内蒙古希拉穆仁草原旅游地景观格局动态变化

以内蒙古希拉穆仁草原旅游地为研究区,以2000年、2004年、2007年和2009年遥感影像为信息源,辅之以1:5万地形图、1:5万土地利用现状图为参考,在对遥感影像进行解译的基础上,利用RS、GIS技术及景观格局分析软件,获取相关景观格局指数的变化数据,分析近10 a研究区景观格局的动态变化特点。研究表明:随着时间的推移希拉穆仁草原旅游地的整体景观格局发生了较大的变化,虽然草地总面积没有明显减少,但景观越来越破碎,被旅游干扰强烈分割后的草原斑块岛屿化现象明显加强,生态环境变得更加脆弱。其景观类型间的变化趋势和程度不尽相同,旅游用地面积迅速增长且斑块数量大、分布密集,成为草原旅游地景观趋于破碎的直接诱因。

希拉穆仁围封草原土壤呼吸通量研究

利用ACE土壤呼吸作用自动测定仪对希拉穆仁草原围封6年的克氏针茅（Stipa krylovii）群落从4月末至10月初每隔10d进行土壤呼吸作用日动态监测，并结合土壤温度和水分状况分析其复合相关关系。结果表明，1）生长季内土壤呼吸日动态均呈单峰曲线，最高值出现在中午12：00—14：00，夜间土壤呼吸速率很低，最低值出现在凌晨1：00-3：00。2）土壤呼吸昼夜变化在不同物候期明显不同，特别是在地温低于0℃时出现了土壤呼吸负通量现象。提高土壤呼吸通量的观测频率，加强相应物理化学机制的深入探讨将有助于我们对草地土壤年呼吸量的准确估算。3）土壤水分与日均土壤呼吸速率的关系为二次函数关系，理论日均呼吸速率最高值为456．2mg／（m^2·h），对应的土壤体积含水量为20％，与田间持水量21％基本吻合。4）生长季Q10值介于1．16～6．28，与土壤水分呈二次函数关系，不同于以往研究结果，这对于全球变化条件下研究土壤呼吸具有指导意义。

希拉穆仁天然草地不同群落土壤入渗特征

为了解希拉穆仁天然草地土壤入渗特征,以未经人为干扰的围封草地为研究对象,利用双环法测定了以蒙古韭(Allium mongolicum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、羊草(Leymus chinensis)、洽草(Koeleria asiatica)、克氏针茅(Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)6种植物为优势种的不同群落土壤入渗过程,分析其入渗特征及影响因素。结果表明:各样地土壤入渗速率随时间变化过程大致分为3个阶段,土壤入渗速率在0~10min呈急剧下降阶段,10~30min呈缓慢降低并趋于稳定阶段,30min后达到稳定阶段。通过对不同群落稳渗速率及达到稳渗前累积入渗量对比分析,发现不同群落间土壤入渗性能存在较大差异,其中,洽草群落土壤入渗性能最好,其次是羊草群落,银灰旋花群落土壤入渗性能最差,其原因是由于不同群落间土壤结构的差异性所致。通过相关性分析可知,土壤容重、最大孔隙度、非毛孔隙度是影响该地区土壤入渗的关键因素。利用Honton模型能准确描述研究区土壤入渗随时间变化情况。

围封对内蒙古希拉穆仁草地物种多样性的影响

[目的]探究围封对内蒙古希拉穆仁草地物种多样性的影响,为围封对草原物种多样性影响的过程研究提供科学依据。[方法]通过调查、计算内蒙古希拉穆仁放牧草地与连续11 a围封草地的物种多样性,结合当地年降水量数据,分析放牧草地围封后物种多样性特征。[结果]围封后,冷蒿、轮叶委陵菜、达乌里芯芭、二裂委陵菜、星毛委陵菜年际波动较大;围封降低了希拉穆仁草地物种多样性,降水量较少年份(年降水量<200 mm的2014年)Simpson,Shannon-Wiener和Pielous指数则刚好相反;围封后物种丰富度与年降水量相关系数减小。[结论]长期围封导致希拉穆仁草地物种多样性下降。在干旱气候环境下,围封能够一定程度地缓解气候变化对希拉穆仁草地物种多样性的影响。

