草地群落放牧干扰梯度β多样性研究

放牧过程通过牲畜的啃食、践踏作用干扰草场环境,使草地群落的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替．结果表明,随放牧干扰强度加重,从盐湿化草甸到典型草原,群落植物种丰富度呈下降趋势．β多样性测度结果显示,盐湿化草甸和羊草杂类草草甸群落物种变化的中度干扰出现在轻牧→中牧阶段,并在整个放牧干扰进程中,表现较低的稳定性;草甸草原和典型草原群落出现在中牧→重牧阶段;而荒漠草原物种变化表现出高度的稳定性,从轻牧到过牧物种替代仅１～３种．各群落放牧干扰植物多样性的稳定性次序是：荒漠草原＞典型草原≥草甸草原＞盐湿化草甸     

中国东北样带草地群落放牧干扰植物多样的变化

放牧干扰是草地群落植物多样性变化的主要影响因素之一。中国东北样带９个草地群落放牧干扰植物多样性性变化的研究结果表明：中牧或重牧阶段Ｓhannon指数达最大值。形成中牧（重牧）＞重牧（中牧）＞轻牧＞过牧的规律。群落物种丰富度、均匀度与多样性的相关分析表明,均匀度变化对多样性变化具有更大的贡献率。而丰富度呈下降趋势,即轻牧（中牧）＞中牧（轻牧）＞重牧＞过牧。生活型功能群多样性也表现出明显的变化。中国东北样带草地群落植物多样性的分布格局是：草甸草原＞典型草原＞典型草原＞荒漠草原＞碱化草甸,并且群落物种丰富度对多样性有更大贡献率。     

中国东北样带草地群落放牧干扰植物多样性的变化

放牧干扰是草地群落植物多样性变化的主要影响因素之一。中国东北样带9个草地群落放牧干扰植物多样性变化的研究结果表明：中牧或重牧阶段Shannon指数达最大值,形成中牧（重牧）>重牧（中牧）>轻牧>过牧的规律。群落物种丰富度、均匀度与多样性的相关分析表明,均匀度变化对多样性变化具有更大的贡献率,而丰富度呈下降趋势,即轻牧（中牧）>中牧（轻牧）>重牧>过牧。生活型功能群多样性也表现出明显的变化。中国东北样带草地群落植物多样性的分布格局是：草甸草原>典型草原>典型草原 >荒漠草原>碱化草原,并且群落物种丰富度对多样性有更大贡献率。     

新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究

基于33个样地、99个样方的野外调查资料,分析了新疆阿勒泰地区草地群落的植物物种多样性特征。结果表明：草地群落间的植物物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数差异显著,丰富度由山地草原、经山地草甸、荒漠草原、草甸化草原、平原荒漠、高寒草甸到山地荒漠依次下降,均匀度指数由山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、平原荒漠、山地草甸、高寒草甸,到山地荒漠依次下降,多样性指数从山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、山地草甸、平原荒漠、高寒草甸,到山地荒漠呈下降趋势。在群落多样性梯度上,物种丰富度对多样性的贡献率要比均匀度的贡献率小。草地群落的物种丰富度、均匀度和多样性指数随海拔升高均表现为先上升,后下降,峰值出现在1800～2000m的山地草原,且变化趋势一致。     

放牧对短花针茅荒漠草原植物多样性的影响

放牧干扰对草原植物多样性影响机制是放牧生态学研究的核心问题。以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗的短花针茅荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,系统研究了放牧调控下植物多样性随组织尺度转换的影响,为荒漠草原植物多样性尺度推绎提供理论基础。结果显示:1)现存草地物种数未放牧最高,适度放牧次之,重度放牧最低,差异体现在多年生杂类草和一年生草本2个功能群上,且各功能群的权重基本不受放牧强度影响;2)群落尺度,放牧强度没有显著影响丰富度指数,未放牧小区的植物Simpson生态优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数与Pielou均匀度指数大于适度放牧小区,显著大于重度放牧小区(P0.05);功能群尺度,多年生禾草与一年生草本的多样性指数对放牧无显著响应,多年生杂类草的多样性指数未放牧小区最高,适度放牧小区次之。3)Godron群落稳定性指数显示,适度放牧的小区稳定性高于未放牧小区和重度放牧小区。研究表明,放牧强度的上升使短花针茅荒漠草原不同组织尺度植物多样性降低,但群落稳定性结果显示适度放牧的草地表现出了更高的稳定性,植物多样性与稳定性的权衡将是合理制定区域科学放牧强度的重要途径。     

