甘南亚高山草甸人工草地的演替和质量变化

甘南亚高山草甸不同时间建立的垂穗披碱草（Ｅｌｙｍ ｕｓ ｎｕｔａｎｓ）人工草地植物群落结构和草地质量变化及其原因的研究结果表明： １． 垂穗披碱草人工草地只有在播种后第二年的产量最高,而草地质量指数ＩＧＱ （ｉｎｄｅｘ ｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ）在七年生群落中最低; ２． 垂穗披碱草人工草地群落的种类数量和种多样性随年龄而增加,但其增加的模式各不相同; ３． 人工草地中垂穗披碱草地上部生物量的下降和草地质量指数的下降与土壤中速效磷含量的下降有关,而速效氮的含量对其影响不明显。因此,施磷可延长垂穗披碱草人工草地的使用寿命     

黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿人工草地土壤微生物和线虫群落特征

建植紫花苜蓿人工草地是黄土高原植被恢复的重要措施之一。土壤微生物和线虫群落特征是评价和调控植被恢复的生态环境效应的重要依据。本研究在宁夏南部山区选取不同种植年限(1、2、6和12年)的紫花苜蓿人工草地为研究样地,以农田和天然草地作为对照,探索黄土高原人工草地植被恢复过程中土壤微生物和线虫群落的演变规律及其影响因素。结果表明: 1)种植苜蓿显著提高了土壤细菌群落的Chao1、ACE和Shannon多样性指数,并在种植苜蓿后第6年达到最高,但在种植6年和12年后真菌群落多样性降低;随着苜蓿种植年限的增加,真菌群落组成从农田逐渐向天然草地方向演变;2)土壤线虫数量与细菌群落多样性的变化趋势相同,在种植苜蓿后第6年出现峰值,该时期线虫群落结构组成与农田较相似,苜蓿12年样地则更接近天然草地;随着苜蓿种植年限的增加,食细菌线虫、植食性线虫比例总体呈上升趋势,食真菌线虫、杂食/捕食线虫比例呈下降趋势,土壤成熟度指数(MI)逐渐减小,植物寄生线虫指数(PPI)和线虫通路指数(NCR)则不断增大;3)在苜蓿人工草地植被恢复过程中,土壤有机碳、全氮和速效磷对土壤微生物群落结构影响较大,并进一步影响线虫群落结构;细菌和真菌群落优势类群和多样性与线虫的不同营养类群及生态指数之间存在密切联系,表明微生物群落结构与多样性对线虫群落具有显著影响;在不同种植年限苜蓿草地中,植物的生物量与多样性的变化可能通过影响土壤微生物与线虫食物资源状况从而引起其群落特征的改变。     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.     

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.     

华北退化荒地建植豆类和禾本植物人工草地对土壤真菌群落结构和功能的影响

阐明植被恢复过程中土壤真菌群落的变化及其生态功能,对于制定科学有效的退化生态系统管理措施有重要参考价值。利用扩增子高通量测序技术和生物信息学分析解析了华北退化荒地自然恢复（对照组,CK）和建植豆科植物和禾本植物人工草地（分别为LG和GG处理）过程中土壤真菌群落结构和功能群特征差异。结果表明：（1）退化荒地土壤表层样品中共获取6315个真菌OTU,隶属于17门60纲145目347科896属,优势菌门为Ascomycetes、Mortierellomycota和Basidiomycetes,LG处理相较于CK的Basidiomycetes相对丰度明显升高,GG处理相较于CK的Mortierellomycota相对丰度明显提高。（2）土壤真菌功能群类型以腐生真菌为主,共生真菌次之,病原真菌占比最少。建植人工草地对腐生真菌和共生真菌相较于病原真菌的功能群组成影响更明显,并导致腐生真菌相对丰度升高,共生真菌相对丰度降低。（3）土壤真菌群落结构受植物物种丰富度、根系生物量等植被参数变化的显著（P<0.05）影响,且与土壤有机碳、总氮、速效氮、总磷等土壤养分水平显著（P<0.05）相关。本研究的结果有助于深入理解建植人工草地对土壤真菌群落结构和功能的影响,并为华北退化荒地植被恢复策略提供理论依据。     

