荒漠草原脉动性降水格局及其时空变化特征——以达尔罕茂明安联合旗为例

全球变化背景下,荒漠草原降水格局受到不同程度扰动,识别荒漠草原变化环境下脉动性降水格局及其时空变化特征具有重要生态学和水文学意义。利用达尔罕茂明安联合旗位于不同雨量带的3个气象站1960—2013年日降水数据,分析荒漠草原地区降水格局及其时空变化特征。研究表明,研究区0—5 mm、5—10 mm和大于10mm降水事件及降水量所占的比例分别为77%—80.9%、11.5%—12.2%、7.6%—10.9%和25.2%—32.2%、21.9%—25.4%、42.4%—52.9%。不同等级降水事件日均降水量分别为1.2—1.3 mm/d、7.0—7.1 mm/d、17.8—19.2 mm/d。研究区降水量较降水日数具有更强的时空变异性,全年和生长季降水日数和降水量主周期在2.84—4.5a左右。研究区不同雨量带不同降水等级降水日数和降水量普遍呈增加趋势,尤以0—5mm小降水事件的增加为主。     

荒漠草原蝗虫群落空间格局的研究

应用种－面积关系模型,计算出宁夏荒漠草原蝗虫群落最小调查面积;通过２×２联列表,用点相关系数和相关系数公式对蝗虫种间分布关系进行分析,用模糊聚类法将调查蝗虫划分为４个类群;以６项聚集指标和新提出的混合度指数,对９种蝗虫种群及群落分布型进行了分析,用主成分分析法进行了排序归类。最后依据种群数量、混合度指数、分布型相似性提出群落格局的“主导分布型”新概念,认为宁夏束颈蝗种群分布型为宁夏荒漠草原蝗虫群落空间格局的“主导分布型”     

内蒙古北部荒漠草原啮齿动物的空间分布格局

内蒙古北部荒漠草原区地处荒漠与草原的过渡地带,是草原生态系统中较为独特的一种类型。该区不但植被类型独特,啮齿动物分布也有特殊性。因此,本文就荒漠草原中段的调查结果,对长爪沙鼠（Ｍｅｒｉｏｎｅｓｕｎｇｕｉｃｕｌａｔｕｓ）、赤颊黄鼠（Ｓｐｅｒｍｏｐｈｉｌ...     

草原生态系统生产力对降水格局响应的研究进展

全球变化背景下降水格局发生了显著改变,主要表现在年降水量、降水季节分配以及降水事件特征(单次降水事件雨量大小、两次降水之间的间隔时长和一年中降水事件的次数等)等几个方面,降水格局的改变将显著影响陆地生态系统功能,尤其是对生产力的影响.草原生态系统是对降水格局改变最敏感的生态系统之一,因此有必要了解草原生态系统生产力对降水格局响应的研究现状及存在的问题.本文首先综述了草原生态系统生产力对降水格局各个特征响应的国内外研究进展,进而从长期观测、控制试验、模型模拟3方面综述了目前降水格局对生产力影响的研究方法,最后从理论研究、研究方法两个方面提出了目前研究存在的问题以及未来的研究方向.本文将为预测草原生态系统如何响应未来气候变化以及在气候变化情景下进行草原生态系统管理提供重要科学依据.     

