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内蒙古灌丛化草原小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1525-1533页

作者：文艺瑶朱江王欢张梦迪鲁顺保郑淑霞江西师范大学生命科学学院南昌330022 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 山东农业大学生命科学学院山东泰安271018 内蒙古农业大学草原与资源环境学院呼和浩特010018

本文对内蒙古锡林郭勒草原不同灌丛化阶段(轻度、中度、重度)下小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子进行研究。结果表明:在草原轻度-中度-重度灌丛化的发展过程中,小叶锦鸡儿的密度和高度逐渐增加,两阶段密度和高度分别增长196.0%、34... 详细信息

本文对内蒙古锡林郭勒草原不同灌丛化阶段(轻度、中度、重度)下小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子进行研究。结果表明:在草原轻度-中度-重度灌丛化的发展过程中,小叶锦鸡儿的密度和高度逐渐增加,两阶段密度和高度分别增长196.0%、34.5%和25.4%、17.6%。小叶锦鸡儿的冠幅、基径、每丛分蘖数和地上生产力均呈先减少后增加的趋势,地上生物量向叶片的分配比例减少。小叶锦鸡儿在中度灌丛化阶段与草本植物之间的竞争最为强烈,其通过减少横向生长如冠幅、基径和每丛分蘖数,增加密度和高度以获取竞争优势。在不同灌丛化阶段小叶锦鸡儿所受到的土壤限制因子明显不同。在轻度灌丛化阶段,土壤因子对小叶锦鸡儿生长的限制作用较小;在中度灌丛化阶段,深层(20~50 cm)土壤水分和土壤pH是限制小叶锦鸡儿密度的关键因素;在重度灌丛化阶段,深层土壤水分和pH限制小叶锦鸡儿纵向生长的主要因素,浅层(0~20 cm)土壤水分和养分是限制灌从横向扩张的主要因素。

关键词：灌丛化种群特征小叶锦鸡儿土壤理化性质内蒙古草原

青藏高原高寒草甸灌丛化对圆穗蓼昆虫植食作用的影响

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生物多样性 2024年第1期32卷 85-93页

作者：谭晓丹张鹏朱思睿刘向周淑荣刘木海南大学热带农林学院热带特种林木与观赏植物遗传与种质创新教育部重点实验室海口570100 兰州大学生态学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州730000

灌丛化在青藏高原高寒草甸普遍存在,其发生的可能原因包括全球变暖、CO_(2)浓度增加、过度放牧和人类活动等。灌丛化对草地生态系统有正负两方面的影响,且该影响的方向和强度依赖于环境条件。虽然已有诸多研究探讨了灌丛化对草地生态系... 详细信息

灌丛化在青藏高原高寒草甸普遍存在,其发生的可能原因包括全球变暖、CO_(2)浓度增加、过度放牧和人类活动等。灌丛化对草地生态系统有正负两方面的影响,且该影响的方向和强度依赖于环境条件。虽然已有诸多研究探讨了灌丛化对草地生态系统的影响,但其对昆虫植食作用的影响格局和机制仍不清楚。本研究以青藏高原高寒草甸常见物种圆穗蓼(Polygonum macrophyllum)为研究对象,通过比较不同盖度(0、50%、100%)的金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛下圆穗蓼的昆虫植食作用,探究了灌丛化对昆虫植食作用的影响,以及这种影响如何随气候和土壤条件变化而变化。结果表明:(1)圆穗蓼昆虫植食作用随灌丛盖度增加而增强;(2)灌丛化对圆穗蓼昆虫植食作用的影响在年均温低、土壤有效磷含量低、土壤碳含量和氮含量高的情况下更显著。本研究揭示了灌丛化对青藏高原高寒草甸生态系统中圆穗蓼昆虫植食作用的影响,并进一步揭示这种影响具有环境依赖性。这一结论为探究灌丛化对草地昆虫植食作用的影响提供了证据,对于认识和科学管理青藏高原灌丛化草地具有重要的现实意义。

