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。     

浑善达克沙地南缘沙化草地围封过程中土壤种子库与地上植被的耦合关系

在浑善达克沙地南缘,以围封不同年限的沙化草地(1年、4年、9年)为试验样地,并以未围封沙化草地作对照,深入研究了沙化草地围封过程中,土壤种子库与地上植被的耦合关系。结果表明,对沙化草地实施围栏封育,可显著提高土壤种子库与地上植被的物种丰富度;不同围封年限间,二者在植被群落组成上,均表现出较高的相似性,且相临阶段相似性较高,随围封年限差异的增加,相似性逐渐减小,但这一变化前者滞后于后者,表明草地在恢复演替中,前者较后者具有滞后性;4种类型样地之间,土壤种子库密度以及地上植被密度差异均极显著,且二者之间均存在显著正相关性,其关系均可用二次曲线描述。     

围栏封育对新疆蒿类荒漠草地植被及土壤养分的影响

以新疆封育3年的蒿类荒漠草地为对象,研究干旱区封育对草地植被及土壤养分的影响.结果表明:封育后荒漠草地群落的盖度、产量明显增加(P<0.05),分别比对照提高了11.0%,51.6 g/m~2,且盖度、产量的增加主要是由藜科草类引起;荒漠草地80%以上的地下生物量集中在0～40 cm土层中,且封育促进了0～10 cm土层内生物量的增加(P<0.05);与放牧地相比,封育后土壤有机质、全氮、全磷、全钾及速效氮、磷、钾含量均有所提高,且在0～10 cm的土层中差异显著(P<0.01),而pH值略有上升.     

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。     

围栏与不同放牧强度对东祁连山高寒草甸植被和土壤的影响

在东祁连山高寒草地,对围栏7年和不同放牧强度的草地进行了物种数、地上生物量、地下生物量、土壤理化性质等研究。结果表明,围栏7年的高寒草地鲜草产量为425.8 g·m-2,显著高于夏季中牧159.3 g·m-2和夏季重牧91.0 g·m-2,但与冬季轻牧、夏季轻牧差异不显著。围栏条件下的物种数为26.3种·16 m-2,显著低于其他放牧条件下的物种数,但显著高于夏季重牧条件下的物种数23.0种·16 m-2;轻度或重度放牧都会使物种数减少,夏季中牧下的物种数最高(33.5种·16 m-2)。在0~10 cm的表层土壤中,围栏7年的草地根系生物量显著高于其他放牧强度。随着放牧强度的增加,根系生物量在0~10 cm土壤中呈下降趋势,在30~40 cm土壤中则表现为升高趋势。围栏7年的土壤容重低于其他放牧强度下的土壤容重,但差异不显著;夏季重牧的土壤容重显著高于围栏7年和其他放牧强度的土壤容重。随着放牧强度的增加,0~10 cm土壤碱解氮增加,围栏7年草地最低。围栏封育可有效改善和恢复草地植被,但不能长时间禁牧不进行放牧利用。合理的放牧能够维护高寒草甸草地生态系统功能、促进物种丰富度和土壤营养的均衡。     

北京山区采石场边坡植被恢复动态研究

以周口店黄院采石场为研究区域,采用空间代替时间的观测方法,研究不同时间梯度植被群落恢复过程和土壤养分异质性变化,以期为矿山废弃地植被恢复和重建提供可借鉴的理论依据。结果表明:随着植被恢复年限的增加,群落物种更替频繁,灌木和乔木物种出现后,群落整体层次性增强;随着演替的正向进行,各时间梯度恢复植被与最终演替物种组成的相似性指数提高;从极度退化生态系统向平衡生态系统演变过程中,草本层和灌木层的丰富度指数R、Simpson多样性指数D、Shannon-Wiener多样性指数H和Pielou均匀度指数J表现出数值先变大后变小的规律,受矿山废弃地困难立地的影响,乔木层物种数量和个体数目增长不明显;ANOVA方差分析和LSD最小显著差异统计方法研究显示,不同演替阶段导致土壤养分(有机质、全氮、速效钾)的差异性显著(P<0.01),除有效磷外,其他养分含量均随植被正向演替而增加。     

