降雨变化对荒漠草原植物群落多样性与土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

研究降雨格局变化对植物群落多样性、土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及关键土壤因子与植物群落多样性间的关系,对于荒漠草原植物群落多样性的保护具有重要意义.本文以黄土高原西部荒漠草原为研究对象,通过3 a野外降雨控制试验（减少40%降雨、减少20%降雨、自然降雨、增加20%降雨和增加40%降雨）,探讨干湿年份下降雨变化对植物群落多样性及其土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及降雨变化下土壤C：N：P生态化学计量特征及关键土壤因子与植物群落多样性的关系.结果表明,在正常年份与偏干年份（2013年与2015年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数分别以减雨20%处理显著低于对照和增雨40%处理,在偏湿年份（2014年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数对降雨处理无显著差异.在正常年份与偏干年份,随降雨量的增加土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、碳氮比（C：N）、碳磷比（C：P）和氮磷比（N：P）呈降低趋势,其中,C：N显著降低;在偏湿年份,随降雨量增加土壤SOC、TN、C：P和N：P呈上升趋势.在正常年份,降雨处理对土壤含水量影响不显著,导致土壤含水量对植物群落影响有限,SOC、TN、N：P、C：N和微生物量氮（MBN）对植物群落多样性的影响更为突出;在偏湿年份,年降雨量丰富,降雨量增加导致土壤养分上升,水分不是限制植物生长的最重要因素,土壤含水量、土壤养分与生态化学计量特征共同调节和控制着植物群落多样性;在偏干年份,降雨处理对土壤含水影响显著,且降雨量增加导致土壤养分流失较多,因此,土壤含水量成为影响植物群落多样性的最主要因素.由此可知,在不同干湿年份,植物群落多样性与土壤C：N：P生态化学计量特征对降雨变化的响应不同;土壤C：N：P对植物群落多样性的影响也不同,本文的研究结果旨在为未来降雨变化下荒漠草原的保护与管理提供一定的理论依据.     

北洛河流域植物多样性地理格局与环境关系

通过野外调查和历史文献及标本统计分析,确定并分析北洛河流域种子植物信息数据.结果表明：该区共有种子植物123科581属1671种,占黄土高原种子植物的83.67%、67.24%、51.83%,集中分布于大型科（>50种）、较大科（21~50种）和单种属（1种）、小型属（2~5种）内.11个干流流经的地理单元植物相似性聚类分为5组,较早分离的是黄龙县,最大类因子午岭山脉连接而包含4个地理单元（富县、合水县、宜君县、黄陵县）.富县、合水县和黄龙县植物丰富度SD值最高,洛川县、华池县和甘泉县SD值最低.该区地理成分在属级水平上有15个分布区类型16个变型,以温带分布及其变型为主（287属,占49.40%）,并与热带分布及其变型联系紧密（115属,占19.79%）,植物丰富度SD值与温带成分显著正相关;黄陵县、洛川县、黄龙县R/T值最高,热带性质最强,华池县、定边县R/T值最低,热带性质最弱.R/T值受海拔影响,随温度和降水从东南向西北递减.该区植物起源古老,分化程度高,物种多样性丰富,地理成分复杂,是重要的植物种质资源库.植物物种多样性地带性格局过渡性明显,体现出这些类群的生态位需求.需加强保护该区原生环境和植物,合理开发利用,可选择6大优势科（菊科、禾本科、蔷薇科、豆科、唇形科和毛茛科）中适地适树适草的物种（温带性质）,进行植被恢复和水土流失治理.     

