高寒草地不同径级根形态对围封年限的响应

以根径级表征根系形态结构,可以反映植物资源利用和生物量分配状况。研究高寒草地不同径级根形态,对了解地下碳分配、水分和养分吸收及生产力具有重要意义。围封被认为是防治草地退化的最有效措施之一,但目前有关围封年限对不同径级根形态影响的研究还极度缺乏,以致无法确定有利于根生态效益,即资源吸收利用能力最大化的围封年限。以位于青海省海北台站围封5、13、22、39 a的高寒草地为研究对象,季节性放牧草地为对照,探讨围封年限对不同径级根形态(包括根长、根表面积和根尖数)的影响。结果表明:在0—15 cm土层中,径级小于0.5 mm时,围封13 a的根尖数显著高于围封5 a的草地,其对应的生物量也最大;径级小于0.6 mm时,围封13 a的根长和根表面积均显著高于围封5 a和放牧草地,且其对应的生物量也达最大;径级大于0.5 mm时,各草地之间的根尖数均无差异;径级大于0.6 mm时,围封39 a的根长和根表面积均显著高于放牧草地,且其对应的生物量最大。在15—30 cm土层中,各径级下,围封5 a的根长、根表面积和根尖数均显著大于围封39 a和放牧草地,但其对应的生物量在围封13 a时达最大。土壤硝态氮、地下生物量是影响各径级根形态的主要因素。研究结果表明,研究区的根生态效益与围封年限有关,13 a时的效果较好,更长时间的围封不再明显提高这一效益。

围封年限对典型草原群落结构及物种多样性的影响

针对退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季围封调制干草,其他时间轻度放牧利用的草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,进行不同围封年限群落结构及植物多样性的比较研究。结果表明,重度退化草地采用生长季围封措施后,群落生产力与物种多样性增加,群落结构和各物种的优势地位发生较大改变。随围封年限的延长,群落盖度与密度增加,到14年达最大,之后降低,高度和产量持续增加,围封25年达最大。草地由星毛委陵菜+冷蒿+克氏针茅演替为羊草+糙隐子草+麻花头。经5年围封,物种的丰富度、均匀度和多样性增加。随围封年限的延长,物种丰富度继续增加,到围封14年达最大,但由于围封14年后形成以羊草为单优势种的群落,物种均匀度及多样性降低。之后,随围封年限的继续延长,群落逐步趋于稳定,均匀度和多样性增加。群落相似性分析证明,采用生长季围封措施后,围封样地与未围封对照间的相似性降低,表明围封在改变群落的环境条件上也具有较好的效果。生长季围封调制干草,其他时间轻度放牧利用的管理方式可保证退化草地在一定程度上得到恢复,综合考虑群落结构、产量及物种多样性,认为14年是较适宜的围封年限。

不同围封年限对典型草原群落及大针茅种群特征的影响

为研究围封时间对退化草地恢复过程中的建群种种群特征以及群落特征的影响,于2008年7月以自由放牧的草地群落和大针茅(Stipa grandis P.Smirn)种群为对照,选取围封不同年限(围封4年、围封9年和围封29年)的草地群落进行样方调查,分析围封不同年限后植物群落和大针茅种群特征的变化,以期为退化草地建群种的恢复提供理论基础。结果表明:不同围封年限对植物群落和大针茅种群特征存在显著影响;随着围封年限的延长群落多样性和物种数目逐渐增加,围封到9年后,群落优势种和结构组成与原生境的相似,在围封29的样地中多年生杂类草和小灌木或半灌木种类增加;建群种大针茅种群特征和个体形态性状如生殖枝高度、营养枝长度和营养枝叶鞘长度等随着围封年限的延长呈增加趋势,围封9年后呈降低趋势,大针茅繁殖分配的变化趋势与形态特征变化趋势相似;大针茅比叶面积随着围封年限的延长呈逐渐降低的趋势,而叶片氮含量呈先降低后增加的趋势。这表明长期完全围封会对大针茅种群的更新存在负面影响。