围栏禁牧对毛乌素沙地土壤理化特征的影响

过度放牧导致干旱半干旱区毛乌素沙地草地严重退化。通过禁牧措施排除放牧干扰,使草地自然恢复,作为一种低投入的措施在世界各国退化草地生态系统恢复中得到广泛采用。文中对毛乌素沙地三种不同管理类型(持续放牧、围栏5年和围栏16年)土壤理化性状进行了研究,研究结果显示:围栏禁牧5年对0～30cm土壤颗粒组成和容重没有显著影响;围栏禁牧16年0～10cm土壤容重显著小于持续放牧区,而极细沙、粉粒和粘粒含量显著高于持续放牧区;围栏5年显著增加了0～5cm土壤有机碳,而0～30cm的全氮均没有显著增加。围栏16年土壤有机碳较放牧区在0～5cm、5～10cm、10～30cm分别显著增加了231%、81%、55%;全氮含量的变化趋势与之相同。结果表明,围栏5年对土壤粘粉粒、全氮含量的恢复基本没有效果;围栏16年能显著增加表层土壤粘粉粒含量和有机碳、全氮,但土壤碳、氮水平还是在比较低的水平(有机碳:4.30g.kg-1;全氮:0.74g.kg-1),即长期禁牧可以逐渐改善土壤质地和提高土壤肥力。研究结果为半干旱退化沙质草地生态系统的恢复、重建及管理提供科学依据。     

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。     

围封条件下紫花针茅群落主要结构特征和地上生物量变化

在新疆巴音布鲁克高寒草原,根据样方调查资料,通过测定围封22年后紫花针茅群落的特征值,并与围栏外作对照,就围栏封育对退化高寒草原植被特征的影响进行了分析。结果表明:对退化高寒草原实施长期的围栏封育,群落物种数目比围栏外增加23.77%;围栏内禾本科优良牧草比围栏外大量增加,杂类草较围栏外明显降低;群落物种多样性指数和均匀度指数均比围栏外减小;地上生物量较围栏外明显增加,其中禾本科牧草较围栏外增加66.46%。因此,从高寒草原生产利用角度看,构建围栏对于退化高寒草原的恢复和畜牧业的发展是有益的。     

晋西黄土区不同退耕年限油松林草本多样性与土壤养分的关系

本文以晋西黄土丘陵沟壑区不同退耕年限(11 a、17 a、22 a、26 a)的油松林为对象,测定不同土层深度(0～60 cm)的土壤养分因子,采用冗余分析(RDA)、回归分析研究了林下草本植物多样性和土壤养分的变化及相互关系。结果表明:①不同退耕年限油松人工林下共出现8种植物,隶属于6科,8属;随着退耕年限的增加,草本层的物种多样性指数(Margalef、Patrick指数)、丰富度指数(Simpson、Shannon指数)、均匀度指数(Pielou指数)均有所减小,林下草本以万年蒿(Artemisia gmelinii)出现频率最大,其重要值为27;②0～60 cm土层的平均土壤有机质和全氮随退耕年限的增加有增加的趋势,具有表聚效应,土壤氨氮、pH、全磷随退耕年限的增加而减小,速效钾随着退耕年限的增加呈先减小后增加的趋势,速效磷变化与速效钾相反;有机质、全氮、pH、速效钾随着土层深度增加而减小;③冗余分析表明,林下草本多样性除了受土壤养分影响外,还受其他环境因素影响,土壤养分因子仅能解释41. 42%的草本多样性变化;油松人工林下草本层的丰富度指数、多样性指数以及均匀度指数与有机质、全氮均呈负相关,与pH、氨氮、全磷均为正相关;④回归分析表明,Patrick指数与有机质、pH、氨氮呈显著乘幂关系(R~2为0. 743、0. 708,P 0. 01),Margalef指数与有机质、全氮呈线性关系(R~2为0. 651、0. 719); Shannon指数与pH、氨氮均为线性关系(R~2为0. 539、0. 790); Simpson指数与有机质为线性关系(R~2为0. 672); Pilou指数与有机质、pH、全氮均表现为指数关系(R~2为0. 631、0. 515、0. 550)。因此可以看出土壤养分在一定程度上对草本多样性指数有一定的影响。     

