模拟条件下藏羊、牦牛践踏和降水对东祁连山高寒草甸地上植被生长的影响

在东祁连山甘肃省天祝县高寒草甸采用模拟藏绵羊、牦牛践踏及降水试验,分析草甸地上植被群落高度、生殖枝数量以及生物量变化,研究家畜践踏和降水对高寒草甸的影响。结果表明:两年试验处理下草甸群落高度、总生殖枝密度及地上生物量均随模拟降水量的减少、践踏强度的增加呈下降趋势,生殖枝死亡数呈上升趋势。同一水分处理下,践踏末期的群落高度、总生殖枝密度及地上生物量均显著低于未践踏处理(P<0.05),生殖枝死亡数显著高于对照(P<0.05)。相同践踏强度下,丰水处理草地地上生物量均显著高于缺水处理(P<0.05)。缺水处理(40 mm/月)下,较对照第1年藏羊和牦牛重度践踏区地上生物量分别下降49.88%、75.54%,次年分别下降55.46%、77.13%。相同践踏强度下,两年藏羊践踏处理的群落高度、总生殖枝密度及地上生物量均高于牦牛践踏,生殖枝死亡数低于牦牛践踏。研究认为,家畜践踏抑制了高寒草甸植物的生长,且抑制程度牦牛大于藏羊;充足的水分可显著缓解践踏对高寒草甸植被生长的抑制作用。     

西藏典型草地地上生物量季节变化特征

采用高寒草甸、高寒草原、高寒沼泽化草甸和温性草原4种西藏高原典型草地类型地上生物量定点观测数据,分析其地上生物量季节动态变化特征和生长规律。结果表明,高寒沼泽化草甸地上生物量最高,其中围网草地年均地上生物量达384.45 g·m-2,比无围网草地地上生物量高73%,且是温性草原类草地生物量的6倍,是高寒草甸和高寒草原类草地的12~14倍,与自由放牧相比,围栏禁牧措施可以明显提高草原地上生物量,是改良退化草地最有效的措施之一;温性草原草地生产力大于高寒草甸和高寒草原,城市附近山地草地生物量明显大于远离城市的地区,表明城市化进程降低了天然草地放牧强度,是恢复退化草地生产力的有效途径之一;属半干旱气候类型的西藏高原中部,降水是制约草地植被生长的主要因子;草地地上生物量的绝对增长速率和相对增长速率季节动态均在生物量达到高峰期前为正增长,之后为负增长。区域水热条件差异及其季节性变化导致了不同草地类型或同一类型不同区域的草地最快生长期出现的时间存在一定差别。     

科尔沁草原地上生物量动态的研究

通过对内蒙古科尔沁草原不同草地多年的定位监测。研究了草甸草原、典型草原、草甸及沙地植被主要类型的地上生物量年度、季节变化规律。各类草地地上生物量年度变化幅度以沙地植被最大，其次为典型草原，草甸草原及草甸变化幅度最小。各类草地地上生物量月动态为单峰型，峰期出现在8月到9月之间。月动态变化规律与降水和积温规律一致。但要滞后一个月左右。     

青海湖地区紫花针茅型高寒草原群落特征变化

气候变暖促进青藏高原高寒草原分布面积逐渐增加,但有关紫花针茅(Stipa purpurea)型高寒草原生产力与物种丰富度长期变化特征及其驱动因素尚不明确。本研究连续13年观测青海湖地区高寒草地地上生物量、物种丰富度和盖度等指标,阐明了植被群落特征的长期变化规律,采用结构方程模型,解析了紫花针茅型高寒草原生产力和物种丰富度的主要影响因素。结果表明,高寒草原地上生物量和物种丰富度均呈现较强的波动上升趋势,平均鲜重和物种数分别为215.41 g·m^-2和15,高物种丰富度促进生产力增加;高寒草原群落总盖度和平均高度呈现显著增加趋势。紫花针茅型高寒草原地上生物量和总盖度分别受到年均气温和生产力的显著影响。未来增温气候情景将会显著增加青海湖地区紫花针茅型高寒草原生物量,但降雨量增加会降低物种丰富度。     

科尔沁草原地上生物量动态的研究

通过对内蒙古科尔沁草原不同草地多年的定位监测，研究了草甸草原、典型草原、草甸及沙地植被主要类型的地上生物量年度、季节变化规律，各类草地地上生物量年度变化幅度以沙地植被最大，其次为典型草原，草甸草原及草甸变化幅度最小，各类草地地上生物量月动态为单峰型，峰期出现在８月到９到月之间。月动态变化规律与降水和积温规律一致，但要滞后一个月左右。     

