鄂尔多斯荒漠草原不同退化演替序列植物比根长及根长密度的研究

文章以内蒙古鄂托克旗不同退化梯度草原为研究对象,对不同退化演替序列植物的根系性状进行研究,调查不同退化演替阶段植物根系的细根比根长以及细根根长密度并对其分析。通过对不同退化演替程度下植物的细根比根长和细根根长密度的分析,探究其与草场退化的关系。

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化．结果表明，放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量．不同退化演替阶段期间，高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10cm土层明显较高，且随着退化程度的加剧，分布在0—40cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低；不同退化演替阶段，高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏，不仅使得植物群落发生了逆向演替，而且土壤的肥力水平显著地下降，土壤向退化方向发展；高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失，氮素损失严重．随着退化演替过程的进行，高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化，土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低；相关分析表明，土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系（P〈0．05），说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标，而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标。

三江源区不同退化演替阶段高寒草甸土壤酶活性和微生物群落结构的变化

对三江源区不同退化演替阶段的高寒草甸土壤酶活性和微生物群落结构进行分析，结果表明：1）土壤微生物种类和数量并不随着高寒草甸的退化而降低，而是在中度退化阶段达到最高；2）不同退化演替过程。中度退化阶段土壤微生物的结构更加复杂；3）不同土层中，0～10cm．土壤微生物的多样性更加丰富，其群落结构能更好地适应外界环境的变化；4）5种土壤酶的酶活性均随土层深度的增加而显著降低（P〈0．05）。在不同退化演替阶段，碱性磷酸酶的活性随演替的进行而显著降低（P〈0．05）；蛋白酶和多酚氧化酶的酶活性最大值出现在中度退化演替阶段，最小值则在未退化阶段（原生植被）出现；蔗糖酶和脲酶活性在4个演替阶段中均无显著变化（P〉0．05）。不同酶活性对外界环境变化敏感性不同，蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶具有较高的敏感性，而脲酶和蔗糖酶活性的敏感性较低；5）土壤酶活性与土壤微生物在高寒草甸不同退化演替阶段具有显著相关性（P〈0．05）。土壤酶活性、土壤微生物群落结构可以作为一个综合指标，来指示三江源区高寒草甸的演替阶段和退化程度。

高寒矮嵩草群落退化演替系列氮、磷生态化学计量学特征

运用历史资料与实地调查相结合的方法,以多元数量统计为手段确定采样地点,以空间尺度代替时间尺度,确定演替系列,以生态化学计量学为基础探讨了高寒矮嵩草草甸退化演替系列氮(N)磷(P)含量及化学计量学特征,发现:1)高寒矮嵩草草甸土壤全量N、P含量随退化演替程度的加深而呈倒"V"字形变化趋势,速效N、P含量随退化程度的加深呈降低趋势,但土壤草甸全量及速效N/P化学计量学特征则呈现降低趋势;2)地上植物N/P化学计量学特征在整个退化演替过程没有明显的差异。说明高寒矮嵩草群落退化改变了土壤中全量及速效N、P的积累和分解速率,打破了土壤系统养分平衡模式,但并没有明显改变植物地上部分整体的N/P化学计量学特征,因此在退化演替过程中植物N/P比为草地退化诊断的惰性指标;土壤N/P化学计量学特征变化同草地退化演替过程具有较好的同步性,其对草地退化演替的敏感性较高,有可能成为未来草地退化诊断的生态指示指标。

青藏高原高寒草甸退化演替的分区特征

2005-2012年,进行了青藏高原高寒草甸主要分布地区草地状况的调查,禾草-矮嵩草群落是青藏高原高寒嵩草草甸的典型地带性植被,对处于不同退化程度的小嵩草群落采取封育或减牧后,均可恢复到禾草-矮嵩草群落,但由于退化程度的不同,恢复所需要的时间具有极大的差异。青海果洛地区高寒草甸多处于以小嵩草群落草毡表层剥蚀和杂类草-黑土型退化草地演替阶段,玉树地区处于矮嵩草群落向小嵩草群落的演替阶段,祁连山区处于禾草-矮嵩草群落,藏北高原则处于矮嵩草群落向小嵩草群落转化期或正常小嵩草群落时期。禾本科、莎草科等可食牧草逐渐减少和杂类草盖度急剧增加的趋势反映了高寒草甸退化演替过程植被变化的基本特征,草地退化造成了土壤容重增加,且表层土壤对放牧的敏感性高于底层,土壤0～10,10～20和20～40cm容重分别增加了(0.50±0.08)g/m3,(0.16±0.07)g/m3和(0.04±0.03)g/m3。同时,有机质大幅降低,其降低幅度高达19.3%～53.2%,并随着土层的加深,降幅趋于减小。