降水变化和氮沉降对荒漠草原两种多年生禾草凋落物分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的重要过程,在生物地球化学循环过程中发挥着重要作用。全球变化是影响凋落物分解的重要因子,其对生态系统养分循环的影响存在诸多不确定性。研究荒漠草原凋落物分解对氮沉降和降水变化及其二者交互作用的响应,是揭示这些不确定性、保护草原生态系统结构和功能的科学基础。以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,选取建群种短花针茅和优势种无芒隐子草两种植物凋落物,开展为期4年的长期分解实验,探究两种植物凋落物分解特征及养分释放规律。实验采用裂区设计,主区为自然降水（C）、增雨30%（W）和减雨30%（R）3个水分梯度,副区为0（N0）、30（N30）、50（N50）和100（N100） kg hm^-2 a^-1 4个氮素梯度。结果表明：（1）增雨和氮沉降促进荒漠草原凋落物分解,减雨反之,降水对两种凋落物影响具有差异,而氮沉降的作用不依赖于物种;（2）氮沉降缩短凋落物分解周期5.12%-14.82%,增雨与氮沉降交互缩短凋落物分解周期3.69%-28.75%;（3）降水始终有利于凋落物中碳、纤维素和木质素释放,而分解后期氮沉降对其影响不显著,凋落物分解后期主要受木质素分解速率控制。综上所述,影响荒漠草原凋落物分解的主要因素为降水,其次是氮素,二者对凋落物分解具有协同作用。     

内蒙古荒漠草原亚洲小车蝗的种群动态

2010—2011年于内蒙古乌兰察布市四子王旗格根塔拉草原对亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus(B.-Bienko)种群动态进行了研究。结果表明,亚洲小车蝗种群空间格局为随机分布;亚洲小车蝗于6月中旬开始孵化出土,1～3龄蝗蝻高峰期在6月中下旬至7月初,终见期在7月下旬;4～5龄蝗蝻于6月下旬始见,高峰期在7月上中旬,终见期在7月末;成虫于7月上旬始见,高峰期在7月中旬至8月下旬,终见期在9月上旬。应用最优分割法将亚洲小车蝗种群动态划分为3个阶段:(1)6月中旬,为蝗蝻开始出土期,数量稀少,空间格局为聚集分布或随机分布;(2)6月下旬至7月上中旬,为蝗蝻发生盛期,密度低时为随机分布,密度高时为聚集分布;(3)7月中下旬至9月上旬,为成虫发生期,空间格局为随机分布。     

荒漠草原生态系统景观格局变化及其对气候的响应

荒漠草原是荒漠与草原间的过渡带,生态系统非常脆弱,一旦被破坏,难以恢复。四子王旗荒漠草原作为内蒙古温带草原中最干旱的一个类型,其生态系统景观格局演变不仅关系到自身草原生态系统多样性,而且对邻近草原的生态功能恢复具有重要意义。本研究利用卫星遥感技术结合景观生态学理论和InVEST模型,评估了2003—2017年四子王旗生态系统景观格局和生境质量演变,并进一步选取草地生产力NPP作为关键生态系统参数,分析了四子王旗草原生态系统对气候因子的响应。结果表明：2003—2017年,四子王旗生态系统景观格局破碎化程度提升,优势斑块景观连接性进一步减弱,总体生境质量下降了约2%,表现出明显的区域差异;四子王旗NPP总体趋势是逐年降低,并呈现北少南多的空间分布特征;相较于气温,四子王旗草地NPP与累积降水的相关性更大,并且存在明显的滞后效应,滞后时间2.96个月。     

基于零模型的宁夏荒漠草原优势种群点格局分析

植物种群空间分布格局是多种生态过程综合作用的结果。明确植物优势种群个体的空间分布格局与形成机制有助于认识种群生态适应对策与群落多样性维持机制。以宁夏荒漠草原优势种群蒙古冰草、短花针茅、牛枝子和牛心朴子为研究对象,采用完全空间随机零模型分析其种群空间分布格局特征,并通过异质泊松零模型与泊松聚块零模型探讨生境异质性、扩散限制等因子在其空间分布格局形成过程中的作用。结果显示:(1)完全空间随机零模型下,4个物种在<4 m尺度范围内表现为聚集分布,随尺度增大,逐渐过渡到随机分布和均匀分布。(2)在排除生境异质性的异质泊松零模型下,蒙古冰草种群在整个研究尺度上表现为随机分布;牛枝子、短花针茅和牛心朴子种群仅分别在0—0.2、0.1—0.4 m与0—0.2 m尺度范围内发生偏离,表现为均匀分布与聚集分布,其他尺度均为随机分布。(3)在排除扩散限制的泊松聚块零模型下,所研究种群均表现为随机分布。综上,荒漠草原优势种群在小尺度范围内主要表现为聚集分布;生境异质性与扩散限制均是驱动其空间分布格局形成的重要因子,相对而言,小尺度空间范围内扩散限制的作用更为显著。     

