N200和N300处理下的土壤动物个体数、类群数及多样性指数均显著高于对照与氮沉降较低处理(P<0.05)。依据土壤动物优势类群和常见类群分布情况,采用主成分分析(PCA)将氮梯度划分为3组,N0～N150处理一组,N200和N300各为一组,研究表明N200分布类群最多。冗余分析(RDA)表明,速效钾、全氮、NO–3–N、p H、有机质和含水量是影响土壤动物群落分布的主要环境因子。总体而言,氮沉降对土壤动物群落发展有促进作用,但是存在阈值,本研究中氮沉...     

封育刈割放牧对草地植被的影响

通过年定位试验研究,比较全面地总结了在封育,刈割,放牧等不同条件的影响下,草地植牟群落结构和生物量的一系列变化,以及草地植被动态变化过程。     

祁连山北坡草甸草原地上生物量与土壤理化性质的关系

为了揭示祁连山北坡草甸草原的地上生物量与土壤理化性质的关系,在祁连山北坡东、中、西部选择了三个典型样地,连续收集了两个生长季的野外采样数据,开展植物地上生物量与土壤理化性质的关系研究。结果表明:（1）2014年生长季每个样地的地上总生物量均大于2013年生长季的,且两个生长季的地上总生物量从东到西均依次增加;（2）土壤含水量、土壤温度、土壤有机质、有效钾、pH值在不同样地、不同生长季、不同土层差异性明显,而土壤碱解氮、有效磷相对稳定,差异性不明显;（3）地上生物量与土壤温度呈显著正相关,与土壤水分相关性不明显,与有效磷呈极显著正相关,与pH值呈显著正相关,对地上生物量影响较大的因子是地温、有效磷以及pH值。土壤养分主要通过影响土壤的理化性质来决定植被的生长,进而影响植物的生物量。     

希拉穆仁草原不同放牧强度对植被群落特征和土壤团聚体的影响

[目的] 为探究草原不同放牧强度下植被群落的改变,解析群落特征变化对土壤团聚体的影响。[方法] 以希拉穆仁荒漠草原控制放牧试验区为研究对象,采用野外调查、室内分析相结合的方法,分析轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和禁牧(CK)下植被群落特征和土壤团聚体特征及二者的关系,揭示植物群落变化对土壤团聚体的影响。[结果] (1)植物群落物种数随放牧强度的增加而增加,LG的群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')和Simpson优势度指数(D)显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。地上生物量随放牧强度的增加而降低,HG的地上生物量显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。不同放牧强度下地下生物量差异显著,且不同土层的地下生物量均以LG最高。(2)平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与大团聚体含量一致,在0—5, 5—10 cm土层表现为随放牧强度的增加先增加后降低再增加(LG最高、MG最低)。(3)群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')、Pielous均匀度指数(J'')、地上生物量、容重是影响大团聚体含量、MWD和GMD的显著性因子(p＜0.05)。[结论] 放牧强度对土壤团聚体稳定性具有负反馈调节作用,主要通过影响植被群落多样性指数(H''和J'')、地上生物量、土壤容重的变化而引起土壤团聚体稳定性的变化。该结果为希拉穆仁草原放牧强度选择及生态恢复工作提供理论支撑和科学依据。     

放牧对荒漠草原植物生物量及土壤养分的影响

以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨放牧对荒漠草原植物多样性、 生物量及土壤养分特征的影响。结果表明, 放牧对荒漠草原植物群落多样性、 均匀度和丰富度影响显著。植物群落多样性和均匀度随着放牧强度的增加均呈先增加后降低的趋势,在轻度放牧达到最大值。同围封禁牧相比,重度、 中度和轻度放牧草地的植物地上和地下部生物量显著降低,分别降低了43.8%、 42.0%、 15.4% 和 27.7%、16.2%、11.9%。土壤有机碳随着放牧强度的增加而降低,而土壤全氮含量随着放牧强度的增加呈先增加后降低的趋势。围封禁牧草地土壤有机碳比重度放牧增加了18.1%,而土壤全磷、 速效磷和全钾含量分别降低了 21.1%、 51.9% 和 11.0%。土壤有机碳含量对植物群落地上和地下部生物量的影响大于土壤全氮、 全磷、 全钾、 速效磷和速效钾。放牧干扰下荒漠草原土壤环境及其养分含量,能在一定程度上反映植物群落多样性和生物量的变化。     

