放牧和刈割条件下草山草坡群落空间异质性分析

采用变异矩分析和分形方法,研究了草山草坡群落在放牧和刈割条件下的空间异质性及空间自相关性,结果表明,群落空间格局有尺度依赖性,刈割条件下空物异质性及空间相关性弱,多样性梯度即β多样性小,放牧消除地形引起的样地差异,因而使空间异质性简单化。     

呼伦贝尔草原MODIS NDVI的时空变化特征

基于2000—2008年的MODIS NDVI数据,研究了呼伦贝尔草原4种主要草原类型（低地草甸、温性草原、温性草甸草原和山地草甸）年NDVI_max的空间变化趋势、波动程度、出现时间.结果表明：2000—2008年,呼伦贝尔草原植被趋于恶化的形势较严峻;研究区类草原NDVI_max平均值的年际波动明显,特别是温性草原NDVI_max平均值的年际最大波动接近50%;在各等级草原面积的变化上,尽管NDVI_max在(0.4,1］之间的草原平均面积约占研究区总面积的91%,说明呼伦贝尔草原植被状况总体较好,但NDVI_max值在(0.2,0.4]、(0.8,1］之间的草原面积趋于减少,NDVI_max在(0.4,0.8］之间的中高盖度草原面积趋于增加,总体形势不容乐观;66.25%的研究区草原植被状况趋于恶化,33.75%趋于好转;62.85%研究区的NDVI_max出现在每年第193天至第225天（即7月中旬至8月初）,该时期是呼伦贝尔草原植被最重要的生长季节.     

呼伦贝尔草甸草原不同土壤水分梯度下羊草的光合特性

为探索气候变化引起的干旱可能对呼伦贝尔草甸草原生产力造成的影响,利用Li-6400便携式光合测定系统对呼伦贝尔草原4个土壤水分梯度下羊草的光合生理指标进行测定.结果表明:羊草叶片净光合速率的日变化在土壤质量含水量为(40±1)%、(20±1)%及(10±1)%的条件下呈双峰曲线,峰值分别出现在8:00和16:00,有明显的光合午休现象,在干旱胁迫(土壤质量含水量为(5±1)%)条件下变化趋势平缓,曲线双峰特征不明显,净光合速率大幅下降;叶片蒸腾速率和气孔导度的日变化趋势均呈双峰曲线;不同土壤水分梯度下羊草叶片胞间CO2浓度的日变化与净光合速率日变化趋势相反.通过光响应的研究表明,土壤水分胁迫使最大净光合速率、光饱和点、表观量子效率以及水分利用效率降低,而光补偿点升高.干旱胁迫降低了呼伦贝尔草甸草原植被的光合生产能力,从而可能导致草地生产力大幅下降.     

降雨对草地土壤呼吸季节变异性的影响

利用土壤碳通量自动观测系统(LI-8150)对呼伦贝尔草原在自然降雨条件下的土壤呼吸作用进行了野外定位连续观测,研究结果表明:降雨对土壤呼吸作用存在激发效应和抑制效应,降雨发生后1-2 h内土壤呼吸速率可增加约1倍,当单次或者连续降雨累积量大于7-8 mm,或土壤含水量大于29%-30%时,降雨对土壤呼吸会产生明显的抑制作用。土壤呼吸的激发效应往往体现在次日,表现为次日平均土壤呼吸速率的显著升高;而抑制效应则在当日即可体现出来,表现为观测当日平均土壤呼吸速率的明显下降。土壤呼吸季节变异性与降雨频率和降雨强度密切相关,在降雨量一定的情况下,较低的降雨频率和较高的降雨强度会增加土壤呼吸的变异性。呼伦贝尔草甸草原而言,在生长季土壤平均含水量为16.5%时,土壤呼吸的温度敏感性值(Q₁₀)为2.12;而平均土壤含水量为26%时,Q₁₀值为2.82,明显高于前者,土壤含水量与Q₁₀之间存在正相关关系。降雨导致土壤呼吸的激发效应和抑制效应交替发生,使草地土壤呼吸的季节变异性增加,降雨格局变化必然会对草地碳循环和碳通量特征产生深刻影响。     