伊犁绢蒿荒漠草地退化演替序列的划分

基于14个样地70个样方,运用聚类分析对研究区伊犁绢蒿(Seriphidium transillense)荒漠草地进行退化演替序列划分,并对其退化过程的阶段进行诊断。结果表明,伊犁绢蒿荒漠草地退化过程可以划分为四个阶段,即未退化、中度退化、重度退化和极度退化。随着退化程度的加剧,群落主要植物种的优势地位发生明显变化,其结果与野外观察一致。

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。

羊草+大针茅草原群落退化演替机理的研究

通过比较退化与未退化典型草原群落中主要植物种的个体数量特征和根系分布的差异 ,在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场中国科学院草原生态系统定位研究站的实验样地上通过为期 11年 (1983～ 1993)对退化草原群落恢复演替过程中植物个体特征动态的监测 ,证明以节间缩短、叶片变短和根系分布浅层化为特征的植物个体小型化是在过度放牧所致草原退化中联系导因与结果的机理性中间环节。植物个体小型化使群落生产力水平下降 ;也使各个种群构建群落的功能衰退 ,并由此导致原来占据的资源空间被释放出来 ;释放出的资源诱使家畜不喜食的种群大量拓殖 ,从而出现优势种更替。因此 。

原始红松林退化演替后土壤微生物功能多样性的变化

为了全面了解原始红松林退化演替为次生林后土壤生境及土壤微生物功能多样性的变化规律,以小兴安岭典型的原始阔叶红松林、退化演替后先锋阶段的白桦林及亚顶级阶段的硬阔叶林为研究对象,采用Biolog-ECO微平板检测法,分析三者0~<10 cm和10~20 cm表层土的土壤微生物功能多样性变化规律.结果表明:各林型土壤微生物的AWCD值(平均颜色变化率)随培养时间的延长而增加,培养初期表现为原始阔叶红松林>硬阔叶林>白桦林;培养末期表现为原始阔叶红松林>白桦林>硬阔叶林,三者的AWCD值在0~<10 cm土层分别为1.06、0.86、0.81,10~20 cm土层分别为0.68、0.47、0.45,原始林显著高于次生林(P<0.05),说明原始林土壤微生物对单一碳源的代谢活性显著高于次生林;同一林型下土壤微生物的AWCD值均表现为0~<10 cm土层显著高于10~20 cm土层(P<0.05).Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、Mc Intosh指数和Richness丰富度指数也均表现为原始林显著高于次生林(P<0.05).原始林土壤微生物对各类碳源的综合利用强度均大于次生林,不同林型下土壤微生物群落的优势碳源类型存在一定的差异,碳水类、氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是原始林退化演替后土壤微生物群落在碳源利用上发生变化的敏感碳源.

青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替主成分分析

选取青藏高原高寒矮嵩草草甸典型退化演替阶段代表样地为研究对象,以空间尺度代替时间尺度的方法,对其植物群落和土壤理化性质(19个指标)进行数量特征分析。结果表明:欧式聚类分析和Fisher’s判别分析可以明确划分高寒矮嵩草草甸退化的4个演替阶段,且Fisher’s判别分析能够明确区分小嵩草草甸的3个重要时期,说明可以此指标组构建高寒矮嵩草草甸退化演替阶段划分的指标体系。主成分分析(PCA)提取出4个特征值大于1的主成分因子,其载荷能力依次为44.8%、28.3%、17.2%和7.2%,对演替过程总变异的解释能力累计达97.6%。草地退化是一个系统内各因子协同变化的过程,且它们具有不同步性,进而导致了原有变量对草地退化演替细微阶段划分的不完全性。说明草地生态系统存在两种作用因子,即敏感因子(其数量特征随草地发生变化而迅速变化)和缓冲因子(对生态系统变化的反应具有一定的滞后性和缓冲性),但这两者如何应对生态系统干扰,其协同及分异特征以及其对草地退化反应的敏感程度还需要深入研究。

