高寒灌丛化草地灌木去除管理措施对土壤水源涵养功能的影响

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2025.06.023

草地学报 ›› 2025, Vol. 33 ›› Issue (6): 1912-1923.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2025.06.023

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高寒灌丛化草地灌木去除管理措施对土壤水源涵养功能的影响

张怡¹, 胡健^1,2, 周青平^1,2, 王弘宇¹, 陈江枚¹, 王三欣¹, 王嘉琪¹, 马文婷¹, 孙欢¹

1. 西南民族大学草地资源学院, 四川成都 610041;
2. 西南民族大学四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站, 四川成都 610041

收稿日期:2025-01-24 修回日期:2025-03-03 发布日期:2025-06-13
通讯作者: 胡健,E-mail:jianhu@swun.edu.cn
作者简介:张怡（2000-），女，汉族，四川内江人，硕士研究生，主要从事草地生态水文研究，E-mail：220909002001@stu.swun.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目（42007057）；四川省自然科学基金项目（2024NSFSC0106）；西南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金（ZYN2025086）资助

Effects of Shrub Removal Management Measures on Soil Water Conservation Function in Alpine Shrub-encroached Grassland

ZHANG Yi¹, HU Jian^1,2, ZHOU Qing-ping^1,2, WANG Hong-yu¹, CHEN Jiang-mei¹, WANG San-xin¹, WANG Jia-qi¹, MA Wen-ting¹, SUN Huan¹

1. College of Grassland Resources, Southwest Minzu University, Chengdu, Sichuan Province 610041, China;
2. Sichuan Zoige Alpine Wetland Ecosystem National Observation and Research Station, Southwest Minzu University, Chengdu, Sichuan Province 610041, China

Received:2025-01-24 Revised:2025-03-03 Published:2025-06-13

摘要/Abstract

摘要： 在暖湿化背景下，青藏高原存在明显的灌木扩张趋势，直接影响其水源涵养功能，但是高寒草地灌木去除管理措施对土壤水分入渗、流失及其水源涵养能力的影响尚不清楚。因此，本研究评估了青藏高原东缘典型自然草地、自然灌丛化草地、去除灌木冠层和根草地、去除灌木冠层草地之间的水源涵养能力差异。结果表明：4种处理方式在10~20 cm土层的土壤含水量最高，而其最大入渗量、流失量多集中在0~10 cm土层；灌丛化草地在整个土壤剖面中具有较高的土壤含水量，与自然草地相比，灌丛化草地增强了土壤水分的入渗量，并在一定程度上提升了水源涵养能力；降雨量显著影响自然草地水源涵养能力，除了去除灌木冠层草地在去除初期外，2种去除方式也都具有较强的水源涵养能力，而去除灌木冠层和根比仅去除灌木冠层处理的水源涵养能力更稳定。总的来说，这些结果可为高寒草地的可持续利用与管理提供理论支撑。

关键词: 高寒草地, 草地灌丛化, 土壤水分, 水源涵养功能

Abstract: The Qinghai-Tibet Plateau shows an obvious tendency for shrub expansion under the warm-wet tendency， which directly impacts its water conservation function. However， the differences in soil water infiltration， loss， and water conservation capacity caused by the shrub removal management measures in alpine shrub-encroached grassland are still unclear. In this study we assessed differences in water conservation capacity among typical natural grassland， shrub-encroached grassland， shrub canopy and root removal grassland， and shrub canopy removal grassland on the Qinghai-Tibet Plateau. The results showed that the four treatments had the highest soil moisture in the 10-20 cm soil layer， while their maximum infiltration and loss were mostly concentrated in the 0-10 cm soil layer. Shrub-encroached grassland had higher soil moisture across the entire soil profile， and compared to the natural grassland， the shrub-encroached grassland enhanced soil water infiltration and improved water conservation capacity to a certain extent. In addition， rainfall significantly affected the water conservation capacity of natural grasslands， and both removal methods demonstrated strong water conservation capacity except for shrub canopy removal grassland in the initial period. In contrast， shrub canopy and root removal demonstrated a more stable water conservation capacity than the shrub canopy only treatment. Overall， these results can provide theoretical support for the sustainable utilization and management of alpine grasslands.

