青藏高原区退化高寒草甸植被和土壤特征
发布时间：2021-03-08 16:49
高寒草甸约占青藏高原草地的46.7%,是我国草地生态系统重要的组成部分。近年来,在气候变化和人为活动的影响下,高寒草甸生态系统退化严重,植被和土壤均呈现出不同的退化趋势。在大空间尺度上表现为草地覆盖度下降,杂草类植被增加,土壤退化甚至沙化;在微观尺度上,退化高寒草甸的土壤粒径、土壤微生物和土壤酶也发生改变。本研究从高寒草甸物种多样性、植物群落结构、植被生物量、土壤物理性质、土壤微生物、土壤酶和土壤养分等方面,分析了高寒草甸生态系统退化过程中植被和土壤的变化特征,提出当前研究中存在的一些不确定性和有待深入研究的问题,为全面了解高寒草甸的退化机制和规律、有效干预高寒草甸生态系统和恢复生态功能提供科学依据。
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(06)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
高寒草甸植被退化与土壤退化的演替关系
高寒草甸生物量在不同退化阶段存在显著差异,是分析不同退化程度下草甸植被变化的重要指标。对甘肃玛曲县退化草甸的研究表明,随高寒草甸退化演替,地上生物量呈先增加后减少趋势[4,23-24,26];另有研究表明,地上生物量随草甸退化程度加剧而减小,以上两种不同下降趋势主要与研究区草甸群落的组成及过度放牧有关[3,22] 。此外,不同植被类型的地上生物量随退化演替存在差异,禾本科、莎草科植物的地上生物量随退化程度加剧呈减少趋势,在未退化阶段最高,在极度退化阶段最低[25] ,而狼毒、黄帚橐吾等以及其他毒杂草地上生物量呈先增加后减少的趋势(图1)。这表明随高寒草甸的退化,优质牧草的地上生物量和重要值下降[7],毒杂草逐步演变成群落的优势种[27],且毒草的地上生物量随草甸退化进一步加剧而显著减少,高寒草甸总地上生物量也到达最低值。高寒草甸地下生物量随草甸退化主要呈下降趋势[23,24-26],地下生物量占总生物量的80%以上,显著大于地上生物量;由地下、地上生物量随草甸退化下降的幅度可知,地下生物量对高寒草甸退化程度的响应比地上生物量更敏感[22,25,27];地下生物量则随着深度的增加显著减少,且各土层地下生物量均随退化程度加剧而减少[4](图1)。这是由于在退化演替过程中,如狼毒、黄帚橐吾和紫花棘豆等毒杂草入侵及持续放牧活动导致地表植被覆盖度不断下降,再加上随退化加剧土壤逐渐贫瘠化,地下根系显著减少,地下生物量呈负积累[24]。综上所述,高寒草甸地上、地下生物量均随着退化程度的加剧呈显著下降趋势,不同退化程度生物量特征变化因受到自然因素或者人为干扰的影响而存在差异。故在判断草地生态变化质量时,不能单纯依靠地表覆盖度和生物量的大小。2 退化演替过程中高寒草甸土壤变化特征
土壤退化是草地退化的核心问题[9],可揭示退化高寒草甸土壤特征的演变过程、规律,能准确了解草地生态系统实质的受损程度[9,26]。在青藏高原退化草甸的研究中发现,高寒草甸退化过程中,土壤黏粒、粉粒含量逐渐降低,分别从2.7%、17.1%降至1.8%、7.8%,而各砂粒含量则逐渐增加,退化高寒草甸土壤呈现粗质化趋势[28] (图2)。土壤粒径的改变使得土壤水分含量和土壤容重发生变化[29-30],同一退化程度下,随土壤层次的加深土壤容重呈增加趋势,土壤水分随土壤层的加深而显著降低[28,30];不同退化程度下,由于在退化演替中过度放牧和土壤不断沙化等因素的影响,极度退化草甸的地表植被及地下根系显著减少[24,29-32],土壤容重随草甸退化加剧呈增加趋势,极度退化样地土壤容重显著高于未退化样地,且表层土壤容重及表层含水量更易受高寒草地退化的影响[27]。此外,随高寒草甸退化程度加剧,土壤总孔隙度随退化加剧呈下降趋势。土壤总孔隙度的改变对土壤的紧实度和通透性造成影响,通常表现为重度退化草甸的表土层通透性变差[27,32],影响土壤水源涵养的能力,导致土壤含水量下降。因此,土壤退化表现为土壤粗粒化趋势,土壤容重增加,孔隙度降低,土壤的持水能力减弱,影响了土壤养分的积累,土壤表层失去了植被的保护,加剧了风蚀、水蚀和土壤冻融过程,进一步加快了退化演替进程。2.2 土壤微生物的变化
