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

基于1983年开始的改良恢复长期观测试验, 研究了在排除干扰的围封保护下, 不同恢复改良措施对内蒙古退化羊草(Leymus chinensis)草原群落地上生物量和土壤有机质含量动态变化过程的影响, 改良恢复措施包括浅耕翻、耙地和自然恢复。结果表明: (1)地上生物量在前期(1983-1991年)的动态变化特征为自然恢复处理显著低于浅耕翻处理, 耙地处理与其余两个处理没有显著差异。中期(1992-2006年)各处理之间无显著差异; 后期(2007-2014年)为自然恢复>耙地>浅耕翻, 且自然恢复与浅耕翻处理之间有显著差异。(2) 0-10 cm土壤有机质含量在前期的动态变化特征为浅耕翻>耙地>自然恢复, 且处理之间有显著差异, 自然恢复、浅耕翻、耙地处理相对1983年土壤有机质分别增加了21%、45%、37%; 中期和后期自然恢复处理显著大于浅耕翻处理, 耙地处理介于两个处理之间且与二者没有显著差异。中期自然恢复、浅耕翻、耙地处理有机质含量相对1983年分别增加了61%、46%、57%, 后期分别增加了67%、51%、62%。(3) 10-30 cm土壤有机质在前期浅耕翻>自然恢复>耙地, 且各处理之间有显著差异; 中期和后期各处理之间无显著差异。总之, 应依据恢复目标的不同, 选择不同的改良措施。在短时间尺度上, 浅耕翻有利于退化羊草草原生产力和土壤有机碳的快速恢复, 而长时间尺度上自然恢复和耙地的效益更明显。     

Dynamic responses of aboveground biomass and soil organic matter content to grassland restoration

基于1983年开始的改良恢复长期观测试验, 研究了在排除干扰的围封保护下, 不同恢复改良措施对内蒙古退化羊草(Leymus chinensis)草原群落地上生物量和土壤有机质含量动态变化过程的影响, 改良恢复措施包括浅耕翻、耙地和自然恢复。结果表明: (1)地上生物量在前期(1983-1991年)的动态变化特征为自然恢复处理显著低于浅耕翻处理, 耙地处理与其余两个处理没有显著差异。中期(1992-2006年)各处理之间无显著差异; 后期(2007-2014年)为自然恢复>耙地>浅耕翻, 且自然恢复与浅耕翻处理之间有显著差异。(2) 0-10 cm土壤有机质含量在前期的动态变化特征为浅耕翻>耙地>自然恢复, 且处理之间有显著差异, 自然恢复、浅耕翻、耙地处理相对1983年土壤有机质分别增加了21%、45%、37%; 中期和后期自然恢复处理显著大于浅耕翻处理, 耙地处理介于两个处理之间且与二者没有显著差异。中期自然恢复、浅耕翻、耙地处理有机质含量相对1983年分别增加了61%、46%、57%, 后期分别增加了67%、51%、62%。(3) 10-30 cm土壤有机质在前期浅耕翻>自然恢复>耙地, 且各处理之间有显著差异; 中期和后期各处理之间无显著差异。总之, 应依据恢复目标的不同, 选择不同的改良措施。在短时间尺度上, 浅耕翻有利于退化羊草草原生产力和土壤有机碳的快速恢复, 而长时间尺度上自然恢复和耙地的效益更明显。     

不同改良方法对盐碱土壤磷素营养的影响

采用浅耕翻、施用磷石膏、施用糠醛渣、施用有机肥、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草地等不同改良方法对盐碱土壤磷素营养影响的研究结果表明, 不同改良方法能不同程度的提高土壤全磷、速效磷、有机磷、无机磷含量和磷酸酶活性, 其中浅耕+有机肥+星星草+羊草处理与浅耕相比土壤磷素各指标增加显著, 盐碱土壤磷素营养各指标间存在着一定的相关关系。     

