植被覆盖、放牧和季节对牧草种类组成和生物量的影响:以埃塞俄比亚南部Yabello牧场为例

Yabello牧场是埃塞俄比亚博拉纳的一个半干旱地区的牧场,目前面临着草场退化的严重挑战。植被覆盖的变化、过度放牧和季节性变化极大地影响了Yabello牧场的牧草组成和生物量。本文评估了植被覆盖、放牧和季节对Yabello牧场的牧草组成和生物量的影响。首先采用1 m×1 m的随机样方进行实验,根据植被覆盖类型和放牧变化选择样点,并对季节影响进行评估。使用SAS统计软件和MicrosoftExcel分析牧草组成、牧草高度和质量数据。本研究总共记录了26种草种,其中Chloris roxburghiana, Chrysopogon aucheri和Chrysopogon aucheri草种均表现出最高的平均单种覆盖高度和生物量产量。因此,建议将这些草种用于研究区域退化草地的恢复。研究结果还表明,植被覆盖类型、放牧和季节变化是决定牧草种类组成、牧草高度和生物量产量的关键因素。最后,研究结论还认为控制灌木丛植被并平衡放牧水平的可持续管理对于该地区的可持续牧草生产和生物多样性保护至关重要。     

评估白蚁对牧场退化的影响:以埃塞俄比亚南部的Yabello为例（英文）

由于气候和人为因素的影响,白蚁对Yabello牧场的入侵率不断增加。本研究旨在评估白蚁对牧场的影响以及在研究区域可能的管理措施。本文根据白蚁传播的程度选择Yabello区(Dida Tuyura,Danbal-Waccu和Arero等三个kebeles)进行调研,采用田野调查方法,将半结构化问卷应用于40个社区代表中,每个选定的kebele共有120名社区代表参加了访谈,获得了直接观察和非正式讨论的相关数据,以了解白蚁对牧场退化的影响及其变化趋势。根据收集的数据,对研究区白蚁入侵率的历史背景进行了评估。除了评估白蚁对牧草产品、建筑物和农作物产生的直接影响外,本文还讨论了环境和管理机制的联系。总体来说,Yabello牧场一直处于白蚁侵袭压力之下并且以惊人的速度增加。因此,为了尽量降低白蚁对牧场退化的影响,建议结合当地社区知识和科学管理系统采取适当的评价技术。     

沙质草地放牧和封育下物种丰富度和生物量关系的季节变化

研究了科尔沁沙质草地放牧和封育下植被盖度、密度、丰富度与地上生物量关系的季节变化。结果表明:放牧和封育草地4月的植被盖度、丰富度和生物量均低于生长旺季8月,而4月植物密度要高于8月;封育草地生长季盖度高于放牧草地,6月和8月生物量高于放牧草地, 4月和6月植物密度则低于放牧草地。封育草地8月物种丰富度与生物量呈极显著的负线性关系（p<0.01）;放牧草地植物密度与生物量4月表现出极显著的正线性关系（p<0.01）、8月为极显著的负线性关系（p<0.01）。放牧草地优势植物糙隐子草4月的密度和生物量呈极显著的正线性关系（p<0.01）、8月为极显著的负线性关系（p<0.01）;黄蒿和狗尾草8月的密度和生物量均呈极显著的负线性关系（p<0.01）;猪毛菜4月和6月的密度和生物量呈极显著的正线性关系（p<0.01）。封育草地达乌里胡枝子、猪毛菜8月的植物密度和生物量呈极显著的正线性关系（p<0.01）。持续放牧和季节变化及其二者的交互作用对植被盖度、密度和生物量均有重要的影响（p<0.05）;放牧通过影响草地生长季中的优势植物密度变化和生物量积累,引起了草地植物密度和生物量关系的季节变化,也导致生长季物种丰富度和生物量无显著关系;封育草地植物的竞争导致了物种丰富度和生物量关系的季节变化。     

