施肥对玛曲高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响

研究了施肥对玛曲高寒沙化草地物种丰富度、植被高度、物种多样性和生产力的影响。结果表明,施肥可增加物种丰富度和高度,其中施氮磷肥和施氮磷有机肥分别比对照的草地丰富度提高了42.9%和44.7%,植被高度平均提高4.5和5.6 cm。不同施肥处理对高寒沙化草地的Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数均有影响。氮、磷和有机肥混施后植物群落的Simpson指数和Shannon-Weiner指数与对照之间达显著或极显著差异,施氮磷肥后植物群落的Pielou均匀度指数与对照间差异极显著。不同施肥类型对高寒沙化草地地上生物量的影响不同,采用氮、磷和有机肥混施的方案可最大限度的增加沙化草地的地上生物量,比对照的增加2.5倍。从生物多样性和生产力增加综合考虑,氮、磷和有机肥混施为高寒沙化草地施肥的最佳处理。

玛曲高寒沙化草地植物生态位特征研究

研究高寒沙化草地植物群落特征和演替状况,对恢复生态环境、提高草地生产力具有重要意义。本文采用样方法对玛曲高寒沙化草地20个样地的植物种群进行系统调查,并计算其主要植物的重要值、生态位宽度和生态位重叠值。结果表明:该草地当前的优势种为异针茅(Stipa aliena);生态位宽度最大的是亚优势种高山唐松草(Thalictrum alpinum)和乳浆大戟(Euphorbia esula),为0.974,而优势种异针茅仅0.941,说明优势种并不具有最强适应能力和竞争力,在群落中的地位也不稳定;生态位宽度大的物种之间具有大的生态位重叠值,其中高山唐松草和乳浆大戟生态位重叠值最大,达0.987,与其他种群之间的竞争也较强,表明高寒沙化草地的演替方向将是杂类草取代禾草的优势地位,如不及时治理,草地将进一步退化。

高寒沙化草地不同灌木根际与非根际土壤氮素、有机碳含量特征

选取玛曲县高寒沙化草地人工种植的三种灌木,研究其根际与非根际土壤各种形态氮素、有机碳的含量特征及土壤pH的差异。结果表明,相对于非根际土壤,根际土壤有机碳的含量高出71.5%,而根际全氮含量平均低11.0%。三种灌木铵态氮含量均高于硝态氮含量;根际土壤对有机碳表现出更加明显的富集效应。土壤有机碳和土壤全氮、铵态氮之间均呈现显著相关(P<0.05),表现为线性关系;而根际与非根际土壤有机碳与硝态氮则均无相关性。

补播禾草对玛曲高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响

为了解补播对高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响,于2006和2007年在甘肃玛曲开展了多种牧草的草地补播改良试验。结果表明,补播对物种丰富度影响不明显,但使草群密度明显增大,补播后各处理Pielou均匀度指数、Simpson指数、Shannon-Weiner指数均减小,其中单播中华羊茅、混播中华羊茅和垂穗披碱草多样性指数显著减小。补播后地上生物量比对照显著增加,其中3种禾草混播后地上生物量增加了55.74%。补播使草地的经济价值得以提高,有利于高寒沙化草地的恢复和生态环境的保护。

补播对玛曲高寒沙化草地物种丰富度和生物量的影响

【目的】研究补播对玛曲高寒沙化草地物种丰富度和生物量的影响。【方法】于2006和2007年在甘肃玛曲高寒沙化草地进行禾草补播试验。【结果】补播当年物种丰富度增加,补播第2年物种丰富度下降。补播后,禾草类生物量一直占据主要部分,补播后地上生物量比对照显著增加。2007年生长季各处理的地上生物量均高于2006年,3种禾草混播处理对草地地上生物量的提高最显著。【结论】中华羊茅、草地早熟禾和垂穗披碱草3种禾草混播的处理可作为玛曲高寒沙化草地的补播组合。

补播禾草对玛曲高寒沙化草地各经济类群地上生物量的影响

为研究补播禾草对玛曲高寒沙化草地各经济类群地上生物量的影响,于2006年和2007年在甘肃玛曲高寒沙化草地进行了禾草补播试验。结果表明:补播禾草可增加高寒沙化草地草群高度和植被盖度。补播当年,莎草类地上生物量降低,禾草类地上生物量增加。补播第二年,各经济类群地上生物量都增加,禾草类的地上生物量增加最多,占到总生物量的50%左右。其中,中华羊茅(Festuca sinensis)、草地早熟禾(Poa pratensis)和垂穗披碱草(Elymus natans)混播的处理,禾草类和豆科类比对照分别高出34.56%和96.37%,是玛曲高寒沙化草地较好补播处理。补播作为改良天然草场的有效措施,对增加草群高度、覆盖度和提高草地地上生物量具有积极作用。

