高寒草地退化对土壤碳氮磷及酶活性的影响

【目的】土壤碳氮磷元素是支撑高寒草地生态系统的关键,高寒草甸退化会改变土壤养分含量及分布规律,明确高寒草甸退化对土壤关键养分碳氮磷含量及其与酶活性之间相关性的影响可为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。【方法】以东祁连山围封草地(FG)为对照,对轻度(LD)、中度(MD)和重度(SD)退化高寒草甸土壤有机碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量,以及土壤碳氮磷转化相关的过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性进行研究。【结果】相比FG,退化基本导致高寒草甸土壤的有机碳含量升高,SD 0~10 cm土层有机碳含量最高,为82.1 g/kg;退化导致过氧化氢酶活性表现出下降的趋势,围封草地20~30 cm土层的过氧化氢酶活性最高,为23.35 mg/g,LD 10~20 cm土层的过氧化氢酶活性最低,为20.90 mg/g。退化导致土壤全氮含量降低,有效氮含量和脲酶活性显著升高,SD草地有效氮含量和脲酶活性均最高,分别为649 mg/k和3.47 mg/g,脲酶活性在FG和SD随土层加深而升高,但在MD和SD随土层加深而降低。4种类型草地全磷的变化范围为0.18~0.22 g/kg,退化对0~10 cm土层的全磷含量没有显著影响,而使0~10 cm土层,LD和MD的有效磷含量分别增加了152%和60%,而SD降低了32%,0~30 cm土层碱性磷酸酶活性升高,变化范围为0.52~0.62 mg/g。相关性分析表明,围封草地土壤有机碳与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而轻度和重度退化未表现出有相关性;围封草地土壤全氮、有效氮含量与脲酶活性均没有相关性,而轻度和中度退化高寒草甸的脲酶活性与土壤有效氮含量存在显著正相关性;围封草地的土壤全磷、有效磷含量与碱性磷酸酶活性均成呈显著正相关,而退化草地未表现出明显的相关性。【结论】高寒草甸退化后改变了其关键养分与其相关酶活性之间的相关性,重度退化高寒草甸恢复中应考虑土壤磷素的投入。

三江源区退化高寒草甸植被生物量和养分的动态变化

[目的]探索三江源区高寒草甸草地植被-土壤系统生物量和土壤养分的动态变化,以利于草地适应性管理和开展草地生态修复相关工作。[方法]以中度退化高寒草甸为研究对象,于2020-2022年的7、8和9月持续观测高寒草甸植被生物量(地上生物量和根系生物量)、植被(地上部和根系)和土壤(0~15和15~30 cm)全氮、铵态氮、硝态氮、速效氮、有机碳、全磷和全钾含量。植被生物量、植被养分和土壤养分在不同月份间的动态变化用单因素方差分析(One-way ANOVA)进行比较。[结果]不同月份间植被生物量存在显著的递增趋势(2021年除外)(P<0.05,下同),整体表现为9月最大,地上生物量最大值分别为74.58和72.80 g/m^(2),根系生物量最大值分别为39.82和57.32 g/m^(2)。植被(地上部和根系)和土壤(0~15和15~30 cm)养分含量存在显著的月际动态,具体表现为8月达到最大值。植被生物量与植被地上部和根系的全氮含量显著相关,与土壤0~15和15~30 cm土层的全氮含量呈显著正相关。[结论]高寒草甸植被(地上部和根系)养分与土壤(0~15和15~30 cm土层)养分在8月达到峰值。研究结果可为高寒草甸养分管理领域学者凝练科学问题提供参考。

