黄河源高寒湿地有机碳组分对不同退化程度的响应

本研究以黄河源区玛沁县大武滩不同退化高寒湿地为研究对象,分层采集冻融丘和丘间土层样品,分析土壤有机碳组分的变化及其与土壤因子的关系。结果表明：冻融丘和丘间各层轻组分有机碳、重组分有机碳、可溶性有机碳、微生物碳含量随着退化程度的加剧下降,且在未退化与轻度退化、重度退化样地冻融丘0~10 cm土层间差异显著（P<0.05）,冻融丘对退化比丘间敏感;土壤重组分有机碳含量占总有机碳含量的94.00%以上,是有机碳的最主要组成部分;随着退化程度的加剧,冻融丘和丘间土壤微生物碳占比显著减少（P<0.05）,对高寒湿地退化的响应敏感;土壤含水量与有机碳、轻组分有机碳、重组分有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量呈正相关关系。综上所述,高寒湿地退化导致有机碳组分减少,重组分有机碳含量和占比可作为反映土壤有机碳库变化的关键指标,微生物碳含量和占比可作为反映高寒湿地退化的关键指标,均可为高寒湿地生态系统碳库和恢复机理的研究提供数据支撑。     

黄河源区高寒草原的植被退化与土壤退化特征

近几年,黄河源区高寒草原退化沙化明显。研究了黄河源区紫花针茅高寒草原在不同退化程度下植物群落、生物量和土壤的特征,结果表明,随着高寒草原退化程度加大,植被盖度、草地质量指数和优良牧草地上生物量比例逐渐下降,草地间的相似性指数减小,植物群落多样性指数和均匀度指数呈单峰式曲线变化规律。随着退化加剧,禾草地上生物量减少显著,杂草类植物地上生物量先增加后减少,而莎草科植物地上生物量的变化不受草地退化程度的影响。高寒草原土壤表层0～20 cm的植物根系随土壤深度的增加而减少,随草地退化程度的加剧呈倒“V”型变化。高寒草原物种多样性与生物量之间呈“V”型变化规律,随着退化程度增加,物种丰富度与生产力的关系由显著正相关转变为负相关。随着高寒草原的退化程度加剧,土壤湿度、土壤有机质、速效磷、硝态氮、速效钾的含量和土壤紧实度都减小。随着高寒草原植被的退化演替,土壤退化越来越严重,贫瘠化不断加剧,到重度退化阶段,旱生沙生植物出现,呈现沙化初始景观。     

三江源退化高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系

为探究三江源不同退化程度高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系,以青海省玛多县地区不同退化程度高寒草原为研究对象,调查植被群落特征,测定土壤微量元素(铁、锰、铜、锌、硼、钼、硒)含量,分析影响高寒草原植被群落退化的关键土壤微量元素。研究结果表明：随着高寒草原退化的加剧,草地盖度逐渐降低,草地多样性、丰富度、地上生物量呈先升高后降低趋势;土壤中微量元素的含量均呈下降趋势;植被群落特征与土壤中铁、锰、铜、锌、硼、硒含量正相关,其中与土壤铁、有效铜、有效硼的含量的关系最为密切。     

黄河源区不同退化阶段高寒草甸植被特征

研究不同退化阶段高寒草甸植被演替以及草地生产力特征,对进一步探究高寒草甸退化机制,科学评估草地状况和退化草地恢复重建具有重要意义。采用野外植被调查,对黄河源区高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度("黑土型")退化草地的植被群落结构、物种组成及生物量等植被特征进行了研究。结果表明:黄河源区高寒草甸共有植物48种;随着高寒草地退化程度的加剧,线叶嵩草、垂穗披碱草、高原早熟禾等优势植物种呈下降趋势,黄帚橐吾、青海刺参和臭蒿等则呈上升趋势。随着高寒草地退化程度的加剧,植被群落物种优势度指数、多样性指数和丰富度指数均呈下降趋势,均匀度指数则无明显变化。将高寒草地植被划分为禾本科、莎草科、龙胆科、菊科、杂类草和毒害草六类,随着草地退化程度的加剧,禾本科、莎草科和龙胆科牧草比例显著降低,菊科和毒害草比例则显著升高。高寒草甸不同退化阶段地上生物量呈"V"形变化,轻度退化草地地上生物量最高,显著高于其他阶段。中度退化草地最低,与未退化、轻度退化和重度退化草地之间差异显著。高寒草甸地下生物量80%以上集中于表层土壤,随着高寒草地退化程度的不断加剧,地下生物量显著降低。     