科尔沁沙质草地植物群落的放牧退化及其自然恢复过程

 为了了解不同放牧强度对我国北方沙质草地的影响及其封禁停牧后草地植被的自然恢复过程,我们于1992—2006年在科尔沁沙地开展了草地放牧和封育试验,分析研究了人类放牧活动对草地植被的影响,比较了不同程度退化草地恢复速度及其所受气候变化影响。研究结果表明:①在科尔沁沙地,随着放牧强度的增加,草地植被受放牧影响的程度会加重,但只有持续重牧才会导致植被的严重退化,而且持续重牧对植被盖度、高度和草地生产力的危害程度要大于对物种丰富度和多样性的危害程度;中度放牧可以导致植被盖度、高度、生物量的轻度下降,但对物种丰富度、多样性没有不良影响;对于退化草地而言,持续轻牧可促进植被的有效恢复;②封禁停牧以后,草地原受干扰程度不同,其恢复的相对速度也不同,表现为原草地退化越严重,其恢复速度相对越快,而且是植被高度、盖度、生物量的恢复速度要大于物种丰富度、多样性和频度的恢复速度;③草地植被的恢复演替明显受到气候变化的影响,暖湿气候有利于植被的恢复,暖干气候对于植被的恢复不利。     

高寒杂草类草甸牧压梯度下植被碳密度季节动态及分配特征

比较分析了祁连山北坡高寒杂草类草甸夏季牧场牧压梯度下植被生物量季节动态及净初级生产碳量、现存碳量和地上地下碳量的分配关系。结果表明,牧压梯度下:1.地上生物量有一定的季节变化,但随放牧强度的增加季节变化幅度降低;枯落物量从生长期开始逐渐下降,生长末期有所增加,其中重牧和中牧条件下随时间进程比轻牧和封育措施下的减少量明显;地下生物量有不甚明显的季节变化;半腐殖质层生物量从生长季初期到放牧中期变化平稳,7月下旬开始有所下降,说明良好的水热条件影响下半腐殖质层生物量归还土壤碳的能力增大。2.净初级生产碳量大小依次是轻牧、中牧、重牧和封育,表明适当放牧对植被净初级生产碳量的提高有利,从其地下分配来看,封育所占比例小于80%,轻牧、重牧、中牧在80%以上。9月底测定结果表明,植被现存总碳量随放牧强度的降低而增大,轻牧和封育条件下植被的储碳能力强,利于土壤固碳能力的提高。     

基于植被盖度和高度的不同退化程度高寒草地地上生物量估算

由于气候变化和不合理的人类活动，20世纪80年代以来青藏高原高寒草地发生严重退化。地上生物量是评价草地退化的直观指标。通常采用植被盖度和高度来估算草地地上生物量，但草地退化后，植被盖度和高度与地上生物量之间的关系是否会发生变化目前还不清楚，这影响着退化草地生物量估算的精度。通过多元回归分析研究了青藏高原中部和东北部高寒草甸、高寒草原在不同退化程度下植被盖度和高度与地上生物量的关系。结果表明：（1）高寒草甸与高寒草原地上生物量整体上及不同退化阶段都没有显著差异（P>0.05）。（2）随着退化程度的加剧植被盖度和高度对地上生物量的影响也发生改变，体现在未退化阶段地上生物量主要受植被高度影响，退化后主要受植被盖度影响。（3）无论是高寒草甸还是高寒草原分退化程度的回归模型估算结果都较不分退化程度模型估算的生物量更接近实测值。我们建议在退化高寒草地研究中采用盖度和高度估算生物量时，根据退化阶段采用不同的估算模型。     

青海高寒草甸退化演替中的植被指数

随着气候变化和人为活动干扰,高寒草甸退化已成为青藏高原严重的生态环境问题,精准识别其退化程度并制定相应恢复策略,对实现高寒草甸可持续发展具有重要意义。目前,低空间分辨率MODIS数据为草地遥感监测的主要数据源,但难以满足景观破碎度或异质性较强地区的应用。本研究基于野外调查资料,利用多源遥感数据（MODIS、Landsat、Sentinel-2）研究不同空间分辨率归一化植被指数（NDVI）对高寒草甸退化演替的响应,为准确评估青藏高原高寒草甸退化程度提供依据。结果表明：（1）随着高寒草甸退化,植被群落优势种演化趋势为禾草—矮嵩草—小嵩草—杂草群落;植被高度和生物量先快速下降,然后缓慢下降或趋于稳定,植被覆盖度和NDVI的变化呈相反特征。（2）随着湿地草甸旱化,植被群落优势种从藏嵩草演变为矮嵩草或小嵩草,湿地旱化初期植被高度、生物量和覆盖度平均值略低于原生湿地,NDVI略大于原生湿地,差异不显著。（3）植被高度、覆盖度和生物量与Sentinel-2或Landsat的NDVI相关性均优于MODIS,说明Sentinel-2和Landsat的NDVI对高寒草甸退化演替过程更加敏感,采用该数据能更准确评估高寒草甸退化程度。     