红松洼自然保护区草地群落物种多样性和土壤肥力与地上生物量的相关性研究

物种多样性与生物量之间的关系已经成为现代生态学研究的重要问题, 而土壤肥力也是影响生物量的重要因素。 文章以红松洼自然保护区为例, 通过对红松洼自然保护区核心区和实验区植物的种类、数量、高度、盖度、物候期的实地采样调查, 以及对两区土壤的含水量、有机质含量、全氮含量、全磷含量的实地采样调查, 系统地分析了红松洼自然保护区植物物种多样性、土壤肥力与草地地上生物量三者之间的相关性。结果表明, 草地群落植物物种多样性与草地地上生物量呈显著正相关(P＜0.05), 植物物种多样性指数、均匀度指数与草地地上生物量也呈显著的正相关(P＜0.05), 土壤肥力中土壤水分、土壤全氮含量与草地地上生物量之间并无显著相关性(P＞0.05), 但是与土壤有机质含量呈显著的正相关性(P＜0.05), 与土壤全磷呈显著的负相关性(r＜0)。揭示可以通过提高植物物种多样性和土壤有机质含量来提高草地地上生物量。     

退化羊草草原浅耕翻处理植物种群演替动态的研究

浅耕翻做为退化草场的改良措施之一,已经在一些地区得到应用,为了了解浅耕翻处理后植物种群的演替规律及群落结构的变化情况,我们通过对浅耕翻处理的长期观测,对其群落     

科尔沁草地植物种质资源的数量特征

以通辽地区科尔沁草地为研究对象,采用样地调查探析该地区草地植物种质资源数量特征。结果表明:通辽地区科尔沁草地的植物种类组成十分丰富和复杂,共有42科,163属,276种,其中优良牧草种类占35.15%;可将草地类型划分为5大类、7个亚类、17个草地组,其中以羊草(Leymus chinensis)为建群种的群落占主要优势,分布最为广泛;因此,本文深入研究了羊草群落的生物量与物种多样性、地理分布的关系,即羊草群落随着物种多样性的增加,群落地上生物量明显增加,呈正相关关系;同时,羊草群落的地上生物量也受到地理因子变化的影响,地上生物量随着经度升高而增加,随着纬度升高而降低。本研究对增加该地区优质牧草产量、改良退化草地、发展草原畜牧业提供了重要的科学数据,对于更好恢复和管理该地区重要的草地资源以及地区经济发展具有重要意义。     

氮添加对内蒙古退化草地植物群落多样性和生物量的影响

人为干扰及气候变化导致内蒙古草地发生了大面积退化, 氮添加是促进退化草地生产力恢复的一项重要措施。该文基于2011年建立的氮肥添加实验平台, 以3个不同退化程度(中度退化、重度退化、极度退化)草地群落为研究对象, 设置对照、10、20、30、40和50 g·m ^-2·a ^-1 6种氮添加处理, 分析氮添加对退化草地恢复过程中群落多样性和生物量的影响。结果表明: (1)氮添加降低了中度、重度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性, 对极度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性无明显影响。(2)氮添加促进了3个不同退化程度草地恢复进程中群落地上生物量的增加。(3)氮添加显著增加了群落中禾草的地上生物量及其在群落地上生物量中所占的比例, 降低了杂类草在群落地上生物量中的比例, 但对杂类草地上生物量无显著影响。研究表明在利用施肥措施治理退化草地的过程中, 需要充分考虑草地退化程度以及由氮添加引起的群落多样性和生产力的改变对草地生态系统功能的影响。     

Effects of nitrogen addition on the plant diversity and biomass of degraded grasslands of Nei Mongol,China

人为干扰及气候变化导致内蒙古草地发生了大面积退化, 氮添加是促进退化草地生产力恢复的一项重要措施。该文基于2011年建立的氮肥添加实验平台, 以3个不同退化程度(中度退化、重度退化、极度退化)草地群落为研究对象, 设置对照、10、20、30、40和50 g·m ^-2·a ^-1 6种氮添加处理, 分析氮添加对退化草地恢复过程中群落多样性和生物量的影响。结果表明: (1)氮添加降低了中度、重度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性, 对极度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性无明显影响。(2)氮添加促进了3个不同退化程度草地恢复进程中群落地上生物量的增加。(3)氮添加显著增加了群落中禾草的地上生物量及其在群落地上生物量中所占的比例, 降低了杂类草在群落地上生物量中的比例, 但对杂类草地上生物量无显著影响。研究表明在利用施肥措施治理退化草地的过程中, 需要充分考虑草地退化程度以及由氮添加引起的群落多样性和生产力的改变对草地生态系统功能的影响。     