内蒙古草原植被在持续牧压下退化演替的模式与诊断

草原在长期超强度放牧压力下，发生逆行（退化）演替。由于群落中的植物种群更替，使生物生产力衰退，并伴随着土壤与下垫面的变化，导致草原生态系统的物质与能量流程下降到低一级生态效率的系统状态。在内蒙古草原的不同生态区域中，不同草原类型逆行演替的进程与途径差异明显。在东部草甸草原，以贝加尔外茅群系为地带性类型，演替变型是耐牧性很强的寸草苔群落。在中部广大地区的典型草原，以羊草＋大外茅群落为代表，在长期牧压下的演管变型是冷蒿群落。在西部地区的荒漠草原是小针茅群系占优势，退化演替变型是小亚菊＋隐子草群落。对不同逆行演替模式运用植物群落生态学的数量分析方法，按优势植物种群的更替和退化草原群落指标植物的存在度进行演替模式与演替序列的诊断。本文是IMGRASS项目第四课题中的草原生态系统对人类活动（放牧等）的响应研究。

青藏高原高寒嵩草草甸植被群落特征对退化演替的响应

以空间代替时间的方法,于2012年7月中旬–8月中旬在青藏高原祁连山南麓分别选取原生、轻度、中度和重度4种不同退化梯度的高寒嵩草(Kobresia)草甸,对其土壤理化、水分特征和植被群落进行研究,以探究高寒嵩草草甸生态功能退化过程中植被群落的变化特征。结果表明,中度退化样地的地上生物量、表层(0–10cm)土壤含水量和降水地表入渗速率显著最小(P<0.01),表层地下生物量、表层土壤有机质、表层田间持水量和草毡层厚度显著最大(P<0.01)。基于退化高寒嵩草草甸群落的植被功能群和群落多样性的非度量多维排序结果表明,其退化过程可明确划分为原生植被、轻度退化、中度退化和重度退化4个阶段,冠层高度、地上生物量、草毡层厚度和降水地表入渗速率对群落变化的相对贡献较大。植被群落对退化过程的响应为非平衡型(Non-equilibrium),群落变化的"分水岭"存在于中度退化和重度退化之间。研究结果对退化嵩草草甸的恢复措施选择具有重要的指导意义。

高寒矮嵩草草甸不同退化演替阶段植物群落地上生物量分析

通过对高寒矮嵩草草甸不同退化演替阶段植物群落的研究显示,随着退化程度的加重,群落的组成和优势种等发生了很大的变化,植物群落从以禾本科为主,向以杂类草为主的群落演替。中度和重度退化样地与原生植被样地的禾草类、莎草类以及群落总生物量差异极显著(P<0.01)。随退化程度的加深,禾草类、莎草类等优质牧草比例下降,取而代之的是杂类草,其比例明显升高,在群落中占据优势地位。

草原群落退化演替过程中微斑块土壤碳氮的空间异质动态

微斑块变化是草原退化过程中的活跃成分。分析了呼伦贝尔克氏针茅草原逆行演替过程中微斑块土壤全碳、全氮和碱解氮含量的空间异质性,提出了"养分聚集效应"的概念。研究结果表明:随着群落退化演替的加剧,土壤全碳、全氮和碱解氮的含量均表现为演替前期>演替后期>演替中期(P<0.05)。从土壤全碳、全氮和碱解氮的变异系数和变异函数综合分析来看,10 cm×10 cm微尺度上,草原退化演替过程中土壤全碳、全氮和碱解氮的空间异质性具有明显的不一致性;全碳的空间异质性表现为演替中期>演替前期>演替后期,全氮表现为演替后期>演替前期>演替中期,碱解氮表现为演替中期>演替后期>演替前期。草原退化过程中土壤养分在微斑块上的富积和迁移表现出尺度依赖性和变异性。

高寒牧区中华羊茅人工草地退化演替的数量特征研究

对中华羊茅人工草地退化演替数量特征的研究表明 ,植物群落组分种的数量、丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均随演替的进程而增加 ,生态优势度指数呈下降趋势 .对 2 5个组分种的重要值、生态位宽度及生态位重叠值计测的结果表明 ,一些阔叶杂草 (如细叶亚菊、西伯利亚蓼等 )是退化演替过程中入侵人工草地的先锋植物 ,比其他杂类草具有较大的生态位宽度值 ,其重要值在演替过程中呈逐年上升趋势 .以中华羊茅为其中一个组分种的植物种对间的生态位重叠值 ,在大多数情况下小于两种阔叶杂草种对间的生态位重叠值 .

