若尔盖高寒草地沙化过程碳通量的变化特征北大核心CSCD

为了解若尔盖高原高寒草地沙化过程生态系统中CO2的收支变化,利用Li-840静态箱法于2013年生长季(5-10月),在一处典型沙化区域,分别调查未沙化(UN)、中度沙化(MO)和重度沙化(SE)草地的生态系统净通量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)的季节和日动态变化.结果显示:若尔盖高寒草地未沙化草地和中度沙化草地NEE季节变化呈单峰状,中度沙化草地波动性增强,而重度沙化草地在整个生长季节变化不明显.未沙化草地在生长季节日间瞬时NEE为-3.33μmol m-2 s-1,中度沙化草地为-2.06μmol m-2 s-1,是未沙化草地的61.86%,严重沙化草地为-0.62μmol m-2 s-1,是未沙化草地的18.61%.在沙化过程中,土壤所贡献给生态系统整体的呼吸占比,从72.90%增加到79.28%,季节变化动态呈现出与系统呼吸相似的变化规律.未沙化草地在生长季节的初期和中期均呈现出较强的碳汇特性,固碳速率分别为9.05 g m-2 d-1和28.70 g m-2 d-1,而在末期呈现出微弱碳源.本研究表明,沙化使得高寒草地在生长季节由微弱的碳汇转变成为碳源,固碳能力严重削弱.     

人工封育区沙化草地植被生态位研究

采用样线和样方结合法对宁夏人工封育草原进行野外调查,运用重要值、Levins生态宽度指数和Pianka生态位重叠指数对封育外围区、边缘区、核心区3种不同措施下的植物生态位宽度及生态位重叠进行分析,以揭示人工封育区沙化草地植被生态位变化规律。结果表明：在整个人工封育区,重要值之和较大的为黑沙蒿（Artemisia ordosica Krasch.）和刺沙蓬（Salsolaruthenica IIjin.）,分别为689.53、455.83。外围区与边缘区生态位宽度最大的均为黑沙蒿,生态位宽度分别为0.846、0.790,核心区生态位宽度最大的是阿尔泰狗娃花（Heteropappus altaicus（Willd.）Novopokr.）,生态位宽度为0.640,是人工封育区的优势种。生态位重叠计测结果表明,植被的生态位宽度和生态位重叠并不存在直接的线性关系;生态位重叠度平均值和重叠对百分数表现为外围区〉核心区〉边缘区。不同封育措施间生态位宽度和生态位重叠度的差异表明适度封育有利于草地植被恢复,但随着封育时间延长,植物的再生和幼苗的形成会受到一定程度抑制。     

不同恢复措施对若尔盖沙化退化草地恢复过程中土壤微生物生物量碳氮及土壤酶的影响

若尔盖高原是长江、黄河上游重要的水源地之一。近年来由于人类活动及气候变化等原因,其草地出现了严重的沙化退化现象。通常认为在返青季节对沙化退化草地进行补播后,完全围封有助其恢复,但在实践中发现,补播后对其进行放牧,恢复效果更理想。因此,选取若尔盖典型沙化退化草地,对比分析了合理放牧、围封禁牧与自然恢复3种恢复措施对土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活(酸性土壤磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、β-1,4-葡萄糖苷酶及β-1,4-N-乙酰葡萄糖苷酶)及土壤碳氮矿化速率的影响。结果显示,恢复6年后:与围封禁牧和自然恢复相比,合理放牧恢复草地土壤微生物生物量碳[C(101.27±22.14)mg·kg~(-1)]、生物量氮[N(67.45±18.02)mg·kg~(-1)]、土壤酸性磷酸酶活[(159.0±36.4)μg·g~(-1)·h-1]、β-1,4-葡萄糖苷酶活[(81.19±16.78)nmol·g~(-1)·h~(-1)]、碳矿化速率[C(25.19±5.79)g·kg~(-1)·d~(-1)]以及氮矿化速率[N(0.476±0.015)mg·kg~(-1)·d~(-1)]显著提高;围封禁牧恢复草地除土壤β-1,4-葡萄糖苷酶活[(29.91±14.39)nmol·g~(-1)·h~(-1)]及氮矿化速率[N(0.172±0.050)mg·kg~(-1)·d~(-1)]外,其余指标与自然恢复无显著差异;在相关性研究中,土壤氮矿化速率与微生物生物量碳氮、酸性磷酸酶活、β-1,4-葡萄糖苷酶活呈极显著相关(P0.01);微生物生物量碳氮与酸性磷酸酶活呈极显著相关(P0.01),与β-1,4-葡萄糖苷酶活呈显著相关(P0.05)。结果表明:在若尔盖沙化草地的恢复过程中,合理放牧是一种科学的沙化草地恢复措施。     