Key words: Alpine meadow, Shrub encroachment, Soil moisture, Water conservation function

中图分类号:

S812.2

张怡, 胡健, 周青平, 王弘宇, 陈江枚, 王三欣, 王嘉琪, 马文婷, 孙欢. 高寒灌丛化草地灌木去除管理措施对土壤水源涵养功能的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(6): 1912-1923.

ZHANG Yi, HU Jian, ZHOU Qing-ping, WANG Hong-yu, CHEN Jiang-mei, WANG San-xin, WANG Jia-qi, MA Wen-ting, SUN Huan. Effects of Shrub Removal Management Measures on Soil Water Conservation Function in Alpine Shrub-encroached Grassland[J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(6): 1912-1923.

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参考文献

[1] WHITE R P，MURRAY S，ROHWEDER M，et al. Pilot analysis of global ecosystems： grassland ecosystems[M]. Washington， DC：World Resources Institute，2000：12-14
[2] BAI Y F，FRANCESCA COTRUFO M. Grassland soil carbon sequestration：current understanding，challenges，and solutions[J]. Science，2022，377（6606）：603-608
[3] DING J Y，TRAVERS S K，DELGADO-BAQUERIZO M，et al. Multiple trade-offs regulate the effects of woody plant removal on biodiversity and ecosystem functions in global rangelands[J]. Global Change Biology，2020，26（2）：709-720
[4] GARCÍA CRIADO M，MYERS-SMITH I H，BJORKMAN A D，et al. Woody plant encroachment intensifies under climate change across tundra and savanna biomes[J]. Global Ecology and Biogeography，2020，29（5）：925-943
[5] GEISSLER K，FIEDLER S，NI J，et al. Combined effects of grazing and climate warming drive shrub dominance on the Tibetan Plateau[J]. The Rangeland Journal，2019，41（5）：425-439
[6] ARCHER S R，ANDERSEN E M，PREDICK K I，et al. Woody plant encroachment：causes and consequences[M]. Cham：Springer International Publishing，2017：25-84
[7] BRANDT J S，HAYNES M A，KUEMMERLE T，et al. Regime shift on the roof of the world：alpine meadows converting to shrublands in the southern Himalayas[J]. Biological Conservation，2013，158：116-127
[8] 王子滢，李周园，董世魁，等. 近40年青藏高原生态格局演变及其驱动因素[J]. 生态学报，2022，42（22）：8941-8952
[9] 马学喜，高英志. 灌丛化对草地土壤水文过程影响的研究进展[J]. 草业学报，2025，34（4）：212-222
[10] 胡健，曹全恒，刘小龙，等. 草灌植被转变对草地生态系统及其水碳过程的影响研究进展[J]. 生态学报，2022，42（11）：4324-4333
[11] 王迎新，陈先江，娄珊宁，等. 草原灌丛化入侵：过程、机制和效应[J]. 草业学报，2018，27（5）：219-227
[12] ZHANG S Y，ZHANG Z H，HE B，et al. Interactions between shrub encroachment and water infiltration on the hillslope of a typical steppe[J]. Ecohydrology，2023，16（1）：e2489
[13] HUXMAN T E，WILCOX B P，BRESHEARS D D，et al. Ecohydrological implications of woody plant encroachment[J]. Ecology，2005，86（2）：308-319
[14] LIU Y F，ZHANG Z C，LIU Y，et al. Shrub encroachment enhances the infiltration capacity of alpine meadows by changing the community composition and soil conditions[J]. Catena，2022，213：106222
[15] DING J Y，ELDRIDGE D J. Contrasting global effects of woody plant removal on ecosystem structure，function and composition[J]. Perspectives in Plant Ecology，Evolution and Systematics，2019，39：125460
[16] DING J Y，ELDRIDGE D J. Ecosystem service trade-offs resulting from woody plant removal vary with biome，encroachment stage and removal method[J]. Journal of Applied Ecology，2024，61（2）：236-248
[17] DARYANTO S，WANG L X，FU B J，et al. Vegetation responses and trade-offs with soil-related ecosystem services after shrub removal：a meta-analysis[J]. Land Degradation & Development，2019，30（10）：1219-1228
[18] DING J Y，ELDRIDGE D. The success of woody plant removal depends on encroachment stage and plant traits[J]. Nature Plants，2023，9（1）：58-67