松嫩盐碱草地西部的植物群落特征与土壤因子动态关系分析

应用逐步回归法,分析了5~9月松嫩盐碱草地植物群落的生物量、丰富度、多样性和均匀度与同月土壤因子间的关系。松嫩盐碱草地植物群落特征受若干土壤因子的共同影响,不同月份影响因子的变化较复杂。5~7月土壤盐分和养分共同影响着松嫩盐碱草地植物群落生物量,但是土壤盐分因子与群落生物量的相关性更明显（5月的Ca²⁺质量分数,6月和7月的Mg²⁺质量分数）。土壤盐分因子在整个生长季内对松嫩盐碱草地植物群落生物量的直接作用都大于土壤养分因子的。6月时影响松嫩盐碱草地植物群落丰富度、Simpson指数和Shannon指数的土壤养分因子增加,其中土壤全氮质量分数的直接作用是所有土壤因子中最大的。8月植物群落生物量、Simpson指数和Shannon指数仅受土壤盐分因子影响,其中生物量与土壤pH值以及Simpson指数与土壤碱化度都是极显著负相关,Shannon指数与土壤含盐量显著负相关。6~9月的松嫩盐碱草地植物群落均匀度也同时受土壤养分和盐分因子的作用,其中6月和9月时土壤盐分因子对群落均匀度的直接作用更突出。生长末期（9月）松嫩盐碱草地植物群落生物量与土壤因子间的关系以及生长初期（5月）植物群落均匀度与土壤因子间的关系都不明显。     

高寒草甸地区小哺乳动物群落多样性的初步研究

高寒苹甸地区的人工草场、半人工草场、次生杂类草草场和撩荒地中共有4个小哺乳类群落;根田鼠+高原鼢鼠群落;根田鼠+甘肃鼠兔群落;高原鼠兔+高原鼢鼠群落;长尾仓鼠+高原鼠兔群落。小哺乳类群落种的多样性与植物群落种的多样性无显著相关关系,而与植被的高度、盖度呈显著负相关关系。高原鼢鼠是各生境中的广布种。根田鼠与甘肃鼠兔在植被郁闭度高的环境中为群落的主要组成者;植被郁闭度低的环境中,高原鼠兔和长尾仓鼠是群落的主要成员。它们的空间格局主要反映空间环境条件的差异。     

生化他感作用与高寒草甸上人工草场自然退化现象的研究

细叶亚菊是海北地区垂穗披碱草人工草场上主要入侵杂草之一。本文探讨了垂穗披碱草和细叶亚菊草种间抑制与促进作用以及细叶亚菊各种代谢产物对垂穗披碱草种子萌发与幼苗生长的抑制作用。实验表明:在垂穗披碱草人工草场自然退化过程中存在着生化他感作用。牧草的自然退化速度与主要杂草入侵程度呈明显的相关性。     

黄河三角洲草地退化的研究

黄河三角洲位于东经118°7′—119°10′,北纬36°56′—38°12′;东自山东省小清河口,西至徒骇河口,以利津县宁海为顶点向渤海湾呈扇形分布。自50年代以来,随着国营及地方农场的建立以及人口的不断增长,这一地区的草地资源得到了广泛的开发利用。但是,由于一些单位只顾盲目地开垦草地和过度放牧、割草,30多年来整个黄河三角洲盐碱化、退化草地达6.67×10~4ha多,约占当地草地总面积的40%。本文研究了该地区草地退化的现状并就退化程度与累计开发时间的关系初步进行了数     

