黄河源区高寒退化草地空间分布特征

为了解黄河源地区“黑土滩”退化草地的空间分布规律和分布的关键地形特征,利用2019年黄河源区玛沁县、河南县、泽库县遥感影像解译数据,结合实地调查,分析高寒“黑土滩”型退化草地空间分布特征。结果表明:黄河源区“黑土滩”型退化草地海拔为3500~4000m,且在海拔3700~3800m时退化最严重;从坡向分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于阳坡、半阳坡,从坡度分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于缓坡地和滩地。聚类分析发现研究区草地类型为阳坡极度退化草地、半阳坡重度退化草地、阳坡-滩地轻度退化草地、半阳坡轻度退化草地、湿地轻度退化草地、阴坡未退化草地等6类。随着退化程度的加剧,植被盖度、地上生物量减少;同一土层的全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质含量在湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地中最高,阳坡极度退化草地最低,且差异显著(P<0.05);丰富度指数、多样性指数、均匀度指数以及土壤速效钾含量在重度、轻度退化草地较高,湿地轻度退化草地显著最低。阳坡极度退化草地全钾含量、鼠害破坏率和鼠洞数最高,湿地轻度退化草地全钾含量最低,与阳坡极度退化草地差异显著(P<0.05);湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地均无鼠类活动。

半干旱区退化草地开垦为苜蓿地对土壤无机碳的影响

为分析半干旱区退化草地开垦后土壤无机碳储量的变化,探讨开垦对土壤无机碳的影响机制,以半干旱区开垦农田(苜蓿地)为研究对象,以邻近的退化草地(荒漠草原)作为对照,借助碳稳定同位素技术,测定并计算0~300 cm土壤深度土壤无机碳(SIC)、次生碳酸盐(PIC)和原生碳酸盐(LIC)的储量。结果表明,与退化草地相比,苜蓿地0~300 cm处的SIC总储量显著增加了88.42 Mg·hm^(-2),PIC总储量显著增加了105.71 Mg·hm^(-2),LIC总储量显著减少了17.29 Mg·hm^(-2)。退化草地开垦促进了PIC在深层土壤的积累,进而促进了SIC的增加,表明开垦能够增强半干旱地区土壤的固碳能力,且PIC的增加导致了SIC的净累积。

若尔盖高寒退化草地高原鼠兔防控生态经济阈值初探

【目的】探讨高寒草甸草地鼠害监测与防控中的生态经济阈值,为草原鼠害益害转化临界值与科学防控提供参考。【方法】基于若尔盖县麦溪乡高原鼠兔的夏季防控模式,利用鼠密度与牧草损失量建立回归模型,遴选三次曲线方程(y=a+bx+cx2+dx3)为最优模型,当防控成本与防控收益等价时的鼠密度为经济损害水平,得到鼠害防控的经济阈值;并在经济阈值的基础上考虑防控因素造成的生态代价,对药剂生态风险指数进行估算,得到生态经济阈值。【结果】得到若尔盖县高原鼠兔经济阈值为115个/hm^(2),生态经济阈值为127个/hm^(2)。【结论】在若尔盖县鼠害密度达到127个/hm^(2)时进行综合防控,能够保证高经济效益的同时达到草地的可持续利用。

施肥对退化草地植被生产力和群落结构特征的影响

草地退化可降低土壤肥力,减少牧草产量,从而影响草地的生态系统服务功能。本研究对羊草(Leymus chinensis)+大针茅(Stipa grandis)中度退化草地进行7种肥料种类(尿素、微生物菌剂、蚯蚓叶面肥、富硒叶面肥、羊粪发酵有机肥、富硒有机肥、腐殖酸有机肥)和4种施肥水平(对照、低浓度、中浓度、高浓度)的施肥研究,系统评价了施肥对退化草地植被生产力和群落结构的影响,发现有机肥和叶面肥均可以显著改善草地的地上和地下生物量(P<0.05),对群落的物种多样性无显著影响。施用尿素虽然可以显著提高草地生物量(P<0.05),但降低了物种多样性(P<0.05)。基于主成分分析的综合评价表明,富硒叶面肥对中度退化草地的改良效果最好,最佳施肥浓度为中等浓度水平。本研究为中度退化草地施肥恢复提供了一定的理论依据。