围封年限对草地生态系统碳分配的影响

以处于不同围封年限的退化草地为研究对象,对退化生态系统内有机碳分配特征进行了研究。结果表明:随着围封年限的增长,土壤有机碳密度不断增加;而植物有机碳密度的最高值出现在围封20 a,围封25 a植物碳密度略低于围封20 a,有降低趋势。围封25 a处理生态系统碳密度最高,达到8.22 kg/m2;土壤碳库所占生态系统有机碳总储量的比例受封育年限的影响不大。

围封年限对典型草原土壤微生物及酶活性的影响

选取不同围封年限的生长季围封恢复草地为研究对象,开展典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性变化规律的研究,探讨土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分的相关性,结果表明:(1)与自由放牧草地相比,围封7、10、13、20年,土壤0～30cm土层细菌、放线菌、真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶活性增强,土壤微生物量碳、氮含量显著增加(P<0.05),且随围封年限的延长呈增加的变化趋势。(2)典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分呈基本一致的变化规律,三者呈密切的正相关关系,以土壤真菌数量、微生物量碳、氮含量与草地植被及土壤养分含量间的相关关系最为显著,其相关系数均达显著水平(P<0.05)。

围封年限对沙质草地土壤理化性质的影响

以腾格里沙漠南缘未围封和围封3,10,18,55年的沙质草地为研究对象,采用野外采样和实验室分析相结合的方法,研究围封年限对沙质草地土壤理化性质的影响。结果表明:(1)0-40cm,围封3,10,18,55年草地的平均土壤容重较未围封草地分别降低15.91%,21.59%,11.36%,10.80%;非毛管孔隙度较其分别增加28.46%,56.10%,19.51%,3.25%,总孔隙度分别增加31.13%,34.69%,23.04%,1.18%,最大持水量分别增加55.37%,71.54%,38.74%,12.80%;围封3,10,18,55年草地的土壤养分均高于未围封草地,并具有明显的表聚现象;0-20cm,未围封,围封3,10,18,55年草地的土壤全N含量较20-40cm分别增加28.58%,19.61%,47.62%,38.67%,3.85%,全P含量分别增加18.75%,16.67%,15.38%,14.29%,全K含量分别增加23.58%,3.58%,8.23%,8.39%,2.46%,有机碳含量分别增加79.45%,27.16%,89.12%,175.22%,198.47%;土壤有机碳密度表现为10Ex(7.06kg/m2)>3Ex(5.39kg/m2)>18Ex(5.20kg/m2)>55Ex(4.90kg/m2)>0Ex(2.83kg/m2);(2)随着围封年限的增加,土壤容重呈"V"形变化,围封10年达到最小值,群落植被特征、土壤孔隙度、土壤持水量、土壤养分,土壤有机碳密度及储量均呈倒"V"形变化,围封10年达到最大值,之后降低,但均好于未围封草地,围封后,草地的地表覆盖度增加,土壤理化性质有所改善,土壤固碳能力有所提高,但围封年限并非越长越好,本研究区的生态环境极其脆弱,土壤贫瘠,完全恢复需要较长的时间,10年围封并不能使该区完全恢复,适宜其完全恢复的时间还有待于继续研究。

典型草原不同围封年限植被-土壤系统碳氮贮量的变化

以内蒙古太仆寺旗典型草原为研究对象,研究不同围封年限下的天然草地植物和土壤有机碳、全氮贮量的变化。结果表明:与自由放牧草地相比,重度退化草地采取生长季围封恢复措施后,群落植物和土壤环境在围封8、11、14、21、25年后均得到了明显的改善,地上植物和地下根系生物量及其碳氮贮量、土壤碳氮贮量明显增加,土壤容重降低。自由放牧地和围封8、11、14、21年植物-土壤系统碳贮量分别为7 357.93、7 988.27、8 413.18、12 878.82、8 934.66 g.m-2,氮贮量分别为427.78、494.28、575.49、707.35、615.09 g.m-2。草地围封至14年植物和土壤各项理化性质达到最大值,使得植物-土壤系统的碳氮贮量分别是自由放牧地的1.75和1.65倍,说明植被与土壤间达到了良性循环的状态,退化草地正向演替。随着围封年限的继续增加,其各项指标出现下降趋势。由此可知,季节性围封措施在一定时间内可使退化草地的土壤-植物系统的碳氮贮量增加,草地在一定程度上得到恢复,但适宜的恢复时间和合理利用问题有待进一步讨论。