科尔沁沙地东南缘不同草地恢复方式下的物种多样性与生物量

对科尔沁沙地4种典型退化草地恢复方式下的生物多样性特征及其生物量进行了定量研究。结果表明：4种退化草地恢复方式下,物种多样性排序为防护林围纯草地〉樟子松疏林草地〉榆树疏林草地〉撂荒草地;4种恢复方式下的群落总生物量与物种多样性的变化趋势一致;从物种多样性与生物量的综合分析表明,与未采取任何人为措施的撂荒草地相比,防护林...     

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。     

中世纪暖期浑善达克沙地空间格局与景观特征

中世纪暖期是冰后期的又一次回暖期,研究表明当时我国东部沙地均出现不同程度的流沙固定现象。利用已有的研究成果,对浑善达克沙地若干古土壤和河湖相沉积进行分析,结果表明,中世纪暖期浑善达克沙地气候温暖湿润,沙地中普遍发育古土壤和河湖相沉积,流沙固定,特别是沙地东部、中部和南部流沙被大面积固定,沙地面积缩小;孢粉分析结果表明,沙地内植被发育较好,盖度增加,形成干草原-疏林草原景观。研究结果将为浑善达克沙地未来气候环境演变趋势提供背景资料。     

基于退耕还草背景的科尔沁沙地土地利用景观格局分析

以2000、2005年的土地利用矢量数据为基础数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从区域和旗县2个尺度,定量分析了科尔沁沙地实施退耕还草工程5年间土地利用景观格局的变化态势,并揭示了土地利用景观格局变化对区域生态环境的影响。结果表明:⑴退耕还草5年间,科尔沁沙地的水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地和高覆盖度草地景观的面积及空间分布的连续性趋于增大,而沙地、盐碱地、水域及沼泽湿地景观的面积及空间分布的连续性趋于减小;各旗县景观斑块类型的变化趋势不尽相同。⑵退耕还草5年间,科尔沁沙地的景观多样性降低0.97%,景观优势度增大3.08%,景观破碎化程度降低2.00%,整体景观组成趋于简单;各旗县景观结构的变化趋势不尽相同。⑶退耕还草5年间,科尔沁沙地旱地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著负相关(P=0.008,r=0.674,n=14),而高覆盖度草地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著正相关(P<0.001,r=0.876,n=14),表明科尔沁沙地实施退耕还草工程期间,风蚀严重的旱地的退耕和高质量草地的建植是提高区域生态环境质量的关键。     

呼伦贝尔沙质草地植被的沙漠化演变规律及其机制

为了了解呼伦贝尔沙地植被的沙漠化演变规律及其机制,于2009年在呼伦贝尔沙地陈巴尔虎旗设置样地,调查不同类型沙地植被差异和变化特征,分析植被变化与土壤理化特性的关系,得到如下结果：①随着沙漠化的发展,草地的植被盖度、高度、地上地下生物量和凋落物量急剧下降,物种丰富度、多样性指数、均匀度指数和植物密度呈波动式下降;②沙漠...     

Plantations of native shrub species restore soil microbial diversity in the Horqin Sandy Land,northeastern China