不同施肥方式对草甸草原植物群落生长及土壤紧实度的影响

【目的】为研究不同施肥方式对草甸草原植物群落生长及土壤紧实度的影响。【方法】通过设置不施肥(CK)、常规肥(CG)和中微量肥(ZW)三个处理,开展不同施肥处理对草甸草原植物的株高、生物多样性、生物量和土壤紧实度影响的试验。【结果】研究结果表明:CG处理和ZW处理均能够增加植物群落平均高度,其中CG处理能够显著提升植物群落平均高度,较CK对照增高了61.77%;CG处理和ZW处理均增加了草地植物群落的Simpson优势度指数、Shannon-Wiener指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数,施肥提高了草地植物群落的丰富度;ZW处理显著降低了草甸草地收获季的鲜重,与其他处理之间植物干重并无显著性差异,但ZW处理能够提高植物的干鲜比;不同施肥处理均降低0~30 cm土层的土壤紧实度,但各土层间存在一定差异。【结论】施肥能够改善草甸草地状况,能够增加草地群落高度,提高植物群落的多样性指数,增加草地植物的干鲜比,改善土壤紧实度。

放牧方式对植物与土壤养分的影响

放牧是人类利用草原最主要的方式,影响着植物和土壤的养分。为探究放牧对植物营养成分和土壤养分的影响,为合理利用放牧资源提供科学依据,本研究选取了新疆天山北坡中段昌吉市阿什里乡冬季和夏季牧场为研究对象,分析植被的地上生物量和营养成分,并测定表层土壤养分有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值、电导率、全氮、全磷、全钾。夏季、冬季定居放牧下植物地上生物量随放牧强度增加而降低,冬季游牧放牧下地上植物生物量整体呈随放牧强度增加而增加趋势;干物质含量在夏季定居放牧下LG含量最高,有机物含量在冬季游牧放牧下HG含量最高,粗蛋白在冬季游牧方式CK和定居放牧CK较高,粗脂肪在夏季游牧方式CK含量最高,NDF在冬季定居放牧HG最高,ADF在夏季定居放牧CK含量最高;在冬季定居放牧有机质LG含量最高,在夏季定居放牧HG碱解氮、全氮含量最高,在冬季定居放牧HG速效磷、速效钾、pH值含量最高,电导率在夏季游牧方式CK含量最高,全磷在夏季游牧方式LG含量最高,全钾在夏季定居放牧下LG含量最高。不同放牧方式对植物与土壤养分有不同的影响,定居放牧下植物与土壤养分的相关关系显著高于其他放牧方式。

氮磷配施微生物菌肥对退化高寒草甸植被特征和土壤理化性质的影响

施肥是退化高寒草地恢复和防治的重要措施,为明确氮磷肥配施微生物菌肥对退化高寒草甸的修复效果以及施用菌肥后化肥减量的可行性,筛选祁连山高寒草甸恢复的适宜施肥方案,在东祁连山典型中度退化高寒草甸设置不施肥对照(CK)、单施氮磷复合肥600 kg·hm^(-2)(PM)、单施菌肥75 kg·hm^(-2)(BM)、氮磷复合肥600 kg·hm^(-2)+菌肥75kg·hm^(-2)(P600BM)、氮磷复合肥450 kg·hm^(-2)+菌肥75 kg·hm^(-2)(P450BM)、氮磷复合肥300 kg·hm^(-2)+菌肥75 kg·hm^(-2)(P300BM)6个处理,采用田间小区试验方法,对不同施肥处理的植物群落特征及土壤理化性质进行研究,结果表明,相比CK,PM、P600BM、P450BM、P300BM处理的植被生物量鲜重均显著提高(P<0.05),施肥后豆科、莎草科、禾本科植物优势度明显增加。相比CK,所有施肥处理植被多样性指数升高,PM和P450BM、P300BM多样性指数差异显著。0-10 cm土层中,P450BM处理土壤有效氮含量显著高于CK和其他处理(P<0.05),BM处理的土壤有机质含量最高,其次为P450BM处理,显著高于CK和其他施肥处理(P<0.05)。5-20 cm土层,BM和P300BM处理的紧实度较低。综上所述,施用氮磷肥以及氮磷肥配施菌肥对退化高寒草甸植被均有明显的恢复作用,并且单施氮磷肥的效果优于氮磷肥配施菌肥,但氮磷肥配施菌肥处理明显提高了高寒草甸土壤的主要养分含量,降低了土壤的紧实度,氮磷复合肥450 kg·hm^(-2)+菌肥75 kg·hm^(-2)处理的作用最为明显。