氮素添加和刈割对内蒙古弃耕草地土壤氮矿化的影响

以内蒙古多伦县恢复生态学试验示范研究站弃耕10余年的草地为研究对象,于2006年起分别设置对照、氮素添加、刈割和氮素添加+刈割4种处理,每种处理6次重复,研究弃耕草地氮素添加和刈割对土壤氮矿化的影响,结合土壤理化性质和植被地上生产力的动态变化,分析弃耕草地土壤氮矿化对植被恢复的响应,为当地草地恢复与重建提供理论依据和数据支持。实验结果表明:1氮素添加显著增加了植物地上净初级生产力(ANPP)和土壤无机氮库,与对照相比分别提高115%和196%,同时显著提高了土壤总硝化速率;但是氮素添加对总氨化速率、土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)、微生物呼吸(MR)以及呼吸熵(q CO2)均无显著影响;2总氨化速率和硝化速率对刈割处理的响应均不显著,但是刈割处理显著降低了土壤MR(P0.05);3氮素添加+刈割处理5—7a后,土壤总氨化和硝化速率均无显著变化;但是氮素添加+刈割处理显著增加了ANPP、土壤无机氮库和q CO2,同时显著降低了MBC和MBC/MBN。这说明在弃耕草地适应性管理中,氮素添加可以显著提高草地生产力,但是长期的氮添加对土壤微生物氮的转化是否有利还值得我们进一步研究。     

不同改良方法对盐碱土壤氮素营养状况的影响

采用浅耕翻、施用磷石膏、施用糠醛渣、施用有机肥、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草地等不同改良方法对盐碱土壤氮素营养影响的研究结果表明,不同改良方法与浅耕翻相比能不同程度地提高土壤全氮含量、碱解氮含量、氨化强度、固氮强度、蛋白酶活性、脲酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性。其中,浅耕+有机肥+星星草+羊草处理对所测定盐碱土壤氮素营养及相关酶活性指标增加明显,同时,盐碱土壤氮素营养各指标间存在着一定的相关关系。     

水、氮控制对短花针茅草原土壤呼吸的影响

在自然条件下,采用自动CO2通量系统(Li-8100,Li-COR,Lincoln,NE,USA)野外测定短花针茅(Stipa breviflora)草原土壤呼吸速率,并通过回归方程分析不同水分梯度和氮素添加与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:(1)短花针茅草原整个生长季,增雨显著提高土壤呼吸速率(P0.05),土壤呼吸速率峰值出现在温度适中,土壤含水量最大的时期(8月初)。(2)从整个生长季来看,相同降雨量下,氮素添加对土壤呼吸速率增加有抑制作用,但在降雨较少的时(5月末到6月中旬,0月份),氮素添加对土壤呼吸速率有较少的促进作用。(3)土壤含水量和土壤呼吸速率的函数模型中一元二次函数模型明显优于线性、指数等模型。一元二次模型能更好地说明土壤呼吸速率的实际变化。     

Compensatory growth responses to clipping defoliation in Leymus chinensis (Poaceae) under nutrient addition and water deficiency conditions

Compensatory growth responses of Leymus chinensis, a dominant species in Inner Mongolia steppe, to clipping defoliation were evaluated in a pot-cultivated experiment under different nutrient (N and P) and water availability conditions. Leymus chinensis exhibited over-compensatory growth at the light and moderate clipping intensities (20% and 40% aerial mass removed) with a greater accumulated aboveground biomass, higher relative growth rate (RGR), more rhizomatic tillers and a stimulation of compensatory photosynthesis to the remnant leaves as compared with those of the unclipped plants. Intense clipping (80% aerial mass removed), which removed most of the aboveground tissues, greatly reduced the growth of aboveground biomass in comparison with that of the unclipped plants. Nitrogen addition only slightly improved the biomass production and RGR in light and moderately clipped plants, and it did not allow plants in the intense clipping condition to over-compensate. Phosphorus addition had no obvious influences on the growth and physiological responses to clipping defoliation. These results indicated that nutrient addition could not compensate for the negative effects of severe clipping on the defoliated grass. On the other hand, there were no distinct positive responses under water deficiency condition for L. chinensis at all clipping intensities with a significant reduction of aboveground and belowground biomass, lower RGR, fewer rhizomatic tillers, and a lower net photosynthetic rate than other wet treatments. Additionally, the chlorophyll contents of remnant leaves gradually increased with the increase of clipping intensities in each treatment. In conclusion, although L. chinensis could compensate for tissues removal by some morphological and physiological responses, intense clipping and drought can result in a significant decrease of biomass and growth rate, even under enriched nutrition conditions.     

