基于GIS的中国2大草地分类系统类的兼容性分析

以植被-生境学分类(vegetation-habitat classification system of grassland,VHCS)方法为基础的定性的中国草地分类系统,以及定量的气候-土地-植被综合顺序分类系统(comprehensive and sequential classification system of grassland,CSCS)是我国常用的2大草地分类系统。在实际应用中,因“草原”和“草地”概念的重叠、混淆和交叉,以及定性分类和定量分类的差异,造成了操作上的困扰,研究结果亦不便相互交流。本研究通过2大系统一级单位-“类”的分类指标、名称和属性的对比,分析了2个系统“类”的兼容性,建立了两者间的对应关系,并利用基本同期的CSCS分类图和数字化的中国草地资源图(VHCS),以内蒙古自治区和甘肃省为例,在ArcGIS平台上进行了验证分析。研究结果表明:1)以广义草原或草地概念为基础的CSCS是一个大系统,兼容了以中国为例的VHCS分类系统;2)兼容VHCS的CSCS的类,两者在分类指标、名称和属性方面均能达到统一;3)空间叠置分析表明,若不考虑森林和非地带性类,内蒙古和甘肃区域2个分类系统分类结果的兼容性分别达到61.4%和61.1%;有差异的区域,基本上表现出草地实际调查结果(VHCS)是比原生潜在草地(CSCS)在更恶劣气候条件下的低分类级别的草地类,说明人为干扰已超过了原生草地生态系统的生存阈限,导致草地逆行演替;4)对CSCS与VHCS分类结果的对比分析研究,可科学地揭示人为干扰下草地的演替状态,并明确草地恢复和重建的目标。     

放牧对高寒草地4种草光响应和荧光特性的影响

在祁连山东段天祝县南泥沟河谷地的披碱草-嵩草型草地设置禁牧(Non grazing grassland,NG)和放牧(Grazing grassland,G)两块样地,选取矮嵩草(Kobresia humilis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、扁蓿豆(Melissitus rutenica)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)4种优势植物,测定了4种植物的光合-光响应曲线(Pn PAR curves)和叶绿素荧光特性。结果显示,4种植物在放牧后：1)对强光的适应能力增强而对弱光的利用能力降低。垂穗披碱草、矮嵩草、扁蓿豆的最大净光合速率(Pmax)显著降低,即光合潜力降低;而黄花棘豆的Pmax却显著升高,光合能力增强。2)叶绿素初始荧光(F0)成像颜色加深,说明叶绿素含量有所降低,尤以垂穗披碱草、矮嵩草最为明显。3)PSⅡ最大量子产量(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)值显著降低,而非光化学猝灭系数(NPQ)值升高。综合各项指标来看,放牧后黄花棘豆这种毒草的光合能力提高,而其他3种优质牧草的光合能力下降。     

不同放牧强度下羊草叶片光合色素含量的差异性分析——以呼伦贝尔羊草草甸草原为例

于2011年6月26日、7月23日和8月26日对不同放牧强度下,被采食羊草和未被采食羊草进行了光合色素含量的研究。在测试期间,被采食与未被采食羊草叶片的光合色素含量有显著差异;且前者的光合色素含量低于后者。随着放牧强度的增大,被采食羊草的叶片的叶绿素含量随着放牧强度增大呈复杂的变化趋势,后者则呈线性下降变化;而前者的类胡萝卜素呈上升趋势,后者呈下降—升高的趋势。二者Chl a+b最大值出现在7月23日,最小值出现在8月26日。此外,随着放牧强度的加强,二者的光合色素差异加剧,并受到生长季节的影响。     

