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高寒草甸土壤团聚体碳氮磷对退化的响应及其影响因素

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草地学报 2023年第4期31卷 1106-1114页

作者：孙建波李成阳赖炽敏陈洋陈小杰周俊彭飞中国科学院西北生态环境资源研究院/沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 岭南师范学院地理科学学院广东湛江524048 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 青藏高原北麓河冻土工程与环境综合观测研究站甘肃兰州730000

植物和土壤微生物是土壤团聚体黏合物和养分的重要来源,因此土壤团聚体组成及其养分库的变化可指示生态系统退化过程。本文在长江源区根据植被群落特征选取未退化、中度和严重退化高寒草甸,研究其土壤中大团聚体(>250μm)、微团聚体(55~... 详细信息

植物和土壤微生物是土壤团聚体黏合物和养分的重要来源,因此土壤团聚体组成及其养分库的变化可指示生态系统退化过程。本文在长江源区根据植被群落特征选取未退化、中度和严重退化高寒草甸,研究其土壤中大团聚体(>250μm)、微团聚体(55~250μm)和游离态粉粒黏粒(<55μm)含量、不同粒级团聚体碳氮磷含量及储量随草地退化的变化特征,并分析了植物和微生物活动与这些变化特征的关系。结果表明:未退化和中度退化高寒草甸土壤以微团聚体为主。退化使高寒草甸大团聚体和微团聚体碳氮含量及储量显著下降,但磷含量及储量未发生显著变化。游离态粉粒黏粒氮磷储量在严重退化高寒草甸显著增加。各团聚体碳氮含量与地上生物量和微生物量碳正相关,磷含量与微生物量碳负相关。本研究表明植物及受其影响的土壤微生物变化是造成高寒草甸退化后不同团聚体碳氮磷库变化的主要原因。

关键词：草地退化团聚体碳氮磷含量高寒草甸青藏高原

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青藏高原退化高寒草甸生长季承载力

中国沙漠 2018年第6期38卷 1330-1338页

作者：李成阳薛娴赖炽敏尤全刚彭飞张文娟中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 福建农林大学林学院福建福州350000

近年来,在气候变化和人类活动的共同影响下,青藏高原部分地区草场退化严重。在青藏高原北麓河流域多年冻土区选取中度退化及未退化高寒草甸,用热红外辐射器模拟气候变暖,研究草地退化和气候变化对生长季草场数量和营养承载力(可消化蛋... 详细信息

近年来,在气候变化和人类活动的共同影响下,青藏高原部分地区草场退化严重。在青藏高原北麓河流域多年冻土区选取中度退化及未退化高寒草甸,用热红外辐射器模拟气候变暖,研究草地退化和气候变化对生长季草场数量和营养承载力(可消化蛋白承载力和代谢能承载力)的影响。结果表明:(1)退化后,莎草科植物在群落中的重要值降低,而禾本科和杂草类植物重要值逐渐增加;(2)退化对植被地上生物量无显著影响,但退化伴随着气候变暖使地上生物量在6月和9月分别显著降低了(87. 17±6. 93) g·m^(-2)和(38. 89±2. 23) g·m^(-2);(3)退化在6月和9月使牧草粗蛋白含量分别显著降低了29. 15%和33. 74%,但使牧草中酸性洗涤纤维含量分别显著增加了11. 68%和15. 34%,牧草品质下降明显;(4)退化伴随着气候变暖使数量承载力和代谢能承载力在6月分别降低了(2. 63±0. 21)、(6. 94±0. 55)羊单位·hm^(-2),在9月分别降低了(1. 17±0. 07)、(3. 1±0. 17)羊单位·hm^(-2)。研究区草场代谢能承载力>可消化蛋白承载力>数量承载力。研究区生长季牧草营养供给充足。

关键词：退化模拟增温高寒草甸牧草品质承载力

人工干预对黄河源区沙化草地土壤微生物群落的影响

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草业科学 2019年第4期36卷 970-979,I0009页

作者：张文娟薛娴彭飞尤全刚潘晶李成阳赖炽敏中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 福建农林大学林学院福建福州350000

土壤微生物作为生态系统的重要组成部分,其群落变化可以反映土壤变化并有效指示退化土地的恢复成效。本研究以黄河源区沙化草地为对象,应用Illumina MiSeq测序技术对无任何人工干预措施的对照样地(CK)、播草种样地(P_1)、4年砾石方格沙... 详细信息