冻融作用对退化紫花针茅草原有机碳含量及组分的影响

为进一步揭示典型高寒地区紫花针茅草原退化进程中土壤有机碳含量及组分的变化规律,在具有典型特征的高寒草原设置了不同退化程度的研究样地,进行了野外观测、土壤样品采集、室内冻融作用处理,测定了土壤有机碳含量,分析了不同冻结时间、不同冻融循环次数对退化草原土壤有机碳含量及组分的作用规律。结果表明:较长冻结时间处理下,土壤有机碳、轻组有机碳含量呈增加趋势,重组有机碳含量呈减少趋势,从未退化到重度退化,有机碳、轻组有机碳含量增幅范围分别为1.34%～3.00%、7.75%～34.48%,重组有机碳含量减少幅度为1.83%～6.08%;随着冻融循环次数的增加,土壤有机碳、重组有机碳含量总体呈减少趋势,轻组有机碳含量则呈增加趋势,从未退化到重度退化,土壤有机碳、重组有机碳含量减少幅度分别为4.65%～35.68%、10.99%～55.17%,轻组有机碳含量的增幅范围为12.41%～51.11%。说明不同冻结时间、不同冻融循环次数对不同退化程度草地土壤有机碳含量及组分的影响不同,冻融循环次数总体上较冻结时间对土壤有机碳含量及组分的影响更明显;草地退化程度不同,对冻结时间、冻融循环次数的响应不同,冻结时间、冻融循环次数对重度退化程度草地土壤有机碳含量及组分的影响更显著,反映出高寒草原退化程度越重、土壤冻融循环次数越多越不利于草地土壤有机碳的稳定,并对土壤碳循环过程产生影响。     

称多县清水河乡典型退化草地调查研究

对玉树州称多县清水河乡典型退化草地不同退化梯度高寒草甸的群落结构持征、土壤养分和退化成因等进行了调查研究。结果表明,4种不同退化梯度的草地中,植物的物种多样性、土壤养分和含水量等均随退化程度的加剧而降低;原生植被和轻度退化草地是受害轻微的退化草地生态系统;重度退化草地和极度（“黑土型”）退化草地是受害程度极大的退化草地生态系统。     

拉脊山亚高寒草甸退化程度对土壤养分影响的研究

对亚高寒草甸土壤因素的调查分析,结果表明:全氮和全钾含量随退化程度的加深而减小,依次是轻度退化、中度退化和极度退化。随着草地退化程度的加剧,地上、地下生物量以及土壤全氮、全钾的含量也随之下降。不同退化程度间土壤全磷含量变化不明显,各层次之间虽然有上升趋势,但变化较小。全磷在土壤剖面中分布较均匀,说明退化强度对高山草甸草原土土壤全磷的影响相对较小。高寒草甸生态系统的恶化,不仅使群落物种组成发生了巨大变化,而且导致物种多样性发生改变,这与过度放牧和环境因子的影响程度有着密切的关系。     

137Cs示踪法在东北松嫩平原土壤侵蚀定量评价中的应用

根据不同退化程度草原和不同开垦年限农田土壤137Cs放射强度分析结果表明:与轻度退化草原相比,中度退化和重度退化中的137Cs放射强度分别下降了21%和52%。草原土壤开垦后,137Cs放射强度明显下降,开垦7年、15年、33年后,137Cs的放射强度分别只有轻度退化草原的37%、31%和26%。相关分析表明,伴随着土壤侵蚀的发生,土壤有机质含量、全N含量以及阳离子交换量下降。137Cs放射强度与土壤有机碳、土壤全N、交换性K和阳离子交换量呈极显著的正相关。     

