Dynamic responses of aboveground biomass and soil organic matter content to grassland restoration
ZHANG Lu,1, HAO Bi-Tai1, QI Li-Xue1, LI Yan-Long1, XU Hui-Min1, YANG Li-Na2, BAOYIN Taogetao,1,*1 College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia University, Huhhot 010021, China; 2 Taibus Committee Organization Department, Xilin Gol League, Nei Mongol 027000, China
SupportedbytheNaturalScienceFoundationofChina(31160138) the Natural Science Foundation of Nei Monggol Autonomous Region, China(2005ZD05) the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (2015BAC02B00) the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(XDA05050400)
Abstract Aims Based on a long-term observation experiment set up in 1983, which was designed to test how different restoration measures would affect the aboveground biomass and soil organic matter content in a degraded Leymus chinensis steppe in Nei Mongol, under the enclosure protection from interference. Our restoration measures included shallow plowing, harrowing and natural restoration.Methods This experiment used the quadrat method (five replicates) to survey the aboveground biomass and the potassium dichromate oxidation volumetric method to analyze soil organic matter content.Important findings Results showed that the changes of aboveground biomass in the early period (1983-1991) were significantly higher under shallow plowing treatment than under natural restoration, while those under the harrowing treatment were not significantly different from those under the rest two treatments. In the middle period (1991-2006), there the three treatments had no significant different changes of aboveground biomass. In the late period (2006-2014), the changes of aboveground biomass were in the order of natural restoration > harrowing > shallow plowing, while the difference was significant between natural restoration and shallow plowing. The changes of soil organic matter content in the 0-10 cm soil layer in the early period was significantly different under different treatments and was in the order of shallow plowing > harrowing > natural restoration. Compared to the initial value (1983), natural restoration, harrowing, and shallow plowing treatments increased soil organic matter content by 21%, 45%, and 37% respectively. In middle and late period, natural restoration increased soil organic matter content significantly more than shallow plowing did, while harrowing treatment result was between the two treatment results and was not significantly different from natural restoration and shallow plowing. Natural restoration, harrowing, shallow plowing increased soil organic matter content by 61%, 46%, and 57% respectively in the middle period and by 67%, 51%, 62% in the later period. The changes of soil organic matter content in the 10-30 cm soil layer in the early period was significantly different under different treatments and was in the order of shallow plowing > natural restoration > harrowing. In middle and late periods, there was no significant difference among treatments. In summary, different improvement measures should be chosen according to the objectives of recovery. On a short time scale, shallow plowing is beneficial to the rapid restoration of productivity and soil organic carbon content in the degraded Leymus chinensis steppe, while the benefit of natural restoration and harrowing is more obvious on a longer time scale. Keywords：degraded Leymus chinensis steppe;improving measures;aboveground biomass;organic matter content in soil;dynamic change
PDF (954KB)摘要页面多维度评价相关文章导出EndNote|Ris|Bibtex收藏本文 引用本文 张璐, 郝匕台, 齐丽雪, 李艳龙, 徐慧敏, 杨丽娜, 宝音陶格涛. 草原群落生物量和土壤有机质含量对改良措施的动态响应. 植物生态学报, 2018, 42(3): 317-326 doi:10.17521/cjpe.2017.0046 ZHANG Lu, HAO Bi-Tai, QI Li-Xue, LI Yan-Long, XU Hui-Min, YANG Li-Na, BAOYIN Taogetao. Dynamic responses of aboveground biomass and soil organic matter content to grassland restoration. Chinese Journal of Plant Ecology, 2018, 42(3): 317-326 doi:10.17521/cjpe.2017.0046
