内蒙古锡林河流域植被退化的格局及驱动力分析

草地退化是中国北方草原面临的主要生态问题。该文以1984和2004年草原植被群落调查数据为主要依据, 以优势种、建群种和群落类型及其比例的变化作为主要指标, 并与20世纪80年代的植被类型图比较, 分析了内蒙古锡林河流域草地的退化趋势及其空间分布。根据流域内草地退化的实际情况, 将其分为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5种退化类型。另外, 根据近20年前后草地植被变化的实际情况, 又划分了恢复和盐化两个类型。结果表明: 草地退化呈现明显的空间分布, 以锡林河为标志, 总体上从上游到下游退化程度逐渐加剧, 表现为浑善达克沙地进入锡林河的部分及沿河地区为重度退化, 锡林浩特市以北的区域, 尤其是流域的西北部, 已经达到了极度退化; 流域中部的白音锡勒牧场主要是中度退化; 轻度退化则均匀地分布于整个流域; 未退化类型多分布于锡林河的西部, 锡林河中下游地区由于农田退耕、草地围封出现了一定程度的恢复; 锡林浩特市以北沿锡林河植被的盐化程度较重。不同的植被类型退化程度也不同, 沙地灌丛植被轻度退化比例较高, 占植被的43%; 羊茅(Festuca ovina)草原和榆树(Ulmus pumila)疏林沙地中度退化草地的比重较高, 超过50%; 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原和无芒雀麦(Bromus inermis)杂类草草甸的重度退化面积达50%以上; 极度退化比例较大的有克氏针茅(S. krylovii)草原和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化草原。对于羊草(Leymus chinensis)草原, 以轻度和中度退化为主。导致不同区域和不同植被类型草地退化的原因也不尽相同, 从近20年的时间尺度来看, 过度放牧、不合理的居民点布局, 以及道路等是草地退化的主要人为驱动因子。研究结果还显示, 仅以生物量的变化来划分草地退化存在一定的局限性, 因此, 该文以群落优势种和建群种来表征草地的退化类型更具有客观性和实际的应用价值。     

内蒙古呼伦贝尔草甸草原的草地退化等级数量分析

采用样方取样方法实地调查内蒙古呼伦贝尔草甸草原的植物群落特征,利用植被和土壤数据,应用系统聚类分析方法对其草地退化等级进行定量划分.结果表明:(1)植被指标聚类可将草地划分为3个等级,即轻度退化、中度退化和重度退化草地,而利用土壤指标聚类则划分为2个等级,其中轻度退化和中度退化草地的土壤状况相似合为一个等级,重度退化草地为另一个等级;(2)随着放牧梯度的变化,植被和土壤都发生了变化,中度退化草地植被变化大,而土壤变化不大;(3)内蒙古呼伦贝尔草甸草原为同一草地利用单元,所划分的草地退化等级系列是由放牧引起的.     

氮素添加对内蒙古退化草原生产力的短期影响北大核心CSCD

不合理的土地利用方式以及气候变化导致我国草原生态系统普遍退化,主要表现在土壤养分降低、植被覆盖度减少、生产力下降。外源氮素添加是促进退化草原尽快恢复的一项重要措施,尤其是对那些退化较为严重的草原。该研究选取内蒙古东乌珠穆沁旗不同退化程度(轻度、中度和重度)的草原群落,于2014–2015年开展连续两年的氮素添加实验,设置对照(不添加)、低水平(5.0 g N·m^(–2)·a^(–1))、中水平(10.0 g N·m^(–2)·a^(–1))和高水平(20.0 g N·m^(–2)·a^(–1))4种氮素添加处理,探讨退化草原群落生产力在恢复过程中对不同水平氮素添加的响应。结果显示:(1)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落的地上生物量,分别比对照增加了53.1%、51.6%,氮素各水平添加对中度、重度群落地上生物量无显著影响;(2)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落中多年生根茎型禾草地上生物量,分别比对照增加了45.1%、47.7%,而多年生杂类草地上生物量分别比对照减少了37.4%、42.1%,但中度和重度退化群落各功能群生物量的响应不显著;(3)三种水平氮素添加对轻、中、重度退化群落物种丰富度在试验期间均没有显著影响。研究结果表明氮素添加有助于提高轻度退化草原中多年生根茎型禾草的生物量,进而提高群落的生物量,但多年生杂类草会被逐渐替代,导致生物量降低,可见施氮对草原恢复的影响取决于草原退化程度。     

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.     

