不同放牧方式下的草场植被群落特征及其与土壤因子的关系——以新巴尔虎左旗为例

探究干旱半干旱草原不同放牧方式对退化草地生态系统恢复的影响,对退化草地植被恢复与重建及生态畜牧业可持续经营管理体系建设具有重要的科学意义。以呼伦贝尔市新巴尔虎左旗"七个一"生态家庭牧场为研究对象,对禁牧、休牧、轮牧和连续放牧4种放牧方式下的植被群落特征及与土壤因子间的关系进行研究。结果表明,(1)植被以多年生旱生、中旱生植物为主,轮牧区(45)和休牧区的物种数(42)大于禁牧区(37)和连续放牧区(34),禁牧区植被盖度(88.07%)和生物量(3 714.37 kg·hm~(-2))最高,连续放牧区植被盖度(61.33%)及生物量(1 029.83 kg·hm~(-2))最低。(2)4种放牧方式区的植被都以莎草科(Cyperaceae)和禾本科(Gramineae)植物为主,以寸草苔(Carex duriuscula)的重要值为最高,其中禁牧区最高(IV=38.30)。(3)休牧区和轮牧区的群落多样性指数较高,禁牧区的群落多样性指数最低(Ma=4.02,H=2.05,C=0.76,J_(sw)=0.72),且禁牧区与其他放牧方式区的物种分布及多样性指数均存在显著差异(P0.05)。(4)物种CCA排序结果显示,土壤容重、含水量和全磷是影响左旗植被分布的主要土壤因子。此外,群落多样性指数变化与容重、速效磷和含水量显著相关(P0.05)。研究认为,轮牧和休牧方式有利于保护草地生物多样性,禁牧对退化草地生态系统恢复有显著促进作用,但长期禁牧会导致群落多样性下降,连续放牧会降低草地生产力。建议减少连续放牧区放牧频率,在长期禁牧的牧场实施休牧、轮牧或适当的割草利用。     

不同干扰方式对内蒙古典型草原土壤有机碳和全氮的影响

为准确把握草原生态保护与修复工程的实施效果,并为北方草地生态保护和优化管理提供有效的科学支持,选择内蒙古典型草原退牧还草工程区为研究对象,采用野外成对取样(围栏内-围栏外)与室内分析相结合的方法,研究了休牧、补播和自由放牧3种人为干扰方式对土壤容重、含水量、有机碳和全氮含量的影响。结果表明:在0~30 cm土层,随深度的增加,不同干扰方式对各指标的影响不同,但总体上草原土壤含水量、有机碳和全氮含量表现为补播﹥休牧﹥自由放牧(P0.05);土壤容重为自由放牧休牧补播(P0.05)。随土层深度增加,除土壤容重无显著变化外(P0.05),土壤有机碳和全氮含量均呈现显著下降(P0.05);土壤含水量则相反,其中,补播处理降幅最小,自由放牧处理降幅最大。0~30 cm各土层土壤容重与土壤含水量、土壤有机碳和全氮含量都成极显著负相关关系(P0.000 1),而土壤含水量、有机碳和全氮3项指标间相互成显著正相关关系(P0.000 1)。综上所述,不同干扰方式对草地土壤理化性状有明显影响,自由放牧加速了草地土壤有机碳和全氮的损失,而补播和休牧对遏制草地退化、恢复草地功能起到了积极的作用。     