关键词：灌丛化昆虫植食作用避难所效应屏障效应土壤资源可利用性沃岛效应生长-分化平衡

基于文献计量学分析的草地植被灌丛化研究现状

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中国草地学报 2024年第2期46卷 121-133页

作者：刘金秋张东马文明王长庭邓增卓玛张婷马祥丽母先润西南民族大学青藏高原研究院四川成都610065

灌丛化会改变草本植物的分布格局,影响生态系统结构和功能。为了解“灌丛化”相关领域的发展现状、研究热点及前沿趋势,理清该领域研究的知识结构。本研究依托中国知网数据库(CNKI)及Web of Science(WOS)核心合集数据库,以1982~2023年... 详细信息

灌丛化会改变草本植物的分布格局,影响生态系统结构和功能。为了解“灌丛化”相关领域的发展现状、研究热点及前沿趋势,理清该领域研究的知识结构。本研究依托中国知网数据库(CNKI)及Web of Science(WOS)核心合集数据库,以1982~2023年“灌丛化”相关领域已发表的4114篇文献为数据源,利用VOSviewer和CiteSpace可视化软件对“灌丛化”相关研究领域发文情况(数量、趋势、被引频次)、合作关系(团队、机构、国家)和关键词等进行可视化分析。结果显示:(1)国内国际相关研究总体呈稳步增长趋势,外文研究的热度大于中文研究,且高被引论文均发表在国内外影响力较高的期刊上,表明“灌丛化”相关研究成果在该领域认可度较高,具有较高学术价值;(2)“灌丛化”相关研究国际合作关系(团队、机构、国家)较国内更为密切,且美国、中国、南非、澳大利亚及德国是“灌丛化”相关领域研究的中坚力量。(3)目前“灌丛化”相关领域的研究内容主要包括灌丛化形成机制及生物多样性对灌丛化的响应,草、灌木之间的竞争关系和土壤性质对灌丛化的响应等。研究指出:我国“灌丛化”相关研究尚处于起步阶段,且前人对灌丛化的研究多针对具体研究区域,相对分散,且合作较少;同时在全球尺度上的研究及大数据整合分析相对较少,仍需进一步研究。随着“灌丛化”研究的深入发展,灌丛化对微生物群落组成的影响、灌丛化对干旱胁迫等环境因子的响应及控制灌丛化有效措施等相关研究将在未来一段时间持续热门。

关键词：灌丛化文献计量土壤碳库 VOSviewer CiteSpace

高寒草原灌丛化对土壤碳库和土壤微生物群落结构的影响

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土壤学报 2024年

作者：邓增卓玛马文明马祥丽母先润西南民族大学草地资源学院

在气候变化和过度放牧等的影响下，全球草地灌丛化现象愈发严重。然而，高寒草地土壤微生物群落对灌丛化的响应尚不清楚。以青藏高原东缘3种典型灌丛化草地（高山绣线Spiraea alpina、金露梅Potentilla fruticosa、小叶锦鸡儿Caragana m... 详细信息

