放牧强度对土-草-畜系统的影响研究进展

针对我国草地存在严重的退化问题,重点阐述了对国内外学者关于放牧强度对草地生态系统中植物、土壤、家畜影响的研究。研究者认为,适度的放牧,有利于植物物种的延续,植物群落生产力的提高及生物多样性的增加;有利于土壤C、N的积累;有利于家畜生产性能的提高。因此,寻求当前不同退化程度草地最适放牧强度是持续利用草地,保护草地生态、提高草地经济效益的必要措施。     

放牧对高寒草地微尺度斑块及其构件特征的影响

斑块是放牧生态系统景观的固有组分,是草地生态系统结构与功能体现的基础单元,是生态系统过程、稳定性维持和退化生态系统恢复研究的核心内容.以高寒草地生态系统研究的重要工具之一微斑块为论述基础,从微斑块属性特性、构件特征及动态特征3个角度阐述了高寒草地演替中微斑块及其构件(植物群落、植物根系、土壤养分及土壤微生物)与干扰的响应及变化过程,梳理了微斑块镶嵌体空间资源配置与生态系统稳定性维持之间的耦合关系.对相关研究结果的概述有助于深刻理解草地生态系统维持机制、自组织形式及对干扰的应对策略,以期为受损高寒草地的恢复提供理论依据.     

放牧对青藏高原高寒草地土壤和生物量的影响

随着人类对青藏高原高寒草地干扰的不断加剧,特别是放牧干扰的增加,该草地生态系统正在受到持续的破坏,草地退化尤为严重。本研究通过在青藏高原东缘红原县设置4个不同牦牛放牧强度处理和1个对照处理,分析土壤含水量和容重、植物生物量和盖度以及草食家畜牦牛相关数据,研究牦牛放牧对青藏高原高寒草地生态系统的影响,确定最优牦牛放牧强度。结果表明,随着放牧强度的增加,土壤含水量逐渐减少,土壤容重无显著性变化(P0.05);地上和地下生物量及禾本类和莎草类生物量呈现先上升后下降的趋势,而豆科和杂草类变化不明显;随放牧强度的增加,牦牛的增重趋于减缓。综合分析认为,该区域最优放牧强度应在1.016~1.284头牦牛当量·hm~(-2)。研究结果可为青藏高原高寒草地退化恢复治理和生态减畜工程提供理论依据。     

放牧对草地植物及土壤的影响

本文综述了放牧强度对草地生态系统中植物群落、植物多样性，植物生物量及土壤理化性质的影响，提出适度放牧是提高草地生产率，保持群落稳定性，使草地可持续利用的最经济有效的途径。     

短期放牧强度对半干旱草地植物群落多样性和生产力的影响

本文以晋北农牧交错带半干旱草地生态系统为研究对象,于2016年设置不放牧、轻度、中度和重度放牧4个不同放牧强度试验,研究短期放牧强度下羊对草地植物群落多样性与生产力的影响,以确定最佳放牧强度。研究结果表明,植物群落多度随放牧强度增加呈先升后降趋势,高度与盖度则随放牧强度的增加逐渐降低;物种多样性在中度放牧最高,重度放牧时最低;植物地上生物量随放牧强度增加呈抛物线形式变化,中度放牧时最高,分别为757.04 g·m^-2和398.37 g·m^-2,植物地下生物量随放牧强度增加逐渐降低;草地土壤容重随放牧强度的增加逐渐增大。短期放牧下中度放牧的植物群落多度、物种多样性与地上生物量最高,轻度放牧植物群落高度、盖度和地下生物量最高,重度放牧的物种多样性与生产力较低,因此适度放牧有利于保持草地植物群落稳定。     

天祝不同退化程度草地植物群落结构与物种多样性研究

为探究天祝高寒草地不同退化程度生态系统的稳定性及物种多样性的动态变化特征规律,以天祝高寒草地为对象,采用样方法对不同退化程度草地植物群落结构和物种组成进行了分析,结果表明：天祝高寒草地轻度退化草地（LDG）、中度退化草地（MDG）和重度退化草地（SDG）植物群落四度一量特征整体呈现逐渐降低趋势且差异显著（P<0.05）,表现为LDG > MDG > SDG;研究区植物共11科19属21种,植物主要为豆科、菊科、禾本科、蔷薇科和莎草科,其中莎草科和禾本科对群落的稳定性起决定作用,其生态型群落呈现多年生草本植物占优势,一年生草本植物最少,无乔木层和灌木层,不同退化程度草地群落物种优势度指数在重度退化草地最高为0.31,丰富度指数和多样性指数在轻度退化草地最高分别为0.89和2.34。综上,随着天祝高寒草地退化程度的增加,其植物多样性逐渐降低,植物群落结构分布单一,应重视该地区草地的保护,合理利用和科学管理草地。     