围封6年对温带典型草原坡地物种多样性及其与地上生物量的关系的影响

以内蒙古太仆寺旗地区典型克氏针茅-羊草草原为研究对象,通过调查围封6年后围栏内外典型草原群落特征,分析围封、放牧处理下典型草原植物群落结构及地上生物量的动态变化,揭示围封放牧对植被群落结构、物种丰富度和地上生物量的影响。结果发现,在围封6年后,各功能群物种丰富度与盖度围栏内外的空间变化趋势基本一致。群落物种丰富度和地上生物量均随坡位下降而显著增加,初步显示了物种多样性与生态系统功能的空间变化的一致性。围栏内物种丰富度显著低于围栏外,而地上生物量却显著大于围栏外。围栏内多年生禾草、一年生植物物种丰富度显著低于围栏外,而半灌木盖度、生物量显著高于围栏外。围栏内外在禁牧和放牧不同处理下,表现出不同的草原退化方式：在禁牧条件下,尽管生物量有所恢复,但灌木和半灌木的增加却代表了草原的退化;放牧、刈割等人类活动增加了耐牧物种和不适口植物生长的可能,表现为草原退化指示物种增加,同样是草原退化的表现。围栏外一年生植物盖度和生物量显著高于围栏内,而一年生植物的频数也远远大于围栏内（围栏内外频数比13：71）,且独行菜、猪毛菜等仅出现于围栏外。同时,地上生物量随着物种丰富度的增加而增加,但只有围栏外的关系达到统计显著程度,说明围封调制了生物多样性与生态系统功能的关系。本研究表明,对于干旱半干旱典型草原的恢复,不能简单地采用长期完全禁牧措施,应当根据区域环境、植被以及社会经济情况,制定季节性放牧或者间歇性禁牧的恢复措施,从而保证草场的可持续性恢复利用。     

不同放牧制度草地土壤碳氮磷化学计量特征

放牧是人类对草地资源管理和利用的主要方式之一,研究不同放牧制度下的草地土壤化学计量特征,可为草地植被的可持续利用和放牧制度的选择提供科学依据.以呼伦贝尔新巴尔虎左旗4种不同放牧制度(禁牧、休牧、划区轮牧和常牧)的草场为研究对象,通过样地调查和土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)3种元素含量的测定,分析4种不同放牧制度下土壤化学计量特征及其与植被群落特征和土壤化学性质的相关性.结果显示:禁牧条件下,植被生长状况较好.碳氮磷含量均呈现禁牧休牧划区轮牧常牧的变化趋势;在不同的放牧制度下,土壤碳氮含量集中分布于0-10 cm,且显著高于下层土壤(P 0.05);4种放牧制度下土壤C/N无明显变化,而常牧区的C/P和N/P均显著低于禁牧区;此外,土壤碳氮磷含量均与p H值呈极显著负相关(P 0.01),物种丰富度指数和多样性指数均与C/P和N/P呈极显著负相关(P 0.01).本研究表明磷是该地区主要的限制性养分元素,且磷含量受土壤深度的影响较小;与常牧相比,禁牧、休牧及轮牧均有利于植物生长、土壤理化性质改良以及养分含量积累.(图2表3参39)     

围栏禁牧对川西北亚高山高寒草甸群落结构的影响

围栏禁牧4a后,与放牧草地相比较:1)围栏草地物种数量有所下降,群落内出现物种27种,而长期放牧草地为33种.2)围栏草地物种平均高度较高,为20.23cm,群落分层现象明显;放牧草地物种平均高度仅为8.14cm,群落无分层现象.3)围栏草地内,杂草类的盖度(98%)大于禾草类的盖度(14%);放牧草地上,杂草类的盖度(53%)小于禾草类的盖度(56%)。4)围栏草地以禾草为主的优良牧草的生产能力(35.24g/m2)低于放牧草地的生产能力(75.47g/m2).5)围栏草地的地上生物量(272.64g/m2)和地下0～30cm生物量(801.61g/m3)都高于放牧草地的地上生物量(184.84g/m2)和地下0～30cm生物量(683.82g/m3).研究结果表明,围栏草地具有比放牧草地更复杂的群落结构,但其物种组成和优良牧草的生产能力,都低于放牧草地.     

