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。     

内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统雏议

本文将定位研究与路线考察相结合,将放牧影响下草原的动态演替及其在牧压梯度上的空间变化相对比,研究了内蒙古主要草原草场的放牧退化模式,并在此基础上初步探讨了判别草场退化的数量指标和退化监测专家系统。1)植物种与牧压关系的分析,区别出放牧的定性和定量指示植物及宜中牧植物,并划分植物为不同的放牧生态种组。2)退化草原恢复过程的研究表明,根茎禾草的恢复快于丛生禾草;群落恢复过程是单稳态的,且恢复演替动态与其牧压梯度上的空间变化相对应。3)内蒙古高原主要草原草场在持续放牧影响下均趋同于冷蒿(Artemisia frigida)草原。冷蒿是最可靠的正定量放牧指示植物,但同时又是优良牧草和草原退化的阻击者。4)讨论了草原草场退化的概念,论述了草原逆向演替与草场退化的区别和联系,提出了区分草原的逆向演替为草场熟化和退化两个过程,并依草场群落与牧压的关系建立了判定草场是否退化及退化程度的数量指标。5)初步设计了草原草场退化监测—决策专家系统,包括监测、判别和决策三个步骤。     

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。     

内蒙古羊草草原不同退化阶段土壤养分与植物功能性状的关系

深入认识植物功能性状的生态学含义, 对于阐明不同自然与人为干扰环境下的群落构建途径, 进一步揭示生态系统服务维持机制具有重要的理论意义。该文以内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原不同退化演替阶段的群落为研究对象, 分析了土壤养分与植物功能性状的变化特征及两者之间的关系。结果表明: (1)退化导致土壤养分含量逐渐减少, 全氮和全磷在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿(Artemisia frigida)群落之间差异显著; (2)随着退化演替的进程, 群落最大高度和叶片碳氮比减小, 群落最大高度在未退化的羊草+杂类草群落与轻度退化的羊草+针茅(Stipa sp.)群落之间差异显著, 碳氮比在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿群落之间差异显著; (3)不同退化演替阶段的群落, 其土壤养分对植物功能性状的影响有所差异。在羊草+针茅群落, 速效氮与群落最大高度、叶片木质素含量和叶片碳氮比均呈显著负相关关系。而在羊草+糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)群落中, 上述3种植物功能性状则表现为均与全磷含量显著正相关; (4)群落植物功能性状之间的关系也因退化阶段不同而有所不同。在轻度退化的羊草+针茅群落中, 叶片木质素含量与其他4个功能性状显著正相关, 叶片碳氮比与群落最大高度、叶干物质含量、木质素含量呈显著正相关关系。在严重退化的羊草+冷蒿群落中, 所有性状均呈极显著正相关关系。表明植物通过功能性状的协调或组合, 以适应贫瘠的土壤环境。上述结果深化了对典型草原退化演替的认识, 对退化草地的恢复与保护具有一定的指导意义。     

内蒙古羊草草原不同退化阶段土壤养分与植物功能性状的关系北大核心CSCD

深入认识植物功能性状的生态学含义,对于阐明不同自然与人为干扰环境下的群落构建途径,进一步揭示生态系统服务维持机制具有重要的理论意义。该文以内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原不同退化演替阶段的群落为研究对象,分析了土壤养分与植物功能性状的变化特征及两者之间的关系。结果表明:(1)退化导致土壤养分含量逐渐减少,全氮和全磷在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿(Artemisia frigida)群落之间差异显著;(2)随着退化演替的进程,群落最大高度和叶片碳氮比减小,群落最大高度在未退化的羊草+杂类草群落与轻度退化的羊草+针茅(Stipa sp.)群落之间差异显著,碳氮比在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿群落之间差异显著;(3)不同退化演替阶段的群落,其土壤养分对植物功能性状的影响有所差异。在羊草+针茅群落,速效氮与群落最大高度、叶片木质素含量和叶片碳氮比均呈显著负相关关系。而在羊草+糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)群落中,上述3种植物功能性状则表现为均与全磷含量显著正相关;(4)群落植物功能性状之间的关系也因退化阶段不同而有所不同。在轻度退化的羊草+针茅群落中,叶片木质素含量与其他4个功能性状显著正相关,叶片碳氮比与群落最大高度、叶干物质含量、木质素含量呈显著正相关关系。在严重退化的羊草+冷蒿群落中,所有性状均呈极显著正相关关系。表明植物通过功能性状的协调或组合,以适应贫瘠的土壤环境。上述结果深化了对典型草原退化演替的认识,对退化草地的恢复与保护具有一定的指导意义。     

