补播与围封对不同退化程度荒漠草地植被的恢复效果

为了比较围封补播(补播)和围封两种措施对不同程度退化程度荒漠草地植被的恢复作用,以宁夏荒漠草地为研究对象,对中度退化和重度退化草地分别进行补播和围封处理,并以重度退化的放牧地为对照,研究了两种恢复措施下的草地植被群落特征及地上多功能性的变化。结果显示,与对照相比,对于重度退化草地,补播可以显著增加草地植物的物种数、盖度、地上生物量以及禾本科和豆科牧草的重要值(P<0.05),而围封虽然也提高了草地植物的物种数、盖度和地上生物量,但降低了草地的均匀度、多样性、优势度和丰富度指数;对于中度退化草地,补播和围封均可以显著增加草地植物物种数、草地盖度和地上生物量,以及提高禾本科及豆科牧草的重要值。对地上的生态系统多功能性(EMF)研究结果显示,与对照相比(−0.629),围封对重度退化荒漠草地地上多功能性影响不显著(−0.970;P>0.05),但补播显著提高了重度退化荒漠草地地上多功能性(0.365;P<0.05),而补播和围封同时显著提高了中度退化荒漠草地的地上多功能性(分别为0.471和0.851;P<0.05),且以围封措施对中度退化荒漠草地的地上多功能性提升效果更佳。因此,本研究结果表明,补播较围封更利于重度退化荒漠草地植被的恢复,而围封较补播更利于中度退化荒漠草地植被的恢复。

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0—10 cm,10—20 cm和20—40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P<0.05),恢复后期可使0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0—10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10—20 cm和20—40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。

2010–2020年塔里木盆地南部荒漠草地凋落物回收量月动态数据集

中国科学院新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称“策勒站”)地处塔里木盆地南缘,南依昆仑山,北临我国最大的塔克拉玛干沙漠。具有植被群落简单,土壤有机质积累缓慢等特点。凋落物是该区域重要的养分来源。基于对策勒站荒漠植物群落的长期定位观测,通过对不同植物凋落物器官(枝、叶、果)分组,本文整理统计得到2010–2020年塔里木盆地南部荒漠草地凋落物的回收量月动态数据,同时记载了观测场群落以及土壤养分的年度变化情况。数据的产生严格遵照CERN生物观测规范执行,数据的审核及质量控制由台站与分中心质控人员共同完成。本数据集以期为深入研究塔里木盆地南部荒漠草地凋落物动态变化提供基础数据,为了解和评估极端干旱荒漠生态系统养分循环过程提供理论支撑。

凋落物添加对蒿类荒漠草地土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物各添加量间分解速率无显著差异。添加5 g和7.5 g叶后土壤SOC较对照分别增加10.4%,15.2%(P<0.05)。土壤TN随叶添加量增加呈上升趋势,较CK增加11.9%~18.4%(P<0.05),而茎、茎叶混合依次仅在5 g、7.5 g添加量时显著减少7.9%、增加37.8%(P<0.05)。2.5 g茎叶、5 g茎和7.5 g叶添加后土壤TP较CK依次增加9.8%,14.4%,7.2%(P<0.05)。凋落物添加后土壤C∶N,C∶P,N∶P分别为2.46~3.63,12.40~16.17,3.47~5.60,且SOC与C∶P、TN与N∶P均呈正相关,而TN与C∶N除添加叶外均呈显著负相关。因此,凋落物分解有利于蒿类荒漠土壤养分的恢复,尤其是叶凋落物的分解是其土壤碳氮短期补充的重要来源。