基于土地利用变化模型的退耕还林还草决策分析——以通辽地区为例

通过综合考虑影响退耕还林还草的自然和社会因素,结合土地利用规划和遥感影像解译结果,论文以通辽地区为例,介绍了利用土地利用变化模型确定退耕还林还草区域的方法和过程。根据对2010年模型模拟结果和2000年通辽地区土地利用现状的对比分析,结果发现2000～2010年该地区进行退耕还林还草的合适区域应该主要位于研究地区的中部、南部,以及北中部。研究地区中部属于科尔沁沙地的腹地,土地沙漠化最为严重,同时城镇和农村居民点分布较密,退耕还林还草是政府用于减缓风沙对城镇和农村居民点危害程度的重要生态措施;而南部和北中部属于丘陵和山区,由于过度开垦,水土流失较为严重,是实施退耕还林还草的重点区域。此外,与退耕还林区相比,退耕还草区距城镇、农村居民点以及道路相对较远,具有可达性较差、地理位置较为偏僻的特点。论文得出的结果可为今后通辽地区退耕还林还草工程的实施提供科学依据,同时,该文提出的确定退耕还林还草区域的方法对其它地区具有一定的借鉴意义。     

典型草原抗风蚀能力的实验研究

为了了解人为干扰对典型草原抗风蚀能力的影响,采用风洞实验的方法对不同干扰条件下典型草原原状土的抗风蚀能力进行了研究.不同时间禁牧草原的风洞实验结果表明,禁牧典型草原的风蚀量和风蚀率都明显低于自由放牧草原,而且,在相同风速下,禁牧时间越长,侵蚀率及侵蚀量越小;草原开垦后,土壤的侵蚀率和侵蚀量远远高于典型草原,而且风速越大,相差越大;草原土壤侵蚀率随风速的增加而增加,但受草原土壤可侵蚀量的限制.另外,人工模拟干扰实验表明,典型草原土壤的侵蚀率与干扰程度呈直线相关关系.结果说明:放牧及耕作会使典型草原的抗风蚀能力明显降低,而禁牧可以有效提高其抗风蚀能力.在典型草原区,实行禁牧是遏制草原退化的有效措施.     

三江源区草地生态系统质量及其动态变化

为探讨三江源区2000—2010年草地植被的时空演变特征,定量评价三江源区草地生态系统质量及其动态变化,采用植被覆盖度和NPP 2个生态参数,分析三江源区草地生态系统的时间变化特征和空间分布规律.结果表明:2000—2010年三江源区草地年均植被覆盖度为26.89%,年均NPP（以C计）为34.35 g/m2,11 a间二者均呈增加趋势.三江源区草地质量具有明显的季节性变化特征,呈南高北低、东高西低的空间分布格局.从11 a的平均结果来看,三江源区草地植被覆盖度在8月达到最大值,约为59.19%;而草地NPP在7月达到最大值,为98.53 g/m2.气温是三江源区草地植被覆盖度变化的主要影响因子,而雨热不同期则造成三江源区草地NPP的年际波动变化.植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.研究显示,2000—2010年三江源区草地生态系统质量有所改善,特别是生态工程实施后,草地生态系统质量明显好转.三江源区需在促进农牧业产业升级和资源优化配置的基础上,继续采取积极的减压增效措施,真正实现草畜平衡,达到生态保护的目的.      

基于RUE的不同草地类生态评价研究——以河西走廊为例

选择降水利用效率（RUE）作为评价指标,对河西走廊代表性草地类--温性荒漠、高寒草甸、温性草原进行生态评价研究。通过植被指数提取、降水Co-Kriging插值、图层叠加,得到河西走廊区域2006-2010年的RUE(NDVI)、RUE(PVI)、RUE(TSAVI)数据,并与地上生物量进行相关分析,筛选出适合不同草地类的RUE作为该区域生态评价的指标。结果表明：1）温性荒漠区RUE(PVI)与草地生物量风干重正相关性最高（R²=0.879）,高寒草甸区RUE(NDVI)与草地生物量风干重的正相关性最高（R²=0.876）,温性草原区RUE(TSAVI)与草地生物量风干重的正相关性最高（R²=0.895）。2）温性荒漠区、温性草原区生态均处于退化过程,高寒草甸区处于恢复过程。研究认为选择合适的RUE值可作为不同草地类生态评价指标,并具有理论的可行性和实践的可靠性。     

