轮牧时间对荒漠草原土壤种子库特性的影响

探讨季节性放牧下土壤种子库的特性对荒漠草原合理利用具有重要作用。以宁夏荒漠草原为对象,通过封育(FY)、传统时间轮牧(FG)、延迟开始轮牧(YG)、提前结束轮牧(TG)、延迟开始并提前结束轮牧(YT)和自由放牧(ZY)处理,研究了0～5、5～10、10～15 cm土层土壤种子库物种组成、种子库密度、垂直分布、多样性及其与地上植被的关系,探讨了种子库与土壤环境因子的关系。结果表明: 研究区土壤种子库物种组成共有9个科21个种。土壤种子库物种组成以TG种子库种类最多,达13种,而FY和ZY土壤种子库种类最少,各8种。ZY土壤种子库密度显著高于FY、YG、TG、YT;FY的土壤种子库中多年生植物种子数量最多,达32.0%;ZY种子库中多年生植物种子数最少,仅为12.4%,主要以有性繁殖的一年生杂类草种子为主;土壤种子库主要集中于0～5 cm表层土壤,随着土层深度的增加,土壤种子库大小降低。土壤种子库的优势度和多样性均以FY最高,优势度、多样性和均匀度均以ZY最低。土壤种子库与地上植被的相似性总体较低,相比之下FG及ZY种子库与地上植被相似性较高,FY最低。土壤水分、有机质、全氮、全磷、土壤容重是影响土壤种子库的主要土壤因子。与传统全年自由放牧相比,季节性四区轮牧能使荒漠草原土壤种子库多年生植物种类、密度以及种子库物种丰富度、多样性和均匀度增加,虽作用不及长期封育草地,但对荒漠草原的利用与保护具有重要意义。     

内蒙古锡林郭勒克氏针茅退化草原土壤种子库特征

以内蒙古锡林郭勒地区克氏针茅(Stipa krylovii)草原不同退化等级群落为对象,研究克氏针茅退化草原可萌发土壤种子库特征.结果表明,随着草原退化程度的增加,不论是土壤总种子库还是持久土壤种子库,组成和密度均明显下降, 重度和极度退化草原土壤总种子库密度下降至仅为轻度退化草原的46.8%和11.1%.代表土壤总种子库的4月份取样, 轻度、中度、重度和极度退化草原各样地0～9 cm土壤种子库密度分别为2800、1278、1311和311粒·m-2;代表持久土壤种子库的6月底取样,4个样地土壤种子库密度分别为1667、967、334和167粒·m-2.多数植物土壤种子库主要分布在0～6 cm土层,各样地种子库密度随土壤深度的增加而减少,轻度、中度、重度和极度退化草原4月份0～6 cm土层种子库分别占总种子库(0～9 cm)的98.4、96.5、95.8 和85.7%.不同退化等级草原地上植被与土壤种子库的Sorensen相似性指数介于0.24～0.48.     

科尔沁草甸草地放牧和割草条件下土壤种子库研究

研究了科尔沁沙地草甸草地在放牧、割草两种利用方式下的土壤种子库的大小、组成及其与地上植被的关系．结果表明,在自由放牧下,土壤种子库密度为6158±1647粒·m^-2,在割草利用下,土壤种子库密度为8312±2540粒·m^-2．放牧干扰下,种子库组成以矮小、短命的一年生植物为主,其中一二年生植物占81．66％,占比例最大的前4种植物分别为虎尾草(38．55％)、灰绿藜(15．42％)、毛马唐(14．95％)和狗尾草(9．83％),多年生植物种子密度仅为1129±302粒·m^-2;割草干扰下,一二年生植物占68．08％,其中狗尾草占52．7％;而割草地多年生植物种子密度为2653±811粒·m^-2．放牧地土壤种子库密度与地上植物相关不显著;割草地土壤种子库密度与地上植物多度显著相关(r=0．76,P<0．01)．放牧地种子库的Shannon—Wiener指数、丰富度指数分别为2．96和2．98,明显小于割草地的3．10和5．09,表明自由放牧更易使物种多样性下降．     

