放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响

放牧通过畜体采食、践踏和排泄物归还影响草地群落组成、植物形态和土壤养分,植物通过改变养分利用策略适应环境变化。通过分析呼伦贝尔草原放牧和围封样地中的群落植物和土壤的碳氮磷养分及化学计量比,探讨放牧对生态系统化学计量学特征和养分循环速率的影响机制。结果如下:(1)群落尺度上,放牧和围封草地植物叶片C、N和P的含量没有显著差异;但是在种群尺度上,放牧草地植物叶片N含量显著高于围封草地;(2)放牧草地土壤全C、全N、有机C、速效P含量,低于围封草地,硝态N含量高于围封草地;土壤全P和铵态N指标没有显著差异;(3)放牧草地植物C∶N比显著低于围封草地,植物残体分解速率较快,提高了生态系统养分循环速率。     

放牧对牧草光合作用、呼吸作用和氮、碳吸收与转运的影响

研究放牧对草地植物生理活动的影响,对于揭示草地放牧演替的生理机制有重要意义.大量研究表明,家畜放牧对牧草光合作用、呼吸作用以及C和N吸收与转运的影响,可以分为生理伤害和生理恢复2个阶段.放牧通过改变草地冠层结构影响牧草光合作用,净光合作用速率短期内迅速下降,随着叶面积指数增加又逐渐上升,呼吸作用有相似的变化趋势.牧草放牧后再生长所需的C和N最初主要来自根系和留茬中的贮藏物质,此后随着牧草生长恢复逐渐由同化作用供给,C代谢与土壤N水平负相关.放牧后牧草生理活动变化与牧草遗传特性、种间竞争、家畜放牧特征、非生物环境等因素密切相关.     

放牧对草原植物功能性状影响研究进展

植物功能性状的表达和植被环境适应性相关,植物功能性状之间的权衡变化体现了植物在放牧胁迫下资源的重新整合和获取。本文总结了放牧干扰下植物功能性状表达的差异性,着重将放牧干扰与植物功能性状相结合,介绍了植物功能性状的变异来源是植物遗传特征与环境过滤相互协调的结果,归纳了放牧对植物营养性状、繁殖性状的影响,以及植物可以通过调整生存和繁殖策略以适应放牧干扰。本文集中于放牧对植物种群、群落和生态系统的影响。不同放牧干扰下植物功能性状的表达具有差异性,因此植物功能性状可作为解释种群生长和繁殖、群落构建过程和生态系统功能的指标。为使植物功能性状的研究更好地服务于草地生态环境,可依据植物功能性状筛选合理的草地抗牧物种;依据草地植物种群的生活史特征,制定科学的放牧机制;以植株为整体综合考虑植物功能性状变化,提出放牧研究中植物功能性状的发展方向。     

增温和放牧对草地土壤和生态系统呼吸的影响

草地生态系统作为世界陆地生态系统的主体类型,其土壤呼吸和生态系统呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,土壤呼吸是未经扰动的土壤由于代谢活动而产生CO2的过程,生态系统呼吸包括地下部分的土壤呼吸和地上部分植被的自养呼吸。研究增温和放牧对草地土壤和生态系统呼吸的影响,可为预测未来气候变化条件下的全球碳收支以及草地的可持续经营与管理提供重要的科学依据。该文扼要综述了关于草地土壤和生态系统呼吸对增温和放牧的响应方面的研究。结果表明:草地土壤和生态系统呼吸对增温和放牧的响应非常复杂,受多种因素的综合影响,无论是增温还是放牧对草地土壤和生态系统呼吸的影响均具有不确定性,因草地类型、增温幅度、增温时间、放牧强度、放牧频度和放牧方式的不同而不同。在此基础上,指出了以后应加强研究的方向,草地的利用离不开放牧,对于未来气候变化条件下的草地,温度升高和放牧这两个因素必然是同时存在的,以前多数实验是单独研究增温或放牧对它们的影响,然而,这两者对草地生态系统的影响并非可加的,因此,需要加强增温与放牧的耦合试验,同时加强关于生态系统呼吸不同组分对两者的响应的研究,以便更好地理解增温和放牧的影响机制。另外,草地土壤和生态系统呼吸对增温和放牧的响应会随着时间的推移而发生变化,因而加强长期连续的试验观测很有必要。     

