连续放牧对沙质草地植被盖度、土壤性质及其空间分布的影响

在科尔沁典型沙质草地,设置不同放牧强度的4块样区:重牧区、中牧区、低牧区和封育对照区。连续放牧4年后,通过统计学分析及方差均值比、秩相关系数和分维数等方法,分析了植被平均盖度、多样性指数和土壤颗粒组分、土壤养分含量(有机碳和全氮)在各样区的变化及其空间分布。结果表明,(1)沙质草地的植被平均盖度、多样性指数均随放牧强度的增加而降低,植被平均盖度对放牧的反应比多样性指数更为敏感,变化幅度更大;植被在各样区均为聚集分布,但随聚集程度随放牧强度的降低而降低;(2)不论放牧强度大小,植被平均盖度在4个样区均受到土壤养分的制约作用,而土壤颗粒组分对植被的影响随放牧强度的降低逐渐减弱;(3)通过比较植被平均盖度和土壤某些指标在4个样区的分维数值认为,在科尔沁沙质草地,放牧强度应保持在低牧水平,更高的放牧强度将导致植被和土壤特征的空间分布格局产生大的改变,可能导致沙漠化。     

放牧与封育对沙质草地植被特征及其空间变异性的影响

采用经典统计和地统计学的方法,定量分析了放牧与封育沙质草地植被盖度、丰富度、平均高度、密度和Shannon-Wiener指数的变化及其对植被空间结构特征的影响。结果表明:封育沙质草地植被盖度、平均高度和Shannon-Wiener指数显著大于放牧草地(P<0.01),但两者丰富度变化不显著(P>0.05)。封育草地与放牧草地植被盖度、丰富度和Shannon-Wiener指数的变异系数分别为14.3%,24.4%,13.5%和17.8%,25.7%,21.7%,前者小于后者。在本研究尺度上,封育沙质草地植被盖度以及封育与放牧草地植被密度的空间变异规律均能较好地拟合成球状模型,封育沙质草地植被丰富度和Shannon-Wiener指数以及放牧草地植被盖度、丰富度和Shannon-Wie-ner指数的空间变异规律均能较好地拟合成指数模型。封育与放牧草地植被盖度、丰富度、密度和Shannon-Wiener指数的空间自相关度C/(Co C)分别为70.7%,56.5%,51.0%,68.7%和50.1%,73.3%,70.0%,68.9%,表明封育与放牧草地各变量均具有中等的空间相关性。封育草地所有变量半方差函数值均小于放牧草地。封育草地和放牧草地的植被盖度、丰富度、Shannon-Wiener指数变程分别是36.73 m,85.02 m,161.91 m和24.98 m,5.64 m,51.78m,前者大于后者。放牧草地植被的空间变异性强、破碎化程度高,封育草地植被的空间依赖性强、变异性弱。     

科尔沁沙质草地物种多样性与生产力的关系

在地处我国北方农牧交错带的科尔沁沙地,对6个典型生境类型的沙质草地(流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、干草甸和湿草甸)的17个植物群落进行取样调查,分析草地群落多样性与生产力的关系.结果表明:沙质草地的环境梯度从贫瘠到丰富的生境变化时,17个沙质草地群落类型的物种丰富度、均匀度、多样性和凋落物与生产力关系的趋势模拟均呈单峰型函数关系,说明在沙质草地中等生产力水平时,物种多样性最高、凋落物最多.科尔沁沙地由于长期的土地沙漠化,植被出现了不同程度的受损和退化,物种多样性与生产力的变化及其二者的关系,与异质性生境中生境资源限制和长期人类干扰的共同影响有关.     

退化沙质草地恢复过程中植被生物量变化及其与土壤碳的关系

植物生物量分配特征及其向土壤中的物质输入是退化沙质草地生态系统恢复,尤其是土壤碳含量增加的关键环节。本研究以科尔沁沙地不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地为研究对象,调查分析草本植被生物量分配特征、根系性状和土壤理化性质特征,厘清生物量分配特征和根系性状与土壤碳的相互关系。结果发现：随着沙化草地逐步恢复,植被地上生物量、根系生物量、地表凋落物以及地下残体均呈显著的增加趋势（P<0.01）,相对于沙化严重的流动沙丘,半固定沙丘、固定沙丘和封育草地的植物总干物质（生物量+凋落物）分别增加了11.0%、116.3%和151.2%。与生物量变化趋势相同,土壤碳含量随沙化草地的逐步恢复显著增加（P<0.05）,其中0～10 cm层的增加速率高于10～20 cm层。结构方程模型（SEM）分析显示,0～10 cm层土壤碳含量受地表凋落物、地下残体和根表面积3个因素的影响,10～20 cm层土壤碳含量仅受地下残体和根表面积两个因素的影响,同时,两层土壤碳含量均与地上生物量无显著的关系。研究结果表明,在退化沙质草地恢复过程中,土壤碳含量主要受凋落物输入以及根系性状的影响,而...     

