高寒草甸土壤有机碳活性组分对灌丛化的响应

[目的]草地灌丛化过程的植被群落演替会影响土壤有机碳库,而土壤有机碳(SOC)活性组分能够敏捷反映土壤有机碳库变化。分析灌丛化对高寒草甸SOC活性组分的影响,为全球气候变化背景下青藏高原草地土壤有机碳库变化和固碳研究提供数据支撑。[方法]以青藏高原川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草甸为研究对象,分析不同灌丛化阶段(未灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化草甸)0—10,10—20,20—40 cm土壤理化性质、碳转化酶活性和SOC活性组分特征。[结果](1)灌丛化使得0—20 cm土壤含水量(SWC)显著减小,各土层SOC含量均在重度灌丛化草甸最大,中度灌丛化草甸土壤pH值显著增大。(2)中度灌丛化草甸土壤淀粉酶活性(SAA)显著低于未灌丛化草甸,10—40 cm土壤蔗糖酶活性(SSA)也显著较低,SSA在重度灌丛化阶段显著强于未灌丛化草甸。(3)与未灌丛化草甸相比,中度灌丛化草甸0—10,10—20,20—40 cm易氧化有机碳(ROOC)含量分别显著减少16.79%,21.73%和31.11%,0—10 cm土壤可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量也显著减少;重度灌丛化草甸0—10 cm土壤颗粒态有机碳(POC)和ROOC含量分别增大24.37%和29.54%,10—20 cm土壤MBC和DOC分别增大12.96%和10.38%,20—40 cm土壤MBC和DOC分别增大57.62%和22.10%。(4)土壤有机碳活性组分均与TN,SWC,SOC以及碳转化酶活性显著正相关,ROOC与pH值显著负相关。[结论]研究区域川西锦鸡儿灌丛化初期土壤有机碳活性组分含量降低,而灌丛化后期土壤有机碳及其各活性组分均得到积累,可能对该区域土壤有机碳积累和土壤质量提升产生积极效应。

祁连山东缘高寒草甸灌丛化对植被群落与土壤理化特性的影响

为明晰祁连山东缘高寒草甸灌丛化对其植被群落与土壤理化特性的影响,选取甘肃省天祝藏族自治县高寒草甸灌丛化区域,调查其植被,采集土壤测定理化性质,分析植被与土壤的互馈关系。结果表明:高寒草甸植被的均匀度指数、高度、盖度、地上生物量、土壤含水率随灌丛化过程增加(P<0.05),而多样性指数和容重均降低;全磷含量在各土层以灌丛区最高,但C∶P和N∶P以草甸区最高;土壤N∶P<14表明土壤养分主要受限于氮;土壤脲酶和过氧化氢酶活性在草甸区各土层显著高于灌丛区(P<0.05);冗余分析显示前两个排序轴的累计解释量为54.88%,土壤过氧化氢酶与植被特征拟合的结果最好(Pr=0.010),表明高寒草甸灌丛化过程中土壤过氧化氢酶受植被特征的制约最大。可见,高寒草甸灌丛化显著影响了植被群落结构与土壤理化特性,在祁连山生态保护和管理中应该予以重视。

黄土高原草地灌丛化对土壤有机碳、氮磷养分及酶活性的影响

[目的]探究黄土高原封育草地土壤养分及微生物养分需求变化对草地灌丛化的响应特征,为黄土高原封育草地资源管理提供科学参考。[方法]选取云雾山国家级自然保护区未灌丛化草地、半灌木白莲蒿(Artemisia sacrorum)扩张草地和灌木矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)扩张草地为研究对象,测定不同样地土壤理化性质及参与土壤碳、氮、磷循环的5种酶活性,分析草地灌丛化对土壤养分、酶活性及化学计量比的影响。[结果]草地灌丛化提高了土壤水分、养分含量及碳、氮、磷循环酶活性,但是不同土层土壤微生物养分需求并不一致。在0-15 cm土层中灌丛化草地土壤微生物对磷元素需求更高,而在15-30 cm土层中灌丛化草地土壤微生物对碳元素需求更高。冗余分析结果表明,土壤中养分有效性是影响土壤酶活性及化学计量比变化的关键因子。[结论]鉴于黄土高原封育草地灌丛化对土壤养分含量及酶活性的正效应,且灌丛下土壤微生物会通过改变碳、氮、磷循环酶相对投入以满足其养分需求,因此,未来该地区半灌木和灌木扩张趋势会进一步加强,亟待探索相应的调控措施以维持黄土高原草地生态系统稳定性。

