江河源区人工草地及"黑土滩"退化草地群落演替与物种多样性动态

研究了“黑土滩”退化草地以及在“黑土滩”上建植的垂穗披碱草人工草地在第2～6年间植物群落演替及物种多样性动态。结果表明：随着演替的发生．两种不同类型草地群落的α多样性指数均呈现单峰变化趋势。人工草地群落的α多样性指数比“黑土滩”退化草地群落的低,建植第4年的人工草地群落和封育4年的“黑土滩”退化草地群落的各指数最高。两种不同类型草地草场质量指数也呈现先降后升的趋势,人工草地群落的草场质量和生物量比“黑土滩”退化草地群落高。从植物的生活型看．一年生植物被多年生植物替代。β多样性的时间动态反映出演替过程中,两种类型的草地群落2龄与5龄、6龄群落间的β多样性低,物种周转率高;2龄与3龄,5龄与6龄群落间的β多样性高．物种周转率低,4龄群落是过渡群落。在时间序列上可分为两个阶段．2～4龄主要是一年生草本的入侵．4～6龄主要是多年生草本的定居。     

青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化.结果表明:在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响.随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高(P＜0.05);随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低(P＜0.05);随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地.在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化.随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加(P＜0.05),而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加(P＜0.05),而繁殖枝则呈现相反的趋势.实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑.     

人工草地建植对三江源区退化高寒草甸土壤有机碳组分的影响

三江源区高寒草甸的退化正威胁着区域生态安全,如何恢复其土壤有机碳水平是治理该区域退化高寒草甸的关键。本研究以三江源区典型的退化高寒草甸及经其改建而来的人工草地(3年和7年)为对象,运用酸水解法将土壤有机碳库分为活性碳组分I、活性碳组分II和惰性碳组分,定量评估人工草地建植后土壤有机碳组分及其生物化学稳定性的变化特征。结果表明：各类样地土壤有机碳组分含量按照惰性碳组分、活性碳组分I和活性碳组分II的顺序依次递减,表明惰性碳组分是土壤有机碳库的主要构成部分;在建植人工草地3年后,0～30 cm土层的总有机碳、活性碳组分I和惰性碳组分含量均未发生显著变化,而活性碳组分II含量出现显著下降(P<0.05);相比之下,建植人工草地7年后,除土壤活性碳组分II含量未发生显著变化外,总有机碳和其他碳组分含量均呈现出增加的变化趋势;退化高寒草甸、建植3年和建植7年人工草地的土壤有机碳惰性指数分别为43.7%～48.4%、42.3%～48.9%和42.3%～53.4%,尽管建植7年人工草地的土壤有机碳惰性指数要高于其他两类样地,但仅在10～20 cm土层表现为显著差异(P<0.05)。综上表...     

高原鼠兔对退化草地植物群落结构及恢复演替的影响

2009 年4 月至2011 年9 月采用围栏封育和去除法,对去除高原鼠兔的处理组和鼠兔扰动(对照组)区域植物群落结构、物种组成和地上生物量进行了比较分析,旨在阐明高原鼠兔对草地植物群落结构和群落演替的影响。结果表明:去除高原鼠兔处理组和对照区域植物群落平均高度和种盖度逐年上升,均在2011 年达到最大值,平均高度分别为6. 5 cm 和4. 2 cm,二者差异极显著(F =127. 80,df = 1,10,P < 0.01),种盖度分别为126. 5%和117. 9% ,差异不显著;植物群落组成中,处理区域禾草和莎草地上生物量比对照区域分别增加了1 965.1% 和33. 2% ,二者差异极显著(F = 41. 29,df = 1,10,P < 0.001),豆科植物和杂类草分别下降了89. 9% 和30.7% ;处理区域植物群落生态优势度发生了显著变化,由以杂类草为主改变为以禾草为主,而对照组均以杂类草为主,变化不明显。相似性指数2009 - 2011 年在对照区域年间变化范围为0.7168 - 0. 7550,在去除高原鼠兔处理区域年间变化范围为0.6464 - 0. 6732;对照区域和处理区间变化范围为0. 5354 - 0. 8956。根据试验结果我们认为,高原鼠兔的扰动可以有效降低植物群落的平均高度和植物种盖度,但植物种类组成主要以杂类草为主,年间变化不明显,表明鼠兔的扰动延缓了植物群落的恢复演替。     