在气候变化和过度放牧等的影响下，全球草地灌丛化现象愈发严重。然而，高寒草地土壤微生物群落对灌丛化的响应尚不清楚。以青藏高原东缘3种典型灌丛化草地（高山绣线Spiraea alpina、金露梅Potentilla fruticosa、小叶锦鸡儿Caragana microphylla）和无灌丛生长的草地为研究对象，通过分析植物群落结构、土壤碳组分、细菌群落结构及菌群互作关系，拟揭示高寒草原灌丛化对土壤微生物群落结构和土壤碳库的影响。基于16S rRNA基因测序技术研究土壤细菌群落及其共生特征，并结合傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析了土壤有机碳（SOC）化学组成。结果表明，灌丛化草地（小叶锦鸡儿和金露梅）地上植物群落组成均发生显著改变（P 化（P > 0.05）。三种灌丛样地地上生物量均显著高于草地（P 0.05）。灌丛化对SOC和全氮（TN）含量无显著影响，但减小了表层与深层SOC含量的差异，具体表现为草地表层土壤SOC显著高于其深层（P 灌丛样地无此趋势。三种灌丛和草地表层和深层土壤SOC组分均以芳香族为主（除小叶锦鸡儿深层土壤外），灌丛和草地样地间芳香族含量无显著差异（P > 0.05），但小叶锦鸡儿样地中芳香族含量呈表聚型分布（P 灌丛化的最重要预测因子。非度量多维尺度分析（NMDS）结果表明，灌丛化显著改变了高寒草地土壤细菌群落组成（P 化学组成是影响土壤细菌群落结构变化的主要因子。通过功能预测分析得到4个生物代谢通路，分别为细胞过程（Cellular processes）、环境信息处理（Environmental information processing）、代谢（Metabolism）和遗传信息处理（Genetic information processing），其中土壤微生物的代谢功能在灌丛表层和深层土壤中富集（P 灌丛草地表层和深层土壤细菌共现网络均较未灌丛化草地更为复杂和稳定，并且偏利共生或共生关系在高寒草地细菌群落结构建立中发挥重要作用。综上所述，灌丛化对土壤细菌群落结构及土壤碳库有重要调控作用，研究结果丰富了高寒草地土壤微生物群落组成和多样性的研究内容，为高寒草地土壤碳源汇效应提供了一定的理论基础。

关键词：灌丛化微生物群落组成土壤有机碳化学组分微生物共生网络植物群落

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高寒草甸土壤有机碳活性组分对灌丛化的响应

水土保持通报 2024年第3期44卷 317-325,334页

作者：黎萱陈东毅李良安王平甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 中国科学院成都生物研究所四川成都610041

[目的]草地灌丛化过程的植被群落演替会影响土壤有机碳库,而土壤有机碳(SOC)活性组分能够敏捷反映土壤有机碳库变化。分析灌丛化对高寒草甸SOC活性组分的影响,为全球气候变化背景下青藏高原草地土壤有机碳库变化和固碳研究提供数据支撑... 详细信息

[目的]草地灌丛化过程的植被群落演替会影响土壤有机碳库,而土壤有机碳(SOC)活性组分能够敏捷反映土壤有机碳库变化。分析灌丛化对高寒草甸SOC活性组分的影响,为全球气候变化背景下青藏高原草地土壤有机碳库变化和固碳研究提供数据支撑。[方法]以青藏高原川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草甸为研究对象,分析不同灌丛化阶段(未灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化草甸)0—10,10—20,20—40 cm土壤理化性质、碳转化酶活性和SOC活性组分特征。[结果](1)灌丛化使得0—20 cm土壤含水量(SWC)显著减小,各土层SOC含量均在重度灌丛化草甸最大,中度灌丛化草甸土壤pH值显著增大。(2)中度灌丛化草甸土壤淀粉酶活性(SAA)显著低于未灌丛化草甸,10—40 cm土壤蔗糖酶活性(SSA)也显著较低,SSA在重度灌丛化阶段显著强于未灌丛化草甸。(3)与未灌丛化草甸相比,中度灌丛化草甸0—10,10—20,20—40 cm易氧化有机碳(ROOC)含量分别显著减少16.79%,21.73%和31.11%,0—10 cm土壤可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量也显著减少;重度灌丛化草甸0—10 cm土壤颗粒态有机碳(POC)和ROOC含量分别增大24.37%和29.54%,10—20 cm土壤MBC和DOC分别增大12.96%和10.38%,20—40 cm土壤MBC和DOC分别增大57.62%和22.10%。(4)土壤有机碳活性组分均与TN,SWC,SOC以及碳转化酶活性显著正相关,ROOC与pH值显著负相关。[结论]研究区域川西锦鸡儿灌丛化初期土壤有机碳活性组分含量降低,而灌丛化后期土壤有机碳及其各活性组分均得到积累,可能对该区域土壤有机碳积累和土壤质量提升产生积极效应。

关键词：土壤有机碳活性组分高寒草甸灌丛化川西锦鸡儿

不同沙地生境下柠条灌丛化对草地土壤有机碳含量及分布的影响

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农业工程学报 2016年第10期32卷 115-121页