草地利用方式对土壤线虫群落结构及代谢足迹的影响

2021年8月在贝加尔针茅草甸草原刈割、自由放牧与围封(对照)样地进行土壤线虫采集,探究草地不同利用方式对土壤线虫群落结构特征及代谢足迹的影响.本研究共捕获土壤线虫15632条,隶属于55属,群落优势属为鹿角唇属(Cervidellus),垫咽属(Tylencholaimus)和丝尾垫刃属(Filenchus),分别占总捕获量的7.05%,7.14%和6.18%.较围封生境,线虫总多度在自由放牧生境显著降低.从功能类群来看,3种生境下植食性线虫(33.84%~37.45%)与c-p 2类群(38.78%~47.58%)相对多度占比最大,且均在刈割生境与自由放牧生境显著增加.从多样性与生态指数来看,相较于围封,自由放牧生境成熟度指数(MI)与富集指数(EI)显著下降,基础指数(BI)显著增加,表明在自由放牧生境线虫群落多样性及稳定性降低,而食物网抗干扰能力增强;刈割生境结构指数(SI)显著提高,刈割生境食物网连通性提高,食物链加长.且在不同草地利用方式下线虫通路比值(NCR)>0.5瓦斯乐思卡指数(WI)>1,说明草甸草原土壤矿化途径的主要承担者是食微线虫,有机质分解以细菌通道为主.从代谢足迹来看,刈割和自由放牧生境均降低了线虫复合代谢足迹(TNf)和功能代谢足迹,食物网处于结构化状态,围封生境显著增加了线虫群落的整体活性和碳流动,食物网处于较为稳定的代谢平衡状态.不同草地利用方式下地下生物量(BGB),植物个体数(P-N)和速效钾(AK)是影响线虫群落发展的主要环境因子.综上所述,土壤线虫群落结构在不同草地利用方式下差异显著,不同生境中环境因子的变化是驱动土壤线虫群落变化的主要因子.

基于分子生态学网络探究亚高山草甸退化对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落在草地生态系统功能中发挥着至关重要的作用,但目前尚不清楚微生物群落的分子生态网络如何响应亚高山草甸退化。以五台山4个不同退化阶段(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)亚高山草甸为研究对象,利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨草地退化对亚高山草甸土壤微生物群落结构及网络的影响,不同退化程度下微生物网络结构中的关键微生物变化规律以及该过程中微生物之间的互作关系。研究结果表明,不同退化程度亚高山草甸土壤微生物(细菌、真菌和细菌-真菌)网络拓扑属性存在差异。总体上,退化增加了土壤细菌内部、真菌内部以及细菌-真菌群落间的相互作用,导致其网络结构更为复杂。未退化草甸土壤微生物网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比退化草甸更能抵抗外界环境的变化,在应对人为干扰或者气候变化时可能具有更高的稳定性。退化草甸中的网络关键物种(模块枢纽和连接器)与未退化草甸明显不同。土壤含水量和pH与亚高山草甸土壤细菌、真菌以及整个微生物网络连通度均显著相关(P<0.05),总氮和硝氨态氮含量与土壤真菌和微生物网络连通度呈显著相关(P<0.05)。亚高山草甸退化导致土壤微生物种间关系改变,进而改变土壤微生物整体生态网络。

祁连山高寒草甸植被和土壤养分对放牧模式的响应

【目的】合理放牧对高寒草地的可持续发展具有重要意义,而不同放牧模式对高寒草甸植被特征和土壤养分的影响仍有争议。【方法】选取东祁连山全年连续放牧、休眠季放牧以及禁牧3种模式高寒草甸为研究对象,对不同放牧模式下植被和土壤指标的变化进行系统分析。【结果】植被高度和地上生物量均在禁牧样地最高,休眠季放牧样地次之,且禁牧样地显著增加了禾本科植物的盖度和密度。土壤含水量、有机质、全效以及速效养分含量均在0-10 cm土层差异显著(P<0.05),且均为禁牧样地含量最高。速效氮含量与全氮和有机质含量显著正相关,与容重显著负相关,与速效钾含量和含水量极显著正相关(P<0.01)。【结论】全年连续放牧公共草场并未完全退化,需要政府及牧民进行科学管理和有效恢复,而短期禁牧和休眠季放牧有利于草地生产力提升和土壤养分保持,退化较重的草场选择短期禁牧,休眠季放牧草场建议配套补饲和提前转场,从而改良东祁连山区草甸类草地植被和土壤。