阴山北麓浅耕翻季节对草地植被和土壤的影响

为探求退化草地适宜的生态修复技术,于2010年春季和夏季在希拉穆仁草原开展了浅耕翻处理对草地植被和土壤影响作用的研究。结果表明:1)春季浅耕翻造成了严重的风蚀和土壤粗质化;夏季浅耕翻不会引起风蚀和土壤粗质化。2)春季浅耕翻样地植被稀疏,许多根茎和幼苗干枯死亡或被风吹走。夏季降水增加,植被以一年生植物猪毛菜(Salsola collina)、刺藜(Chenopodium aristatum)、黄花蒿(Artemisia annua)、绳虫实(Corispermum declinatum)等为主,植被盖度30%;夏季浅耕翻样地耕翻后经过几次降水,羊草(Leymus chinensis)迅速生长,重要值高达0.7,成为绝对优势种,植被盖度62%。3)生长季末,春季浅耕翻样地枯落物很少,盖度不足10%,土壤有机质下降约1/3;夏季浅耕翻样地枯落物较多,盖度约30%,土壤有机质增加8%。4)2011年春季对两块样地返青情况的调查表明,夏季浅耕翻样地明显好于春季浅耕翻样地。综合而言,夏季浅耕翻对草地的恢复作用大于春季。

希拉穆仁草原根层土壤水分变化特征

为了探明阴山北麓希拉穆仁草原土壤水分的自然变化规律,采用AZ-DT自动水分监测仪长期定位监测天然草地根层土壤水分,结合降水量观测和植被调查,分析该区域土壤水分的变化特征及其对植被的影响。结果表明,1)降水是坡面土壤水分的主要来源,由于该地区降水稀少,导致坡面土壤水分经常处于体积含水量15%以下的较低水平;坡底土壤水分除降水以外还有径流来源,径流形成地面积水,使坡底土壤水分较高甚至经常处于过饱和状态。2)生长季降水量对坡面植被高度、盖度和生物量影响明显,但对坡底植物生长影响很小。坡底土壤通气不良并且盐碱化,致使植株低矮、细弱,但株丛数较多。3)由于冻融和积雪融化的影响,春季土壤水分较高且波动剧烈,这有利于牧草返青期的水分供应。

希拉穆仁草原草地退化机理及各种修复技术的适用性

通过研究希拉穆仁草原退化过程,并以封育、灌溉、松土补播、干草覆盖等技术实施人工修复测试,对测试的试验地进行植被调查、土壤肥力化验和土壤种子库发芽试验,比较各种技术对当地退化草地的恢复作用及其各自的优缺点。结果表明:灌溉对退化草地的恢复作用最为明显;封育的恢复作用较为显著,但恢复能力总体来说只有灌溉的50%左右;松土补播和干草覆盖反而影响了植被的恢复。

不同灌溉量对退化草地的生态恢复作用

在希拉穆仁草原进行了为期3年的草地灌溉试验,对测试的试验地在灌溉3年期间及停灌后1年内进行了植被调查和土壤种子库发芽试验,结果表明:一是灌溉可以明显提高草地植被的生产性能且不同灌溉量间并无明显差异。当停止灌溉后,原灌溉样地的植被生产性能均略低于无灌溉对照区,且不同灌溉量间也无明显差异。二是不同灌溉量样地植被物种组成与无灌溉对照区的Bray-curtis相似性系数始终保持在0.8左右,表明灌溉期间群落结构并未发生很大变化。当停止灌溉后,原灌溉样地与无灌溉对照区的Bray-curtis相似性系数下降为充足灌溉区0.61和中度灌溉区0.55,表明灌溉对植物的生存策略有一定的影响且不同灌溉量基本相同。三是土壤中的种子总数量有所增加,但物种的数量有所减少。充足灌溉样地土壤种子库情况略差于无灌溉对照区,中度灌溉样地则略好于无灌溉对照区,表明不同灌溉量对植物的繁殖策略有一定的影响。