作者：吴旭东宋乃平潘军宁夏大学农学院银川750021 西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021

为揭示不同沙地生境下灌丛化草地土壤有机碳及其组分的分布特征,以宁夏盐池县沙化草原不同沙地生境(丘间低地、固定沙地、半固定沙地、流动沙地)下不同发育期的柠条灌丛斑块及其对应的草地斑块为研究对象,对土壤颗粒组成、土壤有机碳(so... 详细信息

为揭示不同沙地生境下灌丛化草地土壤有机碳及其组分的分布特征,以宁夏盐池县沙化草原不同沙地生境(丘间低地、固定沙地、半固定沙地、流动沙地)下不同发育期的柠条灌丛斑块及其对应的草地斑块为研究对象,对土壤颗粒组成、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)及易氧化有机碳含量(labile organic carbon,LOC)进行分析。结果表明:1)各沙地生境发育中期灌丛斑块的SOC、POC、LOC及POC/SOC极显著高于草地斑块(P灌丛和草地斑块间差异性不显著;2)从丘间低地、固定沙地、半固定沙地到流动沙地,灌丛斑块及其对应的草地斑块SOC、POC、LOC及LOC/SOC均在固定沙地出现峰值,然后呈下降趋势,表明固定沙地及不同沙地生境发育中期的灌丛斑块和草地斑块是SOC、LOC及POC变化的临界点;3)相关分析发现,发育中期2种斑块SOC与POC及LOC间及SOC与LOC/SOC间均呈极显著相关(P化最敏感的指标。研究可为沙化草原土壤恢复研究提供理论依据。

关键词：土壤有机碳质地沙化草原灌丛化柠条

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灌丛化对林草交错带植物和土壤微生物的影响

植物生态学报 2023年第6期47卷 770-781页

作者：张琦冯可常智慧何双辉徐维启北京林业大学草业与草原学院北京100091 北京林业大学生态与自然保护学院北京100091

了解灌丛化对林草交错带内植物和土壤微生物的影响,有助于提升对林草交错带内灌丛化的认识和管理。该研究在北京东灵山自然保护区的林草交错带内选择不同水平(轻度、中度和重度)的灌丛化样地,通过样地法和高通量测序技术调查了灌丛化对... 详细信息

了解灌丛化对林草交错带内植物和土壤微生物的影响,有助于提升对林草交错带内灌丛化的认识和管理。该研究在北京东灵山自然保护区的林草交错带内选择不同水平(轻度、中度和重度)的灌丛化样地,通过样地法和高通量测序技术调查了灌丛化对植物多样性、土壤微生物多样性、植物个体特征和土壤养分的影响,并进一步揭示了植物多样性、土壤微生物多样性、植物个体特征和土壤养分之间的相关关系,旨在探究灌丛化对植物和土壤微生物的影响及其机制。结果如下:1)灌丛化显著降低了植物的多样性,但乔灌草三者的响应各不相同,其中草本植物多样性下降最显著;2)灌丛化显著提升了土壤真菌多样性;3)灌丛化显著增加了灌木的高度和冠幅,土壤全氮和有机碳含量随灌丛化水平增加而显著升高;4)偏最小二乘法路径模型(PLS-PM)发现灌丛化对植物和土壤微生物造成直接影响,植物个体特征和土壤养分并未对植物和土壤微生物的多样性造成直接影响。冗余分析进一步表明,灌木高度对植物多样性变化的解释贡献最大,影响土壤微生物多样性的主要因子为土壤全氮含量。与土壤细菌相比,土壤真菌的多样性与植物多样性之间更具相关关系。