退化草地物种种内和种间功能性状变异对放牧的响应

研究草地植物功能性状变异对放牧干扰的响应机制,有助于解析草地生态系统群落构建和功能多样性维持机制及植物对环境的适应及权衡策略。以科尔沁沙地退化草地为对象,研究围封和放牧草地物种多种功能性状(植株高度、根系长度、叶面积、根面积、叶片干物质含量、地上干物质含量、根系干物质含量、比叶面积、比根长和根冠比)变异特征及其对放牧干扰的响应机制。结果表明: 退化草地物种种间性状变异明显高于种内变异,种间性状变异对总体变异的贡献率占比高达70.2%～95.1%,而种内变异仅为4.9%～29.8%,但群落构建中物种的种内变异仍不可忽视。放牧草地物种种间性状变异低于围封草地,且放牧草地种内变异增加而种间变异减小。放牧导致不耐牧的优良禾本科牧草叶面积和叶片干物质含量下降而比根长增加,但耐牧的杂类草则通过增加叶面积和叶片干物质含量并降低比根长来提高在群落中的优势地位。退化草地对放牧响应较为敏感的功能性状有叶面积、叶片干物质含量、比根长和比叶面积。植物叶片性状和根系性状自身及彼此间均呈显著正相关,但放牧会增强根系性状的协同效应而减弱叶片性状的协同效应。说明放牧会驱动植物个体和种群功能性状权衡策略发生改变,进而起到调控植物群落结构和功能的作用。     

放牧对草地生态系统影响的研究进展

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

Research progress on the effects of grazing on grassland ecosystem

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

放牧对全球草地生态系统碳氮磷化学计量特征影响的Meta分析

为明确全球尺度下放牧管理措施对草地生态系统碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,提高草地生态系统管理水平,本研究选取国内外83篇中英文文献进行Meta分析,并通过亚组分析探讨了放牧家畜组合(羊单牧、牛单牧和牛羊混牧)和放牧强度(轻度、中度、重度)对草地生态系统叶片、凋落物、根系,以及土壤C、N、P化学计量特征的影响。结果表明: 放牧会显著降低叶片和凋落物C含量、C/N、C/P,增加N、P含量及N/P;显著降低根系和土壤C、N含量,C/P和N/P,增加P含量和C/N。叶片、凋落物化学计量特征变化对牛、羊单独放牧响应更为明显,而根系、土壤化学计量特征变化则对混牧响应更为明显,重度放牧会对草地生态系统化学计量特征产生更大的影响。放牧会降低土壤N含量,增加P含量,表明放牧对草地N、P含量的影响路径不同。进一步研究N、P含量变化对放牧活动不平衡响应机制,将放牧方式、强度的影响纳入草地生态系统预测、管理模型,能够有效提高草地生态系统管理水平。     

高寒草地土壤温室气体排放对放牧的响应研究进展

高寒草地生态系统具有独特的地理环境和气候特征,对放牧干扰十分敏感,在全球温室气体通量中贡献突出,研究高寒草地放牧对土壤温室气体排放的影响机制具有重要意义。本文总结高寒草地温室气体源/汇特征、不同放牧方式对土壤微环境和微生物群落结构的影响,发现高寒草地主要是CO₂源、CH₄汇、N₂O源。放牧通过家畜选择性采食、践踏和排泄物返还等多重机制作用于地上植物、土壤结构、温度、湿度和养分,进而影响地下微生物及温室气体通量。本文旨在为高寒草地生态系统健康发展和管理及缓解全球气候变化提供科学依据,并对未来研究方向进行展望。     

基于结构方程模型分析荒漠啮齿动物优势种对不同放牧干扰的响应

放牧被认为是草地生态系统的主要干扰之一。许多研究表明,放牧影响了啮齿动物的个体条件、繁殖、种群动态、群落组成及群落多样性等多个方面。由于受传统统计学方法的限制,这些研究只是单独的对放牧作用进行假设检验,而没有将多个假设放在同一个框架内进行验证。2006—2011年,采用标志重捕法对内蒙古阿拉善荒漠区不同放牧生境中啮齿动物优势种的数量进行研究并使用结构方程建模的方法将可能影响荒漠啮齿动物优势种的环境因子(气候条件、土壤硬度、植物隐蔽、植物生物量等19个指标)与啮齿动物优势种种群动态结合后进行多假设检验,旨在找出不同放牧干扰下制约优势啮齿动物环境因子的发生途径。结果表明:气候条件对五趾跳鼠和三趾跳鼠有直接不利影响,隐蔽对于两足活动的五趾跳鼠有负效应,而对四足活动的子午沙鼠有正效应。植物生物量对五趾跳鼠有正效应,但对子午沙鼠有负效应。土壤硬度的增加间接的有利于五趾跳鼠,对子午沙鼠有直接的正效应。因此荒漠啮齿动物优势种种群动态是多个过程共同作用的结果,气候条件是驱动啮齿动物种群动态的根本原因,而放牧会因为改变植物隐蔽而影响啮齿动物在群落中的组成。     