放牧对高寒草甸地表特征和土壤物理性状的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择五种处于不同放牧强度的高寒草甸为研究对象,进行放牧对高寒草甸植被演替规律和土壤对放牧压力的响应过程研究,为合理利用和提高草地生产力提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,高寒草甸地上生物量呈急剧下降趋势,由禾草草甸的646.24 g/m2下降到小嵩草草甸的328.16 g/m2,容重逐渐减小;在小嵩草草甸阶段地表逐渐出现塌陷和裂缝,0~10 cm土层中根土体积比逐渐变大;土壤的质地类型发生变化,由禾草草甸粘壤土转变为壤质粘土;放牧强度对牧草返青开始时间和生长期都没有影响,但在重牧处理时,非生长季地温降低程度很明显。     

1998~2008年中国东部沿海植被覆盖变化特征

基于1998~2008年的SPOT-VGT数据,利用CVA、一元线性回归、Hurst指数等方法分析中国东部沿海植被覆盖变化特征及趋势,并编制植被覆盖退化特征图谱。研究表明:植被覆盖总体呈上升趋势,高变化和中变化区比例合计达26.23%;与此同时,退化区也大量分布;植被覆盖变化的自相似性和长程依赖性突出,区域尺度Hurst指数高达0.84,增长趋势可持续,像元尺度Hurst指数普遍较高,但空间格局比较复杂;未来植被覆盖趋于恶化的面积约占10.58%,三大都市圈及部分海岸带区域严重退化并将持续退化,众多中小城市周边中度退化并将持续退化。     

放牧强度对科尔沁沙地沙质草地植被的影响

为了研究科尔沁沙地沙质草地在不同放牧强度下植被特征的变化规律,比较了围封、中度放牧、重度放牧3种条件下的植被盖度、群落组成、物种多样性、地上/地下生物量和凋落物量等植被特征的变化特征。结果表明:(1)围封、中度放牧和重度放牧沙质草地的优势植物均为一年生植物,但围封和中度放牧中多年生禾本科植物优势度高于重度放牧,重度放牧沙质草地一年生植物所占优势度最大;(2)放牧强度对沙质草地植被盖度、地上生物量及凋落物量有显著影响。随着放牧强度的增加,植被盖度、地上生物量和凋落物量均降低;(3)围封、中度放牧和重度放牧沙质草地物种丰富度及多样性差异均不显著;(4)放牧强度和土壤深度及其交互作用均能影响地下生物量。随着放牧强度的增加,总的地下根系生物量减小。而重度放牧草地中, 3个土壤深度间地下根系生物量差异不显著。放牧改变了沙质草地植物群落的组成、极大降低了植被盖度和生产力;尤其是重度放牧急剧增加了一年生植物的优势、且对浅层根分布的减少影响最大。     

微生境尺度上放牧退化草原群落特征与土壤有机质的空间分异性

 格局和过程与异质性有关。以呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度下的演替群落为对象,开展群落植被空间分布格局及土壤有机质空间异质性研究。结果显示,不同放牧强度样地群落结构和群落种类组成存在明显差异。轻度放牧样地样方内有8种植物,群落优势种为克氏针茅（Stipa krylovii）;中度放牧样地样方内有12种植物,群落优势种为糙隐子草（Cleistogenes squyarrosa）;而重度放牧样地样方内只有7种植物,群落优势种为多根葱（Allium polyrhizum）。随放牧强度的增强,植被地上生物量及其变异系数逐渐降低;土壤有机质含量表现为轻度放牧>中度放牧>重度放牧,而其变异系数表现为中度放牧>轻度放牧>重度放牧。从植被地上生物量和土壤有机质含量变异函数分析来看,随放牧压力的增大,植被地上生物量空间自相关性增强,空间异质性变大;土壤有机质含量空间分布自相关性先增强,然后减弱,空间变异性先变大,然后变小。在10 cm×10 cm的微尺度上,重牧群落植被地上生物量和土壤有机质含量之间表现出明显的相关性（P<0.05）。     