于1983年6月下旬在退化样地围栏内进行以下措施, 并且改良措施处理前, 各样地土壤和植被没有显著差异(杨丽娜和宝音陶格涛, 2008)。其中围栏总长650 m, 宽400 m, 每个处理间有5 m隔离带。其中: (1)自然恢复(400 m × 150 m): 围栏保护, 不做任何处理, 依据群落自我恢复力进行恢复。分为150 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区。(2)浅耕翻改良(400 m × 75 m): 用农用四划犁耕翻, 深度为18-20 cm, 接着用镇压器镇压1次。分为75 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区。(3)耙地改良: 即用42片圆盘耙呈45°角对耙两遍, 深度为8-10 cm, 接着用镇压器镇压1次。分为75 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区。
Table 1 表1 表1不同改良措施对群落地上生物量的影响(平均值±标准误差) Table 1Effect of different restoration treatments on aboveground biomass (mean ± SE)
处理 Treatment
地上生物量 Aboveground biomass (g·m-2)
前期 Early period (1987-1991)
中期 Middle period (2002-2006)
后期 Latter period (2010-2014)
自然恢复 Natural restoration
134.15 ± 9.9bB
180.82 ± 17aB
281.75 ± 36.7aA
浅耕翻 Shallow plough
165.85 ± 9.3aA
185.57 ± 15.1aA
192.98 ± 21.5bA
耙地 Harrow
141.56 ± 8.9abC
197.04 ± 10.1aB
237.32 ± 20.6abA
Different capital letters indicate significant differences among different periods under the same treatment at 0.05 level; different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period at 0.05 level. 不同大写字母表示同一处理不同年份之间的差异显著(p < 0.05), 不同小写字母表示同一时间段不同处理之间的差异显著(p < 0.05)。
Table 3 表3 表3不同改良措施下土壤有机质含量(平均值±标准误差) Table 3Soil organic matter content under different restoration treatments (mean ± SE)
土层深度 Soil depth(cm)
年份 Year
不同处理土壤有机质含量 Soil organic matter content under different treatment (mg·kg-1)
自然恢复 Natural restoration
浅耕翻 Shallow plough
耙地 Harrow
0-10
1991
17.14 ± 0.3cB
21.24 ± 0.2aA
18.37 ± 0.5bB
10-30
14.67 ± 0.5bB
15.60 ± 0.2aA
11.50 ± 0.09cB
0-10
2006
30.04 ± 0.7aA
21.42 ± 2.4bA
27.12 ± 2.8abA
10-30
20.98 ± 2.4aA
15.96 ± 1.8aA
18.86 ± 2.8aA
0-10
2014
35.25 ± 5.8aA
23.65 ± 1.1bA
30.70 ± 1.4abA
10-30
17.69 ± 1.3aAB
14.63 ± 0.5aA
17.40 ± 1.0aA
Different capital letters indicate significant differences among different periods under the same treatment at 0.05 level; different lower case letters indicate significant differences among different treatments in the same period at 0.05 level. 不同大写字母表示同一处理不同年份之间的差异显著(p < 0.05), 不同小写字母表示同一时间段不同处理之间的差异显著(p < 0.05)。
BaoyinT, LiuML, LiXL ( 2003). The study on dynamics succession of community in degenerated steppe of Leymus chinensis after shallow ploughing. Acta Phytoecologica Sinica, 27, 270-277. DOI:10.3321/j.issn:1000-694X.2006.02.013URL [本文引用: 2] 在中国科学院生态中心草原站利用统计方法研究了退化羊草(Leymus chinensis)草原浅耕翻后群落演替规律.通过对18年数据的分析,结果表明:由于过度放牧而退化的羊草草原在浅耕翻处理后群落密度恢复较快,尤其是羊草与处理前相比已有很大变化,从而使群落得到了恢复.群落植物种的多样性、均匀性指数在这18年中均呈抛物线状分布.羊草、冰草(Agropyron michnoi)、变蒿(Artemisia commutata)、黄蒿(A.scoparia)、星毛委陵菜(Potentilla acaulia)的生物量与多样性指数和均匀性指数有显著的相关性.羊草的相对密度在第五年达到最高水平,然后逐渐下降,自第十五年后羊草的相对密度基本趋于平衡,其重要值呈单峰型曲线.退化羊草草原18年恢复过程可划分为4个阶段:第一阶段(1～3年)为根茎禾草+一、二年生杂类草群落,第二阶段(4～9年)为纯羊草群落 ,第三阶段(10～13年)为羊草+冰草+多年生杂类草过度型群落,第四阶段(14～18年)为羊草+冰草+丛生禾草、多年生杂类草群落.经过处理后18年的恢复演替,退化群落仍未恢复到原生群落,演替将继续进行. 宝音陶格涛, 刘美玲, 李晓兰 ( 2003). 退化羊草草原在浅耕翻处理后植物群落演替动态研究 植物生态学报, 27, 270-277. DOI:10.3321/j.issn:1000-694X.2006.02.013URL [本文引用: 2] 在中国科学院生态中心草原站利用统计方法研究了退化羊草(Leymus chinensis)草原浅耕翻后群落演替规律.通过对18年数据的分析,结果表明:由于过度放牧而退化的羊草草原在浅耕翻处理后群落密度恢复较快,尤其是羊草与处理前相比已有很大变化,从而使群落得到了恢复.群落植物种的多样性、均匀性指数在这18年中均呈抛物线状分布.羊草、冰草(Agropyron michnoi)、变蒿(Artemisia commutata)、黄蒿(A.scoparia)、星毛委陵菜(Potentilla acaulia)的生物量与多样性指数和均匀性指数有显著的相关性.羊草的相对密度在第五年达到最高水平,然后逐渐下降,自第十五年后羊草的相对密度基本趋于平衡,其重要值呈单峰型曲线.退化羊草草原18年恢复过程可划分为4个阶段:第一阶段(1～3年)为根茎禾草+一、二年生杂类草群落,第二阶段(4～9年)为纯羊草群落 ,第三阶段(10～13年)为羊草+冰草+多年生杂类草过度型群落,第四阶段(14～18年)为羊草+冰草+丛生禾草、多年生杂类草群落.经过处理后18年的恢复演替,退化群落仍未恢复到原生群落,演替将继续进行.
ChenXH, YuXB, XueY, WangXY ( 2015). Comparative study on soil dissolved organic carbon nitrogen pool of different forest types in coastal terraces of Wenchang Guangdong Agricultural Sciences, 42(8), 38-43. [本文引用: 1]
DuF, LiangZS, XuXX, ShanL, ZhangXC ( 2007). The community biomass of abandoned farm land and its effects on soil nutrition in the Loess Hilly Region of Northern Shaanxi China Acta Ecologica Sinica, 27, 1673-1683. DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2007.05.001URL [本文引用: 1] 为了明确植被演替过程中植被与土壤的互动效应，为植被恢复提供依据。根据陕北黄土丘陵区36块不同年限（时间尺度为2—45a）的撂荒样地地上生物量、土壤养分和水分的测定结果，及4块典型撂荒群落样地地上／地下生物量，7种撂荒群落主要植物生长特性的测定，分析了撂荒演替过程中群落生物量与土壤养分的变化过程、趋势及其相互关系，进而探讨了撂荒演替过程中群落生物量对土壤养分的作用效应，并利用多元回归和通径分析法分析了土壤养分对群落生物量的作用。结果表明：（1）除速效磷外，撂荒演替过程中群落地上生物量和土壤有机质、全氮、全磷、全钾、NO3-N、NH4-N和速效钾都呈先减少后增加的趋势，步调基本一致。（2）从撂荒年限与土壤养分的相关性来看，0—20cm土壤有机质含量、速效磷含量和0—20、20—40cm土壤层NO3-N含量与撂荒年限相关显著，说明演替过程中有机质、速效磷和NO3-N有较为明显的植被土壤效应，而其它土壤养分与撂荒年限相关不显著，不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响；从群落生物量与土壤养分的相关性来看，群落生物量对土壤有机质、全氮、磷、钾、NO3-N、速效钾和速效磷含量具有正效应，而对NH4-N具有负效应，但都不显著。