基于超分辨率重建和Transformer的退化草地空斑定位方法

无人机补播是草地修复的有效手段之一。针对无人机作业过程中,空斑定位精度不高导致的效率低下、工作量大等问题,该研究提出一种基于无人机图像超分辨率重建和Transformer的退化草地空斑定位方法YOLOFG(YOLO for Gap)。首先基于YOLOv5s网络框架,在模型颈部设计联级特征纹理选择模块,强化模型特征纹理细节聚焦力,解决无人机空斑影像尺度变化大、纹理模糊问题;其次,以ShuffleNetV2构建主干网络,嵌入信息交互Transformer自注意力结构,提取像素间更多差异化特征,以提升模型对空斑边缘像素的精确捕获能力;最后,基于空斑锚框信息建立无人机位姿信息和空间平面的成像模型,实现目标空斑的精准定位。试验结果表明,YOLOFG模型平均精度均值为96.57%,相较于原始YOLOv5s模型提升3.84个百分点;参数量约为6.24 M,比原始模型降低约11.2%。与YOLOv4、YOLOv7、YOLOv8模型相比,检测精度分别提高11.86、9.65、6.82个百分点。空斑定位的平均误差为0.4404 m,满足无人机作业对草地空斑精准定位的需求,可为开展退化草地植被恢复与重建工作提供技术支持。

不同修复措施对退化草地恢复效果的研究

[目的]探讨不同修复措施对退化草地的恢复效果。[方法]以内蒙古通辽市扎鲁特旗境内的中、重度退化草地为研究对象,采用围封(TW)、围封+补播(TB)、围封+补播+施肥(TBS)3项措施进行修复。以外围放牧样地作为对照(CK),于2016—2019年连续监测并比较不同修复措施下退化草地的植被高度、盖度、地上生物量。[结果]2016—2019年,TW、TB、TBS处理的植被高度、盖度、地上生物量均显著(P<0.05)高于放牧(CK)处理;修复当年(2016年),TB和TBS处理的植被高度、盖度、地上生物量均显著(P<0.05)高于TW处理,并且TBS处理的植被高度、盖度显著(P<0.05)高于TB处理;2017年,TBS处理的植被高度和地上生物量显著(P<0.05)高于TW和TB处理,TB和TBS处理的植被盖度显著(P<0.05)高于TW处理;2018年,TB和TBS处理的植被地上生物量显著(P<0.05)高于TW处理,TBS处理的植被地上生物量显著(P<0.05)高于TB处理;2019年,TB和TBS处理的植被盖度和地上生物量显著(P<0.05)高于TW处理。[结论]围封、围封+补播、围封+补播+施肥3项措施对中、重度退化草地都表现出较好的修复效果,以围封+补播+施肥的修复效果最佳。

竹菌共生体系在重度退化草地的作用效应

草地退化对当地生态、经济发展产生了严重的影响,为缓解退化草地对植被生长影响、改善退化草地土壤环境,采用高吸水竹纤维与竹纤维共生菌组成的竹菌共生体系对重度退化草地(总覆盖度减少率>30%,总产草量下降>50%)的作用效果表明:(1)与对照组相比,试验组土壤湿度月均高24.74%,温度月平均低3.4%,7—11月土壤含水量均显著高于对照组;(2)试验组细菌,真菌、放线菌数量均高于对照组,分别高27.48%、107.76%和187.76%;(3)土壤铵态氮、有效磷、有机质含量显著高于对照组,分别高出60.06%,41.05%,10.47%;(4)土壤微生物数量与土壤养分含量呈正相关,真菌与有效磷呈显著正相关,放线菌与有效磷呈极显著正相关;(5)试验组菊苣-将军叶长、宽、全磷、全钾含量显著高于对照组。