退化沙质草地土壤种子库和地上植被对封育的响应机理

从植物种和植物功能类群两个水平系统探讨退化沙质草地土壤种子库和地上植被对短期封育管理响应机理的研究尚不多。以内蒙古东部的科尔沁沙地退化沙质草地为研究对象,采取随机样方法对禁牧6 a的封育区及与其相邻的自由放牧草地的土壤种子库和地上植物群落的物种密度进行了比较研究,草本植物群落被区分为一年生禾本科植物、非禾本科一年生植物和多年生植物3个主要功能类群。利用测定数据,分析研究了短期禁牧封育对土壤种子库和地上群落不同植物种和各植物功能类群的生态恢复作用机理。主要研究结果是：①短期封育显著促进了退化沙质草地植被的生态恢复,但发现土壤种子库和地上植被对禁牧的响应模式和机理存在明显差异,短期禁牧使土壤种子库中所有3个植物功能类群的密度均得到显著提高,而仅提高了地上植被一年生禾本科植物和多年生植物两个类群的密度;相反,禁牧显著提高了地上植被所有3个功能类群的物种丰富度和多样性,仅提高了土壤种子库中多年生植物类群的物种多样性。②短期禁牧显著增加了地上植物群落组成中可食和优良牧草的比例,提高了草地的经济利用价值。主要结论是：短期禁牧封育是一种经济有效的提高退化沙质草地植被多样性、生产力及对植物群落物种组成和草地品质进行优化调控和改良的重要草地管理手段。研究建议,今后应重点开展不同禁牧时间下对退化沙质草地土壤种子库和地上植被多样性、生产力及其物种组成变化影响的长期生态学控制实验研究。     

放牧对内蒙古草原植被群落特征的影响（英文）

近年来,畜牧业的持续增长导致了内蒙古草原生态系统的严重退化。以往的放牧实验表明,放牧对全球植被类型存在着广泛的影响,但目前仍然缺乏研究来识别区域特定植被群落对放牧的响应。本文对内蒙古不同类型草地在不同放牧强度和放牧时长下的植被盖度(VC)、植被密度(PD)、总生物量(TB)、地上生物量(AGB)、地下生物量(UGB)和Shannon-Weaver指数(SI)进行了Meta分析。结果表明,放牧显著降低了VC、TB、AGB、UGB和PD值。放牧对内蒙古草原生物量产生的负面影响高于全球而低于全国平均水平。在中等放牧强度和时长条件下,内蒙古草甸草原TB值补偿性生长增加了40%。荒漠草原和草甸草原的SI与放牧强度呈负相关。放牧期间AGB、PD和SI的变化百分比与试验年的平均气温呈二次方关系。随着试验年年平均降水量的增加,放牧对UGB和SI的负面影响先减小后增大,放牧对VC的负面影响呈三次方关系。     

生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的影响

生物土壤结皮广泛分布在干旱半干旱地区与寒区荒漠,是荒漠生态系统的主要组成和景观特征之一,其重要性已被大量的研究报道所证实。然而,关于生物土壤结皮与昆虫种类多样性之间关系的研究却很少。本文以腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区半固定沙丘柠条－油蒿群落和固定沙丘柠条－油蒿群落为观测样地,选择具有不同类型生物土壤结皮分布的植被群落为观测样方。昆虫的调查采用100 m×100 m的样方,利用样筐和网捕法收集昆虫,记录昆虫数量,采集标本在室内进行鉴定。结果表明:与无结皮覆盖的植被区相比,生物土壤结皮在地表的覆盖显著地增加了昆虫的多样性和种的丰富度,其中以苔藓和地衣为主的结皮覆盖的植被样方中昆虫种的多样性和丰富度显著地高于以蓝藻和藻类为主的结皮样方。生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的贡献可能是由于稳定了土表、改善了植被系统中的土壤环境,为昆虫,特别是幼虫阶段提供相对适宜的土壤生境或部分食物来源。     

珠穆朗玛峰国家自然保护区南北坡植被覆盖变化

利用2000-2009年MODIS NDVI数据,基于每个像元的生长季NDVI峰值进行了像元水平的线性趋势分析,研究珠穆朗玛峰自然保护区南坡和北坡的植被覆盖的空间分布和变化特征.结果表明:①保护区内植被覆盖显著改善区域和轻微改善区域NDVI-Max的年平均增加率分别为3.06%和1.25%;显著退化区域和轻微退化区域NDVI-Max的年平均减少率分别为2.82%和1.09%a 22000-2009年,保护区南坡的植被覆盖整体上呈现上升趋势,22.59%的区域显著改善,19.05%的区域轻微改善,24.75%的区域保持稳定;北坡的植被覆盖整体上呈现下降趋势,19.5%的区域严重退化,24.43%的区域轻微退化,38.12%的区域保持稳定.③南坡有植被覆盖的8种土地利用类型中,山区旱地植被覆盖呈现退化趋势,其余土地利用类型都呈现上升趋势;北坡有植被覆盖的10种土地利用类型中,植被覆盖都呈现退化趋势.     

