休牧对草原生态系统影响研究进展

对退化草地进行合理休牧已成为当前退化草地生态恢复与重建的有效措施之一。退化草地通过实施休牧措施,对草地地上植被和凋落物及对地下植物根系和土壤等方面产生直接的影响。从植物群落特征变化看,群落高度、密度、盖度随休牧时期的延长主要有3种变化趋势:增加;先增加后降低;先显著降低后显著升高、再显著降低。从群落生物量看,休牧可显著提高草地生产力,地上生物量随季节的变化呈"S"型增长曲线,凋落物量呈"W"型动态变化,对植物地下生物量的增加有促进作用。随着休牧年限增加,禾本科、豆科植物等优良牧草显著增加,菊科植物、杂类草、藜科、有毒有害植物在草群中的比重有所下降。休牧对土壤的恢复效果明显,土壤表层粘粒和粉粒比例总体呈上升趋势,容重随休牧年限的延长先降低后升高,含水量增加,土壤有机质、全氮、全磷、全钾及速效氮、磷、钾含量均有所提高;土壤脲酶、磷酸单酯酶、脱氢酶、蛋白酶活性均有不同程度的增加,氧化酶-多酚氧化酶和过氧化氢酶活性则降低;微生物量提高;草原土壤种子库植物种类和数量增加;从休牧对草地碳储量影响来看,休牧使土壤有机碳含量有明显的增加。但休牧时间过长,也不利于植被的正常发育和更新。为了能够更好地为制定科学的草原休牧策略服务,建议今后应加强休牧对退化草地植物多样性和生产力的影响,休牧对退化草地土壤种子库影响,不同类型、不同退化程度以及不同利用方式草地合理休牧季节、休牧期长短和休牧年限的研究。     

秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、铅、镉活性的影响

秸秆还田是我国培肥地力和增加农田土壤碳固定的重要措施,但进入农田的秸秆存在着活化土壤重金属的风险。为了解不同来源的秸秆对污染水平不同农田土壤重金属活性的影响,采取相应措施防止因秸秆还田对农田土壤重金属的激活,开展了盆栽和田间小区试验研究秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、镉、铅活性的影响。盆栽和田间试验在轻度和重度污染2种土壤上同时进行。盆栽试验中施用秸秆包括重污染水稻秸秆、轻污染水稻秸秆和轻污染油菜秸秆3种,石灰用量设对照(0 kg·hm-2)和石灰处理(750 kg·hm-2)2个处理;田间小区试验设对照(不施秸秆和石灰)、秸秆还田及秸秆还田+石灰3个处理。动态观察了试验过程中土壤有效态重金属、重金属形态及水稻籽粒中重金属积累情况。结果表明,试验初期(前20 d)秸秆还田显著增加了水田土壤中水溶性有机碳与水溶性重金属的含量;与对照处理比较,水溶性重金属含量以重度污染土壤增幅较为明显。试验后期(60 d后)秸秆还田对土壤重金属的活性的影响逐渐变得不明显。油菜秸秆还田土壤中水溶性重金属含量低于水稻秸秆还田,重污染水稻秸秆还田土壤中水溶性重金属含量高于低污染水稻秸秆还田。盆栽试验和田间试验的结果都表明,重污染水稻秸秆还田可轻微增加水稻籽粒中镉的积累,但轻度污染水稻秸秆还田与油菜秸秆还田对水稻籽粒镉积累的影响较小;3种秸秆还田对水稻籽粒铅、铜、锌积累的影响不明显。配施石灰可显著降低土壤中水溶性重金属的含量,降低水稻籽粒中重金属的积累。研究认为,在污染农田管理上应控制重污染水稻秸秆还田,在秸秆还田的同时适量配施石灰。     

锡林郭勒草原蒸散发月季动态及相关因子分析

蒸散发(Evapotranspiration,ET)的时空动态对理解水热对植被的影响具有重要作用。利用MODIS MOD16A2和MOD13A3月产品数据及气象数据,通过回归分析和相关分析等方法,研究了锡林郭勒草原不同类型草地近15年(2000—2014年)的ET月季动态及相关因子。结果表明:3—10月的ET均表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原,1—2月和11—12月的ET均表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原。荒漠草原11月ET最大,其余各类草原均在7月达到最大值;各类草原的最小ET均为5月。各类草原3—5月和10月的ET均为下降趋势,而1月、6月、7月和12月的ET均为上升趋势。春季、夏季和秋季的ET均表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原,而冬季的ET表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原。荒漠草原冬季ET最大,其余各类草原的ET均在夏季达到最大值。各类草原春季和秋季的ET均为下降趋势,而夏季和冬季的ET均为上升趋势。Pearson相关分析表明3—10月及春季、夏季和秋季的ET与NDVI和降水量显著正相关,与平均气温显著负相关(p0.05);相反,1—2月、11—12月及冬季的ET与降水量负相关,而与平均气温显著正相关(p0.05)。     

秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响

为探索稻麦或稻油轮作制下,小麦、油菜秸秆还田对汉中盆地稻田土壤碳库组分的变化,设置小麦秸秆不还田(WSN)、小麦秸秆常规还田(WS)、小麦秸秆促腐还田(WSM)、油菜秸秆不还田(RSN)、油菜秸秆常规还田(RS)、油菜秸秆促腐还田(RSM),共6个处理,通过大田试验研究了不同秸秆类型及还田方式对稻田0—5,5—10,10—15,15—20,20—25cm 5个土壤层次中的土壤容重、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、活性有机碳效率(ACL)、碳储量(SCS)、碳库管理指数(CPMI)及水稻产量的影响。结果表明:秸秆还田显著降低0—15cm土层容重,对15—25cm并未产生显著影响。与不还田相比,秸秆还田明显增加了各层次土壤有机碳库指标含量,但TOC和LOC含量均随土壤深度的增加而减少,两者在0—15cm土层含量较高,具有明显的表层富集现象;与不还田相比,小麦及油菜秸秆还田后可明显增加稻田0—25cm土层中的土壤碳储量(SCS),增幅可达21.9%~23.5%和1.7%~6.7%。不同土层中的LOC、ACL、CPIM对秸秆类型的响应不同,具体表现为小麦秸秆还田(WS、WSM)对0—15cm土层具有显著促进作用,而油菜秸秆还田(RS、RSM)对15—25cm土层中的有显著促进作用。产量方面,秸秆促腐还田模式下(WSM、RSM)水稻产量最高,常规还田模式(WSN、RSN)次之,而不还田时产量最低。相关分析显示0—10cm土壤活性有机碳有效率与水稻产量显著相关。秸秆还田是提高汉中盆地稻田土壤有机碳和产量较为有效的农田管理措施。两种轮作模式下,小麦秸秆全量旋耕还田更有利于固持稻田土壤有机碳和增加水稻产量增加。     

退耕还林工程建设对土壤侵蚀的影响——以安塞县为例

以黄土丘陵区退耕还林典型县——安塞县为研究对象,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,从县域尺度上分析评价了黄土高原区退耕还林前后土壤侵蚀变化。研究结果表明:与退耕前1999年相比较,2010年土壤侵蚀强度在空间上发生明显改变,总体上,土壤侵蚀强度有明显减小的趋势。极强烈侵蚀下降幅度最大(下降13.73%),主要向强烈转移,占10.45%;中度侵蚀由35.92%增加到59.98%,主要由强烈侵蚀转移而来,占27.08%;微度和轻度变化较小。土壤侵蚀既有增强区域也有减弱区域,总体趋势以减弱为主。侵蚀加强区域主要是由中度和强烈向强烈、极强烈和剧烈转移,转移面积较小;发生增强的区域主要是以草地覆盖为主;其次是原耕地,退耕还林后转化为林地和草地,部分地区出现裸露斑块,呈现部分小面积土壤侵蚀加剧。土壤侵蚀减弱区域主要是极强烈、剧烈向中度、强烈等转移;转移面积主要发生区域沟壑区低盖度草地、沟道以及河道边缘裸地。随着退耕还林还草工程的实施,荒山林草覆盖度增加,林草植被对降水进行截留下渗,缓减洪峰流量,减少降雨洪峰对沟道和河道侧冲刷,降低土壤侵蚀强度。安塞县实施退耕还林11年后,土壤侵蚀以强度侵蚀为主(46.47%)转中度侵蚀为主(59.98%),全县平均土壤侵蚀由1998年的9 780t/(km~2·a)转为2010年的5 460t/(km~2·a),每年约减少土壤侵蚀量1 274万t。退耕还林工程建设对于安塞县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用。研究结果将对该区域水土流失治理提供参考依据。     

希拉穆仁草原退化评价及地表风蚀颗粒表征

经过对希拉穆仁草原围封、自由放牧草地及旅游区进行实地调查,结合内蒙古自治区第5次荒漠化和沙化监测实施细则,根据植被盖度和生物量等指标对草原进行了退化诊断与评价,并在此基础上研究了不同退化程度的地表粗粒组成。结果表明:希拉穆仁草原围封草地以轻度退化为主,自由放牧区以中度退化为主,但在坡顶出现重度退化,旅游区退化程度最为严重,均为重度退化区;可以以土壤颗粒0.84mm的百分比含量作为草原退化的判别标准,当其含量在82.22%~89.04%范围内为重度退化,含量在74.01%~79.53%为中度退化,含量在56.05%~66.11%为轻度退化。该指标能够直观、实时地反映草原的退化状况,且具有简便、快速诊断的生产应用性。     