围封年限对沙化草地群落结构及物种多样性的影响

[目的]了解围封年限对宁夏回族自治区盐池县沙化草地群落结构及物种多样性的影响,揭示围封沙化草地植被变化规律。[方法]在半干旱区运用空间代替时间法选取不同围封年限区(5,10,20a)和未封育区(对照)的沙化草地为研究对象,进行群落结构及物种多样性的对比研究。[结果]1年和2年生草本是未封育区的优势种。灌木是封育5a区的优势种,而封育10a区的优势种是灌木和多年生草本,在封育20a区,优势种是多年生草本。与未封育区相比,围封5a,10a区植被数量特征值均有显著提高,而围封20a区特征值稍高,但相差不大。[结论]并不是围封时间越长,植被生长状况就越好。小于5a的封育年限可以提高群落的物种多样性,封育年限大于10a,反而使物种多样性下降。围封措施对植被恢复起到了先促进后抑制的作用。

围封年限对藏北退化高寒草原植物群落特征和生物量的影响

为了评估西藏生态安全屏障工程-围封禁牧工程对高寒退化草地植被恢复效益,本研究在申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站附近,采用样线法和样方法对围封8年、围封4年和自由放牧的藏北高寒草原群落特征和生物量进行调查与采样分析。结果表明:自由放牧样地经过围封后,群落结构由杂类草矮火绒草(Leontopodium nanum)和昆仑蒿(Artemisia nanschanica)转变为多年生禾草紫花针茅(Stipapurpurea)和青藏苔草(Carex moorcrofii)为优势种的植物群落,植被高度、盖度、丰富度和多样性均增加。但是,围封后地上生物量却呈降低趋势。因此,应结合各个指标与群落结构特征综合评价退化草地的恢复状况。

围封年限对草原土壤养分及球囊霉素相关土壤蛋白含量的影响

[目的]通过分析不同围封年限的草原土壤养分与球囊霉素相关土壤蛋白（ GRSP）的动态变化及相互关系，研究围封育草措施恢复退化草原的合理年限。[方法]以锡林郭勒不同围封年限（围封0 a、围封13 a、围封33 a ）的羊草草原为研究对象，测定不同土层土壤有机碳、全氮、全磷及GRSP含量。[结果]随着围封年限的增加，土壤有机碳含量呈显著增加趋势；围封13 a土壤全氮含量在0～20 cm土层中显著增加，但随围封年限增加有降低趋势，全磷含量不受围封影响；表层土壤（0～5 cm）中GRSP含量受围封年限影响显著；GRSP、有机碳、全氮含量相互之间呈极显著相关。[结论]围封年限虽能增加有机碳含量、GRSP的产生量，但年限过长易造成土壤中氮的匮乏，不应无限期围封。

半干旱区不同围封年限对草地土壤和微生物碳氮含量的影响

[目的]探究半干旱区草地根际土壤碳氮及土壤微生物量碳氮对不同封禁年限响应特征,为半干旱草地生态系统物质循环研究以及生态系统养分限制判定等提供依据,并为确定合理围封年限提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区固原市云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象,应用生态化学计量学方法对比分析放牧地与围封10,25,35 a样地根际土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤微生物量碳氮含量及其化学计量特征变化过程与规律。[结果]围封显著增加了土壤碳氮含量,其最大值出现在封育25 a样地,随后下降。围封10,25 a和35 a样地土壤有机碳含量分别是放牧样地的1.37,1.83倍和1.38倍;总氮含量分别是放牧样地1.34,1.52倍和1.24倍。但土壤C:N随围封年限增加基本保持稳定,其值与土壤有机碳含量存在极显著相关,而与土壤总氮无明显相关性。与放牧样地相比,围封样地铵态氮含量随封育年限无明显变化,硝态氮含量和硝态氮:铵态氮比值则普遍下降,在围封25 a时最低。围封增加了土壤微生物量碳氮含量,围封10,25,35 a样地土壤微生物量碳含量较放牧地分别提高了20.5%,45.7%和15.1%;微生物量氮含量分别提高了24.7%,60.5%和40.9%。而微生物量C:N则随围封年限延长而下降,微生物量碳占土壤有机碳百分比对围封年限无响应。围封10,25 a样地与放牧地相比,微生物量氮占土壤总氮百分比和化学计量不平衡性(即土壤C:N与微生物量C:N比值)均无显著差异,但其值却在围封35 a样地显著增加。[结论]围封措施能够显著提高半干旱退化草地土壤碳、氮养分,促进土壤微生物活动,有利于退化草地恢复,但封育时间过长则可能产生负效应,封育25 a是草地长期封育措施中一个较为合理的围封年限。