丛枝菌根真菌对羊草生物量和氮磷吸收及土壤碳的影响

采用大田试验的方法在内蒙古锡林格勒草原进行牧草接种试验,通过灭菌和未灭菌两种土壤研究接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和Glomus claroidium对内蒙古典型草原优势种羊草生长的影响.结果显示,接种丛枝菌根真菌对羊草的地上部干重未产生显著影响,但向未灭菌土壤中接种能显著增加羊草根系量,同时接种G.mosseae显著增加了地上部的N、P含量及吸收量,有效地改善了植株N、P营养,提高了牧草品质;2种菌对根系的营养吸收影响不同,接种G.mosseae在灭菌土壤和未灭菌土壤中均能显著增加根系的N、P吸收量,而接种G.claroidium仅在土壤未灭菌状态下增加根系N、P吸收量;接种对土壤中的菌丝密度未产生显著影响,但接种后土壤中微生物量碳有增加的趋势,短期内难以观察到接种对土壤有机碳的影响.研究表明,丛枝菌根真菌能够提高牧草对N、P吸收,促进牧草的生长,改善牧草品质,增强牧草根际微生物量碳.     

温度和湿度对我国内蒙古羊草草原土壤净氮矿化的影响

土壤氮素的矿化是反映土壤供氮能力的重要因素之一 ,也是目前国内外研究的热点。通过测定内蒙古典型羊草草原自由放牧地土壤净氮矿化量和净氮矿化速率 ,揭示影响草地生态系统土壤氮循环过程的有关机理 ,为草地生态系统建模提供理论依据。在实验室条件下 ,运用恒温恒湿培养箱控制土壤的温度与湿度 ,测定羊草草原长期自由放牧地土壤氮素矿化量的积累。将不同水分含量的土柱分别放在温度为 - 10℃、0℃、5℃、15℃、2 5℃和 35℃的恒温恒湿培养箱中培养 ,培养 1、2、3、5周后取出 ,分析培养前后的 NH 4- N和 NO- 3- N含量 ,以确定土壤净氮矿化 (NH 4- N NO- 3- N)的累积和不同时间段内的矿化速率。结果表明 :不同处理温度和水分之间的差异均达到显著水平 (p<0 .0 0 0 1)。温度和水分之间具有显著的交互作用 (p<0 .0 0 0 1)。随着培养时间的延长 ,矿化氮累积量增加 ,但是矿化速率下降     

施肥与刈割对内蒙古草地生态化学计量特征的影响

为明确施肥和刈割对蒙古半干旱草地四种植物化学计量特征的影响,该文于2014年8月以内蒙古半干旱草地的四种植物冷蒿(Artimesia frigida)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、羊草(Aneurotepidimu chinense)、扁蓿豆(Melissitus ruthenica)为研究对象,利用方差分析及多重比较分析对照、施氮肥、割草、割草和施氮肥处理下的植物碳、氮、磷含量的差异以及不同处理下碳氮比和氮磷比的变化。结果表明:施氮肥与割草均未影响植物碳含量。施氮肥显著提高了植物氮含量(P<0.05),进而降低了碳氮比(P<0.05),提高了氮磷比(P<0.05)。割草处理后扁蓿豆的氮含量显著提高了0.18%(P<0.05),羊草的氮含量显著降低了0.13%(P<0.05),冷蒿与菊叶委陵菜的氮含量无显著变化。割草显著提高了冷蒿和菊叶委陵菜的磷含量(P<0.05),但是未影响羊草和扁蓿豆的磷含量。该研究证实了氮添加或割草会影响部分草地物种的化学计量特征,但是氮添加或割草对植物化学计量特征的影响存在种间差异。     

Can plant litter affect net primary production of a typical steppe in Inner Mongolia?

Question: Litter (dead leaves or stems) affects production by conserving soil moisture. However, that role is not clear for grasslands where most precipitation falls during the growing season when the demand for water is high. Our question was: Does litter affect forage production in such an environment? Location: Typical steppe, Inner Mongolia. Methods: We examined the role of plant litter in two experiments where litter was either removed or added in a protected or heavily grazed site, respectively, in autumn and in spring in a split plot design. The treatments (control, moderate and heavy litter application) were applied once in five replications but repeated at new locations in each of 3 years. This was done to examine only the direct effect of litter on annual net primary production and selected plant characteristics and not potential secondary effects. We also measured soil moisture and soil temperature. Results: Removing litter caused a reduction in the amount of grass (Leymus chinensis) that was produced, but litter addition caused an inconsistent effect among years, with moderate applications producing the most positive effects. Litter removal resulted in shorter and less dense plants of L. chinensis and Carex duriuscula, while heavy litter addition in autumn reduced plant height of both Cleistogenes squarrosa and C. duriuscula. Conclusions: Litter was effective for enhancing soil moisture status and reducing soil heat units in the typical steppe of Inner Mongolia. Therefore, litter mass may serve as an index of grassland health in such environments.     