内蒙古典型草原退化机理的研究

在内蒙古冷蒿小禾草退化草原上,经过６年围栏定量的放牧,分别对９种主要植物种群的形态学特征对放牧的响应进行了研究．结果表明,不同生活型和营养繁殖方式的牧草对放牧率的响应策略是不同的,从而构成了不同放牧率下群落演替的基础．匍匐以不定根行营养繁殖生长或分蘖性强的种群是较适应于重牧的,如冷蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｆｒｉｇｉｄａ）和星毛委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌａａｕｃｕｌｉｓ）;以根茎和分蘖行营养繁殖的羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｅ）和冰草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｃｒｉｓｔａｔｕｍ）及丛生禾草克氏针茅（Ｓｔｉｐａｋｒｙｌｏｖｉ）属宜轻牧植物;以根茎和分蘖行营养繁殖的寸草苔（Ｃａｒｅｘｄｕｒｉｕｓｃｕｌａ）和小丛生禾草糙隐子草（Ｃｌｅｉｓｔｏｇｅｎｅｓｓｑｕａｒｒｏｓａ）属宜中牧植物;而以分枝行营养繁殖的扁蓿豆（Ｍｅｌｉｓｉｔｕｓｒｕｔｈｅｎｉｃａ）和木地肤（Ｋｏｃｈｉａｐｒｏｓｔａｔａ）则宜轻牧．随着放牧率的增大,群落发生明显的变化,小禾草的比例逐渐减少,冷蒿小禾草退化草原最终进一步趋同于星毛委陵菜退化草原;而轻牧可以维持草原现状或使其发生恢复演替,禾草比例增加,即可达到利用式改良的目的     

内蒙古锡林河流域典型草原狭翅雏蝗种群动态与气象关系的研究

狭翅雏蝗是我国西北草原的重要害虫之一。在内蒙古锡林河流域典型草原,其种群发生与气象因素有着密切关系。一般冬暖和6月干旱有利于其种群发生;7—8月多雨及7月平均最低温度较高有利于提高种群存活率。 在强度放牧条件下,在锡林河流域,狭翅雏蝗主要发生地冷蒿群落和羊草群落,由于小地形和下垫面性质不同,具有不同的小气候条件。1984年的小气候观测表明:在6月,冷蒿群落土壤含水率低于羊草群落,相应的前者狭翅雏蝗种群密度高于后者;在7—8月,冷蒿群落的温度、相对湿度以及温度和相对湿度的日变幅均低于羊草群落,冷蒿群落对小气候的调节能力较羊草群落强,冷蒿群落狭翅雏蝗蝻的存活率高于羊草群落。     

放牧影响下羊草草原和大针茅草原植物多样性的变化

牧压梯度上羊草草原和大针茅草原植物多样性的研究表明：随着放牧强度的增加,群落的植物种度降低,但其均匀度和多样性在中度放牧的群落中最高。牧压梯度上草原群落的植物多样性变化决定于群藻中种间竞争排斥和放牧对不同植物的抑制或促进,而群落的层片结构是这两种作用的综合反映,表征着群落内生态位分化程度的高低,决定了群落的物种多样性。中度的放牧削弱了建群植物层片的竞争排斥,又不抑制其它层片的发育,是群落具有较高植     