围栏禁牧对毛乌素沙地植物群落特征的影响

围栏禁牧是一种使退化草地获得自然恢复的低投入措施。通过对毛乌素沙地3种放牧管理类型（持续放牧、围栏禁牧5 a和围栏禁牧16 a）的物种组成、盖度、丰富度、多样性、相似性进行比较研究,目的是阐明退化毛乌素沙地植被在禁牧条件下自然恢复的可能性和其恢复演替的趋势。研究发现,围栏禁牧5 a左右群落物种组成就会有较大的恢复,但是物种多度增加程度却不大,即去除放牧干扰后群落物种丰富度的恢复要比物种多度的恢复更容易;禁牧后恢复的种类主要是一些不耐牧但适口性好的物种;围栏禁牧16 a后草本盖度大大增加而半灌木盖度却减少了,且出现了半干旱草原的重要典型种——本氏针茅Stipa bungeana Trin.,这标志着以油蒿Artemisia ordosica Krasch.为主的退化灌丛沙地开始向以禾本科草为主的半干旱沙质草原方向恢复;但要实现毛乌素沙地更大尺度上物种丰富度的恢复,围栏恢复的时间还需要更长。     

宁夏不同草地类型土壤有机碳组分特征

宁夏草地生态系统对宁夏生态环境、生物多样性保护和区域经济发展具有重要作用。沿宁夏降雨梯度带,从北到南选择荒漠草原、典型草原和草甸草原3个草地类型的地上植物和土壤进行取样,对3个草地类型土壤有机碳组分(易氧化有机碳、颗粒有机碳、微生物碳和惰性碳)分布特征及其与环境变量的相关关系进行研究。结果表明,土壤总有机碳与惰性碳含量表现为山地草甸典型草原荒漠草原;土壤颗粒有机碳和微生物量碳含量表现为荒漠草原山地草甸典型草原;土壤易氧化有机碳表现为典型草原荒漠草原山地草甸。3种草地类型活性有机碳占总有机碳比例均较低,而惰性碳占总有机碳比例在23.03%~86.63%之间。RDA分析表明环境变量对土壤有机碳组分总解释量为99.6%。Pearson相关性分析表明土壤活性有机碳与土壤总有机碳之间相关性均不显著,而土壤惰性碳和总有机碳之间高度正相关(r=0.99,P0.01)。土壤总有机碳与环境变量的相关性分析表明土壤总有机碳与海拔(r=0.81,P0.01)、土壤含水率(r=0.90,P0.01)、土壤全氮(r=0.97,P0.01)、年降雨量(r=0.87,P0.01)、物种丰富度(r=0.88,P0.01)和地上生物量(r=0.86,P0.01)正相关,而与土壤容重(r=-0.90,P0.01)、年均温(r=-0.78,P0.01)负相关。研究区3种草地类型的活性有机碳比例较低,这表明土壤有机碳循环速率不高,有机碳库较为稳定,其中草甸草原的总有机碳和惰性碳含量均高于其他类型,稳定性最高。气候温、湿度特征,地上植被群落结构和生物量以及土壤水分和氮素特征是影响影响宁夏草地土壤有机碳含量重要因素。     

不同恢复措施对若尔盖沙化草地的恢复效果比较

若尔盖高原是黄河上游主要的水源补给地,也是我国重要的生态安全屏障区,但近年来由于超载过牧、气候变化、鼠害等原因出现了严重的沙化问题.通过比较分析合理放牧、围封禁牧以及自然恢复3种恢复措施对若尔盖典型沙化草地植物群落结构、生物量和土壤理化性质的恢复效果.结果显示,恢复6年后,自然恢复草地恢复效果不明显,而合理放牧草地恢复效果最好.与自然恢复和围封禁牧恢复草地相比,(1)合理放牧使得草地植物群落盖度、物种丰富度、地上生物量和地下生物量显著增加,分别为93%、9、396.41 g/m~2和693.4 g/m~2;(2)合理放牧恢复草地土壤容重、pH显著降低;含水量、最大持水量、可溶性全氮、硝态氮、可溶性有机氮和可溶性有机碳显著增加.本研究表明合理放牧有利于沙化草地更快恢复,建议制定相关标准在适当区域进行应用和推广.     