半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

不同草地处理措施对植被和土壤会产生重要的影响。为探究不同草地处理措施对草甸草地的影响,以科尔沁草甸草地不同点为研究对象,设置围封(UNM)、围封+刈割(M)、围封+火烧(F)、放牧(G)4种处理,针对生长季土壤脲酶(S-UE)、碱性磷酸酶(S-AKP)、蔗糖酶(S-SC)活性和植被特征等开展研究,以探究草甸草地的最佳处理方式。结果显示:1)土壤酶活性随着土层深度的增加而降低,不同处理间的差异随着土层深度增加逐渐降低。2)放牧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量和酶活性均降低,而丰富度指数增加。3)刈割较围封处理,不同功能群物种的补偿能力不同,禾本科的补偿能力大于菊科。4)火烧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量、丰富度指数和3种水解酶活性均增加。5)多年刈割较放牧处理,植被高度、盖度和地上生物量和蔗糖酶、碱性磷酸酶活性均增加,丰富度指数和土壤脲酶活性均降低。综上所述,控制性火烧是半干旱地区草甸草地的最佳处理方式。

不同放牧强度对呼伦贝尔羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤中较为活跃的化学组分,能反映土壤有机碳(SOC)的有效性,可作为土壤质量和肥力的指示性指标。研究探讨放牧干扰对羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响,从而了解放牧对草地生态系统中碳循环的影响机制,旨在为退化草地生态恢复过程提供理论支撑。依托于呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站的长期肉牛放牧平台,分析6种不同放牧强度[不放牧(G0.00)、较轻度放牧(G0.23)、轻度放牧(G0.34)、中度放牧(G0.46)、重度放牧(G0.69)、极重度放牧(G0.92)]下羊草草甸草原土壤活性有机碳的变化,并探讨其相关性。结果表明:(1)土壤有机碳和活性碳组分的含量在不同土层间差异显著,随着土层深度的增加,SOC和活性有机碳[颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)]含量均显著降低。(2)不同土层活性有机碳占比与放牧强度呈线性正相关,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳占比也随之增加,不同放牧强度不同土层下土壤各形态活性有机碳占比呈POC>EOC>MBC>DOC的趋势,且EOC、MBC和POC占比随土壤深度增加而降低。(3)随着放牧强度的增加,植被群落地上生物量、地下生物量和土壤水分均呈下降趋势。(4)放牧强度与SOC和DOC呈显著负相关;植被群落地上生物量与土壤碳组分间呈显著正相关;地下生物量与DOC之间呈极显著正相关;土壤温度与POC呈显著负相关;土壤水分与POC呈极显著正相关,与SOC之间呈显著正相关。研究表明:放牧会降低地上生物量、地下生物量和土壤水分,适度放牧不仅能增加土壤有机碳和活性碳组分,而且能增加土壤活性碳占比,且符合中度干扰的假说。