内蒙古退化荒漠草原土壤细菌群落结构特征

用PCR-DGGE技术对不同退化程度荒漠草地土壤细菌群落结构的分析表明:不同退化草地土壤细菌群落结构发生了明显的变化。2006年夏季,不同退化草地土壤细菌的Shannon-Weaver指数随退化程度的加剧呈降低趋势,由高到低依次是:轻度退化、中度退化和重度退化草地。2007年夏季多样性指数随退化程度的加剧呈先降低后增加的趋势,由高到低依次为:轻度退化、重度退化和中度退化。对17个克隆进行了序列测定所得到的16SrDNA在数据库中的登录号为:EU327142-EU327157和EU327164。将其与Genbank数据库中的序列进行比对,结果表明这些序列与已知序列的相似性均在95%-99%之间。系统发育分析结果表明,内蒙古荒漠草地土壤主要细菌隶属于以下几个分支:拟杆菌纲(Bacteroidetes),酸杆菌纲(Acidobacteria),变形菌纲(Proteobacteria)的γ、δ类群和厚壁菌纲(Firmicutes)。其中,拟杆菌纲所占的比例为47%左右,为优势种。     

内蒙古退化荒漠草原土壤有机碳和微生物生物量碳含量的季节变化

为探明荒漠草原土壤有机碳（SOC）和微生物生物量碳（MBC）含量特征,分别在内蒙古达茂旗、四子王旗和苏尼特右旗设置样地,依次代表轻度、中度和重度退化草地,分析了不同样地表层土壤(0～20 cm)SOC和MBC含量变化及季节动态.结果表明：退化草地SOC和MBC含量均随草地退化程度增加而减小;除2006年夏季外,轻度、中度退化荒漠草地的土壤可培养微生物总数都高于重度退化荒漠草地;MBC含量和土壤可培养微生物总数均在夏秋季较高,春冬季较低.相关分析结果显示,SOC含量与MBC含量之间呈极显著正相关（P<0.01）,说明两者均可作为评价荒漠草原草地退化的敏感指标.     

荒漠草原沙漠化植物群落及土壤物理变化

沙漠化是草地退化最严重的形式之一。以空间代替时间的方法,通过对宁夏中北部荒漠草原沙漠化过程中植物群落特征和土壤物理特性的研究,探讨草地植物群落与土壤物理特性对沙漠化的响应机制。结果表明:(1)潜在沙漠化阶段草地以牛枝子、猪毛蒿、中亚白草为优势种,轻度沙漠化阶段草地以中亚白草、苦豆子为优势种,中度沙漠化阶段草地以狗尾草、虫实为优势种,重度沙漠化阶段草地以沙米、赖草、狗尾草为优势种,极度沙漠化阶段草地以沙米为优势种。(2)随着沙漠化程度的加剧草地植物群落生物量、Shannon-Wiener指数、丰富度指数、盖度均呈降低趋势,但轻度沙漠化阶段草地植被生物量比潜在沙漠化增加了23%。(3)草地沙漠化导致土壤容重和土壤粗砂粒含量增加,而土壤水分,土壤细砂粒和粘粉粒含量降低。荒漠草原沙漠化导致了土壤环境和植被明显退化,草地生产力明显降低。     