东祁连山杜鹃灌丛草地物种多样性特征及干扰因子

在海拔3080~3610 m范围内,研究东祁连山杜鹃灌丛在不同海拔高度的物种多样性特征及砍伐、滑坡干扰对其影响。结果表明:Shannon-Wiener指数随海拔高度先升后降,最高值出现在3330 m处,为2.537,最低值则出现于海拔最高的3610m处,为2.109,两个峰值相差0.428,下降幅度为16.9%;丰富度指数与之相似,以3330m最高,为3.672,在3610m处最低,为2.2,峰值相差1.472,下降幅度为40.1%;均匀度的变化规律有所不同,最高值出现在海拔3400m处,为0.793,最低值则出现于较低的3160m处,为0.725,两个峰值相差0.068,仅下降8.6%,变幅很小;总体来看,在3230~3400m之间,群落的物种多样性、丰富度和均匀度均较高;较高和较低海拔地段,物种多样性较低,丰富度和均匀度相应偏低;群落在自然应力的作用下发生滑坡后,其Shannon-Wiener指数、丰富度和均匀度均有较大程度下降,比对照分别下降46.9%、34.2%和38.0%,差异极显著;砍伐的情形则与滑坡大不相同,群落被砍伐两年内,其Shannon-Wiener指数、丰富度和均匀度均无显著差异。     

灌溉量对科尔沁沙地紫花苜蓿土壤速效养分分布及淋失的影响

为探讨科尔沁沙地紫花苜蓿（Medicago sativa L.）适宜灌溉量,本研究以指针式喷灌机下建植两年紫花苜蓿为试验材料,根据联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith方法,以日为步长计算紫花苜蓿实际需水量（ETc）,并基于ETc设置4个灌溉水平W1（60% ETc）,W2（80% ETc）,W3（100% ETc）,W4（120% ETc）,研究不同灌溉量对科尔沁沙地紫花苜蓿土壤速效养分分布、残留和淋失的影响。结果表明：不同灌溉量处理下,土壤速效养分剖面分部存在明显差异,碱解氮、速效钾出现明显累积峰;碱解氮、速效钾残留量随灌溉量增加逐渐降低,W1处理下碱解氮、有效磷、速效钾残留量最高;碱解氮、速效钾淋失量随灌溉量增加逐渐增加,W4处理下碱解氮、速效钾淋失量最大,W2处理下有效磷淋失量最大。综合比较各个处理,W3处理下土壤速效养分的残留量、淋失量结果优于其他处理,因此建议生育期内采用100% ET_c的灌溉水平进行灌溉。     

不同海拔高寒草甸土壤微量元素含量及其与植被的关系

为了探究高寒草甸微量元素随海拔的分布特征及其与植被的关系。本研究以东祁连山高寒草甸为研究对象,调查并测定了不同海拔下高寒草甸植被群落和土壤微量元素含量,采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)分析土壤微量元素与植被群落的关系。结果表明,高寒草甸植被总盖度、草层盖度、地上生物量、莎草科、豆科和杂类草地上生物量均随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,在3 200 m处达最大值,禾本科地上生物量随海拔升高依次降低;土壤钙(Ca)、铁(Fe)、铜(Cu)和锰(Mn)含量随海拔的升高呈先降低后升高的趋势,土壤镁(Mg)、锌(Zn)和钼(Mo)含量随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,土壤钴(Co)含量随海拔的升高依次降低,土壤硒(Se)含量随海拔的升高呈波动性上升;相关性分析和RDA分析表明,土壤微量元素Mo和Fe含量显著影响着高寒草甸植被的生长。综上所述,海拔显著影响着高寒草甸土壤微量元素的分布,高寒草甸土壤管理过程中应该关注微量元素Mo和Fe,建议将微量元素Mo和Fe作为高寒草甸土壤健康评价指标。     

山地草甸植被生物多样性及群落稳定性对坡向的响应

为研究不同坡向山地草甸的植被生物多样性与群落稳定性差异,本研究选取了东祁连山金强河流域4个坡向(阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡)的山地草甸,进行植被特征的调查,并分析了其功能群组成、多样性指数和群落稳定性的变化规律。结果表明：物种的盖度、高度、地上生物量、植被含水率、土壤含水量和莎草科地上生物量从阴坡到阳坡呈递减的趋势,禾本科和豆科呈先升高后降低的趋势,杂类草呈递增的趋势;Godron稳定性结果表明,阳坡群落处于不稳定状态。同一群落多样性大小与其群落稳定性并不存在相关关系。综上,山地草甸不同坡向草地植被特征差异显著,坡向影响着草地生产力与群落稳定性。建议在草地管理中考虑不同坡向草地植被特征变化,采取灌溉、施肥和割草等抚育措施,使植被进行正向演替更新,提高山地草甸群落的生物多样性和群落稳定性,增加其生态系统服务能力。     

