人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究

人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一。本研究以三江源地区不同牧草播种的土壤为研究对象,通过分析土壤中关键养分元素的含量及其比例关系,揭示了土壤养分的可获得性碳、氮、磷元素循环和平衡机制。研究结果显示,人工草地土壤有机碳、全氮和全磷含量明显高于退化草地;混播人工草地对土壤养分改善效果优于单播人工草地;进一步的相关性分析表明,土壤C∶N比值受到碳素和氮素限制,土壤C∶P比值受到碳素限制,土壤N∶P比值受到碳素和氮素的限制。综上所述,碳和氮是该地区主要限制养分元素,因此可以适当添加碳氮养分来改善人工草地的土壤质量。研究结果对于三江源地区通过合理牧草混播方式改善土壤质量提供了重要参考依据。

围封和施肥对高寒草甸群落特征和植被碳氮库的影响

为探究不同恢复措施对退化高寒草甸的影响,研究了不同围封年限(0、4、13年)和长期施肥(N、P)下草甸群落特征和碳氮库的变化。结果表明:1)随着围封年限增加,物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数显著降低,Simpson指数和Pielou指数呈先上升后下降的特征;长期N和P添加分别显著降低了物种丰富度指数和ShannonWiener指数。2)地上生物量和根系生物量在4和13年围封下均显著增加,且在4年围封时最高,而凋落物生物量则随围封年限增加而逐渐增加;长期施肥对生物量的影响不显著。3)围封后,植被碳和氮储量显著增加,其中地上生物量和根系碳、氮库均在4年围封时最高,凋落物碳、氮库则在13年围封时最高;长期施肥对植被碳储量无显著影响,仅长期N添加显著提高了地上生物量氮库。4)偏最小二乘(PLS)路径模型显示:围封和施肥导致环境因子发生变化,抑制了群落多样性,促进了植物生物量和植被碳库的积累,而植被氮库特征在施肥处理下发生变化。综上,围封整体上抑制了物种多样性,但能够促进群落生产力提高和植被碳氮库增汇;长期N添加对物种多样性和植被碳库无显著正效应,但促进了植被氮库增汇。

三江源区高寒草甸植物群落与土壤理化性质沿海拔梯度的变化特征

为探讨高寒植物群落物种多样性和土壤理化特征随海拔梯度的变化以及相互关系,本研究以不同海拔的典型高寒草甸植被群落为研究对象,综合分析了高寒草地植物群落物种组成、物种多样性及土壤理化性质对海拔梯度变化的响应。结果表明:植物群落在中海拔梯度处物种最丰富,生产力最高;除pH、土壤容重外,土壤环境其他因子含量随海拔梯度增加呈先增加后减少趋势,在中海拔处值最高;物种Margalef指数、Shannon-Weiner指数、Simpson指数和Pielou指数均随海拔升高呈单峰变化;植物群落生物量和群落多样性与土壤理化特征之间均呈正相关关系,与土壤容重、pH值之间存在负相关性,影响植物群落多样性的主要环境因子是土壤水分、速效磷和铵态氮,结果表明不同海拔梯度下的环境差异对研究区内植物群落多样性与土壤理化特征具有显著影响。本研究可为三江源区高寒草甸生态系统的保护恢复措施建设提供科学的参考。

青海省天然草地分类方法、面临的问题及对策

本文通过系统梳理定性的植被-生境分类法(Vegetation habitat classification system,VHCS)和定量的草地综合顺序分类法(Comprehensive and sequential classification system of grassland,CSCS)在青海省草地资源调查过程中的发展史,阐述了二者在不同历史时期的表现形式。通过对分类系统指标的对比发现,VHCS和CSCS在应用于草地分类时既有相通之处,又有所差异。结果表明:通过对比VHCS与CSCS的温度、湿润度及划分出的草地类型优势植物种类和分布区域发现,VHCS在热量级的划分上精确度较小,VHCS和CSCS湿润度划分指标的标准和范围基本一致,但对应的景观类型存在明显差异;二者的优势植物对应基本一致;CSCS的分布区域侧重以行政区域为单位,而VHCS则将分布区域按照地形来划分。文章基于以上结果,分析了目前青海省草地分类时面临的问题,并提出针对性的解决措施,为指导青海省草地分类和管理提供基础理论依据。

氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响

三江源区草地退化严重威胁我国的生态安全,因此,研究恢复措施对草地的影响有重要意义。本研究以青海省果洛藏族自治州轻度退化高寒草甸为研究样地,通过三种不同类型氮素(尿素CH_(4)N_(2)O、硫酸铵(NH_(4))_(2)SO_(4)和硝酸钾KNO_(3))的九种组合配施,分析氮素配施后退化高寒草甸群落特征和土壤养分的变化,以探究不同类型氮素配施对退化高寒草甸恢复效果。研究结果表明,与对照相比,氮素配施显著提高了群落初级生产力(P<0.05),且生物量随着氮素配施量呈先增加后降低趋势,但对植物群落多样性无显著影响;土壤中速效氮和硝态氮呈现降低趋势(P<0.05),但有机碳、全氮、全磷和铵态氮含量无显著变化;利用主成分分析,通过综合评价植被指标和土壤指标,筛选出恢复该区域退化高寒草甸的最佳氮素配施量为47.2 g·m^(-2)硫酸铵+72.2 g·m^(-2)硝酸钾+21.6 g·m^(-2)尿素,为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。

混播人工草地建植初期对黑土滩植被和土壤的恢复效果

为探究不同混播的人工草地建植初期对黑土滩的影响,本研究设置三种混播组合,分别是上繁草组合(垂穗披碱草(Elymus nutans)、同德短芒披碱草(Elymus breviaristatus),SF),下繁草组合(冷地早熟禾(Poa araratica)、中华羊茅(Festuca sinensis)、星星草(Puccinellia tenuiflora),XF),上繁草+下繁草组合(垂穗披碱草、同德短芒披碱草、冷地早熟禾、中华羊茅、星星草,SFXF),研究人工草地建植后植物群落和土壤养分的变化特征,筛选出最佳恢复组合。结果表明,人工草地建植显著增加植物地上生物量(P<0.05),但降低了植物多样性(P<0.05);人工草地建植改善了土壤性质和养分条件,显著增加土壤含水量(P<0.05)和土壤硝态氮含量(P<0.05),显著降低土壤0~20 cm的铵态氮含量(P<0.05);采用主成分分析法对三种人工草地建植组合进行分析排序,得出SFXF为最优恢复组合。

以生物群落为原则的高寒草地分类方法的改进

生物群落特征能够反映自然界中生物多样性的变化,有助于维持生态平衡,对于草地的结构和功能有着重要影响。文章通过综述草地分类方法研究进展、问题以及植物群落、啮齿类动物群落和微生物群落在草地类型划分中的应用,重点关注对二级分类指标“型”的改进,以生物群落为原则,将植物群落、啮齿类动物群落和微生物群落的综合特征作为草地类型的判定依据,构建了新的高寒草地分类体系,使草地分类法的结果更深入、更准确、更全面。

西藏嵩草草甸植物功能群去除影响群落生物量及土壤理化性质

气候变化导致生态系统生物多样性丧失,进而影响生态系统服务功能及其稳定性。在生物多样性与生态系统功能关系的研究当中,植物群落功能群多样性更能推动生态系统的运转。本研究利用为期两年的植物功能群去除实验研究短期(2a)植物功能群丧失对生态系统中群落生物量及土壤理化性质的影响。结果表明,与对照相比,短期(2a)去除莎草科植物功能群以及去除全部植物后,地上生物量显著降低(P<0.05),而地下生物量均无显著变化。与对照相比,短期(2a)不同植物功能群去除后土壤pH值均上升但差异不显著,土壤含水量均无显著变化,而土壤铵态氮、速效磷及速效钾含量显著降低(P<0.05)。研究表明,短期内优势功能群丧失对群落地上生物量存在显著负效应。优势功能群对其他功能群丧失后生物量的补偿作用也更强。土壤含水量的响应可能存在滞后效应,土壤速效养分对植物功能群丧失响应更为敏感。

高寒草地“石漠化”分级初探

高寒草地“石漠化”是指植被、土壤覆盖的草地转变为岩石裸露和砾石覆盖、土壤严重侵蚀、草地生产力下降的一种草地退化过程,其对青藏高原地区的生态安全造成威胁。文章在滇西北喀斯特石漠化分类和程度分级研究的基础上,结合青藏高原“石漠化”现状与景观特征实地调查,选取基岩裸露、植被覆盖、小生境组合、砾石含量、土层厚度和坡度6个因子为指标,通过聚类分析划分草地石漠化类型,将高寒草地“石漠化”划分为草地喀斯特和草地砾石化,通过构建石漠化程度指数模型RDI(Rocky desertification index),初步提出青藏高原高寒草地“石漠化”等级划分标准和图斑基本特征。

基于形态-植被-土壤特征的黑土滩退化草地综合定义与分类方法研究

“黑土滩”是高寒地区一种特殊且严重的草地退化现象,严重威胁区域生态安全和草地畜牧业健康发展。文章分析了“黑土滩”定义和分类存在的局限,提出了一个综合的“黑土滩”定义,并以“黑土滩”发生区域的主要植被类型和导致黑土滩形成的主要成因为分类基础,结合构建的“黑土滩”综合评价指数将“黑土滩”划分为3类9种4个级别。并提出了未来需要进一步拓展和深化的研究方向,为“黑土滩”定义和分类以及恢复相关技术研发提供了一个新的视角和思路。