青藏高原腹地不同海拔带青藏公路取土迹地恢复草地植物群落的特征

线状工程取土迹地植被的恢复是青藏高原草地生态系统恢复的重要组分。本研究以天然未退化草地植物群落为参照,从植物群落总数量指标和经济类群指标两个层面,分析了青藏公路取土迹地(约30 cm深)恢复区域植物群落沿海拔梯度的变化特征。结果表明:天然未退化草地植物群落地上生物量、高度及覆盖度随海拔增加呈递减趋势,而恢复区域植物群落地上生物量、高度及覆盖度随海拔增加呈先增加后降低趋势;天然未退化草地植物群落和恢复区域植物群落内豆科(Leguminosae)植物和莎草科(Cyperaceae)植物高度、覆盖度及地上生物量随海拔增加表现为先增加后降低趋势;虽然天然未退化草地植物群落和恢复区域植物群落内杂类草(Weed)植物的高度和覆盖度随海拔梯度增加呈先增加后降低趋势,但地上生物量随海拔增加却呈降低趋势;天然未退化草地植物群落和恢复区域植物群落内禾本科(Graminea)植物覆盖度和地上生物量随海拔增加呈递减趋势,但恢复区域植物群落内禾本科植物高度随海拔梯度增加呈先增加后降低趋势。天然未退化草地植物群落和恢复区域植物群落中多样性指数随海拔梯度变化均呈先增加后降低趋势,而丰富度指数和均匀度指数则随海拔梯度的上升无明显差异。说明恢复植物群落和天然植物群落随海拔升高,总群落高度、覆盖度、生物量和多样性指数变化一致,但各个经济类群的高度、覆盖度、生物量变化不一致。     

放牧强度对三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影响

为了揭示高寒草甸生态系统在放牧扰动下的植被和土壤特征变化,通过野外样地调查和室内分析法研究和探讨围栏封育(EN)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)、对照区(CK)几种不同放牧强度对草地生物量和土壤碳特征的影响,为高寒草甸的退化研究提供依据。结果表明,封育区地上生物量和地下生物量最高,随着放牧强度的增加,草地地上生物量和地下生物量均呈减少趋势;放牧干扰对高寒草甸土壤湿度也产生影响,其中封育区和轻牧区土壤湿度显著高于其他处理(P0.05);在土壤剖面上,随着土层深度的增加土壤湿度呈明显降低趋势;放牧的践踏作用不仅影响土壤湿度,而且随着放牧强度的增加土壤容重增加;土壤全氮和土壤有机碳也对放牧有一定的响应,土壤全氮表现为LGENMGCKHG,土壤有机碳从高到底为LGENMGHGCK。草地受到放牧干扰时,适度的践踏干扰将提高草地生产力和碳固存,但是高强度的放牧对草地植被和土壤结构的干扰作用不利于草地生态系统的可持续发展。     

草地生态系统土壤酶活性研究进展

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演着重要角色,研究土壤酶活性对于探讨草地生态系统结构、功能及其可持续发展有着重要的意义。土壤酶的研究历经20世纪50年代以前的奠定时期,20世纪50-80年代的迅速发展时期和20世纪80年代以后与其他学科相互渗透的时期。土壤酶主要来源于土壤微生物,分为六大类,即氧化还原酶、水解酶、转移酶、裂合酶、连接酶和异构酶。本研究总结了不同退化程度、施肥、放牧、土壤微生物、季节变化等因素对草地生态系统土壤酶活性的影响,结果表明,随着退化程度的加重,土壤酶活性呈降低趋势;施肥在一定程度上能增强土壤酶活性;轻度放牧会使土壤酶活性增加,重度放牧会使土壤酶活性降低;土壤微生物与土壤酶活性呈显著正相关关系;土壤酶活性随季节变化有一定的规律性波动。最后,本研究对青藏高原高寒草甸生态系统的退化、恢复和治理与土壤酶活性关系的研究发展前景进行了展望。
关键词：草地生态系统;土壤;酶活性     