放牧强度对短花针茅荒漠草原甲虫群落分布格局的影响

放牧对脆弱的荒漠草原生态系统有着重要影响,且随放牧强度及持续时间不同而变化。鞘翅目昆虫是环境监测与生物多样性变化的指示生物。利用巴氏罐诱法对短花针茅荒漠草原不同放牧强度草地的甲虫群落组成和多样性进行调查,探究放牧对荒漠草原甲虫群落的影响。结果表明:(1)步甲科、金龟科为短花针茅荒漠草原甲虫群落优势类群,埋葬甲科、芫菁科、拟步甲科和花金龟科为常见类群。(2)放牧强度增加不利于维持更多的捕食性甲虫;对照和轻度放牧样地可维持更多的腐食性甲虫。(3)甲虫数量随放牧强度增加而递减;群落多样性以重度放牧草地最大,轻度放牧草地最小;群落优势度为对照、中度、重度显著高于轻度放牧草地。各甲虫类群在不同放牧强度草地出现时间、高峰期均不同。(4)对照、轻度、重度放牧样地的甲虫优势类群群落结构不同于其他生境,但均与中度放牧样地存在相似性。轻度、中度、重度放牧样地的甲虫稀有类群群落结构不同于其他生境,但均与对照样地存在相似性。(5)甲虫群落个体数与植物群落物种丰富度、盖度、植物平均高度、生物量呈显著正相关。Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均与植物群落物种丰富度、生物量显著负相关...     

荒漠草原主要植物种间关系对降水年型变化的响应

该研究采用内蒙古短花针茅荒漠草原长期试验平台2004~2015年期间不同降水年型(丰水、平水、欠水)下的植被数据,分析研究区7个主要植物21个种对的种间关系及其对降水年型的响应;应用方差比率法确定物种间的总体联结性,基于χ^2检验测定种对间的联结性,采用联结系数AC判断种对间联结的正负,运用共同出现百分率PC、Ochiai指数、Dice指数分析种对相伴出现的几率,以明确荒漠草原主要物种间的关系,揭示降水对种群间相互作用的影响机制。结果表明:(1)样方内的平均物种数在平水年达到最大,主要物种的总体联结性在丰水年呈显著正相关、平水年呈不显著正相关、欠水年呈不显著负相关,表明年降水量的下降致使种对间的关系由共存为主转变为竞争为主。(2)降水年型的变化使部分种对间的联结性发生改变,丰水年正联结的种对占57.1%,平水年降至52.4%,欠水年降至33.3%,也表明干旱胁迫导致协同共存的种对数减少,相互竞争的种对数增加。(3)降水年型的变化主要影响狭叶锦鸡儿与其他物种的共同出现几率,并以平水年最大,而对其他种对间的正相互作用无影响。     

Seasonal dynamic changes in bacterial compositions in the Inner Mongolia desert steppe

Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) technique was employed to examine the seasonal dynamic changes in bacterial community composition in the Inner Mongolia desert steppe using specific primers F954 and R1369.Bright and reproducible bands were sequenced,and the phylogenic tree was constructed.The results show that the bacterial community composition changed between different seasons.The specific bands were different between the sampling sites with light and heavy levels of degraded grassland.Three main types of bacteria constituting the microbial community in the Inner Mongolia desert steppe belonged to the α,γ and δ-sub phyla of Proteobacteria,Bacteroidetes and Acidobacteria.The unculturable bacteria accounted for 69% of the whole bacterial community of the Inner Mongolia desert steppe.     