本文编号：3071341
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(06)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
高寒草甸植被退化与土壤退化的演替关系
高寒草甸生物量在不同退化阶段存在显著差异,是分析不同退化程度下草甸植被变化的重要指标。对甘肃玛曲县退化草甸的研究表明,随高寒草甸退化演替,地上生物量呈先增加后减少趋势[4,23-24,26];另有研究表明,地上生物量随草甸退化程度加剧而减小,以上两种不同下降趋势主要与研究区草甸群落的组成及过度放牧有关[3,22] 。此外,不同植被类型的地上生物量随退化演替存在差异,禾本科、莎草科植物的地上生物量随退化程度加剧呈减少趋势,在未退化阶段最高,在极度退化阶段最低[25] ,而狼毒、黄帚橐吾等以及其他毒杂草地上生物量呈先增加后减少的趋势(图1)。这表明随高寒草甸的退化,优质牧草的地上生物量和重要值下降[7],毒杂草逐步演变成群落的优势种[27],且毒草的地上生物量随草甸退化进一步加剧而显著减少,高寒草甸总地上生物量也到达最低值。高寒草甸地下生物量随草甸退化主要呈下降趋势[23,24-26],地下生物量占总生物量的80%以上,显著大于地上生物量;由地下、地上生物量随草甸退化下降的幅度可知,地下生物量对高寒草甸退化程度的响应比地上生物量更敏感[22,25,27];地下生物量则随着深度的增加显著减少,且各土层地下生物量均随退化程度加剧而减少[4](图1)。这是由于在退化演替过程中,如狼毒、黄帚橐吾和紫花棘豆等毒杂草入侵及持续放牧活动导致地表植被覆盖度不断下降,再加上随退化加剧土壤逐渐贫瘠化,地下根系显著减少,地下生物量呈负积累[24]。综上所述,高寒草甸地上、地下生物量均随着退化程度的加剧呈显著下降趋势,不同退化程度生物量特征变化因受到自然因素或者人为干扰的影响而存在差异。故在判断草地生态变化质量时,不能单纯依靠地表覆盖度和生物量的大小。2 退化演替过程中高寒草甸土壤变化特征
土壤退化是草地退化的核心问题[9],可揭示退化高寒草甸土壤特征的演变过程、规律,能准确了解草地生态系统实质的受损程度[9,26]。在青藏高原退化草甸的研究中发现,高寒草甸退化过程中,土壤黏粒、粉粒含量逐渐降低,分别从2.7%、17.1%降至1.8%、7.8%,而各砂粒含量则逐渐增加,退化高寒草甸土壤呈现粗质化趋势[28] (图2)。土壤粒径的改变使得土壤水分含量和土壤容重发生变化[29-30],同一退化程度下,随土壤层次的加深土壤容重呈增加趋势,土壤水分随土壤层的加深而显著降低[28,30];不同退化程度下,由于在退化演替中过度放牧和土壤不断沙化等因素的影响,极度退化草甸的地表植被及地下根系显著减少[24,29-32],土壤容重随草甸退化加剧呈增加趋势,极度退化样地土壤容重显著高于未退化样地,且表层土壤容重及表层含水量更易受高寒草地退化的影响[27]。此外,随高寒草甸退化程度加剧,土壤总孔隙度随退化加剧呈下降趋势。土壤总孔隙度的改变对土壤的紧实度和通透性造成影响,通常表现为重度退化草甸的表土层通透性变差[27,32],影响土壤水源涵养的能力,导致土壤含水量下降。因此,土壤退化表现为土壤粗粒化趋势,土壤容重增加,孔隙度降低,土壤的持水能力减弱,影响了土壤养分的积累,土壤表层失去了植被的保护,加剧了风蚀、水蚀和土壤冻融过程,进一步加快了退化演替进程。2.2 土壤微生物的变化
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