（3）通径分析说明撂荒年限、土壤全氮、全钾、速效钾和土壤水分变异量对生物量表现为正的直接作用，其中以撂荒年限和土壤水分波动量作用较大，土壤养分对群落地上生物量的作用以土壤全氮最大，全钾和速效钾影响较小；演替过程中群落地上生物量的变化主要是由于植被盖度和群落组成种的生态学特性造成的（撂荒年限较大的直接作用），其次是由于撂荒演替过程中土壤水分的波动造成的（撂荒年限通过土壤水分的间接负作用）。（4）随着土层深度的加 杜峰, 梁宗锁, 徐学选, 山仑, 张兴昌 ( 2007). 陕北黄土丘陵区撂荒草地群落生物量及植被土壤养分效应 生态学报, 27, 1673-1683. DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2007.05.001URL [本文引用: 1] 为了明确植被演替过程中植被与土壤的互动效应，为植被恢复提供依据。根据陕北黄土丘陵区36块不同年限（时间尺度为2—45a）的撂荒样地地上生物量、土壤养分和水分的测定结果，及4块典型撂荒群落样地地上／地下生物量，7种撂荒群落主要植物生长特性的测定，分析了撂荒演替过程中群落生物量与土壤养分的变化过程、趋势及其相互关系，进而探讨了撂荒演替过程中群落生物量对土壤养分的作用效应，并利用多元回归和通径分析法分析了土壤养分对群落生物量的作用。结果表明：（1）除速效磷外，撂荒演替过程中群落地上生物量和土壤有机质、全氮、全磷、全钾、NO3-N、NH4-N和速效钾都呈先减少后增加的趋势，步调基本一致。（2）从撂荒年限与土壤养分的相关性来看，0—20cm土壤有机质含量、速效磷含量和0—20、20—40cm土壤层NO3-N含量与撂荒年限相关显著，说明演替过程中有机质、速效磷和NO3-N有较为明显的植被土壤效应，而其它土壤养分与撂荒年限相关不显著，不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响；从群落生物量与土壤养分的相关性来看，群落生物量对土壤有机质、全氮、磷、钾、NO3-N、速效钾和速效磷含量具有正效应，而对NH4-N具有负效应，但都不显著。（3）通径分析说明撂荒年限、土壤全氮、全钾、速效钾和土壤水分变异量对生物量表现为正的直接作用，其中以撂荒年限和土壤水分波动量作用较大，土壤养分对群落地上生物量的作用以土壤全氮最大，全钾和速效钾影响较小；演替过程中群落地上生物量的变化主要是由于植被盖度和群落组成种的生态学特性造成的（撂荒年限较大的直接作用），其次是由于撂荒演替过程中土壤水分的波动造成的（撂荒年限通过土壤水分的间接负作用）。（4）随着土层深度的加
GongR, GaoQ, WangYL ( 2016). Effects of exclosure on community inter-specific relationships in a typical temperate grassland Chinese Journal of Plant Ecology, 40, 554-563. [本文引用: 1]
HeNP, ZhangYH, DaiJZ, HanXG, BaoyinT, YuGR ( 2012). Land-use impact on soil carbon and nitrogen sequestration in typical steppe ecosystems, Inner Mongolia Journal of Geographical Sciences, 22, 859-873. DOI:10.1007/s11442-012-0968-4URL [本文引用: 1] To explore the optimal land-use for soil carbon(C) sequestration in Inner Mongolian grasslands,we investigated C and nitrogen(N) storage in soil and soil fractions in 8 floristically and topographically similar sites which subjected to different land-use types(free-grazing,grazing exclusion,mowing,winter grazing,and reclamation).Compared with free-grazing grasslands,C and N storage in the 0-50 cm layer increased by 18.3%(15.5 Mg C ha-1) and 9.3%(0.8 Mg N ha-1) after 10-yr of grazing exclusion,respectively,and 21.9%(18.5 Mg C ha-1) and 11.5%(0.9 Mg N ha-1) after 30-yr grazing exclusion,respectively.Similarly,soil C and N storage increased by 15.3%(12.9 Mg C ha-1) and 10.2%(0.8 Mg N ha-1) after 10-yr mowing,respectively,and 19.2%(16.2 Mg C ha-1) and 7.1%(0.6 Mg N ha-1) after 26-yr mowing,respectively.In contrast,soil C and N storage declined by 10.6%(9.0 Mg C ha-1) and 11.4%(0.9 Mg N ha-1) after 49-yr reclamation,respectively.Moreover,increases in C and N storage mainly occurred in sand and silt fractions in the 0-10 cm soil layer with grazing exclusion and mowing.Our findings provided evidence that Inner Mongolian grasslands have the capacity to sequester C and N in soil with improved management practices,which were in the order:grazing exclusion mowing winter grazing reclamation.
LiJP, ZhengZR, ZhaoNX, GaoYB ( 2016). Relationship between ecosystem multifuntionality and species diversity in grassland ecosystems under land-use types of clipping, enclosure and grazing Chinese Journal of Plant Ecology, 40, 735-747. [本文引用: 1]
LiYQ, HuoYS, ZhaoYA, YangLN, BaoyinT ( 2016). Effect of different measures for improving degraded grassland on the soil carbon and nitrogen stocks in steppe of Inner Mongolia Chinese Journal of Grassland, 38(5), 91-95. [本文引用: 1]
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QuGH, GuoJX ( 2003). The relationship between different plant communities and soil characteristics in Songnen grassland Acta Prataculturae Sinica, 12(1), 18-22. DOI:10.3321/j.issn:1004-5759.2003.01.004URL [本文引用: 1] 探讨了松嫩平原植物群落演替与土壤肥力的关系.结果表明:不同演替群落阶段,其土壤的化学性质和肥力存在一定差异,由于土壤化学性质不同,使群落镶嵌分布,组成植被的复合体.随着植被的退化演替,群落的盖度、高度下降,种类组成趋势于简单化,生物量减少,土壤盐碱化程度加重,土壤肥力下降,出现次生盐碱植物群落.群落的生物量度与土壤、含盐量、咸化度呈负相关,与土壤腐殖质和全氮含量呈正相关. 曲国辉, 郭继勋 ( 2003). 松嫩平原不同演替阶段植物群落和土壤特性的关系 草业学报, 12(1), 18-22. DOI:10.3321/j.issn:1004-5759.2003.01.004URL [本文引用: 1] 探讨了松嫩平原植物群落演替与土壤肥力的关系.结果表明:不同演替群落阶段,其土壤的化学性质和肥力存在一定差异,由于土壤化学性质不同,使群落镶嵌分布,组成植被的复合体.随着植被的退化演替,群落的盖度、高度下降,种类组成趋势于简单化,生物量减少,土壤盐碱化程度加重,土壤肥力下降,出现次生盐碱植物群落.群落的生物量度与土壤、含盐量、咸化度呈负相关,与土壤腐殖质和全氮含量呈正相关.