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。     

内蒙古草原退化群落恢复演替的研究II. 恢复演替时间进程的分析

 根据内蒙古典型草原地带的羊草+大针茅草原退化变型一冷蒿群落封育12年(1983—1994)的动态监测数据进行分析,对群落恢复演替轨迹取得以下认识： 1．依据群落优势种的更替及主分量分析结果可将恢复演替过程划分为冷蒿优势阶段、冷蒿+冰草阶段、冰草优势阶段、羊草优势阶段。 2;退化草原群落在恢复演替过程中,群落生产力的变化表现出阶梯式跃变和亚稳态阶面相间的特点。第一次跃变发生在1984年,上升到第二个阶面,第二次跃变发生在1990年,进入了第三个阶面,已接近于原生群落的生产力。 3．群落生产力与水资源量的关系因恢复演替阶段不同而异。第一亚稳态时期,群落地上现存生物量大体处于166g·m-2的水平上,生长季降水量达176mm以上时,增加降水对群落生产力的提高不发生显著影响。第二亚稳态时期,群落生物量与降水量之间的相关性显著。可推算出群落于物质生产用水量介于1.1～1.6mm·g-1之间。此值在1.1mm·g-1时,群落对水资源的利用效率最高,而在1.6mm·g-1时群落生物量达到最大值。 4．在恢复演替进程中,群落密度的位点常数约为271.5株·m-2,循此常数上下波动,表现出拥挤与稀疏交替发生的过程,构成了恢复演替的节奏性变化。群落生物量的跃变与亚稳态的形成,以及群落密度的拥挤与稀疏交替作用是群落恢复演替的内在机制。恢复演替的速度,到第10年发生了1.78个半变的生态距离。5．草原退化群落恢复演替过程中,按照其节奏性及生产力跃变与亚稳态的规律,调控放牧利用强度或采取技术措施,调节群落拥挤和稀疏的交替过程可加速恢复演替进程。     

围栏禁牧对羊草草原和大针茅草原蝗虫丰富度的影响

报道了围栏封育后羊草草原和大针茅草原蝗虫丰富度的变化,比较了蝗虫在羊 草草原和大针茅草原的发生特点．结果表明,以毛足棒角蝗为主导种的大针茅草原蝗虫生 物量是以小翅雏蝗为主导种的羊草草原蝗虫生物量的４～５倍;围栏封育后,羊草草原蝗 虫的生物量增加 ２４％,而大针茅蝗虫的生物量略有减少;围栏措施改变蝗虫的结构组成, 使毛足棒角蝗、鼓翅皱膝蝗、宽须蚁蝗、亚洲小车蝗等旱生和中旱生的地栖或兼栖偏地栖 种类的发生减少,条纹鸣蝗、小翅雏蝗、红腹牧草蝗等中生的植栖或兼栖偏植栖种类增加, 短星翅蝗及狭翅雏蝗的生物量在大针茅草原增加而在羊草草原减少．     

Grazing Dynamics of the Species Diversity in Aneurolepidium Chinese Steppe and Stipa Grandis Steppe

Aneurolepidium chinense and Stipa grandis steppes are the two main community-types in the temperate,typical steppe zone of Eastern Mongolian plateau. The changes of their species diversity under grazing influence were studied on two representative grazing gradients, situated in the Xilin River Basin, Inner Mongolia. The results showed: The species richness of the two communities is reduced with the increase of grazing intensity,while their in dices of evenness and diversity on moderately grazed sites were higher than those on both ungrazed and heavily grazed sites. The diversity changes of the steppe community on grazing gradient depended mainly on the competitive exclusion of the species and the different effects of grazing on different species. These two functions could be integratively reflected by the synusia structure in communities. So the diversity of the synusia structure in a community was a measure of the degrees of differentiation of the ecological niches in it,and could be effectively used to interprete the species diversity changes. A moderate grazing intensity prevented the competitive exclusion of the dominant synusia,and at the same time,had no restrictions to the development of other synusia, which led to a diversified synusia structure with a high species diversity. Based on the species-area curve analysis, the measurement of large nested quadrats on homogeneous habitat was suggested as a suitable method for inventory and monitoring species diversity in the steppe area.     