[19] QIU J. China：the third pole[J]. Nature，2008，454（7203）：393-396
[20] LI X W，LI M D，DONG S K，et al. Temporal-spatial changes in ecosystem services and implications for the conservation of alpine rangelands on the Qinghai-Tibetan Plateau[J]. The Rangeland Journal，2015，37（1）：31-43
[21] 吕一河，胡健，孙飞翔，等. 水源涵养与水文调节：和而不同的陆地生态系统水文服务[J]. 生态学报，2015，35（15）：5191-5196
[22] LIU Y F，FANG H， SHI J J，et al. Climate change-induced shrub encroachment changes soil hydraulic properties and inhibits herbaceous growth in alpine meadows[J]. Agricultural and Forest Meteorology，2023，340：109629
[23] 李鑫，邹长新，陈艳梅，等. 2000—2019年京津冀地区水源涵养功能时空格局变化及其驱动因素[J]. 水土保持通报，2022，42（5）：265-274
[24] 底阳平，张扬建，曾辉，等. “亚洲水塔”变化对青藏高原生态系统的影响[J]. 中国科学院院刊，2019，34（11）：1322-1331
[25] SUN F X，LÜ Y H，WANG J L，et al. Soil moisture dynamics of typical ecosystems in response to precipitation：a monitoring-based analysis of hydrological service in the Qilian Mountains[J]. Catena，2015，129：63-75
[26] 程然然. 黄土丘陵区两典型天然林和人工林生态水文过程研究[D]. 北京：中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心，2020：64-75
[27] 胡健，吕一河，张琨，等. 祁连山排露沟流域典型植被类型的水源涵养功能差异[J]. 生态学报，2016，36（11）：3338-3349
[28] LIU Y F，CUI Z，HUANG Z，et al. Shrub encroachment in alpine meadows increases the potential risk of surface soil salinization by redistributing soil water[J]. Catena，2022，219：106593
[29] 彭海英，童绍玉，李小雁. 内蒙古典型草原土壤及其水文过程对灌丛化的响应[J]. 自然资源学报，2017，32（4）：642-653
[30] LIU Y F，FANG H，HUANG Z，et al. Shrub encroachment increases soil erosion risk in hillside alpine meadows of the Qinghai-Tibetan Plateau， NW China[J]. Catena，2023，222：106842
[31] DING J Y，ELDRIDGE D J. The fertile island effect varies with aridity and plant patch type across an extensive continental gradient[J]. Plant and Soil，2021，459（1）：173-183
[32] DARROUZET-NARDI A，D’ANTONIO C M，BERLOW E L. Effects of young Artemisia rothrockii shrubs on soil moisture，soil nitrogen cycling，and resident herbs[J]. Journal of Vegetation Science，2008，19（1）：23-30
[33] ELDRIDGE D J，WANG L X，RUIZ-COLMENERO M. Shrub encroachment alters the spatial patterns of infiltration[J]. Ecohydrology，2015，8（1）：83-93
[34] 王欠鑫，曹巍，黄麟. 青藏高原生态系统功能稳定性演化特征及分区[J]. 地理学报，2023，78（5）：1104-1118
[35] SUN M L，HU J，CHEN X L，et al. Comparison of five models for estimating the water retention service of a typical alpine wetland region in the Qinghai-Tibetan Plateau[J]. Remote Sensing，2022，14（24）：6306
[36] 鲍士旦.土壤农化分析[M]. 第3版. 北京：中国农业出版社，2005：22-187
[37] HUFF F A. Time distribution of rainfall in heavy storms[J]. Water Resources Research，1967，3（4）：1007-1019
[38] LIU J B，LIANG Y，GAO G Y，et al. Quantifying the effects of rainfall intensity fluctuation on runoff and soil loss：from indicators to models[J]. Journal of Hydrology，2022，607：127494
[39] MILLER G R，BALDOCCHI D D，LAW B E，et al. An analysis of soil moisture dynamics using multi-year data from a network of micrometeorological observation sites[J]. Advances in Water Resources，2007，30（5）：1065-1081
[40] BELL J E，SHERRY R，LUO Y Q. Changes in soil water dynamics due to variation in precipitation and temperature：an ecohydrological analysis in a tallgrass prairie[J]. Water Resources Research，2010，46（3）： W03523
[41] HU J，LÜ D，SUN F X，et al. Soil hydrothermal characteristics among three typical vegetation types：an eco-hydrological analysis in the Qilian mountains，China[J]. Water，2019，11（6）：1277