不同围封年限克氏针茅群落物种多样性分析

本文是在正镶白旗草原采用样线,样方进行了围封年限对克氏针茅群落物种多样性影响的研究,试验选取未围封、围封五年、围封十年的样地,通过分析不同围封年限克氏针茅群落主要物种组成,密度、高度、重要值和多样性指数,探讨围封对克氏针茅群落物种多样性的影响。主要研究结果如下:(1)不同围封年限克氏针茅群落物种重要值表现为:克氏针茅和冷蒿在十年围封区达最大值;糙隐子草在五年围封区达最大值;阿氏旋花在未围封地区达最大值。(2)群落多样性指数中:丰富度指数,优势度指数,表现为围封五年区最高,同时优势度指数和均匀度指数十年围封区最高。(3)围封年限对克氏针茅数量特征的影响:随着围封年限的延长,克氏针茅种群中个体的数量特征呈先增加后减小的趋势。

不同围封年限贵州中部暖性草丛草地的特征变化

为合理利用喀斯特暖性草丛草地,通过调查2010—2012年贵州中部喀斯特暖性草丛放牧与围封区草地植物群落特征,分析不同围封年限对草地基况、草地初级生产力和多样性的影响及其相关关系。结果表明:围封区以白健秆(Eulalia kunth)、金茅(Eulalia speciosa)、野古草(Arundinella hirta)、矛叶荩草(Arthraxon lanceolatus)和十字苔草(Carex cruciata)为主的建群种相对地上现存量呈增加趋势;随着围封年限的增加草地基况得分增加,连续放牧、围封1年和围封2年的草地基况等级分别为低劣或一般、良好和极佳;围封1年和围封2年的草地初级生产力显著高于放牧和围封3年的(P<0.05),且围封区草地初级生产力显著高于放牧区(P<0.05);随围封年限的增加丰富度指数呈先增加后减少趋势,多样性指数和均匀度指数则一直增加,但3个指数在同年内围封和放牧间无显著性差异(P>0.05);随草地基况得分的增加,草地初级生产力呈先增加后减少趋势,而多样性指数呈先减少后增加趋势。短时间的围封(2年)有利于草地初级生产力的增加,较长时间(>2年)的围封有利于草地多样性的增加。

围封年限对西藏高寒草甸植被特征与土壤养分的影响

围栏禁牧是高寒草地恢复的重要技术手段之一,但学术界对适宜的围栏年限还存在较大争议。本研究以青藏高原腹地的高寒草甸草地为研究对象,比较分析了退化高寒草甸自由放牧、围封5年、围封7年和围封11年后植物多样性、生物量和土壤理化性质的变化。结果表明:1)相比自由放牧草地,不同年限围封显著提高了退化高寒草甸植物物种丰富度、多样性指数、盖度和地上生物量(P<0.05)。不同围封年限之间,围封7年的物种丰富度和多样性指数最高,但与围封5年和围封11年无显著差异(P>0.05)。围封5年的地上生物量最高,且与围封11年存在显著差异(P<0.05)。2)围封降低了退化高寒草甸土壤容重,显著增加了土壤有机质含量(P<0.05)。相比自由放牧草地,不同年限围封提高了高寒草甸土壤全氮、全磷含量。不同围封年限之间,土壤有机质含量随围封年限的增长而增加,土壤全氮和全磷无显著变化(P>0.05)。3)总体而言,围封有效恢复了退化高寒草甸的植被与土壤。不同围封年限下,围封5年和7年更有利于退化高寒草甸的植被恢复。