放牧和围封条件下克氏针茅草原土壤种子库的比较

应用幼苗萌发法对比研究了我国北方农牧交错区克氏针茅(Stipa krylovii)草原在放牧和围封条件下土壤种子库的差异。围封样地的土壤种子库中记录有16个物种,其中禾草类6种,非禾草类10种;若以生活型划分,则全部为多年生植物;若以单子叶或双子叶植物划分,则单子叶植物9种,双子叶植物7种。放牧样地的土壤种子库中记录有13个物种,其中禾草类4种,非禾草类9种;多年生植物12种,一二年生植物1种;单子叶植物5种,双子叶植物8种。放牧样地土壤种子库的密度为(3 664±1 087)粒·m^-2,围封样地土壤种子库的密度是(5 139±1 848)粒·m^-2,差异显著。采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,围封样地和放牧样地分别是0.711 1和0.611 1。两个地点的全部种子中, 81.0%属于冷蒿(Artemisia frigida)、克氏针茅、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和砂韭(Allium bidentatum)5种优势植物,16.2% 属于二裂委陵菜(P. bifurca)、菊叶委陵菜(P. tanacetifolia)、猪毛蒿(A. scoparia)、冰草(Agropyron cristatum)和羊草(Leymus chinensis)5种常见植物,而其余9种植物的种子数只占2.8%。此外,通常作为优良牧草的豆科植物的种子数仅占0.6%。上述结果表明,在放牧条件下由于土壤种子库中一些重要物种的缺失或数量很少以及极不均匀的分布,可能会降低退化克氏针茅草原的自然恢复速度。我们建议采取补播这些重要物种并结合其它恢复措施来加快退化克氏针茅草原的恢复进程。     

科尔沁沙质草地放牧和围封条件下的土壤种子库

该文研究了科尔沁沙质草地在放牧和围封条件下土壤种子库密度、组成及其与地上植被的关系。结果表明:1)放牧草地植物种数22种,围封草地植物种数30种,围封使土壤种子库植物种数增加了36%;2)放牧草地土壤种子库密度为16 149±1 900有效种子数·m^-2, 围封草地土壤种子库密度为20 657±3 342有效种子数·m^-2,比放牧草地增加了28%。放牧和围封草地种子库组成密度均以一年生植物为主(分别占99%和98%的比例),多年生植物所占的比例很小;3)放牧草地种子库的Shannon-Wiener指数和丰富度指数分别为0.836 3和4.954 9,明显小于围封草地的0.968 2和7.226 0,表明自由放牧导致物种多样性下降;4)放牧和围封草地土壤种子库密度与地上植被密度均存在显著的相关性(p<0.001)。表明了随着土壤种子库密度的增加, 地上植被密度随之增加,放牧草地地上植被密度78%的变异可归结为土壤种子库密度的变异, 而围封草地地上植被密度58%的变异可由土壤种子库密度的变异来解释。     

荒漠草原土壤种子库对草地管理方式的响应

以宁夏中部不同封育年限(封育1a、3a、5a和7a)、不同放牧方式(中等强度自由放牧、中等强度4区轮牧)、补播改良(2006年补播沙打旺Astragalus adsurgens和紫花苜蓿Alfalfa stiva)及未封育等管理方式下的荒漠草原为研究对象,采用空间梯度代替时间梯度法,于2012年3月下旬用样线法采集土壤样品,采用温室萌发法,统计土壤种子库物种组成和种子数,研究了不同草地管理方式下的种子库与地上植被相似性、多样性等特征。结果表明:1)宁夏荒漠草原土壤种子库中共出现14种植物,分属6科14属,除牛枝子(Lespedeza potanimii)为半灌木外其余均为草本植物。多年生植物占土壤种子库植物总数的65.3%,一年生植物占土壤种子库植物总数的35.7%;多年生植物种子数量随封育年限增加而表现为下降趋势,封育1a和未封育草地最多;2)不同管理方式下土壤种子库和地上植被的共有物种数为2—6种,封育时间延长导致土壤种子库物种与地上植被相似性下降,土壤种子库和地上植被共有物种数有减少趋势,自由放牧降低了土壤种子库和地上植被的共有物种数,补播恢复的草地土壤种子库中未出现补播物种;3)种子库物种多样性与管理方式无明显的相关性;种子库物种多样性指数4区轮牧草地最高,封育7a草地最低,物种丰富度指数封育1a草地最高,均匀度指数自由放牧草地最高,补播草地最低。若荒漠草原仅依靠土壤种子库恢复自然植被,则不建议封育时间过久,需间以适当的干扰(放牧);补播外来种未对荒漠草原土壤种子库产生贡献,反而对乡土种产生了一定限制。     

