基于三江源高寒草甸群落结构变化评估围栏封育对草地恢复的影响

围栏封育是三江源生态保护与修复主要措施之一,目前缺少基于多样地长时间序列监测数据和从植物群落结构变化角度来评估草地生态保护与修复成效的相关研究。基于多样地各经济类型群2005—2017年的地上生物量及其占总生物量比例数据,对比分析三江源草原围栏封育与放牧区植物群落结构变化差异,评价围栏封育对草地恢复的影响。研究结果表明围栏封育显著提高了地上生物量,在围栏封育期间地上生物量稳定,但群落结构出现恶化趋势,研究时段内禾本科和莎草科优良牧草生物量占比分别减少48.2%和23.9%,毒草增加了230.2%。同期放牧区禾莎草生物量占比先减少后增加,毒草杂草生物量占比先增加后减少,群落的种群结构改善可能与草畜平衡措施的实施有关。现有的持续围栏封育措施不可能但降低了草地的经济价值,也带来了一定的生态风险。因此基于草地实际产草量以及生态保护要求,确定更为合理的载畜量,实施更为精准的草畜平衡管理,应该比切断牲畜与草地关系的长期禁牧封育更为有效。     

松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤线虫的群落特征

2005年5月～10月对松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式样地进行土壤线虫调查,淘洗-过筛-蔗糖离心法提取土壤线虫,应用类群属数、个体密度、多样性指数和功能类群指数等多个群落参数,研究中度退化草地不同植被恢复方式间土壤线虫群落特征的差异.研究共捕获线虫13 713条,分别隶属于线虫动物门2纲7目24科40属,个体密度平均113条/100g干土.研究结果表明,不同植被恢复方式间土壤线虫群落特征存在一定差异,围栏封育和种植苜蓿均能明显改善中度退化草地土壤线虫群落环境,但围栏封育较种植苜蓿更能显著提高土壤线虫的个体密度和群落多样性.土壤线虫个体密度垂直分布,围栏封育样地线虫表聚性最明显,种植苜蓿样地表聚性次之,过度放牧样地表聚性最差,其夏季和秋季土壤线虫向土壤下层移动明显.此外,研究结果还表明,功能类群指数能够指示中度退化草地植被恢复方式间的差异,其中∑MI指数和PPI指数对于不同植被恢复方式下土壤线虫群落变化反映最敏感,根据功能类群指数统计,与围栏封育相比,种植苜蓿和过度放牧显著改变了土壤线虫群落中r-和k-选择植物寄生线虫的比例.对于松嫩草原中度退化草地,选择围栏封育方式可能更利于草地土壤线虫群落的恢复与重建.     

滇西北藏族地区不同管理方式的草地生物量的比较研究

用样方法比较研究了香格里拉县藏族村寨3种管理的亚高山草地物种多样性和生物量。在研究样地中,种植草地、刈草草地、放牧草地的植物物种数量分别是49种、24种、12种;地上生物量分别是169.2±69.5、228.0±48.3和100.2±35.6 g.m-2;地下生物量分别是767.7±264.2和1593.5±553.0 g.m-2、2593.6±894.3 g.m-2;地上地下生物量的比值分别是1∶4.5、1∶7.0、1∶25.9。认为藏族自由放牧的草地有减少植物物种多样性和促使生物量向地下转移的趋势,用围栏圈养的传统刈草利用方式是维持草地较高物种多样性和较高而且稳定的生物量积累的有效途径。     

荒漠草原植物多样性恢复与土壤生境的关系

为揭示荒漠草原围栏封育后植物多样性的恢复对土壤生境的响应机制,以围栏封育和适度放牧草地的灰钙土和风沙土生境植物群落为研究对象,采用方差分析和冗余分析（redundancy analysis RDA）方法,研究了围栏封育后植物多样性的变化及其与土壤生境物理和化学因子的关系。结果表明：（1）相对于适度放牧利用,围栏封育显著降低了灰钙土和风沙土生境植物多样性;随着封育年限的增加,植物多样性呈现显著,且封育的负效应随着封育年限的增加而增加;（2）两种土壤生境下植物多样性与生物量均表现为负相关。植物群落对灰钙土和风沙土两种土壤生境下表现出的不同点有：（1）灰钙土生境下,植物多样性与砂粒正相关,生物量与有机碳,全氮正相关;（2）风沙土生境下,植物多样性与有机碳,全氮正相关,生物量与电导率正相关。未来荒漠草原退化草地植物多样性恢复需要充分考虑不同土壤生境类型的影响,草地管理需要采取适度利用和封育保护相结合道路。     