放牧干扰后自然恢复沙质草地大型土壤动物功能群变化特征

通过调查科尔沁沙质退化草地不同强度放牧干扰（重度放牧,HGR;适度放牧,MGR）后自然恢复草地中大型土壤动物群落特征,分析了放牧干扰对大型土壤动物功能群的长期影响。结果共获得大型土壤动物1门2纲8目32个类群,优势类群为象甲科（鞘翅目）和蚁科（膜翅目）2类,共占捕获量的41．54％。大型土壤动物功能群包括植食性、肉食性和杂食性3类,分别具有16、15和1个类群,其个体数分别占总捕获数的64．08％、32．39％和3．52％。HGR有23个动物类群,分属于3个功能群;MGR有19个类群,但只有2个功能群（无杂食性）。HGR大型土壤动物个体数、类群数和多样性指数均略高于MGR,但HGR和MGR间无显著差异性（P〉0．05）。植食性和肉食性土壤动物个体数占总个体数比例HGR均略低于MGR,但植食性动物和肉食性动物个体数间的比例较稳定。与中度放牧干扰产生的影响相比,重度放牧干扰对大型土壤动物群落（包括功能群特征）产生的长期影响更为明显。重度放牧后沙质草地自然恢复过程中大型土壤动物群落的营养结构变得更为复杂,但12年恢复时间对大型土壤动物群落结构恢复的影响有限。     

围栏禁牧与放牧对若尔盖高原泥炭地CO_2和CH_4排放的影响

全球气候变暖已是不争的事实,主要是由于大气中CO2和CH4浓度的大幅度增加。泥炭地作为大气CO2"汇"和CH4排放"源",在全球碳循环中发挥着重要的作用。然而,放牧管理影响着泥炭地CO2和CH4排放通量,以前有关放牧管理对湿地CO2和CH4排放通量的影响研究仍未取得一致的结论。选择了世界上最高的湿地若尔盖高原湿地作为研究样点,对比研究了若尔盖高原湿地围栏内和放牧地CO2和CH4的排放,有助于深刻理解放牧管理对CO2和CH4排放通量的影响过程。于是,在2013年6─10月,基于静态暗箱法,CO2和CH4通量测量采用快速温室气体分析仪(DLT-100,Los Gatos Research,USA)。结果表明:放牧地地表植物生物量较围封地减少了350.21 g·m-2,但增加了地下植物根的生物量729.17 g·m-2。生长季期间,围封地和放牧地的CO2排放通量平均值(±标准差)为(845.02±559.24)和(763.78±534.99)mg·m-2·h-1,但它们无差异显著;而CH4排放通量为(7.65±5.92)和(7.91±4.94)mg·m-2·h-1,它们之间也无差异显著。然而,集中放牧期间(7月下旬至9月底),放牧地CH4排放通量较围封地增加了54.3%,这种CH4排放通量增加的结果主要出现在水位趋向下降,温度最高和生物量最大的条件下,并且CH4排放以维管植物传输方式为主的时期。因此,这些结果有助于为湿地合理经营和减缓温室气体排放提供数据支撑。     