中等放牧强度与围栏封育对草地植被的影响

放牧动物的啃食和践踏对改变草地生态系统中植物群落的组成、结构和功能均发挥着重要的作用.不同的放牧强度使植被组成、物种多样性、生产力以及土壤理化性质受到不同程度的影响,阐明草地植物群落对动物采食和践踏的响应以及不同牧压梯度上植被的变化,对进一步保护草地生态系统和维持草地生产力的持续利用具有重要意义.     

放牧对草地生态系统CO2净气体交换影响研究概述

陆地生态系统与大气之间的CO2净气体交换(net ecosystem exchange of carbon dioxide,NEE)被称为生物圈的呼吸,它是陆地生态系统碳循环的重要组分,是全球气候变化研究的重点.草地生态系统是陆地生态系统的主体,约占陆地表面的40％,是气候变化的敏感区域.放牧是草地生态系统的主要利用方式,伴随着气候变化,放牧利用强度不同,对草地生态系统NEE的影响也不同.本文以放牧草地生态系统NEE组成为基础,从放牧干扰途径出发,综述了放牧对草地生态系统CO2净气体交换特征的影响.放牧主要干扰草地土壤-植被界面,通过影响植物群落组成、地上净初级生产力、地下净初级生产力来影响植被群落的光合作用和呼吸作用,使草地生态系统的NEE发生变化;放牧也可通过影响土壤包括土壤呼吸、土壤养分以及土壤温度和水分来影响NEE.放牧干扰途径的研究亦可应用于草地开垦和刈割等利用方式中,这对了解和研究草地不同利用方式下生态系统的CO2交换特征、草地碳源或碳汇的转换状态,以及草地碳贮存功能的强弱具有重要意义.     

放牧对草地土壤理化特性影响的研究进展

综述了放牧对草地土壤物理特性(容重、渗透率)和化学特性(有机质、全氮、全磷等)的影响。由于草地土壤生态系统本身的复杂性和弹性,放牧对草地土壤特性的影响并没有一致的结论。一般而言,随着放牧强度的增加,牲畜的践踏作用变强,土壤容重逐渐增加,土壤的渗透性降低,导致土壤的含水量下降,随着土壤深度增加其影响减弱。但在有机质含量很低的沙质土壤中,超载过牧造成有机质含量降低,土壤的团粒结构减少,稳定性团聚体减少,土壤结构遭到破坏,使得土壤容重降低。放牧对土壤有机质的影响受多种因素的影响,如温度、降水、植被、土壤和管理措施(持续放牧、轮牧、围栏等),所以有机质的动态转化过程十分复杂,已有的文献放牧管理对土壤有机质的影响有3类结论:无影响、增加和降低。放牧家畜通过采食、践踏、排泄等行为直接或间接地影响土壤中氮的含量,随放牧强度增加,土壤全氮含量呈现出降低、不变和增加等。土壤磷对放牧的响应也有不同的研究报道,有的认为随放牧强度的增加,土壤全磷下降,而速效磷增加,也有研究认为长期放牧对草地的全磷和速效磷变化不大。不合理的放牧是造成土壤退化的最普遍原因,故认识不合理放牧导致草原土壤退化的过程和机制,对遏止草原退化、实现草地畜牧业的可持续发展具有重要的意义。     

近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析

根据1969年航片数据、1986,2000,2007年以及2013年TM数据建立的长江黄河源区高寒草地生态系统空间数据集,结合该地区近50年的气候资料以及人类活动状况,分析了长江黄河源区高寒草地生态系统在全球变化背景下的变化趋势及其驱动因素。结果表明,近45年长江黄河源区高寒草地呈现以覆盖度降低、破碎化与干旱化加剧为主的退化趋势,长江黄河源区高寒草地退化的速率在20世纪80年代后期呈迅速增加趋势,2000年后退化速率逐渐降低;气温升高引起的区域的暖干化是导致长江黄河源区高寒草地生态系统退化格局形成的主要原因。过度放牧和人类不合理的开发是导致长江黄河源区高寒草地退化加剧的重要因素。     