Seasonal dynamic changes in bacterial compositions in the Inner Mongolia desert steppe

Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) technique was employed to examine the seasonal dynamic changes in bacterial community composition in the Inner Mongolia desert steppe using specific primers F954 and R1369. Bright and reproducible bands were sequenced, and the phylogenic tree was constructed. The results show that the bacterial community composition changed between different seasons. The specific bands were different between the sampling sites with light and heavy levels of degraded grassland. Three main types of bacteria constituting the microbial community in the Inner Mongolia desert steppe belonged to the α, γ andgd-sub phyla of Proteobacteria, Bacteroidetes and Acidobacteria. The unculturable bacteria accounted for 69% of the whole bacterial community of the Inner Mongolia desert steppe.     

内蒙古草原大针茅群落地上生物量与降水量的关系

根据中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站在大针茅样地(面积500m×500m,地理坐标43°32′20″～43°32′40″N116°33′00″～116°33′30″E)的地上生物量与气候观测资料,利用SPSS分别进行大针茅群落地上生物量与年降水量、月降水量关键时期(4～6月份与6～8月份)降水量以及1～7月份总降水量的相关分析;对年降水量接近的1982、1983和1989年(分别为283.2mm,289.9mm,287.2mm)的地上生物量进行方差分析;运用积分回归模型模拟了降水的季节分配对群落生物量的影响。结果表明:(1)群落生物量的年际变化与年降水、月降水、关键时期降水(4～6月份和6～8月份)以及1～7月份降水量的变化没有显著的相关性(p>0.1);(2)在年降水量接近的年份,群落的地上生物量之间存在显著差异。降水量季节分配的变化对地上生物量的影响还有待于进一步研究。     

内蒙古荒漠草原牧户对气候变化的感知和适应

荒漠草原是气候变化影响的脆弱和敏感地区.荒漠草原的牧户主要依赖天然草原维持生计,正面临着严峻的气候变化挑战.本文采用问卷调查的实证分析方法,在获取内蒙古苏尼特右旗荒漠草原牧户对气候变化和极端气候事件感知和适应的第一手资料基础上,分析了荒漠草原牧户对气候变化趋势和极端气候事件感知和适应的现状与行为特征.结果表明:在降水稀少、气象灾害频繁发生的荒漠草原,干旱是影响范围最广、影响程度最深、发生频率最高的极端气候事件;牧户不仅对干旱的敏感度远高于其他极端气候事件,而且对大风、沙尘暴和大雪等极端气候事件的深刻感知伴随着对干旱的感知而产生;相对于长期气候变化的感知,牧户对短期气候变化趋势的感知更深刻、准确,并主要依据近10年气候变化的感知结果来判断较长期气候变化的总体趋势;牧户认为,气候变化在很大程度上影响了牲畜健康和草场产量,但牧户应对气候变化的行为相对单一,且多为自发性被动适应,缺乏行之有效的主动适应.     

内蒙古退化荒漠草原土壤细菌群落结构特征

用PCR-DGGE技术对不同退化程度荒漠草地土壤细菌群落结构的分析表明:不同退化草地土壤细菌群落结构发生了明显的变化。2006年夏季,不同退化草地土壤细菌的Shannon-Weaver指数随退化程度的加剧呈降低趋势,由高到低依次是:轻度退化、中度退化和重度退化草地。2007年夏季多样性指数随退化程度的加剧呈先降低后增加的趋势,由高到低依次为:轻度退化、重度退化和中度退化。对17个克隆进行了序列测定所得到的16SrDNA在数据库中的登录号为:EU327142-EU327157和EU327164。将其与Genbank数据库中的序列进行比对,结果表明这些序列与已知序列的相似性均在95%-99%之间。系统发育分析结果表明,内蒙古荒漠草地土壤主要细菌隶属于以下几个分支:拟杆菌纲(Bacteroidetes),酸杆菌纲(Acidobacteria),变形菌纲(Proteobacteria)的γ、δ类群和厚壁菌纲(Firmicutes)。其中,拟杆菌纲所占的比例为47%左右,为优势种。     

