放牧对阿拉善荒漠草地土壤性状的影响

对阿拉善荒漠草地不同放牧条件下土壤理化性状的变化进行了研究,结果表明:在草地基况一致的条件下,经过连续6a不同强度的放牧,0~ 20cm土层土壤容重轻牧和重牧区低于中牧区。随着放牧强度的增加,土壤颗粒组成极粗砂、粗砂和中砂含量增加,细砂、极细砂、粉砂和粘粒含量减少,过度放牧加快了土壤风蚀沙化。0~20cm土层中土壤有机C、全P的含量和C/N随着放牧强度的增加而依次降低;全N、全K、pH末发生明显变化;速效N和速效K重牧区显著高于轻牧区和中牧区;速效P轻牧区高于中、重牧区。土壤有机C与全P、速效P呈显著正相关;全P与速效N和K呈显著负相关,与速效P呈显著正相关(P<0.05)。     

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。     

恢复草地和退化草地土壤微生物类群数量的分布特征

内蒙古鄂尔多斯皇甫川流域恢复草地和退化草地土壤微生物类群数量分布特征的研究结果表明: 恢复草地和退化草地土壤微生物各类群数量是, 好气性细菌>放线菌>芽孢型细菌>真菌; 0~10cm的微生物总数超过其他土层, 其垂直分布的基本趋势是0~10cm>10~20cm>20~30cm>30~40cm>40~50cm; 微生物各类群中, 细菌是最多的一个类群, 这一结果取决于好气性细菌的数量; 恢复草地各土层中的土壤微生物类群数量均高于退化草地; 在恢复草地的土壤微生物数量中, 好气性细菌, 芽孢型细菌, 放线菌, 真菌为秋季大于夏季; 土壤微生物数量与土壤肥力有着密切的关系, 恢复草地是防止皇甫川流域草地退化, 提高土壤质量, 保护生态环境的重要措施。     

锡林郭勒草地表层土壤粒度分形特征及其与风蚀的关系

在锡林郭勒草地以400 m为间距均匀布设160个样点,采集各点表层0~1 cm土样,测定土壤机械组成,计算土壤粒度分形维数,分析锡林郭勒草地景观尺度土壤粒度分形特征及其与风蚀的关系。结果表明：（1）分形维数越小,土壤质地越粗,分形维数与小于0.05 mm细颗粒含量显著正相关,与大于0.05 mm粗颗粒含量显著负相关;（2）分形维数随土地利用状况的变化趋势为禁牧>轻牧>中牧>重牧>耕地。在草地条件下,土壤容重值越大,分形维数越小;在耕地条件下,二者无显著相关关系;（3）分形维数越大,风蚀危险性越低,分形维数越小,风蚀危险性越高。     

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。     

放牧制度对荒漠草原可萌发土壤种子库的影响

 以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,研究可萌发土壤种子库对不同放牧制度的响应。结果表明:①可萌发种子库物种组成在划区轮牧草地为11种,自由放牧草地为8种,封育禁牧区为9种,划区轮牧较自由放牧和禁牧有利于提高草地群落可萌发土壤种子库的植物种数以及多年生优良牧草;可萌发土壤种子库密度在封育禁牧区为(19 533.33±10 552.83)粒·m-2,划区轮牧区为(3 233.33±524.21)粒·m-2,自由放牧区为(2 553.60±2 152.48)粒·m-2,可萌发土壤种子库密度封育禁牧区显著高于划区轮牧区与自由放牧区,两放牧处理间无显著差异。②不同处理可萌发土壤种子库垂直分布有共同趋势, 有75.06%~83.19%分布在0~5 cm土层内,14.16%~21.68%分布在5~10 cm土层内,2.65%~4.90%分布在10~15 cm土层内,且不同土层可萌发土壤种子库密度均为封育禁牧区显著高于划区轮牧区与自由放牧区,两放牧处理间无显著差异。③划区轮牧区可萌发土壤种子库的丰富度指数和多样性指数高于自由放牧区。划区轮牧区和封育禁牧区可萌发土壤种子库组成的相似性系数最大,为0.857。     

科尔沁沙质放牧草地土壤动物多样性特征研究

在科尔沁沙质放牧草地,人为的小面积实验放牧情况下,土壤动物群落结构随放牧强度的提高发生变化,主要体现在动物密度降低、群落丰富度减小。放牧强度提高时,土壤动物生物量、密度季节动态和多样性指数无明显变化规律,重度放牧下以上指标并不明显低于封育区。土壤动物优势类群对放牧扰动的响应各自不同。以相似性指数比较土壤动物对不同牧压的响应,结果为中度放牧区较接近封育区,而重牧区分异最大。     