草地利用方式对典型草原大针茅种群空间异质性的影响

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原为研究对象,以野外实地调查的数据为基础,采用半方差函数和克里格插值法,分析了割草(M)、放牧(G)和围封(CK)样地中大针茅种群(Stipa grandis)小尺度空间分布异质性。结果表明:大针茅种群密度表现为割草样地最高,放牧样地次之,围封样地最低(P0.05);其中围封样地大针茅种群的结构比为95.3%,具有较强的空间自相关性,而刈割和放牧样地大针茅种群的结构比分别为70.2%和62.5%,属于中等程度的空间自相关性,大针茅种群的空间异质性表现为割草样地放牧样地围封样地;通过拟合半变异函数图,得到围封、放牧和割草样地大针茅种群空间分布最优模型分别为高斯模型、球状模型和球状模型;围封样地大针茅空间变异主要受结构因素的影响而趋于简单化分布格局,割草和放牧样地大针茅空间变异受到结构因素和随机因素的共同作用而表现为密度较大的斑块和密度较小的斑块镶嵌分布格局。     

高寒干旱草原披针叶黄华植物群落土壤种子库与地上植被的关系

以祁连山高寒干旱退化草地披针叶黄华(Thermopsis lanceolate)群落为研究对象,采取野外调查取样和室内分析相结合的方法,对群落土壤种子库与地上植被的关系进行了对比研究。结果表明:地上植被物种共调查出15种,土壤种子库检测出植物18种,地上植被阿尔泰针茅(S.krylovii)、赖草(A.dasystachys)和扁穗冰草等可食草以及不食草披针叶黄华和阿尔泰狗哇花(H.altaicus)优势度明显,其它物种不明显;土壤种子库与地上植被物种组成的相似性程度较低;土壤种子库与地上植被中可食草的物种数多于不食草,土壤种子库的物种数均不小于地上植被中的物种数,地上植被中存在而未在土壤种子库中检测到的可食草物种有阿尔泰针茅和赖草,土壤种子库中存在而地上植被中未被发现的物种有早熟禾(P.annua)、灰绿藜(C.glaucum)、碱韭(A.polyrhizum)、酸模(R.patientia)、独行菜(L.apetalum)和秦艽(G.macrophylla);原生禾草物种在可食草功能群中生物量所占比例较低,毒杂草物种生物量所占比例增加显著,而土壤种子库的数量百分含量较低;可食草与不食草的生物量在植被梯度下的变化呈显著负相关(r=-0.940,P=0.018),而土壤种子库密度变化无相关性;可食草生物量变化与其土壤种子库密度变化不相关,不食草生物量变化与其土壤种子库密度的增加呈显著正相关(r=0.902,P=0.036)。     

放牧对荒漠草原克氏针茅种群和土壤生态化学计量特征的影响

该研究选取内蒙古荒漠草原,设计无牧区(NG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)3个处理,测定分析不同放牧强度处理5年后,优势植物克氏针茅以及土壤的C、N、P营养元素的化学计量特征及其协同关系,以揭示放牧生态系统养分循环的影响机制,为区域草地的利用以及修复提供理论依据。结果表明:(1)轻度放牧下荒漠草原的物种多样性均显著高于中度和重度放牧条件(P<0.05)。(2)土壤中C、N含量以及C∶N、N∶P、C∶P,均随着放牧强度的增加呈先升高后降低的变化趋势,土壤P含量随放牧强度的增加而升高。(3)随放牧强度增加,克氏针茅地上部分C含量降低,N、P含量以及N∶P先升高后降低,C∶P则先减少后升高;克氏针茅地下部分的C、N含量以及N∶P一直呈增加的趋势,P含量先减少后升高,而C∶N、C∶P则是与P含量规律相反。(4)与地上部分各元素含量相比,克氏针茅地下部分各元素含量及其比值与土壤中各元素含量的相关性更高,说明放牧条件下荒漠草原优势植物的根系与其所处的土壤环境具有一定的协同变化能力。     

蒙古克氏针茅草原生物量围栏封育效应研究

以自由放牧为对照,采用收获法和土芯法研究了围栏禁牧对蒙古国退化克氏针茅草原地上、地下部生长的影响,结果表明:(1)与自由放牧相比,围栏禁牧提高了退化草原地上生物量,以及地带性草原群落优势种克氏针茅的地上生物量比例和重要值,促进了退化克氏针茅的正向恢复演替;(2)围栏禁牧区与自由放牧区草地地下生物量都随土层深度增加而降低、符合指数函数或幂函数减小规律,围栏禁牧区0~10 cm土层的根系生物量占地下生物量比例高于自由放牧区,10~20 cm土层的低于自由放牧区,根系有向上层土壤聚集的趋势,有利于在干旱地区对有限降水的有效利用;(3)围栏1~3 a禁牧区地下部累计生产力显著高于同期自由放牧区。围栏禁牧是蒙古国退化克氏针茅草原改良的一种措施,但其提高地下生产力和生物量的效应也不是无限制的。