青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应

以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P＜0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P＜0.01)和总生物量(R=0.888,P＜0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P＜0.05)在6月份较地下生物量(P＞0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.     

放牧制度对伊犁山地草甸植被特征及新疆细毛羊体重的影响

采用小区控制放牧试验,研究了划区轮牧、自由放牧对伊犁禾草+杂类草山地草甸植被特征及其细毛羊体重的影响.结果表明,与不放牧对照相比,两种放牧方式均显著降低了山地草甸群落盖度、可食牧草和毒害草产量、群落功能群多样性及各植物功能群的高度、盖度、产量(P＜0.05),增加了可食牧草的密度.划区轮牧条件下山地草甸群落盖度显著高于自由放牧区(P＜0.05),可食牧草产量、毒害草产量、密度及各植物功能群的高度、盖度、密度和产量在两种放牧制度间差异不显著(P＞0.05),但划区轮牧有利于多年生禾草类、多年生莎草类及有害植物类的生长发育,不利于有毒植物的生长发育.与自由放牧比,划区轮牧下每只新疆细毛羊体重增加1.3～2.1 kg,但两种放牧制度间差异不显著(P＞0.05).     

基于功能群性状的伊犁河谷那拉提山地草甸群落组合定量分析

选择伊犁河谷新源县那拉提山地草甸群落割草地实验区进行调查采样,基于草地群落物种多样性组合将其划分为禾草类、豆科类和杂草类,将功能群性状划分为多度、高度、盖度和生物量,研究结果概括如下:群落尺度功能群多样性Shannon-Wiener指数年际变化显著(P0.05)。禾草类的多度、高度、盖度和生物量年际变化不显著(P0.05);杂草类的多度和高度年际变化显著(P0.05),盖度和生物量年际变化不显著(P0.05);豆科类的多度年际变化显著(P0.05),高度、盖度、生物量年际变化不显著(P0.05)。禾草类的相对高度、相对盖度、相对生物量分别显著(P0.01)大于杂草类和豆科类的相应值,杂草类的相对多度显著(P0.01)大于禾草类和豆科类的相对多度。禾草类SDR显著度显著(P0.01)大于杂草类SDR和豆科类SDR;杂草类SDR显著(P0.01)大于豆科类SDR。     

天山北坡中段家庭牧场典型牧户草场植被特征分析

[目的]比较分析“暖季放牧、冷季舍饲”生产经营方式与传统自由放牧方式下草地植物群落变化特征,为典型草原家庭牧场选择一种相对合理的草地利用方式提供科学依据.[方法]以天山北坡中段的昌吉市阿什里哈萨克民族乡为研究区域,选择典型牧户,采用人户调查与现场实测相结合的方法.[结果](1)随着放牧时间的延续,家庭牧场示范户和对照户群落盖度、高度、密度及地上生物量均呈先增加-后降低的趋势,7月、8月达到最高值.不同月份草地群落盖度、高度、密度及地上生物量表现为8月＞7月＞6月＞9月.示范户1、示范户2、示范户3与对照户盖度之间差异不显著(P＞0.05);示范户2与对照户高度、密度之间有显著差异(P＜0.05),其余各户之间无显著差异(P＞0.05);示范户1与对照户草场植被地上生物量之间有显著差异(P＜0.05),示范户2与示范户1、3之间有显著差异(P＜0.05).暖季放牧、冷季舍饲和暖季放牧、冷季放牧+补饲等生产经营方式牧户草场的草场植被状况好于传统放牧.(2)草地笼内植物群落盖度、高度、密度、地上生物量分别比笼外提高24.32;、23.1;、12.59;、37.61;.(3)通过围笼封育30 d后对照户笼内可食牧草显著增加.对照户笼内可食牧草产量最高,即191.26g/m2,比示范户1、2、3分别提高39.01;、21.61;、10.67;.示范户1、2、3的笼内不可食牧草产量比对照户分别降低68.32;、24.72;、43.11;,其中示范户1的笼内不可食牧草产量最低,即54.19g/m2,比对照户降低68.32;.[结论]“暖季放牧、冷季舍饲”这种新的生产方式下,天然草地利用状况好于传统的自由放牧,可以有效地减轻草地的压力,保护草原生态环境,改善草原植被状况.     

