封育措施对巴塘高寒草甸植被群落结构及土壤持水能力的影响

选取巴塘高寒草甸设置封育及自然放牧样地,通过野外实地监测及室内试验相结合的方法,分析封育措施对植被群落结构及土壤持水能力的影响。结果显示:1)封育措施显著提高了高寒草甸植被群落总盖度及平均高度(p0.05),增加了群落的物种丰富度、均匀度及复杂程度,植被群落中禾本科和豆科植物等优良牧草显著增加,菊科、莎草科以及有毒杂草类植物所占比重有所下降。2)封育措施丰富了高寒草甸植被群落垂直分层结构,退化草地垂直结构由一层增加至三层。3)封育措施降低了高寒草甸0~40 cm层面土壤容重,二者差异在10~20 cm层面最明显(p0.05)。4)尽管未达到显著水平(p0.05),封育样地0~40 cm层面土壤有机碳密度均高于自然放牧样地。5)封育措施明显改善了高寒草甸土壤持水能力。其中,封育样地0~10、10~20、20~40 cm深度土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量均高于自然放牧样地,封育条件下0~40 cm整个土层土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量增加速率分别为1.4、1.9、1.7 mm/a。封育措施有利于退化草地生态环境的恢复,是遏制和改善高寒草地退化的有效措施。     

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。     

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。     

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。     

高寒嵩草草甸的被动与主动退化分异特征及其发生机理

高寒嵩草草甸是广布于青藏高原的地带性植被之一,自1980年代以来,发生退化,形成大面积的"黑土型"次生裸地。目前的研究普遍认为,高寒嵩草草甸的退化是由于过度放牧引起的植被演替和啮齿类动物对草场的破坏所致。而本研究认为,随着持续的超载放牧,高寒嵩草草甸的退化过程可以分为异针茅 羊茅-矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落和杂类草-黑土型次生裸地的四个演替阶段;其经历了异针茅 羊茅-矮嵩草群落向矮嵩草群落植被的被动退化过程和由小嵩草群落向杂类草-黑土型次生裸地的主动退化过程;其发生的动力分别为放牧作用和嵩草特殊的生物学特性(高地下/地上比)引起的草毡表层极度加厚作用。草毡表层的极度加厚,造成土壤水分渗透速率的降低和土壤-牧草之间水分、营养供求的失调,是导致高寒矮嵩草最终退化的根本原因。同时提出高寒嵩草草甸在被动退化阶段,通过降低放牧强度,灭鼠、封育是可以逆转的,而一旦进入主动退化阶段,草皮的塌陷、斑驳,最终形成"黑土滩"型退化草地,这是不可避免的也是不可逆转的。     

137Cs示踪法研究青藏高原草甸土的土壤侵蚀

运用137Cs示踪法对青藏高原高寒草甸典型的两个小流域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明:高寒草甸植被区的土壤137Cs在土壤剖面中呈指数型分布,分布深度一般在20cm左右;坡顶部由于风蚀、冻融侵蚀和水蚀较强,致使侵蚀强于下部,除坡顶部外其他坡位侵蚀强度都符合坡上部<坡中部<坡下部的规律;高寒草甸植被覆盖度与土壤侵蚀强度呈显著的负相关关系(p<0.01),土壤平均侵蚀模数随植被覆盖度的增加呈线性降低的趋势,相关系数R2达到0.997以上。高寒草甸退化程度越高,土壤侵蚀越强。退化较强的草甸区的平均侵蚀模数是退化较弱区的2.23倍,最大侵蚀模数可达2960.22t/(km2.a)。     