放牧强度对内蒙古温性草甸草原土壤碳、氮及其转化的影响

在锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗温性草甸草原研究不同放牧强度(禁牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)对土壤含水量、容重、全碳、全氮、全磷、总有机碳和硝态氮含量的影响及土壤碳、氮转化特征。结果表明：(1)随着放牧强度增加,温性草甸草原地下生物量呈现下降趋势,表层(0～10cm)土壤容重降低,而深层(10～40cm)土壤容重增加;(2)轻度放牧导致土壤全碳、全氮和全磷含量增加;放牧导致总有机碳和硝态氮向深层土壤的转移量增加,总有机碳含量在轻度放牧和中度放牧呈增加、重度放牧呈降低的变化趋势;表层(0～10cm)土壤硝态氮含量极显著增加,重度放牧其含量最高,深层(10～40cm)土壤养分含量均为重度放牧最高;(3)随放牧强度增加,土壤容重、总有机碳、硝态氮含量、碳氮比、碳磷比和氮磷比与其他指标相关性增加。综上,随着放牧强度的增加,轻度和中度放牧对温性草甸草原土壤碳、氮的影响较大,重度放牧时呈稳定或下降趋势。     

拉脊山亚高寒草甸退化程度对土壤养分影响的研究

对亚高寒草甸土壤因素的调查分析，结果表明：全氮和全钾含量随退化程度的加深而减小。依次是轻度退化、中度退化和极度退化。随着草地退化程度的加剧，地上、地下生物量以及土壤全氮、全钾的含量也随之下降。不同退化程度间土壤全磷含量变化不明显，各层次之间虽然有上升趋势，但变化较小。全磷在土壤剖面中分布较均匀，说明退化强度对高山草甸草原土土壤全磷的影响相对较小。高寒草甸生态系统的恶化，不仅使群落物种组成发生了巨大变化，而且导致物种多样性发生改变，这与过度放牧和环境因子的影响程度有着密切的关系。     

不同退化程度高寒草甸土壤团聚体及其有机碳分布特征

为探究退化对高寒草甸土壤质量的影响,在甘肃省天祝藏族自治县金强河高寒草甸范围内设置未退化、轻度退化、中度退化、重度退化4个退化梯度,采用干筛法研究了不同退化程度高寒草甸0～30 cm土层土壤团聚体及其有机碳分布特征。结果表明：粒径>5 mm的团聚体含量随退化加剧显著降低,<0.25 mm粒级团聚体含量随退化加剧显著升高。大团聚体含量、平均重量直径及几何平均直径随退化加剧逐渐降低。团聚体有机碳含量随退化加剧呈先增加后降低趋势,大团聚体中0.25～0.5 mm粒级团聚体有机碳含量最高,各粒级团聚体有机碳含量均随土层加深而降低。未退化草地对有机碳的贡献率主要是> 5 mm粒级的团聚体,退化加剧,<0.25 mm的微团聚体对有机碳的贡献率逐渐升高。双因素分析表明退化程度与土壤深度的交互作用对团聚体分布、团聚体有机碳含量及有机碳贡献率有显著影响。草地退化导致土壤结构稳定性下降,大团聚体占比降低,对有机碳的贡献率减小。研究结果可从土壤团聚体及有机碳角度对退化草地的治理及可持续利用提供理论指导。     

不同放牧退化程度的大针茅典型草原有机碳储量特征

以内蒙古大针茅典型草原不同放牧退化程度样地为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系、土壤中有机碳,研究草原植被—土壤系统有机碳储量变化规律,从碳储量角度为合理利用草原提供指导。研究结果表明:(1)不同退化程度典型草原地上植物有机碳储量为25.67~65.26g/m2,凋落物有机碳储量为9.86~39.35g/m2,且对照和轻度退化样地均显著高于中度和重度退化样地;(2)根系(0~40cm)有机碳储量为436.84~848.17g/m2,土壤(0~40cm)有机碳储量为5773.37~6575.42g/m2,且轻度退化样地均显著高于其他样地;(3)植被—土壤系统的有机碳储量为6245.75~7509.33g/m2,从大到小依次为LDMDCKHD,87.56%~92.44%储存于土壤中,表明适度放牧利用有利于发挥草原生态系统的碳汇功能。     