典型草原不同围封年限对CH_4吸收的影响

选取内蒙古典型草原不同围封年限(0,8,11,14,21,25年)土壤为研究对象,采用室内培养的方法,调节含水量至25%(W/W),并注入纯CH4(使瓶内初始CH4浓度分别为2.24,340,7000μL.L-1)后密封,在(25±1)℃条件下恒温培养,研究不同围封年限土壤对CH4吸收能力的影响。结果表明:与自由放牧草地相比,重度退化草地采取生长季围封恢复措施后,围封年限对CH4吸收有显著影响(F=11.1134,P<0.01),草地围封8年时土壤吸收CH4的能力达到最大,而在14年时吸收能力最小。针对不同初始外源CH4浓度而言,CH4的累积吸收量随CH4初始浓度的升高而升高,在低、中初始CH4浓度下CH4的累积吸收量与土壤有机碳含量成负相关(R=0.9292,P<0.01;R=0.7502,P<0.05),表明土壤有机碳和外源CH4浓度是影响土壤CH4吸收的重要因子。

围封年限对荒漠草原土壤酶活性的影响

以盐池县退化荒漠草原为研究对象,对未围封和围封不同年限草地土壤酶活性的变化进行了研究。结果表明:不同围封年限草地土壤过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性没有明显的变化规律,碱性磷酸酶活性随围封年限的延长而不断地增加;随着土壤脲酶活性的增加,土壤转化酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性均呈现出降低的趋势;随土壤转化酶活性的增加,碱性磷酸酶的活性也增加;不同围封年限草地土壤过氧化氢酶、转化酶、碱性磷酸酶活性与土壤养分微生物总量相关不显著(P>0.05)。

围封年限对荒漠草原土壤微生物的影响

[目的]为了研究未围封和围封不同年限草地土壤微生物数量的变化情况。[方法]以盐池县荒漠草原为研究对象,运用空间序列的方法进行研究。[结果]不同围封年限草地土壤细菌、真菌、放线菌数量及微生物总量随围封年限的延长而增加。0~5 cm土层放线菌数量变化明显,5~20 cm土层的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量大多高于0~5 cm土层。不同围封年限草地土壤微生物总量随有机质、全氮、速效氮、速效磷、全盐含量的增加呈增加的趋势,随速效钾含量的增加呈降低的趋势。[结论]围栏封育可以增加荒漠草原微生物的数量,5~20 cm土层土壤的微生物数量高于0~5 cm土层。

围封对草地凋落物分解速率和N、P、K含量的影响

以盐池县退化荒漠草地为对象,对未围封和不同围封年限的草地凋落物进行研究。结果表明,草地凋落物的积累量随时间的延长而增加,达到增长峰期(9-10月)后逐渐降低;草地凋落物的分解速率随分解时间的延长逐渐降低,围封草地凋落物分解速率高于未围封草地;草地凋落物的自然持水率随着分解时间推移,不断升高达到一个峰值后逐渐降低;凋落物的全氮、全磷含量随围封时间延长而降低,全钾含量在围封5年时含量最低。

典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化研究

选取不同围封年限的生长季围封恢复草地为研究对象,开展典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化的研究,探讨土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分的相关性。结果表明:与自由放牧草地相比,围封7年、10年、13年和20年的草地,其土壤0～30cm土层细菌、放线菌和真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性增强,土壤微生物量碳、氮含量显著增加(P<0.05),且随围封年限的延长呈增加的变化趋势。典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分呈基本一致的变化规律,三者成密切的正相关关系。

不同保护和利用方式下羊草草原群落生物量及能量功能群构成的比较

基于野外调查数据,结合能量功能群分类方法,对不同围封年限(围封4年,围封9年,围封29年)及不同利用方式(放牧、割草)影响下羊草草原的生物量、根冠比及不同能量功能群优势度进行比较分析,结果表明:围封使得群落地上、地下总生物量增加,并随着围封年限的增加渐趋稳定。相比围封保护,放牧和打草利用均会使群落根冠比变大。5个样地比较,放牧退化对群落的能量功能群构成影响较大,相比其他样地,低能值植物功能群优势度明显增加,而中能值和高能值植物功能群则明显下降。几个围封样地和打草场样地之间则没有显出规律性变化。相比重度放牧而言,围封和打草这两种利用方式都可以使羊草草原得到很好的保护。而对于围封而言,围封3-5年后对羊草草原加以适度的利用对草原保护和经济的发展都是有利的。