TangHY, YangXS, ShenJL, ZhangCW, BaiX, GuoRP, LiHL, WuX ( 2007). Effect of different improved measures on vegetation and soil fertility of saline-alkali grassland Prataculture & Animal Husbandry,( 10), 1- 3, 7. [本文引用: 1]
WanM, FanW, TianDL ( 2008). Discussion on the relationship between the biomass and volume of Quercus variabilis forest at the southern foot of Taihang Mountain. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 36, 1437-1438. DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2008.04.071URL [本文引用: 1] [目的]为太行山地区以重量为计测单位的森林测计提供基础，方便该地区森林资源的清查。[方法]根据太行山南麓栓皮栎林的样方调查数据和生物量实测资料，通过回归分析，考察栓皮栎各器官生物量（W）与胸径（D）和树高（H）之间的关系。并探讨栓皮栎材积与生物量间的关系，建立用材积推算栓皮栎各组分生物量的回归模型。[结果]栓皮栎各器官生物量（W）与胸径（D）和树高（H）之间存在显著的线性相关关系，即：形=0．9326D^0.5909（r=0．8796）；Wb=0．09958D^0.489（r=0．9702）；w1=0．0113（D^2h）^0.7182（r=0．9821）；Wr=0．5381（D^2H）^0.2996。（r=0．9456）。栓皮栎可通过以下方程来进行材积和生物量间的换算：Ws=-62．2802＋30．6409V（r=0．9128）；Wb=-35．6783＋15．41V（r=0．9668）；Wl=0．0974e^15．9094V（r=0．9287）；Wr=9．531e^2.0876V（r=0．9701）。[结论]此回归模型的建立方便了该地区森林资源的清查，有着使用简便、省时省力、实用性强、高精度等特点。 万猛, 樊巍, 田大伦 ( 2008). 太行山南麓栓皮栎林生物量和材积关系的探讨 安徽农业科学, 36, 1437-1438. DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2008.04.071URL [本文引用: 1] [目的]为太行山地区以重量为计测单位的森林测计提供基础，方便该地区森林资源的清查。[方法]根据太行山南麓栓皮栎林的样方调查数据和生物量实测资料，通过回归分析，考察栓皮栎各器官生物量（W）与胸径（D）和树高（H）之间的关系。并探讨栓皮栎材积与生物量间的关系，建立用材积推算栓皮栎各组分生物量的回归模型。[结果]栓皮栎各器官生物量（W）与胸径（D）和树高（H）之间存在显著的线性相关关系，即：形=0．9326D^0.5909（r=0．8796）；Wb=0．09958D^0.489（r=0．9702）；w1=0．0113（D^2h）^0.7182（r=0．9821）；Wr=0．5381（D^2H）^0.2996。（r=0．9456）。栓皮栎可通过以下方程来进行材积和生物量间的换算：Ws=-62．2802＋30．6409V（r=0．9128）；Wb=-35．6783＋15．41V（r=0．9668）；Wl=0．0974e^15．9094V（r=0．9287）；Wr=9．531e^2.0876V（r=0．9701）。[结论]此回归模型的建立方便了该地区森林资源的清查，有着使用简便、省时省力、实用性强、高精度等特点。
WangCT, LongRJ, WangGX, LiuW, WangQL, ZhangL, WuPF ( 2010). Relationship between plant communities, characters, soil physical and chemical properties, and soil microbiology in alpine meadows Acta Prataculturae Sinica, 19(6), 25-34. DOI:10.11686/cyxb20100604URLMagsci [本文引用: 1] <FONT face=Verdana>以青藏高原高寒草甸4种主要草地类型为研究对象，分析了不同植被类型土壤的理化性质、土壤微生物数量、土壤酶活性与生态系统功能间的相互关系。结果表明，不同植被类型群落的土壤特性存在明显差异。藏嵩草沼泽化草甸0～40 cm 土层土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮和土壤速效氮含量明显不同于矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸，土壤物理特性的改变（土壤养分、土壤容重、土壤湿度等）会引起植被组成、物种多样性变化；细菌数量和真菌数量与植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系（<EM>P</EM>＜0.05）、放线菌数量与生物<BR>量之间的相关性不显著，不同植被类型的群落生物量影响着土壤微生物数量和组成；不同草地类型植物群落地上生物量与土壤酶活性（磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等）之间存在显著的正相关关系（<EM>P</EM>＜0.05），土壤酶活性对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生物量，同时也影响群落物种多样性（物种丰富度），土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量、土壤养分含量，从而间接影响群落物种多样性。</FONT> 王长庭, 龙瑞军, 王根绪, 刘伟, 王启兰, 张莉, 吴鹏飞 ( 2010). 高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究 草业学报, 19(6), 25-34. DOI:10.11686/cyxb20100604URLMagsci [本文引用: 1] <FONT face=Verdana>以青藏高原高寒草甸4种主要草地类型为研究对象，分析了不同植被类型土壤的理化性质、土壤微生物数量、土壤酶活性与生态系统功能间的相互关系。