青藏高原东缘玛曲沙化高寒草地土壤理化性质北大核心CSCD

沙漠化是青藏高原东缘高寒草地退化的重要指征,土壤理化性质是反映草地沙化过程的重要特征参数。以青藏高原东缘玛曲县为例,分析天然草地和轻度、中度、重度、极重度沙化草地土壤粒度组成、温湿度、有机碳和养分等因子的差异特征,旨在阐明高寒草地沙化过程中土壤理化性质的变化。结果表明:草地土壤黏土和粉沙含量随着沙化的发展显著减小,而沙颗粒含量(细沙和中沙)随着沙化程度的增加而增大;5—8月生长季,重度沙化土壤相比轻度沙化土壤温度明显升高,土壤含水量明显降低;随着沙化程度的增加,土壤有机碳含量显著降低,轻度沙化减少50%以上,中度至极重度沙化草地减少91%—99%;土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)等含量在轻度以上沙化草地中显著降低,而全钾(TK)变化不明显,速效钾(AK)仅在中度至极重度沙化草地中含量降低。高寒草地沙化进程中,随着植被盖度的不断降低,表层细颗粒物逐渐风蚀、土壤养分流失,粗颗粒物质保留下来,土壤含水量降低,在风的分选作用下不断堆积形成流动性沙丘。     

围栏封育对不同类型高寒草地植物及土壤养分的影响（英文）

围栏封育是高寒草地最为常见的保育方式,不同类型草地的封育效应可能会存在差异。开展该方面的研究,可以评估围栏封育对草地恢复的效应,为藏北高原不同类型退化草地的恢复措施提供科学依据。本研究以藏北地区的高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠3类草地为研究对象,采用单因素方差分析对生物量、叶片–土壤养分含量以及化学计量比进行差异性检验,探讨了围栏封育对这3类高寒草地植物和土壤养分的影响。结果表明,围栏封育能显著提高这3类草地群落的地上生物量,但仅提高了10–20 cm高寒荒漠的地下生物量;围栏封育显著提高了高寒荒漠优势植物叶片的养分含量和10–20 cm土壤中全氮、全钾、有机碳的含量,并显著改变了C、N、P之间的化学计量比;而在高寒草甸和高寒草原围栏封育仅仅显著增加了高寒草原中优势物种叶片的N含量,其他养分指标和化学计量比均没有表现出显著的差异。以上结果表明,从植物和土壤养分来看,围栏封育对高寒荒漠草地的保育作用最为显著。     

西藏不同退化高寒草地土壤酶的活性

对退化高寒草原土壤酶活性研究的结果表明:1)相对于正常草地,轻度退化草地土壤纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均呈不同程度的提高;中度退化草地土壤纤维素酶、碱性磷酸酶活性亦呈同一趋势,仅土壤脲酶活性显著降低;严重退化草地中3种土壤酶活性则均呈显著降低。2)不同土壤酶活性对土壤环境变化的敏感性总体呈碱性磷酸酶活性>脲酶活性>纤维素酶活性;土壤酶活性大小则均呈脲酶活性>碱性磷酸酶活性>纤维素酶活性。3)不同土壤酶活性与土壤有机碳均呈极显著正相关(r值为0.728 8~0.980 8,p≤0.01),与土壤全氮、有效氮、有效钾亦呈不同程度的正相关,与土壤有效磷含量则均呈显著或极显著负相关;土壤pH对土壤脲酶活性具有显著影响,对纤维素酶、碱性磷酸酶活性的影响则不甚明显。4)西藏高原高寒、干旱条件下,中度,特别是轻度退化草地一定程度的沙化所导致的土壤通透性能的显著改善对提高土壤酶活性,进而促进土壤有机残体的分解和有机质的形成具有重要作用。5)土壤酶活性不仅可以反映不同程度退化高寒草原土壤肥力水平的差异,同时亦可作为评价草地土壤肥力的一个基本指标。     