Effects of seasonal grazing on soil respiration in alpine meadow on the Tibetan plateau

Little research has been conducted on how to balance plant production and soil respiration (Rs) under seasonal grazing patterns in alpine meadows. Our results from 2009 to 2012 showed that warm season grazing (WG) from June to September significantly increased aboveground net primary production compared with no‐grazing (NG), except in 2010, and compared with cold season grazing (CG) except in 2012, while there were no significant differences between NG and CG except in 2009. In both WG and CG treatments, grazing increased root biomass at 0–40 cm depth compared with NG, except in 2011. WG and CG only significantly increased seasonal Rs in 2009. Daily Rs was mainly affected by soil temperature, which explained 40–49% of the variation in daily Rs for all grazing treatments. Seasonal Rs from July to September was significantly influenced by soil temperature and root biomass, which explained 55% of the variation in seasonal Rs for all grazing treatments. Therefore, relative to NG, regardless of WG and CG, moderate grazing significantly increased plant production and had little influence on soil respiration in this alpine region.     

有机肥施用对农田中小型土壤动物群落的影响

2016年玉米生长季6～9月,以农田土壤为研究对象,设置了有机肥4个不同施用量处理,即0 kg·hm~(-2)(CK)、15 000 kg·hm~(-2)(OF1)、30 000 kg·hm~(-2)(OF2)、45 000 kg·hm~(-2)(OF3),并对其中小型土壤动物群落及其多样性的变化进行调查研究。研究结果表明,1)从试验样地共捕获中小型土壤动物2 821只,其中:OF处理显著提高了中小型土壤动物个体密度(P0.05),OF1、OF2和OF3处理分别较CK提高2.28%、31.93%和60.70%;有机肥施用有降低类群数的趋势,但无显著差异(P0.05);2)各处理对中小型土壤动物多样性指数无显著影响(P0.05);3)农田中小型土壤动物具有明显表聚性,各处理0～10 cm土层的个体密度和类群数显著高于10～20和20～30 cm土层的个体密度(P0.05)。有机肥施用对农田中小型土壤动物具有一定的影响,有机肥对土壤的影响是深远的,目前的结果着重表现在对个体密度的影响较大,对多样性的变化,需要长期观测。     

遥感和GPS支持的高山草甸土草地盖度精确量化研究

The principles of remotely estimating grassland cover density in an alpine meadow soil from space lie in the synchronous collection of in situ samples with the satellite pass and statistically linking these cover densities to their image properties according to their geographic coordinates. The principles and procedures for quantifying grassland cover density from satellite image data were presented with an example from Qinghai Lake, China demonstrating how quantification could be made more accurate through the integrated use of remote sensing and global positioning systems （GPS）. An empirical model was applied to an entire satellite image to convert pixel values into ground cover density. Satellite data based on 68 field samples was used to produce a map of ten cover densities. After calibration a strong linear regression relationship （r^2 = 0.745） between pixel values on the satellite image and in situ measured grassland cover density was established with an 89% accuracy level. However, to minimize positional uncertainty of field samples, integrated use of hyperspatial satellite data and GPS could be utilized. This integration could reduce disparity in ground and space sampling intervals, and improve future quantification accuracy even more.     