基于改进的Lotka-Volterra种间竞争模型预测退化高寒草地人工恢复演替结果

结合青藏高原地区黑土滩型退化高寒草甸改建成人工草地后恢复过程中植物群落组分的数量特征变化,基于中心差分法、相对误差热图、ODE算法等研究方法进行计算机模拟,对Lotka-Volterra种间竞争模型进行非线性化改进,建立了适于高寒草地人工恢复演替过程中的竞争效应预测模型,与经典的Lotka-Volterra种间竞争模型进行对比验证,实证了改进模型的可解性和准确性。并分析了改进的Lotka-Volterra模型的系统动力学行为,预测人工恢复植物群落各组分的竞争结局,判断人工草地恢复演替状况。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,栽培植物(垂穗披碱草或草地早熟禾)与原生植物在经历一个激烈的竞争阶段后逐渐趋于动态平衡,表明人工种植的垂穗披碱草、草地早熟禾等本土植物,可以促进青藏高原地区"黑土滩"型退化高寒草甸的有效恢复;(2)综合各分组的恢复演替阶段特征,可食牧草、栽培植物和顶极植物均从第7年开始竞争力呈现明显下降的趋势,因此建议在对人工草地的恢复管理中,7—10年间进行适度的人为干预,如施肥、灭鼠害以及适当去除有毒有害杂草等;(3)综合各类植物的竞争演替预测情况,均从第20年左右开始逐渐趋于动态平衡。因此,根据该模型分析,从生态恢复的角度来看,"黑土滩"型退化草地进行人工恢复至少需要20年以上,才能获得较为稳定的植物群落。     

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25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。阔叶杂草入侵是导致人工草地退化的一个重要影响因素。     

碱化草地群落恢复演替空间格局动态分析

对松嫩平原碱化草地1989年开始围栏封育的1hm^2样地9a间的空间格局进行了分析,结果表明：（1）不同物种斑块空间格局动态不同,在恢复演替各个阶段中的地位与作用也不同。（2）结论基本上支持了斑块化－稳定性假说。     

科尔沁沙地植物群落恢复演替系列种群生态位动态特征

以科尔沁沙地草地植被恢复过程不同阶段和不同演替时间的6个群落类型的取样为对象。研究了植被恢复过程群落演替序列主要种群的生态位动态特征。结果表明：演替过程每一群落类型优势种的作用明显,具有最大的生态位宽度。生态位宽度在演替序列的动态变化较好地对应着种群动态,生态位宽度是种群动态的一个间接测度。是种群在群落中的地位和作用的数量表达。能够较好地解释群落演替过程种群的环境适应性和资源利用能力。沙米、雾冰藜、狗尾草、差巴嘎蒿、猪毛菜、隐子草分别是演替时间为1a、3a、5a、12a、20a和30a群落的优势种群。在群落演替序列较高的生态位重叠是适宜生境斑块化和空间异质性的结果,同时也反映了演替序列群落的过渡性质以及群落结构的不稳定性。     