短期围栏封育后再利用对草地植物群落的影响

短期围栏封育后再适度利用是当前生态治理工程中使用较多的草地恢复措施,明确其实施效果对后续生态工程的优化调整具有重要意义。目前关于围栏封育和放牧对草地影响的研究较为丰富,但鲜有研究探讨短期围栏封育后再利用对草地的长期影响。以京津风沙源工程2002—2005年间在锡林郭勒地区实施的围栏封育地块为研究对象,通过配对采样调查和遥感数据分析,开展围栏封育期和重新放牧利用期连续近20年的草地植物群落变化研究。结果表明,草地植被高度、覆盖度和地上生物量在3年的围栏封育期内迅速增加,重新放牧利用后这些指标虽有所下降但仍显著高于持续放牧草地,并最终达到稳定状态。2002—2020年间短期围栏封育后再利用地块的植被覆盖度(FVC)整体上呈不显著的增加趋势、净初级生产力(NPP)呈显著增加趋势,FVC和NPP呈增加趋势的地块比例在温性草甸草原区、温性荒漠草原区和温性草原区依次减少。总的来说,3年的围栏封育后再放牧利用对草地植物群落具有一定的恢复作用。     

围封对退化高寒草甸土壤微生物群落多样性及土壤化学计量特征的影响

围封对植被处于近自然恢复状态的退化草地有一定的修复作用,开展轻度退化草地围封过程中生物与非生物因素的协同互作研究是完整地认识草地生态系统结构和功能的基础.本试验对围栏封育10年的轻度退化草地的土壤化学计量特征进行了研究,同时采用高通量基因测序技术并结合Biolog-Eco方法,调查了土壤微生物多样性和功能的变化.结果表明:轻度退化草地实施围封后,土壤铵态氮含量显著升高,全钾含量显著降低,土壤有机碳、全氮、全磷、硝态氮、速效磷和速效钾则无明显变化.高寒草甸土壤微生物碳和氮在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著;围栏封育后草地土壤微生物碳氮比显著高于轻度退化草地.随培养时间的延长,高寒草甸不同土层土壤微生物碳代谢强度均显著升高,土壤微生物碳代谢指数在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著.高寒草甸土壤细菌OTUs显著高于真菌,轻度退化与围栏封育草地土壤微生物相似度为27.0%～32.7%.围封后,土壤真菌子囊菌门、接合菌门和球壶菌门相对丰富度显著升高,担子菌门显著降低,土壤细菌酸杆菌门显著低于轻度退化草地.土壤真菌和细菌群落组成在不同土层间差异较大,在轻度退化和围栏封育草地间仅有表层土壤真菌群落组成表现出较大差异.土壤细菌多样性受土壤全氮和速效钾影响较大,真菌多样性受地上生物量影响较大.土壤微生物对碳源利用能力主要受土壤速效钾影响.综上,长期围封禁牧对轻度退化草地土壤养分和土壤微生物无明显影响,且会造成牧草资源浪费,适度放牧可以保持草地资源的可持续利用.     