休牧对西藏高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征的影响

休牧是西藏主要放牧管理和草地保护的措施之一,目的是通过自然力的作用使退化草地的植被与土壤得到恢复,维持较高的多样性和生物量。本研究以西藏中部高寒草原和高寒草甸为研究对象,通过野外调查和室内试验分析,研究自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植物物种多样性、总生物量、地上地下生物量权衡以及土壤理化性质的影响,对比自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征影响的差异。结果表明:在高寒草原与高寒草甸,休牧6~8年虽一定程度降低了植物群落的Simpson指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数,增加了植被总生物量,但变化均未达到显著水平(P>0.05)。休牧6~8年提高了地上和地下生物量权衡值,并促使植物更多地向地上部分生长,且在高寒草甸的作用效果更为明显。另外,休牧和自由放牧对高寒草甸以及高寒草原草地土壤机械组成、土壤微团聚体、土壤营养元素影响没有显著差异。综合分析发现,休牧对西藏高寒草地的植被恢复尚未产生明显的效果,表现为休牧对群落生物多样性、植被生物量和土壤理化性质影响均未达显著水平,因此,对西藏休牧的实施效果还有待于今后进一步的观测和研究。     

藏北高寒植被地上生物量与土壤环境因子的关系

用样带法研究藏北高寒植被地上生物量与土壤环境因子之间的关系,对高寒植被地上生物量和7个土壤指标进行相关性分析和回归分析,结果表明:高寒草原到高寒荒漠植被,群落组成逐渐趋于简单化.土壤环境因子影响高寒植被地上生物量,0～10cm土层的土壤有机碳、有效氮、全磷和速效磷与高寒植被地上生物量极显著正相关(P<0.01);10～20cm土层的土壤总有机碳和全磷与高寒植被地上生物量极显著正相关(P<0.01);20～30cm土层的土壤各环境因子与高寒植被地上生物量的关系均未达到显著水平.     

青海湖北岸草甸草原牧草生物量季节动态研究

2007年5-9月在青海湖北岸的高寒草甸草原,定位研究天然草地地下、地上和总生物量的变化动态。结果表明：青海湖北岸高寒草甸草原天然牧草地上生物量有明显的季节变化,在生长季呈单峰曲线,生育初期地上生物量最小,8月中旬达到最大值,为223.0 g/m2;地下生物量空间分布为倒金字塔型,0～10 cm层地下生物量占地下生物总量的65%,0～10、10～20和20～40 cm层牧草地下生物量在5-9月均表现为“N” 型变化规律;地下生物量周转值为0.45;在生长期内地下生物量的积累远远大于地上生物量的积累,地下生物量峰值也比地上生物量峰值提前;群落根冠比先降后升,平均值为16.1。     

祁连山北坡天然草地地上生物量及其与土壤水分关系的比较研究

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这5种天然草地地上生物量观测结果显示,地上生物量在5类草地植物群落间差异显著(P＜0.05),其季节动态规律均表现为单峰型,在8月下旬达生物量峰值。5种草地类型地上生物量以山地草甸(100.24 g/m²)最高,其他依次为山地草甸草原(71.24 g/m²)、山地草原(70.20 g/m²)、高寒草原(52.40 g/m²)和山地荒漠草原(20.44 g/m²);用Logistic方程模拟的地上生物量增长曲线表明5类草地群落地上生物量均未达到其环境最大容纳量。不同草地类型地上生物量与降水量、土壤平均含水量的累加值均呈正相关关系。在各种类型草地中,不同土层含水量对地上生物量的影响均不同,根系主要分布层内的含水量与地上生物量显著相关(P＜0.05)。     

祁连山不同类型草地植被群落及牧草营养特征研究

祁连山是我国重要的生态屏障,对不同类型草地植被的研究可为草地资源的合理保护和利用提供参考。本研究采用样方法,采集并分析了祁连山东段4种不同类型的草地植被群落特征,并对牧草营养进行综合评定。结果表明：不同类型草地植被和功能群落存在差异,其中高寒草甸植被香农威纳、优势度和丰富度指数显著高于其他3类草地（P<0.05）;地上生物量表现为高寒草甸和沼泽化草甸显著低于草原化草甸和人工草地（P<0.05）,地下生物量则相反。不同类型草地牧草营养和牧草碳、氮、磷含量存在不同程度的差异。综合比较不同草地类型植被群落特征,牧草碳、氮、磷含量以及牧草营养,发现高寒草甸的植被群落稳定性,牧草营养最优,沼泽化草甸次之,草原化草甸最差。     