内蒙古温带草原土壤微生物生物量碳的空间分布及驱动因素

【目的】探索内蒙古温带草原土壤微生物生物量碳的空间分布特征以及驱动因素。【方法】在内蒙古自治区境内沿着年均温、年降水梯度选择17个草原样点,在土壤剖面上分0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-100 cm五层,分别采集土壤样品,测定土壤微生物生物量碳以及主要的环境和生物影响因子,分析不同草地类型以及不同土壤深度土壤微生物生物量碳的差异,探索非生物因子和生物因子对土壤微生物量碳的影响。【结果】草甸草原土壤微生物量碳最高,典型草原次之,荒漠草原最低。在0-10 cm土壤中,草地类型间的微生物量碳变异系数高于草甸草原和典型草原,低于荒漠草原;在0-100 cm土壤中,草甸草原样点间的微生物量碳的变异系数低于典型草原和荒漠草原。土壤微生物量碳与年降水、土壤含水量、粘粒含量、土壤养分元素、地上生物量、地下生物量呈显著正相关,与年均温和土壤p H值呈显著负相关关系。随着土壤深度的增加,土壤微生物量碳显著减少,非生物因子与微生物量碳的相关性减弱,草地类型间以及同一草地类型不同样点间的变异系数增加。0-10 cm土壤微生物量碳与10-40 cm土壤微生物量碳的相关指数高于0.5,与40-100 cm的土壤微生物量碳的相关指数小于0.3。【结论】内蒙古温带草原土壤微生物量碳的垂直分布呈现一定的规律性,且非生物因子对微生物量碳的影响也呈现垂直减弱的规律。     

温带草原退化对土壤剖面微生物学特征的影响

【目的】草地退化已成为我国草原当前面临的最主要问题。土壤微生物量和土壤酶活性是反映土壤养分和土壤环境质量的重要指标。揭示退化程度对温带草原土壤剖面微生物学特征的影响规律。【方法】以内蒙古温带草原为研究对象,选取成熟自然草地以及中、重度退化草地和极度退化草地4种典型不同退化程度的草地,按不同土壤深度分层采样并进行土壤微生物量和土壤微生物酶活性的测定。【结果】表层土壤微生物生物量及其酶活性在不同退化样地中呈现出一致的趋势:成熟自然样地中度退化样地重度退化样地极度退化样地;10-20 cm土层土壤微生物学特征与表层的差异随着退化程度的加深逐渐减少,甚至在极度退化样地中10-20 cm层土壤微生物指标高于表层。【结论】表层土壤微生物生物量及其酶活性随着退化程度的加深而减少。同时,退化程度越严重,表层与10–20 cm土层之间土壤微生物学特征的差异越小。这一结果为评价草地退化程度提供了新思路,为温带草原的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

气候变化对草甸草原土壤氮素矿化作用影响的实验研究

 用盖顶PVC管法,将锡林河流域中1469m高海拔处的草甸草原原状土柱分别移植到海拔1187m、960m的低海拔处培养,用以研究温度变化对土壤氮素的净氨化速率、净硝化速率和净矿化速率的可能影响。经过一个生长季培养后的测定结果表明：从高海拔到低海拔,实验所选择的3个地点的年均气温分别为-0.5℃、2.2℃和4.4℃,受此不同气温的影响,移植到这3个地点的草甸草原土壤氮素的净氨化速率分别为0.05 mgN·kg-1·m-1,0.13mgN·kg-1·m-1和1.09mgN·kg-1·m-1;净硝化速率分别为0.05mgN·kg-1·m-1,0.76mgN·kg-1·m-1和0.26mgN·kg-1N·m-1;净矿化速率分别为0.10mgN·kg-1·m-1,0.89mgN·kg-1·m-1和1.35mgN·kg-1·m-1。由此可推断未来气候变化将促进草甸草原土壤氮素的净矿化作用。