海拔对藏北高寒草地物种多样性和生物量的影响

高寒草地是青藏高原生态系统的主体,高寒草地物种多样性和生物量沿海拔梯度的空间分布格局在气候变化及人为干扰的双重影响下已发生重大变化。为明晰海拔对物种多样性和生物量的影响,以藏北地区那曲市罗玛镇高寒草地为研究对象,于2018年8月采用样方调查法对不同海拔梯度高寒草地植物高度、盖度、地上生物量及物种多样性沿海拔变化进行调查和统计分析,探讨藏北高寒草地物种多样性和地上生物量在海拔上的变化规律及二者的关系。研究表明:(1)植物盖度和地上生物量分别由海拔4 600 m的89.0%和64.7 g·m~(-2)降至4 800 m的67.3%和41.8 g·m~(-2),即植物盖度和地上生物量随海拔的升高呈线性降低的趋势;(2)不同海拔梯度间植物物种组成存在较大差异,高海拔段中旱生禾本科植物逐渐被耐寒喜湿植物取代;(3)物种丰富度和Shannon-Wiener指数沿海拔呈单峰分布格局,而E.Pielou均匀度指数则呈U型分布格局;(4)物种丰富度和Shannon-Wiener指数与地上生物量呈负二次函数关系;地上生物量与土壤温度呈指数增长趋势,与土壤湿度呈指数降低的趋势。研究结果初步揭示了藏北高原高寒草地不同海拔梯度物种多样性及其生物量的垂直分布差异,以及不同海拔梯度间水热组合差异对物种多样性及其生物量的影响。     

封育方式对荒漠草原群落特征及土壤理化性质的影响

近年来中国大部分草地正发生不同程度退化,如何恢复退化草地已成为亟待解决的环境问题。围栏封育作为西北地区退化草地的主要恢复措施之一,其生态过程一直是生态学者的研究重点。为研究不同封育方式对退化荒漠草原生态系统的影响,以宁夏荒漠草原11年和22年完全封育、11年生长季封育、和自由放牧草地为研究对象,采用野外样方法和室内分析相结合的方法,分析研究其植被群落特征及土壤理化性质变化。研究结果表明:(1)封育能增加群落地上生物量和Shannon-wiener多样性指数,并增强群落稳定性,但不能显著改善群落Simpson指数(P0.05),并降低了群落丰富度指数R;(2)22—24年完全封育草地多年生植物及总地上生物量显著低于(P0.05),且其Shannon-wiener和Simpson指数低于11—13年的生长季封育草地,2014及2015年一年生、多年生植物及总地上生物量均高于2013年;(3)群落的各α多样性指数与稳定性指数的关系较复杂,两者之间相关性不显著(P0.05);(4)封育能显著增加(P0.05)土壤有机质、全氮、全磷等物质含量,但降低了土壤含水量。该研究指出封育年限及管理方式是影响群落结构和土壤性状的主要因素,研究结果可为干旱、半干旱草原地区植被恢复及可持续经营与管理理论提供支持与指导。     

不同干扰下阿拉善荒漠啮齿动物群落格局的变动特征

干扰广泛被认为是影响物种多样性变化的最主要的因素。近年来,物种多样性对干扰的响应是生态学家关注和研究的热点问题之一。2002-2011年,在内蒙古阿拉善荒漠区对人为不同利用（干扰）方式形成的禁牧、轮牧、过牧和开垦4种不同区域中,通过对啮齿动物群落的物种数、物种总捕获率、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀性指数等4个变量的时间序列资料的比较,分析了这些变量的年间变动特点及在不同干扰条件下的变动规律,并对不同干扰区各变量的趋势进行分析,探讨啮齿动物群落对不同干扰过程的响应。结果表明：4个变量的最高值均出现在受中等干扰的轮牧区中,物种总捕获率2003年出现了各区的第1个高峰,总捕获率分别为过牧区10.75%、轮牧区19.60%、禁牧区11.20%、开垦区10.55%;2008年出现第2个高峰,4个区物种总捕获率均达到了各区的最高峰,捕获率分别为过牧区29.60%、轮牧区34.15%、禁牧区14.20%、开垦区27.10%。过牧区与轮牧区群落物种总捕获率、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀性指数显著相关（p〈0.05）,变动规律相似。过牧区与轮牧区、禁牧区与过牧区、轮牧区与禁牧区之间的物种总捕获率呈极显著正相关（p〈0.01）。过牧区与轮牧区相似度较高（I=0.8568）;过牧区Shannon-Wiener指数表现为有显著的下降趋势（Y=-0.142 lnt＋1.487,F=6.320,p＜0.05）,表明随着过牧时间的积累,对生境的干扰逐步加重,啮齿动物群落的多样性会逐渐降低。     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