喀斯特地区长期草地利用制度对群落稳定性的影响

草地利用方式和混播组合对群落特性的长期影响不同。利用方式对白三叶（Trifolium repens）盖度没有显著影响,而混播组合与利用方式的交互作用影响显著。白三叶在宿营处理和刈割为主利用下的与鸭茅（Dactylis glomerata）混播中的比例最低,而在刈割利用和宿营处理的多年生黑麦草（Lolium perenne）组合中的盖度最高。混播组合对禾本科组分盖度影响不显著,但利用方式和交互作用有显著的作用,长期放牧绵羊的混播草地多年生黑麦草很少。混播组合对杂草密度、盖度和多样性指数的影响不明显,而利用方式和交互作用显著地影响杂草盖度和多样性指数。放牧草地中的杂草密度高于刈割草地的,其中放牧利用的白三叶/多年生黑麦草草地最高。放牧牛的草地杂草密度较少,而放牧绵羊的草地杂草较多。白三叶、禾本科牧草以及杂草的密度都显著地受混播组合、利用方式及其交互作用的影响,说明密度是一个敏感的指标。     

喀斯特地区长期草地利用制度对群落稳定性的影响

草地利用方式和混播组合对群落特性的长期影响不同。利用方式对白三叶(Trifolium repens)盖度没有显著影响,而混播组合与利用方式的交互作用影响显著。白三叶在宿营处理和刈割为主利用下的与鸭茅(Dactylis glomerata)混播中的比例最低,而在刈割利用和宿营处理的多年生黑麦草(Lolium perenne)组合中的盖度最高。混播组合对禾本科组分盖度影响不显著,但利用方式和交互作用有显著的作用,长期放牧绵羊的混播草地多年生黑麦草很少。混播组合对杂草密度、盖度和多样性指数的影响不明显,而利用方式和交互作用显著地影响杂草盖度和多样性指数。放牧草地中的杂草密度高于刈割草地的,其中放牧利用的白三叶/多年生黑麦草草地最高。放牧牛的草地杂草密度较少,而放牧绵羊的草地杂草较多。白三叶、禾本科牧草以及杂草的密度都显著地受混播组合、利用方式及其交互作用的影响,说明密度是一个敏感的指标。     

若尔盖西部草甸的基本类型、特点及近几十年来的变化

2000年8月对若尔盖西部草地的调查，确定了该地18个草丛类型（不包括典型的沼泽植被）。经群丛间Pearson最大相关系数配合生境作图，将该地区的草地群丛分成3大类，即沼生草地，中生性草甸和旱生性草地。各群丛的SW指数，物种丰富度，地上生物量，裸地面积按照生境序列作图，显示中性草甸具有最高的物种丰富度和地上生物量。群丛C和J分别是沼生和旱生植被与中生性草甸之间的拐点式过渡类型，其物种丰富度明显比周期的群丛低，生境转换关键种分别为鹅绒委陵菜和垂穗披碱草。在草地物种组成上，杂类草占81．3％，莎草类仅占6．8％；群丛建群种方面，杂类草占61％，莎草类占28％；在次优势种方面，杂类草和禾草所占比重都有所增加。草原成分出现在丛中生至旱生的群丛中，在有些群丛中甚至成为次优势种。沼泽消退，黄河河道附近沙化以及过牧的阳坡山地生长带刺的旱生化植被，说明当地正经历着干旱化的过程，原因不仅有自然的还有人为的，特别是草地的过度使用。最后对当地草场的管理及发展提出了一些建议。图3表2参20     

露天煤矿不同恢复植被大型土壤动物群落比较

对平朔安太堡露天煤矿排土场恢复生态系统5种植被模式下的大型土壤动物进行调查,共获取大型土壤动物246头,分属于2纲、9目、24科.利用DIC与DG多样性指数对其群落结构进行分析.结果表明:大型土壤动物多样性由多到少的次序为:针阔叶混交林,乔灌混交林,草;针叶混交林,灌木;大型土壤动物密度与土壤有机质、土壤含水量密切相关;大型土壤动物类群数与土壤容重、含水量密切相关.影响土壤动物生存的土壤物理条件是恢复生态系统土壤动物回迁的主要因素.土壤的肥力是影响土壤动物繁殖的主要因素.     