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。     

围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响

过度放牧是科尔沁沙地退化的主要原因,禁牧围封可以有效地控制牲畜对植被-土壤系统的破坏,促进退化生态系统的有效恢复。以过度放牧后的沙漠化草地为对象,调查了禁牧围封13年后沙漠化草地土壤理化性质的变化特征,并分析了围封对土壤固碳潜力的影响。结果表明：（1）沙漠化草地围封13年后,土壤砂粒含量减少、粉粒和黏粒含量增加,且粉粒增加最为明显,平均含量增加123%;土壤容重在不同土壤深度均呈下降趋势。（2）围封后土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量呈增加趋势,分别增加了102%、97%、123%和24%,但土壤有效磷和缓效钾呈减少趋势;土壤pH显著升高,阳离子交换量呈现增加趋势。（3）除土壤有效铁外,其余有效微量元素包括有效铜、有效锰和有效锌平均含量均呈增加趋势,分别增加44%、30%和82%。（4）土壤有机质与pH值、阳离子交换量、全氮、速效氮、速效钾、有效铜、有效锰、有效锌含量呈显著正相关关系。（5）沙漠化草地围封13年后,100 cm深度土壤有机碳储量增加393.45 g·m^-2,碳截存速率为30.27 gC·m^-2·a^-1。对于因持续过度放牧所导致的严重退化草地,禁牧围封可有效促进土壤有机质、养分和微量元素的增加,影响土壤质地及固碳潜力等的变化,但严重退化沙漠化草地的恢复需要一个长期的过程,土壤有机碳储量要恢复到科尔沁非沙漠化草地水平至少需要百年的时间尺度。     

科尔沁沙地沙丘固定过程中植物生物量及土壤特性

为了解沙丘固定不同阶段植物群落的生物量特点及土壤理化特性的变化规律,研究比较了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙质草地4种生境的地上、地下生物量,并分4层土壤深度分析了土壤理化特性的演变特征及相关关系.结果表明:(1)植物地上生物量与地下生物量显著正相关,0~10 cm土层地下生物量最大,随着沙丘的固定,地下10～20、20～40、40～60 cm深度土层的生物量显著增加,植物地上生物量依次增大,分别为2.20、98.10、131.41、190.38 g·m^-2,地下地上生物量比依次为10.44、1.67、0.81、1.18;(2)随着沙丘的固定,表层土壤容重由1.62 g·cm³下降到1.33 g·cm³,各土层的粉沙和极细沙的占比依次增加,中沙比例依次减小,土壤碳氮含量、碳氮比、pH值、电导率均逐渐增加;(3)地上、地下生物量均与表层土壤碳氮含量、pH值、电导率显著正相关,土壤碳、氮含量均与pH值、电导率、土壤水分含量显著正相关,与土壤容重显著负相关(p<0.05).综上所述,沙丘恢复过程中植物生物量的增加与表层土壤颗粒细化、营养物质增多、水分增加密切相关,土壤-植被系统构成了有机的综合体.     

科尔沁沙质草地不同恢复年限草本层群落结构及其与土壤理化性质的关系

草本植物在沙地植被恢复过程中具有重要作用,研究自然恢复沙质草地草本层植物群落组成变化规律及其与土壤因子之间的关系,对植被与土壤恢复具有重要的意义.本研究对科尔沁严重退化沙地封育12、17年和20年的自然恢复沙质草地植物组成和土壤理化性质进行研究,同时分析了植物组成与土壤因子的相关关系.结果表明:随着恢复年限的增加,土壤...     

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。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（1）——形态、分类、研究意义

采用野外调查和测量、航片判读、室内制图、统计分析等方法对呼伦贝尔沙质草原典型地带的风蚀坑及坑后风沙沉积进行了研究。发现:①风蚀坑是由一个沙坑和坑后沙丘共同组成,两者具有一一对应关系;②风蚀坑和坑后沙丘可以根据形态特征、发展阶段、诱发原因进行分类;③呼伦贝尔三大沙带均由风蚀坑洼地及其坑后沙丘和背景沙质草原组成;④沙质草原风蚀坑的发生与人类活动关系密切,为气候干旱化与人类大范围强度活动干扰土层相耦合的环境事件所造成。该研究对沙质草原沙漠发生学,沙质草原地貌演化和沙漠化监测研究具有科学意义,对草原合理利用和沙漠化防治具有现实意义。     

Comparison of soil physico-chemical properties under different land-use and cover types in northeastern China's Horqin Sandy Land

The Horqin Sandy Land of northeastern China was originally a grassland with plenty of water and lush vegetation dominated by palatable grass species along with sparsely scattered woody species. However, it has experienced severe desertification in recent decades due to its fragile ecology together with inappropriate human activities. Currently, the landscape of the Horqin Sandy Land is dominated by irrigated croplands and sand dunes with different degrees of vegetation cover, as the region has become the most important part of the semiarid agro-pastoral ecotone of northern China. In this study, we compared soil physical and chemical properties under different land-use and cover types (irrigated cropland, rainfed cropland, sandy grassland, fixed dunes, and mobile dunes). We found that soil particle size distribution; organic C, total N, and total mineral element, microelement, and available microelement and nutrient contents; pH; CEC; and bulk density differed significantly among the land-use and cover types. In general, soil quality was highest in the cropland, intermediate in the sandy grassland, and lowest in the dunes. The most important soil quality attribute, soil organic carbon (SOC) storage, decreased in the following order: irrigated cropland (5,699 g/m²) > sandy grassland (3,390 g/m²) > rainfed cropland (2,411 g/m²) > fixed dunes (821 g/m²) > mobile dunes (463 g/m²). SOC was significantly positively correlated with a large proportion of the other soil physico-chemical parameters. Our results suggest that the key issue in restoration of the degraded soils will be to increase SOC storage, which would also create a high potential for sequestering soil C in desertified areas of the Horqin Sandy Land.     