红松洼自然保护区土壤螨群落结构对短期围栏封育的响应研究

草原生态系统中土壤螨是最具优势的土壤动物类群之一,具有很高的生物多样性,因此,在进行土壤环境变化的评价和监测时,应充分考虑土壤螨在物种水平上的多样性和群落结构特性。为了解红松洼自然保护区土壤螨群落结构和多样性特征及其对短期围栏封育的响应,筛选出可用于草原生态系统的监测和评价指标特征,设置固定研究样地进行围栏封育,采用样方法对围栏内封育区和围栏外自由放牧区土壤螨群落结构和多样性进行调查。结果表明围栏内土壤螨种数(41种)比围栏外(21种)多近1倍,其中,无气门、前气门、中气门和甲螨分别由围栏内的6、6、7和22种下降为围栏外的3、2、3和13种;围栏内较围栏外的物种数-样点数量关系曲线更好地拟合了"物种数-样点数量双曲线关系方程",围栏内a/b值(44)是围栏外的(12)近4倍;优势种棘下盾螨(Hypoaspis queerlandicus)的表土层密度围栏内比围栏外高2.9倍,围栏内、外表土、中层、底层垂直密度比分别为44:8:1和3:3:1,表聚垂直分布型发生了明显变化;围栏内中气门和棘下盾螨的雄性密度分别比围栏外高25.7%和6.7%。这些结果说明:物种丰富度、物种数-样点数量关系、优势种棘下盾螨密度垂直分布和捕食螨雄性密度指标特征较敏感,可作为草原生态系统土壤质量的监测和评价指标。本研究首次报道了红松洼自然保护区土壤螨的种类名录和组成结构特征,为进一步的研究和方法的建立奠定了基础。     

三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析

土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。     

狼毒对西藏高原高寒草甸退化的指示作用

局部草甸退化是西藏高原面临的主要生态问题,狼毒在高寒退化草甸中的入侵、扩散也日益严重,已经成为退化草甸中主要的毒杂草之一.为了解狼毒对高寒草甸退化程度的指示作用,在西藏当雄县草原站选择3处不同退化程度的高寒草甸群落,调查植物群落组成,并测定各群落表层土壤的理化指标.结果显示:随着狼毒分布增加,草甸呈逐步退化的态势,一方面,草甸群落的优势物种组成从以牧草为主转变为以毒杂草为主,狼毒盖度、地上生物量及重要值逐渐增加,而禾本科、莎草科等优良牧草的盖度、地上生物量以及重要值逐渐降低;另一方面,草甸表层土壤表现出贫瘠化的趋势,土壤有机质、全氮含量、土壤含水量均显著降低,无机氮(硝态氮、氨态氮)也呈降低的趋势,而pH值、土壤容重则呈增加趋势.狼毒盖度及地上生物量与牧草地上生物量、土壤全氮、有机碳及土壤含水量呈显著的负相关(P0.05),而与土壤容重和pH值呈极显著正相关(P0.01).因此,较易测定的狼毒盖度及地上生物量能较好地指示当雄草原化草甸的退化程度,可作为判定草甸退化程度的指标.     