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。     

不同干扰类型对高寒草甸群落结构和植物多样性的影响

对高寒草甸天然草地进行了施肥、围栏和放牧 中牧和重牧 处理,研究不同干扰类型对草地植物多样性的影响.结果表明,施肥使草地植物群落物种组成贫乏,群落结构趋于简单,物种多样性减少;中等程度放牧增加了群落结构的复杂性,丰富度指数和多样性指数均最高,支持 中度干扰理论 ;重度放牧,由于干扰过于剧烈而减少了物种优势度和多样性;而轻度干扰的围栏草地,群落由少数优势种所统治,多样性也不高.物种数 S 、丰富度指数 Ma 、Shannon-Wiener指数 H' 、Simpson指数 D 的排列顺序均为:施肥草地<围栏草地<重牧草地<中牧草地;均匀度指数 Jsw 的变化趋势与上述各指数相同;优势度指数的变化趋势则相反,为施肥草地>围栏草地>重牧草地>中牧草地.4种干扰类型草地群落的生活型功能群基本一致,均由多年生禾草、多年生杂类草和莎草类组成,但各功能群在群落中所占比重及各功能群内所含物种数则大不相同.说明不同干扰类型对草地植物群落的物种组成、多样性格局及系统功能等方面产生不同的影响.     

陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地植物多样性研究

以陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地30个植被样点的样方资料为依据,以相对生物量为指标,对该地区群落植物多样性进行了研究。结果表明,该地区天然草地可划分为长芒草草原、次生杂类草草原和杂类草草甸草原3个植被类型,16个群落按放牧程度分为禁牧草地、轻牧草地和过牧草地3个层次。多样性指数显示草甸草原>长芒草草原>次生杂类草草原,轻牧草地>禁牧草地>过牧草地的趋势。放牧程度可能是影响该区域天然草地植物多样性的关键因素,出现海拔增高和降水增加多样性指数降低的趋势可能是放牧干扰的结果。相关性分析显示物种的Shannon-wiener和Simpson多样性指数与Shannon和Simpson均匀度指数间均呈显著正相关,而与生物量之间呈显著负相关。     

放牧对贝加尔针茅草原群落植物多样性和生产力的影响

研究了不同放牧强度对贝加尔针茅草原群落植物多样性和生产力的影响。结果表明,在牧压梯度上,不同的植物表现出不同的生态适应对策,贝加尔针茅种群随着牧压的增加,种群株丛破碎化、小型化,羊草耐牧性较强,在中牧阶段生产力最高。群落初级生产力随着放牧强度的增加逐渐下降。较大的放牧压力下,群落中适口性差、耐牧的杂类草植物渐趋增加。而在更大的放牧压力下,群落逐步被耐牧的小丛生禾草、旱生小苔草、小灌木和灌木所替代。草地群落的稳定性随着放牧强度增加逐渐降低。放牧干扰对群落植物多样性和生产力及其稳定性的影响是不同步的,不对称的。植物群落初级生产力对放牧干扰的响应更迅速,变化更剧烈。     

呼伦贝尔草原南缘植被类型分异及生物多样性特征

以呼伦贝尔草原为对象,对其南缘从东到西200 km范围内的植物群落进行了系统调查,并采用数量生态学方法对研究区内植被类型及生物多样性进行分析。调查共发现98种植物,其中以菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)和百合科(Liliaceae)为主,其植物种数占全部物种数的52.58%。植物水分生态类型主要以旱生植物为主;植物生活型则以多年生草本植物为主。对呼伦贝尔草原南缘94个样地进行NMDS排序的结果表明,水热因子影响植被分布格局,其中降水是最主要因素;相似性分析和相似性百分比分析结果显示,荒漠草原群落与草甸草原群落物种组成相异性最大,群落分离明显,与典型草原群落间也形成了显著差异。典型草原与草甸草原镶嵌分布,且草甸草原呈向典型草原转变的趋势,这表明日趋加剧的干旱气候和不合理的人为活动导致所有植被类型向旱生化方向演变。3种草原类型的Rényi多样性排序结果显示,物种丰富度、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均为草甸草原最高,典型草原次之,荒漠草原最低,而优势度呈现与多样性相反的结果,整个研究区的生物多样性总体上呈现下降的趋势。这种从个体到群落向单一化和旱生化演变的趋势将严重影响呼伦贝尔草原的保护及开发利用。     

青藏高原多年冻土区不同草地生态系统恢复能力评价

草地生态系统恢复能力是评价人类工程活动对青藏高原多年冻土生态系统影响的重要组分.分析了不同草地生态系统干扰带和非干扰带群落特征、植物多样性、草地初级生产力和经济类群,综合评价了青藏高原多年冻土区地上植被在受工程活动干扰后的综合恢复能力.结果表明:经过近20多年的自然恢复,青藏苔草草原、紫花针茅草原、扇穗茅草原、高山嵩草草甸、矮蒿草草甸和藏蒿草沼泽化草甸6种草地的盖度和物种组成均有一定程度的恢复,且草原群落的恢复程度好于草甸群落,但干扰群落仍低于未干扰群落;紫花针茅草原分布区物种多样性恢复好于其他草地类型分布区;干扰带由最初的地上植物生物量全部为0恢复到148.8～489.6 g·m^-2,其中藏嵩草沼泽化草甸干扰带恢复最好,生物量达489.6 g·m^-2;除藏嵩草恢复群落的饲用植物类群组成相对稳定外,干扰后的其他5种草地类型饲用价值降低.高寒草原生态系统的植被综合恢复能力显著高于草甸生态系统.     

