放牧影响下羊草草地主要植物种群生态位宽度与生态位重叠的研究

本文采用Shannon—Wiener和Pianka公式,在土壤水分、土壤含盐量和土壤有机质含量三维生态因子梯度上测定了松嫩草原碱化羊草草地放牧演替系列12种主要植物种群的生态位宽度和生态位重叠。结果表明,植物种群长期适应由放牧引起的群落和土壤环境因子梯度变化是种群生态位分化的主要原因。优势种羊草种群生态位宽度最大,三维上生态位宽度分别为0.910、0.869和0.930。五脉山黧豆和湿生植物生态位宽度均很窄。增加种表现出较强的适应环境能力,生态位宽度都较大。在放牧演替的先锋植物中,只有虎尾草生态位宽度较大(三维上平均0.707),角碱蓬和星星草种群生态位宽度均很窄。生态位宽度较大的物种与其它种群间生态位重叠较大。分布于相同或相邻放牧阶段及具有相同或相似环境要求的物种间生态位重叠较大。放牧条件下,羊草群落的演替过程也就是种群生态位分化的过程。     

内蒙古典型草原物种组成和群落结构对长期放牧的响应

该文比较研究了内蒙古羊草草原和大针茅草原放牧演替系列经过20a (1985~2005年) 放牧, 利用群落组成与结构的变化分析了这两个放牧演替系列上15个植物群落的变化趋势, 并依此探讨长期放牧对草原生态系统结构和功能的影响。结果表明:在大针茅 (Stipa grandis) 牧压梯度系列上, 群落仍以大针茅群系为主, 冷蒿 (Artemisia frigida) 为建群种的群落消失;在羊草 (Leymus chinensis) 牧压梯度系列上, 羊草和冷蒿不再是建群种, 被西伯利亚羽茅 (Achnatherum sibiricum) 、大针茅、冰草 (Agropyron cristatum) 和糙隐子草 (Cleistogenes squarrosa) 所替代。综合两个牧压梯度系列的研究结果得出以下基本结论:长期过度放牧进一步加速了草原群落的退化进程, 但退化草原具有较高的恢复弹性, 控制放牧使部分群落得到一定程度的恢复。同一植物群落时间变化, 或不同演替阶段的植物群落在空间序列上的位移程度主要取决于放牧史和利用强度。过去20a中, 特别是2003年以来草原管理政策的改变并没有导致该区域草地的整体退化, 而是在一定程度上有利于草地的恢复。     

内蒙古草原退化群落恢复演替的研究I. 退化草原的基本特征与恢复演替动力

 本项研究自1983年起在锡林河中游对放牧退化的冷蒿(Artemisia frigida)占优势的草原群落变型进行封育恢复实验与长期监测。每年在植物生长季以15天为间隔进行取样测定,即每年测定9期,每期做10或20个1m×1m的样方。测定项目包括：群落中各植物种群的地上现存生物量、密度、高度、花(果)枝数等。还采用改进的样方方差法监测植物种群空间分布格局的动态。并同时在保护良好的羊草+大针茅(Leymus chinensis+Stipa grandis)群落中进行测定取得完全对应的数据,作为对照系列。以上两种群落的土壤水分与养分动态的长期监测由本站土壤组承担。根据连续十二年监测数据的分析,对退化草原群落的性质与特征提出以下的认识,并对退化草原恢复演替的驱动因素进行厂探讨。1．草原退化演替阶段是与一定强度的放牧压力保持平衡而相对稳定的群落变形,退化阶段取决于牧压强度与持续的年代。2．当群落退化到冷蒿为主要优势种的阶段时,与原生群落的种类组成相比,只发生一定的数量消长变化,对群落的物种丰富度影响不大。3．退化群落植物种群空间格局的均匀性较高,随着恢复演替的进展,因一些种群斑块增大而使空间不均匀性增强。4．退化群落与其原生群落的种—生物量关系呈对数正态模式,其演替过渡阶段成为分割线段模式,也反映出群落资源分配格局与群落空间格局的关系。5．退化草原的显著特征是植被生产力下降,冷蒿群落的生物量下降到原生群落的30％～40％,家畜嗜食的植物种减少50％～70％总生产力不足原生群落的30％。6．退化群落在自然封育条件下能够迅速恢复的原因,可归结为植物在削除放牧干扰后的种群拓殖能力与群落资源(水分,矿质养分等)的剩余。群落资源条件是种群拓殖的物质基础,从而成为恢复演替的动力。     