不同改良措施对草甸草原群落结构和效益影响的研究

[目的]研究不同的改良措施对草甸草原群落结构和效益影响.[方法]对昭苏退化草甸草原打草场实施人为技术措施干预.[结果]各处理草地群落结构、产草量、优良牧草产量均显著提高(P＜0.05),灌溉的各处理显著高于未浇水的;最高地上生物量到来的时间比对照提前10 d左右.各处理间平均产草量指数差异显著(P＜0.05),从大到小依次为:A2B5 ＞A2B6 ＞A2B4 ＞A2B3 ＞A1B6 ＞A1B5 ＞A2B2 ＞A2B1 ＞A1B4 ＞A1B3＞A1B2.灌溉各处理的各因子对产草量影响不同,灌溉+松土的松土因子在6月底～7月初作用最大(20.56;),灌溉的贡献率前期最大(85.49;),而后下降;灌溉+施肥的各处理中,施肥对草地产量的影响前期较大(47.36;～54.47;),而后降低,在最高地上生物量中的作用仅为(6.12;～15.12;),因此水是该区影响草地产量的主导因子.从效益分析,灌溉的效益最高,为912.59元/hm2.[结论]灌溉是轻度退化草甸草原草地最有效的改良措施.     

短期放牧强度对昭苏草甸草原植被特征及多样性影响

采用控制放牧试验,在昭苏研究了短期放牧强度对草甸草原植被特征及多样性的影响.结果表明,放牧后草群高度、盖度及地上生物量均明显降低（P＜0.05）,密度变化不显著,且轻度放牧、中度放牧、重度放牧间植被特征差异不显著（P＞0.05）;放牧显著增加了草原苔草重要值,降低了针茅重要值（P＜0.05）,其余草种相对较为稳定;放牧显著影响了Shannon-wiener指数、Pielous均匀度指数,且轻度放牧下达到最高（P＜0.05）,而对Margalef物种丰富度、Simpson指数、Mclntosh指数、Alatalo均匀度指数影响不显著（P＞0.05）.短期放牧强度对草地植被特征的影响较缓慢,对植被多样性的影响相对较快.     

放牧对山地草甸草地植物多样性与生产力关系的影响

【目的】 研究不同放牧强度下,山地草甸草地植物群落变化,为合理利用该类草地提供科学依据。【方法】 2016~2018年连续3年采用野外取样和室内分析相结合的方法,以天山北坡中段山地草甸草地为研究对象,设置轻度放牧(LG)、重度放牧(HG)和无放牧对照(CK),分析山地草甸草地植物群落数量特征、多样性指数,以及多样性指数与地上生物量间的关系。【结果】 (1)不同放牧强度下山地草甸草地以多年生草本植物为绝对优势,主要优势种有细果苔草(Carex stenocarpa)、溚草(Koeleria cristata)、针茅(Stipa capillata)、醉马草(Achnatherum inebrians);在重度放牧(HG)条件下,家畜首先采食适口性较好的植物,群落中适口性好的植物数量减少,群落优势地位逐步被有毒植物醉马草所替代。(2)CK与LG、HG条件下,随着放牧强度的增加,2016~2018年间植物群落地上生物量、群落高度和盖度呈下降趋势(P<0.05);群落密度在2016~2017年间呈下降趋势(P<0.05)。(3)随着放牧强度的增加,植物群落物种Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数均下降趋势,表现为CK＞LG＞HG;2016~2017年CK、LG、HG之间差异不显著(P＞0.05),2018年CK与LG、HG之间差异显著(P＜0.05)。(4)植物群落Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数与地上生物量在LG、HG和CK条件下,均呈现正线性相关关系(P＜0.05)。【结论】 不同放牧强度下,山地草甸植物群落Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数和Shannon-Wiener多样性指数随放牧强度的增加而降低;群落地上生物量与均匀度指数、多样性指数和丰富度指数均有显著的正线性相关关系(P<0.05)。     