科尔沁沙质草地封育过程中的植被变化及其机制

对科尔沁沙地乌兰敖都地区的沙质草地封育后的植被变化及其机制进行分析研究。结果表明：① 围栏封育使植被物种丰富度、密度显著提高,群落的优势种发生明显变化;围封地的Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数均表现为随封育时间增加而下降,而Pielou均匀度指数随围封时间增加表现出先增加后下降的趋势。② 围栏封育可以增加土壤表层（0~10 cm）的养分含量,但电导率随围封时间表现出先降低后增加的趋势,同时围栏封育使土壤水分含量下降。③ 土壤表层（0~10 cm）各因子对多样性的影响不同,全氮和pH与Pielou指数呈显著(P<0.05)负相关;全氮对于丰富度指数呈显著(P<0.05)正相关;其他土壤环境因子与多样性指数间关系均不显著,表明在沙质草地封育不利于植物多样性的维持,但有利于土壤养分的积累。     

沙质草地风蚀坑动态演变特征

根据2002年、2004年和2009年高精度QuickBird遥感数据和野外实测数据,分析碟形、槽形和复合型3种主要类型风蚀坑的形态特征,从风蚀坑形态的几何计量意义探讨不同发育阶段的形态变化及演变。2002-2009年,3种类型风蚀坑面积经历了先增加后减小的变化过程,风蚀坑侵蚀坑区面积持续增大,而积沙区面积表现为先增后减。复合型和槽形坑的飘沙区面积持续减小,碟形坑飘沙区表现为先增后减。从风蚀坑的整体形态变化来看,2002-2009年,复合型风蚀坑形态变化最大,槽形坑次之,碟形坑变化最小,侵蚀坑区的坑缘扩张多发生在东缘、偏东缘和南缘。从2002-2010年,3种类型风蚀坑侵蚀坑的几何形态差异,显示其分别处于不同的演变阶段。其中,复合型风蚀坑侵蚀坑区的短长轴之比变化很小,侵蚀坑区的形状基本保持不变,处于固定消亡阶段;碟形坑与槽形坑侵蚀坑区的短长轴之比变化较大,处于活跃发展阶段。     

石羊河流域中下游河岸植被与土壤特征及其相关分析

石羊河流域中下游位于干旱荒漠区,河岸带植被破坏、生物多样性下降,区域生态系统和生态过程受到严重影响。运用空间变化代替时间过程的方法,对石羊河流域中下游不同河段河岸带植被与土壤特征及两者相关性进行了研究。结果表明:石羊河中下游从常流水区、季节性流水区到常年断流区,随着河床的常年和季节性断流,植被与土壤逐渐退化。植被盖度、生物量和丰富度指数呈下降趋势,多样性指数呈上升趋势。不同河段的土壤理化特征差异性显著,河流断流对土壤产生了直接或间接影响;但是从季节性流水区到常年断流区表征土壤肥力和水分的指标均呈增大趋势,常年断流区土壤已经逐渐改善。植被盖度和生物量分别与土壤含水量、全氮,电导率有线性关系。修复该区的退化生态系统需要保证适宜的土壤含水量。     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

不同强度放牧后沙质草场土壤微生物的分布特征

本文通过对科尔沁沙质草场不同强度放牧后围栏封育过程中表层(0-5cm)和亚表层(5-15cm)土壤微生物及土壤因子的研究表明:不同放牧强度围栏内,土壤微生物总数表现出:轻牧区>中牧区>对照区>重牧区>自由放牧区,11年的围栏封育不能使不同放牧强度下的沙质草场恢复到相同水平;亚表层土壤的细菌、真菌和放线菌数量、pH、电导率和含水量均大于表层土壤。轻牧和中牧有利于微生物各类群的生长繁殖,过度放牧会抑制微生物的活动,一直自由放牧则会严重破坏沙质草场表层土壤,使其微生物数量和土壤含水量减少,土壤碱性增强。     

新疆荒漠类草地自然保护区的植被及特征

新疆荒漠类草地自然保护区内，有高等植物２７科，９４属，１３９种，其中有一些古老种，生态幅度狭域种，受国家保护的濒危珍稀植物和贵重中草药。植物区系地理成分组成中，表现出中亚西部荒漠亚区和中亚东部荒漠亚区的过渡性。本文还分析了植物生活型，并描述了１４个群系级的植物群落类型及其一般特征，其中木本猪毛菜群落类型在新疆首次记录。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑表层土壤粒度特征