玛曲高寒沙化草地生态位特征及其施肥改良研究

为高寒沙化草地治理提供理论依据,本研究分析了玛曲高寒沙化草地植物群落特征,探讨施肥对物种多样性和生物量的影响。结果表明,异针茅为玛曲当前高寒沙化草地的优势种。生态位宽度最大的是亚优势种高山唐松草和乳浆大戟,而优势种异针茅的生态位宽度仅为0.941。在沙化草地植物群落中,优势种并不具有最强的适应能力和竞争力且地位不稳定。生态位宽度大的物种之间具有大的生态位重叠值,其中高山唐松草和乳浆大戟种群生态位重叠值最大,它们与其他种群之间的竞争也较强,高寒沙化草地的演替方向将是杂类草取代禾草的优势地位。施肥可增加高寒沙化草地物种丰富度,其中氮磷配施和氮磷有机肥配施分别比对照的丰富度提高42.9%和44.7%。氮、磷和有机肥混施后植物群落的Simpson指数和Shannon-Weiner指数与对照之间达显著或极显著性差异,施氮磷肥后植物群落Pielou均匀度指数也与对照之间达极显著差异;采用氮、磷和有机肥混施的方案可最大限度的增加沙化草地的地上生物量,比对照地上生物量增加2.5倍。从生物多样性和生物量增加综合考虑,氮、磷和有机肥混施为高寒沙化草地施肥的最佳处理。

高寒沙化草地中先锋灌木根系水浸提液对4种高原牧草的化感效应分析

以川西北沙化地生态修复治理过程中2种先锋灌木植物高山红柳(Salix cupularis)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为供体植物,中华羊茅(Festuca sinensis)、燕麦(Avena sativa)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(E.sibiricus)等4种高原优质牧草为受体植物,比较2种先锋灌木的根系水浸提液,对受体植物种子发芽率、幼苗生长以及抗氧化保护酶活性的化感效应的差异,为先锋灌木选择适宜伴生的经济牧草植物提供理论依据。结果显示:2种灌木根系水浸提液对受试植物生长均具有显著的化感效应,且基本表现出低促高抑的规律。(1)燕麦、中华羊茅、垂穗披碱草和老芒麦种子发芽率在沙棘和高山红柳根系浸提液为10和20g·L^(-1)时均得到显著提高,当浸提液浓度达80g·L^(-1)后基本表现出抑制作用,但只有沙棘浸提液处理下燕麦和中华羊茅达到显著水平。(2)2种根系水浸提液处理下燕麦和中华羊茅幼苗根系生长被完全抑制,但垂穗披碱草只在浓度为80g·L^(-1)时才出现抑制现象;当沙棘根系浸提液为20g·L^(-1)时对燕麦和垂穗披碱草的叶长和鲜重均有显著的促进作用,而高山红柳仅对中华羊茅具有显著促进效应。(3)沙棘根系浸提液为20g·L^(-1)时,对4种受体幼苗体内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均有显著或极显著的促进效应;浓度为20和40g·L^(-1)的高山红柳根系浸提液,能极显著提高燕麦和老芒麦的CAT活性以及中华羊茅的SOD活性,但浓度为40g·L^(-1)时对燕麦和垂穗披碱草SOD活性有显著的抑制作用;4种受体植物幼苗MDA含量变化趋势均基本与酶活性吻合,能较好地反映酶活性变化下其受到的氧化胁迫程度。(4)综合化感效应指数(SE)显示,垂穗披碱草对2种灌木根系水浸提液适应性最好,其抑制浓度均为80g·L^(-1);各浓度根系浸提液处理中,高山红柳对燕麦和中华羊茅的促进效应均高于沙棘,但沙棘对垂穗披碱草和老芒麦则表现出更强的促进优势。