草原不同沙化地段蝗虫与植物群落多样性的变化及相互关系的数…

通过对植物和蝗虫各群生物量的调查，研究了宁夏盐池县干草原沙化过程中植物和蝗虫群落结构，多样性与丰富度的变化，以及其相互关系，结果表明，植物和蝗虫群落随着草地的沙化程度表现序列性演替过程，蝗虫群落多样性直接受植物群落结构变化的影响，但二者的变化趋势并不完全平行，草地沙化对蝗虫群落多样性和丰富度是一种灾变性影响，沙化导致植被结构与土壤硬度的变化，造成蝗虫产卵地条件的改变。     

3种人工草地不同植被覆盖度实地测量方法比较

植被覆盖度是植被垂直投影面积占统计区域面积百分比;理想覆盖度实地测量方法耗时短,工具简单,结果准确,受人为因素影响小.以结缕草(Zoysia japonica)、白三叶(Trifolium repens)和雀稗(Paspalum thunbergii)人工草地为研究对象,以照相法测量值为参考,比较样线法、目估法、样针法...     

若尔盖湿地3种无尾两栖类不同发育阶段的生态位宽度

研究了若尔盖湿地国家级自然保护区的3种无尾两栖类,高原林蛙(Rana kukunoris)、倭蛙(Nanorana pleskei)和岷山蟾蜍(Bufo minshanicus)的成体和亚成体在7个生境因子(牧场性质、牛粪数量、植被高度、植被盖度、距水塘距离、地表温度、地表湿度)上的生态位宽度.结果表明,岷山蟾蜍成体在牧场性质、牛粪数量、植被盖度、地表温度、地表湿度5个维度上的生态位宽度最窄,其亚成体在牧场性质、牛粪数量、植被高度、距水塘距离、地表湿度5个维度上的生态位宽度最宽;倭蛙亚成体在牧场性质、牛粪数量、地表温度、地表湿度4个维度上的生态位宽度最窄,而其成体在牛粪数量、植被高度、植被盖度、距水塘距离4个维度上的生态位宽度最宽;高原林蛙在微气候因子的两个维度上具有较大的生态位宽度值,而在水塘距离维度上的生态位宽度值则很小.当人类活动导致生境变更时,倭蛙的反应最为敏感;比较3种无尾两栖类在不同生长阶段(成体、亚成体)的生态位宽度,发现它们利用资源的策略不同.表3参16     

水分及凋落物对若尔盖泥炭土CH4排放的影响

通过野外采样和室内培养试验,设置了饱和水分(100％田间持水量)、非饱和水分(60％田间持水量)和干湿交替处理3种土壤水分条件,以及添加和未添加凋落物2种处理,研究了若尔盖泥炭土CH4排放对不同土壤水分条件以及凋落物添加的响应.结果表明,不同土壤水分条件和凋落物添加及其交互作用对泥炭土CH4排放均有显著影响.相对于非饱和土壤水分,干湿交替促进了泥炭土CH4排放,而在持续的饱和水分条件下,泥炭土CH4排放量最高.凋落物添加促进了泥炭土CH4排放速率和累积排放量.饱和水分条件下,泥炭土CH4排放对凋落物添加响应最为迅速,干湿交替次之,非饱和水分条件下的响应最慢.     

不同特性底质对沉水植物恢复生长的影响

通过室内模拟实验,研究了3种土壤基质（沙土、粘土和腐殖土）分别与河岸边土壤按5个质量分数（5%、10%、30%、50%和80%）掺混形成的不同成分底质分别对菹草（Potamogeton crispus）、轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）和微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）顶枝断枝恢复生长的影响。结果表明：（1）在3种基质与岸边土壤掺混的底质上,实验结束时菹草的平均最高植株分别出现在5%SA（沙土与岸边土掺混）底质、50%NA（粘土与岸边土掺混）底质和10%FA（腐殖土与岸边土掺混）底质,株高分别达到30、48和45 cm;轮叶黑藻的平均最高植株分别出现在10%SA底质、50%NA底质和30%FA底质,株高分别达到47、82和59 cm;微齿眼子菜在3种基质掺混的底质上植株株高几乎没有增高;（2）生长于同种底质的植株,单位高度上菹草的生物量大于轮叶黑藻,微齿眼子菜的生物量几乎没有增加。因此,适宜菹草和轮叶黑藻恢复生长的基质顺序为粘土〉腐殖土〉沙土,微齿眼子菜在3种基质掺混的底质上几乎没有生长;植株对于特性底质适应性强弱的顺序依次为轮叶黑藻〉菹草〉微齿眼子菜。     