灌溉对退化草地的恢复作用

由于气候干旱加之超载过牧使得草地退化严重，不仅限制了当地的经济发展，而且也威胁京津地区生态安全。因此，治理退化草地以及防止草地进一步退化迫在眉睫。然而光靠环境自身的修复能力，不但耗时较长，而且受环境因素影响较大，因此有必要通过人工干预措施加速退化草地的恢复。通过在希拉穆仁草原的灌溉实验，对测试的实验地内进行植被调查、土壤肥力化验和土壤种子库发芽试验，结果表明：灌溉可以提高建群种高度、植被盖度、地上生物量；土壤0～5cm细粒物质增加，0～20cm N、P和有机质含量不同程度增加；土壤种子库得到改善。灌溉对退化草地的恢复作用明显。

内蒙古希拉穆仁草原旅游干扰因素的变化特征

对内蒙古希拉穆仁草原旅游者的数量和旅游收入进行统计,结合遥感解译方式获取相关数据,分析了近十年来希拉穆仁草原旅游干扰因素的变化特征.研究结果表明,旅游点数量多、小而散,旅游通道无序化开辟,旅游者数量骤增和对草原的随意践踏,是草原旅游区开发中存在的主要问题.今后应注意旅游点的整合开发,进行旅游通道的生态化建设,控制旅游容量,以便保护草原生态环境,推动草原旅游业持续发展.

内蒙古希拉穆仁草原风蚀水平观测研究

近年来,草原由于遭受不合理利用而严重退化、沙化,风蚀愈加严重。采用集沙仪和移动式风洞模拟相结合的方法,对位于阴山北麓中部的希拉穆仁草原风蚀特征进行了连续6a的观测研究。结果表明:(1)植被是控制风蚀的决定性因素,并且植被高度对风蚀的抑制作用强于植被盖度。(2)研究区风蚀模数在围封初期很高,达到1 313.7t/(km2·a),随着植被的改善,草原风蚀逐年下降。(3)风蚀物以细沙粒为主,含量占60%以上。该地区每风蚀1 000kg土壤,同时就损失15kg有机质,227g速效氮,262g速效磷和120g速效钾,肥力损失量惊人。保护基本草原,恢复退化草地,是防治草地风蚀的最根本途径。

Interactive effects of wind speed,vegetation coverage and soil moisture in controlling wind erosion in a temperate desert steppe,Inner Mongolia of China

The rapid desertification of grasslands in Inner Mongolia of China poses a significant ecological threaten to northern China. The combined effects of anthropogenic disturbances （e.g., overgrazing） and biophysical processes （e.g., soil erosion） have led to vegetation degradation and the consequent acceleration of regional desertification. Thus, mitigating the accelerated wind erosion, a cause and effect of grassland desertification, is critical for the sustainable management of grasslands. Here, a combination of mobile wind tunnel experiments and wind erosion model was used to explore the effects of different levels of vegetation coverage, soil moisture and wind speed on wind erosion at different positions of a slope inside an enclosed desert steppe in the Xilamuren grassland of Inner Mongolia. The results indicated a significant spatial difference in wind erosion intensities depending on the vegetation coverage, with a strong decreasing trend from the top to the base of the slope. Increasing vegetation coverage resulted in a rapid decrease in wind erosion as explained by a power function correlation. Vegetation coverage was found to be a dominant control on wind erosion by increasing the surface roughness and by lowering the threshold wind velocity for erosion. The critical vegetation coverage required for effectively controlling wind erosion was found to be higher than 60%. Further, the wind erosion rates were negatively correlated with surface soil moisture and the mass flux in aeolian sand transport increased with increasing wind speed. We developed a mathematical model of wind erosion based on the results of an orthogonal array design. The results from the model simulation indicated that the standardized regression coefficients of the main effects of the three factors （vegetation coverage, soil moisture and wind speed） on the mass flux in aeolian sand transport were in the following order： wind speed〉vegetation coverage〉soil moisture. These three factors had different levels of interactive effects on the mass flux in aeolian sand transport. Our results will improve the understanding of the interactive effects of wind speed, vegetation coverage and soil moisture in controlling wind erosion in desert steppes, and will be helpful for the design of desertification control programs in future.