补播乡土禾豆牧草对宁夏荒漠草地土壤微生物群落结构的影响

本研究在宁夏荒漠草地设计了3种补播处理,即蒙古冰草(Agropyron mongolicum)补播、牛枝子(Lespedeza potaninii)补播和蒙古冰草+牛枝子混合补播,以不补播放牧草地为对照,分析微生物群落结构的变化及其与土壤理化性质间的关系。结果表明:与放牧草地相比,3种补播处理对原核微生物群落物种组成有明显影响,可以显著提高0-20 cm土层土壤的优势细菌变形菌门的相对丰度(P<0.05)。与放牧草地相比,3种补播模式对真菌群落物种组成无明显影响,但牛枝子补播的土壤优势群落真菌子囊菌门相对丰度在0-20 cm土层显著低于蒙古冰草+牛枝子混合补播处理,在20-40 cm土层,显著低于蒙古冰草补播和蒙古冰草+牛枝子混播处理(P<0.05)。Pearson相关分析显示,在所有补播处理中变形菌门和子囊菌门的相对丰度与土壤活性有机碳呈显著正相关关系(P<0.05)。与放牧地相比,牛枝子补播处理下土壤原核微生物和真菌α多样性总体上表现出增加趋势,且土壤原核微生物α多样性与土壤全氮呈负相关关系,土壤真菌α多样性与土壤碳组分含量呈负相关关系。β多样性分析表明,蒙古冰草补播和蒙古冰草+牛枝子混合补播均显著改变了0-20 cm土层的原核微生物群落结构(P<0.05),牛枝子补播显著改变了20-40 cm土层的原核微生物群落结构(P<0.05),和放牧草地相比,3种补播处理均显著改变了0-40 cm土层真菌的群落结构(P<0.05)。RDA分析显示,土壤有机碳和全氮是影响原核微生物和真菌群落结构的关键因子。可见,补播乡土牧草可能会通过改变土壤微生物群落结构来影响退化荒漠草地的生态系统功能(如碳氮的循环),这在未来的草地恢复和管理工作中应予以重视。

博乐市叉毛蓬型温性荒漠草地植物群落特征的年际动态变化规律

【目的】研究温性荒漠草地植物生物量的年际动态规律及其与气候因子之间的相关关系,为该类草地的生态修复和科学经营管理提供理论依据。【方法】以博乐市叉毛蓬型温性荒漠草地为研究对象,采用野外实地调测方法,通过连续10年(2012—2021年)对植物群落平均高度、盖度和生物量等进行动态监测并分析其发展规律。【结果】结果表明,2012—2021年叉毛蓬型温性荒漠草地植物高度、盖度和生物量均呈动态变化,表现为2016年较高,2019—2020年处于较低水平,且2016年植物生物量显著高于2017—2020年(P<0.05),并与降水量呈显著正相关关系(P<0.05),但与气温相关关系较弱。【结论】天然草地植物群落特征在10年间呈波动变化趋势,其中降水量是影响植物群落特征变化的重要因素。

哈密市荒漠草地植物多样性及其生态位特征分析

【目的】基于哈密市荒漠草地生态环境脆弱的实际状况,本研究旨在分析哈密市荒漠草地物种多样性和生态位特征,为哈密荒漠草地生态系统的保护和修复提供数据支撑。【方法】通过开展野外实地调查,结合生态位理论研究方法,计算哈密市荒漠草地植物多样性及其优势物种的生态位特征。【结果】结果显示,哈密市荒漠草地植物包括15科33属45种,以藜科植物为主,哈密市东天山南坡、北坡荒漠草地植物多样性没有显著差异;哈密市荒漠草地优势植被生态位宽度在0.006~1.283之间,生态位重叠的物种对有25对,其中膜果麻黄(Ephedra przewalskii Stapf)和木霸王(Sarcozygium xanthoxylon Bunge)的生态位重叠值最高。【结论】哈密市荒漠草地物种分布以藜科植物为主,天山南北气候差异对其荒漠草地植物多样性影响不显著,且优势植被生态位宽度、物种间生态位重叠值均不高,这说明哈密荒漠草地优势植被种间对环境资源的需求相似度不高,竞争不强。在实施荒漠草地生态修复的过程中要选择生态位宽度较宽的植被。

阿拉善荒漠草地恢复演替过程中物种多样性与生产力的变化

以阿拉善极度退化的草原化荒漠区为研究对象,对放牧与围封条件下退化群落的物种多样性、生产力和群落演替及其生态机制进行了初步研究,结果表明:1)荒漠植物群落物种多样性指数在时间尺度上的变化表现为随着自由放牧时间的延长逐渐降低,随着围封时间的延续逐渐增加,而生态优势度变化趋势则相反。2)围封导致荒漠群落物种多样性指数增加的主导因子是物种丰富度的增加;围封使荒漠群落恢复的生态机制在于消除牧压后不同种群繁殖对策的实现,拓殖能力的增强和剩余资源的充分利用。3)围封第3年草原化荒漠群落优势种发生变化,短花针茅大量生长,群落发生恢复演替的结果使群落生产力得到大幅度提高。