2000-2010年青海湖流域草地退化状况时空分析

青海湖流域属于高寒草地生态系统,草地退化状况是反映该流域生态环境状况的有效指标.在对青海湖流域退化草地分类的基础上,利用遥感手段获得流域退化草地的空间分布和变化信息.采用Markov模型、退化草地动态变化度、转类指数和景观指数对青海湖流域草地退化状况时空变化进行多角度分析.研究表明2010年青海湖流域草地状况良好,未退化草甸与未退化草原在整个流域占绝对优势,是流域面积的38％.2000-2010年期间,流域草地变化不大,退化草地转类指数为-0.0384;草地变化整体上呈极轻微退化趋势,在这11a期间呈现先退化、后改善的状况.流域内不同退化草地类别的空间景观格局表现比较稳定.青海湖流域的优势草地类别是未退化革甸,主要分布在流域中部,2000-2010年期间该类别的动态变化度为1.82％,没有发生大幅度变化,时空变化都比较稳定.中度退化草甸是退化最明显的类别,即使在流域草地呈改善状况的2006-2010年期间,有近7.4万hm2退化为重度退化草甸,占中度退化草甸转变为其他类别的65％.流域中与其他类别相互转换频繁,面积变化幅度最大的类型是轻度、中度退化草甸,及重度退化草原,在流域草地退化发生改善的2006-2010年期间,这3个类别的动态变化度达到15％-21％之间;空间上它们主要分布在流域西北部、青海湖北部以及环青海湖区域.     

退化高寒草原土壤有机碳时空变化及其与土壤物理性质的关系

利用网格采样法研究了藏北退化高寒草原土壤有机碳变化及与土壤物理性质的关系.结果表明：0～10和11～20 cm土层有机碳含量、有机碳密度及其土层差异均为：轻度退化草地＞正常草地＞中度退化草地＞严重退化草地;有机碳含量、有机碳密度年变化速率则呈相反趋势,且表层土壤有机碳变幅均明显高于其下层土壤.正常草地、轻度退化草地0～10 cm土层有机碳年累积量为0.018和0.003 g·kg.^-1,分别为11～20 cm土层年累积量的6.0和2.0倍;中度、严重退化草地0～10 cm土层年损失量达0.150和0.231 g·kg^-1,分别为11～20 cm土层年损失量的2.3和2.2倍.中度、严重退化草地有机碳年损失总量为正常草地和轻度退化草地年累积总量的38倍,有机碳年损失总量达7.87×10⁵ t C,且具有较大的潜在退化态势.土壤有机碳与5.0～1.0、1.0～0.5和0.5～0.25 mm团聚体含量,土壤有机碳与土壤容重、土壤含水量间均呈极显著或显著正相关.     

高寒草原土壤有机碳及土壤碳库管理指数的变化

高寒草原对高寒生态系统的稳定具有重大意义。为探明高寒草原土壤有机碳（SOC）、土壤活性有机碳（ASOC）变化,以及草地退化对土壤碳库稳定性的影响,对藏北高原正常、轻度和严重退化高寒草原表层（0-10 cm）、亚表层（10-20 cm）土壤进行了初步研究。结果表明：（1）轻度、严重退化草地各土层SOC、ASOC均呈不同程度的下降。其中,退化草地SOC的降幅均以表层最大,且各土层降幅均随草地退化加剧而下降;退化草地ASOC的降幅则均以亚表层最大,但各土层ASOC的降幅随草地退化加剧而提高。（2）正常草地、轻度和严重退化草地表层ASOC比率分别为16.8%、21.3%、16.6%,亚表层分别为21.8%、18.1%和16.0%;土壤碳库活度与ASOC比率的变化趋势完全一致。因此,轻度退化草地SOC的不稳定性主要体现在表层土壤。（3）退化草地表层、亚表层碳库管理指数（CMI）均呈显著下降,但表层降幅相对较低;与严重退化草地比,轻度退化草地不同土层CMI明显提高。（4）高寒草原环境中,正常草地、轻度和严重退化草地各土层SOC、ASOC间则均呈一定程度的负相关,表明土壤微生物对SOC、ASOC的影响和作用可能不同。     