高寒嵩草草甸不同退化梯度下生态系统光合和呼吸响应特征

青藏高原高寒草甸生态地位突出但退化严重,其植被光合和系统呼吸特征如何响应仍不清楚。于植被生长的旺盛期(7月中旬~8月中旬)在青藏高原祁连山南麓分别选取原生草地、中度退化和重度退化3类高寒草甸,使用自制同化箱和LI-6400便携式光合仪测定生态系统CO2净交换(NEE)、生态系统暗呼吸(RES)和生态系统初级光合(GEP),研究退化程度对高寒嵩草草甸生态系统CO2通量的影响特征。结果表明不同退化程度的NEE、RES和GEP的单峰日变化格局没有明显差异,日极值出现时间相近。日均NEE和日均RES随着退化加剧逐渐升高,重度退化较原生草地分别显著(P0.05)升高了41.8%和12.2%。日均GEP略有下降。退化降低了RES的温度敏感度(Q10),提高了群落表观光量子产额(a),但对系统潜在CO2最大同化速率(Pmax)无明显影响。在植被生长旺盛期,高寒草甸生态系统碳收支对退化的响应主要表现在系统的呼吸强度而非群落光合速率。     

退化程度对三江源泽库高寒草甸土壤理化性质及持水能力的影响

通过野外原位测定和室内分析相结合的方法,分析了不同退化程度对高寒草甸土壤理化特征及持水能力的影响。结果表明:(1)高寒草甸草毡层的退化消失显著降低了土壤抗蚀能力。从原生植被至中度退化阶段,高寒草甸土壤硬度和抗剪强度逐渐增加,至重度退化阶段二者急剧下降(P0.05)。(2)随着退化程度的加剧,高寒草甸土壤呈现贫瘠化。同时,随着土壤深度的增加,退化程度对土壤有机碳和全氮的影响作用逐步减弱。(3)退化程度对高寒草甸土壤持水能力的影响作用随深度的增加而降低,其对表层土壤持水能力的影响最为显著。从原生植被至中度退化阶段,0~10cm土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量呈增加趋势,至重度退化阶段,三者均显著降低。地表草毡层是保持高寒草甸土壤肥力、抗侵蚀能力和水源涵养功能的关键。     

不同沙化程度高寒草地土壤团聚体有机碳含量特征

为了解高寒沙化草地土壤团聚体组成及其有机碳含量变化特征,对若尔盖四种不同沙化程度的高寒草地土壤团聚体有机碳进行了比较分析。结果表明:在川西北高寒草地中,随着草地沙化程度加剧,土壤中团聚体组成变化明显。当高寒草地从中度沙化向重度沙化转变阶段,≤0.25mm粒级团聚体的增加及0.5-2mm粒级团聚体的减少都较为显著。随着草地沙化程度的增加,土壤各粒级团聚体有机碳含量总体呈下降趋势,并且土壤团聚体有机碳含量的显著下降发生在草地从中度沙化向重度沙化转变阶段。     

三江源退化高寒草原植物种间亲和性和土壤团聚体特征

为研究三江源地区不同退化程度的高寒草原土壤团聚体和种间亲和性特征,以轻度、中度、重度和极度退化草地为研究对象,对土壤特征和群落特征进行测定。结果表明：随着退化程度的加剧,同一土层相同粒径土壤颗粒的分形维数逐渐减小,>0.5 mm粒径土壤团聚体占比下降、平均重量直径减小,<0.5 mm粒径土壤颗粒的平均重量直径增大,各粒径团聚体分布受土层深度影响较小;中度退化草地物种多样性最高,其种间相关性也最为复杂;随退化程度加剧,正联结种对占比增大,而负联结种对占比下降,种对间的相关性和性质也发生显著变化;退化过程中土壤沙化明显,群落建群种发生变化、杂类草比例显著增加,种对间相关性趋于简单,种间竞争强度逐渐降低。因此,在草地退化过程中维持群落种间亲和性,可有效遏制土壤沙化和草原进一步退化。     