三江源区高寒草甸土壤与草地退化关系冗余分析

通过在高寒草甸设置研究样地、进行植物群落特征观测、土壤样品采集、土壤主要物理化学性质分析测定, 利用退化草地群落特征和土壤因子数据进行冗余分析, 对高寒草甸土壤因子与草地退化之间的关系进行探讨。 结果表明:不同退化程度草地沿冗余分析排序图第一排序轴分布, 第一排序轴反映草地退化程度的变化; 草地植物群落特征中与第一排序轴负相关且按相关程度大小排序的指标为植被覆盖度>地上生物量>多样性指数>均匀性指数; 第一、第二排序轴能够解释 90.3%的草地退化与土壤因子关系; 土壤温度、容重与第一排序轴正相关, 土壤含水量、全氮、有效氮、全磷、土壤有机碳与第一排序轴负相关, 有效钾、粘粒占比与第二排序轴负相关; 第一排序轴及所有排序轴所反映的土壤因子均与草地退化样地之间呈极显著相关关系(P<0.01); 不同土壤因子与草地退化之间关系密切程度不同, 土壤温度(r = 0.929)、容重(r = 0.915)、土壤含水量(r = –0.916)、全氮(r = –0.907)、有效氮(r = –0.859)、全磷(r = –0.809)、土壤有机碳(r =–0.662)等与高寒草甸退化相关程度更高且相关关系极显著(P<0.01); 土壤因子中筛选出土壤温度、 全氮等 9 个敏感性土壤指标, 能够解释 93.3%的草地退化与土壤因子关系。利用退化草地群落特征和土壤因子数据矩阵进行冗余分析能够综合反映土壤因子与草地退化之间的关系及相关程度, 筛选后的土壤因子能够作为高寒草甸草地退化的敏感性指示指标。     

苜蓿人工草地节肢动物群落的时间格局

调查了甘肃省庄浪县苜蓿人工草地节肢动物群落的组成及多样性变化,应用主分量分析和最优分割法对节肢动物群落的时间格局进行了研究。结果表明,苜蓿人工草地节肢动物群落的物种丰富度,多样性和均匀度指标在时间过程中的变化有明显的差异和规律性,6月下旬害虫和天敌的物种丰富度均达到最大值,但天敌的个体数量高峰明显落后于害虫,在时间变化过程中,影响节肢动物群落的主导因素和时间格局分化明显,根据研究结果,将苜蓿人工草地节肢动物群落在时间动态中的变化划分为5月上旬以前,5月中旬-6月上旬,6月中旬-7月中旬,7月中旬以后4个阶段,并结合气候,物候变化,分析了各阶段内主要害虫和天敌的发生特点,提出了害虫的治理对策。     

三江源区退化高寒草甸土壤真菌群落特征

为了明确高寒草甸退化演替过程中土壤真菌物种组成、群落多样性及功能结构等的响应规律,本研究采用高通量基因测序技术和FUNGuild功能预测,分析了三江源区未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化高寒草甸土壤真菌群落特征及其调控因子.结果 表明:高寒草甸土壤优势真菌为子囊菌门、担子菌门和被孢霉菌门.与未退化草地土壤相...     

典型草原自然恢复演替过程中植物群落动态变化

以内蒙古巴林右旗退化典型草原为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,探讨了在围封去除干扰条件下,退化典型草原自然恢复演替进程.研究结果表明,物种多样性在典型草原群落自然恢复过程中呈波动状变化,最高值出现在第6年,为3.3,随后又呈现下降趋势.丰富度和均匀度与物种多样性指数呈显著正相关,相关系数分别为0.848和0.912.地上生物量和物种多样性二者之间没有明显的线性关系,其相关系数为0.4813(P＞0.05).在演替的进程中,群落中主要植物种的优势地位发生了明显的替代变化.在恢复演替初期C4植物对地表的覆盖和有机物的输入起关键作用,而C3植物在后期对群落稳定起重要作用.1年生植物在典型草原恢复初期起着非常重要的作用,可覆盖地表,防止水土流失,并为群落输入大量养分,为其他植物定居创造了稳定良好的土壤环境.     