以呼伦贝尔沙质草原北部沙带中段陈巴尔虎旗完工镇境内风蚀坑环境为研究对象,选取不同发育形态的典型风蚀坑类型,通过系统的风蚀坑形态测量和风蚀坑表面沉积物粒度分析,研究沙质草原风蚀坑表层土壤粒度特征。结果表明:各风蚀坑沙物质总体结构以细砂为主,其次是中砂,极细砂和粉粒含量很少,且除了未风蚀草原表土含极粗砂,其他风蚀阶段皆不含;不同阶段风蚀坑的土壤粒径频率曲线,除消亡阶段为极负偏外,其他阶段均表现为负偏,峰态变化趋势与分选性一致,砂粒分布集中程度依次为:未风蚀草地消亡阶段固定阶段裸地沙斑活跃发展活化阶段,按照分级标准峰态均为中等范围;研究区沉积物粒度组成比较均一,各发育阶段风蚀坑表层颗粒分布曲线型式基本一致,由于风蚀强度的增加,曲线偏向粗颗粒一侧,风蚀活动强度加大及植被破坏程度加剧引起风蚀坑表层砂粒粗化。     

退化沙质草场群落特征及功能群多样性的空间变异性

科尔沁沙地退化沙质草场植被丰富度、盖度可很好地拟合为球状模型,都具有明显的空间结构特征.在所研究区域内,盖度变异幅度明显高于丰富度,但在变程范围内植被丰富度空间变异性强,盖度的空间变异性弱、依赖性强.群落特征、物种和各功能群多样性的空间自相关范围在5.00～38.15 m范围内变化,表现出随着距离的增大空间变异性增强的趋势,但超过其变程后半方差函数值基本稳定在一个极限值附近.沙质草场群落中一、二年生草本、灌木、中旱生植物和旱生植物功能群多样性空间变异性较弱,由随机因素引起的异质性所占的比重较大,且主要表现在5 m以下的尺度范围内.优势种一、二年生草本和旱生植物多样性的变化不仅影响到群落多样性的变化,而且对草场群落及其生态系统的稳定和生态功能的发挥具有重要影响.     

古尔班通古特沙漠风沙土水分垂直分布与受损植被的恢复

古尔班通古特沙漠中大规模、高强度的人类活动严重干扰和损坏了荒漠植被。在该沙漠特有的生境下 ,受损植被具有一定的自然恢复和更新能力。但要加速恢复过程 ,则需辅以积极有效的措施。本文经过跟踪监测人工种植荒漠植物的出苗、生长以及风沙土水分垂直分布特征 ,查明了植物出苗、存活率和风沙土中水分垂直分布的动态关系。     

科尔沁沙地沙漠化过程中植被与土壤退化特征的研究

选择科尔沁沙地沙漠化严重地区相邻地段的固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘为对象,对土地沙漠化过程中植物种类消长、物种多样性、生活型结构及土壤理化性质和生物活性的变化特征进行了分析。结果表明:沙漠化过程是一个物种多样性衰减的过程,沙漠化导致大多数原生性物种消失。从生活型来看,地面芽植物受沙漠化影响最大。沙漠化过程中土壤养分严重丧失,土壤微生物量C、N、P,以及土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、脱氢酶和硝酸还原酶的活性均随沙漠化程度的加剧而大幅度下降。土壤生物活性对土壤沙漠化比较敏感,在固定沙丘到半固定沙丘的转化过程中土壤生物活性和物种多样性下降最快。     

科尔沁沙地沙丘植被发育过程及物种组成变化

以处于流动沙地、半固定沙地、固定沙地等阶段的群落样地为对象 ,研究了沙地植被发育过程群落物种组成的变化。研究结果表明 ,从流动沙地到半固定沙地、再到固定沙地 ,每一阶段对应着典型的群落类型 ,每一群落类型优势种的作用明显。植被发育过程物种丰富度、Shannon Wiener指数、生活型结构和科属组成的变化 ,都表明了植被发育程度的提高和群落生态功能的恢复。禾本科植物在群落中的地位和作用不断上升 ,植被的草原成分增加 ,草地质量改善和提高。     

放牧和封育条件下科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落土壤种子库特征

以科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落为研究对象,对比分析了放牧干扰和不同封育年限下土壤种子库特征。结果表明:①放牧和封育样地土壤种子库均以一年生植物为主,物种丰富度没有明显差异;②放牧样地土壤种子库密度为(3 475±519)粒/m2,封育6年和封育12年样地土壤种子库密度分别为(20 241±1 714)粒/m2和(28 777±3 946)粒/m2,显著高于放牧样地;③Shannon-W iener多样性指数、S impson多样性指数和P ielou均匀度指数在放牧样地分别为1.36,0.68和0.56,并随着封育年限的增加而降低;④放牧和封育样地土壤种子库主要分布于0~2 cm的土壤表层,封育样地各层的种子库密度均显著高于放牧样地;⑤放牧和封育样地土壤种子库均为聚集分布,但放牧样地种子库的空间异质性高于封育样地。