阿拉善荒漠草地恢复初期植被与土壤环境的变化

对阿拉善荒漠草地恢复初期(1998—2001)植被特征和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:草地恢复过程中,植被的盖度和生物量比封育前分别增加272%～536%和44 39%～305 3%。植被的恢复使土壤理化性质发生了变化,与封育前相比土壤中有机质、全N、速效K以及细砂、特别细砂和粘粒含量显著增加;速效N、速效P降低。土壤有机质、全N和全P的含量与土壤中<0 05mm颗粒和速效K含量呈极显著正相关,并且前三者之间也呈极显著正相关(P<0 01)。

基于线性光谱混合模型的荒漠草地覆盖度估测

为了解决草地混合像元对草地植被覆盖度监测的影响,该研究以Landsat TM为数据源,探讨线性光谱混合模型进行混合像元分解的关键问题,分析混合光谱模型获得的不同组分分量与植被覆盖度之间的关系,以期建立适合天山北坡荒漠草地覆盖度监测模型。结果表明:通过光谱混合模型获得植被、沙丘以及盐碱化土壤3个基本组分,其中植被组分与覆盖度拟合效果较好(R2=0.62),与植被指数法估测草地覆盖度相比,决定系数R2均高于比值植被指数、归一化植被指数、土壤调节植被指数及修正土壤调整植被指数MSAVI。通过对所获模型精度检验,均方根误差RMSE为1.28,结果较为理想。因此,利用线性光谱混合模型解析混合像元估测天山北坡荒漠草地覆盖度具有可行性。

围封对天山北坡荒漠草地土壤有机碳的影响

以天山北坡中段退化荒漠草地为研究对象,通过分析封育与放牧对草地土壤有机碳、易氧化碳、微生物量碳含量及活性有机碳的分配比例的影响,以揭示土壤质量的变化。结果表明:禁牧封育5年后草地土壤有机碳及其活性组分含量低于放牧草地。与封育草地相比,在5~l0 cm放牧草地土壤有机碳、微生物量碳及MBC/SOC显著升高(P<0.05),分别增加了0.81 g·kg^(-1),34.12 mg·kg^(-1),0.59%;土壤易氧化碳含量及ROC/SOC在10~15 cm土层差异均达显著水平(P<0.05)。可见,荒漠草地在封育5年后土壤质量降低,因此,应该实行合理的围封-放牧体系,更有利于退化荒漠草地生态系统的恢复。

封育和放牧条件下退化荒漠草地土壤种子库特征

连续2年对不同退化程度天然干旱荒漠草原围封后群落的土壤种子库进行研究.结果显示,土壤种子库物种数、种子密度和植物生活型在年际间、封育与放牧样地间及退化梯度间均有明显差异.种子库物种数为封育高于放牧样地;退化梯度相比,物种数除2003年封育样地随退化程度加剧呈减少趋势外,放牧样地及2004年各样地均随退化程度加剧而增加.种子库密度结果显示,2003年种子库密度明显高于2004年;各封育样地2年中土壤种子库密度显著或极显著(P<0.01)高于放牧样地;退化梯度相比种子库密度除2003年封育样地随退化程度加剧而急剧增加外,其余各样地种均随退化程度加剧而明显下降.植被生活型分析结果为,2003年以一年生草本植物种出现频率最高,各样地分别达94.0%～98.4%,多年生草本及灌木出现频率则很低,分别为1.59%～5.15%和0.03%～0.4%,2004年则为多年生草本植物种比例上升,且显示出封育高于放牧、退化程度愈轻增幅愈大的趋势.2年的结果显示种子库物种Shannon-Wiener多样性指数和Peilow均匀性系数均以封育低于放牧样地.种子库密度与地上植被盖度相关性分析表明,2年结果中仅一年生草本和2003年灌木的土壤种子库密度与相应地上植被盖度之间具相关趋势和显著(P<0.01)相关.