[42] 张豪睿，付刚. 藏北高寒草甸根系生物量与碳氮分布格局及关联特征[J]. 生态学报，2021，41（9）：3625-3633
[43] LI X Y，HU X，ZHANG Z H，et al. Shrub hydropedology：preferential water availability to deep soil layer[J]. Vadose Zone Journal，2013，12（4）：1-12
[44] ZHANG S Y，LI X Y，PENG H Y，et al. Infiltration pattern beneath shrub canopy and interspace grass patches in typical steppe ecosystems of Inner Mongolia，China[J]. Journal of Earth Environment，2012，3（6）：1117-1125
[45] PENG H Y，LI X Y，LI G Y，et al. Shrub encroachment with increasing anthropogenic disturbance in the semiarid Inner Mongolian grasslands of China[J]. Catena，2013，109：39-48
[46] 彭海英，李小雁，童绍玉. 内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化对水分再分配和利用的影响[J]. 生态学报，2014，34（9）：2256-2265
[47] LI X Y，YANG Z P，LI Y T，et al. Connecting ecohydrology and hydropedology in desert shrubs：stemflow as a source of preferential flow in soils[J]. Hydrology and Earth System Sciences，2009，13（7）：1133-1144
[48] BEVEN K，GERMANN P. Macropores and water flow in soils revisited[J]. Water Resources Research，2013，49（6）：3071-3092
[49] ELDRIDGE D J，BEECHAM G，GRACE J B. Do shrubs reduce the adverse effects of grazing on soil properties？[J]. Ecohydrology，2015，8（8）：1503-1513
[50] HU X，LI Z C，LI X Y，et al. Influence of shrub encroachment on CT-measured soil macropore characteristics in the Inner Mongolia grassland of northern China[J]. Soil and Tillage Research，2015，150：1-9
[51] HU X，LI X Y，GUO L L，et al. Influence of shrub roots on soil macropores using X-ray computed tomography in a shrub-encroached grassland in Northern China[J]. Journal of Soils and Sediments，2019，19（4）：1970-1980
[52] GAO Z，HU X，LI X Y. Changes in soil water retention and content during shrub encroachment process in Inner Mongolia，northern China[J]. Catena，2021，206：105528
[53] RICHARDS J H，CALDWELL M M. Hydraulic lift：substantial nocturnal water transport between soil layers by Artemisia tridentata roots[J]. Oecologia，1987，73（4）：486-489
[54] ASBJORNSEN H，GOLDSMITH G R，ALVARADO-BARRIENTOS M S，et al. Ecohydrological advances and applications in plant-water relations research：a review[J]. Journal of Plant Ecology，2011，4（1/2）：3-22
[55] 闵梓骁，张建新，范文波，等. 不同立地条件下沙棘土壤水分分布特征及动态生长研究[J]. 水土保持学报，2022，36（4）：204-210
[56] WANG T，XU Q，GAO D Q，et al. Effects of thinning and understory removal on the soil water-holding capacity in Pinus massoniana plantations[J]. Scientific Reports，2021，11（1）：13029
[57] LI X Y，LIU L Y，GAO S Y，et al. Stemflow in three shrubs and its effect on soil water enhancement in semiarid loess region of China[J]. Agricultural and Forest Meteorology，2008，148（10）：1501-1507
[58] DARYANTO S，ELDRIDGE D J，WANG L X. Spatial patterns of infiltration vary with disturbance in a shrub-encroached woodland[J]. Geomorphology，2013，194：57-64
[59] NEWMAN B D，BRESHEARS D D，GARD M O. Evapotranspiration partitioning in a semiarid woodland：ecohydrologic heterogeneity and connectivity of vegetation patches[J]. Vadose Zone Journal，2010，9（3）：561-572
[60] 尹云鹤，吴绍洪，赵东升，等. 过去30年气候变化对黄河源区水源涵养量的影响[J]. 地理研究，2016，35（1）：49-57
[61] 张士博. 气候变化对洞庭湖流域水源涵养功能的影响[D]. 长沙：中南林业科技大学，2024：3-4
[62] 薛宝林，周璇，王国强，等. 雅鲁藏布江生态系统水源涵养功能变化与主导影响因子识别[J]. 生态学报，2025（7）：1-12
[63] SMITH R，TIGHE M，REID N，et al. Effects of grazing，trenching and surface soil disturbance on ground cover in woody encroachment on the Cobar Pediplain，south-eastern Australia[J]. Journal of Arid Environments，2013（96）：80-86