水淹干扰对羊草草地地上生物量影响的初步研究

为在一定程度上揭示水淹干扰后草地净初级生产力变化的机制,对松嫩平原羊草草地水淹干扰梯度上的地上生物量进行了测定和比较,并对经历水淹干扰后土壤水分及主要养分(N、P)的变化以及植被物种组成的变化作了比较分析。结果表明,轻度和重度水淹干扰样带的地上生物量显著高于未受水淹干扰的对照样带,分别高出对照样带89．54％和113.45％,表明水淹干扰消除了对草地生产力起限制作用的因素,使草地净初级生产力有了大幅度提高,水淹干扰首先改变了土壤的水分状况,而水分状况是限制草地生产力的最主要的因素,尤其是在干旱年份,消除了干旱对草地生产力的限制;土壤水分的增加导致土壤养分(N、P等)的有效性显著增加,消除了原来土壤养分匮乏对草地生产力造成的限制;在水淹干扰作用下,群落的物种组成由相对低矮的物种组合趋向于向形态高大的、具有更高生产力潜力的物种组合转变。     

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。     

放牧和刈割对内蒙古典型草原大型土壤动物的影响

采用连续3年全季节放牧、3种季节性轮牧、秋季刈割和不利用对照6种处理, 研究了内蒙古典型草原大型土壤动物群落特征.调查在春、夏和秋3个季节进行,共捕获大型土壤动物597只,隶属于2门4纲11目,49个类群.结果表明: 全季节放牧导致土壤动物的个体密度、生物量和多样性降低;而刈割的影响相对较轻,土壤动物的个体密度、生物量和多样性甚至有提高趋势.3种季节性轮牧处理中,夏季和秋季放牧2次处理对土壤动物群落个体密度、生物量和多样性等指标的负面影响较轻.刈割管理对退化典型草原大型土壤动物群落的恢复较为有利;夏季和秋季放牧2次处理对大型土壤动物群落的负面影响较轻,是较理想的草地可持续管理措施.     

陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地植物多样性研究

以陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地30个植被样点的样方资料为依据,以相对生物量为指标,对该地区群落植物多样性进行了研究。结果表明,该地区天然草地可划分为长芒草草原、次生杂类草草原和杂类草草甸草原3个植被类型,16个群落按放牧程度分为禁牧草地、轻牧草地和过牧草地3个层次。多样性指数显示草甸草原>长芒草草原>次生杂类草草原,轻牧草地>禁牧草地>过牧草地的趋势。放牧程度可能是影响该区域天然草地植物多样性的关键因素,出现海拔增高和降水增加多样性指数降低的趋势可能是放牧干扰的结果。相关性分析显示物种的Shannon-wiener和Simpson多样性指数与Shannon和Simpson均匀度指数间均呈显著正相关,而与生物量之间呈显著负相关。     

Biotic and Abiotic Properties Mediating Plant Diversity Effects on Soil Microbial Communities in an Experimental Grassland

Plant diversity drives changes in the soil microbial community which may result in alterations in ecosystem functions. However, the governing factors between the composition of soil microbial communities and plant diversity are not well understood. We investigated the impact of plant diversity (plant species richness and functional group richness) and plant functional group identity on soil microbial biomass and soil microbial community structure in experimental grassland ecosystems. Total microbial biomass and community structure were determined by phospholipid fatty acid (PLFA) analysis. The diversity gradient covered 1, 2, 4, 8, 16 and 60 plant species and 1, 2, 3 and 4 plant functional groups (grasses, legumes, small herbs and tall herbs). In May 2007, soil samples were taken from experimental plots and from nearby fields and meadows. Beside soil texture, plant species richness was the main driver of soil microbial biomass. Structural equation modeling revealed that the positive plant diversity effect was mainly mediated by higher leaf area index resulting in higher soil moisture in the top soil layer. The fungal-to-bacterial biomass ratio was positively affected by plant functional group richness and negatively by the presence of legumes. Bacteria were more closely related to abiotic differences caused by plant diversity, while fungi were more affected by plant-derived organic matter inputs. We found diverse plant communities promoted faster transition of soil microbial communities typical for arable land towards grassland communities. Although some mechanisms underlying the plant diversity effect on soil microorganisms could be identified, future studies have to determine plant traits shaping soil microbial community structure. We suspect differences in root traits among different plant communities, such as root turnover rates and chemical composition of root exudates, to structure soil microbial communities.     