贵州韭菜坪山区不同海拔草地群落植物多样性和生产力

草地群落特征和生产力反映草地对环境的适应,影响草地生态系统的稳定性、物质循环、能量流动和第二性生产.为了解贵州韭菜坪山区天然草地群落特征和生产力在垂直梯度上的变化规律,以4个不同海拔梯度(2 385 m、2 503 m、2 553 m和2 648 m)天然草地为研究对象,通过野外植物群落调查,采用样方法、刈割法和数据处理探讨不同草地群落的物种组成、密度、盖度、生物多样性、地上生物量、载畜量及它们与海拔之间的关系.结果表明,4个草地群落植物共有27种,隶属于16科27属.随海拔升高,各草地群落物种数目由14种降低到5种,群落优势种(含共优势种)的密度分别为113.70、237.30、155.00、32.34株/m~2,盖度分别为88.60%、87.10%、89.70%和63.60%,生物量分别为2 597.40、3 851.90、3 274.90、387.70 kg/hm~2,草地载畜量分别为2.16、2.72、1.64、0.13羊单位/hm~2.此外,物种数目、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数随海拔升高均呈现逐渐减小的趋势;草地群落随海拔升高的Cody多样性分别为10.00、7.00、7.50;物种数目S、Margalef丰富度指数和Simpson多样性指数与海拔高度均呈负二次函数关系.因此,可对中低海拔(2500 m以下)草地采取划区轮牧或季节性轮牧,对高海拔草地(2 500 m以上)采取禁牧或少牧的方式,以保证该区域草地生态系统的生物多样性和稳定性.     

极端干旱对荒漠草原群落物种多样性和地上生物量碳氮的影响

极端干旱及其对植物群落物种多样性的影响是气候变化及其影响评估的重要内容之一,而有关干旱荒漠草原区气候变化与植物群落多样性及其功能关系的研究鲜见报道。为明晰极端干旱对荒漠草原物种多样性和地上生物量的影响,利用野外极端干旱处理试验平台,研究了荒漠草原沙生针茅群落物种多样性和地上生物量及其碳、氮密度对极端干旱的响应特征。结果表明,极端干旱改变了荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落的物种组成,进而使物种多样性发生变化。在8月份,生长季5-8月截雨66%和6-7月干旱60 d两种极端干旱处理都降低了群落的Shannon-Wiener指数和物种丰富度指数。两种极端干旱处理使地上现存生物量较对照降低了50%以上(P0.05)。生长季5-8月截雨66%干旱处理使凋落物生物量较对照降低了61%(P0.05),同时使凋落物生物量的碳氮密度显著低于对照。两种极端干旱处理使地上现存生物量的碳氮密度显著低于对照。因此,极端干旱不仅改变了荒漠草原群落的物种组成,而且改变了地上生物量,影响了植被碳氮密度,从而减弱荒漠草原植物群落地上部分的碳氮汇功能。     

放牧扰动对锡林郭勒典型草原植被特征及土壤养分的影响

为了揭示放牧扰动下典型草原群落植被特征和土壤养分变化特征,以典型草原羊草(Leymus chinensis)群落为研究对象,以围封样地为对照(NG-No grazing),选择轻度(LG-Light grazing)、中度(MG-Middle grazing)、重度(HG-Heavy grazing)放牧退化样地开展放牧强度对典型草原植被特征及土壤养分的影响,为典型草原的退化演替机理研究提供依据。结果表明,随着放牧强度的增加,典型草原丰富度指数、均匀度指数、多样性指数呈先增加后降低趋势,在中度放牧区达到最大值,表现为MGLGNGHG;而优势度指数呈相反的变化趋势。随着放牧强度增加,地上生物量和地下生物量均呈递减趋势,与NG相比,HG、MG和LG植物地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)显著降低,分别降低了28.52%、14.39%、4.71%和19.19%、3.26%、0.52%。土壤容重(BD)随放牧强度的增加而逐渐增加,具体表现为HGMGLGNG;土壤总孔隙度(TP)随放牧强度的增加而逐渐减小(NGLGMGHG),其中LG与NG差异不显著(P0.05)。不同放牧梯度下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全钾(TK)均呈现出一致的变化规律,表现为NGLGMGHG;不同放牧强度下土壤全磷(TP)差异均不显著(P0.05)。冗余分析(RDA)结果显示,沿着RDA的第1排序轴,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数逐渐上升,并且丰富度指数、多样性指数、优势度指数与土壤容重呈负相关,排序轴可反映土壤因子的梯度变化特征。综合分析表明,禁牧可以改变典型草原植被特征,提高土壤养分含量,有利于遏制草原植被和土壤的退化。     