藏东横断山区草地利用变化对土壤质量的影响

草地利用变化导致的土壤质量演变已经引起了全球广泛关注,然而有关西藏高原这方面的研究目前还很少.为此,探讨藏东横断山区草地转变成坡耕地后土壤质茸变化.选择3种土地利用类型:草地、短期耕作坡耕地、长期耕作坡耕地,采集土壤表层样品,并测定土壤理化性质.利用土壤退化指数(DI)与土壤质量综合指数(I_Q)评价了3种土地类型的土壤质量.结果表明:草地垦殖后的短期耕作造成表层土壤容重、砂粒含量明显增大(容重:从1.11 g/cm~3增大至1.32 g/cm~3;砂粒含量:从43.3%增大至54.7%),粘粒、粉粒含量明显减小;长期耕作导致土壤表层厚度明显增加(从23.6 cm增加到30.6 cm),有机质与全氮含量显著降低(分别降低29%、22%);两种坡耕地全磷与全钾含量变化均不明显.短期、长期耕作坡耕地DI与IQ均低于草地,表明坡耕地土壤质量出现退化.利用DI与I_Q评价出来的短期耕作坡耕地与长期耕作坡耕地土壤质量退化程度不一致,表明这两种指数不能等效地评价该区不同土地利用类型下的土壤质量.土壤质量综合指数被认为是评价本研究区土壤质量状况的一种更合理方法.据此断定,长期耕作坡耕地土壤质量退化较严重.     

Soil and plant responses to degradation of alpine grassland in source region of the Yellow River

Land degradation has been rapidly taking place in source region of the Yellow River in China. This study was conducted during 2008 in Maduo County to investigate soil and plant changes in relation to land degradation. Several results were derived from this work. First, the soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) decreased significantly on the extremely degraded land comparing with the natural grassland. Second, soil bulk density increased as land degradation worsened. Soil bulk density of the extremely degraded land was significantly greater than that of the grassland. Third, pH showed no obvious variation pattern. Finally, aboveground biomass decreased from grassland to the moderately degraded land. But aboveground biomass increased on the extremely degraded land and very extremely degraded land with most aboveground biomass inedible for livestock.     

东祁连山高寒草甸土壤理化性质对海拔和坡向的响应及其与植被特征的关系

为了探索高寒草甸土壤理化性质对海拔和坡向的响应及其与植被的关系,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了7个海拔和2个坡向高寒草甸的土壤养分含量和生态化学计量比变化规律及其与植被的关系。结果表明：（1） 土壤含水量、电导率、有机碳、全氮、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量、碳磷比（C/P）和氮磷比（N/P）随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,土壤容重、全磷和碳氮比（C/N）呈先降低后升高的趋势。（2） 同一海拔,大部分海拔梯度阳坡的土壤土壤容重、速效钾、电导率和全磷高于阴坡,阳坡的土壤含水量、速效磷、C/P和N/P低于阴坡,海拔3200 m梯度以下阳坡的土壤有机碳、全氮、碱解氮和C/N低于阴坡。（3） 不同海拔和坡向的高寒草甸土壤C/N、C/P和N/P处于14.55~38.13、12.61~87.94和0.27~5.01之间。（4） 冗余分析（RDA）发现,土壤容重、全氮和速效磷是影响高寒草甸植被的关键土壤因子,聚类分析发现海拔3200~3400 m的阴坡和阳坡聚为一类。综上所述,东祁连山高寒草甸土壤养分和生态化学计量比随海拔和坡向的变化呈规律性变化,基于对N/P比的分析发现,该区域高寒草甸类草原的初级生产力主要受土壤氮限制且低海拔和高海拔区域尤为明显,基于聚类分析发现,海拔3000 m和3400 m是该区域草地植被和土壤特征发生变化的临界线。建议在高寒草甸类草原的管理过程中,应该充分考虑海拔和坡向的分异性特征。     