结果表明，不同植被类型群落的土壤特性存在明显差异。藏嵩草沼泽化草甸0～40 cm 土层土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮和土壤速效氮含量明显不同于矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸，土壤物理特性的改变（土壤养分、土壤容重、土壤湿度等）会引起植被组成、物种多样性变化；细菌数量和真菌数量与植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系（<EM>P</EM>＜0.05）、放线菌数量与生物<BR>量之间的相关性不显著，不同植被类型的群落生物量影响着土壤微生物数量和组成；不同草地类型植物群落地上生物量与土壤酶活性（磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等）之间存在显著的正相关关系（<EM>P</EM>＜0.05），土壤酶活性对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生物量，同时也影响群落物种多样性（物种丰富度），土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量、土壤养分含量，从而间接影响群落物种多样性。</FONT>
WuYN, LuoWT, HuoGW, LüJZ, LiHS, HuGW ( 2012). Micro-scale spatial heterogeneity of vegetation community and soil organic matter under different grazing intensities Journal of Desert Research, 32, 972-979. URL [本文引用: 1] 格局和过程与异质性有关。以呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度下的演替群落为对象,开展群落植被空间分布格局及土壤有机质空间异质性研究。结果显示,不同放牧强度样地群落结构和群落种类组成存在明显差异。轻度放牧样地样方内有8种植物,群落优势种为克氏针茅（Stipa krylovii）;中度放牧样地样方内有12种植物,群落优势种为糙隐子草（Cleistogenes squyarrosa）;而重度放牧样地样方内只有7种植物,群落优势种为多根葱（Allium polyrhizum）。随放牧强度的增强,植被地上生物量及其变异系数逐渐降低;土壤有机质含量表现为轻度放牧〉中度放牧〉重度放牧,而其变异系数表现为中度放牧〉轻度放牧〉重度放牧。从植被地上生物量和土壤有机质含量变异函数分析来看,随放牧压力的增大,植被地上生物量空间自相关性增强,空间异质性变大;土壤有机质含量空间分布自相关性先增强,然后减弱,空间变异性先变大,然后变小。在10cm×10cm的微尺度上,重牧群落植被地上生物量和土壤有机质含量之间表现出明显的相关性（P〈0.05）。 乌云娜, 雒文涛, 霍光伟, 吕建洲, 李海山, 胡高娃 ( 2012). 微生境尺度上放牧退化草原群落特征与土壤有机质的空间分异性 中国沙漠, 32, 972-979. URL [本文引用: 1] 格局和过程与异质性有关。以呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度下的演替群落为对象,开展群落植被空间分布格局及土壤有机质空间异质性研究。结果显示,不同放牧强度样地群落结构和群落种类组成存在明显差异。轻度放牧样地样方内有8种植物,群落优势种为克氏针茅（Stipa krylovii）;中度放牧样地样方内有12种植物,群落优势种为糙隐子草（Cleistogenes squyarrosa）;而重度放牧样地样方内只有7种植物,群落优势种为多根葱（Allium polyrhizum）。随放牧强度的增强,植被地上生物量及其变异系数逐渐降低;土壤有机质含量表现为轻度放牧〉中度放牧〉重度放牧,而其变异系数表现为中度放牧〉轻度放牧〉重度放牧。从植被地上生物量和土壤有机质含量变异函数分析来看,随放牧压力的增大,植被地上生物量空间自相关性增强,空间异质性变大;土壤有机质含量空间分布自相关性先增强,然后减弱,空间变异性先变大,然后变小。在10cm×10cm的微尺度上,重牧群落植被地上生物量和土壤有机质含量之间表现出明显的相关性（P〈0.05）。
XuZQ, MinQW, WangYS, liWH, XuQ ( 2006). Impact of human disturbances on soil nutrient contents of typical grasslands Journal of Soil and Water Conservation, 20(5), 38-42. DOI:10.3321/j.issn:1009-2242.2006.05.010URL [本文引用: 2] 从土壤N,P,K及土壤有机质等方面研究了人为干扰(包括放牧、 开垦和禁牧)对典型草原生态系统土壤养分含量的影响.研究结果表明:开垦和放牧会导致土壤,主要是表层土壤养分含量的下降,而开垦对土壤养分的影响更为明 显;禁牧会提高土壤各种养分的含量,而且随着禁牧时间的增加,土壤养分含量有逐渐增加的趋势.对深层土壤养分含量没有明显影响.同时,草原生态系统土壤全 氮、速效氮及有机质含量与土层深度呈明显的负直线相关关系;速效K、速效P含量则与土壤深度的关系符合二次幂函数关系;全磷含量随深度的增加有逐渐升高的 趋势;土壤全钾含量随土壤深度的增加呈微弱的降低趋势,但变化不明显.本研究表明,禁牧可以提高典型草原土壤养分元素的含量,有利于遏制草原土壤的退化. 许中旗, 闵庆文, 王英舜, 李文华, 许晴 ( 2006). 人为干扰对典型草原生态系统土壤养分状况的影响 水土保持学报, 20(5), 38-42. DOI:10.3321/j.issn:1009-2242.2006.05.010URL [本文引用: 2] 从土壤N,P,K及土壤有机质等方面研究了人为干扰(包括放牧、 开垦和禁牧)对典型草原生态系统土壤养分含量的影响.研究结果表明:开垦和放牧会导致土壤,主要是表层土壤养分含量的下降,而开垦对土壤养分的影响更为明 显;禁牧会提高土壤各种养分的含量,而且随着禁牧时间的增加,土壤养分含量有逐渐增加的趋势.对深层土壤养分含量没有明显影响.同时,草原生态系统土壤全 氮、速效氮及有机质含量与土层深度呈明显的负直线相关关系;速效K、速效P含量则与土壤深度的关系符合二次幂函数关系;全磷含量随深度的增加有逐渐升高的 趋势;土壤全钾含量随土壤深度的增加呈微弱的降低趋势,但变化不明显.本研究表明,禁牧可以提高典型草原土壤养分元素的含量,有利于遏制草原土壤的退化.