退化草原冷蒿群落13年不同放牧强度后的植物多样性

放牧过程通过家畜的啃食、践踏干扰草原环境,使草原的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替。对退化草原中的冷蒿群落在经历13a不同放牧强度——无牧（0．00只羊,hm^2）、轻牧（1．33只羊／hm^2）、中牧（4．00只羊／hm^2）、重牧（6．67只羊,hm^2）的围栏放牧后的植物群落多样性进行研究,结果表明：经过13a的演替变化,（1）无牧处理下植被密度显著低于其它3个放牧处理下的植被密度,而其它3个放牧处理之间的植被密度差异不显著;（2）无牧处理下羊草成为群落的优势种,轻牧和中牧处理下冷蒿依然是群落的优势种。这3种处理下寸草苔的种群密度最大;重牧处理下优势种变为星毛委陵菜,并且其种群密度最大;随着放牧强度增加,不同放牧退化阶段指示植物的种群密度的变化趋势是：冷蒿为先增大后减小,而星毛委陵菜为先急剧增大,然后平缓增大,最后再急剧增大;（3）植物多样性和均匀度指数在中牧处理下最大,在无牧处理下最小,说明中牧处理下群落的多样性最高,无牧处理下群落的多样性最小。而优势度指数正相反。植物群落结构和多样性的变化主要是由放牧家畜选择性采食、不同植物对放牧响应的不同策略、植物种间的竞争、动植物协同进化以及由放牧改变的土壤理化性质等因素综合决定的。此研究有助于进一步认识退化草原在继续放牧干扰下的演替规律以及为退化草原的保护和恢复提供理论依据。     

羊草草原退化演替中的状态转变和可持续性

生态系统稳定性已经成为研究的热点,对于认识生态系统功能,科学进行生态系统管理提供了重要的理论基础。本文结合内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原放牧退化演替特征,建立了适用于该区的结构-功能状态转变模型,综述了羊草草原放牧退化演替过程中出现的几种草地生态系统状态及其相互之间的转变条件及特征,并阐述了该区草地生态系统的不稳定性和利用方式的不合理性。由状态转变模型可知,内蒙古羊草草原退化演替过程中出现了4种不同退化状态,其中,不退化的羊草+杂类草、轻度退化的羊草+针茅和中度退化的羊草+糙隐子草3种群落具有相似的环境特征,且这3种状态之间既可正向也可负向相互转化。但是,当草地进一步退化到冷蒿群落时,群落结构和功能将会发生较大的变化,且环境条件也严重恶化。因此,冷蒿群落的恢复,可能无法完成向前一个状态糙隐子草群落的演替,而是出现一种新的功能较低的群落类型。     

封育对高寒草甸植物群落构成及生态位特征的影响

封育是天然草地管理的一种有效措施,利于草地生产力提高和退化草地恢复。该研究通过对青藏高原高寒草甸放牧和封育草地物种多样性、植被构成、植物种生态位特征、草地演替度等分析,解析高寒草甸植物种间关系及草地演替方向。结果表明:(1)封育显著降低了草地群落植物物种数以及α和β多样性指数,显著增加了草地1年生植物种数、地面芽植物种数和地上生物量。(2)放牧草地地上生物量以莎草科(59.7%)和禾本科(23.9%)为主,封育草地地上生物量以禾本科(85.0%)为主;放牧草地优势种为矮嵩草(Kobresia humilis)和线叶嵩草(K.capillifolia),封育草地优势种为垂穗披碱草(Elymus nutans)和早熟禾(Poasp.)。(3)放牧和封育草地的群落植物种重要值均与各自的生态位宽度变化规律一致。(4)草地植物种间竞争主要发生在不同科属植物种之间,封育增加了群落植物种整体生态位重叠值和植物种间竞争。(5)草地群落演替度为封育地放牧地,封育群落处于较稳定状态。研究认为,封育促进了高寒草甸由莎草+杂类草群落向禾草+杂类草群落演替。     