黄土高原半干旱区退化草地恢复与利用过程研究

草地退化表现为土壤和植被遭到彻底破坏,草地演替过程受到强烈抑制.实验采用长期(30年)封禁措施,定位监测退化草地从次生半裸地演变为近似原生植被(进展演替)的变化过程.结果表明,随着封禁时间的变化,退化草地恢复演替经历了4个阶段,群落盖度、植株密度、物种丰富度和多样性指数、地上生物量和地下生物量在草地群落恢复过程中逐渐增加,其特征变化出现的峰值均在封禁第20年(地下生物量峰值在第15年),其中地上生物量最高达520.5 g/m2;直到封禁的第20~25年,以本氏针茅为建群种的草原群落衰败退化现象明显,而大针茅种群密度剧增;在封禁的第26年以上以大针茅为优势的群落生长较为稳定,从目前群落演替进程看,大针茅有替代本氏针茅的趋势.另外,在草原沟道两侧以斑块状聚集分布有中旱生灌木,群落的演替进入了一个新的阶段.随着封禁时间的延续,退化草地从自然封禁恢复的0~26年,通过侵入-竞争-扩散-定居的几个演替阶段,目前形成以大针茅为建群种相对稳定的"亚顶级".虽然草地生物量有一定下降,但草地质量提高,物种多样性丰富,促进草地的进展演替.草地植物群落主要由禾本科、豆科和菊科组成;多年生植物、C3和旱生物种可以作为草地演替过程和植被恢复的指示物种.长期封育对草地物种更新和生态系统稳定性有负面影响,因此,合理的封育时间是草地生态恢复中非常重要的一个因素.本研究提出,在黄土区退化草地封育10~15年后可以开始进行合理的利用,例如通过两年一次刈割和轻度放牧(2只羊/hm2).本研究可为干旱区、半干旱区相似的退化草地恢复提供理论依据.     

高寒小嵩草草甸牦牛优化放牧强度的研究

高寒小嵩草草甸牦牛放牧强度试验表明:(1)不同放牧强度下各植物类群的地上生物量和总的地上生物量之间差异极显著,莎草科植物地上生物量的百分比组成之间差异极显著,禾本科和杂类草地上生物量的百分比组成之间差异显著,而且禾本科和莎草科(除对照外)植物的地上生物量及其百分比组成随放牧强度的增加而减小,杂类草的变化与之相反;(2)优良牧草比例和草地质量指数与放牧强度之间均呈负相关,而优良牧草比例的年度变化和牦牛个体增重的年度变化之间呈正相关;(3)群落的相似性系数随放牧强度的增加而减小.通过建立植被变化度量指标,认为优良牧草比例的年度变化是评价高寒小嵩草草甸放牧价值的直接度量指标,而相似性系数的变化和草地质量指数的变化与牦牛生产力没有明显的联系,不能反映草场植被放牧价值的变化,只能指示植物群落整体的相对变化程度;牦牛的放牧强度约为1.86头/hm2是小嵩草高寒草甸暖季草场可持续生产而不退化的最大放牧强度.     

封育对高寒草甸植物群落构成及生态位特征的影响

封育是天然草地管理的一种有效措施,利于草地生产力提高和退化草地恢复。该研究通过对青藏高原高寒草甸放牧和封育草地物种多样性、植被构成、植物种生态位特征、草地演替度等分析,解析高寒草甸植物种间关系及草地演替方向。结果表明:(1)封育显著降低了草地群落植物物种数以及α和β多样性指数,显著增加了草地1年生植物种数、地面芽植物种数和地上生物量。(2)放牧草地地上生物量以莎草科(59.7%)和禾本科(23.9%)为主,封育草地地上生物量以禾本科(85.0%)为主;放牧草地优势种为矮嵩草(Kobresia humilis)和线叶嵩草(K.capillifolia),封育草地优势种为垂穗披碱草(Elymus nutans)和早熟禾(Poasp.)。(3)放牧和封育草地的群落植物种重要值均与各自的生态位宽度变化规律一致。(4)草地植物种间竞争主要发生在不同科属植物种之间,封育增加了群落植物种整体生态位重叠值和植物种间竞争。(5)草地群落演替度为封育地放牧地,封育群落处于较稳定状态。研究认为,封育促进了高寒草甸由莎草+杂类草群落向禾草+杂类草群落演替。     