山西省关帝山国有林管理局原平川林场退化草地修复效果研究

笔者于2021年7月和2022年9月,对山西省关帝山国有林管理局原平川林场退化草地综合修复前后的植物和土壤进行调查,分析了草地修复效果。研究结果表明,原平川林场退化草地修复后植物群落的Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数均略高于修复前,种群密度、Margalef丰富度指数显著高于修复前,表明修复措施增加了退化草地物种丰富度,且修复后退化草地的鲜草产量和地上生物量显著高于修复前。原平川林场退化草地修复后土壤的最大持水量、毛管持水量、速效钾含量略高于修复前,土壤的非毛管孔隙度、毛管孔隙度、速效氮含量、速效磷含量显著高于修复前。

退化草地混播群落种间竞争关系研究

以豆科的沙打旺、百脉根、小冠花和禾本科的无芒雀麦、披碱草为试验材料,设置10个混播组合和5个单播对照,采用Jonathan的方法分析退化草地混播群落种间竞争关系。结果表明,混播处理3(沙打旺+百脉根+无芒雀麦)的各组分株高和干草产量均高于其单播处理和其他混播处理,表明该组合最适宜在试验地退化草原修复改良中推广应用。不同混播组合的相对总产量均大于1,说明所有组合都表现为共存关系。在豆科和禾本科的混播试验中,豆科植物更多地表现为种内竞争大于种间竞争,而禾本科植物更多地表现为种间竞争大于种内竞争。

好地方林场大西沟退化草地修复技术

对好地方林场大西沟草地进行了自然恢复与人工促进修复试验。轻中度退化草地产草提高56%25.80%;中重度盖度提高38%产草量提高2.43倍;重度草地盖度提高56%,产草量提高4.0倍。

华北驼绒藜修复退化草地的案例

草原生态系统在陆地生态系统中占有举足轻重的地位,特别是在水土保持、发挥固碳潜力、保持生态稳定等方面起到了积极作用。近年来,人为活动加剧导致的草地生态环境破坏等问题凸显,各地区意识到该问题后也在积极采取措施进行草原生态修复与治理工作,目前也取得了一些可观的成绩,但仍然存在一些不足之处,需要进一步改善和优化。草原生态修复与治理工作的开展,要结合实际情况采取针对性的修复技术手段。在草原生态修复中应因地制宜,不同地区、草原类型需要采取不同的修复措施。该文分析了内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗的草原退化原因,并且提出了合理的修复方式。“锡林郭勒型”华北驼绒藜因具有抗旱、抗寒等特点,在该地区修复过程中具有显著成效,可在该地区广泛推广。

山西芦芽山国家级自然保护区退化草地生态修复技术

芦芽山保护区草地面积大,但由于自然和人为等因素干扰,草地生态系统正逐步退化。介绍了该保护区草地生态系统概况,分析了草地生态系统特点,提出了不同退化草地生态修复技术。

植被与土壤特征对青藏高原不同程度退化草地的响应

高寒草地作为青藏高原高寒生态系统的重要组分之一,其退化已严重影响到高原的可持续发展和草地恢复重建。搜集了2004—2022年间关于青藏高原高寒草地退化的64篇研究结果,包含土壤有机碳、生物量和多样性指数等16个指标的1403组数据,运用meta分析解析了草地退化对土壤理化性质、植被生产力和物种多样性的影响,并对重度退化草地的土壤理化性质和植物生物量进行线性回归分析。结果表明:随着草地退化的加剧,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾、土壤含水量、地上生物量、地下生物量和植被高度显著下降;土壤容重显著上升;土壤pH、全钾在各个退化阶段没有明显差异;Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数整体呈下降趋势。土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾和土壤含水量与地上生物量、地下生物量存在显著的正相关;土壤容重与地上生物量、地下生物量呈显著的负相关;土壤pH与地上生物量、地下生物量呈负相关。因此,青藏高原高寒草地退化通过改变土壤理化性质而改变地上群落多样性和生物量,为阐明植被与土壤特征对草地退化的响应机制以及高寒退化草地的恢复提供了科学依据。