放牧和刈割对草甸草原中小型土壤动物群落的影响

为了解放牧和刈割对草甸草原中小型土壤动物群落结构的影响,于2019~2020年在内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗贝加尔针茅草甸草原采用自由放牧、刈割和围封3种不同草地利用方式下,研究了内蒙古草甸草原中小型土壤动物群落结构特征。调查研究在草地返青期、生长期和枯黄期3个时期进行,共捕获中小型土壤动物284只,隶属于12目34个类群。结果表明:放牧导致中小型土壤动物数量、类群数和多样性指数降低,而刈割影响相对较轻;返青期、生长期、枯黄期对应的春、夏、秋三季中小型土壤动物群落结构存在明显差异,土壤动物个体数、类群数和多样性指数均在草地枯黄期最多。放牧和刈割利用方式下改变了草甸草原中小型土壤动物在草地生长期Shannon-Weiner指数、Margalef指数、Pielou指数的变化趋势。中小型土壤动物群落表聚性在刈割利用方式中表现最为典型,放牧利用方式下0~10 cm土层中小型土壤动物有向10~20 cm土层移动趋势;土壤pH和速效钾含量与中小型土壤动物类群有密切关系。

草甸草原植物中微量元素吸收特点及其对硫添加的响应

依托草甸草原硫添加模拟酸化田间试验,研究了植物叶片根系中微量元素对硫添加的响应。结果表明:与杂类草相比,禾草叶片具有较高的Fe、Mn质量分数和较低的Ca、Mg质量分数;4个物种叶片Ca、Mg对硫添加的响应相对较弱,Mn随硫添加量显著增加,而杂类草叶片Fe质量分数显著降低;从植物群落水平来看,随硫添加量增加根系Ca质量分数显著降低,在高硫水平下降低显著,叶片Fe质量分数及叶片和根系Mn质量分数显著增加;硫添加下植物养分的变异受到土壤pH、交换性Al等土壤酸化指标的显著影响。

贝加尔针茅草甸草原土壤有机碳组分对长期氮素添加的响应

为解析贝加尔针茅草甸草原土壤有机碳组分对长期氮素添加的响应,于2010年在内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗贝加尔针茅草甸草原设计氮素添加试验,设置8个氮处理,为0(N0)、15(N15)、30(N30)、50(N50)、100(N100)、150(N150)、200(N200)和300(N300)kg·hm^(–2)·a^(–1)(以N计),土壤样品于2019年8月采集,进行土壤有机碳及其组分的测定,探究氮素添加10年后土壤有机碳及其组分的变化与驱动因素。结果表明:(1)与对照相比,长期氮素添加下土壤有机碳(SOC)及土壤惰性碳(RP-C)含量无显著变化,土壤活性有机碳(LP-C)的含量增加,其中活性碳组分Ⅰ(LPⅠ-C)增加了0.48%~15.59%,活性碳组分Ⅱ(LPⅡ-C)增加了1.94%~8.41%,易氧化有机碳(EOC)含量无显著变化,可溶性有机碳(DOC)与微生物生物量碳(MBC)含量显著变化,且土壤碳组分整体在N30~N100处理变化敏感;(2)分析土壤有机碳对氮素添加的敏感指数(SI)可知,MBC对长期氮素添加响应更为敏感,可作为本区域有机碳变化的指示碳组分;(3)结构方程模型(SEM)结果显示,长期氮输入条件下土壤碳组分主要受植物生物量与土壤pH的共同调控。综上所述,氮素添加提高了贝加尔针茅草甸草原土壤活性碳组分含量,且土壤有机碳及其组分的变化主要受土壤pH与植物生物量共同调控。

祁连山东麓高寒草甸不同退化程度草地土壤种子库特征研究

通过野外调查和种子萌发法对东祁连山高寒草甸4种不同退化程度草地(未退化,ND;轻度退化,LD;中度退化,MD;重度退化,HD)土壤种子库进行了比较研究。结果表明:4种退化程度草地种子密度大小为:轻度退化草地>未退化草地>中度退化草地>重度退化草地;未退化草地共发现了6种植物,主要为十字花科(Cruciferae)和毛茛科(Ranunculaceae)植物;轻度退化草地共发现了9种植物,主要为禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)和豆科(Leguminosae)植物;中度退化草地共发现了5种植物,主要为车前科(Plantaginaceae)植物;重度退化草地共发现了5种植物,主要为禾本科(Grarnineae)植物;对于土壤种子库的物种多样性,轻度退化草地最有利于维持和保护该地区物种多样性,未退化草地和轻度退化草地显著优于中度退化草地和重度退化草地;总体来看,4种退化程度草地种子库种子与地面植被物种相似性均较低。