植被恢复方式对松嫩草原重度退化草地土壤线虫群落特征的影响

应用类群属数、个体密度、多样性指数和功能类群指数等群落参数,研究植被恢复方式对松嫩草原重度退化草地土壤线虫群落特征的影响．结果表明：围栏封育和种植碱茅均能明显改善重度退化草地土壤线虫群落环境,但种植碱茅较围栏封育更能显著提高土壤线虫的个体密度和群落多样性．各处理样地线虫个体密度和类群属数表聚性明显,其中碱茅样地个体密度表聚性更强．对功能类群指数的统计表明,种植碱茅和围栏封育均显著改变了土壤线虫群落中r-选择和k-选择植物寄生线虫的比例．与自由生活线虫相比,植物寄生线虫对重度退化草地植被恢复更敏感．种植碱茅更利于松嫩草原重度退化草地土壤线虫群落的恢复与重建．     

中国草地土壤生态系统固碳现状和潜力

以国内长期定位试验的数据为基础,评价了我国草地生态系统的固碳现状和潜力.分析发现,通过减少畜牧承载量等方法恢复退化草地,我国草地土壤的有机碳库可以增加4561.62 Tg C ,主要分布在内蒙古、西藏和新疆.草场围栏、种草和退耕还草3种草地管理措施的固碳潜力分别是12.01、1.46 Tg·a-1和25.59 Tg·a-1,总计39.06 Tg·a-1.2004年是我国草地管理投资较多的年份,种草、退耕还草和草场围栏的工程面积均有较大的提高,3种措施新增的固碳能力分别为5.70、0.38 Tg·a-1和3.09 Tg·a-1,合计9.17 Tg·a-1.     

早春和夏季氮磷添加对内蒙古典型草原退化群落碳交换的影响

过度放牧导致的养分“入不敷出”是我国天然草地大面积退化的主要原因之一, 而草地退化又显著影响了草原生态系统的固碳功能。能否通过补充土壤养分来恢复退化草地的固碳功能, 迄今相关研究较少。净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)是表征生态系统碳循环的重要指标。氮(N)和磷(P)是中国典型草原的主要限制性养分元素, 而草地退化进一步加剧了养分的限制。在退化草地上添加氮磷对碳循环的上述过程(NEE、ER和GEP)有何影响, 以及两种养分之间是否存在互作, 目前尚不清楚。为此, 该研究以内蒙古典型草原的退化草地为研究对象, 选择早春融雪期(4月)和夏季生长期(7月)两个时间节点, 设置不施肥(CK)、N添加(10.5 g·m^-2·a^-1, NH₄NO₃)、P添加(7 g·m^-2·a^-1, KH₂PO₄)和N、P共同添加((10.5 g N + 7 g P)·m^-2·a^-1) 4个养分处理, 探究早春和夏季氮磷添加对内蒙古典型草原退化群落碳交换的影响及其互作机制。结果表明: 1)在早春和夏季两个时期, 单独添加N或P对生态系统碳交换过程的影响均未达到显著水平, 而氮磷共同添加可显著提高NEE和GEP。2)早春(4月份)氮磷共同添加对NEE、ER和GEP的互作机制表现为正协同效应, 而夏季(7月份)氮磷共同添加对NEE、ER和GEP的互作机制表现为加性效应。为了恢复退化的典型草原的固碳功能, 氮磷共同添加比单一元素添加效果好, 且早春添加优于夏季添加。该研究对指导退化草地的恢复具有参考价值。     

上海虹桥机场土壤及草丛动物群落特征和鸟类关系研究

20 0 0年 4月至 2 0 0 1年 3月 ,对上海虹桥机场草地土壤动物和草丛动物群落的组成、数量和季节性变化特征进行了初步的研究。土壤动物有节肢动物门、软体动物门、环节动物门等 12个目或类。其中蜱螨目和弹尾目为常年土壤动物群落的优势类群 ,各占年总捕量的 19.75 %和 2 3.14 % ;蚯蚓、多足纲、等足目、膜翅目、鞘翅目为常见类群 ,5类全年占总捕量的 4 8.96 %。草丛动物有 15目或类。其中鞘翅目、直翅目、半翅目、同翅目、膜翅目、双翅目以及蜘蛛目为草丛动物群落的优势类群 ,占全年总捕量的89.6 3%。草丛动物类群数和个体数总体表现为 :7月 >9月 >5月 >4月 >12月 >3月。土壤动物和草丛动物的分布与生境密切相关。所捕的 2 2类草地动物中 ,可直接被鸟类捕食的有近 2 0类 ,主要为生活于草地常见类群中 ,因此 ,草地的生境以及草地动物的分布是吸引鸟类到机场栖息和摄食的主要原因。降低草高、减少结实的植物、控制土壤动物的密度是减少机场区鸟类数量的有效方法和途径。     