滇东南喀斯特地区植被覆盖变化及其影响因素

利用MODIS NDVI数据资料集、标准气象站点的气候数据及社会经济统计数据,辅以叠置分析、空间统计分析和相关分析等方法,探讨了滇东南喀斯特地区植被覆盖的时空变化特征及其与气候因子、人类活动的关系。结果表明:滇东南喀斯特地区植被4月上旬进入生长季而9月中旬结束,2001—2010年植被覆盖呈现出上升的趋势,NDVI增加速率为0.03/10 a;滇东南喀斯特地区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占总面积的70.03%和29.97%,植被NDVI减少最为突出的区域主要集中在人口聚集的城镇周围及河流沿线,而增加的区域主要集中在高海拔山区;气候影响因素中的水分类因素即平均相对湿度、最小相对湿度和降水是滇东南喀斯特地区植被NDVI年内变化主要的影响因素,其影响有2个月左右的滞后期,温度类气候因子的滞后期为3个月左右,其他类型的气候因子滞后期约为2个月;滇东南喀斯特地区实施的退耕还林工程,极大地提升了植被覆盖度,而城镇化过程则使得城镇周边的极低、低植被覆盖度区面积增加。     

不同秸秆还田方式对白浆土土壤养分及大豆产量的影响

为确定秸秆还田方式对白浆土土壤养分及作物产量的影响,试验设置了普通翻耕的对照处理以及秸秆覆盖还田、心土还田和秸秆焚烧的3种还田方式。3年的试验结果表明:在耕层部分(0~20 cm),普通翻耕处理区土壤氮素和有机质含量测定值最低,而土壤磷素和钾素含量最高;在白浆层(20~40 cm),秸秆心土还田处理的土壤碱解氮、全氮、有效磷、全磷和有机质含量最高;在淀积层(40~60 cm),不同秸秆还田方式,氮素、磷素和有机质含量变化差异较小,钾素表现为土壤下层含量比表层高。两年的数据显示秸秆心土还田处理大豆产量最高,说明秸秆心土还田对土壤地力提升效果明显,利于大豆增产。     

东祁连山不同高寒灌丛草地土壤抗蚀性研究

为探讨祁连山东段不同高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征,采用野外调查和室内试验的方式,对东祁连山金露梅、柳、杜鹃3类高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同灌丛草地土壤水稳性团聚体主要以0.5mm的大粒径水稳性团聚体为主,土壤团聚结构破坏率表现为:柳灌丛草地杜鹃灌丛草地金露梅灌丛草地;土壤水稳性指数依次为:杜鹃灌丛草地(97.1%)柳灌丛草地(96.9%)金露梅灌丛草地(95.8%);土壤抗蚀指数表现为:杜鹃灌丛草地最大(95.0%),金露梅灌丛草地最小(92.9%)。总体上,杜鹃灌丛草地的土壤抗蚀性最强,金露梅灌丛草地的土壤抗蚀性最差。通过灰色关联度法,对0.5mm的机械团聚体含量、0.25mm的机械团聚体含量、0.25mm的水稳性团聚体含量、0.5mm的水稳性团聚体含量、土壤结构破坏率、水稳性团聚体平均质量直径、有机质、土壤崩解率、土壤水稳性指数、土壤抗蚀指数10个土壤抗蚀性指标进行评价分析认为,影响高寒灌丛草地土壤抗蚀性最主要的因素是水稳性指数、0.25mm水稳团聚体和水稳性团聚体平均质量直径。     

道路和居民点对锡林郭勒草地风蚀参数的影响

土壤风蚀是锡林郭勒草地主要的生态环境问题之一,区域内道路和居民点对草地风蚀有重要影响而尚未受到足够的关注与研究。将遥感影像目视解译提取的道路和居民点信息,与表征土壤性质、地表植被覆盖等方面的8个风蚀参数进行空间叠加,采用掩膜处理等GIS方法分析各参数的空间变化特征,以探究道路和居民点对风蚀地表参数的影响。结果表明:距道路和居民点越近,植被覆盖率、高度均减小,表层土壤砂粒含量增加,土壤容重变大;居民点对风蚀参数影响的最大距离为2 000 m,道路为400 m;在影响距离内,植被覆盖各参数变化幅度大于土壤性质各参数,居民点对风蚀参数的影响大于道路;道路和居民点明显增加了周边区域的风蚀危险性,因此进行风蚀评价与估算时,应在相关指标体系与模型中考虑道路和居民点这两个影响因子。该研究可以为草原风蚀机理研究、风蚀治理提供科学参考。