不同修复措施对黄河源退化高寒草甸植物群落与土壤养分的影响

为了揭示退化高寒草甸逆向转变的驱动因子,通过野外调查和室内分析相结合的方法探究了黄河源不同修复措施(施有机肥F、免耕补播N、施有机肥+免耕补播FN)处理高寒草甸植物群落特征、土壤理化性质和两者相关性的变化规律,阐明不同修复措施对黄河源退化高寒草甸植物群落与土壤养分的影响。结果表明：免耕补播显著增加草甸物种丰富度指数(P<0.05);施有机肥+免耕补播显著增加草甸植物盖度、总生物量、Shannon Wiener多样性指数和Pielous均匀度指数(P<0.05)。不同人工修复后草甸植物功能群地上、地下生物量变化趋势基本一致(除豆科)。和对照相比,莎草科,杂类草地上和地下生物量含量在N、FN处理分别降低83.04%、73.86%、30.43%、92.37%和96.51%、84.09%、85.68%、95.36%;禾本科地上和地下生物量含量在F、N和FN处理分别增加7.29%、23.45%、17.93%和6.04%、4.03%、10.52%;豆科地上生物量含量基本保持不变,地下生物量含量在F、N和FN处理分别降低24.43%、82.19%和42.61%。F显著增加土壤有机碳含量(...     

青藏高原高山嵩草高寒草甸不同退化阶段植物群落与土壤养分

选取西藏自治区拉萨市当雄县4块不同退化程度的高山嵩草高寒草甸,采用空间序列代替时间演替的方法,研究不同退化阶段高寒草甸的土壤理化性质和植物群落特征以及二者之间的相关关系。结果表明: 不同退化阶段高寒草甸的土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和含水量均随土壤退化程度加剧呈降低的趋势,而pH值呈现升高的趋势。中度退化草甸的植物群落高度、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数最大。群落盖度、总生物量均为未退化草甸最大、重度退化草甸最小。随着草甸退化程度加剧,莎草科生物量及比例下降,豆科和杂类草生物量及比例增加,禾本科生物量及比例先增加后减小;草甸植物群落地上生物量与土壤有机碳、全氮、全磷含量和土壤含水量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关。随着草甸植被的退化,土壤退化加重,最终表现为草地生产力显著下降。     

高寒湿地植物群落的物种多样性保护及生态恢复对策

以物种组成较为复杂的青藏高原东部地区玛曲县高寒湿地为背景．从恢复生态学角度,系统地探讨了影响湿地植物群落物种多样性与生产力变化的主要因素,从不同的时间和空间尺度研究了典型样区植物群落中物种多样性与生产力的恢复机理与过程,以及生境异质性对其的影响。结果表明：在导致湿地植被退化的人类干扰诸因素中．超载放牧是主要因素。该地区超载量高达24％;其次．气候变化对湿地物种多样性与生产力也有较大影响。典型样区的恢复试验结果表明：实行围栏轮牧、控制载畜量、鼠虫害防治和建植人工草地等人工综合措施,能使样区植被得以卓有成效的恢复与保护。其中．黄河滩地的植物群落中．物种丰富度从23种／m^2上升到29种／m^2;Shannon多样性指数从3．82上升到4．62;草场生产力(地上生物量)从729．2g／m^2上升到935．38g／m^2。阳坡和阴坡样地植被也有类同的恢复效果。在以上三类样地中．以滩地的生态恢复效果最为显著。据此,我们提出了相应的湿地物种多样性保护和生态恢复对策．即：加强自然保护区建设、协调人类活动与物种多样性保护的关系、严格控制载畜量、发展人工草地等主要措施与建设。     