YangB, BaoyinT ( 2014). Study on restoration succession of plant community in degenerated Leymus chinensis steppe after harrowing for thirty years. Chinese Journal of Grassland, 36(2), 36-42. DOI:10.3969/j.issn.1673-5021.2014.02.007URL [本文引用: 1] 在中国科学院内蒙古草原生态系 统定位研究站利用统计方法研究了退化羊草草原耙地处理后植物群落恢复演替规律。通过对30年数据的分析,结果表明:在30年群落恢复演替过程中,群落种类 组成呈现明显的先上升后下降的变化,上升源于处理初期一二年生植物的侵入,下降源于自由竞争中一二年生植物逐渐被竞争力更强的多年生禾本科植物所取代;群 落密度则呈现先波动上升后经剧烈下降后逐渐稳定,上升源于禾本科植物通过增殖而占据更多的生态位,稳定源于经过激烈竞争后群落演替的平稳;群落物种多样性 和均匀度的变化均呈现先波动下降而后逐渐稳定,下降源于禾本科植物优势度的不断增大,稳定源于经过充分竞争种群格局趋于稳定。轻耙处理下退化羊草草原群落 30年恢复演替可划分为4个阶段:第一阶段(1年)为冷蒿+羊草+丛生小禾草群落;第二阶段(2~3年)为羊草+冰草+一二年生杂类草群落;第三阶段 (4~22年)为羊草+冰草+多年生杂类草过渡群落;第四阶段(23~30年)为羊草+大针茅+丛生禾草群落。 杨波, 宝音陶格涛 ( 2014). 退化羊草草原轻耙处理后30年植物群落恢复演替规律研究 中国草地学报, 36(2), 36-42. DOI:10.3969/j.issn.1673-5021.2014.02.007URL [本文引用: 1] 在中国科学院内蒙古草原生态系 统定位研究站利用统计方法研究了退化羊草草原耙地处理后植物群落恢复演替规律。通过对30年数据的分析,结果表明:在30年群落恢复演替过程中,群落种类 组成呈现明显的先上升后下降的变化,上升源于处理初期一二年生植物的侵入,下降源于自由竞争中一二年生植物逐渐被竞争力更强的多年生禾本科植物所取代;群 落密度则呈现先波动上升后经剧烈下降后逐渐稳定,上升源于禾本科植物通过增殖而占据更多的生态位,稳定源于经过激烈竞争后群落演替的平稳;群落物种多样性 和均匀度的变化均呈现先波动下降而后逐渐稳定,下降源于禾本科植物优势度的不断增大,稳定源于经过充分竞争种群格局趋于稳定。轻耙处理下退化羊草草原群落 30年恢复演替可划分为4个阶段:第一阶段(1年)为冷蒿+羊草+丛生小禾草群落;第二阶段(2~3年)为羊草+冰草+一二年生杂类草群落;第三阶段 (4~22年)为羊草+冰草+多年生杂类草过渡群落;第四阶段(23~30年)为羊草+大针茅+丛生禾草群落。
YangLN, BaoyinT ( 2008). Effect of different improving measures on degenerated steppe of Leymus chinensis. Journal of Desert Research, 28, 312-317. DOI:10.7666/d.y1376509URL [本文引用: 3] 对1983年通过不同改良措施(播种羊草、浅耕翻、耙地、围栏封育)处理过的退化羊草草原群落特征进行比较研究,以期通过比较对不同改良措施进行评价,为退化草场的恢复和治理以及提高草原生产力提供科学依据,寻求退化草地恢复的最佳途径。主要结论如下: 1.改良后土壤理化性质明显改善,虽然经过24年的恢复土壤条件仍有差别,播种羊草、浅耕翻、耙地、自然恢复的土壤容重分别比围栏外降低10.81%、22.30%、21.62%、11.49%,而浅耕翻和耙地处理后土壤容重显著低于播种羊草和自然恢复,土壤含水量分别比围栏外土壤含水量提高81.68%、93.71%、91.36%、86.39%,四种改良措施之间差异不显著。 2.浅耕翻、耙地、播种羊草、自然恢复处理后,土壤L1层细菌的数量分别比围栏外增加了91.56%、89.66%、87.36%、73.56%,四种改良措施之间并无显著差异,真菌的数量分别比围栏外提高了53.06%、50.34%、50.34%、22.45%,自然恢复显著低于另外三种改良方法。放线菌的数量比围栏外提高了41.72%、38.89%、24.47%、22.63%。浅耕翻、耙地处理后显著高于播种羊草和自然恢复。因此浅耕翻和耙地更有利于土壤微生物数量的增加。 3.浅耕翻、耙地、自然恢复、播种羊草生物量,分别比围栏外提高170.78%、158.90%、158.74%、109.14%。播种羊草处理后生物量显著低于其他三种改良措施。不同改良措施对群落的功能群组成的影响不同。浅耕翻处理后根茎禾草的生物量最大51.88g/m~2,占群落总生物量的34.47%;自然恢复后丛生禾草的生物量最大54.04g/m~2,占群落总生物量的37.21%。 4.地上生物量的季节动态呈单峰曲线,曲线形状基本一致。干物质含量的季节变化很明显,生长初期和生长末期的干物质含量较高,土壤含水量与干物质含量呈负相关关系,只有围栏外达到显著水平。 综上所述:经过浅耕翻和耙地改良所产生的效果维持时间最长,而播种羊草和围栏封育改良的后效依然存在。 杨丽娜, 宝音陶格涛 ( 2008). 不同改良措施对退化羊草(Leymus chinensis)草原的影响 中国沙漠, 28, 312-317. DOI:10.7666/d.y1376509URL [本文引用: 3] 对1983年通过不同改良措施(播种羊草、浅耕翻、耙地、围栏封育)处理过的退化羊草草原群落特征进行比较研究,以期通过比较对不同改良措施进行评价,为退化草场的恢复和治理以及提高草原生产力提供科学依据,寻求退化草地恢复的最佳途径。主要结论如下: 1.改良后土壤理化性质明显改善,虽然经过24年的恢复土壤条件仍有差别,播种羊草、浅耕翻、耙地、自然恢复的土壤容重分别比围栏外降低10.81%、22.30%、21.62%、11.49%,而浅耕翻和耙地处理后土壤容重显著低于播种羊草和自然恢复,土壤含水量分别比围栏外土壤含水量提高81.68%、93.71%、91.36%、86.39%,四种改良措施之间差异不显著。 2.浅耕翻、耙地、播种羊草、自然恢复处理后,土壤L1层细菌的数量分别比围栏外增加了91.56%、89.66%、87.36%、73.56%,四种改良措施之间并无显著差异,真菌的数量分别比围栏外提高了53.06%、50.34%、50.34%、22.45%,自然恢复显著低于另外三种改良方法。放线菌的数量比围栏外提高了41.72%、38.89%、24.47%、22.63%。浅耕翻、耙地处理后显著高于播种羊草和自然恢复。因此浅耕翻和耙地更有利于土壤微生物数量的增加。 3.浅耕翻、耙地、自然恢复、播种羊草生物量,分别比围栏外提高170.78%、158.90%、158.74%、109.14%。播种羊草处理后生物量显著低于其他三种改良措施。不同改良措施对群落的功能群组成的影响不同。浅耕翻处理后根茎禾草的生物量最大51.88g/m~2,占群落总生物量的34.47%;自然恢复后丛生禾草的生物量最大54.04g/m~2,占群落总生物量的37.21%。 4.地上生物量的季节动态呈单峰曲线,曲线形状基本一致。干物质含量的季节变化很明显,生长初期和生长末期的干物质含量较高,土壤含水量与干物质含量呈负相关关系,只有围栏外达到显著水平。 综上所述:经过浅耕翻和耙地改良所产生的效果维持时间最长,而播种羊草和围栏封育改良的后效依然存在。
YangXL, ZhaoKT, MaHP, LuSH, LuoJ ( 2010). Ecological studies on vegetation quantity in the semi-arid valley region of Lasa Scientia Silvae Sinicae, 46(10), 15-22. DOI:10.11707/j.1001-7488.20101003URLMagsci [本文引用: 1] <p><font face="Verdana">应用TWINSPAN和DCA多元分析方法，以调查样地中所有植物种的生态重要值为指标，对拉萨半干旱河谷区域植被的特征进行统计分析，并分别对样方和物种进行数量分类和排序。样方调查基本包括了该研究区域内现有的植被类型，共获得35块样地。结果表明： 1） 在拉萨半干旱河谷区域垂直高度1 350 m的范围内，共划分成4个植被型组、7个植被型、14个群系、16个群丛，研究区域植被类型多样，垂直带谱分明，过渡带狭窄； 2） DCA排序结果与TWINSPAN分类结果一致，各群落类型都有各自范围和分界线； 3） 拉萨半干旱河谷区域植被随海拔的变化存在明显的分带，样地DCA第1排序轴反映了植物群落所在环境的海拔梯度，DCA第2排序轴反映了植物群落所处生境的水分状况，从下至上，土壤中的水分含量逐渐增加； 4） DCA对角线上各群落的排列顺序综合反映了植被群落的环境异质性。</font></p> 杨小林, 赵垦田, 马和平, 禄树晖, 罗健 ( 2010). 拉萨半干旱河谷地带的植被数量生态研究 林业科学, 46(10), 15-22. DOI:10.11707/j.1001-7488.20101003URLMagsci [本文引用: 1] <p><font face="Verdana">应用TWINSPAN和DCA多元分析方法，以调查样地中所有植物种的生态重要值为指标，对拉萨半干旱河谷区域植被的特征进行统计分析，并分别对样方和物种进行数量分类和排序。样方调查基本包括了该研究区域内现有的植被类型，共获得35块样地。结果表明： 1） 在拉萨半干旱河谷区域垂直高度1 350 m的范围内，共划分成4个植被型组、7个植被型、14个群系、16个群丛，研究区域植被类型多样，垂直带谱分明，过渡带狭窄； 2） DCA排序结果与TWINSPAN分类结果一致，各群落类型都有各自范围和分界线； 3） 拉萨半干旱河谷区域植被随海拔的变化存在明显的分带，样地DCA第1排序轴反映了植物群落所在环境的海拔梯度，DCA第2排序轴反映了植物群落所处生境的水分状况，从下至上，土壤中的水分含量逐渐增加； 4） DCA对角线上各群落的排列顺序综合反映了植被群落的环境异质性。</font></p>
