半干旱草原牧区村庄的农田扩张机制

半干旱草原是陆地生态系统的主要类型，对社会经济的可持续发展至关重要，已有研究表明农田扩张是半干旱草原面积缩减的主要原因之一。村庄作为基层单元，既是大尺度要素作用的承受者又是土地利用变化的直接执行者，其社会、经济、文化和自然资源特征对土地利用方式往往起决定作用，然而，尚未见从村庄层面上探讨中国半干旱草原牧区农田扩张机制的研究报道。村庄是一个内部有序的等级体系，其中所存在的数据自相关既能造成分析结果的不准确性又能用于土地利用变化预测。因此，本论文以位于科尔沁草原50多年经历了大面积草地开垦的乌兰敖都村为研究对象，以多层线性模型、空间插值技术和贝叶斯推理为分析手段，通过引入田块、单户和村庄3个尺度， 综合考虑自然和社会经济要素，揭示了半干旱草原牧区村庄的农田扩张机制，提出了处理土地利用变化研究中的数据自相关的方法，为半干旱草原的有效保护和管理提供了科学依据。 本研究表明： 1）草地开垦主要发生在甸子地，所有住户都倾向于在优质土地上开荒种粮，而且劳动力数量多、文化程度高和收入更大程度上依赖于农牧业生产的住户更易开荒种粮，但当牲畜数量较多时，住户开荒种地的倾向性降低，这与农牧交错带典型偏农区的研究结果相反。所开土地的90%用于种植玉米和水稻，其中玉米耕种面积主要受价格因素影响，而水稻的种植面积主要受土地条件影响。 2）离居民点近的草地比离居民点远的草地更易被开垦为农田，打草场比放牧场更易被开垦为农田。 3）多层线性模型将驱动因子置于不同尺度，通过引入随机方差成分避免统计谬误，因此可用于处理驱动力研究中的数据自相关。空间自相关不仅可用于预测土地利用变化趋势，也为深入了解土地利用变化过程提供了新视角。 4）在中小学中加强草地保护教育、在牧民中开展草地保护宣传、转移剩余劳动力、制定强有力措施保护居民点周围的草场是控制开荒种粮的有效措施。

云雾山天然草地植物生长规律

试验以云雾山优势种本氏针茅(Stipa bungeana)、大针茅(Stipa grandis)与伴生种百里香(Thymus mongolicus)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、厚穗冰草(Agropyron dasystachys)、二裂萎陵菜(Potentilla bifurca)和阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)为研究对象,对每一植物选择典型植株进行标记,重点从植物株高和地上单株生物量两个方面对其生长动态,进行一个生长周期(返青期-枯黄期)的观察测量,结果表明:(1)植物生长在株高和地上单株生物量达到最大值之前,均基本符合Logistic生长模型;(2)在植物整个生长过程中,地上单株生物量月变化与株高存在动态分形关系:lnB=D×lnH+lnC。(3)植物生长除受其生物学特性支配外还受外界环境因子的限制,在干旱半干旱地区,降雨量显得尤为重要,在本次试验中,植物株高增长和地上单株生物量月变化均与降雨量累积存在着极显著的对数相关性:y=a×lnx+b。

陕北丘陵沟壑区撂荒地自然恢复植被的组成结构与数量分类

采用样带调查与TWINSPAN分类等方法,对陕北丘陵沟壑区延安、安塞和吴旗174个撂荒地样方的物种组成、出现频率与盖度、及群落类型进行了统计与分类。植被组成结构的统计结果表明:该区自然恢复的植被几乎一半是由禾本科、菊科、豆科和蔷薇科的物种组成,北温带、旧世界温带、世界与泛热带分布成分占到总物种数近75%,且以中旱生、中生和旱生的草本类植物为主,具有典型的温带地面芽植物气候特征。植被的数量分类表明:调查样方基本包括了该区自然恢复的主要植被类型,延安、安塞和吴旗的植被在1年生草本群落到多年生蒿禾类草本群落阶段,依次均以猪毛蒿(Artemisia scoparia)、赖草(Leymussecalinus)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、茭蒿(Artemisia giraldii)、白羊草(Bothriochloa ischaemun)等为主要优势物种构成的不同组合的植物群落,且这些物种具有较高的盖度和频度;但在植被演替后期,不同植被带及阴阳坡的演替方向却发生了明显的变化。以延安为代表的森林带,阴坡可形成黄...