土壤微生物作为生态系统的重要组成部分,其群落变化可以反映土壤变化并有效指示退化土地的恢复成效。本研究以黄河源区沙化草地为对象,应用Illumina MiSeq测序技术对无任何人工干预措施的对照样地(CK)、播草种样地(P_1)、4年砾石方格沙障+播草种样地(P_2)和12年砾石方格沙障+播草种样地(P3)的土壤细菌和真菌群落进行了高通量测序,分析了不同干预措施(沙障+播草种/播草种)和干预时间(4年/12年)对沙化草地土壤细菌和真菌群落组成的影响。结果发现:1)细菌群落在CK和P_1样地聚为一组,P2和P3样地聚为另一组,真菌群落在CK、P_1和P_2样地聚为一组,P_3单独为一组;2)表层土壤有机碳和硝态氮含量在P_3样地中显著高于CK和P_2样地(P 0.05);3)植被盖度在P3样地中显著高于CK和P_2样地(P <0.05),杂类草地上生物量在P_3样地中显著高于CK样地(P <0.05)。研究认为,砾石方格沙障+播草种的干预措施促进了黄河源区沙化草地表层养分的积累,改变了土壤微生物群落结构,有利于植被的定殖和生长,且随措施实施年限的延长,改善成效愈加明显,是高寒地区严重沙化土地治理的一种有效措施。

关键词：砾石沙障细菌群落真菌群落 Miseq测序生态恢复

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植被覆盖度提取及景观格局分析

森林与环境学报 2018年第2期38卷 164-170页

作者：苏艳琴赖日文闫琦余莉莉李红霖赖炽敏福建农林大学林学院福建福州35002

以福建省三明市沙县为例,利用线性光谱混合模型提取植被覆盖度,在对比原始影像构建的四端元模型与加入归一化植被指数的影像构建的五端元模型反演精度的基础上,选择精度更高的五端元模型估算1996、2004、2014年沙县的植被覆盖度,并分析... 详细信息

以福建省三明市沙县为例,利用线性光谱混合模型提取植被覆盖度,在对比原始影像构建的四端元模型与加入归一化植被指数的影像构建的五端元模型反演精度的基础上,选择精度更高的五端元模型估算1996、2004、2014年沙县的植被覆盖度,并分析其变化及景观格局。结果表明:沙县植被覆盖结构以高植被覆盖度为主导,高植被覆盖度的区域面积占全县面积的57.87%以上。1996年植被覆盖度最差,1996—2004年,植被覆盖度大幅度上升,增加区域面积比例高达35.15%;2004—2014年,由于城市发展需要,植被覆盖度下降明显,下降区域面积占8.99%,主要分布在沙县中部和北面片区。从植被覆盖度的景观格局来看,极低、低、高植被覆盖度的破碎化程度低,分布较为集中;1996—2014年,极低、低植被覆盖度的破碎化程度先降低后升高,与人类活动有着密切关系。

关键词：植被覆盖度归一化植被指数端元线性光谱混合模型景观格局

黄河源区不同退化程度高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系研究

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生态学报 2021年第11期41卷 4541-4551页

作者：李成阳张文娟赖炽敏彭飞陈小杰薛娴王涛尤全刚杜鹤强中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049

近些年来,气候暖干化和过度放牧导致黄河源区高寒草原发生明显退化,严重影响了当地畜牧业和环境的可持续发展。退化后,植被群落生产力、物种多样性和土壤因子之间相互作用、相互影响,使生态系统持续恶化。以往的研究中研究人员对退化后... 详细信息

近些年来,气候暖干化和过度放牧导致黄河源区高寒草原发生明显退化,严重影响了当地畜牧业和环境的可持续发展。退化后,植被群落生产力、物种多样性和土壤因子之间相互作用、相互影响,使生态系统持续恶化。以往的研究中研究人员对退化后群落生产力和物种多样性关系关注较多,但对退化过程中土壤要素变化的重视程度往往不够。因此,探究不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系对于认识高寒草地退化过程及退化草地恢复具有重要现实意义。在黄河源区采用空间分布代替时间演替的方法,根据植被和土壤特征选取了未退化到严重退化5个退化梯度,探讨不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系。结果表明:1)随着退化程度的加剧,群落地上和地下生物量均呈先稳定后降低的趋势,在轻度退化阶段达到最大值,重度和严重退化阶段显著降低;2)Shannon⁃Wiener多样性指数在轻度和中度退化阶段显著增加了20%和15%(P=0.025和P=0.039),均匀度指数从未退化到重度退化变化不明显,严重退化阶段物种多样性指数均显著降低;3)土壤水分、各深度土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮均呈先稳定后降低的变化规律,土壤容重随着退化程度的加剧而显著增加;4)群落生物量、物种多样性与土壤养分呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系,冗余分析结果显示土壤容重、硝态氮、有机碳是退化过程中驱动植被因子变化的主要因素。因此,针对不同退化阶段采取不同的恢复治理措施,尤其是改善土壤养分和物理性质,同时对中度和重度退化两个关键阶段应该给予更多的关注。

关键词：青藏高原植被退化土壤退化生物量退化程度

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

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中国沙漠 2019年第5期39卷 127-134页

作者：赖炽敏赖日文薛娴李成阳尤全刚黄翠华彭飞福建农林大学林学院福建福州350000 中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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。