三江源区“黑土山”退化草地5种披碱草属牧草适应性研究

为筛选出适宜三江源区“黑土山”退化草地种植的多年生牧草,于2019年在达日县窝赛乡直却沟阳坡和阴坡种植5种披碱草属牧草,采用随机区组试验设计,对阳坡和阴坡不同披碱草属牧草的适应性、生产性能进行研究与综合评价。结果表明:阳坡和阴坡5种披碱草属牧草均能安全越冬并完成生育期收获种子;同一坡向不同草种,阳坡‘同德’短芒披碱草(Elymus breviaristatus‘Tongde’)、阴坡麦宾草(Elymus tangutorum)的地上生物量最多,分别高达908.88 g·m^(-2)和979.03 g·m^(-2);不同坡向同一草种,阳坡‘同德’短芒披碱草的地上生物量较阴坡增加了362.39 g·m^(-2);阳坡‘同德’老芒麦(Elymus sibiricus‘Tongde’)的种子产量较阴坡增加104.07 g·m^(-2)。将牧草高度、地上生物量、地下生物量、种子产量、千粒重用隶属函数法综合评价得出,阳坡‘同德’短芒披碱草和麦宾草,阴坡垂穗披碱草(Elymus nutans)和‘同德’老芒麦长势较好,综合价值较高,适宜在三江源区“黑土山”退化草地推广种植。

放牧和围封下黄帚橐吾型退化草地植物化学计量学及土壤养分特征的变化

近年来,以黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)为优势种的退化草地迅速蔓延,对高寒草地生态和生产功能产生了一定影响。本研究以青海省海晏县黄帚橐吾毒害草型退化草地为研究对象,采用野外调查取样和室内分析相结合的方法,测定放牧利用和围封下植物与土壤养分特征,以分析退化草地黄帚橐吾斑块中植物化学计量学特征及土壤养分对不同管理方式的响应。结果表明:1)禾本科植物的地上生物量在围封样地斑块内显著高于放牧样地斑块内(P<0.05)。2)放牧样地中植物的碳、氮、磷含量及其比值在斑块内外差异不显著,经过围封后,植物的氮含量和氮磷比显著低于放牧样地,碳含量和碳氮比高于放牧样地,且斑块内碳磷比和氮磷比低于斑块外(P<0.05)。3)放牧样地中斑块内土壤速效氮含量显著低于斑块外,围封后全氮和铵态氮含量相比放牧样地显著降低,且斑块内速效磷含量低于斑块外(P<0.05)。4)在放牧条件下,斑块内外微生物量碳、氮、磷含量差异不显著,经过围封后,斑块内土壤微生物量氮和碳含量相比放牧样地显著升高,且显著高于斑块外。因此,放牧样地中黄帚橐吾(L.virgaurea)与群落植物之间的养分吸收达到平衡状态,而围封措施通过改变群落结构影响养分平衡,进而提高优良牧草的竞争力。

玛曲高寒退化草地土壤-微生物特征及相互作用

以甘肃省甘南藏族自治州玛曲县4种不同退化程度的高寒草地为研究对象,测定和分析了土壤理化因子以及土壤微生物群落变化特征.结果表明:土壤含水量、土壤有机碳、全氮、全磷的含量随草地退化加剧显著下降(P<0.05),土壤pH值和土壤电导率的变化趋势则与之相反.通过高通量测序,分析得到在无、轻度、中度、重度退化草地的细菌、真菌OTU数量分别为1927、2011、2040、1798以及1492、1511、1383、1466个;无、轻度、中度、重度退化草地特有的细菌、真菌OTU数量分别为588、513、691、409和116、112、73、79个.土壤微生物群落细菌数量占明显优势,多样性随草地退化整体下降.土壤细菌的优势菌群变形菌门在中度退化草地上的相对丰度达到最大为45%;土壤真菌优势菌群子囊菌门在无退化草地上的相对丰度最大为89%.RDA分析中,土壤电导率、有机碳、含水量、全氮、全磷和pH值是影响土壤细菌的主要因子,土壤全磷、全氮和有机碳是影响土壤真菌的主要因子.