围封对希拉穆仁草原植被和土壤种子库的影响

围栏封育有利于受损草地生态系统的恢复。通过在希拉穆仁草原进行5年的围封试验,对样地的植被和土壤种子库进行连续监测的方法,研究围封对退化草地的地上植被与土壤种子库的综合修复效果。结果表明:①围封样地植被产量、盖度和高度等生产性能明显高于重牧样地。种类数和Shannon-Wiener生物多样性指数则围封样地低于重牧样地。围封样地中克氏针茅和羊草等优质牧草占优势,重牧样地中冷蒿、银灰旋花和猪毛菜等劣质牧草占优势。②降水量是影响年际间土壤种子库状况的主要因素。围封可促进草地土壤中各种植物种子的积累。围封样地土壤种子库中克氏针茅占多数,重牧样地劣质牧草种子占多数。围封可提高草地生产性能和土壤种子库的积累,但长此以往不利于草地生物多样性,因此应适当中轻度放牧以提高草地的生物多样性。

希拉穆仁草原植被和土壤对人为干扰的响应

[目的]为科学地利用和保护有限的草地资源提供参考依据。[方法]从植被和土壤2方面研究3种人为干扰:3年围栏封育(围封)、自由放牧(放牧)和草原旅游(旅游)对希拉穆仁草原的影响。[结果]3种不同类型区内植被总盖度、植物种数、平均高度、地上生物量均为围封区>放牧区>旅游区,围封区各指标分别高于放牧区29.2%、43.8%、41.4%、28.7%,高于旅游区70.7%、64.3%、152.3%、84.2%;土壤表层养分受干扰影响明显,围封区各养分指标高于放牧区和旅游区,各区土壤养分含量随土层深度的增加有减小趋势;不同干扰条件下,植被盖度、物种数、平均高度、地上生物量与土壤理化性质指标分布均呈现出一致的正相关关系。[结论]放牧和旅游活动加速了草原植被和土壤的退化,围栏封育措施使草原植被和土壤得到了明显的恢复。

内蒙古希拉穆仁退化草场恢复治理的生态对策

过度放牧和旅游践踏导致了希拉穆仁草原严重的退化、沙化。为了保护自然资源,实现可持续发展,必须十分重视维持生态平衡。采取科学对策尽快治理生态环境势在必行。

旅游开发视角下的草原生态环境保护与管理——以希拉穆仁草原旅游区为例

近年来,依托草原进行的草原旅游开发成为热点。而草原旅游发展的依托资源就是优良的草原生态环境,草原生态环境能否得到合理的保护是草原旅游产业可持续发展的根本保障。因此,如何进行草原旅游区生态环境的保护与开发管理成为一项重要的研究课题。希拉穆仁草原旅游区是内蒙古草原旅游开发的典型区域,在30多年的旅游开发中产生了一系列的环境问题,在剖析其环境问题产生原因的基础上确定了基于生态环境保护的草原旅游开发与管理的基本途径与对策,旨在为草原旅游区的生态环境保护和可持续发展提供指导。

放牧对希拉穆仁草原土壤入渗过程影响的定量评估

为定量评估放牧对草原土壤入渗的影响,了解和防治放牧造成的水土流失,科学评估草原水文调节功能,采用双环入渗法研究了放牧对典型草原土壤入渗性能的影响,并收集影响土壤入渗的环境特征变量。结果表明:(1)土壤入渗能力均受到放牧活动的干扰,随着放牧强度的增加,土壤初渗速率、稳渗速率减小,达到稳渗时的历时缩短,而轻度放牧对土壤入渗性能却具有增强作用,LG的初渗速率(5.12 mm/min)、稳渗速率(1.93 mm/min)、2 h累积入渗量(213.42 mm)均较好,快速入渗至稳渗阶段历时延长。(2)不同放牧强度下,放牧强度与土壤初渗速率、稳渗速率、累积入渗量呈显著负相关关系,相关系数分别为-0.646,-0.770,-0.531。植被盖度、砂粒体积百分数、孔隙度均与土壤入渗速率呈正相关关系,而土壤容重则相反。土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度对土壤入渗速率的影响最为显著。适度放牧(LG,1.5羊/(hm^(2)·月))会改善土壤特征参数及植被生长情况,提高土壤的入渗性能。(3)通过土壤入渗模型分析,Horton模型对土壤入渗速率及土壤累积入渗的拟合效果均表现为最好。研究结果可为放牧条件下典型草原的土壤入渗及水文调节功能的定量评估提供参考。