草地灌丛化成因及对生物多样性的影响

随着气候变化和人类活动干扰的加剧,草地灌丛化现象愈加普遍,已发展成全球性问题,是如今草地环境学、草地生态学、旅游学、土壤学、畜牧学等学科研究的热点和前沿。本文分别从气候变化和人类活动两方面总结了草地灌丛化的潜在成因,在此基础上梳理了草地灌丛化对生物多样性的影响,进一步总结了草地灌丛化影响生物多样性的潜在途径,并对未来的研究方向作了展望。研究成果对我国履行“昆明—蒙特利尔生物多样性框架”和实现到2030年全球土地退化零增长目标等具有重要意义。

基于文献计量学分析的草地植被灌丛化研究现状

灌丛化会改变草本植物的分布格局,影响生态系统结构和功能。为了解“灌丛化”相关领域的发展现状、研究热点及前沿趋势,理清该领域研究的知识结构。本研究依托中国知网数据库(CNKI)及Web of Science(WOS)核心合集数据库,以1982~2023年“灌丛化”相关领域已发表的4114篇文献为数据源,利用VOSviewer和CiteSpace可视化软件对“灌丛化”相关研究领域发文情况(数量、趋势、被引频次)、合作关系(团队、机构、国家)和关键词等进行可视化分析。结果显示:(1)国内国际相关研究总体呈稳步增长趋势,外文研究的热度大于中文研究,且高被引论文均发表在国内外影响力较高的期刊上,表明“灌丛化”相关研究成果在该领域认可度较高,具有较高学术价值;(2)“灌丛化”相关研究国际合作关系(团队、机构、国家)较国内更为密切,且美国、中国、南非、澳大利亚及德国是“灌丛化”相关领域研究的中坚力量。(3)目前“灌丛化”相关领域的研究内容主要包括灌丛化形成机制及生物多样性对灌丛化的响应,草、灌木之间的竞争关系和土壤性质对灌丛化的响应等。研究指出:我国“灌丛化”相关研究尚处于起步阶段,且前人对灌丛化的研究多针对具体研究区域,相对分散,且合作较少;同时在全球尺度上的研究及大数据整合分析相对较少,仍需进一步研究。随着“灌丛化”研究的深入发展,灌丛化对微生物群落组成的影响、灌丛化对干旱胁迫等环境因子的响应及控制灌丛化有效措施等相关研究将在未来一段时间持续热门。

草地灌丛化成因及其影响研究综述

草地灌丛化作为全球普遍发生的现象,已成为全球性的问题,同时也是全球变化生态学,草地生态学,物候学,旅游学,畜牧学研究的热点问题。其定义为草地生态系统中木本植物的生物量、密度和盖度的增加导致草本植物生物量、密度和盖度减少的现象。草地灌丛化是气候变化、过度放牧和火烧等互相作用的结果。草地灌丛化导致草原土地格局和生物格局发生改变,表现出“沃岛”效应、草原生物多样性以及草地生产力的变化。未来草地灌丛化研究应该聚焦于草地灌丛化的机理、对草地-灌木生态系统的地上、地下部分的影响以及相应的管理措施,研究结果对我国的草原生产区生态管理和恢复具有非常重要的意义。

高寒草地不同灌丛化梯度下土壤酶活性研究

灌丛化是影响草地土壤物质循环的重要生态过程。为探究草地灌丛化梯度变化对土壤酶活性的影响,本研究以青藏高原东缘3种典型灌丛高山绣线菊、小叶锦鸡儿、金露梅和未灌丛化草地为研究对象,分析不同灌丛化梯度下(未灌丛化、轻度灌丛化和重度灌丛化),0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~80 cm土壤理化性质及蔗糖酶(sucrase)、脲酶(urease)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase)、葡萄糖苷酶(glucosidase)、蛋白酶(protease)和纤维素酶(cellulase)活性。结果表明:灌丛化草地土壤0~20 cm土层中,pH和土壤有机碳(SOC)含量显著高于未灌丛化草地,土壤含水率(SWC)和全氮(TN)显著低于未灌丛化草地(P<0.05);蛋白酶、葡萄糖苷酶、纤维素酶、脲酶和蔗糖酶活性显著低于未灌丛化草地(P<0.05),多酚氧化酶活性在灌丛化与未灌丛化草地间无显著性差异,且不同灌丛化梯度下土壤酶活性随土层加深而降低;土壤酶活性在不同灌丛化梯度下和不同土壤深度发生变异的主要解释因子为SWC,分别可解释各土层土壤酶活性变异的41.2%、50.5%、37.1%、41.5%和26.0%;结构方程模型(SEM)表明,不同灌丛化梯度主要影响SOC、pH和SOC∶TN,对SWC和TN无显著影响,且不同灌丛化梯度可通过影响pH和SOC含量间接影响蔗糖酶、脲酶、葡萄糖苷酶、蛋白酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性,灌丛化梯度不直接显著影响SWC(P>0.05),但SWC仍是影响6种酶活性的主要因子,其可直接正向影响该6种酶活性,也可通过负向影响土壤pH或正向影响SOC进一步影响TN,从而影响酶活性。因此,研究区草地灌木侵入导致土壤酶活性降低利于土壤有机碳固存。