天山北坡典型草地封育围栏效果及其光谱特征分析

[目的]结合地上生物量及盖度分析光谱曲线来研究围栏封育的效果及其光谱的特征.[方法]研究选取了天山北坡荒漠草原草地围栏内外、山地低草草甸草地围栏内外4种类型,采用SVC HR 768地物光谱仪测量草地冠层的光谱反射率,生成光谱曲线;利用目测法测定植被的盖度,利用样方测定的方法测定植被的地上生物量.[结果]围栏封育一定时间后,围栏内的盖度及地上生物量均远远大于围栏外的;2011和2012年荒漠草原草地围栏内及2012年山地低草草甸草地围栏内外的光谱曲线均具有明显的绿色植物的光谱特征,而荒漠草原草地围栏外的反射峰和水分吸收谷都不太明显.[结论]围栏封育对植被恢复具有一定的效果;不同草地类型的光谱曲线存在很大的差异;相同草地围栏内外的光谱曲线也不相同.     

不同放牧强度下塔尔巴哈台山山地草甸植被特征分析

2014年5—7月对塔尔巴哈台山不同放牧强度下的山地草甸样地进行动态监测分析,利用草地的野外实际测定数据,计算了群落盖度、高度、地上生物量以及物种优势度等数量指标,对山地草甸样地3种放牧强度的群落结构和功能指标进行了研究。结果表明:在5—7月,山地草甸草地群落的高度、盖度、地上生物量都随着放牧强度的增大而逐渐降低;可食牧草综合优势度随放牧强度加大而下降,而退化标志物种冷蒿以及一年生植物等呈上升趋势。     

季节放牧对高寒草原植被群落和生物量的影响

为研究不同放牧时段对高寒草原植被群落和生物量的影响,对青海省海北高寒草原的连续放牧地、暖季放牧地以及冷季放牧地进行群落调查、样品采集和统计分析。结果表明:与常年连续放牧相比,暖季放牧和冷季放牧显著提高高寒草原的群落高度、群落盖度和代表性牧草高度;季节性放牧较常年放牧显著增加禾本科生物量、莎草科生物量、地上总生物量和优质牧草产量;地下总生物量变化趋势为冷季放牧暖季放牧连续放牧,其中冷季放牧显著高于常年放牧;冷季放牧地的草地生产力显著高于常年放牧地,但与暖季放牧地的草地生产力差异不显著。在海北高寒草原地区,采用季节性放牧有助于提高高寒草原群落高度、盖度和草地生产力。可以适当鼓励牧民进行季节性放牧,促进天然草地合理利用。     

封育条件下草地光谱反射特征及地上生物量估测

2005年7月至2006年4月,对云南省马龙县封育草地和过牧草地的光谱反射率、草层高度、覆盖度和地上生物量进行了测定,分析了归一化植被指数(NDVI)及比值植被指数(RVI)与地上生物量之间的相关性。结果表明:过牧草地封育1年之后,其草层高度、覆盖度和地上生物量显著增加,光谱反射特征也相应地发生明显变化。450~850 nm范围内,两种草地不同季相条件下在各波段的光谱反射率差异均达到极显著水平(P<0.01),覆盖度及季节变化对近红外波段的影响明显大于可见光波段。旺盛生长期(7月)和枯黄期(11月),封育草地具有植被反射型特征,而自由放牧草地表现为植被-土壤型;返青期(4月)两种草地均表现为土壤型。过牧草地地上生物量与两种植被指数之间无显著相关性。封育草地地上生物量与NDVI,RVI之间存在显著的(P<0.05)非线性相关,旺盛生长期和返青期NDVI与地上生物量的相关性强于RVI,枯黄期RVI与地上生物量相关性强于NDVI。     

封育条件下草地光谱反射特征及地上生物量估测*

 2005年7月至2006年4月,对云南省马龙县封育草地和过牧草地的光谱反射率、草层高度、覆盖度和地上生物量进行了测定,分析了归一化植被指数（NDVI）及比值植被指数（RVI）与地上生物量之间的相关性。结果表明:过牧草地封育1年之后,其草层高度、覆盖度和地上生物量显著增加,光谱反射特征也相应地发生明显变化。450~850 nm范围内,两种草地不同季相条件下在各波段的光谱反射率差异均达到极显著水平（P＜0.01）,覆盖度及季节变化对近红外波段的影响明显大于可见光波段。旺盛生长期（7月）和枯黄期（11月）,封育草地具有植被反射型特征,而自由放牧草地表现为植被-土壤型;返青期（4月）两种草地均表现为土壤型。过牧草地地上生物量与两种植被指数之间无显著相关性。封育草地地上生物量与NDVI,RVI之间存在显著的（P＜0.05）非线性相关,旺盛生长期和返青期NDVI与地上生物量的相关性强于RVI,枯黄期RVI与地上生物量相关性强于NDVI。     

