放牧梯度上草原植被土壤系统碳截存特征

放牧强度影响草原植被的固碳能力。本文以呼伦贝尔克鲁伦河流域的半干旱典型草原作为研究区域,开展不同放牧压力下异质性植被-土壤系统中碳截存的特征研究。研究发现:不同放牧梯度下,土壤有机质、地上生物量、地下生物量和土壤微生物生物量碳彼此之间呈一定的相关性。随着放牧强度的加剧及土层深度的加深,土壤碳截存量呈减少趋势。其中,土壤有机质的变化趋势与土壤碳截存量趋势相同;而土壤无机碳含量呈现逐渐增大的特征。过度放牧破坏了土壤的理化性质及土壤质量,加速了土壤有机质的损失。草原群落的根冠比也随着放牧强度的增大而增加。以土壤微生物生物量碳作为土壤固碳能力的指标,不同放牧强度下的草原群落土壤固碳能力为轻牧区>中牧区>重牧区。     

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。     

科尔沁沙地持续放牧和不同强度放牧后封育草场中生物结皮生物量和土壤因子的变化

通过对科尔沁沙地放牧后封育样地和放牧样地生物结皮生物量的研究,探讨了不同样地生物结皮生物量的变化规律及其与环境因子的相互关系。结果表明,封育样地藓类和藻类植物的生物量显著高于放牧样地;在封育样地内,轻度、中度放牧封育区显著高于重度放牧封育区（P＜0.05）。封育样地生物结皮的土壤微生物量碳、氮含量高于放牧样地,并且各样区藓结皮土壤微生物量碳、氮含量显著高于藻结皮（P＜0.05）。在封育样地内表现为轻度、中度放牧封育区土壤微生物量碳、氮含量较高,重度放牧封育区含量较低,体现出不同强度放牧封育停牧后对土壤微生物量碳、氮影响的滞后效应。藻类植物的生物量与结皮厚度、有机质含量和粉黏粒呈极显著正相关（P＜0.01）,与细沙呈显著正相关（P＜0.05）,与粗沙呈极显著负相关（P＜0.01）。藓类植物的生物量与结皮厚度、有机质含量、粉黏粒呈显著正相关（P＜0.05）,与粗沙呈负相关,但不显著。藻类植物的生物量与土壤因子之间的相关性更为密切。     

放牧对呼伦贝尔典型草原植物生物量分配及土壤养分含量的影响

在内蒙古呼伦贝尔草原克鲁伦河流域选取轻度、中度和重度3个放牧区研究植物地上和地下生物量、根冠比及土壤有机质、氮、磷等养分含量对放牧强度的响应。结果表明:重度放牧区的地上生物量(89.73 g·m^-2)显著低于轻度(565. 61 g·m^-2)和中度放牧区(488. 92 g·m^-2),地下生物量(1 029. 90 g·m^-2)则显著高于轻度(604.92 g·m^-2)和中度放牧区(418.38 g·m^-2)。重度放牧区的根冠比为11.54,显著高于轻度(1.11)和中度放牧区(0.89)。土壤有机质及各养分含量随着放牧强度的增加先显著降低而后显著增大,中度放牧区的养分含量最低。     

放牧对浑善达克沙地丘间低地植被群落及土壤的影响

为探究放牧对丘间低地植被群落及土壤的影响，分析了浑善达克沙地丘间低地在重度和轻度放牧下植被的地上生物量、物种重要值、物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson生态优势度指数及0~10 cm土壤中黏粒、粉粒、砂粒、有机碳和全氮含量。结果表明：（1）植被地上生物量、土壤黏粒、粉粒、砂粒、土壤有机碳和全氮含量在不同放牧程度下存在极显著差异（P<0.01），物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在不同放牧程度下差异不显著（P>0.05），Simpson生态优势度指数在不同放牧程度下差异显著（P<0.05）。（2）放牧区植被以禾本科为主，禾本科植被地上生物量占整个植被群落的54.88%~57.76%；重度放牧区植被地上生物量为63.59 g·m^-2，比轻度放牧区低26.61%。（3）羊草（Leymus chinensis）和狗尾草（Setaria viridis）是放牧区的优势种，其重要值依次为14.16%（重度放牧区）和19.10%（轻度放牧区）、13.40%（重度放牧区）和15.42%（轻度放牧区），重度放牧下雾滨藜（Bassia dasyphylla）、克氏针茅（Stipa krylovii）和猪毛蒿（Artemisia scoparia）的重要值较显著高于轻度放牧区，而羊草则低于轻度放牧区。（4）重度放牧加剧了土壤沙漠化，使砂粒含量增加，草地生产力下降，土壤有机碳和全氮含量降低。     