Floristic diversity of meadow steppes in the Western Siberian Plain: effects of abiotic site conditions,management and landscape structure

Temperate grasslands have suffered from severe habitat loss and degradation worldwide. In Russia, vast areas of forest-steppe grasslands have been converted to cropland during Soviet times, whilst remaining grasslands were often intensively grazed. Contrastingly, the collapse of the Soviet Union have resulted in a massive reduction in livestock numbers and cessation of management. Albeit relatively large natural grassland areas remained in the Western Siberian Plain, their present condition is poorly studied. We analysed plant species composition, functional structure and richness of grassland communities and tested for the effect of local factors (management, abiotic site conditions) and landscape factors (patch size, proportion of land cover types) on diversity patterns. Abiotic site conditions, mainly soil moisture and salinity, differentiated distinct community types. Overall, species richness was highest in meadow steppe communities with lower soil moisture and salinity. Grazing intensity and litter accumulation due to cessation of management were significant negative related to species richness and shaped the functional structure. At the landscape scale, diversity in meadow steppe grasslands was higher in forest-grassland mosaics and in small remnants isolated in a matrix of cropland. Our findings highlight that meadow steppes suffered massively under the historical habitat loss and high grazing pressure. Small species-rich remnants are evidence of the former extent of meadow steppe habitats in agricultural landscape, but are likely threatened by an extinction debt. Low intense, irregular mowing maintained species-rich meadow steppe in forest- grassland mosaics, but currently such practices are declining.     

藏北高寒草地植被和土壤对不同放牧强度的响应

放牧压力在时间和空间的不均衡分布导致局部土地过度利用和生态退化,然而当前对放牧强度的量化多采用替代性指标或对照试验,缺乏直接监测数据,也缺乏不同草地类型对放牧强度变化的响应差异性研究。以西藏自治区那曲市为研究区,利用佩戴式GPS牛羊定位器构建高精度放牧轨迹数据集模拟放牧强度,构建栅格尺度放牧强度空间分布和划分方法,结合草地群落样方调查,通过Duncan法（Duncan''s multiple comparative analysis）进行多重比较分析,探究自由放牧模式下高寒草甸和高寒草原两类区域植被和土壤对不同放牧强度的响应方式及差异性。本研究可为放牧行为环境效应监测提供新思路,并根据不同草地状况因地制宜提出放牧优化管理策略,助力高寒传统牧区的可持续发展。主要结论有：1）随着放牧强度的增大,高寒草原地上生物量先升高后降低,高强度放牧对高寒草原植被的影响大于高寒草甸。2）高放牧强度下,高寒草原土壤水分显著高于中低强度,高寒草甸土壤容重显著低于低强度。可能原因是放牧压力多集聚于水源附近。高寒草原区土壤的砂粒含量随放牧强度的增大而增加。放牧强度的增大导致草甸上层土壤有机质增加,草甸下层、草原上层、草原下层土壤有机质先增加后减小。草甸上下层土壤全磷含量在低放牧强度下显著低于中高强度。3）植被土壤变化受到自然因子和放牧活动的共同影响。高寒草甸更加耐牧,高强度放牧对高寒草原的负面影响更大,而中度放牧有利于草地尤其是高寒草原的放牧利用。4）放牧生态系统是一个环境-植物-家畜自适应系统。在放牧管理中不能仅通过控制载畜量缓解草地超载,还需要综合考虑生态系统的弹性及各营养级的适应性,合理配置放牧强度,控制季节性超载和局部超载。     

Scale-Dependent Effects of Grazing on Plant C: N: P Stoichiometry and Linkages to Ecosystem Functioning in the Inner Mongolia Grassland

Background

Livestock grazing is the most prevalent land use of grasslands worldwide. The effects of grazing on plant C, N, P contents and stoichiometry across hierarchical levels, however, have rarely been studied; particularly whether the effects are mediated by resource availability and the underpinning mechanisms remain largely unclear.