不同放牧梯度下呼伦贝尔草甸草原土壤碳氮变化及固碳效应

放牧是内蒙古呼伦贝尔草甸草原主要的利用方式,弄清放牧情况下草地土壤碳氮变化和固碳效应,将为我国内蒙古地区草地碳汇管理提供重要的科学依据。通过小区控制放牧实验(放牧梯度0.00,0.23,0.34,0.46,0.69,0.92Au/hm2),探讨了不同放牧梯度下土壤碳氮变化及固碳效应,实验结果表明:放牧梯度对土壤碳氮含量、土壤碳氮贮量的变化有明显的影响,0—30 cm土层碳氮贮量随着放牧梯度增加呈显著的线性下降趋势。随着放牧时间的延续,轻度放牧利于提高草地的土壤有机碳密度和碳固持潜力,重度放牧显著降低了土壤碳氮含量、碳氮贮量和碳氮固持潜力。不同放牧梯度下土壤碳氮含量和碳氮贮量具有明显的垂直分布特征,随着土壤深度的增加土壤碳氮含量、碳氮贮量均呈明显的下降趋势。轻度放牧草地表现为碳固持,重度放草地表现为碳流失,对呼伦贝尔羊草草甸草原而言,土壤碳固持/碳流失的转化阈值为0.46Au/hm2,通过合理控制放牧梯度能够达到增加草地土壤固碳潜力,实现碳增汇的目的。     

南方山地人工草地群落结构组建及其与环境因子的关系

采用CCA排序技术,定量分离了刈割和放牧下环境、空间、生物和随机因素对亚热带山地人工草地群落结构组建的贡献,分析了不同管理制度下的群落．环境关系．放牧和刈割条件下,与环境因素有关的群落结构变化分别为27．4％、25．9％(其中环境因素独立作用分别为18．9％、19．8％),空间因素解释的变化分别为32．5％、24．2％,生物及随机因素造成的变化分别为48％、56％．说明放牧削弱了生物学过程(主要是物种相互作用和种子扩散)对群落结构组建的作用,增强了空间因素的影响．空间因素主要是通过与环境因素耦合(改变直接环境的空间分布)对群落结构组建起作用、刈割条件下,群落结构和物种多度沿环境变化呈梯度分布．放牧条件下,环境因素与群落、物种的关系比较复杂,不同干扰程度的群落小斑块向不同方向演替．     

不同苜蓿品种人工草地土壤呼吸及对土气温度反应

用便携式土壤呼吸测定仪(Li-6400)测定不同苜蓿品种人工草地的土壤呼吸,并同步测定土壤层的温度、大气温度和土壤含水量.结果表明:5个苜蓿品种土壤呼吸速率日变化总体呈"双峰"曲线,黄花苜蓿、龙牧801和肇东苜蓿草地土壤呼吸的日最高值出现在6:00,最低值分别出现在14:00,8:00和12:00,俄罗斯苜蓿和杂花苜蓿草地土壤呼吸速率最大值均出现在8:00,最低值出现在14:00和12:00;5个苜蓿品种草地土壤呼吸速率值,总体变化趋势是杂花苜蓿>肇东苜蓿>黄花苜蓿、俄罗斯苜蓿>龙牧801;土壤呼吸与土壤温度呈线性正相关,与大气温度呈一元二次线性正相关.     

不同干扰类型下羊草种群的空间格局

生态系统各层次的空间格局与生态学过程的相互关系一直是生态学的研究热点之一,这一问题的关键是选取合适的观察尺度。羊草(Leymus chinensis)作为呼伦贝尔草原的地带性植被,研究其种群空间格局对理解种群生态过程和草地资源可持续利用具有重要意义。利用Ripley's K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对两块样地3种干扰下的羊草种群格局进行定量分析。结果表明:(1)刈割、围封、放牧3种干扰对羊草草甸草原恢复改良样地(LM)和贝加尔针茅试验样地(SM)的羊草种群空间格局具有显著影响,空间格局在不同尺度上存在差异。(2)在较小的空间尺度内,羊草种群倾向于非随机分布,在LM样地、SM样地分别为均匀分布和聚集分布;当空间尺度大于临界值后,羊草种群在围封(30-100cm)、放牧干扰(84-100cm)下倾向于随机分布,刈割干扰下仍为聚集分布。这主要与羊草的繁殖对策、群落地位以及各种干扰下对资源的竞争能力有关。(3)空间结构的规律性表面上取决于观察尺度,但更小尺度的数据对局域空间结构的生物学解释可能更有效。