施肥对玛曲高寒沙化草地主要植物种生态位的影响

采用样方法对施肥处理的玛曲高寒沙化草地进行了生态位特征的调查,计算了主要植物的重要值、生态位宽度和生态位重叠值。结果表明:对玛曲高寒沙化草地施肥第2年后,草地优势种为异针茅(Stipa aliena Keng),其重要值平均为0.31。高山唐松草(Thalictrumalpinum L.)生态位宽度为0.993,具有最大的竞争力,生态适应性较强,是草地的主要杂草。最大的生态位重叠发生在矮藨草(Scirpus pumilus Vahl)和乳浆大戟(Euphorbia esula L.)之间,生态位重叠值为0.995;其次是异针茅与高山唐松草之间,生态位重叠值为0.993。施肥使禾草类生长旺盛,杂草类的优势地位逐渐失去。

封育对玛曲高寒沙化草地生态位特征的影响

封育是玛曲高寒沙化草地重要的管理方式。为研究封育对玛曲高寒沙化草地主要植物种生态位的影响,对玛曲高寒沙化草地主要植物种进行生态位特征调查,计算主要植物的重要值、生态位宽度和生态位重叠值。结果表明:对玛曲高寒沙化草地封育2年后,草地优势种为禾本科牧草异针茅,其重要值平均为0.29。乳浆大戟作为高寒沙化草地的主要杂类草,生态位宽度为0.973。紫羊茅、优势种异针茅与杂类草乳浆大戟生态位重叠较大。说明高寒沙化草地经过2年的围栏封育,禾本科牧草有了较大的竞争力,草地植物群落发生良性演替,可食牧草的比例上升,草地经济价值有所提高。

施肥对玛曲高寒沙化草地地上生物量的影响

为研究施肥对玛曲高寒沙化草地地上生物量的影响,设置不施肥(CK)、施有机肥(O)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、施有机肥和氮肥(ON)、施有机肥和磷肥(OP)及施有机肥和氮磷肥(ONP)等8个处理,采用样方法对玛曲高寒沙化草地植被盖度和地上生物量进行研究。结果表明:在2006年和2007年,3种肥料混施处理(ONP)比对照盖度增加了7%,地上生物量均为最高。2007年施肥处理的地上生物量在不同生长季均比2006年显著增加。氮、磷肥和有机肥组合的处理(ONP)对增加高寒沙化草地的地上生物量效果最显著。

补播禾草对玛曲高寒沙化草地植物生态位特征的影响

研究了玛曲高寒沙化草地植物群落特征,探讨补播禾草对物种多样性和植物量的影响。结果表明,补播第2年各处理的重要值均以异针茅为最大,说明补播没有使异针茅的优势地位受到太大影响,异针茅为玛曲当前高寒沙化草地的优势种,乳浆大戟生态位宽度最大,为0.992,生态位重叠最大发生在紫羊茅和异针茅,以及紫羊茅和乳浆大戟之间,为0.997。补播后随着禾草种类数量的增加,能提高高寒草地的质量,是提高退化高寒草地生产力的有效手段。

生态恢复模式对若尔盖高寒沙化草地土壤微生物群落功能多样性的影响

若尔盖高原生态战略地位突出,在维持地区生物多样性、生态系统稳定等方面起到重要作用。研究不同生态恢复模式下土壤微生物群落功能多样性,有助于为在高寒草地以及全国其他类似地区实施退牧还草、退耕还林还草等生态环境重建工作提供科学依据。以若尔盖草地不同恢复模式下的土壤微生物群落为研究对象,采用Biolog微平板法对比研究了生态治理措施对沙化草地生态系统及其土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:人工生态恢复模式提高了沙化草地土壤微生物的活性,其中灌草间作模式下的恢复样地与自然恢复样地在稳定时二者的平均颜色变化率差值达到0.761;灌草间作模式下草地土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数分别为3.290、0.960和10.408,均比草地建植模式下高,该模式能为土壤微生物群落提供更多的生态位;灌草间作恢复模式下草地土壤微生物群落利用各类碳源能力较其他恢复模式高,碳水化合物和氨基酸类是若尔盖草地土壤微生物群落利用最多的碳源;采用灌草间作模式的人工治理方式,同时结合增加草地土壤中碳水化合物、氨基酸类等碳源含量的生物措施,可以高效地治理若尔盖高寒沙化草地。