绿洲化过程中绿洲土壤物理性质变化研究

绿洲化是指在一定的经济、技术条件下,为满足社会需求,把原生荒漠改造成人工绿洲的过程。利用空间代替时间的方法研究了约1 000 a来随着绿洲化进程绿洲土壤物理性质的变化过程,旨在为深入认识绿洲化过程提供依据。结果表明:①在约1 000 a的时间尺度上,随绿洲土壤开垦年限的增加,表层（0～20 cm）土壤容重与饱和水力传导度随时间显著降低,与此同时,土壤孔隙度、团聚体稳定性、粉粒含量显著增加。未开垦（0 a）和开垦约1 000 a表层土壤容重分别为1.51 g·cm-3、1.35 g·cm-3,总孔隙度为43.16%、49.27%,毛管孔隙度为38.73%、47.10%,>0.25 mm水稳性团聚体含量为24.60%、49.59%,沙粒含量为85.42%、61.56%,粘粒含量为3.93%、4.80%,土壤比表面积为128 cm2·g-1、231 cm2·g-1,土壤饱和水力传导度为0.74 cm·h-1、0.34 cm·h-1。②绿洲土壤在开垦的最初30 a间土壤饱和水力传导度、>0.25 mm干团聚体、>0.25 mm水稳性团聚体、比表面积变化相对较快,分别为0.01 cm·h-1·a-1、0.58%·a-1、0.50%·a-1、1.48 cm2·g-1·a-1。     

不同耕作措施对旱地农田土壤水分保持及入渗性能的影响研究

通过定西市安定区的中长期保护性耕作试验,对连续6 a不同耕作措施后0～30 cm土层土壤的水分特征曲线、土壤容重、孔隙度、土壤饱和导水率进行了测定。结果表明,两种轮作序列下,不同耕作措施0～30 cm土壤水分特征曲线在水吸力为5 bar和15 bar时几近重合,在3 bar、1 bar和0.5 bar时出现差异;Gardner模型拟合的结果显示在0.5~15 bar吸力范围内,其水吸力与含水量之间的关系符合幂函数式S=Aθ-B这一关系式,且相关系数均达极显著水平。免耕秸秆覆盖和免耕地膜覆盖的两个处理较传统耕作改善了土壤持水性能;传统耕作秸秆还田和免耕秸秆覆盖处理较传统耕作处理显著降低了0～5 cm土层容重,增加了土壤总孔度;免耕秸秆覆盖可以显著提高土壤饱和导水率。     

Soil physical properties change in the process of oasisization

Oasisization is a process of converting a natural desert into a man-made oasis in order to satisfy social needs under certain economical and technical conditions. This paper substitutes space for time in order to study physical property changes of oasis soil along the oasisization in about a 1,000-year period. This research focuses on providing the bases for better understanding the process of oasisization. The results show: (1) In about 1,000-year chronological scale, the bulk density and the saturated soil hydraulic conductivity of the surface layer (0-20 cm) significantly reduced with the increase of land reclamation time, while soil porosity, stability of aggregates, and silt content significantly increased. The soil bulk density of the unreclaimed filed (0 year) and the reclaimed field (about 1,000 years) in the surface layer (0-20 cm) are 1.51 g/cm3 and 1.35 g/cm3, the total porosity are 43.16% and 49.27%, the capillary porosity are 38.73% and 47.10%, the water-stable aggregate (0.25 mm) content are 24.60% and 49.59%, the sand content are 85.42% and 61.56%, the clay content are 3.93% and 4.80%, the specific surface area are 128 cm2/g and 231 cm2/g, and the saturated hydraulic conductivity are 0.74 cm/h and 0.34 cm/h, respectively. (2) In the first 30 years of the oasis reclamation, the changes are relatively fast, and the rates of the saturated soil hydraulic conductivity, dry aggregate (0.25 mm), water-stable aggregate (0.25 mm) content, and specific surface area are 0.01 cm/h·yr, 0.58%/yr, 0.50%/yr, and 1.48 cm2/g yr, respectively.     