不同叶面积指数遥感产品在呼伦贝尔草甸草原的应用对比

叶面积指数(leaf area index,LAI)是植被生理过程模拟的重要参数之一,对植被气候关系、全球气候变化研究等具有重要的意义。近年来LAI产品越来越多,这些产品的精度、区域适用性都不相同。为了选择适用于呼伦贝尔典型草甸草原的LAI产品,为以后在呼伦贝尔展开工作提供便利,该文以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究区域,利用2013年6-8月6期地面试验数据,以HJ-1A/B CCD高分辨率影像为中间桥梁建立植被指数SR与LAI的统计模型,反演得到LAI参考图像,对研究区域内与地面试验同期的MODIS LAI和GLASS LAI、GEOV1 LAI产品分别进行了直接验证与交叉验证。结果显示,3个LAI产品均存在高估现象,以GLASS LAI最为显著约高估41%,其次是MODIS LAI约高估了32%。GEOV1 LAI产品准确性最高,RMSE=0.289 MAE=0.216。GLASS LAI与GEOV1 LAI产品的相关性最好(R2=0.6465)。通过对比全年LAI产品发现,3个产品具有良好的时序一致性。GLASS LAI呈现为平滑曲线,高估现象主要存在于LAI值较小时。MODIS LAI最不稳定性,波动性较大。GEOV1 LAI产品在第133天至第201天这段时间内LAI值比其他两个产品的LAI值小;在第202天后GEOV1 LAI值与GLASS LAI值相差无几,高于MODIS LAI。根据对比分析结果,GEOV1 LAI产品最适用于呼伦贝尔典型草甸草原。通过提取质量控制层数据,确定云覆盖不是影响LAI异常的原因。     

刈割对草甸草原土壤微生物化学计量特征的影响

以内蒙古呼伦贝尔草甸草原作为研究对象,探讨土壤微生物化学计量特征在不同刈割频次处理下的变化规律,以期为草原资源的可持续利用提供理论依据。试验设有6个处理,对照区(CK)、1年1割(M1)、2年1割(M2)、3年1割(M3)、6年1割(M6)和12年1割(M12),每个刈割处理设置3个重复。2018年8月中旬在样地内随机设置3个样方,在样方内随机设置3个取样点,分别按0～10、10～20、20～30 cm土层进行均一采样,将土样按层次充分混合并带回实验室,采用氯仿熏蒸法对样品进行处理后,进行土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量的测定。研究结果表明:刈割没有显著影响MBC、MBN、MBP含量及其化学计量比,表明刈割处理下微生物系统具有相对的稳定性。从6个处理的平均值整体来看,MBC、MBN、MBP含量以及微生物生物量C∶N、C∶P(MBC∶N、MBC∶P)随刈割间隔延长呈现先升高后下降的趋势,并在M2和M3处最高;本研究区各处理梯度MBC∶P平均值大于30,比值较高,微生物生物量N∶P(MBN∶P)低于全球平均水平(6.9或5.6)。由于刈割一般在生长季后期进行,对草原生态系的影响比传统刈割要小得多,因此对MBC、MBN、MBP含量及其化学计量比的影响不明显,但适当的刈割不仅利于微生物的繁殖和根系的生长,而且对草原生态系统生产力以及植被群落产生积极影响,进而影响草地生态系统的结构和功能,因此应进行适宜的刈割。     

不同放牧强度对呼伦贝尔羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤中较为活跃的化学组分,能反映土壤有机碳(SOC)的有效性,可作为土壤质量和肥力的指示性指标。研究探讨放牧干扰对羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响,从而了解放牧对草地生态系统中碳循环的影响机制,旨在为退化草地生态恢复过程提供理论支撑。依托于呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站的长期肉牛放牧平台,分析6种不同放牧强度[不放牧(G0.00)、较轻度放牧(G0.23)、轻度放牧(G0.34)、中度放牧(G0.46)、重度放牧(G0.69)、极重度放牧(G0.92)]下羊草草甸草原土壤活性有机碳的变化,并探讨其相关性。结果表明:(1)土壤有机碳和活性碳组分的含量在不同土层间差异显著,随着土层深度的增加,SOC和活性有机碳[颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)]含量均显著降低。(2)不同土层活性有机碳占比与放牧强度呈线性正相关,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳占比也随之增加,不同放牧强度不同土层下土壤各形态活性有机碳占比呈POC>EOC>MBC>DOC的趋势,且EOC、MBC和POC占比随土壤深度增加而降低。(3)随着放牧强度的增加,植被群落地上生物量、地下生物量和土壤水分均呈下降趋势。(4)放牧强度与SOC和DOC呈显著负相关;植被群落地上生物量与土壤碳组分间呈显著正相关;地下生物量与DOC之间呈极显著正相关;土壤温度与POC呈显著负相关;土壤水分与POC呈极显著正相关,与SOC之间呈显著正相关。研究表明:放牧会降低地上生物量、地下生物量和土壤水分,适度放牧不仅能增加土壤有机碳和活性碳组分,而且能增加土壤活性碳占比,且符合中度干扰     