青藏高原东部乡土植物对高寒沙化草地土壤性质的影响

以青藏高原东部高寒沙化草地为研究对象,通过比较分析狭叶红景天(Rhodiola rosea)、硬秆仲彬草(Kengyilia rigidula)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和高山红柳(Salix cupularis)4种乡土植物对沙化草地的土壤理化性质、土壤酶活性及微生物生物量的影响,旨在为高寒草地沙化地生态植被的重建与恢复选择适宜的治理植物提供理论依据。结果显示:1)种植4种植物治理恢复5年后,土壤含水量均有显著升高(P<0.05),土壤容重和土壤pH有不同程度的下降,垂穗披碱草处理下土壤含水量最高,与对照相较增加了357.70%;2)植被恢复显著提高了土壤中与碳氮磷循环相关的各种酶的活性(P<0.05),其中狭叶红景天样地中的土壤纤维素酶、过氧化物酶、蔗糖酶、蛋白酶和磷酸酶活性最高,分别为对照的3.19、1.98、3.22、1.87和4.59倍。3)种植4种植物治理恢复5年后,不同土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)均有显著提高(P<0.05),狭叶红景天的MBC、MBN和微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均为最高,分别为对照的4.39、3.46和1.27倍;4)种植狭叶红景天和高山红柳样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量呈极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)相关,种植垂穗披碱草样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量相关性较差。研究表明,4种植物种植5年后,狭叶红景天对高寒沙化草地的土壤特性改善更明显。

不同植被恢复措施下高寒沙化草地植被与土壤变化特征

草地沙化是青藏高原草地生态环境恶化的显著问题之一,为研究不同恢复措施对高寒沙化草地植被与土壤的影响,以沙化草地(DG)、人工草本恢复草地(AG)、人工灌丛恢复草地(AS)以及天然草地(NG)为研究对象,基于植被群落和土壤特征的变化及两者的相互关系,评价了不同人工植被恢复措施对高寒沙化草地22年的恢复效果。结果表明:(1)AG和AS分别使DG的地上生物量增加至109.21,1293.21 g/m^(2),但2种恢复措施的草本地上生物量均显著低于NG,而AG的植被群落物种丰富度比AS显著低31.48%(p<0.05)。(2)与DG的0—10 cm表层土壤相比,AG的土壤孔隙度、含水量、总碳和总氮含量分别显著提高7.94%,67.95%,22.09%和257.14%,AS的这些指标也分别显著提高6.41%,43.00%,17.18%和242.86%;但2种恢复措施的土壤碳氮养分含量均显著低于NG(p<0.05)。(3)AS和AG的土壤有机碳矿化总累积量分别比DG显著提高133.39%和116.96%,但均显著低于NG,2种恢复措施间无显著差异(p>0.05)。可见,人工植被恢复措施显著促进沙化草地植被以及土壤恢复,但灌丛恢复更有利于提高植被物种丰富度,而草本恢复更有利于增加沙化草地土壤水分。

高寒地区不同程度沙化草地土壤种子库特征

为了探明高寒草甸土壤种子库对其沙化过程的响应,调查并分析了高寒区玛曲未沙化高寒草甸、沙化草地和流动沙丘土壤种子库特征与动态变化。结果表明:1)高寒草甸沙化过程中土壤种子库共出现物种13科32种,返青期和枯黄期均为11科24种,但物种组成有一定差异;2)3种不同程度沙化草地0−15 cm土层种子库密度在返青期分别为3096.0、679.4和56.6粒·m−2,集中分布在0−5 cm土层,且种子库密度均随沙化程度增加而显著降低(P<0.05),在枯黄期低于返青期,但差异不显著(P>0.05);3)无论是返青期还是枯黄期,高寒草甸土壤种子库物种的优势度、多样性、均匀度和丰富度指数均随沙化程度的增加而降低,典型高寒草甸一旦沙化,种子库物种多样性就会锐减;4)3种不同程度沙化草地土壤种子库与地上植被的相似性均较低,在0~0.5,但枯黄期高于返青期。研究结果表明,土地沙化使得高寒区土壤种子库受损较大,高寒草甸一旦沙化其土壤种子库的数量和多样性就会锐减,地带性种群不宜生存而退出,自然恢复较为困难。因此,在高寒区沙化土地治理中,人工建立适宜的土壤种子库是有效恢复与重建草地植被的关键措施和途径。