青海省海北地区高寒草甸群落特征和生物量对短期休牧的响应

为揭示高寒草甸植被群落特征和生物量对短期休牧的响应,为高寒草甸合理利用提供依据,于2017年9月上旬采用样方法对青海省海北州门源县的连续放牧、生长季休牧和禁牧1年的高寒草甸样地进行调查、取样和分析,研究了短期休牧对高寒草甸植被群落结构和地上/地下生物量的影响。结果表明:1)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了高寒草甸的群落高度、群落盖度和样方物种丰富度(P0.01),极显著提高了异针茅、矮嵩草、异叶米口袋和青海苜蓿等代表性牧草高度(P0.01);2)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了枯落物量和半腐殖质量(P0.01),极显著提高了禾本科、豆科和阔叶类植物生物量(P0.01),极显著提高了总地上生物量和优质牧草产量(P0.01);3)生长季休牧和禁牧1年较连续放牧极显著提高了表层地下生物量(0～10 cm)和总地下生物量(0～30 cm)(P0.01)。对于青海海北地区的未退化高寒草甸,可以采用短期休牧技术优化其群落结构,提高生物量和优质牧草产量,促进天然草地资源合理利用。     

模拟增温和添加氮素对高寒草甸草地生产力影响的初步研究

为探索高寒草地植被对模拟增温和添加氮素的响应机制,通过在野外对高寒草甸进行模拟增温和硝态氮、铵态氮的氮素添加试验,研究模拟增温和添加氮素对高寒草地群落物种组成、生产力及土壤水含量的影响.结果表明:增温和添加氮素可显著增加植物地上总生物量、优良牧草地上生物量和植被平均高度(P <0.05).增温处理能增加植物种类,且有利于杂类草生物量的增加;对几种主要植物来说,增温施氮互作下植株高度高于其他处理,土壤0～15和15～30 cm水分均先减少后增加,且都为不增温不施肥处理最高.可见增温施氮互作处理能够促进植被的生长,但不利于土壤水分的增加.     

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。     

短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

为了解藏北地区退化高寒草地植物群落对短期围栏的响应,本研究以当地的3类高寒草地植被为研究对象,分析了围栏封育对草地群落的影响.结果表明,围栏封育措施能显著提高3类草地群落高度、盖度和地上生物量,物种数也有不同程度的增加.高寒荒漠植被群落盖度、高度变化对围封措施响应较快,但物种数变化的响应较慢;高寒草原和高寒草甸群落盖度...     

牦牛干扰下草原毛虫对小嵩草高寒草甸植物群落特征的影响

采用野外受控放牧试验(放牧和不放牧)和人工控制草原毛虫(Gynaephora qinghaiensis)方法(草原毛虫移除和未移除),研究了牦牛干扰下草原毛虫对高寒草甸小嵩草(Kobresia pygmaea)草地植被群落(植被盖度、群落高度、地上生物量及植物多样性等)的影响。结果表明,在试验期内,草原毛虫种群数量随着时间的推移呈现出先增加后降低的趋势。在牦牛(Bos mutus)放牧区内草原毛虫种群数量及增长趋势均高于无牧区。草原毛虫单独存在时群落的盖度、高度及地上总生物量与对照(牦牛与草原毛虫都不存在,CK)差异不显著(P0.05),而牦牛与草原毛虫共存时群落盖度、高度及地上总生物量都显著低于CK(P0.05)。牦牛干扰了草原毛虫对群落中主要植物种的作用,植物重要值发生了显著变化。草原毛虫单独存在时植物多样性指数与CK间无显著差异,单独放牧牦牛和牦牛与草原毛虫共存时的植物多样性指数均显著低于CK(P0.05)。本研究表明,牦牛显著加剧了草原毛虫对小嵩草高寒草甸植被的影响。     