Effects of Enclosure on Plant and Soil Nutrients in Different Types of Alpine Grassland

Enclosure is one of the most widely used management tools for degraded alpine grassland on the northern Tibetan Plateau, but the responses of different types of grassland to enclosure may vary, and research on these responses can provide a scientific basis for improving ecological conservation. This study took one site for each of three grassland types (alpine meadow, alpine steppe and alpine desert) on the northern Tibetan Plateau as examples, and explored the effects of enclosure on plant and soil nutrients by comparing differences in plant community biomass, leaf-soil nutrient content and their stoichiometry between samples from inside and outside the fence. The results showed that enclosure can significantly increase all aboveground biomass in these three grassland types, but it only increased the 10-20 cm underground biomass in the alpine desert. Enclosure also significantly increased the leaf nutrient content of the dominant plants and contents of total nitrogen (N), total potassium (K), and organic carbon (C) in 10-20 cm soil in alpine desert, thus changing the stoichiometry between C, N and P (phosphorus). However, enclosure significantly increased only the N content of dominant plant leaves in alpine steppe, while other nutrients and stoichiometries of both plant leaves and soil did not show significant differences in alpine meadow and alpine steppe. These results suggested that enclosure has differential effects on these three types of alpine grasslands on the northern Tibetan Plateau, and the alpine desert showed the most active ecological conservation in the responses of its soil and plant nutrients.     

伊犁山地不同海拔土壤有机碳的分布

以乌孙山北坡、科古琴山南坡为例,分析伊犁山地南北坡土壤有机碳的分布特征和影响因素。结果表明:①0-50 cm范围内,高寒草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,荒漠草原土壤有机碳含量最低。土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,高寒草甸随土壤深度的增加土壤有机碳下降幅度最大;②伊犁山地土壤腐殖化程度高,氮矿化能力强。大部分海拔的土壤碳氮比随土壤深度的增加而减少。河谷南坡碳氮比降低速率要大于河谷北坡。③土壤有机碳与全氮、全磷以及土壤含水率表现出良好的正相关性;与pH值表现出较好的负相关性,特别是20-50 cm处。植被类型分布和人类活动影响对土壤有机碳垂直变化影响显著。     

荒漠绿洲湿地土壤水热盐动态过程及其影响机制

以甘肃临泽荒漠绿洲湿地为研究对象，通过对土壤温度、含水量、电导率及蒸散量的野外观测，在植物生长期和冻融期分别深入分析水热盐耦合运移过程及其影响因素，探讨水热梯度对盐分运移及其分布格局的控制作用。结果表明：土壤温度整体呈现出春夏季逐渐升高、秋冬季降低趋势。在冻结期，土壤表现为脱盐状态，表层电导率由2.8 mS·cm^-1降到1.2 mS·cm^-1；而在消融期为积盐状态，表层电导率由1.2 mS·cm^-1升到3.7 mS·cm^-1。在生长期，土壤含水量和电导率波动较为剧烈，表层含水量27%~43%，表层电导率3~5.5 mS·cm^-1，土壤脱盐、积盐反复出现。全年蒸散量总体呈单峰变化趋势，年蒸散量507 mm；土壤电导率与蒸散量呈正比关系，与地下水位呈负相关关系；蒸散发作用是土壤表层积盐的主要驱动力，而地下水波动影响着湿地脱盐、洗盐过程。因此，荒漠绿洲湿地土壤盐分累积过程是水分运移和热量传输过程发生变化的结果。     

高寒退化草地中垫状点地梅的生态系统工程师作用

垫状植物是高寒地区广泛分布的一类具有特殊形态的植物,被称为高寒生态系统工程师,其在高寒退化草地中的作用如何?本研究以位于西藏当雄念青唐古拉山脉南坡4500m的一处高寒退化草地为例,调查了垫状点地梅覆盖区域内外的物种多样性、土壤养分以及水分的差异。结果表明:垫状点地梅可以显著改善土壤养分,提高幅度大约为16%-48%,其中有机质和总氮(N)分别增加了16.2%和18.9%;局部土壤含水量提高约12%;样方内的物种丰富度(S)、Shannon-Wiener指数(H)和Simpson指数(D)都随着垫状点地梅盖度的增加而呈增加的趋势。垫状点地梅在退化草地中具有显著的改善土壤微环境和提高群落物种多样性的作用,应加强保育以促进高寒退化草地的恢复。