基于气象要素空间分布模拟优化的中国草地综合顺序分类

依据草地综合顺序分类系统(CSCS)原理,利用中国区域1961—2004年的气象信息数据,以及1km分辨率的DEM(高程)数据,借助ArcGIS平台,采用优化的气象要素模拟方法——多元回归+残差分析(AMMRR),以及3种传统插值方法,模拟了中国多年平均的>0℃年积温(Σθ)和年均降水量(r)的空间分布,并利用AMMRR法对中国草地进行分类。研究结果表明:1)AMMRR模拟得到的Σθ和r与实测样本的相关系数分别为0.976和0.974,极显著相关(p<0.01);相对平均误差(RME)、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)都小于3种传统插值方法。2)AMMRR通过经纬度、海拔高度与气象要素间的多元回归以及残差分析修正,不仅弥补了原始站点不足且分布不均匀的缺点,而且也充分体现了海拔落差较大区域气象要素的垂直变化。气象站点分布密集的区域,4种方法模拟的效果较一致,其空间格局与真实地理环境相似;但站点稀疏而且分布不均匀的区域,只有AMMRR的模拟结果才能反映出小尺度空间分布中地形的空间分异作用,结果比较理想。3)依据CSCS,中国草地包括除炎热极干热带荒漠类(ⅦA7)的其他41个地带性草地类。从南到北,Σθ减小,依次分布着炎热潮湿雨林类(ⅦF42)-亚热潮湿常绿阔叶林类(ⅥF41)-暖热潮湿落叶、常绿阔叶林类(ⅤF40)-暖温潮湿落叶阔叶林类(ⅣF39);从东向西,r降低,依次分布着微温潮湿针叶阔叶混交林类(ⅢF38)-微温湿润森林草原、落叶阔叶林类(ⅢE31)-微温微润草甸草原类(ⅢD24)-微温微干温带典型草原类(ⅢC17),地带性规律明显。     

东祁连山高寒草甸植被特征和生物多样性对生境的响应

为了探究海拔和坡向演变过程中高寒草甸植被的变化特征,本试验以东祁连山的高寒草甸为研究对象,采用相关性和聚类分析等方法,研究了不同海拔(2800m,3000m,3200m,3400m,3600m,3800m和4000m)和坡向(阳坡、阴坡)的植被特征、功能群组成和多样性指数的变化规律.结果表明:随着海拔升高,植被盖度、草...     

三江源区不同海拔高寒草原土壤养分及化学计量特征

为探究海拔变化对高寒草原土壤养分及化学计量特征的影响,本试验在青海省南部三江源区选取了5个海拔梯度（2 512,3 005,3 490,3 977和4 493 m）的高寒草原样地,对各样地地上生物量、植物群落特征及不同土层土壤理化性质进行分析。结果表明：在该研究区随着海拔的升高,植物Shannon指数增加,土壤容重先上升后下降;土壤中碳、氮、磷含量变化范围分别是：11.33~71.66 g·kg^-1,0.71~4.47 g·kg^-1,0.30~1.05 g·kg^-1;土壤的碳、氮含量先增后降,磷呈上升趋势;土壤中C/N,C/P,N/P范围分别为13.65~21.35,39.37~90.58,2.88~4.24,均随海拔的增加先升后降,在海拔3 490 m处达到最高。相关性和主成分分析表明,海拔与土壤中氮和磷含量呈现极显著正相关（P<0.01）,和N/P呈现极显著负相关（P<0.01）。研究区高寒草原植物生产力主要受氮素的影响。