科尔沁沙地草地植被对围封和放牧的响应

研究了科尔沁沙地疏林草地、针茅草原和草甸植被盖度、地上和地下生物量、物种多样性对围封和放牧的响应。结果表明：（1）围封与放牧草地的优势植物不同,围封草地植物群落优势植物为多年生禾本科植物,放牧草地中一年生植物和小半灌木优势明显。（2）围封和放牧草地的植物盖度、凋落物量、地上生物量和物种丰富度存在明显差异（P<0.05）;围封显著提高了植被盖度和地上生物量,由疏林草地、针茅草原到草甸,植物盖度和地上生物量逐渐增加,而3种草地植被凋落物量大小顺序为针茅草原> 疏林草地> 草甸;放牧条件下植物盖度、凋落物量和物种丰富度差异不显著（P>0.05）。（3）3种草地之间的地下生物量无显著差异（P>0.05）,但围封与放牧之间、不同土壤层次之间地下生物量存在明显差异（P<0.05）;围封显著提高草地的地下生物量（P<0.05）;草地地下生物量随着土壤深度表现出下降趋势（P<0.05）。长期放牧增加了草地一年生植物和小半灌木植物的优势,消除了不同草地之间植被盖度和物种丰富度的差异;而围封能提高草地多年生禾本科植物的优势、增加其物种丰富度,对于草地质量和植物多样性的恢复和保育具有积极作用。     

科尔沁沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化

为研究沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化,分别于2011年、2013年和2015年8月中旬对流动、半固定、固定沙丘和草地进行植被调查,并测定植被—土壤系统的碳氮化学计量特征。结果表明：（1） 随着沙地退化植被的恢复,地上植物、凋落物和根系的C、N含量及C/N比波动变化,土壤（0～10 cm）C和N含量及C/N比显著增加（P <0.05）。（2）沙地4种生境上的地上植物、凋落物、根系、土壤的C、N含量及C/N比年际间变化显著（P <0.05）。（3） 沙地退化植被恢复过程中地上植物、凋落物、土壤的C/N比与物种丰富度呈正线性关系（P <0.01）。沙地退化植被恢复过程中优势植物演替导致植被—土壤系统中C、N化学计量特征的变化,植被恢复过程中植物的氮素利用效率也在逐渐增强,而封育时间的增加能够促进沙地土壤中N的积累。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅳ）:人类活动的影响

对呼伦贝尔沙质草原187个现代风蚀坑野外调查获得的形态指标、发展阶段、诱发原因、现代放牧压力进行了对比分析。发现87%的风蚀坑由人类活动引起。其中翻耕、道路、人类定居活动诱发的风蚀坑分别占35.8%、34.8%和16%。人类定居活动诱发的风蚀坑分布范围最广。翻耕诱发的风蚀坑有97%处于活动状态。翻耕造成的土壤损失对生态地质环境破坏严重且影响深远。放牧既能促使固定风蚀坑活化并助长风沙活动,也能促进风蚀坑加速消亡。合理确定放牧压力很重要。翻耕造成的面状土层破坏诱发大量风蚀裸地和规模巨大的短轴型风蚀坑。道路切割土层诱发受道路延伸方向控制串状分布的长轴型风蚀坑。呼伦贝尔沙质草原正面临新一轮沙漠化的严重威胁。保护沙质草原区植被和地表土层不受破坏是防止风蚀坑发生发展的关键。促进土层以及草原植被的形成与恢复是风蚀坑控制的根本途径。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅲ）: 微地貌和土层的影响

 采用剖面测量,沿剖面选取不同微地貌部位测量土层厚度、坚实度、粒度构成,并进行室内统计比较和分析的方法,对呼伦贝尔沙质草原区风蚀坑的发育受微地貌部位和土层控制的情况进行了研究。发现在接近自然状态下风蚀坑主要发育于西南坡和南坡的上部和中部;由于翻耕、机动车道路等人类活动诱发,也形成于平坦的草地,北坡和东坡甚至低地。沙质草原区的土层中部存在一个粗化层,在失去草被和上部的土壤-根系层保护时特别容易遭受风蚀的侵害,形成风沙流破坏钙积层并导致风蚀坑的形成。沙质草原是生态地质环境脆弱区,呼伦贝尔沙质草原区的西坡、南坡的中上部,梁岗丘等微地貌部位是风蚀沙化的危险地带。干旱半干旱气候区沙质草原的土层是稀缺的自然资源,地表土壤-植物根系层是珍贵的生态系统。保护地表土层对于保护草地资源和生态环境,以及沙漠化防治具有极端重要性。