新疆西部天然草地生物量与根冠比特征

【目的】 研究新疆西部主要天然草地类型地上、地下生物量和根冠比的特征,为草地碳储量研究提供基础数据与理论依据。【方法】 通过典型样地调查,测定新疆西部4种主要天然草地类型的地上生物量、凋落物生物量和地下生物量,分析不同草地类型的生物量和根冠比特征。【结果】 新疆西部天然草地中,低地盐化草甸和温性荒漠草地地上活体生物量相对较高,分别为121.27和110.78 g/m²,是温性荒漠草原的2.21和2.02倍;高寒荒漠草原草地地下生物量相对最大,为2 517.77 g/m²,分别是其他草地类型的1.39、2.12和3.85倍;高寒荒漠草原草地的总生物量相对最大,达到了2 578.49 g/m²,草地总生物量最小的温性荒漠为777.92 g/m²。不同组分生物量中地下根系的生物量分别占到总生物量的89.90%、97.65%、96.77%和84.16%,各类草地中高寒荒漠草原和温性荒漠草原草地的根冠比相对较大,分别为41.58和32.79,显著高于低地盐化草甸和温性荒漠草地,差异显著(P<0.05)。【结论】 新疆西部4种天然草地类型地上活体生物量的大小顺序为:低地盐化草甸＞温性荒漠＞高寒荒漠草原＞温性荒漠草原;而其地下生物量、总生物量和根冠比的特征均表现为:高寒荒漠草原＞温性荒漠草原＞低地盐化草甸＞温性荒漠,各类草地不同组分生物量的占比特征均表现为:地下根系＞地上活体＞凋落物。     

基于TWINSPAN分类的三江源区称多县高寒草甸退化研究

采用双向指示种分析法(two-way indicator species analysis,TWINSPAN),选择了植被盖度、优良牧草比例、毒杂草比例、地上生物量变化值、0～25cm土壤有机质含量变化值5项与草地退化最密切相关的植被与土壤指标,对2009年称多县高寒草甸样地调查数据和退化情况进行了分析.结果表明:称多县高寒草甸退化状况可以分为6个类,及未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个退化等级.在调查的63个样地中未退化样地16个,约占25%;中度退化样地25个,重度退化样地13个,中度和重度退化样地占60%左右;轻度退化样地7个,约占11%;极度退化样地2个,约占3%.随着退化等级的加重,植被盖度和优良牧草比例逐渐减少,毒杂草比例逐渐增大;地上生物量在未退化时最高,然后减少,到中度退化阶段地上生物量上下浮动,到重度退化时地上生物量明显下降;土壤有机质含量在未退化时最高,在中度退化和重度退化阶段土壤有机质上下波动幅度较大,在重度退化以后土壤有机质含量明显降低.     

青海共和盆地草地叶面积指数与生物量随海拔梯度变化的规律

[目的]研究植被生物量、叶面积指数随海拔变化的规律。[方法]沿海拔梯度在共和盆地选取样地43块（明显退化草地13块,未明显退化草地30块）,在群落调查的基础上,以收获法测定主要草地类型的群落结构、地上生物量和地下生物量。[结果]叶面积指数与群落地上/地下生物量、总生物量具有幂函数关系（y=axb,R^2=0.44-0.80,P〈0.01-0.001）。随海拔增加,退化草地叶面积指数、地下生物量具有线性增加趋势（R^2=0.40-0.45,P〈0.02-0.01）,而地上生物量没有明显变化趋势;未明显退化草地叶面积指数、地上/地下生物量均具有线性增加趋势（R2=0.19-0.43,P〈0.08-0.01）,当海拔高于3500m,叶面积指数（约1.2）及地上生物量（约100g/m^2）波动不大,而地下生物量在山顶附近显著增加。[结论]叶面积指数、群落地上/地下生物量、总生物量与海拔变化密切相关。     