黄土丘陵区退耕还林还草对土壤细菌群落结构的影响

为了探究黄土丘陵区退耕还林还草工程对土壤细菌群落的影响,本文以宁南山区玉米农地为对照,人工柠条地和天然草地为退耕还林还草的处理,利用Illumina二代高通量测序技术MiSeq对土壤细菌的16S rRNA V3~V4可变区进行测序,研究3种植被下土壤细菌的α多样性、物种组成和丰富度,并结合土壤理化性质探讨影响细菌群落结构的环境因素.3种土壤样品中共检测到细菌29门,76纲,135目,250科,375属,682种,主要的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、厚壁菌门（Firmicutes）,主要的优势菌纲为α-变形菌纲（α-Proteobacteria）、放线菌纲（Actinobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、β-变形菌纲（β-Proteobacteria）、嗜热油菌纲（Thermoleophilia）、芽单胞菌纲（Gemmatimonadetes）、杆菌纲（Bacilli）、δ-变形菌纲（δ-Proteobacteria）.与耕地相比,林地的优势菌主要是变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）,草地的是放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）.柠条林地的土壤微生物多样性最高.通过RDA分析发现,影响本研究区域土壤细菌分布的最主要环境因子是全氮和有机质.研究表明通过退耕还林与还草工程明显地改善了土壤肥力和环境状况,改变了土壤细菌群落组成.     

我国草原生态补偿立法的必要性和可行性分析

草原生态补偿作为一种应对经济高速发展中存在的草原资源耗竭和草原生态破坏的经济手段,对平衡和协调经济快速发展与草原生态保护之间的矛盾发挥着极其重要的作用。在实现我国经济社会可持续发展的背景下,探讨我国草原生态补偿立法的必要性和可行性,更具十分重要的意义。     

丛枝菌根真菌在不同类型煤矸石山植被恢复中的作用

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Glomus etunicatum(GE)和Glomus versiforme(GV)对新排、风化和自燃这3种类型煤矸石上玉米(Zea mays L.)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属吸收的影响,旨在为草原生态系统煤矸石废弃地的生态重建和植被恢复提供技术依据.结果表明,在3种煤矸石上2种AM真菌均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为36%~54%.接种GE和GV均显著增加了新排和风化煤矸石上玉米植株的干重,接种GV显著增加了自燃煤矸石上玉米植株的干重;接种AM真菌不同程度促进了玉米对N、P和K的吸收,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设;接种对植株地上部和根部重金属Cu、Fe、Mn、Zn浓度的影响存在显著的差异.结果表明,GE和GV在3种类型的煤矸石上表现出了不同的菌根效应,GV更适于新排煤矸石和风化煤矸石的植被恢复,GE更适于自燃煤矸石的植被恢复.试验初步证明AM真菌对于增强玉米适应不同类型煤矸石复合逆境,以及在草原生态系统不同类型煤矸石废弃地上重建植被均具有一定潜在的作用,应进一步验证野外自然条件下AM真菌对不同类型煤矸石山的实际作用效果.     

Testing nickel tolerance of Sorghastrum nutans and its associated soil microbial community from serpentine and prairie soils

Ecotypes of Sorghastrum nutans from a naturally metalliferous serpentine grassland and the tallgrass prairie were assessed for Ni tolerance and their utility in remediation of Ni-polluted soils. Plants were inoculated with serpentine arbuscular mycorrhizal (AM) root inoculum or whole soil microbial communities, originating from either prairie or serpentine, to test their effects on plant performance in the presence of Ni. Serpentine plants had marginally higher Ni tolerance as indicated by higher survival. Ni reduced plant biomass and AM root colonization for both ecotypes. The serpentine AM fungi and whole microbial community treatments decreased plant biomass relative to uninoculated plants, while the prairie microbial community had no effect. Differences in how the soil communities affect plant performance were not reflected in patterns of root colonization by AM fungi. Thus, serpentine plants may be suited for reclamation of Ni-polluted soils, but AM fungi that occur on serpentine do not improve Ni tolerance.