不同人工措施对沙质荒漠生态恢复与重建初期效应的影响

机械措施与生物措施相结合是流沙治理行之有效的重要途径和方法。通过对4种不同人工措施干预治理流动沙地后其生态恢复初期(前3年)植被、土壤理化性质和水分动态变化进行了观测研究,并以流沙区为对照进行了对比分析。结果表明:沙质荒漠生态系统恢复变化首先始于各种机械措施所建立的稳定地面的形成,为天然植物的迅速增殖和侵入、人工固沙植物的介入、枯枝落叶的储存及流沙成土过程提供了必要的环境条件。枯枝落叶层的形成又为土壤-植物系统物质交换建立了介面,促进了流沙的成土过程。不同人工措施治理区0～200cm土壤平均含水量与流沙区土壤含水量相比差异不显著,说明土壤水分仍能保持流动沙地原有的水分平衡状态。但随着天然植被的恢复与人工固沙林生长,其对土壤水分的影响深度由干预前的40cm加深至第三年的160cm。系统内植物恢复与流沙成土过程的前期效果表明,草沙障或土沙障 固沙林措施优于塑料沙障 人工沙蒿和封育治理措施,是流动沙地得以快速治理的有效方法。从植被群落结构的变化看,人工植被在建立后第三年其生态功能才开始初见成效。     

不同森林恢复类型对土壤生物学特性的影响

比较研究了南方红壤侵蚀区4种主要森林恢复类型下土壤中有机质、微生物结构与功能以及酶活性.结果表明,不同的森林恢复类型导致了土壤生物学性状的明显差异.4种森林类型的土壤生物学性状均比长期干扰下CK的高.人工林土壤生物学性状相对比天然次生林土壤差.整合上述指标的土壤生物学肥力指数分别为:天然次生林(0.752)、油茶林(0.611)、杉木林(0.422)、湿地松林(0.439)、对照(0.124).在森林恢复初期,采用自然恢复有效地提高了土壤生物学肥力.导致天然次生林土壤生物学活性相对较高的主要因素是较高的凋落物产量和质量、较高的根系生物量、较丰富的植物种类组成、较优越的土壤生态条件和快速的植物生长.在反映土壤生物学活性的指标选择方面,培养基平均颜色变化率(AWCD)、培养基丰富度和培养基Shannon-Wiener多样性指数与反映土壤生物学活性的大部分指标具有较好的相关关系,是反映土壤生物学活性的较好指标.图3表6参68     

草原不同沙化地段蝗虫与植物群落多样性的变化及相互关系的数值分析

通过对植物和蝗虫种群生物量的调查，研究了宁夏盐池县干草原沙化过程中植物和蝗虫群落结构、多样性与丰富度的变化，以及其相互关系．结果表明，植物和蝗虫群落随着草地的沙化程度表现出序列性演替过程，蝗虫群落多样性直接受植物群密结构变化的影响，但二者的变化趋势并不完全平行．草地沙化对蝗虫群落多样性和丰富度是一种灾变性影响：沙化导致植被结构与土壤硬度的变化，造成蝗虫产卵地条件的改变．     

刈割对香港草地干物质生产的影响

研究了刈割频率对香港草地干物质生产的影响。结果表明，刈割使干物质生产量下降，刈割频率越高生产量下降越大。禾本科植物受刈割影响比木本和非禾本科草本植物大，且停止刈割一年后生物量仍低于对照点。认为常年刈割是华南草地生产下降的影响原因之一。     

对中国生态恢复的几点思考

在分析国内外有关生态退化和生态恢复不同观点的基础上,根据中国的实际情况,提出了自己的观点。并就恢复的生态经济学问题以及我国如何开展生态恢复进行了初步探讨。