退化伊犁绢蒿荒漠草地高光谱特征分析

利用SVC HR-768便携式光谱仪测定围栏内、外不同退化梯度伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地植物群落的光谱反射率,以及该类草地退化过程中的优势种伊犁绢蒿(减少种)、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)(增加种)、篇蓄(Polygonum aviculare)(侵入种)和裸地的光谱反射率,为实现伊犁绢蒿荒漠草地的高光谱遥感监测奠定基础。结果表明:在近红外波段,特征种与裸地的光谱反射率为裸地>萹蓄>伊犁绢蒿>叉毛蓬。萹蓄光谱反射率对退化草地植物群落的反射特征影响很小。退化草地植物群落冠层光谱反射率主要受伊犁绢蒿和叉毛蓬反射特征的影响,与优势种重要值成正相关关系,中度退化草地植物群落光谱反射率为围栏内>围栏外;重度和极度退化草地植物群落光谱反射率为围栏内<围栏外。

阿拉善荒漠草地类微量元素含量特征的研究

对阿拉善所属的 4个草地类 6个亚类 75个牧草 2 5个土壤样本中的Fe、Mn、Zn、Cu、Co、Mo、Se等 7种微量元素的含量及分布类型进行研究 ,并对各草地类牧草中微量元素的含量进行评价。研究结果表明 ,土壤中微量元素除滩地戈壁亚类 ,山前倾斜地亚类、河泛地低地亚类Se含量及冷温潮湿类的Cu和Zn含量正常外 ,其它都低于我国和世界正常土壤平均含量。微量元素的缺乏与成土母质相关。阿拉善地区气候、土壤等生态条件复杂 ,但牧草中微量元素的含量有一定范围 。

甘肃省天然草地退牧还草工程效益遥感监测研究——以安西县荒漠草地为例

以"3S"技术为支撑,结合遥感图像、草地光谱观测以及地面调查数据对安西县实施退牧还草后植被恢复情况进行分析研究。结果表明:除河东戈壁温性荒漠草地短期效果不明显外,其它草地不论是盖度、高度和产草量还是植被指数,围栏内较围栏外均有一定幅度的提高,其中牧草盖度、高度和产草量围栏内较围栏外平均增加了5.0%、16.9%和6.8%,植被指数增加了8.9%,2005年植被指数较2004年增加了9.7%。高光谱遥感进一步监测结果显示围栏内牧草光谱反射率比围栏外高,同样说明牧草长势及生产力围栏内要好于围栏外。由此可见,安西县退牧还草工程的实施已经取得了明显的效果。

围栏封育下伊犁绢蒿荒漠草地特征植物高光谱特征变化分析

为研究围栏封育对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地的改善情况,利用便携式光谱仪对不同封育年限的围栏内外实测的半灌木伊犁绢蒿、一年生草本叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和短命植物涩芥(Malcolmia maritima)的高光谱数据进行分析。结果表明,伊犁绢蒿、叉毛蓬和涩芥三者在可见光波段具有明显的差异性,与植物生态生理特征有关,可利用350~680 nm内三者光谱反射率的差异进行区分;伊犁绢蒿的红边斜率在不同封育年限下均表现为围栏内大于围栏外,而叉毛蓬的红边斜率表现为围栏内小于围栏外,涩芥在平台处光谱和红边特征上与其生理生态特征无明显相关性。

石羊河下游不同类型荒漠草地黑果枸杞群落结构及物种多样性特征

选择石羊河下游4种不同类型荒漠草地黑果枸杞(Lycium ruthenicum)群落,采用重要值、丰富度指数、Simpson和shannon-wiener多样性指数、Pielou和Alatalo均匀度指数对不同立地类型黑果枸杞群落结构特征和物种多样性进行了分析,结果表明:植物群落组成主要集中在藜科、蒺藜科、菊科和禾本科,这4大科植物在该区具有较强的生态适应性,所调查群落中共有植物种31种,分属9科28属,单科单属种较多,占到了总科数的一半;研究区群落结构简单,物种相对单一,黑果枸杞在群落中占有重要地位,且重要值相对较大,对群落的稳定性起关键作用;植物的生活型中灌木植物占优势,其次是一年生草本植物,多年生草本植物所占的比例最少;不同类型荒漠草地中黑果枸杞群落物种多样性指数均偏低,物种丰富度较低,生态优势度较高,种间相遇率偏低,群落中物种分布不均匀,表明植被群落结构简单、组织水平低,优势种或建群种在群落中占据主导地位。