旅游扰动对草原植被及土壤的影响

随着国民经济水平的不断提高,草原旅游业得到迅速发展,已经具有普遍性和广泛性。以希拉穆仁草原为例,结合景区开发利用状况,分析不同旅游扰动等级对植物及土壤理化性质的影响。结果表明:旅游干扰会不同程度降低草原植物丰富度和地上生物量,而多样性指数和均匀度指数会提高。随着旅游干扰强度增加,土壤容重、紧实度会逐渐增加,含水量逐渐降低;土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量也呈递减趋势。土壤含水量与紧实度呈极显著负相关关系(P>0.01),与全效钾、全效磷、有机质含量、丰富度呈极显著正相关关系(P<0.01)。

内蒙古希拉穆仁草原春季土壤水与水分平衡研究

为了揭示希拉穆仁草原土壤含水量,水分存在形式,水分有效性,水循环和土壤干层等问题,对该区不同地形草地进行了打钻取样,对含水量及粒度进行测定与分析。结果显示:研究区多数土壤剖面中含水量变化在2%-10%之间,平均含水量多在3%-6%之间。高地采样区土壤水分垂向变化波动较大,变化趋势不明显;平地采样区土壤上中部含水量多于下部。研究区土壤水分大部分处于难效水状态,土壤水分对植被生长具有明显的抑制作用,但平地采样区在剖面上部0-0.5 m的平均含水量较高地采样区略多,表明平地采样区植被生长受到土壤水分的胁迫性相对较小。研究区普遍有干层发育且等级较高,干层分布接近地表。其中,高地采样区剖面0-0.5m全部为重度干层,下部有轻度干层和中度干层发育;平地采样区几乎全部为重度干层。该区春季5月份土壤水分几乎都以含量很低的薄膜水形式存在,大气降水被蒸发与蒸腾等全部消耗,没有剩余水分补给地下水。综上指示该区土壤水分为明显的负平衡,水循环呈现土壤-植物-大气的水分循环模式,属于不完整的水分循环类型。

放牧对希拉穆仁草原植物群落及种间联结的影响

植物群落是维持草原稳定和提供生态系统服务的关键要素。为探究放牧对希拉穆仁草原植物群落及种间联结的影响,文中以禁牧草场、轻度放牧草场、中度放牧草场、重度放牧草场为研究样地,系统调查分析了植物群落组成、物种多样性、物种生态位及种间联结性,并进一步探究其相互关系及土壤肥力的影响。结果表明:除重度放牧草场外,其余放牧强度草场的植物群落均以糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)、克氏针茅(Stipa krylovii)为优势种,但放牧改变了物种的相对重要值。重度放牧草场以糙隐子草、羊草(Leymus chinensis)、银灰旋花(Convolvulus Ammannii)、冰草(Agropyron cristatum)为优势种。重度放牧显著增加了群落物种的多样性,但增加的物种重要值普遍较小,且地上生物量显著降低。放牧强度的增强降低了原始优势种的生态位宽度,禁牧草场和重度放牧草场种间联结总体呈显著负联结,轻度放牧草场和中度放牧草场呈显著正联结。随放牧强度的增强种间联结指数逐渐升高,群落内物种间联系紧密,重度放牧草场存在较多种间竞争。土壤C:P比值与Pielou均匀度指数显著正相关,土壤磷含量影响希拉穆仁草原植物群落分布。