返青期休牧对玛多高寒草原植物群落特征的影响

针对高寒草原冬春草场退化及草畜不平衡问题,为遏制草地生态系统进一步退化、提高草地生产力,本研究于2018年在青海省玛多县玛查理镇冬春草场开展返青期休牧育草试验。试验采用随机区组设计,设置返青期休牧和返青期放牧两个处理,在休牧结束时期和牧草生长高峰期(7月10日和8月10日)分别进行草地植物群落调查。结果表明:相对于放牧草地,7,8月份休牧草地的禾本科牧草株高增加了236.33%和123.83%(P<0.05),盖度增加了41.13%和61.71%(P<0.05),地上总生物量增加58.66%和33.62%;休牧以后草地主要植物种由原来的沙生风毛菊(Saussurea arenaria Maxim)、山莓草(Sibbaldia procumbens Linn.)等变为紫花针茅(Stipa purpurea Griseb)、疏花针茅(Stipa penicillata Hand.-Mazz)等;休牧草地和放牧草地样点植物群落结构存在差异;休牧草地植物群落物种丰富度、辛普森指数、香农-维纳指数较放牧草地均有所增加。因此,返青期休牧在高寒草原的实施改善了草地植被恢复情况,优化了草地植物群落结构,增强了生态系统多样性。本试验可为退化高寒草原植被恢复及休牧制度的实施提供科学理论依据。     

降水、氮沉降及放牧对草地生态系统凋落物分解的影响研究进展

草地生态系统对我国建设生态文明、提供生态系统服务、保障食品安全和维护边疆稳定有举足轻重的作用。全球气候变化和过度的人为干扰打破了草地生态系统原有的平衡及稳定性,造成草地退化、沙化和盐渍化现象严重。草地生态系统结构、功能与过程的稳定是保证草地生态系统稳定的基础。凋落物分解过程是草地物质循环的重要环节,对维持草地生态系统稳定性具有重要作用。草地生态系统凋落物分解对降水格局变化、大气氮沉降增加及放牧干扰的响应已有较多的研究。对目前国内外相关研究进行了梳理和总结,发现降水、氮沉降和放牧对草地生态系统凋落物分解的影响,因地理位置和气候变化以及草地类型的异质性而不同,也有针对同一地区开展的研究呈现不同结果的现象。目前对这三种干扰因素中的两因素或三因素交互作用对草地生态系统凋落物分解过程的影响研究较少,而研究气候变化及人为干扰对草地生态系统凋落物的影响对正确理解草地生态系统结构与功能,以及可持续利用与保护草地生态系统具有重要的意义。     

灭除甘肃臭草对不同放牧方式亚高山草地植物群落和土壤肥力的影响

为探究放牧方式对毒杂草型退化草地恢复效果的影响,在祁连山北坡选取甘肃臭草型退化草地,喷施臭草利宁后,分别以轮牧和自由放牧两种方式进行利用,8a后对草地植物群落和土壤肥力特征进行调查分析。结果如下:轮牧草地甘肃臭草消失,自由放牧草地甘肃臭草再生,但与对照相比重要值显著降低;灭除甘肃臭草后轮牧草地和自由放牧草地植物群落Shannon-Winner多样性指数和Margalef丰富度指数显著提高,Simpson优势度指数显著降低;灭除甘肃臭草后,轮牧草地0～30cm土壤pH显著降低,土壤水分、有机碳、全氮和有效磷含量显著升高;但是,自由放牧草地0～30cm土壤pH无显著变化,土壤水分、有机碳和全氮含量,以及0～20cm土壤有效磷含量显著降低。因此,臭草利宁对甘肃臭草斑块的扩张具有明显遏制作用,化学灭除甘肃臭草与轮牧方式相结合,既能增加可食牧草比例,又有利于土壤水分、养分含量的提高,是治理甘肃臭草型退化草地的有效方式。     