关键词：高寒草地植被特征地上生物量回归模型退化

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸土壤呼吸特征

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草业科学 2019年第4期36卷 952-959,I0011页

作者：赖炽敏薛娴赖日文李成阳尤全刚张文娟刘斐耀彭飞福建农林大学林学院福建福州350000 中国科学院西北生态环境资源研究院/沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,而青藏高原高寒草甸的大面积退化对土壤呼吸及碳循环造成重要影响。为了进一步探明高寒草甸退化对土壤呼吸的影响,对北麓河区不同退化程度高寒草甸土壤呼吸及其相关因子进行了测定,分析了... 详细信息

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,而青藏高原高寒草甸的大面积退化对土壤呼吸及碳循环造成重要影响。为了进一步探明高寒草甸退化对土壤呼吸的影响,对北麓河区不同退化程度高寒草甸土壤呼吸及其相关因子进行了测定,分析了土壤呼吸与生物量、地下净初级生产力以及土壤温度的关系。结果表明:1)不同退化程度高寒草甸土壤呼吸在生长季均表现出相似的动态特征,随退化程度加剧呈先增加后降低的变化趋势,在中度退化程度达到最大值,且在生长季中期变化显著(P 敏感性不同,土壤呼吸敏感性在轻度退化(Q_(10)=3.26)和中度退化程度(Q_(10)=3.22)大于未退化(Q_(10)=2.66),而在重度退化(Q_(10)=2.49)和极度退化程度(Q_(10)=1.96)小于未退化;这主要是由不同退化程度土壤温度、地下生物量以及土壤有机碳含量的差异造成。研究的结果有助于进一步认识退化草地的碳循环过程。

关键词：高寒草甸草地退化土壤呼吸土壤温度生物量地下净初级生产力土壤性质

基于LCM模型的晋江市土地利用变化与预测分析

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林业资源管理 2018年第1期 96-102页

作者：苏艳琴赖日文罗文玮余莉莉赖炽敏李红霖福建农林大学林学院

为了探究晋江市土地利用演变规律与未来土地利用状况,以1990,2000,2010年3期遥感影像解译数据为数据源,分析土地利用类型动态变化程度;结合土地利用动态变化影响因子构建土地利用预测模型(LCM),对晋江市2020,2030年的土地利用数量以及... 详细信息

为了探究晋江市土地利用演变规律与未来土地利用状况,以1990,2000,2010年3期遥感影像解译数据为数据源,分析土地利用类型动态变化程度;结合土地利用动态变化影响因子构建土地利用预测模型(LCM),对晋江市2020,2030年的土地利用数量以及分布进行预测。结果表明:1)LCM模型2010年模拟结果各项Kappa指数均大于80%;2)预测结果显示建设用地将会在晋江中北部增加,耕地的减少则分布在晋江未来区划的中心城区,裸地在LCM模型预测中出现减少,主要集中在沿海区域,园地在LCM模型中呈减少趋势,而林地虽然在2020年有所减少,但2020年以后则呈增长趋势,且集中在沿海乡镇。LCM模型对预测结果精确度以及可信度较高,预测结果能为晋江市未来土地利用的合理规划、区域经济发展方向提供合理依据。

关键词：土地利用动态度 MLP NN模型 Marcov模型预测晋江

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸生产力和群落结构特征

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草业科学 2019年第4期36卷 1044-1052页

作者：李成阳赖炽敏彭飞薛娴尤全刚张文娟刘斐耀中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 福建农林大学林学院福建福州350000

近年来,青藏高原高寒草甸部分地区退化严重,对生态环境及牧民畜牧业生产造成了不利的影响。在草地不同退化阶段中存在着关键阶段,超过了这个阶段,极难恢复。因此,确定草地退化的关键阶段是草地可持续恢复的基础。研究样地设在青藏高原... 详细信息

近年来,青藏高原高寒草甸部分地区退化严重,对生态环境及牧民畜牧业生产造成了不利的影响。在草地不同退化阶段中存在着关键阶段,超过了这个阶段,极难恢复。因此,确定草地退化的关键阶段是草地可持续恢复的基础。研究样地设在青藏高原北麓河流域多年冻土区,根据植被和土壤特征选取了未退化到极度退化的5个退化梯度,探讨不同退化程度对植被地上、地下生物量以及群落中各功能群相对盖度的影响,为揭示多年冻土区高寒草甸植被退化关键阶段提供依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,禾本科和杂草类植物相对盖度显著增加(P 0.05),中度退化阶段开始显著降低(P 0.05),与20–30 cm和30–50 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例均显著负相关(P <0.05),而杂草相对盖度和地下净初级生产力在各土壤深度所占比例则表现出与莎草科植物相反的趋势。中度退化是草地退化的关键阶段。

关键词：高寒草地退化功能群地下净初级生产力关键阶段多年冻土区