放牧强度对草甸草原生产力和多样性的影响

采用比较样地法研究了不同放牧强度对羊草草甸草原群落多样性和生产力的影响。结果表明:α多样性指数随放牧强度的增加表现为先增加后降低的趋势,其值在轻度放牧区最大,支持了"中度干扰理论";β多样性指数随放牧强度的增加而变大;不同放牧强度的草地植物种类相似性变差、草地地上净初级生产力与Alatalo均匀度指数具有显著的线性相关性(P0.05);放牧和气候对草地地上净初级生产力均有较大的影响,但二者的互作效应不显著(P0.05);不放牧不能持续维持草地的健康状况,但健康的草地状况可以有效地缓冲放牧和气候干扰,并能够维持较高的草地生产力和生物多样性。     

三种类型草地植物种间关联的测定与比较

植物种间关联的研究,对于进一步确定植物种间关系、揭示群落演替过程中植物种间替代关系的机制、草场退化和人工草地产量下降的原因都有重要意义。本文之所以选取三种类型的草地进行研究主要是考虑到由于一个群落从初期阶段到顶极阶段的演替需要十几年甚至几十年的时间,这样对于演替不同阶段植物种间关联的观测是困难的。故在本文中我们采用     

Restoring Brazilian savanna ground layer vegetation by topsoil and hay transfer

Tropical grassy biomes have been widely neglected for conservation and, after unplanned land use conversion, ecological restoration becomes urgent. The majority of interventions have been based on the misapplication of forest restoration techniques, because there are no validated techniques to restore the species‐rich ground layer. In search for innovative techniques to restore the herbaceous layer of the cerrado vegetation, we carried out an experiment based upon topsoil and hay transfer, in the state of São Paulo, Brazil. The restoration treatments were: (1) transfer of topsoil collected at the end of the dry season; (2) topsoil collected at the end of the rainy season; (3) transfer of hay collected at the end of the dry season; (4) topsoil + hay collected at the end of the dry season; and (5) control. We used an old‐growth grassland as source of material and as reference ecosystem to assess the efficacy of the restoration techniques applied to an area severely degraded after invasion by African grasses. After 211 days, hay transfer apparently inhibited germination and did not contribute to grassland vegetation recovery. Topsoil transfer, however, was effective at reintroducing herbaceous plants, including target species. The season of topsoil collection mattered: material collected at the end of the rainy season provided better results in terms of density and richness of the restored community than that from the dry season. The remaining challenge is to find sources of topsoil not invaded by exotic grasses in large enough amounts to support restoration initiatives without jeopardizing the source ecosystems.     

The persistence of calcareous grassland species in the soil seed bank under developing and established scrub

The relationships between the composition of the soil seed bank, the field layer vegetation, and the scrub canopy were investigated along a 69 m transect, grading from incipient woodland, through scrub, into intensively rabbit-grazed calcareous grassland. The results are used to assess the persistence of species associated with open calcareous grassland in the seed bank under developing scrub. Scrub age, composition and density, changed along the transect from the woodland to open grassland. A total of 35 forb and grass species were found in the field layer. The pattern evident in the scrub layer was also reflected in the herbaceous vegetation. The field layer in the most closed portion of the transect, where the scrub was oldest, was dominated by shade-tolerant species normally associated with woodland habitats. The abundance of these species decreased along the transect as the scrub age declined, and the field layer became increasingly dominated by species typical of open grassland. A total of 47 species germinated from the seed bank. Few species were recorded in the seed bank along the entire length of the transect. Overall, the seed bank was dominated by Hypericum perforatum and Centaurium erythraea, which accounted for 38.2% and 28.6% of emerging seedlings respectively. As with a number of similar studies, the composition of the seed bank had a low correspondence with the composition of the field layer vegetation. The results also emphasise that the composition of the seed bank can be viewed as an ecological palimpsest, with germinable seed of species from each stage of the old-field succession occurring in the soil. The seed bank is an important component in the re-vegetation of an area after disturbance such as scrub removal. This study supports the findings of previous research in showing that relatively few characteristic calcareous grassland species form persistent seed banks. The soil seed bank would therefore appear to be of limited value in the restoration of such grassland following scrub removal.     