放牧强度对高寒草甸群落碳氮磷化学计量特征的影响

植被生态化学计量特征是高寒草甸生态系统稳定性的基础,但其对放牧管理的响应仍不清楚。为此,以2011年在青海海北高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸建立的不同放牧强度试验地为研究对象,于2014年植物生长季的5月-9月,通过测定禁牧(对照,CK)、轻度放牧(light grazing,LG)、中度放牧(moderate grazing,MG)和重度放牧(heavy grazing,HG)样地的地上植被生产力和植被群落结构及群落叶片碳(carbon,C)、氮(nitrogen,N)、磷(phosphorus,P)含量,研究放牧强度对高寒草甸群落生态化学计量的影响。结果表明,MG能显著提高地上生物量和优良牧草禾草类植物的生物量比例,C含量的变异均在MG处理下最大,此结果支持了中度干扰理论;重牧能显著提高群落叶片的N含量(P0.05);放牧管理对叶片P含量的影响无明显规律;禁牧有利于系统N和P的周转。本研究结果显示,适度的放牧强度有利于高寒草甸生产力的提高,而禁牧可能通过改变群落优势种增强系统的N、P循环强度。     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响。结果表明:1)在不增温对照下,地上生物量与密度(P 0.05)、高度(P 0.01)、盖度(P 0.01)均呈显著正相关关系,而在增温处理下,地上生物量与频度(P 0.01)、盖度(P 0.01)呈极显著正相关关系,根冠比与密度(P 0.05)、盖度(P 0.05)呈显著负相关关系;2)在增温处理下,盖度对地上生物量的影响增强(P 0.01),频度对地上生物量的影响由不显著(P 0.05)变为显著正相关(P 0.01),密度和盖度对根冠比的影响也由不显著(P 0.05)变为显著负相关(P 0.05);3)在4种常用基本函数中,幂函数更符合植被的生长关系,说明高寒草甸植被符合异速生长理论;在对照处理下,高寒草甸植被地上部分表现为等速生长,地下部分表现为异速生长关系,整体表现为异速生长关系;而在增温处理下,地上部分和地下部分均表现为异速生长关系,整体也体现为异速生长。这说明在增温处理下高寒草甸植被地上部分由等速生长关系变为异速生长关系,地下部分的异速生长关系进一步增强。本研究结果对正确理解气候变化如何影响高寒草甸植物生长与群落结构具有理论意义。     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响.结果表明:1)在不增温对照下,地上生物量与密度(P<0.05)、高度(P<0.01)、盖度(P<0.01)均呈显著正相关关系,而在增温处理下,地上生物量与频度(P<0.01)、盖度(P<0.01)呈极显著正相关关系,根冠比与密度(P<0.05)、盖度(P<0.05)呈显著负相关关系;2)在增温处理下,盖度对地上生物量的影响增强(P<0.01),频度对地上生物量的影响由不显著(P>0.05)变为显著正相关(P<0.01),密度和盖度对根冠比的影响也由不显著(P>0.05)变为显著负相关(P<0.05);3)在4种常用基本函数中,幂函数更符合植被的生长关系,说明高寒草甸植被符合异速生长理论;在对照处理下,高寒草甸植被地上部分表现为等速生长,地下部分表现为异速生长关系,整体表现为异速生长关系;而在增温处理下,地上部分和地下部分均表现为异速生长关系,整体也体现为异速生长.这说明在增温处理下高寒草甸植被地上部分由等速生长关系变为异速生长关系,地下部分的异速生长关系进一步增强.本研究结果对正确理解气候变化如何影响高寒草甸植物生长与群落结构具有理论意义.     

草原毛虫对小嵩草草地植被群落的影响

采用人工控制方法(移除和未移除),研究了草原毛虫对高寒草甸小嵩草草地植被群落(地上生物量、植被盖度、群落高度及植物多样性等)的影响。结果表明:在不同调查期草原毛虫种群数量随着时间的变化呈现出先增加后降低的趋势,最大值出现在7月10日,最小值是8月11日。草原毛虫对草地地上总生物量影响不大,但对莎草科和杂类草植物地上生物量影响显著。草原毛虫显著降低莎草科生物量,增加杂类草生物量(P0.05),草原毛虫移除试验区莎草科的地上生物量比对照增加26.92%,而杂类草的地上生物量仅为对照的64.08%。草原毛虫对群落盖度影响不大,能够显著降低群落高度(P0.05),移除试验区的高度是对照区的1.43倍。草原毛虫对丰富度指数没有影响(P0.05),显著降低了Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数(P0.05)。草原毛虫对草地群落的影响主要是由其选择性采食,改变了群落植物种的竞争关系,使其生态位发生变化。     

藏北高寒草地样带物种多样性沿降水梯度的分布格局

 在藏北高原高寒草地样带上对４０个围栏内草地群落物种多样性和地上生物量进行测定,探讨了生长季降水对高寒草地生物量和物种多样性分布格局的影响以及地上生物量－物种多样性之间的关系模式。结果表明,降水格局显著地影响藏北高原内部高寒草地群落物种丰富度、多样性和均匀度,群落结构特征与初级生产力关系密切;藏北地区高寒草地地上生物量、物种丰富度、Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指数和Ｐｉｅｌｏｕ均匀度指数随生长季累积降水呈指数增加趋势;在高寒草地群落物种丰富度－生产力关系研究中单峰模式的判别系数R^２（０．７５４）略高于线性回归模型（０．７４３）。沿藏北高原样带高寒草地物种丰富度随地上生物量单调递增,单峰模式的单调递减区间并未出现;然而单峰模型预示着在地上生物量高于１２１．１７ｇ／ｍ^２ 的高寒草地群落物种丰富度可能随生物量单调递减,从而使物种丰富度－地上生物量表现为较为标准的单峰模式;Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多样性指数和Ｐｉｅｌｏｕ均匀度指数与地上生物量也均呈单峰模式,但其单调递减区间窄于单调递增区间,峰值分别对应的草地群落地上生物量为７１．９０和６０．９０ｇ／ｍ^２。