黄土高原典型草原群落结构和土壤水分对划破的响应

划破是草原改良的基础措施之一,划破强度是划破措施的关键环节,划破对草原健康持续管理有重要意义。目前的研究主要集中在划破对植物群落结构和生产力的影响上,然而草原植物群落与土壤水分对划破强度的响应尚不清楚。在黄土高原典型草原开展不同程度的草地划破试验,探究不同划破强度（27.4%、46.3%和61.9%）对草地植物群落物种多样性、生物量和土壤水分的影响。结果表明：3个划破强度下划破带物种丰富度显著低于未划破带1-3种/m²,划破带和未划破带群落相似性分别低于整区23.85%-119.23%和44.43%-84.55%。地上生物量随物种丰富度的增加而增大,且地上生物量与Simpson指数和Shannon Weiner指数显著负相关。3个划破强度下未划破带地下生物量和总生物量分别高于划破带88.2%-134.6%、52.4%-67.8%、2.5%-16.6%和103.9%-152.9%、59.3%-75.8%、9.1%-22.6%。植物群落物种丰富度和地上生物量随划破强度的增加呈"驼峰"型曲线变化,当划破强度分别为43.7%-55.3%和43.8%-45.7%时,植物群落物种丰富度和生物量均最高。本试验阐明了划破对典型草原植物群落特征和土壤水分的作用机制,研究结果为采用划破措施实现草地培育和草原修复提供了科学依据,对保护草地生物多样性和提高生产力具有重要意义。     

Seasonal Dynamics of Microbial Community Composition and Function in Oak Canopy and Open Grassland Soils

Soil microbial communities are closely associated with aboveground plant communities, with multiple potential drivers of this relationship. Plants can affect available soil carbon, temperature, and water content, which each have the potential to affect microbial community composition and function. These same variables change seasonally, and thus plant control on microbial community composition may be modulated or overshadowed by annual climatic patterns. We examined microbial community composition, C cycling processes, and environmental data in California annual grassland soils from beneath oak canopies and in open grassland areas to distinguish factors controlling microbial community composition and function seasonally and in association with the two plant overstory communities. Every 3 months for up to 2 years, we monitored microbial community composition using phospholipid fatty acid (PLFA) analysis, microbial biomass, respiration rates, microbial enzyme activities, and the activity of microbial groups using isotope labeling of PLFA biomarkers (¹³C-PLFA). Distinct microbial communities were associated with oak canopy soils and open grassland soils and microbial communities displayed seasonal patterns from year to year. The effects of plant species and seasonal climate on microbial community composition were similar in magnitude. In this Mediterranean ecosystem, plant control of microbial community composition was primarily due to effects on soil water content, whereas the changes in microbial community composition seasonally appeared to be due, in large part, to soil temperature. Available soil carbon was not a significant control on microbial community composition. Microbial community composition (PLFA) and ¹³C-PLFA ordination values were strongly related to intra-annual variability in soil enzyme activities and soil respiration, but microbial biomass was not. In this Mediterranean climate, soil microclimate appeared to be the master variable controlling microbial community composition and function.     

喷灌对藏北高寒草地生产力和物种多样性的影响

通过3a(2008—2010年)的藏北高寒草地喷灌试验,研究了不同喷灌量对草地群落生产力和物种多样性的影响。结果表明,丰水年灌溉对藏北高寒草地的影响较小;而在相对干旱年份灌溉对高寒草地生产力和物种多样性影响显著。喷灌条件下高寒草地生物量显著提高,最高增幅出现在高水(GS)样地中,达到116%。喷灌明显促进物种重要值提高,其中灌木和阔叶杂草比例增加趋势更为明显。不同喷灌条件下优势物种相对重要值均有不同程度的降低,高水处理降低幅度最大。物种多样性方面,喷灌措施能够明显促进高寒草地Simpson指数和Shannon-weiner指数增加(P0.05),E.Pielou均匀度指数无显著变化(P0.05)。Shannon-weiner指数与生物量之间存在显著正相关关系(P0.05)。未来降水增多的气候条件可以减少干旱对高寒草地带来的负面影响,有利于提高草地生产力和维持草地物种多样性,促进高寒草地畜牧业健康发展。     