干旱胁迫下荒漠草地植物红砂幼苗对外源ABA的生理响应

以2年生红砂(Reamuria soongorica)幼苗为试材,采用盆栽试验研究了正常水分(CK)及轻度、中度和重度干旱胁迫下喷施0.1,1,10和100μmol·L^(-1) 4种浓度外源脱落酸(abscisic acid,ABA)对红砂幼苗生理特性的影响,分析了红砂抗旱性对外源ABA的响应。结果表明:干旱胁迫下外源ABA的喷施促进了红砂体内渗透调节物质脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖的积累,能明显阻止干旱胁迫后红砂体内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(peroxide enzyme,POD)活性的减弱以及叶绿素含量的降低,抑制受旱红砂叶片丙二醛(malondiadehyde,MDA)增生,从而增强红砂的抗旱性。但是外源ABA对红砂干旱胁迫下的生理调节作用有一定的浓度限制值即10μmol·L^(-1),超过此浓度,作用会减小。外施ABA对红砂抗旱生理机能产生影响并不表现在对某一种生理指标上,而是多个指标的相互关联和相互影响。综合分析表明,干旱胁迫下叶面喷施一定浓度的脱落酸可以维持红砂生长季叶片正常的生理代谢功能,有效控制叶片的衰老进程。

不同退化阶段伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分动态

通过对阿什里乡伊犁绢蒿Seriphidium transillense荒漠草地在未退化、中度退化、重度退化、极度退化下不同层次的土壤养分的分析，结果表明：1）不同退化阶段下，有机质含量极度退化明显高于未退化、中度退化和重度退化，未退化、中度退化和重度退化之间有机质的差异不明显；全氮含量随着退化加剧也是升高的；全磷和全钾在不同退化阶段变化不明显。2）在剖面上，随着土层的加深土壤有机质、全氮、全磷、全钾均减少；在0～10、10～20、20-30cm土层中，变化比较明显的是0～10cm。

人工柠条-荒漠草地交错带拟步甲昆虫群落多样性

选取宁夏东部盐池县人工柠条灌丛-荒漠草地交错带为研究样地,以距离梯度形式,利用巴氏诱罐法对拟步甲科昆虫群落多样性进行了调查,研究了边缘效应对拟步甲昆虫群落多样性的影响。共采集拟步甲昆虫1405只,分属8属13种。结果表明,克小鳖甲和弯齿琵甲个体数量分别占总个体数的32.74%和43.27%,为该地区的优势种类。拟步甲昆虫在人工柠条灌丛-荒漠草地交错带的分布可分为3种类型,优势种克小鳖甲和弯齿琵甲属于栖息地广布型,但二者并没有表现出十分均匀的适应性,而且他们在各样带的分布呈显著负相关,克小鳖甲的分布趋向于沙生荒漠环境,弯齿琵甲的分布趋向于柠条灌丛;常见种蒙古漠王、小皮鳖甲的分布偏向于喜好荒漠草地;异距琵甲、奥氏真土甲、网目土甲和淡红毛隐甲的分布则偏向于喜好柠条灌丛。拟步甲昆虫丰富度与Shannon-Wiener多样性沿边缘分别向柠条灌丛和荒漠草地内部降低,个体数量总体上沿柠条灌丛、交错带向荒漠草地内部降低,但各样带差异不显著。从季节动态看,荒漠草地和柠条灌丛物种多样性季节变化相似,3种生境拟步甲活动密度季节变化相似。边缘效应强度分析呈现边缘正效应。CCA排序图显示分类地位相近的物种在生态适应上具有趋同性。多元回归分析表明,植被密度影响拟步甲昆虫群落的优势种和个体数量,植被盖度和高度分别影响拟步甲群落的均匀度和丰富度。主坐标分析(PCo A)排序表明人工柠条灌丛-荒漠草地交错带的拟步甲昆虫群落组成与柠条灌丛内部没有明显分化,但趋于向柠条灌丛生境演替。