放牧梯度上群落物种数与物种组成结构异质性的数量分析

放牧干扰对草原的植物物种组成以及群落结构的影响过程是群落生态学的重要内容.在内蒙古呼伦贝尔草原轻牧、中牧、重牧3个样地上,设置100个0.25 m2的小样方,通过调查种类组成,比较小尺度区分面积上的物种多样性及物种数目的空间分异性;采用Bray - Curtis相似性指数法研究了不同放牧梯度上物种组成结构异质性的变化趋势.结果表明:样地群落物种数表现为轻牧＞中牧＞重牧,而小尺度样方内物种数与物种多样性均呈现中牧＞轻牧＞重牧趋势;在轻牧条件下,整体来看,小样方内物种数目的分布围绕平均值具有较小波动;在重度放牧区,不存在维持多个物种数的样方;而在中度放牧区,物种数的空间分布呈现“凹型”格局,相比于轻牧、重牧阶段,物种数在样方中的平均分布程度降低,即物种数目很多或很少的样方大量存在.从物种结构的空间异质性来看,轻牧区样方之间种类组成的相似性不明显,群落物种形成均匀分布;中度和重度放牧区,具有随机分布的群落物种结构.牧压影响小尺度区间面积上的物种数、种类构成及其空间异质性,物种数目的频度分布及种类成分相似性的蒙特卡罗模似统计运算,能够较好地拟合不同放牧梯度上物种分布的空间格局,反映群落演替动态.     

基于幂函数法则对放牧梯度上种群空间异质性的定量分析

 在呼伦贝尔草原的克氏针茅群落选择轻牧、中牧、重牧3个不同的放牧梯度,沿着50 m样线设置100个50 cm×50 cm的L型样方,每个L型样方内划分4个25 cm×25 cm的S型样方,以物种出现的频度（p）作为植被空间分布的观测指标,采用幂函数法则对放牧梯度上草原植物群落物种的空间异质性进行了定量研究。结果表明,在不同放牧强度下,种类结构发生明显改变,轻度放牧区羊草和星状刺骨藜、中度放牧区藜和糙隐子草、重度放牧区猪毛菜和多根葱具有高的出现频度,群落物种数随着放牧压力的增大而减小。整体来看,放牧梯度上物种的空间分布呈现明显的聚集分布,物种空间异质性（δi）随着放牧强度的增大而增加,拟合于幂函数规律曲线;群落的空间异质性（δc）随着轻牧-中牧-重牧放牧演替的进展呈现降低趋势,种群个体分布呈现片断化特征。在群落内部各个种群具有不同的异质化分布特点,物种结构主要表现出密集型种群和疏散型种群两大类型。这些趋势与种群的繁殖策略、生活史对策、群落的再生产策略等生理与生态特性密切相关。     

干旱和半干旱区油蒿对土壤空间异质性的响应

空间异质性影响种群的分布和波动。在对数据进行归一化处理的基础上,应用地统计学方法研究干旱和半干旱区两个气候带内油蒿对土壤空间异质性的响应。结果表明：在中等尺度（500 m样线,间隔10 m取样）上,腾格里沙漠沙坡头固定沙地土壤水分的空间异质性大于毛乌素沙地芹河半固定沙地,相应地,沙坡头地段油蒿密度、有机质、全氮和有效磷含量的空间异质性大于芹河地段,因而认为,土壤水分的空间异质性决定油蒿密度的空间异质性,进而又反作用于土壤养分的空间异质性。结合油蒿生物量的空间异质性分析认为,土壤水分的空间异质性并不总是能够影响植物生物量的空间异质性。进一步分析表明,对于沙坡头地区,适当进行放牧或者其他干扰,将有助于增大土壤属性的空间异质性,以促进油蒿植被的持续存在。     

藏北高山嵩草草甸植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响,了解高寒区草甸沙漠化的原因,选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区,按照沙漠化的不同程度设置样地,系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化,结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异;在中度和重度沙化区,高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代,而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长;从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘,植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多;中度沙化草甸的Shannon\|Wiener指数和均匀度指数最大,而优势度指数最小;在沙化过程中,高寒草甸的植被盖度显著下降,地上生物量也在下降,虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区,但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。     

藏北高山嵩草草旬植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响，了解高寒区草甸沙漠化的原因，选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区，按照沙漠化的不同程度设置样地，系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化，结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异；在中度和重度沙化区，高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代，而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长；从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘，植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多；中度沙化草甸的Shannon-Wiener指数和均匀度指数最大，而优势度指数最小；在沙化过程中，高寒草甸的植被盖度显著下降，地上生物量也在下降，虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区，但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。     

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。     

Changes in soil nutrients, vegetation structure and herbaceous biomass in response to grazing in a semi-arid savanna of Ethiopia