锡林郭勒草原自然保护区土壤动物初步调查

土壤动物的生存、活动与栖息地环境密切相关。一方面栖息地生态因子决定着土壤动物的生存与活动;另一方面,土壤动物对土壤有机质的改变、土壤微生物的生存、植物的生长等诸生态因子的变化起着一定的促进作用。因此随着草原生态系统研究的日趋深入,土壤动     

内蒙古草原繁殖鸟类群聚组成之比较

利用 5月份温带草原鸟类繁殖期 ,在荒漠草原、草原、湿地、沙地和山地等植被 ,选取 1 1个面积 1 0 0 hm2 ( 50 0 m×2 0 0 0 m)同样大小的样区 ,由 3人各隔 1 50 m作平行的穿越线调查 ,并记录所见鸟类的种类与数量。同时 ,也在每一样区任取面积 1 m2 之植被样方 ,记载样方内植物的种类、垂直高度、覆盖度和植物鲜重。调查结果显示草原繁殖鸟类的种类不多 ,在无树的荒漠草原植被是 4～ 6种 ,草原植被在 5～ 8种之间 ,湿地植被 1 5种 ;在有树的沙地植被是 9～ 1 2种 ,山地植被 6种。鸟种多样性和丰富度指数不大 ,由大而小依序是沙地植被、湿地植被、山地植被、草原植被、荒漠草原植被 ;密度也不高 ,由大而小依序是无树草原的湿地植被、草原植被、荒漠草原植被 ,而后是有树草原的沙地植被、山地植被。鸟类食性分布方面 ,荒漠草原和草原植被以食杂性鸟类为优势 ;湿地植被以食虫性鸟类为多 ;沙地植被以食杂与食肉性鸟类为胜 ;山地植被以食虫和食杂性鸟类较多 ,并增加一些食肉性鸟类。     

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     

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。     

Calculation of microbial growth efficiency from15N immobilization

Microbial growth rate was estimated by multiplying¹⁵N immobilization by an estimated microbial C:N ratio. This growth rate, in combination with measurements of respiration, was used to calculate growth efficiency. Growth rates and efficiencies were calculated for grassland and cultivated soils of three textures. Calculated efficiencies (Y_c), assuming a microbial C: N ratio of 7, ranged from 32 to 54. Cultivated soils tended to have higher Y_c values than did grassland soils. This calculation depends on several hard-to-verify assumptions, but yields numbers that should be of great interest in comparative studies.     

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.     

利用草场健康指数监测典型草原的植被退化

利用表征群落总量、放牧退化的主成份和草场健康指数(Grassland Health Index,GHI)与样方光谱反射率之间的相关性,建立了GHI与可见光、红外光因子的回归模型。应用此模型结合TM卫星遥感数据计算GHI,并与同一TM影像的计算出的NDVI作对比研究。研究发现GHI在反映放牧等人为干扰因素对草原植被的影响效应方面比NDVI有明显的优点。此外,GHI对植被分布格局,特别是斑块结构有更好的显示效果。应用GHI到历史TM数据,对所研究地域的植被覆盖变化、农牧业的变迁模式等进行了定性研究。研究发现,有较长放牧史的过度放牧区的植被类型没有沿牧压梯度的规律性分布,而是呈随机斑块模式分布。     

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。     

半干旱黄土丘陵区多元化草地建设技术研究

针对黄土丘陵区草地退化,水土流失严重,草地畜牧业生产力低等问题,于1995～2002年在半干旱黄土丘陵区的安塞县进行了多元化草地建设试验研究。引种、驯化生态经济型优良草种20余种(包括品种、类型),建设高产、优质单播及混播人工草地和利用耐牧草种改良天然草地,为在半干旱黄土丘陵区充分利用水土资源,改良大面积天然草地,提高其生产力和生态、经济效益,及在退耕坡地建设人工草地,为促进农牧业可持续发展提供物质基础及科学依据。     

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.