关键词：灌丛化植物多样性土壤微生物多样性林草交错带东灵山自然保护区

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灌丛化对高寒草地土壤有机碳组分的分异研究

土壤学报 2023年第6期60卷 1810-1821页

作者：张东刘金秋马文明王长庭邓增卓玛张婷西南民族大学青藏高原研究院成都610041

草地灌丛化过程中植被优势群落类型的转变会通过凋落物及根系分泌物的数量和性质差异影响土壤有机碳(SOC)组分。为探索高寒草地土壤不同活性有机碳组分对灌木侵入的响应,本研究采用Stewart物理-化学联合分组方法,将青藏高原东缘四种典... 详细信息

草地灌丛化过程中植被优势群落类型的转变会通过凋落物及根系分泌物的数量和性质差异影响土壤有机碳(SOC)组分。为探索高寒草地土壤不同活性有机碳组分对灌木侵入的响应,本研究采用Stewart物理-化学联合分组方法,将青藏高原东缘四种典型灌丛化草地以及未灌丛化草地土壤有机碳分为游离态活性有机碳(Nonprotected organic carbon,Non-C)、物理保护态有机碳(Physically-protected organic carbon,Phy-C)、化学保护态有机碳(Chemically-protected organic carbon,Che-C)和生物化学保护态有机碳(Biochemically-protected organic carbon,Bio-C),分析不同活性有机碳组分含量变化及其影响因素。结果表明:(1)灌木侵入对高寒草地表层土壤(0~10 cm)SOC含量影响不显著(P>0.05),但不同活性有机碳组分含量有所分异。高山绣线菊(Spiraea alpina)和窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌木侵入降低了土壤Non-C和Bio-C组分(P灌丛化草地和灌丛化样地土壤均以Non-C组分为主,其次是稳定态有机碳库(Che-C和Bio-C),而Phy-C占比最少。(3)土壤黏粒和全氮是影响高寒灌丛化草地土壤不同活性有机碳组分的主要因素,解释度共达51.2%。高寒草地灌木侵入过程中,灌木种类对不同活性土壤有机碳组分含量影响不一致,灌丛化草地和未灌丛化草地土壤表层均以Non-C为主,因此在外界扰动的情况下,该地区的有机碳库可能成为碳源。

关键词：青藏高原高寒草地灌丛化土壤有机碳组分 Stewart物理-化学联合分组方法

地基激光雷达灌丛化草原小叶锦鸡儿生物量估算

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遥感学报 2020年第7期24卷 894-903页

作者：刘晓亮隋立春白永飞赵旦赵玉金刘艳书翟秋萍长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100094 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

小叶锦鸡儿是内蒙古灌丛化草原中最具代表性的景观植物,准确估算小叶锦鸡儿灌丛的地上生物量对研究灌丛化草原生态系统、监测草原灌丛化程度具有重要意义。地基激光雷达TLS(Terrestrial Laser Scanning)可通过获取高密度点云数据准确估... 详细信息

小叶锦鸡儿是内蒙古灌丛化草原中最具代表性的景观植物,准确估算小叶锦鸡儿灌丛的地上生物量对研究灌丛化草原生态系统、监测草原灌丛化程度具有重要意义。地基激光雷达TLS(Terrestrial Laser Scanning)可通过获取高密度点云数据准确估算灌木体积,被广泛应用于反演灌木生物量,但在灌丛化草原中尚未得到有效应用。本研究首先在中国科学院灌丛化草地植被恢复试验区获取了5个样方(10 m×10 m)共42株灌丛的TLS点云数据及实测生物量信息;然后分别使用整体凸包法、切片凸包法、切片分割法、体积表面差分法、体素法5种方法计算灌丛体积并与实测生物量进行回归分析;最后,通过留一交叉验证对5种方法建立的生物量估算模型精度进行对比分析。结果表明:TLS可在不破坏植被的情况下实现快速、准确地小叶锦鸡儿灌丛生物量反演,是传统野外调查方法的可靠替代技术。研究中采用的5种方法均能较好地估算灌丛生物量,其中:(1)相比于整体凸包法(R^2=0.87,p灌丛生物量的强预测因子;(3)体素法解释了生物量估计值90%的变化(R^2=0.90,p灌丛生物量反演的最优模型。

关键词：遥感地基激光雷达灌丛化小叶锦鸡儿生物量体积