The effect of grazing was studied on vegetation structure, herbaceous biomass, basal and bare ground covers, together with soil nutrient concentrations in two locations in an Ethiopian semi-arid savanna. The lightly grazed sites had significantly higher herbaceous diversity, total abundance, basal cover and aboveground biomass, and a lower percentage of bare ground compared with the heavy grazed sites. Grazing pressure had no effect on the density and number of woody species as well as on the proportion of encroaching woody species. The light grazing sites had higher organic carbon, phosphorus and exchangeable bases, and therefore a higher pH and higher electrical conductance, indicating an improved soil nutrient status compared with heavy grazing sites, mainly attributed to the higher basal cover and standing biomass at light grazed sites, and the export of nutrients through grazing and dung collection from the heavily grazed sites. There were significantly higher soil nutrients, species diversity, aboveground biomass and basal cover in the light grazing sites compared with heavy grazing sites. We concluded that changes in herbaceous vegetation, standing biomass and soil compositions are caused by interactions between grazing, soil and vegetation, and these interactions determine the transitions of semi-arid savannas.     

猫头刺群落对土壤养分空间异质性的响应

选择腾格里沙漠边缘内蒙古阿拉善左旗境内的猫头刺群落为研究对象,探讨了猫头刺群落植物属性和土壤属性随尺度变化\,空间异质性的变化以及植物属性对土壤属性空间异质性的响应。结果表明,尺度从800 m2增加到1 600 m2,土壤有机质和土壤全氮的空间异质性减小,全磷和有效磷的空间异质性增加,有效氮空间异质性不变,而群落内3种植物密度和叶量的空间异质性基本都趋于增加,说明全磷和有效磷是目前猫头刺群落存在的主要限制因素,尤其是多年生草本植物骆驼蓬。进一步分析表明,这种现象是由于荒漠地区的灌丛“沃岛效应”和植物耗用有效磷以增大吸水力的补偿机制所致。     

宁夏盐池沙地3种植物群落土壤表层养分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图及分形维数等对宁夏盐池沙地3种植物群落(牛枝子、牛枝子-黑沙蒿、黑沙蒿)土壤表层养分的空间异质性进行了研究。结果表明:0~5 cm土壤有机质、全氮、速效磷含量的空间自相关尺度分别是67 m、519 m、143 m;结构方差比分别为0.558、0.882、0.514,说明结构性因素和随机性因素在0~5 cm土壤有机质和速效磷的空间分布中共同发挥作用。全氮表现出较强空间自相关性,在空间分布上具有明显的结构特征,表明结构性因素在其空间总变异中发挥主导作用。空间格局图反映出0~5 cm土壤有机质、全氮含量表现为牛枝子群落较高,经牛枝子-黑沙蒿群落,含量逐渐减少,至黑沙蒿群落含量又有所增加;0~5 cm土壤速效磷含量表现为牛枝子群落和黑沙蒿群落含量较高而牛枝子-黑沙蒿群落含量较低的趋势。反映出研究区从牛枝子群落经牛枝子-黑沙蒿群落至黑沙蒿群落,植被从以草原种为主的群落,逐渐灌木化,植物群落结构组成由复杂到简单的过程,深刻影响了土壤养分的分布格局,导致了土壤“肥力岛”的形成和发展,又反作用引起研究区植物群落的进一步灌丛化,并逐步向沙漠化的方向发展的趋势。     

Grazing effects on patchy dryland vegetation in northern Patagonia

In this study the spatial patterns and dynamics of vegetation patches along a grazing gradient in the steppe ofLarrea divaricataandStipaspp. in NE Patagonia (Argentina) are described. A general effect of grazing is the reduction of total plant cover resulting from the decrease in cover of perennial grasses (Stipa speciosa, Poa ligularis, Stipa tenuis) and some tall shrubs (Chuquiraga hystrix, Bougainvillea spinosa, Lycium chilense). Dwarf shrubs (Nassauvia fueguianaandJunellia seriphioides) increase their cover under medium and/or high grazing pressures. Plant species are spatially grouped into patches which alternate with areas of bare soil. Eleven types of vegetation patch differing in the dominant plant functional type or species, floristic richness and size were identified with different relative frequency along the grazing gradient. Based on these results, it is postulated that grazing forces the replacement of large patches dominated by tall shrubs with high species richness, byLarrea divaricatapatches or small dwarf shrub patches with low species richness and the extinction of grass patches. This results from: (1) disruption of local balances of species deletions and additions; (2) fragmentation of large patches; and (3) formation of new vegetation patches. These changes lead to differing plant spatial organization and heterogeneity along the grazing gradient which may be described by characteristic arrays of vegetation patches.