浑善达克退化沙地恢复演替18年中植物群落动态变化

探讨了浑善达克退化沙地草地围封后流动沙丘的稳定程度 ,以及相应的群落特征随恢复进程的变化规律。采用空间序列代替时间序列的方法 ,从物种丰富度、生活型及功能型多样性等方面探讨了围封 18a(1985～ 2 0 0 3年 )过程中草地自然恢复演替进程。在这一过程中 ,物种多样性、丰富度和生物量随恢复演替先增加而后基本稳定或略有降低 ,呈抛物线型的变化趋势 (P<0 .0 0 1)。依群落特征变化 ,大致可将退化沙地恢复过程分为 3个阶段 :(1)流动沙丘向半固定沙丘转变的过程。在围封的前 2 a内 ,群落盖度增加 6倍 ,物种丰富度增加了 1倍 ,而物种多样性增加较缓慢 ;(2 )半固定沙丘向固定沙丘演替的过程。围封后 3～5 a内 ,尽管群落盖度只增加了约 2 0 % ,但物种丰富度和多样性显著增加 ,植物种类在 3a期间增加了 15种 ,是沙地恢复演替的关键时期 ;(3)固定沙丘稳定阶段。围封第 6 a后 ,群落总盖度、生物多样性、物种丰富度保持不变或略呈下降趋势。在恢复演替中 ,C4 植物在初期起先锋作用 ;而 C3植物在后期对群落稳定起重要作用 ;豆科植物尽管在群落中所占的比重较小 ,但可能对改善沙丘土壤养分方面起重要作用。从生活型多样性来看 ,1年生植物在恢复演替早期阶段对沙丘稳固起重要作用 ;而中后期群落则以多年生植物为     

青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。     

土壤细菌群落特征对高寒草甸退化的响应

为明确高寒草甸土壤细菌物种组成及功能结构对草地环境恶化的响应规律, 本文采用高通量基因测序技术对高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化草地土壤细菌的组成、格局和功能进行了研究。结果表明: 高寒草甸土壤优势细菌为酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、变形菌门和疣微菌门, 在土壤细菌中占比分别为16%‒18%、9%‒12%、12%‒14%、23%‒29%和11%‒12%。退化草地中土壤细菌物种组成明显改变, 变形菌门细菌丰度降低, 酸杆菌门和浮霉菌门丰度增加, 不同草地科水平细菌丰度差异因土层而异。草地退化对细菌Chao1指数无影响, 轻度退化提高了细菌Simpson指数, 重度退化草地土壤细菌Shannon-Wiener指数最高。Faprotax细菌功能分组以化能异养、硝化作用、亚硝酸盐氧化及硫代谢作用为主, 草地退化改变了微生物介导的碳循环、氮循环、硫循环、铁循环和锰循环。重度及极重度退化提高了细菌氨氧化功能作用, 降低了硫化物、亚硝酸盐氧化及尿素水解作用; 草地退化过程中细菌化能异养、芳香族化合物降解及反硝化作用功能等均呈先降低后升高的变化趋势, 中度退化阶段是微生物群落生态功能结构转变的拐点。高寒草甸退化改变了土壤细菌的群落及功能结构, 土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、全钾和有效氮磷比是土壤细菌群落及功能结构变化的主要驱动因子。     

短期增温对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响

采用增温棚模拟增温的方法,对比研究了青藏高原腹地典型高寒草甸和沼泽草甸在两种增温梯度条件下植物群落结构及植物生长对温度升高的初期响应。由于开顶式生长室(OTC)的增温作用,在整个生长季内,沼泽草甸月平均气温分别较对照提高2.98℃ (OTC1)和 5.52℃((OTC2),20cm处土壤水分分别减少了2.45%(OTC1)和3.44%(OTC2);高寒草甸月平均气温分别比对照升高了2.59℃(OTC1)和 5.16℃ (OTC2)。20cm处土壤水分分别减少了1.83%(OTC1)和7.71%(OTC2)。受温度升高及土壤含水量减少的影响,模拟增温2个生长季后,与对照样地相比,群落种群高度、密度、盖度、频度和重要值发生变化,群落结构也发生一定变化。增温处理使高寒草甸禾草和莎草盖度减少,杂草盖度增加,而使沼泽草甸中禾草和莎草盖度增加,杂草盖度减少。增温后,两种草甸总生物量均增加,但大幅度的增温条件抑制了高寒草甸的这种促进作用,而促进了沼泽草甸的这种促进作用。两种草甸的地下生物量主要分布在土壤表层,模拟增温使得高寒草甸的生物量分配格局向深层转移,但不明显;而使沼泽草甸生物量明显的趋向深层土壤中转移。