烤烟冠层光谱参数与地上生物量的相关性研究

[目的]明确烤烟(Nicotiana sanderae)地上生物量与冠层光谱参数的相关性。[方法]大田条件下设置5个氮肥施用梯度,利用相关分析对地上鲜生物量和冠层光谱参数的相关性进行分析。[结果]一定范围内,施氮量增加,对团棵期和旺长期的烤烟地上鲜生物量表现出较明显的促进效应。与地上鲜生物量相关性最强的单波段反射率波长均为550 nm,R=-0.949 0;相关性最强的植被指数为RVI(1 050,550),R=0.983 1。[结论]该研究可为开发基于冠层光谱的烤烟长势监测仪器提供研究基础和数据支撑。     

Species Composition,Richness and Aboveground Biomass of Natural Grassland in Hilly-Gully Regions of the Loess Plateau,China

In order to study the characteristics of species composition, richness and aboveground biomass of natural grasslands, and then find out the relations between species richness and aboveground productivity of the communities and possible mechanisms to form the relations, four typical grassland communities (Artemisia capillaries (AC), Thymus quinquecostatus (TQ), Stipa bungeana (SB) and Stipa grandis (SG)) along with a succession sequence in hilly-gully regions of the Loess Plateau, China, were investigated by field survey and laboratory analysis. The results were summarized as follows: Different succession stages had different species compositions as well as different proportions of plant life forms and photosynthetic types, and Asteraceae, Poaceae and Leguminosae were their dominant species as well as their dominant perennial herb species; and different succession stages had significantly different species richness and aboveground biomasses. There were many relation patterns (linear positive correlation, unrelated relations and unimodal relations) between the species richness and aboveground biomass in different succession stages and a significant unimodal relation between the species richness and aboveground biomass in all the grassland communities and the highest species diversity appeared at a moderate level of productivity. The results suggest the unimodal relations in all the grassland communities are accumulative results of the relations in each succession stage.     

Sentinel-2A多特征变量反演针叶林地上生物量能力评估

  目的  森林生物量是衡量森林碳储量的关键因子,准确估算生物量对掌握森林现状和森林资源合理利用具有重要意义。欧空局发射Sentinel-2A数据因其丰富的光谱信息和较高的空间分辨率为生物量的反演和监测提供了新的机会。本文旨在评估基于Sentinel-2A的各类特征变量反演针叶林地上生物量的能力以及完成区域尺度的针叶林地上生物量定量估测。  方法  试验以内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场针叶林为研究对象,以Sentinel-2A为主要数据源,提取了10个波段反射率、20个植被指数和5个生物物理参数共3种类型变量,分别建立基于光谱反射率、植被指数、生物物理参数,以及融合3类变量的多元逐步回归生物量估算模型,同时每组均加入高程因子分析地形对估算精度的影响。  结果  （1）基于多种类型参数建立的模型估算效果最好,模型决定系数达到0.765,均方根误差为39.49 t/hm2;（2）在3组单类型变量模型中,基于植被指数的预测结果最好,说明相比于波段反射率和生物物理参数,植被指数对针叶林地上生物量的估算贡献更大;（3）无论基于何种类型参数建模,高程信息的加入都会提高针叶林地上生物量的估算精度。  结论  基于Sentinel-2A植被指数与地形特征的针叶林地上生物量反演模型较好,可用于区域生物量估算。该研究对区域性森林资源监测的实际应用具有指导意义。      

青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化。结果表明：在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响。随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高（P<0.05）;随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低（P<0.05）;随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地。在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化。随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加（P<0.05）,而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加（P<0.05）,而繁殖枝则呈现相反的趋势。本研究实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑。     

黄土丘陵区不同干扰方式对退耕弃荒地植被恢复的影响

以黄土丘陵区安塞县为研究对象,选择了3种不同干扰方式退耕弃荒地,研究了不同干扰样地植物群落组成、群落结构、物种多样性和地上生物量特征,分析了不同干扰方式对退耕弃荒地植被恢复的影响。结果表明,随干扰强度增大,一年生草本植物所占比例增加,草本和灌木种类均减少;封育措施增加了物种多样性,灌木层已经形成天然灌草地的雏形;3种干扰方式样地地上部分生物量表现为封育样地>撂荒地>放牧样地,封育样地具有向天然地带性群落演替的迹象。