Abundance,territory sizes,and pairing success of male Henslow's Sparrows in restored warm‐ and cool‐season grasslands

Henslow's Sparrows (Ammodramus henslowii) are known to breed in restored grasslands consisting of either warm‐ or cool‐season grasses, but additional information is needed concerning their breeding biology in these two types of grasslands. We compared the abundance, territory sizes, and pairing success of male Henslow's Sparrows in grasslands in west‐central Missouri in 2010 and 2011 using a paired‐treatment design, where warm‐ and cool‐season grasslands were located in close proximity. Selection indices indicated no apparent preference by male Henslow's Sparrows for either type of grassland, and the territory sizes and pairing success of males in cool‐ and warm‐season grasslands did not differ. In addition, we found no significant differences in habitat structure between these grassland types. Thus, our results suggest that the warm‐ and cool‐season grasslands in our study provided suitable habitat for Henslow's Sparrows. Other investigators have drawn similar conclusions for Henslow's Sparrows and for grassland birds in general, with the structural characteristics and, for some species, the size of grasslands being more important for grassland birds than plant species composition.     

南充高坪机场土壤及草丛动物群落特征和鸟类的关系

机场鸟类是机场安全的重大隐患,减少机场附近鸟类数量是机场安全至关重要的一环.2007年4～12月,对南充高坪机场3种生境土壤动物和草丛动物群落组成、数量和季节性变化特征进行了初步的研究.调查共获得土壤动物25类,其中蜱螨目、原尾目、线虫纲为土壤动物群落优势类群,占年总捕获量的71.88%;常见类群有弹尾目、线蚓科、腹足纲、膜翅目、双翅目、鞘翅目、蚯蚓、蜘蛛目,直翅目9类,占总捕获量的22.84%.地表草丛动物21类,其中半翅目、蜘蛛目、双翅目、腹足纲为地表草丛动物的优势类群,占年捕获量的65.7%;常见类群有直翅目、鞘翅目、同翅目、膜翅目、鳞翅目、革翅目、弹尾目7类,占总捕获量的31.2%.将土壤动物群落、草丛动物群落与肉食性鸟类进行相关分析,结果显示土壤动物群落变化与肉食性鸟类群落之间有一定关系;草丛动物数量与肉食性数量鸟类呈现一定正相关性,机场肉食性鸟类数量与直翅目数量呈显著的正相关关系(r=0.910,P=0.032).结合机场区域鸟类食性观察、分析,直翅目、腹足纲动物是机场肉食性鸟类数量的主要捕食对象,通过定期割草、消除腐草和杂物、喷洒农药控制地表草丛动物是减少机场区域肉食性鸟类数量的有效方法和途径.     

皇甫川流域退化草地和恢复草地土壤微生物生物量的研究

土壤微生物生物量常被作为植物所需营养元素的转化因子和资源库,是表明土壤发育状况和生化强度的一项主要指标。在内蒙古伊盟准格尔旗皇甫川流域,对退化草地和恢复草地土壤微生物生物量进行了研究。结果表明,土壤微生物生物量的垂直分布依次为0～10>10～20>20～30>30～40>40～50cm,随土层加深而递减;0～10cm土层细菌和丝状微生物生物量超过其他土层;恢复草地各土层中的土壤微生物生物量均高于退化草地;恢复草地的土壤微生物生物量与土壤肥力密切相关。