过度放牧对生态环境的影响与控制对策

通过调查和分析过度放牧对草原植物群落类型、盖度、生物量及土壤特性等的影响,可以得出过度放牧造成了非常严重的生态环境问题,反过来,也给牧业带来了不利的影响。过度放牧引起了草原植被的退化和土壤质量的退化,特别是春季的过度放牧对草原植被和土壤质量造成了更为严重的不利影响。草原生态系统易变性和易退化特点决定了放牧容易引起一系列生态环境问题,甚至引起土壤盐碱化、荒漠化和深部土层干化等严重的生态环境问题发生。笔者提出,对草原土层盐碱含量、植被盖度和深部土层含水量、地面大气湿度与含尘量进行监测,并依此为依据制定科学合理的牧业发展计划和管理措施,这对于牧业的长期发展和生态环境的改善是非常必要的。     

基于MODIS数据的山西省六大煤田区植被覆盖度时空变化特征及其驱动力分析

为了分析山西省六大煤田区2000年之后植被覆盖度的时空分布及其驱动力因素,基于2001-2013年MODIS NDVI数据和像元二分方法对山西省六大煤田植被覆盖进行反演和动态监测,并利用以一元线性回归为基础的趋势分析法对研究区植被覆盖趋势变化进行研究分析。结果表明:(1)研究区在13 a里植被覆盖整体呈先减后增,波动中上升趋势。(2)空间上看,植被覆盖河东煤田和大同煤田增长最明显,整体表现南部好于北部,东部好于西部。(3)从季节变化看,春季植被有明显退化趋势,夏季植被改善明显,秋季植被增长趋势逐渐减弱。气候变化和人类活动造成的煤田区生态环境退化是煤田区植被覆盖度时空变化的主要驱动因素。     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。     

陕北黄土高原景观动态的植被覆盖季节响应

半干旱地区生态环境状态与景观动态变化息息相关,为深入探讨景观动态的生态响应,本研究选择陕北黄土高原为研究区,分别就景观动态的3种类型 (景观类型间变化、类型内组分变化及未变化) 与植被覆盖状态进行分析。其中植被覆盖状态主要通过植被覆盖值高低及年内植被恢复期、维持期与转折点等曲线特征体现。结果发现研究区景观类型的动态变化并不显著,而各动态类型与植被覆盖的相关程度各不相同,植被覆盖不仅和景观类型有关,亦与景观动态类型有关,而在植被覆盖对景观动态的响应上,则体现出由于景观动态类型的差异,造成同一景观类型的植被覆盖季节响应模式和强度完全不同。     

黄土高原不同生态类型NDVI时空变化及其对气候变化响应

了解植被的时空变化及其气候主控因子可为植被保护和恢复提供重要的理论依据。基于MOD13A1和气象数据,分析了黄土高原Normalized Difference Vegetation Index （NDVI）时空变化特征,探讨了NDVI对水热条件在不同时间尺度的响应特征。结果表明：黄土高原植被覆盖状态正在不断的改善,气候呈暖湿的发展趋势;83.77%的植被退化区（退化区面积占研究区总面积的5.79%）海拔<2000 m且退化类型以不显著减少为主,不同覆被类型的退化区海拔分布及退化比例差异明显,湿地的退化面积比最高（23.91%）、其次耕地（11.88%）。年尺度上,NDVI与降水呈正相关的面积高于气温,约75.06%的区域受水分条件控制;灌木地（海拔分布<2200 m）、耕地（<3000 m）、草地（<3000 m）和裸地（600~3700 m）等植被生长受水分条件影响;森林（<1000 m、1700~3700 m）和湿地（>2500 m）的植被生长受热量影响。月尺度上,黄土高原植被NDVI对热量响应以滞后1个月为主,不同植被对水热响应的滞后性差异明显,草地、湿地、耕地和裸地对热量响应以滞后1个月为主;森林和灌木地则表现水热同期的特征。伴随滞后时间的推移,水分主控面积逐渐降低,热量成为影响植被生长的主要因素,水热主控及响应滞后性分布受海拔影响明显。