不同退化演替阶段高寒草甸表层土壤持水特性的初步研究

以三江源区高寒草甸为研究对象,利用空间分布代替时间演替的方法,选取轻度退化(Lightly degraded grassland,LG)、中度退化(Moderately degraded grassland,MG)和重度退化(Heavily degraded grassland,HG)高山嵩草草甸(Kobresia pygmea meadow)样地,研究了不同退化演替阶段土壤持水能力和渗透性.结果表明,土壤总空隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度呈现下降趋势,最低值出现在HG阶段,分别为42.03%,11.76%和30.27%;随着高寒草甸退化加剧,HG测定土层土壤总库容、土壤滞留库容、土壤吸持库容均呈现下降趋势,水分入渗速率变化范围从29.99 mm·min^(-1)减少到了3.48 mm·min^(-1),说明重度退化阶段土壤水分入渗速率极强,而土壤的保水能力却最弱;相关分析表明,土壤持水量指标与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01),和入渗速率显著负相关(P<0.05),与孔隙度成显著正相关关系(P<0.05),土壤容重和孔隙度显著负相关(P<0.05),说明严重退化草地因过度放牧,土壤压实程度较大,从而导致孔隙度较小,进而影响草地持水能力.在自然状况下,轻度退化草甸0～8 cm土壤最大持水量最高为512.16 t/hm^2,重度退化0～8 cm土壤最大持水量最低为336.24 t/hm^2,按照重度退化草甸1.8×10~6hm^2粗略估计,三江源重度退化高寒草甸使草地土壤上层水源涵养量减少了3.16×10~8t.

混播人工草地退化演替过程中某些群落结构特征的研究

对人工草地退化过程的植被组成、作用和群落综合特征的动态变化规律的研究，结果表明，1．多年生黑麦草与白三叶混播火工草地具有一定的脆弱性和不稳定性，过牧后逐渐向天然植被演替，但目前仍处于演替的先锋阶段。2．在演替过程中，多年生黑麦草和白三叶的地上生物量、密度和盖度明显下降，而入侵杂草则呈上升趋势。群落主要种的优势地位发生明显的替代变化。3．杂草入侵的种类和数量取决于放牧强度，在极度退化阶段的杂草入侵种类和数量最多。4．物种多样性和均匀性随着演替进程的延长而增大，而生态优势度则随着演替的发展而减小。

高寒矮嵩草草甸不同退化演替阶段植物地上部氮磷元素比较

本研究旨在比较高寒草甸草地不同退化演替阶段下植物地上部氮磷元素含量、吸收速率以及单位面积累计重量.结果表明:植物生长季内 5～9月 ,3个样地植物地上部N、P含量都是在生长初期最高,随植物生长季节的推移以及地上生物量的增加,其含量逐渐稀释直到生长季节结束,全氮含量范围为36.90～14.90g/kg,全磷的含量范围是2.22～1.06g/kg.不同退化演替阶段由于植物组成的不同,其N、P含量有明显的差异,P的含量中度退化样地最高 1.91% ,重度退化样地最低 1.51% ;N的含量则恰恰相反,重度退化样地最高 26.40% ,中度退化样地最低 18.60% ;原生植被样地介于两者之间,其生长季P的平均含量为1.63%,N的平均含量为20.80%.植物N、P的吸收速率和单位面积累计重量都是随退化程度的加剧而降低,即原生植被样地>中度退化样地>重度退化样地,并且植物营养元素吸收速率与地上生物量生长速率呈正相关关系.

大尤尔都斯高寒草原退化演替序列的划分

采用系统聚类分析法对巴音布鲁克大尤尔都斯紫花针茅(Stipapurpurea)高寒草原进行退化演替序列的划分,并对不同退化草地的植物群落结构进行比较。结果表明,随着草地退化演替程度的加剧,群落结构与主要植物种的优势地位发生明显变化,顶级植被紫花针茅的高度、盖度、密度及地上生物量均有所下降;退化演替模式为:紫花针茅+艹洽草属(Koeleria)→赖草属(Leymus)+委陵菜属(Potentilla)→苔草属(Carex)+马先蒿属(Pedicularis)→艹洽草属+委陵菜属;紫花针茅的重要值可作为划分巴音布鲁克大尤尔都斯高寒草地退化的重要指标;相同等级内各样地间相似性大,不同等级间样地相似性小。系统聚类的结果与各样地相似性比较的结果一致。

高寒草甸放牧退化演替及其与鼠害的关系

青藏高原高寒草甸,分布广,面积大,类型多,为发展现代化畜牧业提供了雄厚的物质基础和良好的空间条件。但随着牲畜数量的迅速增长,草甸负荷越来越重,因过度放牧和鼠类危害而造成的草甸退化,是影响畜牧业持续、稳定发展的严重问题。 关于放牧对草原植物群落的影响,国内外草原工作者已做过许多研究;鼠类对草原植被的影响,也有不少动植物学者开展过工作。但。