中国北方草原植被对气象因子的时滞响应

 利用1982～1997年的气温、降水和1983～1997年生长季的NOAA/AVHRR的归一化植被指数(Normalized differential vegetation index, NDVI)遥感数据，分析了中国北方温带草原植被生长对气象因子的时滞响应。根据4个时间尺度（1～4个月）和4个时滞期（前0～3个月）将降水数据进行16种组合方式，计算了植被的NDVI与同期及前期（前1～6个月）降水之间的相关系数。同时，计算了植被的NDVI与同期和前一个月气温之间的相关系数。结果表明：1）中国北方温带草原植被的NDVI与同期降水和气温的显著相关。2）植被的NDVI对前一个月降水的时滞响应最强烈，植被的NDVI与当月降水和前两个月降水的累积量相关性最强。3）在生长季的起始阶段，去冬、今春的降水总量对草甸草原植被的生长有重要的作用。在生长季的中期和后期，当月和前一、二个月的降水对典型草原和荒漠草原的植被有显著影响。4）在草甸草原、典型草原区，生长季早期的气温均对植被生长的影响较为显著。在荒漠草原区，气温不仅在生长季初期与植被的NDVI呈现正相关，而且在生长季的中后期，气温与植被的NDVI呈现负相关性。  

内蒙古温带草原区植被盖度变化及其与气象因子的关系

利用1982-1999年内蒙古地区NOAA/AVHRR的NDVI数字遥感影像，对内蒙古温带草原区植被盖度进行了反演，探讨了近20a来温带草原植被盖度的变化情况，并对植被盖度与不同组合方式的降水及气温数据进行了相关分析，探讨了植被盖度与气象因子的关系。结果表明：①近20a来温带草原植被盖度呈上升趋势，占总面积72%的草原植被盖度发生了增长，3种不同草原类型中典型草原盖度上升趋势最为明显； ②温带草原生长季平均盖度、逐月盖度与降水成正相关关系，与气温呈负相关关系，其中降水对盖度的影响存在着时滞及累积效应； ③3种草原类型植被盖度对气象因子的敏感性不同，荒漠草原植被盖度与气温和降水相关性最强，其次为典型草原与草甸草原。  

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.  

内蒙古锡林河流域羊草草原15种植物热值特征

通过对生物量约占羊草草原生物量80%的15种主要野生植物地上植株进行分种取样,测定其热值(美国PARR6300型氧弹式热量计进行热值测定)、灰分(干灰化法测定)、矿质元素(iCAP6000型电感耦合等离子体发射光谱仪测定)同时对各项指标的相关性进行分析来探讨内蒙古锡林河流域羊草草原主要植物作为生物燃料供给料的潜力及植物热值对灰分和矿质元素含量的响应情况。结果表明:15种野生植物热值范围为16.19 MJ/kg(木地肤)到20.99 MJ/kg(小叶锦鸡儿),15种植物热值平均值为18.76 MJ/kg,该值高于全世界陆生植物平均热值。15种植物热值高低顺序为:小叶锦鸡儿>早熟禾>大针茅>冰草>羽茅>羊草>中华隐子草>变蒿>芨芨草>菊叶萎陵菜>大籽蒿>冷蒿>狗尾草>银灰旋复花>木地肤。15种野生植物灰分范围20.25%(银灰旋复花)到3.62%(芨芨草),15种植物灰分含量存在显著差异(P<0.05),其高低顺序为银灰旋复花>木地肤>冷蒿>大籽蒿>菊叶萎凌菜>狗尾草>冰草>羊草>早熟禾>中华隐子草>变蒿>羽茅>小叶锦鸡儿>大针茅>芨芨草。Pearson’s相关分析表明热值与灰分之间存在极显著负相关关系(P<0.01),热值和碳之间存在极显著正相关关系(P<0.01),矿质元素与热值之间没有一致的相关关系。内蒙古羊草草原植物热值普遍高于能源植物柳枝稷的热值,这也说明该地区植物具有作为能源植物的潜力。  

降雨格局变化对内蒙古典型草原优势种大针茅幼苗的影响

 大针茅(Stipa grandis)是内蒙古草原的优势物种, 研究其幼苗在不同降雨格局下的响应特征, 可以为进一步研究降雨格局变化下内蒙古典型草原的响应特征提供科学依据。在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 利用开顶式生长室进行控制试验模拟降雨格局变化, 研究了大针茅幼苗对总降雨量和降雨间隔时间变化的响应。结果表明: 1)总降雨量增加50%使大针茅幼苗生长季末的地上生物量平均增加23% (p < 0.05), 而降雨间隔时间由5天增长为15天使地上生物量平均增加48.8%(p < 0.001)。2)总降雨量对大针茅幼苗的地下生物量没有显著影响; 而在低降雨量条件下, 降雨间隔时间增长使地下生物量增加56.2% (p < 0.001), 在高降雨量条件下作用不显著。3)总降雨量和降雨间隔时间对根冠比的效应都依赖于对方水平的高低,总降雨量增大只在较长降雨间隔条件下使根冠比发生改变(-28.4%, p < 0.05), 降雨间隔时间增长只在高降雨量条件下使根冠比发生改变(–28.8%, p < 0.05)。4)处理期间, 在处理时间分别为30天和45天时, 大针茅幼苗地上生物量、地下生物量和总生物量的差异都主要取决于总降雨量; 而在处理时间为75天时, 其差异则都主要取决于降雨间隔时间。该研究得到以下主要结论: 1)降雨间隔时间与总降雨量一样, 是影响大针茅幼苗生长的关键因素之一。2)总降雨量对大针茅幼苗生长的效应与降雨间隔时间的长短紧密相关。3)降雨格局对大针茅幼苗生长的影响机制随着幼苗的生长期不同而改变。  