不同退化阶段高寒草甸草地土壤钾素的变化分析

通过野外实地取样,对轻度、中度、重度和极度退化的天祝高寒草甸草地0～10,10～20和20～30cm土层的土壤样品进行测定与分析,结果表明:(1)同一土层不同退化阶段草地,土壤全钾含量差异显著(P<0.05),呈"轻度>中度>重度>极度"的变化规律,速效钾含量中度和重度退化草地显著高于轻度和极度退化草地,轻度退化草地速效钾含量最少;(2)不同土层同一退化阶段草地,随着土层的加深,土壤全钾和速效钾含量均呈下降趋势,其中,各土层钾含量变化差异不显著(P>0.05)。     

枯落物添加对三江源区退化高寒草甸土壤碳矿化的影响

为明确高寒草甸退化后植被群落结构改变对土壤碳矿化特征的影响，以不同退化梯度高寒草甸表层土壤为研究对象，通过室内恒温培养203 d研究了不同功能群枯落物添加对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：随退化程度加剧，土壤有机碳累积矿化量呈先增加后降低的非线性响应趋势；枯落物添加分别显著增加了未退化、轻度退化、中度退化以及重度退化草甸土壤有机碳的累积矿化量约102.04%，58.71%，70.68%和181.32%，但同一退化梯度不同枯落物添加对土壤有机碳累积矿化量的影响不存在显著差异。进一步分析发现，随着培养前土壤有机碳、总氮含量以及pH值的增加，土壤有机碳矿化累积量呈先增加后降低的趋势，而枯落物添加可以改变土壤有机碳矿化累积量对土壤本底碳氮含量以及pH值的响应程度。总之，三江源区退化高寒草甸植被群落结构的改变显著影响了土壤有机碳矿化特征。     

青藏高原高寒草甸的植被退化与土壤退化特征研究

对青藏高原典型高寒草甸在不同退化程度下植物群落、生物量和土壤特征的研究结果表明,随着高寒草甸退化程度加大,植被盖度、草地质量指数和优良牧草地上生物量比例逐渐下降,草地间的相似性指数减小,而植物群落多样性指数和均匀度指数在中度退化阶段最高,随着退化程度加大,呈单峰式曲线变化规律.地上总生物量在轻度退化阶段最高,在极度退化阶段最低,随着退化加剧,杂草生物量显著增加,而莎草和禾草生物量显著减少.地下总生物量(0～40 cm)、莎草和禾草地下生物量随着草地退化程度的加重而递减,杂类草地下生物量的变化则是逐渐上升,至极度退化阶段有所降低.随着退化程度加剧,分布在各层的植物根系量越来越少,地下根系具有浅层化特点.各类群地上、地下生物量之间均为正相关,达到显著水平.随着草地退化程度的加大,土壤有机质、速效磷、速效钾和交换性锰的含量以及土壤坚实度、湿度都减小,土壤容重增加.土壤速效氮含量在极度退化阶段不能满足植物生长的需要.随高寒草甸退化程度加大,有机质含量在表层土壤中流失严重.在各个退化阶段,有效锌和交换性锰的含量均能满足植物生长的需求,而有效铜含量偏低,对牧草生长不利.随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.     

祁连山东段不同退化高寒草甸土壤有机碳密度研究

于2008年在祁连山东段天祝地区选取轻度、中度和重度3个不同退化程度的高寒草地,以土壤有机碳密度为研究对象,探讨高寒草地在不同退化程度干扰下土壤有机碳密度的变化特征。结果表明:随着高寒草地退化程度的加重,土壤含水量降低,容重和pH值增大;土壤有机质和全氮有相似的变化趋势,中度与轻度或重度退化草地土壤有机质和全氮差异显著(P<0.05);土壤有机碳密度在0-10 cm土层显著高于其他土层(P<0.05),并随着土层加深有显著的垂直变化趋势;不同退化程度草地在0-30 cm土层总土壤有机碳密度表现为中度>轻度>重度退化草地。