ZhangCE, ChenXL ( 1996). A study on relation between soil microbial population distribution and soil fertility before and after vegetation destruction Journal of Soil and Water Conservation, 2(4), 77-83. [本文引用: 1]
ZhangQJ, YuXB, QianJX, XiongT ( 2012). Distribution characteristics of plant communities and soil organic matter and main nutrients in the Poyang Lake Nanji Wetland Acta Ecologica Sinica, 32, 3656-3669. 张全军, 于秀波钱建鑫, 熊挺 ( 2012). 鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征 生态学报, 32, 3656-3669. DOI:10.5846/stxb201111201768URL [本文引用: 1] Wetland plants and soils are essential for ecological functions of wetlands and have strong interactions,e.g.wetland soils affect the distribution and abundance of plants species,especially the quantity,growth,development and morphology,as well as the distribution of plant communities.On the other hand,wetland vegetation also affects the distribution,dynamics and variation of chemical elements within the soil.The diversity of wetland plant communities and wetland soil in the Poyang Lake wetland and the resultant habitat for migratory birds are dependent on plant-soil interactions and Lake water-level fluctuations of varying frequency and amplitude.Much qualitative research had described the response of vegetation to alternating high and low lake levels in Poyang lake wetland,but few quantitative studies have documented the changes that occur.In response to recent concerns over the relationship among the lake water level,wetland vegetation and the habitat for migratory birds,we collected a quantitative data set from Poyang lake wetland and do some analyzes.Aimed to(1) study the characteristics of plant communities and(2)study the characteristics of wetland soil organic matter,total nitrogen,total phosphorus and total potassium,and(3) infer some hypotheses about the relationships between all of these variables in Poyang Lake wetland,we did monthly continued vegetation survey from October 2010 to October 2011 in 57 fixed quadrats in the Phragmites australis(Cav.) Trin.ex Steub.),Triarrhera lutarioriparia L.Liu,C.cinerascens K kenth.,Phalaris arundinacea Linn and E.vallecuIosa Ohwi communities along different water level gradients,and did laboratory analysis of 135 soil samples under the 5 dominant plant communities in Poyang Lake wetland.The results showed that,the distribution of plant communities present cluster distribution in population,present banded or arc-shaped distribution along the water level and elevation gradient in communities,and some species present mosaic distributions;plant community composition and characteristics also changed with the seasons and hydrological fluctuations.These characteristics may be due to the combined effects of the distribution of soil elements,Lake Water Level Fluctuations and the plant growth characteristics.There were relatively similar distribution patterns of organic matter and total nitrogen,the concentrations of soil organic matter and total nitrogen in the 0 20cm layer were significantly higher than those in the 30 90cm layers,and the content of nutrients in the soil decreased slowly with the soil depth and kept stable below 30 cm.Obviously,there are strong correlations between plant communities and soil characteristics,e.g.the content and change of soil organic matter,total nitrogen,total phosphorus and total potassium,for there are large significant differences with the chemical elements content and diversification between different plant communities.There was a significant negative correlation between Plant weight and soil SOC,TN and TP content,however,a strong positive correlation with TK content.Meanwhile,the plant weight and height have a weak negative correlation with depth of groundwater.This study provided quantitative evidence that lake-level fluctuations drive vegetative change and soils changes in Poyang Lake wetlands and it may assist in making decisions regarding Poyang lake management for government.