Caragana microphylla Lam., a leguminous shrub species, plays an important role in revegetation in the degraded ecosystems of the Horqin Sandy Land, Northeastern China. Large areas planted with this shrub have been artificially established as sand binders for soil protection, which might change the composition of soil bacterial communities with the development of sand dune stabilization. In this paper, we investigated the diversity and composition of native soil bacterial communities in the C. microphylla plantation for sand fixation using polymerase chain reaction with denaturing gradient gel electrophoresis（PCR-DGGE） to understand the influence of this plantation on sandy soil ecosystem development. We collected soil samples from plantations with an age sequence of 0, 9, 16, and 26 years, as well as from the natural community, to identify the differences among soil bacterial communities. The result showed that bacterial abundance and community composition in the sandy land were affected by the age of the C. microphylla plantation. Moreover, bacterial diversity decreased with increasing plantation age, and the composition of the bacterial community in the 26-year plantation was similar to that in the natural community. Phylogenetic analysis of bands excised from the DGGE gels showed that members of alpha Proteobacterium, gamma Proteobacterium, Gemmatimonadetes and Chloroflexi were dominant in the sandy land. The stabilization of moving sand dune and development of sand-fixed plantation resulted in an increase of soil fertility, which could drive the structural evolvement of soil bacterial community, and it needs over 20 years for the soil bacterial community to form a stable structure, similar to the case for the natural vegetation.     

沙地生态系统中蚂蚁活动与地表植被及土壤环境间的互作关系

动物扰动与植被和土壤环境的之间互作关系是土壤生态系统的重要一环,对植被结构、动物分布和土壤特性具有重要的调节作用,对沙地生态系统恢复过程具有不可估量的影响。文中根据在科尔沁沙地土壤动物的研究结果,总结了地表植被和土壤条件对蚂蚁活动分布的影响,分析了蚂蚁活动对植被分布、结构和土壤性状的反馈作用,详细地探讨了蚂蚁筑丘活动与...     

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。     

沙地植物幼苗生长对降水和风速变化的响应

为研究沙地植物幼苗生长对降水和风速变化的响应过程,于2016年4月中旬利用40个2m×2m×2m的混凝土样方池,通过人工增雨及遮风网降低风速的方法开展模拟控制实验。结果表明:①风速、降水以及两者的协同作用对萌发物种数无显著影响(P> 0. 05)。风速降低20%和降水增加60%使种子萌发物种数与对照相比分别增加4.9%和1.3%;风速降低20%条件下,自然降水和降水增加60%均可使种子萌发物种数增加7. 2%。②不同降水处理会使植物幼苗密度大幅度降低、高度波动变化;风速降低可以较显著地促进沙地植物幼苗生长高度,特别是优势植物猪毛菜(Salsola collina)、大果虫实(Corispermum macrocarpum)的生长高度(P <0.01)。在自然风速条件下,降水增加30%明显促进猪毛菜幼苗高度生长,降水增加60%则相反;风速降低20%条件下,降水增加60%可以大幅度的促进雾冰黎(Bassia dasyphylla)幼苗的生长高度;风速降低40%与降水增加30%和60%的协同作用使雾冰黎、猪毛菜和大果虫实幼苗的生长高度均明显降低。③不同风速和降水处理对植被的Simpson优势度指数(D)、香浓–威纳多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)无显著影响(P>0.05)。以上研究结果表明:降水增加30%对种子萌发阶段物种丰富度的抑制作用较大;与降水相比,风速是沙地植物幼苗生长高度的主要影响因素,并且自然降水条件下,风速降低40%可以使沙地植物幼苗生长高度最大限度地增加;沙地植被物种多样性指数对降水及风速的变化不敏感,这说明科尔沁沙地生态系统群落结构相对较为稳定。     

近60年科尔沁沙地的气候变化

处于季风边缘带的科尔沁沙地气候变化具有复杂性和敏感性特征,文中采用线性倾向估计、非参数检验等方法探讨了其变化规律。结果表明:近60年研究区的年均气温呈上升趋势,变化速率为0.37℃/10a,尤其是20世纪80年代中后期以来增温趋势更为明显。且年际极端最高、最低气温也呈上升趋势。在季节变化中,春、冬季增温明显,夏季和秋季变化略小。而年降水量呈稳中有降的总趋势,变化速率为-13.54mm/10a。且年际、季节的降水日数也出现减少趋势。在季节变化中,除了春季以外其它季节均有减少趋势,与SPI变化一致。气温与降水量总体上呈负相关关系,即气温上升与降水的减少相对应,因而该区气候变化呈暖干化总趋势。夏季气候变化与东亚夏季风强弱有一定联系。