基于高分影像的黄河源青海片区退化草地识别

为明确黄河源青海片区草地退化状况,基于遥感信息技术对黄河源青海片区退化草地进行识别。结果表明:黄河源青海片区植被覆盖草地总面积96489.84 km^(2),有温性荒漠类、沼泽类、高寒草甸类、低地草甸类、山地草甸类、温性草原类、温性草原化荒漠类、高寒草原类等8个类型。提出黑土型、砾石型和岩石型“黑土滩”概念,并以植被覆盖度<70%作为退化草地识别标准,黄河源青海片区黑土型“黑土滩”退化高寒草地14239.47 km^(2),占草地总面积的14.76%;砾石型、岩石型“黑土滩”面积分别为2445.37 km^(2)和376.07 km^(2),分别占2.53%和0.39%;沙化草地5739.75 km^(2),占5.95%;重度沙化草地面积1516.35 km^(2),占1.57%。退化草地总体分类精度为98.93%,Kappa系数为0.9772。

西藏芒康山莽措湖退化草地中瑞香狼毒的植物性状:不同海拔和发育阶段影响

全球气候变暖与人类活动加剧的背景下,多年生毒杂草瑞香狼毒不断侵入高寒退化草地并成为其优势种。研究该物种的功能性状变异及生长繁殖策略可为退化草地健康功能的恢复与适应性管理提供基础数据和理论支持。据此,本研究分析了西藏芒康山莽措湖退化草地瑞香狼毒不同发育阶段(营养生长阶段和开花繁殖阶段)与三处海拔生境(4000m、4169m和4300m)下小枝功能性状及生物量分配的差异,并结合不同器官或部位的相关生长关系明确植物性状响应及生长策略的适应性。结果显示:1)不同海拔下植物叶片性状与生物量分配差异显著;营养生长阶段与开花繁殖阶段下,叶片数量、茎长和茎粗均在4169m海拔处表现出最大值(46.8片、62.1片;22.6cm、25.1cm;2.3mm、2.4mm),单叶面积、单叶质量则为最小值(0.91cm^(2)、0.23cm^(2);0.005g,0.004g);而繁殖阶段的花个数、总花生物量、总叶面积、总叶生物量均随海拔上升而增加,且在4169m和4300m海拔处显著高于生长阶段。2)低海拔处总叶生物量(0.211g>0.227g>0.213g)、茎生物量(0.179g>0.172g>0.213g)表现为营养生长阶段显著高于开花繁殖阶段。整体上,比叶面积在营养生长阶段与开花繁殖阶段均表现为随海拔上升而下降,花个数与总花生物量在低海拔处呈现最小值,表明低海拔处主要偏好于营养生长,通过增加叶生物量分配、提高光合产物积累效率来提高竞争力。3)海拔4169m处的茎生物量分配增加,且茎生物量与总叶生物量相关生长关系速率快于低海拔二者的生长关系,即为高海拔繁殖生长提供支持与养分运输。4)高海拔植物个体则偏向于繁殖生长,花的数量最多但单花质量最小,通过提高花的生物量分配以提高传粉成功率。总体而言,瑞香狼毒以低海拔偏好于营养生长、高海拔偏好于繁殖生长的策略来适应高寒生境,为其能不断侵入退化草地生境提供了一定的机理解释。

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。

黄土区典型退化草地40年封禁恢复过程研究

天然草地退化引起草地植被和表层土壤遭到严重破坏,将使草地植被天然恢复过程受到强烈抑制。为此,试验采用长期(40年)封禁恢复技术,探究了封禁后黄土区退化草地植被变化特征,揭示了退化天然草地封禁恢复后的生态环境效应。结果表明:随着封禁恢复时间的变化,退化草地恢复演替已经历了5个时间段;草地生物量的变化过程已呈现出由先增加到后降低的趋势,尤其是在封禁恢复的第20年生物量达到最高值为520.5 g/m^(2);直到封禁恢复的第25年出现以本氏针茅为建群种的草原群落,第25年之后优势种大针茅种群密度急剧增加,在封禁的第30~34年以大针茅为群落的优势种生长繁殖较快,从群落恢复进程看大针茅有替代本氏针茅的趋势,但大针茅为有性繁殖,受草地凋落物的影响在群落中持续时间较短;从自然修复的35年后,通过种间竞争—扩散—定居—稳定生长的几个作用机制,又形成了以本氏针茅为建群种的“亚顶级”群落。此外,封禁后的草地物种丰富度和多样性逐渐提高。综上,封禁有利于黄土区草地生态系统恢复,且随着封禁时间的推演,草地生态系统逐渐趋于良性循环。