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

干旱半干旱区灌木、半灌木等木本植物的分布面积持续增加(灌丛化)显著改变了原有植被景观及生态过程,但缺乏对长期封育过程中灌木物种取代草本物种进而影响草地群落组成、结构和功能的研究。为揭示长期封育措施下典型草原灌丛化特征及地上/地下植物群落的响应规律,研究通过对宁夏云雾山典型草原同一封育草地不同时间(2010年、2016年、2021年)植物群落(物种重要值、丰富度、多样性和生物量)和土壤特性(土壤容重、土壤水分及储水量、养分、pH)的定点观测,探讨了长期封育过程中灌木物种矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)驱动的植被和土壤特性变化。结果表明,(1)灌木矮脚锦鸡儿已经取代草本植物成为封育草地的优势种,群落中灌木生物量、总生物量以及盖度、高度显著增加,但对植物密度的影响较小;(2)灌丛化过程中草地群落Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著降低,而Pielou均匀度指数显著增加;(3)灌丛化引起土壤深层(60-100 cm)容重显著增大,土层储水量随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势;(4)灌丛化使得土壤有机碳含量在浅层(0-60 cm)显著增大;土壤全氮含量在深层(60-100 cm)显著增大;土壤全磷含量在各土层都显著增加。研究发现,草地灌丛化改变了群落地上-地下过程,且植被和土壤的响应可能存在不同步性。研究结果可为群落演替和草地稳态理论以及灌丛化草地的适应性和可持续管理提供一定的理论和实践支撑。

草原灌丛化对生态系统多功能性的影响

草原灌丛化现象在干旱半干旱区广泛发生,影响了生态系统的结构、过程和功能。生态系统具有同时提供多种功能的能力,即生态系统多功能性。灌丛化是否会引起草原生态系统多功能性的减少,其内在的作用机制又是什么?这些问题仍有待明晰。理解草原灌丛化对生态系统多功能性的影响,对于促进草原地区“草⁃畜⁃人”平衡和实现区域可持续发展至关重要。从响应规律、影响路径和控制因素三个方面总结评述了草原灌丛化对生态系统多功能性影响的研究进展,主要包括:(1)阐明了单一生态系统功能和多种生态系统功能对草原灌丛化的响应特征;(2)从生物路径、非生物路径以及气候变化和人类活动的影响方面探讨了灌丛化对生态系统多功能性的影响路径;(3)从灌丛化物种、灌丛化阶段和草原类型三个方面明晰了草原灌丛化对生态系统多功能性影响的控制因素。在此基础上,针对灌丛化对生态系统多功能性的影响机制,对生产⁃生态功能权衡的影响等方面对未来研究进行了展望,并面向可持续发展目标探讨了灌丛化生态系统的可持续管理路径。研究可为我国灌丛化草原的恢复和管理提供支撑。