高寒灌丛化草地灌木去除管理措施对土壤水源涵养功能的影响

Effects of Shrub Removal Management Measures on Soil Water Conservation Function in Alpine Shrub-encroached Grassland

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[1]	姚俊飞, 魏国良, 吴发亮, 李旭东, 阿的哈则null, 史正晨, 张中华, 马丽, 李珊, 李宏林, 李强峰, 王榛, 周华坤, 张强. 不同放牧管理措施对高寒草地土壤和微生物量及其化学计量特征的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(6): 1749-1755.
[2]	金鑫, 周学丽, 郑开福, 王英成, 王军邦, 芦光新. 祁连山高寒草甸与高寒草原的土壤细菌群落构建的差异[J]. 草地学报, 2025, 33(3): 789-797.
[3]	姚泽, 于思敏, 王祺, 乐芳军. 紫花苜蓿叶片水分生理及其解剖结构的水分胁迫响应[J]. 草地学报, 2025, 33(3): 823-830.
[4]	李振威, 缪雨珏, 宗宁. 围栏封育对藏北高寒草地植物多样性与生态系统多功能性的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(2): 596-608.
[5]	吕卫东, 董全民, 孙彩彩, 刘文亭, 冯斌, 刘玉祯, 张振祥, 杨晓霞. 牦牛和藏羊暖季放牧对青藏高原高寒草地不同组分碳、氮的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(1): 125-135.
[6]	甘安琪, 姜佳昌, 李霞, 王依婷, 徐天宇, 牛得草, 杨晓霞, 董全民, 郭丁. 放牧强度对高寒草地土壤团聚体稳定性及有机碳含量影响[J]. 草地学报, 2024, 32(6): 1832-1842.
[7]	阳佳英, 蔡惠文, 李忠馗, 张大才. 高寒草甸圆穗蓼叶解剖结构与草酸钙含量对生境干旱化的响应[J]. 草地学报, 2024, 32(6): 1944-1952.
[8]	吕卫东, 董全民, 孙彩彩, 刘文亭, 冯斌, 刘玉祯, 张振祥, 杨晓霞. 牦牛和藏羊放牧对青藏高原高寒草地植物群落氮库的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(5): 1420-1428.
[9]	张晓玉, 张定海, 宁婷, 马玉婧. 古尔班通古特沙漠土壤水分-地形-植被关系研究[J]. 草地学报, 2024, 32(5): 1548-1557.
[10]	黄晶, 刘克思, 豆鹏鹏, 高茜, 刘程, 苗正洲, 任卓然, 王堃. 农牧交错区不同撂荒年限对农田土壤的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(3): 677-683.
[11]	张夺霖, 袁宗琦, 李彦宝, 郑一凡, 王晓芬, 张文柳, 张勃. 不同遮荫处理对高寒草地狼毒种苗定居的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 503-509.
[12]	鄯仁欠姐, 姚步青, 李永晓, 马丽萍, 雷雨田, 马忠武, 王芳萍, 郭玉朋, 周华坤. 高寒草地四种植物叶片化学计量学特征及其对坡度的响应[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 121-129.
[13]	拓行行, 黄建弟, 白玥, 田慧慧, 李美慧, 王子临, 杨梦茹, 王亦波, 叶发明, 李伟. 半灌木扩张草原生长季内土壤氮矿化特征及其影响因素[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2730-2739.
[14]	邓得婷, 武玉坤, 赖锋, 孙建财, 史惠兰. 不同高寒草地植物群落生态系统多功能性分析[J]. 草地学报, 2023, 31(8): 2505-2515.
[15]	孙亚菲, 柴永青. 祁连山西端不同生境孑遗植物裸果木群落物种多样性及其与土壤水分、盐分的关系[J]. 草地学报, 2023, 31(7): 2059-2067.