内蒙古草原3年生小叶锦鸡儿根瘤特征及其对环境变化的响应

 小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是氮素匮缺的内蒙古草原的灌丛优势种, 研究其根瘤性状及其对不同环境因子的响应特征, 可以进一步了解草原生态系统共生固氮过程及其对全球变化的响应机制。在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 利用开顶式生长室(Open-top chamber, OTC)控制实验模拟环境变化, 研究了3年生小叶锦鸡儿播种苗根瘤特征, 及其对氮素添加、干旱和加水和大气CO₂浓度升高的响应。结果表明: 1) 3年生小叶锦鸡儿明显有根瘤着生, 多着生于侧根。根瘤形状多样, 以浅黄色的梨状和球状根瘤为主(占根瘤总数的68%); 另有少数棕褐色棒状和纺锤状根瘤(占根瘤总数的30%); 还有极少数较大的Y状根瘤。2)添加氮素极显著地抑制根系和根瘤的生长发育: 根系有发白现象, 且着生在其上的几乎都是干瘪根瘤。这种抑制效应随着水分增加和CO2浓度升高有所减缓。3)干旱抑制根系和根瘤生长, 而加水促进二者生长。与干旱和正常水分相比, 加水时根系更发达, 根瘤形态多样, 出现掌状和珊瑚状等大型根瘤。随着水分增加, 根瘤着生部位由主根渐向侧根再向须根发展。与正常水分相比, 减水时根瘤平均长度降低了50.4% (p<0.05); 在加水条件下根瘤生长状况最为良好, 单株根瘤数量和重量以及根瘤平均重量均显著增加。4) CO₂浓度升高对根瘤生长有促进作用, 但未达到显著。5)根瘤数量对环境因子的变化比根瘤大小更敏感; 氮素和水分对单株根瘤数量和重量具有交互作用; 对于水分和氮素相对缺乏的内蒙古草原, 水分是限制小叶锦鸡儿根瘤菌侵染根系形成根瘤的关键因子。  

人工榆树林对温带草原植物多样性的影响

在样线和样方调查的基础上，研究了内蒙古四子王旗人工榆树林对温带草原物种多样性的影响.结果表明:榆树林对草原的物种多样性有明显影响.随榆树林树木密度的提高，林下草本植物的丰富度、均匀度和多样性等指数均呈降低趋势.靠近榆树林的草原群落的物种丰富度、均匀度和多样性等指数高于远离榆树林的草原群落.喜生于树林内部的草本植物有旱麦瓶，喜生于榆树林周边草原的草本植物有阿尔泰狗娃花、扁蓄豆、二裂委陵菜、赖草和糙隐子草等.可见，盲目排斥草原地区造林并非科学之举，应选择土壤水分相对丰富的地段营造适当规模的人工林，以促进草原地区的植物多样性保护.  

科尔沁沙地刺榆群落的结构特征

对科尔沁沙地刺榆（Hemiptelea davidii）群落的种类组成及其生态类型结构进行了调查.结果表明：研究区刺榆林不存在灌木层；其乔木层可划分为2个亚层，上、下层高度分别为4.05~7.86和2.05~3.20 m；林下共有32种草本植物，隶属13科27属，以禾本科、豆科和菊科为主；研究区有11个植被分布区型，其中，蒙古-东北-兴安-华北分布区型种类最多（34.38%），其次为东北-华北分布区型（12.5%）.在3个水分生态类型中，中生植物最多，占59.37%，中旱生类型和旱生类型分别占25%和15.63%.在6个生活型中，地面芽植物最多（31.25%）. 刺榆群落具有温带草原的典型生活型特征.  

形形色色的草原

提起草原,人们脑中往往会浮现出一望无际的绿色海洋、成群结队的牛羊和驰骋的骏马。而实际上,草原的面貌是多种多样的。决定草原形成与分布的最主要因素是降水,我国温带草原年降水量在200到450毫米左右,再低就成了荒漠。不同草原上的草高度不一,有的高于1米,形成"风吹草低见牛羊"的盛况,有的却难没脚踝,这也是由降水决定的。当然,草原植被也不仅仅是草,例如在稀树草原上的河流边,大树和灌木也是常见的。  

降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响

全球气候变化下降水时间的改变将深刻影响草原生态系统地上净初级生产力(ANPP),而草原生态系统ANPP是区域碳循环的重要过程.利用1998-2007年的SPOT-VEG NDVI数据并结合111个样点的ANPP地面样方调查数据,获得了内蒙古温带草原1998-2007年的ANPP区域数据,依此分析了中国内蒙古温带草原以及区域内的3种植被类型(荒漠草原、典型草原、草甸草原)降水时间对ANPP的影响.研究结果表明,对于整个内蒙古温带草原来说,一个水分年内(从上一年9月份到当年地上生物量达最大值时的8月份)影响ANPP较为重要的降水月份为2-7月份,其中,5-7月份降水尤为重要.具体到每个月降水的影响,研究发现,7月份降水最重要,而仍处于生长季的8月份降水相对于其他生长季降水作用最小;影响不同草地类型最重要的降水时期存在一定差异,对荒漠草原和典型草原地区来说,ANPP达最大值前3个月(5-7月份)的生长季降水最重要,而8月份降水影响较小,而草甸草原地区8月份和非生长季的3、4月份降水最重要,但各个降水时期降水对ANPP的影响都较荒漠草原和典型草原小,大部分地区降水对ANPP的影响不显著.