甘南州不同退化程度高寒草甸植被及土壤特性的演化规律

为明确甘南州退化高寒草甸植被及土壤特性的演化规律,本研究以甘南藏族自治州碌曲县、夏河县和合作市不同退化程度高寒草甸为研究对象,调查其植被特征并采集土壤样品,测定土壤理化性质、酶活性及微生物数量。结果表明,随退化程度加深,莎草科、蔷薇科和毛茛科等科属毒杂草逐渐代替禾本科优质牧草优势位,植被高度、盖度、草产量、多样性指数降低,重度退化草地较轻度退化草地草产量降低了约2000 kg/hm^(2);土壤理化性质全氮、全磷、全钾、孔隙度、粉粒含量下降,pH值、全盐、容重及黏粒含量升高,由轻度至重度退化草地土壤全磷含量下降了0.67 g/kg,土壤全钾含量下降0.62 g/kg;土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性降低,蔗糖酶活性由轻度至重度退化草地降幅最大,可达0.45 mg/g/24h;土壤细菌和放线菌数量降低,真菌数量增加,重度退化草地较轻度而言细菌数量降低约5×10^(6)cfu/g,放线菌降低约5×10^(5)cfu/g,真菌增加约2×10^(3)cfu/g;相关性分析发现各因子与退化程度的相关性性强,相关系数在0.92以上,多为0.99甚至1。因此,甘南州高寒草甸随退化程度加深,总体呈现出草地优势种消失,植被高度、盖度、草产量、多样性下降,土壤养分及活性降低,并呈现向盐碱化、荒漠化演替的趋势。本研究为甘南州高寒草甸生态系统退化预测、管理、恢复等方案的制定提供理论依据。

三江源区退化高寒草甸浅层土壤冻融作用特征

在三江源区退化高寒草甸设置研究样地,通过野外连续观测,利用不同退化程度草地、不同土层一个完整冻融周期的土壤温度数据,探讨退化高寒草甸浅层土壤冻结和消融的发生时间、土壤温度的时空变化以及土壤温度与气温的相关性等规律。结果表明:在一个冻融周期内,退化高寒草甸土壤冻结至消融历时179～196 d,土温总体呈近似正弦曲线的变化趋势;随着退化程度的加剧,0～40 cm各土层土壤更早冻结和消融,与未退化草地相比,重度退化草地各土层冻结、消融起始日期分别提前7～23和18～38 d,土壤冻结锋面自地表向较深土层下移速度更快,土温梯度和变化速率更大,土壤更易升温和降温;从未退化到重度退化,土温对气温的响应增强,各土层土温与气温的相关系数分别为0.646～0.876、0.751～0.901、0.821～0.930和0.854～0.951;9月和3月是不同土层土温的过渡交替期。在退化高寒草甸研究样地,退化程度、土层深度和气温是影响浅层土壤冻融过程的因素,由退化导致的土壤冻融作用特征的改变,不利于高寒草甸生态系统和冻土环境的稳定。

西藏那曲地区高寒草地地下生物量

矮嵩草草甸、藏北嵩草草甸及紫花针茅草原是那曲地区主要的草地类型,通过对其地下生物量的分布特征、地下/地上生物量的关系及其对土壤环境影响的研究发现:(1)这三类植物群落的地下生物量表现为总的T字形趋势下的锯齿状分布,主要分布在0～10cm的草皮层中,而且不同的退化草地,其地下的生物量也不同;(2)各群落的地下生物量和地上生物量密切相关,相关性均呈显著正相关.地下/地上生物量的比值越大,地上生物量就越高.地上生物量的变化不大,而地下生物量变化显著;(3)在高山草甸土中,矮嵩草草甸的地下生物量和土壤的有机质,全N,碱解N的含量及土壤的容重呈相关关系,而与其他的土壤因子相关性不显著.(4)各群落的地下生物量的垂直分布特征及与土壤环境的关系是植物长期适宜高寒生境条件的结果和反映.