围封对草地的影响研究进展

围封是草地管理的重要手段.围封通过排除家畜的践踏、采食及排便等干扰,从而使其群落向着一定方向演替.由于草地生态系统本身的复杂性和放牧历史、环境因子等的迭加作用导致退化草地群落围封后出现3种可能的演替模式,即单稳态模式、多稳态模式和滞后模式.由于围封后种群的消长、某些种群的消失及新种的进入导致草地在围封后的植物多样性也发生变化.从"中度干扰"理论、对放牧敏感性植物种消失、以及特殊环境因子下群落恢复缓慢等方面总结了草地围封后植物多样性的3种可能变化方向.总结了围封对土壤种子库的影响及其在草地恢复中的作用.阐述了围封对草地土壤理化性质的作用机制.总之,围封对草地的作用具有两面性.对围封作用要有全面的科学认识,把握好围封的时间尺度,以充分发挥其在退化草地恢复中的作用,避免由于利用不当而对草地产生的负面影响.建议加强对已有相关研究成果的总结与分析,对不明确和有争议的课题进一步深入研究,并建立长期的围封研究项目,增加围封研究的站点建设.     

松嫩平原盐碱植物群落形成过程的探讨

 据调查分析,松嫩平原的地貌、水文地质、生物气候和土壤等都存在形成盐碱植物群落的潜在条件;人为活动,特别是长期过度放牧,导致羊草草地的退化,出现次生的盐碱植物群落。其过程体现在植被的变化,主要是种类成分的消长和种群动态;土壤的变化包括盐分的含量和组成、pH值、腐殖质含量及其有关的土壤性状;最终盐碱植物与生境达到了动态平衡。整个过程用加权平均指数和群落系数测定了数量指标,说明其变化程度。     

内蒙古典型草原地带退化草原的恢复动态

对退化草原自然恢复演替过程的监测,是认识其恢复过程、机理、探讨恢复的限制因子和进一步制定快速、低投入生态恢复措施的基础。通过对内蒙古典型草原地带退化草原［星毛委陵菜（Potentila acaulis）、冷蒿（Artemisia frigida）和寸草苔（Carex duriuscula）等为主］封育恢复动态 8年的监测表明：在退化草原群落自然恢复过程中,植物高度上升;植被盖度和生物量先增加,尔后基本稳定,或略有下降的趋势。群落的物种丰富度增加微弱,这可能与该区草原植物和野生动物协同进化有关,同时与数千年的家畜放牧史有关。即植物物种对放牧有较大的耐性,停止放牧,物种的丰富度也增加较少;群落结构的变化主要表现在不同种群优势度的消长上。群落均匀度指数的动态过程分析表明,恢复8年的草原群落尚未达到天然草原状态,尚需进一步的监测研究。     

黄土高原半干旱区退化草地恢复与利用过程研究

草地退化表现为土壤和植被遭到彻底破坏,草地演替过程受到强烈抑制.实验采用长期(30年)封禁措施,定位监测退化草地从次生半裸地演变为近似原生植被(进展演替)的变化过程.结果表明,随着封禁时间的变化,退化草地恢复演替经历了4个阶段,群落盖度、植株密度、物种丰富度和多样性指数、地上生物量和地下生物量在草地群落恢复过程中逐渐增加,其特征变化出现的峰值均在封禁第20年(地下生物量峰值在第15年),其中地上生物量最高达520.5 g/m2;直到封禁的第20~25年,以本氏针茅为建群种的草原群落衰败退化现象明显,而大针茅种群密度剧增;在封禁的第26年以上以大针茅为优势的群落生长较为稳定,从目前群落演替进程看,大针茅有替代本氏针茅的趋势.另外,在草原沟道两侧以斑块状聚集分布有中旱生灌木,群落的演替进入了一个新的阶段.随着封禁时间的延续,退化草地从自然封禁恢复的0~26年,通过侵入-竞争-扩散-定居的几个演替阶段,目前形成以大针茅为建群种相对稳定的"亚顶级".虽然草地生物量有一定下降,但草地质量提高,物种多样性丰富,促进草地的进展演替.草地植物群落主要由禾本科、豆科和菊科组成;多年生植物、C3和旱生物种可以作为草地演替过程和植被恢复的指示物种.长期封育对草地物种更新和生态系统稳定性有负面影响,因此,合理的封育时间是草地生态恢复中非常重要的一个因素.本研究提出,在黄土区退化草地封育10~15年后可以开始进行合理的利用,例如通过两年一次刈割和轻度放牧(2只羊/hm2).本研究可为干旱区、半干旱区相似的退化草地恢复提供理论依据.     