Responses of plant community biomass to nitrogen and phosphorus additions in natural and restored grasslands around Qinghai Lake Basin

Aims Plant biomass reflects the primary productivity of community vegetation, and is the main resource of carbon input in the terrestrial ecosystem. It is usually limited by nitrogen (N) and phosphorus (P) availability in the soil. Alpine grassland around Qinghai Lake Basin has experienced extensive land-use changes due to the cultivation of native grassland and vegetation recovery on cropped land. In this experiment, two grassland types were chosen, natural alpine grassland (NG) and its adjacent restored grassland (RG), to determine the responses of plant community biomass to N and P additions with different land-use. Methods NH₄NO₃ and Ca(H₂PO₄)₂·H₂O were added in a completely randomized block design, with medium levels of 10 g N·m^-2 and 5 g P·m^-2. Soil NO₃^--N and available P contents, and the plant community biomass were measured in the two grasslands. Two-way ANOVA was used to determine the effects of nutrient additions on all measured indicators, and regression analysis was used to analyze the correlations between plant biomass and soil NO₃^--N and available P contents.Important findings Results showed: (1) N and P additions both increased grass biomass in the NG, and significantly elevated the total aboveground biomass, with the promoting effect of N addition higher than that of P addition; N addition significantly increased both grass and forb biomass in the RG, and markedly promoted the total aboveground biomass, while P addition had no effects on the functional groups and total aboveground biomass (p > 0.05). (2) N and P additions both had no effects on the belowground and total biomass in the NG, whereas N addition significantly increased the total biomass by 34% in the RG, which suggested that the effect of N limitation on the vegetation primary productivity was stronger in the RG at present stage. (3) The aboveground biomass in the NG increased with soil NO₃^--N content (p < 0.05), and the above- and below-ground as well as the total biomass were all positively correlated with soil NO₃^--N content in the RG (p < 0.01). These results indicated that the plant growth in alpine grassland around Qinghai Lake Basin was prone to N limitation, and the effect of P limitation changed with land-use. Soil available N might be the key limiting factor for vegetation restoration and reconstruction in the RG. The “Grain for Green” project (the land-use policy) and atmospheric N deposition are benefiting both plant growth and C accumulation in the alpine grassland ecosystem around Qinghai Lake Basin.     

环青海湖地区天然草地和退耕恢复草地植物群落生物量对氮、磷添加的响应

植物群落生物量反映了植被的初级生产能力, 是陆地生态系统碳(C)输入的最主要来源, 往往受到自然界中氮(N)、磷(P)元素供应的限制。该试验以青藏高原环青海湖地区的高寒草原为研究对象, 探讨了天然草地和退耕恢复草地植被群落生物量对N (10 g·m^-2)、P (5 g·m^-2)养分添加的响应。N、P添加显著增加了天然草地禾草的生物量, 进而促使地上总生物量显著提高。退耕恢复草地禾草和杂类草的生物量对N添加均有一致的正响应, 从而促使地上总生物量显著增加174%, 群落地上和地下总生物量显著增加34%; 而P添加对恢复草地生物量各项参数均无显著影响。回归分析显示: 天然草地植物群落地上生物量随土壤中NO₃^--N含量的增加而增加(p < 0.05), 退耕恢复草地植被地上、地下和总生物量均与土壤NO₃^--N含量显著正相关(p < 0.01), 说明环湖地区高寒草原植物生长主要受N供应的限制, P的限制作用随土地利用方式的转变和群落演替阶段的不同而变化; 相比天然草地, 恢复草地在现阶段植被初级生产力受N的限制作用更强烈, 土壤中可利用N含量是限制其植被自然恢复和重建的关键因子。