退化高寒草甸植被与土壤特征

对甘肃省天祝县4个退化梯度高寒草甸的植被特征和土壤养分特征进行了研究。结果表明,随着退化程度的加剧,草地地上生物量、植被高度、盖度、土壤有机碳、全氮、全磷和土壤含水量都显著降低(P<0.05),重度退化草地土壤容重显著升高(P<0.05)。草地植物群落发生明显退化演替,矮生嵩草(Kobresia humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和垂穗披碱草(Elymus nutans)的优势种地位被珠芽蓼(Polygonum viviparum)所替代,物种数由未退化样地的19种减少到重度退化样地的7种,退化指示类毒杂草生物量比例逐渐增加,由9.77%上升到62.93%。草地的退化程度会影响草地的植被特征和土壤养分特征,应根据不同退化阶段采取不同的恢复治理策略。

草场管理措施及退化程度对土壤养分含量变化的影响

以不同管理措施和不同退化梯度的高寒草地土壤为研究对象,分析了两个序列的高寒草地不同土壤层次(0～20cm、20～40cm、40～60cm)中各种养分分布特征并探讨了管理措施和草场退化对高寒草地土壤的影响。结果表明:天然放牧草地经过围栏和翻耕措施后,土壤有机质、全N、全P含量明显升高,土壤速效氮、磷含量也得到明显上升。在20～40cm和40～60cm土层土壤存在类似的变化规律,但由于土层加深,受地表植被的影响减弱,变化规律不明显。比较退化序列草地发现,在各层土壤中,有机质含量变化总趋势是:随草地退化程度的加重,有机质含量下降;同时,土壤有机质含量随深度增加而减少;在0～20cm土层,随着草地退化程度的加重,有机质含量依次下降32.6%和52.1%。土壤中全N、全P含量变化趋势与有机质变化基本一致,全K变化趋势不明显。中度、重度退化草地与轻度退化草地对比发现,速效氮含量分别下降15.1%和28.6%,速效磷含量分别下降25.4%和59.4%。利用围栏和翻耕措施可以恢复退化草地的植被,提高土壤养分含量。但翻耕后,土壤孔隙度和通透性增强,土壤的矿化作用和淋溶作用也增强,导致了有机质的矿化损失和NO3-N淋溶损失,减少了土壤中C的积累量。同时,翻耕会破坏高寒草地固有的生草层,使其下面的沙质基底成为草地沙化的主要物质来源。建议在川西北亚高山区的人工草地建设中慎重选择翻耕措施。

高寒草甸退化草地植被与土壤因子关系冗余分析

旨在研究高寒草甸退化草地植被与土壤因子的关系,设置研究样地、观测植物群落特征、采集土样、分析土壤主要物理化学性质,依据数量生态学基本原理,利用退化草地植被—土壤因子数据矩阵进行冗余分析。结果表明:高寒草甸群落莎草科高山嵩草、禾本科垂穗披碱草优势度随草地退化程度的加剧而降低,杂类草黄帚橐吾、豆科黄花棘豆优势度则呈相反变化趋势;RDA排序图中,第1排序轴反映高寒草甸退化程度及土壤温度、容质量、土壤含水量、全氮等因子的综合变化;第2排序轴反映土壤机械组成的综合变化。第1、第2排序轴解释74.5%的植被变化和83.2%的植被—土壤因子关系,并表明退化草地植被与土壤因子间极显著相关;莎草科、禾本科植物与土壤有机碳、全氮、土壤含水量等极显著正相关,与容质量、土壤温度极显著负相关;杂类草及豆科植物与土壤有机碳、全氮、土壤含水量等极显著负相关,而与容质量、土壤温度极显著正相关;13个土壤因子边际作用检验表明,土壤温度、容质量、有效氮、全氮等与退化草地植被的关系更密切。利用退化草地植被—土壤因子数据进行冗余分析反映出退化草地植被与土壤因子间关系密切,不同土壤因子对草地植被分布的影响不同。