ZhangT, ChenYM, WuCH ( 2011). Change of underground biomass and soil fertility with restoration stages of Artemisia gmelinii and Stipa bungeana in Loess Hilly Region. Science of Soil and Water Conservation, 9(5), 91-97. Magsci [本文引用: 1] 为了明确黄土丘陵区典型植被演替过程中植被与土壤的互动效应，为植被恢复提供依据，采用野外调查和室内分析的实验方法，结合逐步回归和通径分析数据处理方法，研究该区铁杆蒿群落和长芒草群落随着恢复演替的进行，地上生物量、地下生物量、土壤养分的动态变化及其地上生物量与环境因子的关系，并对2种群落进行比较分析。结果表明：随着退耕年限的增加，铁杆蒿和长芒草群落的地上生物量、地下生物量呈逐渐增加的趋势；2种群落的土壤有机质和全氮也都呈增加的趋势，且同群落生物量的变化趋势步调基本一致；全磷和硝态氮也表现了总的增加趋势，但与生物量的变化趋势不太一致。逐步回归与通径分析表明，对铁杆蒿群落地上生物量影响较大的环境因子是有机质、黏粒质量分数和水分含量，其中有机质质量分数和水分含量表现为正效应，即生物量随有机质质量分数和土壤水分含量的增加而增大，土壤黏粒质量分数表现为负效应；对长芒草群落影响较大的是海拔、坡位、年限和全氮质量分数。 张婷, 陈云明, 武春华 ( 2011). 黄土丘陵区铁杆蒿群落和长芒草群落地上生物量及土壤养分效应 中国水土保持科学, 9(5), 91-97. Magsci [本文引用: 1] 为了明确黄土丘陵区典型植被演替过程中植被与土壤的互动效应，为植被恢复提供依据，采用野外调查和室内分析的实验方法，结合逐步回归和通径分析数据处理方法，研究该区铁杆蒿群落和长芒草群落随着恢复演替的进行，地上生物量、地下生物量、土壤养分的动态变化及其地上生物量与环境因子的关系，并对2种群落进行比较分析。结果表明：随着退耕年限的增加，铁杆蒿和长芒草群落的地上生物量、地下生物量呈逐渐增加的趋势；2种群落的土壤有机质和全氮也都呈增加的趋势，且同群落生物量的变化趋势步调基本一致；全磷和硝态氮也表现了总的增加趋势，但与生物量的变化趋势不太一致。逐步回归与通径分析表明，对铁杆蒿群落地上生物量影响较大的环境因子是有机质、黏粒质量分数和水分含量，其中有机质质量分数和水分含量表现为正效应，即生物量随有机质质量分数和土壤水分含量的增加而增大，土壤黏粒质量分数表现为负效应；对长芒草群落影响较大的是海拔、坡位、年限和全氮质量分数。
ZhangWH, GuanSY, LiYJ, WuYZ ( 2000). Effect of different restoration measure on the moisture and nutrient of soil of degradated grassland Journal of Inner Mongolia Agricultural University (Natural Science Edition), 21(4), 31-35. [本文引用: 1]
ZhaoF, XieYZ, MaHB, ShenY ( 2011). Effects of enclosure on species diversity and soil organic matter of typical steppe Pratacultural Science, 28, 887-891. [本文引用: 1]
... id="C9">于1983年6月下旬在退化样地围栏内进行以下措施, 并且改良措施处理前, 各样地土壤和植被没有显著差异(杨丽娜和宝音陶格涛, 2008).其中围栏总长650 m, 宽400 m, 每个处理间有5 m隔离带.其中: (1)自然恢复(400 m × 150 m): 围栏保护, 不做任何处理, 依据群落自我恢复力进行恢复.分为150 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区.(2)浅耕翻改良(400 m × 75 m): 用农用四划犁耕翻, 深度为18-20 cm, 接着用镇压器镇压1次.分为75 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区.(3)耙地改良: 即用42片圆盘耙呈45°角对耙两遍, 深度为8-10 cm, 接着用镇压器镇压1次.分为75 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区. ...
... id="C9">于1983年6月下旬在退化样地围栏内进行以下措施, 并且改良措施处理前, 各样地土壤和植被没有显著差异(杨丽娜和宝音陶格涛, 2008).其中围栏总长650 m, 宽400 m, 每个处理间有5 m隔离带.其中: (1)自然恢复(400 m × 150 m): 围栏保护, 不做任何处理, 依据群落自我恢复力进行恢复.分为150 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区.(2)浅耕翻改良(400 m × 75 m): 用农用四划犁耕翻, 深度为18-20 cm, 接着用镇压器镇压1次.分为75 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区.(3)耙地改良: 即用42片圆盘耙呈45°角对耙两遍, 深度为8-10 cm, 接着用镇压器镇压1次.分为75 m × 50 m 7个部分, 并且每个重复间有5 m的隔离带, 选取中间5个部分作为取样区. ...
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