金沙江干热河谷优势草本植物生物量与土壤物理性质的关系

测定金沙江干热河谷3种优势草本植物(扭黄茅、拟金茅和芸香草)的地上、地下生物量及土壤分层(0-5、5-10、10-20 cm)容重、含水率、持水量和孔隙度等物理性质,探讨3种植物地上、地下生物量、根冠比与各土层物理性质的相关性.结果显示:(1)扭黄茅地上生物量显著高于拟金茅和芸香草,但地下生物量和根冠比显著低于后两者.(2)除扭黄茅外,拟金茅和芸香草的地上、地下生物量之间均呈现异速生长关系.(3)芸香草0-5 cm的土壤物理性质优于5-20cm,拟金茅则相反;除含水率、非毛管孔隙度外,扭黄茅各土层物理性质无显著差异.(4)拟金茅地上生物量与0-5cm的含水率、5-10cm的毛管持水量、最小持水量、总孔隙度、毛管孔隙度呈显著正相关,其地下生物量与3个土层的含水率呈显著正相关;芸香草地下生物量与0-5 cm的含水率、5-10 cm的毛管持水量、最小持水量以及10-20 cm的最小持水量呈显著正相关,其地上生物量及扭黄茅地上、地下生物量与3个土层的物理性质均无显著相关性.拟金茅根冠比与容重呈显著正相关,与持水量、总孔隙度呈显著负正相关,芸香草根冠比与毛管持水量、最小持水量呈显著正相关.综上,含水率是影响拟金茅生长发育的重要因子,持水量、孔隙度对拟金茅地上生物量的影响更大;含水率、持水量对芸香草地下生物量的影响更为显著;扭黄茅生物量分配可能受到除土壤物理性质以外的因子影响更大.与拟金茅和芸香草地上、地下生物量的异速生长关系不同,扭黄茅通过分配较低地下生物量来适应干热河谷的特殊生境.(图4表5参46)     

藏北高寒草地地下生物量特征及其与土壤水分的关系

植物地下生物量是高寒生态系统重要的碳库,可以反映植物对极端环境的适应特征。以高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种主要草地类型为对象,对比分析了非生长季和生长季的地下生物量,探究不同类型的高寒草地地下生物量分配机制及其动态变化过程。结果表明:(1)3种草地地下生物量的空间分布在生长季和非生长季均呈现"T"字型分布。在这两个时期,3种草地0~10 cm的生物量占总地下生物量的比例均表现为:高寒草原(91.20%,94.72%)高寒草甸草原(83.17%,92.07%)高寒草甸(67.04%,68.38%),且其比例在生长季均有增加;(2)两个时期高寒草甸地下生物量均最高(1 620.39±71.09)g·m~(-2),(3 950.08±291.46)g·m~(-2),非生长季高寒草原最低(136.24±9.14)g·m~(-2),生长季高寒草甸草原最低(133.97±6.93)g·m~(-2);高寒草甸和高寒草原地下生物量在生长季都有显著增加,而高寒草甸草原显著减少;(3)地下生物量与土壤含水量有显著的正相关关系,在同样的温度条件下,土壤含水量是地下生物量的重要影响因子;而生长季是藏北地区降水比较集中的时期,土壤表层水分的增加促使根系向表层生长。