沿干旱梯度小叶锦鸡儿灌丛化对草本植物叶片矿质元素浓度及地上生物量累积的影响

草原灌丛化通过改变物种之间的相互作用深刻影响着群落的结构和功能。然而,当前有关灌木如何影响不同功能群草本植物对矿质元素吸收和累积的研究仍明显不足。在内蒙古草原沿干旱梯度选取了4个研究地点,对比分析了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛斑块内和斑块外群落中禾草和非禾草功能群植物叶中矿质元素浓度以及地上生物量生产的差异,旨在阐明干旱和灌木对群落草本植物叶元素累积的影响,揭示灌草间相互作用的元素利用特征及其随干旱梯度的变化。结果显示:1)随干旱加剧,灌丛斑块内的非禾草功能群植物地上生物量保持恒定,但叶中的K、Ca、Mg、Fe、Mn和Cu元素浓度显著增加(P<0.05)。该结果表明群落中的非禾草功能群植物通过提高叶中的矿质元素水平来抵御和适应干旱胁迫。2)随干旱加剧,灌丛对非禾草功能群植物地上生物量,叶中Ca、Fe、Cu和Zn,禾草功能群植物叶中的P的累积影响从负(RII<0)或中性(RII=0)转变为正效应(RII>0)。该结果与胁迫梯度假说相符,表明灌木对草本植物的促进效应随干旱胁迫加剧而增加。3)灌丛的“沃岛”效应是驱动灌木对草本植物元素累积正效应的主要机制。研究结果揭示了锦鸡儿属灌木的促进效应在维持内蒙古干旱、半干旱草原群落植被物种共存和生态系统功能稳定中的重要性。

灌丛化对高寒草地土壤有机碳组分的分异研究

草地灌丛化过程中植被优势群落类型的转变会通过凋落物及根系分泌物的数量和性质差异影响土壤有机碳(SOC)组分。为探索高寒草地土壤不同活性有机碳组分对灌木侵入的响应,本研究采用Stewart物理-化学联合分组方法,将青藏高原东缘四种典型灌丛化草地以及未灌丛化草地土壤有机碳分为游离态活性有机碳(Nonprotected organic carbon,Non-C)、物理保护态有机碳(Physically-protected organic carbon,Phy-C)、化学保护态有机碳(Chemically-protected organic carbon,Che-C)和生物化学保护态有机碳(Biochemically-protected organic carbon,Bio-C),分析不同活性有机碳组分含量变化及其影响因素。结果表明:(1)灌木侵入对高寒草地表层土壤(0~10 cm)SOC含量影响不显著(P>0.05),但不同活性有机碳组分含量有所分异。高山绣线菊(Spiraea alpina)和窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌木侵入降低了土壤Non-C和Bio-C组分(P<0.05);金露梅(Potentilla fruticosa)灌木侵入降低了土壤Non-C组分(P<0.05);小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌木侵入降低了土壤Phy-C和Che-C组分(P<0.05),而提高了土壤Bio-C组分含量(P<0.05)。(2)未灌丛化草地和灌丛化样地土壤均以Non-C组分为主,其次是稳定态有机碳库(Che-C和Bio-C),而Phy-C占比最少。(3)土壤黏粒和全氮是影响高寒灌丛化草地土壤不同活性有机碳组分的主要因素,解释度共达51.2%。高寒草地灌木侵入过程中,灌木种类对不同活性土壤有机碳组分含量影响不一致,灌丛化草地和未灌丛化草地土壤表层均以Non-C为主,因此在外界扰动的情况下,该地区的有机碳库可能成为碳源。

黄土高原云雾山长期封育草地灌丛化空间分布格局

我国北方草地普遍发生的灌丛化对草地生态系统结构和功能可产生重要影响,研究灌丛斑块的数量特征和空间分布格局有助于深入理解灌丛化的生态过程和识别草地生态系统的状态变化。本研究采用野外样方法和坐标定位法实地调查分析黄土高原长期封育草地灌丛斑块的数量特征和空间分布格局。结果显示:白莲蒿和短脚锦鸡儿灌丛斑块覆盖度分别为20.3%~61.7%和7.4%~35.8%,灌丛生物量分别是草本生物量的3.1和4.3倍。白莲蒿和短脚锦鸡儿灌丛斑块呈右偏尾分布,灌丛斑块面积和概率在对数尺度上呈现线性关系,灌丛斑块大小分布符合幂律。92.0%的白莲蒿灌丛斑块和87.4%的短脚锦鸡儿灌丛斑块将会增大;8.0%的白莲蒿灌丛斑块和12.6%的短脚锦鸡儿灌丛斑块将会破碎。研究表明,黄土高原长期封育草地发生了灌丛化,处于生态系统状态转变的敏感期。在持续封育恢复下灌丛斑块将会继续扩张,草地灌丛化加剧。