Methodology/Principal Findings

Using a multi-organization-level approach, we examined the effects of grazing on the C, N, and P contents and stoichiometry in plant tissues (leaves and roots) and linkages to ecosystem functioning across three vegetation types (meadow, meadow steppe, and typical steppe) in the Inner Mongolia grassland, China. Our results showed that the effects of grazing on the C, N, and P contents and stoichiometry in leaves and roots differed substantially among vegetation types and across different hierarchical levels (species, functional group, and vegetation type levels). The magnitude of positive effects of grazing on leaf N and P contents increased progressively along the hierarchy of organizational levels in the meadow, whereas its negative effect on leaf N content decreased considerably along hierarchical levels in both the typical and meadow steppes. Grazing increased N and P allocation to aboveground in the meadow, while greater N and P allocation to belowground was found in the typical and meadow steppes. The differences in soil properties, plant trait-based resource use strategies, tolerance or defense strategies to grazing, and shifts in functional group composition are likely to be the key mechanisms for the observed patterns among vegetation types.

Conclusions/Significance

Our findings suggest that the enhanced vegetation-type-level N contents by grazing and species compensatory feedbacks may be insufficient to prevent widespread declines in primary productivity in the Inner Mongolia grassland. Hence, it is essential to reduce the currently high stocking rates and restore the vast degraded steppes for sustainable development of arid and semiarid grasslands.     

短期增温对西藏念青唐古拉山典型植物群落结构和稳定性的影响

青藏高原气候变暖幅度显著高于全球其他区域,深刻影响着该地区植物群落的结构和稳定性。选择西藏念青唐古拉山的三种典型植物群落(高寒草原、高寒草甸和流石滩)作为研究对象,采用开顶式增温箱(OTC)模拟增温,研究了短期增温对植物群落结构和稳定性的影响。结果表明:(1)增温改变了群落的优势物种,影响其结构组成,而对物种多样性无显著影响;(2)增温显著降低了高寒草甸的地上生物量(P < 0.05),增加地下生物量(P < 0.01),从而导致了群落地下地上生物量分配策略的改变;(3)增温降低群落中部分物种的生态位宽度,进而影响群落稳定性,其中高寒草甸变化最大,达到-66.8%。研究结果可为青藏高原高寒草地生态系统应对和适应未来气候变化提供一定科学依据。     

Plant Functional Diversity and Species Diversity in the Mongolian Steppe

Background

The Mongolian steppe is one of the most important grasslands in the world but suffers from aridization and damage from anthropogenic activities. Understanding structure and function of this community is important for the ecological conservation, but has seldom been investigated.

Methodology/Principal Findings

In this study, a total of 324 quadrats located on the three main types of Mongolian steppes were surveyed. Early-season perennial forbs (37% of total importance value), late-season annual forbs (33%) and late-season perennial forbs (44%) were dominant in meadow, typical and desert steppes, respectively. Species richness, diversity and plant functional type (PFT) richness decreased from the meadow, via typical to desert steppes, but evenness increased; PFT diversity in the desert and meadow steppes was higher than that in typical steppe. However, above-ground net primary productivity (ANPP) was far lower in desert steppe than in the other two steppes. In addition, the slope of the relationship between species richness and PFT richness increased from the meadow, via typical to desert steppes. Similarly, with an increase in species diversity, PFT diversity increased more quickly in both the desert and typical steppes than that in meadow steppe. Random resampling suggested that this coordination was partly due to a sampling effect of diversity.

Conclusions/Significance

These results indicate that desert steppe should be strictly protected because of its limited functional redundancy, which its ecological functioning is sensitive to species loss. In contrast, despite high potential forage production shared by the meadow and typical steppes, management of these two types of steppes should be different: meadow steppe should be preserved due to its higher conservation value characterized by more species redundancy and higher spatial heterogeneity, while typical steppe could be utilized moderately because its dominant grass genus Stipa is resistant to herbivory and drought.     

放牧对内蒙古锡林河流域草地群落植物茎叶生物量资源分配的影响

以内蒙古锡林河流域沿水分梯度分布的灰脉苔草(Carex appendiculata)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和冷蒿(Artemisia frigida) 6个草地群落为对象, 研究了围封禁牧与放牧样地中144个共有植物种的高度、丛幅面积、茎、叶和株(丛)生物量、茎叶比等性状。结果表明: 1)在个体水平上, 放牧样地中植物的生殖枝高度、营养枝高度、丛幅面积、单株(丛)生物量、茎、叶生物量和茎叶比均显著低于围封禁牧样地, 植物在放牧干扰下表现出明显的小型化现象; 2)在群落水平上, 放牧亦显著降低了群落总生物量和茎、叶生物量; 3)过度放牧显著改变了物种的资源分配策略, 使生物量向叶的分配比例增加, 向茎的分配比例减少。资源优先向同化器官分配可能是植物对长期放牧干扰的一种重要适应对策; 4)轻度放牧对物种的资源分配没有显著影响, 单株(丛)生物量和群落茎、叶及总生物量均表现出增加趋势, 这与过度放牧的影响正好相反。过度放牧引起的植物个体小型化改变了生态系统中物种的资源分配策略, 进而对生态系统功能产生重要的影响。