气候变化和放牧活动对糙隐子草种群的影响

 糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)是一种多年生丛生小禾草,属C4植物,在研究气候变化和放牧活动对草原C4植物的影响方面是一种很好的指示植物。本文探讨了在气候变化及放牧干扰条件下糙隐子草种群地上生物量、种群特征和资源利用方式等方面的变化,分析了C4植物对气候变化的响应和在放牧干扰下的生态对策。结果表明：在气候温暖化的情况下,糙隐子草种群生物量及其在群落中的比例都有所上升,放牧大大加快了这一过程。通过逐步回归分析得出糙隐子草种群最大地上生物量与生长季（4～8月）总降雨量(r)和平均温度(t)的关系为：y=-12.451 1+0.018 7r+0.060 1t2 (p=0.003)。总体上,放牧明显降低了其种群高度和每丛生物量,但显著提高了其密度、盖度和地上生物量;密度的变化受气候和放牧互作的影响。如果以植物光合所固定的100 g的碳（C）所需要的其它大量营养元素来衡量植物的养分利用效率,则可以发现,与其它主要植物如羊草（Leymus chinensis）相比,糙隐子草对氮(N)和硫（S）的需求量最少,利用3.17 g的N和0.31 g的S就能生产100 g的C,而羊草则需要4.24 g的N和0.41 g的S才能生产100 g的C。 说明在放牧使土壤比较贫瘠的条件下,糙隐子草的养分利用效率较高,这可能是其在土壤比较贫瘠的退化植物群落竞争中处于优势地位的又一重要原因。     

松嫩平原碱化草甸恢复演替系列的群落种子流分析

对松嫩平原碱化草甸恢复演替系列4个群落优势种种子源库、土壤种子库及幼苗库进行了比较,建立了种子流模型.结果表明:演替初期虎尾草群落优势种种子源库密度最大,为(446182±180455)粒.m-2,分别是演替中期星星草群落的7.2倍、演替后期星星草 羊草群落的11.4倍、演替顶极羊草群落的164.8倍.土壤种子库和幼苗库密度均以虎尾草群落最大,分别为(63650±14541)粒.m-2和(39160±15192)株.m-2,羊草群落最小,分别为(14310±7686)粒.m-2和(790±745)株.m-2,大体呈随着恢复演替进程而递减的趋势.全体演替系列群落输出的实生苗均以虎尾草为主,占79.8%～100%.在种子流中,优势种的种子源库向土壤种子库输入率在10%～35%之间,输出率差异则较大,虎尾草群落高达62.3%,但星星草群落和羊草群落均没有优势种的幼苗输出.     

放牧对布氏田鼠主要食物选择的影响

动物的食物选择受食物资源量、质量和喜好度决定。尽管放牧可减少鼠类的喜食植物的数量和质量,但其如何影响鼠类的食物选择尚不清楚。本研究于2014年5月至10月,在内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市毛登牧场的大型试验围栏内进行了布氏田鼠的食物选择实验。利用大型实验围栏内5年连续放牧处理所构建的植被变化条件,采用扣笼试验,调查了布氏田鼠对其三种主要植物的取食情况。研究发现：连续放牧后,糙隐子草的盖度增加,而羊草、克氏针茅盖度降低;糙隐子草的盖度显著高于羊草、克氏针茅,成为各季节的优势植物种类。放牧对布氏田鼠取食羊草、克氏针茅和糙隐子草的绝对取食频次均无显著影响。在季节上,布氏田鼠对克氏针茅和糙隐子草的取食在三个季节均无差异,但布氏田鼠对羊草取食的绝对频次夏季显著高于春季和秋季;布氏田鼠对三种植物的喜好程度依次为羊草>克氏针茅>糙隐子草,但季节和放牧因素对布氏田鼠对这三种植物的喜好度无显著影响。结果表明,布氏田鼠的食物选择及食物组成相对稳定,表现为其对放牧或季节因素造成的喜食植物资源量的变化具有很好的适应性,推测是其调整取食努力来实现食物组成的平衡。     

羊草贮藏性物质含量的季节变化及其对不同人为活动影响的反应

羊草(Leymus chinensis)是根茎性禾草,是东北及内蒙东部地区广泛分布的主要建群种之一。以羊草为建群种的羊草群落分布广、面积大、是优良的天然草场。羊草草场的产草量与植物的地下部特别是根茎中贮藏性物质的含量有密切关系。因为多年生根茎性植物所制造的光合产物,除用于当年的生长发育之外,同时将多余的贮藏性物质(主要指可溶性糖     