基于优化三角形植被指数(TVI)的灌丛化草原植被地上生物量遥感估测方法研究

灌丛化已经成为草原生态系统中重要的生态问题,而灌丛化草原植被地上生物量(AGB)的精细化估测对于开展区域生态系统碳循环研究有着重要的科学意义。受土壤背景噪声和植被生长结构特征差异的双重影响,现有常见植被指数在灌丛化草原区域构建AGB估算模型时表现极不稳定。针对这一问题,基于Sentinel-2遥感数据,通过优化三角形植被指数(TVI)开展灌丛化草原植被AGB遥感估测方法研究。研究结果表明:1)在以草本植被为主的区域中,基于绿R560、红边R705和近红R865组合形成的TVI与AGB拟合效果最好,R2达到了0.684;而在以灌丛植被为主的区域中,以基于绿R560、红边R783和近红R842组合形成的TVI与AGB拟合效果最好,R^(2)达到了0.368。2)分析现有常用的12种植被指数对土壤的噪声敏感性时,在以草本植被为主的区域中,增强型植被指数(EVI)对土壤噪声表现最为敏感;在以灌丛植被为主的区域中,修正土壤调节植被指数(MSAVI)表现最为敏感。3)在草本植被为主的区域中,相对于TVI,优化后植被指数草地三角形植被指数(GTVI)构建线性估算模型的交叉验证决定系数(R^(2)CV)提高了0.153、交叉验证均方根误差(RMSECV)减小了12.222 g·m^(-2);在灌丛植被为主的区域中,相对于TVI,优化后植被指数GTVI构建线性估算模型的R^(2)CV提高了0.029、RMSECV减小了1.684 g·m^(-2)。4)与常用的12种植被指数构建的估测模型相比,无论在草本植被区域还是灌丛植被区域,GTVI构建的估测模型都具有最高的精度。该研究结果以期为采用植被指数法开展灌丛化草原植被地上生物量遥感估算提供科学依据和参考。

半干旱地区天然草地灌丛化与土壤异质性关系研究进展

回顾了半干旱地区天然草地灌丛化的成因和机理、灌丛化导致草地土壤水分和养分空间异质性及其对生态系统生物地球化学过程的影响 ,以及土壤异质性与土地退化关系等方面的研究进展。周期性气候干旱和过度放牧是天然草地灌丛化的主要原因 ,伴随灌木入侵而出现的草地土壤水分和养分的空间异质性 ,是造成生态系统水分和养分流失 ,以及土壤加速侵蚀的原因之一。因此 ,半干旱地区天然草地的灌丛化应得到一定的控制 ,使群落中灌丛保持适宜的密度 。

草原灌丛化入侵：过程、机制和效应

草原灌丛化已成为全球性问题,也是生态学、畜牧学研究的热点问题。紧扣草原灌丛化过程、发生机理及其生态学后效等关键问题,介绍了国内外的最新研究进展。灌木入侵途径包括有意识引进入侵和自然入侵2类,入侵过程分为传播到达、定居建群和扩散入侵3个阶段。放牧、火烧、温室气体增加,干旱以及降水格局改变等均可导致草本向木本的转化,且机制复杂,主要有影响草本,木本植物盖度、水分利用效率、化感作用等。木本植物入侵打破了草原生态系统的稳定,表现出沃岛效应,影响动植物的分布以及生态系统的功能和服务。阐明草原"草本-木本"群落演替机制,可为我国研究草原灌丛化和管理提供理论借鉴。

内蒙古灌丛化草原分布特征的遥感辨识

灌丛化草原在中国内蒙古干旱、半干旱草原区广为分布。为了探究灌丛化草原的分布状况,该文利用高空间分辨率(5.8 m)卫星资源三号遥感影像,结合地面调查,研究了内蒙古镶黄旗境内灌丛化草原的分布特征。以归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)阈值法提取植被覆盖区域后,分别采用基于像元的监督分类方法(支持向量机、最大似然和马氏距离)和面向对象方法进行灌草镶嵌斑块和草地斑块的辨识,并对分类结果进行对比分析。结果表明:在3种基于像元光谱信息的监督分类算法中,支持向量机算法对灌丛化草地的识别精度相对较高,表现在这一类型的生产者精度和用户精度均大于另外2种算法,并且,该算法的总体分类精度也最高(81.15%),明显优于最大似然(73.33%)和马氏距离(61.77%)。然而,融入了空间信息进行分类的面向对象方法(合并尺度97)的总体识别精度高达89.24%,并且随着对象合并尺度的增大,灌丛化草地的错分和漏分比例明显降低。这一结果表明利用草本与灌丛像元的空间纹理属性差异,能够有效削弱噪声,提高识别精度。