羊草和大针茅群落光合速率的比较研究

本研究用同化箱法,在野外条件下测定了羊草群落和大针茅群落的光合速率日进程和季节变化。得到如下结果：1;在整个生长期中,测得羊草和大针茅两群落光合速率的日进程都属双峰型,上、下午,各有一个高峰,但一般以上午峰值较高。2．羊草和大针茅两群落日净光合量的季节变化趋势是相似的。自返青后迅速的提高,到7月上旬达最大值,羊草和大针茅两群落的日净光合量分别为31.68和11.5 gCO2／m2d,随后逐渐降低。3.两群落光合能力的大小,峰值的高低和出现的早晚、中午光合降低的幅度以及季节变化的特点等都与植物生长发育阶段和环境条件有密切的关系。 4．羊草群落各阶段的瞬时光合、日净光合,LAI和生物量等都高于相近时期的大针茅群落。但在环境条件较差(干旱)时,羊草群落光合增加的幅度要比环境条件好时小。5．大针茅群落要比羊草群落耐旱,对不良环境的适应能力强,但在条件较好时增产幅度小。     

松嫩平原针茅草原的特征及其生态地理规律的探讨

 经考察,松嫩平原的针茅草原主要有4个群落类型：贝加尔针茅(Stipa baicalensis)群落、贝加尔针茅+线叶菊(Filifolium sibiricum)群落、大针茅(S．grandis)+贝加尔针茅群落和大针茅群落。通过对针茅草原各类型基本结构特征和生态地理分布规律的分析,并根据它们所反映的水土条件的差异,认为贝加尔针茅群落为该地区的地带性植被。在中国温带草原区划中的位置属于草甸草原,应与内蒙古高原典型草原分开,成为一个独立的分区     

典型草原地区退化草原的改良及提高生产力途径的研究

作者在内蒙古典型草原地区进行了围栏封育、轻耙松土、耕翻撩荒、播种羊草和羊草混播旱生豆科植物,经过5年的试验,显示出这些措施都能不同程度地提高产草量;由于这些改良措施均在七月雨季进行,翻耕后的植物当年即可覆盖土表,所以也不会导致沙化。     

内蒙古草原植物的生态替代及其对全球变化了草原动态的指示

在内蒙古草原区,从荒漠草原带到森林草原带,沿气候干燥度变化的方向调查了１１９个草原样地的植被与环境特征,依此定量分析了植被－环境关系。根据表述环境因子取样质量的环境因子墒值及环境因子与出现频率最高的５０个植物种间的平均相互信息,分析了所调查３０个环境因子在决定植被组成中的作用优势度。结果表明,气候因子的影响是占绝对优势的,而地形和管理因子的作用是次一级的,或是地区性的。群落的物种组成与其第一优势种关联极好,因而依群落第一优势种识别的植物群落类型是组成和结构相对稳定的群落单位。基于植物种在降水和气温梯度上最适区域的计算及依此在植物降水－气温平面上的直接排序,揭示出广泛的草原植物在气候梯度上的生态替代。这种替代,尤其是包括针茅属（Ｓｔｉｐａ）植物在内的草原优势植物的替代,导致了针茅草原的生态替代。本研究也定量刻划了内蒙古主要草原植物群落的植被特征,及其在气候、土壤和人为影响梯度上的分布幅度和生态适宜区域。草原植物种和植物群落在气候和放牧梯度上的直接排序提供了气候和土地利用变化后草原植被动态的可能图景。     

Dynamics of Primary Productivity and Soil Organic Matter of Typical Steppe in the Xilin River Basin of Inner Mongolia and Their Response to Climate Change