高寒草地2种固沙灌木根际土壤碳氮特征

为研究不同固沙植物对高寒草地土壤碳氮的影响,通过野外调查选取川西北高寒沙化草地人工种植的2种固沙灌木(红柳,沙棘)根际与非根际土壤为研究对象,研究根际与非根际土壤总有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)及纤维素酶、蔗糖酶、脲酶的差异特征。结果表明,2种固沙植物根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量及酶活性均显著高于非根际土壤(P<0.05)。其中红柳根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量分别增加了124.24%,6.20%,116.67%,111.60%,264.21%;沙棘根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量比非根际土壤分别增加71.23%,33.01%,152.63%,172.79%,83.42%。红柳根际土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素含量比非根际土壤分别增加61.62%,97.73%,56.52%;沙棘根际土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶含量比非根际土壤分别增加150.23%,177.17%,80.00%。土壤碳氮养分和酶活性间关系紧密,其中土壤SOC,TN与土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性均呈极显著正相关(P<0.01);AN与纤维素酶呈显著正相关(P<0.05),与蔗糖酶、脲酶呈极显著正相关(P<0.01);MBC、MBN与纤维素酶、脲酶呈显著正相关(P<0.05),与蔗糖酶呈极显著正相关(P<0.01)。研究发现,川西北常见的2种固沙灌木中沙棘对土壤养分、微生物生物量及酶活性具有较大的积累和转化作用,但沙棘对沙化土壤养分积累效果更显著。因此,在沙化草地修复过程中应以种植沙棘为主。

灌丛对川西北高寒沙地土壤资源的影响

川西北高原是长江、黄河的重要涵水源区,且是南方农牧交错带的重要组成部分,因其高寒,生态系统异常脆弱。近年来该地因人为干扰过于频繁、气候变暖,草地退化、沙化严重。而土地退化的过程就是土壤资源时空分布的变化过程。该文从微观尺度上研究了灌丛与土壤资源空间分布的关系。以川西北高原红原县为研究区,用等距离取样法,在高寒沙化地中选择一典型的灌丛高原红柳,从灌丛根部开始每隔2米向外选点取0-20 cm土样13个,并分析了这些土样的土壤性状。利用SPSS软件对实验数据进行了统计、分析和比较,研究了这些土样各种土壤养分的空间异质性和相关关系。结果表明,土壤最大吸湿水和Ntotal、Navail的空间变异明显,他们的变异系数(CV)分别达到28.74%,67.54%和82.84%;相关分析还表明,除了Pavail和Ntotal之间有显著的正相关关系外,其他土壤养分之间的相关性都不明显。说明灌丛对高寒沙地土壤资源的异质性有明显的影响,其存在增强了土壤养分的变异性,有利于高寒草甸土壤养分的保持。

“川西北草地沙化治理生态经济新模式研究与示范”项目正式启动

2012年6月26日，四川省草原科学研究院作为“川西北草地沙化治理生态经济新模式研究与示范”项目的子项目承担单位，参加了由四川省科学技术厅、阿坝州人民政府主办的项目启动仪式，并与项目牵头单位科刨控股集团签订了子项目“红景天在高寒沙化草地生态适应性及沙化防治技术研究”的技术服务协议。

冻融循环对青藏高原腹地不同生态系统土壤细菌群落结构的影响

通过构建16SrRNA基因克隆文库,研究了冻融循环对青藏高原腹地北麓河的高寒沼泽草甸和高寒沙化草原两种不同生态系统土壤细菌群落结构的影响.结果表明:α-、β-、γ-和δ-变形菌门(α-、β-、γ-和δ-Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacte-roidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)为两个生态系统土壤共有的细菌类群,其中,变形菌门、酸杆菌门及浮霉菌门细菌为研究区域优势菌,而厚壁菌门(Firmicutes)为高寒沼泽草甸土壤所特有,疣微菌门(Verrucomicrobia)和绿弯菌门(Chloroflexi)细菌是高寒沙化草原土壤特有的细菌类群,表明青藏高原腹地两种生态系统土壤具有丰富的细菌多样性.冻融循环会降低区域土壤的细菌多样性,随冻融循环,高寒沼泽草甸和高寒沙化草原生态系统土壤放线菌门丰度均呈现下降趋势,但大部分细菌随冻融循环的变化在两种生态类型中呈现不同的变化规律,结果说明冻融循环对于不同生态系统土壤细菌群落结构的影响既存在相似性,也存在着较大的差异.