不同管理措施对青海湖流域高寒草地土壤养分的影响

本文通过野外采样及室内分析比较了围栏封育(FE)、传统放牧(TG)和草灌结合(CGB)3种管理措施对青海湖流域高寒草地不同土层深度土壤养分的影响。结果表明:土壤有机质、速效氮磷和硝态氮含量在不同管理措施下均随土层深度的增加而降低(P<0.05);FE有机质含量均显著高于CGB和TG(P<0.05);不同管理措施对土壤全量养分含量影响较小,主要对0~10 cm土层全氮含量产生影响,该层中FE全氮含量显著高于CGB和TG;不同管理措施对土壤速效养分含量的影响较大,主要体现在0~10 cm和10~20 cm土层,均表现为FE土壤速效养分含量最高(P<0.05)。综上,围栏封育更有利于青海湖流域土壤养分的固持和青海湖流域退化高寒草地的恢复。

不同退化程度高寒草甸植物物种多样性与生态系统多功能性关系

为探究高寒草甸不同退化程度生态系统多功能性的变化,本研究综合考虑了植物物种多样性和多种生态系统功能如生产力、养分循环和固存能力、土壤涵养水分能力等,运用降维因子分析的方法计算了生态系统多功能性,综合分析了植物物种多样性与生态系统功能和多功能性间的关系。结果表明:高寒草甸退化显著降低了Margalef指数、Shannon-weiner指数、Simpson指数和Pielou指数(P<0.05),各生态系统功能趋于恶化。高寒草甸退化导致生态系统多功能性的下降,综合统计量结果为轻度退化(21.9955)>中度退化(8.7295)>重度退化(—30.7245)。植物物种多样性与生态系统多功能性之间均存在正相关关系,其中Simpson指数与生态系统多功能性指数拟合的结果最好,说明高寒草甸生态系统多功能性受植物物种多样性的制约。本研究可为青藏高原草地退化及恢复的过程和机理研究提供理论依据。

不同退化程度高寒草地植物群落与土壤性质变化及相关性分析

为探究退化高寒草地植物群落组成及土壤性质的变化规律,本研究选择铁卜加、河南县不同退化程度高寒草地为研究对象,对轻、中、重度退化高寒草地的植物群落结构组成和土壤理化性质进行了分析研究。结果表明:随退化程度加剧,植被群落优势种由莎草科为主逐渐转变为杂类草为主;植被高度、盖度、地上-地下生物量逐渐减小;Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数与Pielou指数呈先增后减趋势;土壤含水量、全碳、有机碳、硝态氮含量明显减小且土壤pH值逐渐偏弱碱性,促使土壤养分含量不断流失,贫瘠化加剧;经相关系数矩阵图分析,退化草地群落植被生物量受土壤含水率和氮含量变化影响较为严重。总之,高寒草地退化接替过程中,杂类草逐渐占植物群落组成的主导地位,土壤含水率和氮含量变化是致使这2个地方草地退化的关键性因子。

梯度增温对高寒草甸群落根系动态的影响

根系作为连接植物与土壤的动态界面,对植物生长、发育及繁殖具有重要意义。本文主要基于微根窗技术,原位追踪高寒草甸根系生长,探讨了气候变暖对各根系性状指标季节性的动态变化及在土层中垂直分配的影响。结果表明:(1)模拟增温(A、B、C)整体促进生长季旺期根系的生长,高度增温(D)下根系生长的高峰期比对照提前了2个月,高度增温(D)对根系长度在生长季初期影响较大,在生长季末期对低度增温响应较为敏感;(2)高度增温(D)促进根系表面积在生长季前期的增加,低度增温处理在生长季末期影响增强,增温有提前根系直径增长高峰期的趋势,高度增温对根系直径的变化起抑制作用,但均不显著;(3)模拟增温减少了根系生长量在生长季前期的积累,促进了其在生长季后期的积累,且高度增温(D)处理下显著增加生长季前期的根系生长量分配,抑制了根系生长量在生长季后期的积累,导致显著提前了根系生长的高峰期,改变了根系在生长季的分配模式。

青藏高原退化草地恢复措施评价

高寒草地是青藏高原重要组成部分,因自然和人为原因所致,高寒草地发生退化。针对退化高寒草地,我国学者已经提出很多恢复措施,本文对恢复措施的相关文献进行综述,着重强调恢复措施的效应和不足,并基于不足对高寒草地的恢复进行展望。