放牧家畜的践踏作用研究评述

放牧家畜的践踏作用是家畜作用于草地的 3个途径之一 ,相对于采食和排泄物的作用具有作用时间长、直接作用的草地组分多和效果持久的特点。家畜践踏损伤牧草、埋实种子、促进萌发 ,减少凋落物的现存量 ,增加土壤的紧实度、容重 ,降低土壤孔隙度、水稳性团聚体、透水性和透气性 ,导致雨后水涝和植物根区缺氧 ,引发水土流失。国内外使用的 4种践踏强度指标分别存在不确定性大、忽视践踏强度的时间依赖性和畜种间差异、没有考虑放牧行为及其时间分配模式等问题 ,分析认为践踏强度应为家畜放牧行为、不同行为的持续时间、家畜体重、放牧地面积和坡度的函数。家畜的践踏作用因草地的健康状况差异而与之存在正或负的反馈机制以及践踏强度阈值 ,可能在草地退化和健康维护中起主导作用。今后需建立严格的研究方法和科学的践踏强度指标 ,重视草地植被对践踏的耐受阈限、践踏对牧草更新的调控机理及其对凋落物产生和分解的影响 ,以及土壤水分与践踏作用的关系 ,确定放牧系统的践踏强度阈值。     

放牧对草地生态系统服务和功能权衡关系的影响

内蒙古草原是我国北方的重要生态屏障和绿色畜牧业基地, 放牧是草原生态系统的主要利用和管理方式, 在放牧管理中充分发挥生态系统某一项或几项服务和功能最大利用价值时, 往往会与其他服务(功能)发生冲突, 需要权衡多项生态系统服务和功能, 制定合理的放牧管理制度。该研究以内蒙古锡林郭勒典型草原为例, 通过设置不放牧、轻度放牧、中度放牧以及重度放牧的放牧梯度, 从多项生态系统服务和功能权衡的角度比较了最适放牧管理强度。结果显示, 在放牧管理的草地生态系统服务和功能的权衡中, 权衡、协同、不相关关系同时存在, 如土壤呼吸速率与植物群落净生长量、生物多样性与植物群落净光合速率表现为权衡关系, 植物群落净生长量分别与土壤含水量、植物群落净光合速率及草地蒸散速率存在协同关系, 土壤有机碳含量与其他服务或功能间呈不相关关系; 放牧能不同程度地削弱多项生态系统服务及功能间的权衡关系(冲突对立关系); 中度放牧条件下的多项生态系统服务及功能的协同性最佳。     

甘肃马鹿冬季放牧践踏作用及其对土壤理化性质影响的评价

确定了草地上路径的密度,宽度,深度和土壤容重等5项放牧家畜践踏作用的观测指标,用该5个指标构建了2个践踏综合指数,定量了甘肃马鹿冬季季放牧的相对践踏强度,其可信度和可行性较高,定义了放牧践踏强度,根据冬季牧场载畜量和践踏综合指数确定了甘肃马鹿的绝对践踏强度和放牧强度。草地生长季土壤水分随践踏增强而减少,对放牧践踏的敏感性随着生长季推移逐渐降低。0－40cm土层全氮和速效氮含量,以及0－20cm土层速效磷,全盐和有机质含量,随践踏强度增加而减少,0－20cm土层全磷呈逐渐增多趋势,0－40cm土层水分和速效氮含量对践踏的敏感性随土层加深而上升,0－30cm土层全氮含量对家畜践踏的敏感性高于0－10cm土层,0－10cm土层速效磷含量对践踏的敏感性高于10－20cm土层。土壤子系统对放牧践踏作用的耐受性表现为土壤理化性状之间相互关系的稳定性,冬季牧场践踏强度梯度上,土壤质量综合指数的变化存在拐点,对应着草地从稍形过牧到明显过牧和短花针茅在群落中的次优势种地位。     

水源圈研究进展

在干旱、半干旱区草场上,由于饮水的需求导致牲畜经常性地集中在水源点周围,从而使草地生态系统以水源点为中心呈梯度退化,形成水源圈.按照放牧影响程度的大小,以水源点为中心由内向外可将水源圈划分为“牺牲带”、过渡带和自然带3部分,水源圈内的植被、土壤等对放牧的响应也呈梯度变化.由于水源圈内存在着“天然的放牧梯度”,使其成为研究放牧对植被、土壤的影响和自然资源保护及其可持续利用的绝佳场所.本文对水源圈的概念、研究的发展历程和研究方法等进行了综述,并对国内研究现状进行了评述,以促进干旱、半干旱区草场的科学管理和可持续利用.