黄土丘陵区植被恢复中不同粒级土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土丘陵区土壤有机碳在不同粒级团聚体中的分布特征及其对植被恢复的响应进行了研究。结果表明:(1)黄土丘陵区不同植被覆盖条件下,土壤有机碳的分布具有一定的表聚性,0~20 cm土层中有机碳的含量均高于20~40 cm中有机碳的含量,不同植被群落下有机碳的含量大小为:大针茅群落>长芒草群落>铁杆蒿群落>百里香群落;(2)同一深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布特征是:0.5~0.25 mm与1~0.5 mm两个粒级中有机碳的含量最高,>1 mm的团聚体中有机碳的含量有随粒级增大而减小的趋势;(3)恢复年限对不同粒级土壤团聚体中有机碳的含量影响很大,有机碳的含量随恢复年限的增加总体呈上升趋势。黄土高原沟壑区土壤有机碳的积累与土壤团聚体的粒级和植被恢复的类型、年限等有明显的关系。

关于黄土丘陵典型地区植被建设中有关问题的研究Ⅰ、土壤水分状况及植被建设区划

根据植被调查和土壤水分调查资料 ,讨论了黄土丘陵典型地区的造林的水分条件和植被地带的划分。水分不足是造林的限制因子 ,在现有天然林及人工林中普遍存在土壤干层 ,所以 ,延安研究区南部应属干旱森林区 ,北部属森林草原区。并根据土壤水分现状和植被现状 ,进行了植被建设区划 ,其划分两个一级区和两个二级区

封育对云雾山本氏针茅草地群落的影响

以云雾山封育与未封区为对象,采用样线法进行调查,重点分析二者群落特征和地上生物量的变化,以期为退化草地植被恢复提供依据。结果表明:封育后本氏针茅(Stipa bungeana)群落发生较大变化,物种数显著增加、演替差异明显,由未封区的本氏针茅+大针茅(S. gigantea)群落演替为封育后的大针茅+本氏针茅群落;未封区本氏针茅种群的优势地位明显加强,重要值明显大于封育区;封育与未封区群落的相似性系数为0.419;物种丰富度指数和多样性指数(修正的Simpson指数、Shannon-winner指数、Audair和Groff指数)均表现为封育区>未封区,而均匀度指数则相反;封育区地上生物量明显增加,其中禾本科、蔷薇科和杂类草占总生物量的比例均表现为封育>未封区,而菊科则相反。

云雾山本氏针茅群落根系分布特征

为揭示本氏针茅(Stipa bungeana Trin.)群落的生理生态适应机制,采用根系取样器(Φ=9 cm)对宁夏云雾山本氏针茅群落根系分布特征和土壤含水量进行研究。结果表明:本氏针茅群落地下生物量、根长密度、根表面积、比根长均随土壤深度增加而减少,均表现出向表层(0~20 cm)集聚的趋势,且集中分布于0~40 cm土层,最大值均分布在0~20 cm土层,而底层(80~100 cm)最小;所有主要根系分布参数在0~20 cm和20~40 cm土层之间差异显著,以下各层差异不显著;土壤含水量与根生物量和比根长相关性达显著水平(P<0.05),与根表面积、根长密度均呈成正相关;根表面积、根生物量、根长密度和比根长间相关性均达极显著水平(P<0.01)。

宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响

本文研究了宁夏南部山区典型植物群落土地不同利用方式下土壤质量的变化。结果表明:(1)典型长芒草群落土地,开垦地比封禁地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾养分含量明显降低,降低幅度分别为19.5%、20.1%、17.6%1、3.0%、77.8%和47.5%。脲酶活性为开垦地>封禁地,蔗糖酶则表现为封禁地>开垦地,中性磷酸酶差异不明显。(2)铁杆蒿群落土地三种利用方式下:放牧地土壤有机质、全氮、全磷、速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有一定幅度的增加;放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性均高于封禁和开垦的同土层土壤,封禁地的脲酶和蔗糖酶次之,开垦地的脲酶和蔗糖酶活性最小,开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁地。脲酶活性在土层之间变化较小,最高为放牧地表层177.6 mg/(kg.h),最低为开垦地表下层114.5 mg/(kg.h),蔗糖酶活性层次之间变化明显,其中放牧地表层为表下层的3倍左右。长芒草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远大于开垦地,铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团聚体表现不同,结构系数表现为表层>表下层,保持率则为表层<表下层。结构系数与保持率均表现为封禁地>放牧地>开垦地。(3)在...

紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分研究

以陕北农牧交错带人工草种紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和天然草种短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)为对象,采用根钻法调查两个草种的根系垂直分布以及刈割后苜蓿根系变化特征,并通过定位观测研究土壤水分动态变化。结果表明:紫花苜蓿和短花针茅根系密度随土壤深度增加而减少,而且均以直径小于等于1 mm的须根为主;0~50 cm土层紫花苜蓿和短花针茅根系量分别占0~100 cm剖面总量的67%和84%。紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分消耗特征吻合。生长旺盛期苜蓿大量消耗0~140 cm土层土壤水分,5-9月平均有效土壤储水不足10 mm;生长季末深层(140~280 cm)土壤储水也逐渐降低,约为裸地储水量的50%。短花针茅0~280cm剖面土壤水分状况明显好于苜蓿地,比苜蓿地多储水100 mm左右;主要消耗浅层(0~50 cm)土壤水分,深层水分利用较少。

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。

云雾山封育草原对表土持水性的影响

应用离心机法测定土壤水分特征,研究黄土高原典型草原带退耕地植被恢复演替过程中土壤持水性能的变化特点及趋势。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间符合幂函数θ=aSb,参数a的变化随着植被的演替呈增加趋势;由于植被的影响,在同一吸力范围内的土壤含水量不同,植被为顶级长芒草(Stipabungeana)群落时,土壤在各吸力段的含水量最高,坡耕地最低;其它群落土壤含水量随着水吸力的增加变化趋于一致;退耕地植被在演替过程中通过提高土壤有机质含量改善结构,降低容重并增加毛管孔隙度,对土壤的储水和持水性能产生作用。

Grassland degradation in the

Supported by MSS images in the mid and late 1970s, TM images in the early 1990s and TM/ETM images in 2004, grassland degradation in the "Three-River Headwaters" region (TRH region) was interpreted through analysis on IRS images in two time series, then the spatial and temporal characteristics of grassland degradation in the TRH region were analyzed since the 1970s. The results showed that grassland degradation in the TRH region was a continuous change process which had large affected area and long time scale, and rapidly strengthen phenomenon did not exist in the 1990s as a whole. Grassland degradation pattern in the TRH region took shape initially in the mid and late 1970s. Since the 1970s, this degradation process has taken place continuously, obviously characterizing different rules in different regions. In humid and semi-humid meadow region, grassland firstly fragmentized, then vegetation coverage decreased continuously, and finally "black-soil-patch" degraded grassland was formed. But in semi-arid and and steppe region, the vegetation coverage decreased continuously, and finally desertification was formed. Because grassland degradation had obviously regional differences in the TRH region, it could be regionalized into 7 zones, and each zone had different characteristics in type, grade, scale and time process of grassland degradation.

Estimation of wind erosion rates by using Cs-137 tracing technique: A case study in Tariat-Xilin Gol transect, Mongolian Plateau

Wind erosion is one of the major environmental problems in semi-arid and arid regions. Here we established the Tariat-Xilin Gol transect from northwest to southeast across the Mongolian Plateau, and selected seven sampling sites along the transect. We then estimated the soil wind erosion rates by using the Cs-137 tracing technique and examined their spatial dynamics. Our results showed that the Cs-137 inventories of sampling sites ranged from 265.63 +/- 44.91 to 1279.54 +/- 166.53 Bq.m(-2), and the wind erosion rates varied from 64.58 to 419.63 t.km(-2).a(-1) accordingly. In the Mongolia section of the transect (from Tariat to Sainshand), the wind erosion rate increased gradually with vegetation type and climatic regimes; the wind erosion process was controlled by physical factors such as annual precipitation and vegetation coverage, etc., and the impact of human activities was negligible. While in the China section of the transect (Inner Mongolia), the wind erosion rates of Xilin Hot and Zhengxiangbai Banner were thrice as much as those of Bayannur of Mongolia, although these three sites were all dominated by typical steppe. Besides the physical factors, higher population density and livestock carrying level should be responsible for the higher wind erosion rates in these two regions of Inner Mongolia.