内蒙古典型草原灌丛化与土壤性质的关系研究

本文以内蒙古典型草原区有灌丛入侵及无灌丛入侵现象草地为研究对象,探讨了土壤性质与草原灌丛化现象间的关系。研究结果表明:在围封状态下,无灌丛化草地土壤粉粒、粘粒及养分(有机质、全氮、全磷)含量在0～60cm深度均显著高于灌丛化草地,而土壤容重、砂粒则显著低于灌丛化草地,且二者的差异随着土壤深度的增加而增大;在重度放牧状态下,各指标的变化趋势与围封状态相同,但差异性仅在表层0～10cm显著。草原灌丛化与表层土壤砂粒、容重呈显著正相关性,与土壤粉粒、有机质、全氮、全磷含量呈极显著负相关性。以上结果说明,草原灌丛化的出现与其分布生境的土壤特点有关。相比于草本而言,灌木在粗质贫瘠土壤中更具有竞争性。

灌丛化草原:一种新的植被景观

灌丛化草原指灌木植物在草原基质上形成的团块状散布的斑块植被景观,它是在干旱半干旱地区出现的一种新的植被类型。作为灌草连续体,灌丛化草原中的灌木斑块与间隙处的草本斑块共同决定着该植被类型的群落学和生态学特征。笔者评述了灌丛化草原的分布、可能的形成原因、植被结构、物种组成及碳收支等结构特征及生态功能。

内蒙古半干旱草原灌丛化过程中小叶锦鸡儿引起的土壤碳、氮资源空间异质性分布

过度放牧下内蒙古半干旱草原,由于小叶锦鸡儿多度增加导致植被灌丛化,这已经成为该地草原退化时的普遍现象。草原灌丛化过程中,灌丛内凋落物的累积使得养分循环区域化,草原土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)空间异质性增强,导致灌丛沃岛形成。半干旱草原灌丛化过程机制的假说认为:灌丛斑块扩展与其引起的土壤空间异质性的增强之间存在着正反馈作用,正是这种反馈作用促使草地向灌丛地的转变。小叶锦鸡儿通过克隆生长形成不同大小的斑块,它们对应于其发育的不同阶段。因此,将不同大小的灌丛沃岛划分为小灌丛组与大灌丛组,它们代表着灌丛沃岛发育的早期与晚期两个阶段。结果表明:内蒙古半干旱草原灌丛化过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起了土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(STN)的空间异质性,表现在水平方向上,对于0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次,由灌丛斑块内部向外部SOC与STN均趋于降低;而在垂直方向上,对于灌丛斑块内部、边缘和外部3个位置,由0～10cm到10～20cm再到20～30cm,随着土壤深度增加SOC与STN均趋于降低。随着小叶锦鸡儿灌丛斑块扩展,SOC与STN空间异质性的分布不断增强,表现在灌丛斑块内部相对于外部(或边缘)对SOC与STN富集程度均显著增加。草原灌丛化过程SOC与STN空间异质性变化在0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次中,以表层0～5cm的表现最为强烈。表层0～5cm土壤空间异质性的形成与灌丛自身凋落物的生产以及对灌丛外凋落物的截留有关。由此推断:退化草原灌丛化的过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起SOC与STN空间异质性的变化是一个自我增强过程,灌丛斑块扩展与其导致的SOC与STN空间异质性增强之间存在着正反馈作用。因此,以上关于半干旱草原灌丛化机制的假说对我国内蒙古半干旱草原灌丛化也是适用的。

小叶锦鸡儿灌丛化对退化沙质草地土壤孔隙特征的影响

以内蒙古太卜寺旗地区退化沙质草地为研究对象,对该地区的小叶锦鸡儿灌丛化草地中的灌丛斑块和草地斑块分别取原状土柱各三个进行CT扫描,利用Fiji软件分析土壤孔隙结构特征的差异。研究结果表明,小叶锦鸡儿灌丛化对土壤的孔隙结构有较大影响,灌丛斑块土壤的总孔隙数、大孔隙数、总孔隙度、大孔隙度和孔隙等效直径均大于草地斑块土壤,灌丛斑块土壤的平均大孔隙度是草地斑块土壤的3倍。草地斑块土壤的大孔隙主要分布在0~50 mm土层深度,而灌丛斑块土壤的大孔隙在0~400 mm深度都有分布,这与土壤中灌丛的丰富根系分布有关。