不同程度退化草地的植被土壤特征及其相互间的关系

以云南省会泽县典型亚高山退化草地为研究对象,采用植物群落样方调查,利用非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等分析方法,对该区域不同退化程度下草地植物群落物种组成与多样性以及土壤理化性质的变异趋势及其内在关联进行了探究。结果表明,草地植物物种多样性指数、盖度和均匀度均随退化程度加剧而增加,但是植物群落中牧草类物种多样性及其比例均呈下降趋势,而毒杂草类植物多样性及其比例则呈上升趋势。整体上中度和重度退化草地的土壤养分含量相比于轻度退化草地的土壤养分含量呈明显下降趋势。在不同退化程度草地群落中,植物物种多样性指数与0–20 cm土层pH均有显著关系(P 0.05),但是影响退化草地植物物种多样性变异的土壤因子组合及其解释率并不一致。本研究初步探讨了我国南方亚高山草地在不同退化程度下的植物群落特征、土壤理化性质及二者间的内在关联,为探究该区域草地退化机制及退化草地的恢复措施提供了科学依据。     

不同程度退化草地的植被土壤特征及其相互间的关系

以云南省会泽县典型亚高山退化草地为研究对象,采用植物群落样方调查,利用非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等分析方法,对该区域不同退化程度下草地植物群落物种组成与多样性以及土壤理化性质的变异趋势及其内在关联进行了探究.结果表明,草地植物物种多样性指数、盖度和均匀度均随退化程度加剧而增加,但是植物群落中牧草类物种多样性及其比例均呈下降趋势,而毒杂草类植物多样性及其比例则呈上升趋势.整体上中度和重度退化草地的土壤养分含量相比于轻度退化草地的土壤养分含量呈明显下降趋势.在不同退化程度草地群落中,植物物种多样性指数与0–20 c m土层pH均有显著关系(P<0.05),但是影响退化草地植物物种多样性变异的土壤因子组合及其解释率并不一致.本研究初步探讨了我国南方亚高山草地在不同退化程度下的植物群落特征、土壤理化性质及二者间的内在关联,为探究该区域草地退化机制及退化草地的恢复措施提供了科学依据.     

鱼鳞坑生态恢复措施对宁夏典型草原 植物群落特征的影响

研究植物群落特征对草原生态建设具有重要意义。在宁夏黄土高原丘陵区典型草原,以放牧草地(FM)为对照,研究了草地封育(FY)和鱼鳞坑整地1年(Y1)、3年(Y3)、6年(Y6)、10年(Y10)和15年(Y15)措施对植物群落特征的影响。结果表明,1)鱼鳞坑和封育措施下,植物物种数较放牧增加。其中鱼鳞坑使一年生植物、多年生杂类草及半灌木比例增加;封育使半灌木和多年生草本重要值增加;随鱼鳞坑恢复年限增加,优势物种呈根茎-疏丛-密丛型植物的变化趋势。2)草地植物盖度、高度和生物量呈现鱼鳞坑居中,封育草地最高,放牧草地最低;鱼鳞坑植被仍处于恢复演替阶段。3)鱼鳞坑物种多样性、均匀度、优势度和丰富度指数随恢复年限变化规律不明显,但其多样性显著(P0.05)高于放牧草地,与封育草地接近;各措施下植物群落均处于不稳定阶段。相对而言,放牧草地稳定性最大,鱼鳞坑15年稳定性最低。相对放牧草地,鱼鳞坑可改善植被,但弱于封育草地恢复效果,一定的放牧干扰有利于群落稳定性的增加。     

高寒草原退化对植物群落及土壤理化性质的影响

以空间分布代替时间演替的方法,调查黄河源区玛多县高寒草原退化过程中植物群落特征和土壤理化特性的变化,探讨植物群落与土壤理化特性对退化的响应。结果表明:(1)不同退化梯度下植物优势种变化明显,从轻度退化到重度退化,草地优势种由紫花针茅和矮嵩草逐渐向杂类草转变,极度退化下变为沙生植物为主;(2)随着草地退化加剧,植物物种重要值、丰富度、多样性、均匀度以及地上生物量均呈先增加后降低的趋势,但轻度退化草地地上生物量比未退化草地高21.5%,其与不同物种在退化演替过程中的消长变化密切相关;(3)土壤有机质、全氮、全磷以及pH表现出随退化程度加剧呈显著降低(P<0.05)的趋势。土壤容重随退化程度加剧而显著增加,土壤通气孔隙度随退化程度加剧而显著降低。通过分析,草地退化首先影响土壤物理属性,进而影响草地群落物种组成,导致草地生产力明显降低。