内蒙古典型草原区退耕方式对植物群落特征与土壤特性的影响

退耕后不恰当的植被建设会严重影响植物群落演替及土壤性质.本文以内蒙古太仆寺旗境内典型草原为研究区,以天然草地为对照,研究退耕后自然恢复与人工种草2种退耕方式对植物群落特征及土壤性状的影响,揭示不同退耕方式的生态恢复效应.通过样方法调查不同退耕方式草地的盖度、生物量和多样性特征,并对土壤密度、机械组成及养分含量等进行了室内测定分析.结果表明:1)植物群落多样性、盖度、地上及地下生物量均表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地,且相比于人工种草,自然恢复草地的物种组成与天然草地更为相似;2)不同退耕方式影响下土壤性质的差异主要集中在表层0～10 cm;3)在表层0～ 10 cm,土壤密度及砂粒含量表现为人工种草＞自然恢复＞天然草地,而土壤黏粒、有机质(SOM)及全氮(TN)含量则表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地.以上结果说明,在内蒙太仆寺旗退耕后采用自然恢复方式比人工种草更有助于改善土壤理化性质、建立稳定的植被系统.经过12年的恢复,退耕草地(人工种草与自然恢复草地)仍未恢复到天然草地的水平.     

呼伦贝尔草甸草原不同显热通量观测方法比较

显热通量（sensible heat flux，H）是反映地表湍流运动的重要参数，准确获取该参数对于区域内热量交换规律的认识和农业生产及水资源的有效管理具有重要意义。涡动相关仪（eddy covariance system，EC）和大孔径闪烁仪（large aperture scintillometer，LAS）是目前生态系统水热通量的主要测量手段，但两者观测范围的空间尺度存在差异。该研究以呼伦贝尔草甸草原生态系统为对象，通过对比分析两种方法观测的显热通量（H_LAS和H_EC）变化特征，对两者之间的差异（ΔH）及产生原因进行探究，并且定量研究了不同因子对ΔH的影响程度。结果表明，在不同时间尺度内，H_LAS和H_EC的变化趋势基本一致，显热通量主要受到净辐射的驱动作用，同时ΔH与净辐射存在正相关性；对应时刻H_LAS和H_EC之间线性回归方程斜率为1.13，拟合优度R²为0.81，说明大孔径闪烁仪在草甸草原区有着很好的适用性；EC能量平衡闭合程度会影响H_LAS和H_EC之间差异，剔除能量平衡闭合率（energy balance ratio，EBR）小于0.8的数据后，H_LAS和H_EC之间线性回归方程斜率减小至1.05，说明能量平衡闭合程度越高ΔH越小；净辐射（net radiation，R_n）、风速（wind speed，WS）、波文比（Bowen ratio，Bowen）和饱和水汽压差（saturated water vapor pressure difference，VPD）与ΔH之间相关性显著，是ΔH的主要气象环境因子；ΔH单个影响因子的解释能力从高到低依次为净辐射、风速、EC能量平衡闭合率、饱和水汽压差、波文比，任意两个不同影响因子之间均呈现双因子增强作用，解释能力较高的交互影响因子为净辐射/风速和风速/波文比。研究结果有利于准确理解LAS与EC显热通量观测过程中的空间尺度效应，同时可为区域尺度扩展和遥感地面验证过程中通量数据的质量控制提供科学参考依据。