At the site level, the authors used the Century plant-soil ecosystem model and Landsat remote sensing to estimate the aboveground biomass of Aneurolepidium chinense steppe and Stipa grandis steppe in the Xilin river basin, Inner Mongolia China. The results of century simulation matched well in terms of the seasonal and yearly change of biomass, with those of field moniforing. The results of field monitoring replicated well were about 142.45～144.37 g/m2 and 210. 38~227.44 g/m2 on S. grandis and A. chinense steppe, respectvely, whereas the simulation results were 127. 04～156. 23 g/m2 and 189.25~193.98 g/m2, respectively. Simulated soil organic matter was around ±–25% of the observed data. Normalized differnce vegetation index derived aboveground biomass was around ±25 % of the observed field biomass on the A. chinence and S. grandis steppe, using Landsat TM imagecries on July 31, 1987 and August 11, 1991. The effect of global climate change and elevated CO2 on these steppe was examined, using the climate fields from Global Change Models of Canadian Climate Center and Geophysics Flow Dynamics Laboratory under 1 × CO2 (350 X 10-6) and 2 × CO2 (700 X 10-6) sceneries. Climate change resulted in considerable decrease of primary productivity and soil organic matter of A. chinense and S. grandis steppe, the former being more sensitive to climate change.     

刈割干扰下内蒙古草原两种丛生禾草繁殖策略的适应性调节

刈割是内蒙古草原的主要利用方式之一。当植物面对刈割干扰时, 可以通过繁殖策略的调节适应变化的环境。研究刈割干扰下植物繁殖策略的调节对于揭示植物的适应与进化机制具有重要意义。为此, 选择内蒙古典型草原的大针茅(Stipa grandis)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa), 在1979年围封的羊草(Leymus chinensis)样地(对照)和毗邻的长期刈割区对其繁殖策略进行了研究。结果显示: 1)长期刈割干扰下, 大针茅的种群生物量与对照区无显著差异, 由于其株丛生物量显著降低, 大针茅种群生物量的维持得益于种群密度的显著增加。糙隐子草的种群生物量比对照区显著提高, 由于其株丛生物量与对照区无显著差异, 糙隐子草种群生物量的增加也是因为密度的显著提高。因此, 密度调节是两种植物应对长期刈割干扰的重要的调节机制。2)长期刈割干扰下, 两种植物在无性繁殖和有性繁殖过程所采取的密度调节策略并不相同。大针茅种群生殖株丛的密度无显著变化, 非生殖株丛的密度显著提高, 导致其非生殖株丛的相对密度显著增加, 而生殖株丛的相对密度显著降低。因此刈割干扰下大针茅种群在密度调节上采取了保持有性繁殖株丛密度, 增加无性繁殖株丛密度的策略。糙隐子草种群非生殖株丛的密度显著增加, 但生殖株丛的密度增加幅度更大, 导致其非生殖株丛的相对密度显著降低, 而生殖株丛的相对密度显著提高。因此刈割干扰下糙隐子草种群在密度调节上采取了增加无性繁殖株丛密度的同时, 更大幅度地增加有性繁殖株丛密度的策略。3)长期刈割干扰下, 两种植物对生物量生殖分配的调节采取了不同的策略。大针茅株丛生物量向生殖枝分配的比例无显著变化, 通过降低生殖枝向穗的生物量分配比例, 降低了对有性生殖过程的生物量分配的投入; 而糙隐子草则通过增加株丛生物量向生殖枝分配的比例, 维持生殖枝向穗的生物量分配比例, 从而增加了对有性繁殖过程生物量分配的投入。4)长期刈割干扰下, 大针茅的株丛面积和株丛分蘖数与对照区无显著差异。糙隐子草株丛面积降低, 但是株丛分蘖数无显著变化。本实验说明, 植物种群有性繁殖和无性繁殖之间的密度调节和资源分配调节是草原植物应对刈割干扰下的重要调节机制, 不同的响应策略影响着植物种群的消长动态。