松嫩平原羊草、虎尾草群落钙元素时空分布的比较研究

本文分析了松嫩平原羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）群落和虎尾草（Ｃｈｌｏｒｉｓｖｉｒｇａｔａ）群落钙元素在土壤中和植物体中的分布特征及季节动态,以及土壤中钠钙含量的关系。结果表明,两种群落的土壤水溶性和交换性钙含量均为春秋两季较高,夏季较低,优势种植物体中钙的含量为羊草明显高于虎尾草,根部均高于其它部位。两种群落土壤中交换性钙的垂直分布均以表层最低,并随着土层深度而逐渐增加,其中羊草群落各土层的含量均高于虎尾草群落。     

扦插玉米秸秆对光碱斑地虎尾草和角碱蓬存活率的影响

 通过补播植物种子和扦插玉米秸秆,研究自然状况下虎尾草（Chloris virgata）、角碱蓬（Suaeda corniculata）在松嫩草地次生光碱斑的生长状况;并对次生光碱斑自然恢复进程缓慢的原因、生态恢复模式进行了探讨。结果表明：角碱蓬能直接在次生光碱斑上生长,存活率为61.2％±16.5%;虎尾草很难直接在次生光碱斑上生长,存活率仅为5.7%±6.1%,且虎尾草不能繁殖;扦插玉米秸秆极显著地提高了角碱蓬和虎尾草的存活率,存活率分别为74.8%±18.4%、43.1%±20.8%,并保证植物顺利繁殖,为后续的自然演替提供了必备的种源。由于次生光碱斑土壤种子库极小,耐盐碱植物如角碱蓬可直接在光碱斑上生长,因此,除了可溶性盐离子含量过高外,我们提出土壤繁殖体（包括种子和其它繁殖体）极度缺乏也是松嫩草地次生光碱斑自然恢复进程缓慢的重要原因。最后,根据松嫩草地次生光碱斑的土壤理化性质季节变化、当地气候特征和物种资源,把生态学原理与生态工程有机地结合,提出了加快松嫩草地次生光碱斑恢复进程的生态恢复模式。     

Species-specific response of photosynthesis to burning and nitrogen fertilization

The present study was conducted to examine photosynthetic characteristics of three dominant grass species (Agropyron cristatum, Leymus chinensis, and Cleistogenes squarrosa) and their responses to burning and nitrogen fertilization in a semiarid grassland in northern China. Photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), and water use efficiency (WUE) showed strong temporal variability over the growing season. C. squarrosa showed a significantly higher Pn and WUE than A. cristatum and L. chinensis. Burning stimulated Pn of A. cristatum and L. chinensis by 24-59% (P＜0.05) in the early growing season, but not during other time periods. Light-saturated photosynthetic rate (φmax) in A. cristatum C. squarrosa. The burning-induced changes in soil moisture could explain 51% (P=0.01) of the burning-induced changes The stimulation of Pn under N fertilization was mainly observed in the early growing season when the soil extractable N content was significantly higher in the fertilized plots. The N fertilization-induced changes in soil extractable N content could explain 66% (P=0.001) of the changes in Pn, under N fertilization. The photosynthetic responses of the three species indicate that burning and N fertilization will potentially change the community structure and ecosystem productivity in the semiarid grasslands of northern China.     

冷蒿对三种禾本科植物种子萌发和幼苗生长的化感作用

研究了冷蒿茎叶水浸提液及冷蒿斑块土壤对羊草草原3种禾本科植物(羊草、克氏针茅和糙隐子草)种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:冷蒿茎叶水浸提液使受试植物种子的发芽指数降低,平均发芽时间延长.羊草、克氏针茅和糙隐子草幼苗苗高及克氏针茅幼苗根长均受冷蒿茎叶水浸提液抑制;浸提液浓度≥0.075g.ml-1时显著抑制羊草幼苗根长生长,≤0.05g.ml-1时则无显著影响;而茎叶水浸提液对糙隐子草幼苗根长有"低促高抑"的作用.冷蒿斑块土壤抑制受试植物幼苗生长;3种植物对冷蒿化感效应的敏感性依次为克氏针茅羊草糙隐子草,且幼苗根长的敏感性均大于苗高.