短期增温和增加降水对内蒙古荒漠草原土壤呼吸的影响

利用红外辐射增温装置模拟短期持续增温和降水增加交互作用对内蒙古荒漠草原土壤呼吸作用的影响, 结果表明: 土壤含水量对月土壤呼吸的影响显著大于土壤温度增加的影响, 生长旺季的月土壤呼吸显著大于生长末季; 土壤温度和水分增加都显著影响日土壤呼吸, 但二者的交互作用对土壤呼吸无显著影响。荒漠草原7‒8月平均土壤呼吸速率为1.35 μmol CO₂·m ^-2·s ^-1, 7月份为2.08 μmol CO₂·m ^-2·s ^-1, 8月份为0.63 μmol CO₂·m ^-2·s ^-1。土壤呼吸与地下各层根系生物量呈幂函数关系, 0‒10 cm土层的根系生物量对土壤呼吸的解释率(79.2%)明显高于10‒20 cm土层的解释率(31.6%)。0-10 cm土层的根系生物量是根系生物量的主体, 根系生物量对土壤呼吸的影响具有层次性。在未来全球变暖和降水格局变化的情景下, 荒漠草原土壤水分含量是影响生物量的主导环境因子, 而根系生物量的差异是造成土壤呼吸异质性的主要生物因素, 土壤含水量可通过影响根系生物量控制土壤呼吸的异质性。     

内蒙古荒漠草原防风固沙服务变化及其驱动力

荒漠化是内蒙古荒漠草原面临的最严重的生态环境问题之一,而风蚀则是造成土地退化的主要因素。采用修正风蚀方程（Revised wind erosion equation,RWEQ）定量评估了内蒙古荒漠草原2000和2017年的固沙量,并结合土地利用、降水、风速、植被覆盖度数据分析了该区域防风固沙服务的影响因素。结果表明：内蒙古荒漠草原的防风固沙服务表现出明显的空间异质性,不同土地利用类型提供的防风固沙服务有所差异,其中高覆盖度草地的固沙量相对较高。总体来说,2000年固沙量与降水、风速、植被覆盖度均为正相关,2017年固沙量与降水为负相关,与风速和植被覆盖度为正相关。2000-2017年内蒙古荒漠草原固沙物质总量增幅为53.95%,其中9.65%来源于土地利用变化区域,土地利用方式发生变化的面积占研究区总面积的5.6%。2000-2017年土地利用变化以林地的恢复、建设用地的扩张以及不同覆盖度间草地的转换为主。2000-2017年,风力因子的分布模式对防风固沙服务的空间分布变化的影响较大。总的来说,土地利用变化对内蒙古荒漠草原的防风固沙服务有一定的增强作用,防风固沙服务的空间分布在时间上的变化主要受气候因子的影响。     

内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析

利用半方差函数分析法对内蒙古荒漠草原生长盛期(6—8月)的植被盖度时空变异特征的研究表明,荒漠草原生长盛期的植被盖度半方差函数形态符合指数模型,但函数曲线的形态和各参数在不同月份变化较大。其中,6月的植被盖度变程最大,达到100 m;7月植被盖度的半方差函数形态具有巢式等级结构;8月植被盖度的变程最小,仅为15 m,但空间变异程度最高。3个月的结构比介于72%—85%,具有较强的空间自相关。各向异性分析表明,6月植被盖度在135°方向的半方差函数值明显低于其它3个方向(0°、45°、90°),具有各向异性特征;而7月和8月植被盖度的各向异性比接近于1,表现为各向同性。研究结果表明,荒漠草原植被盖度空间异质性的时间动态不容忽视,在野外采样或制图时,要根据时间合理控制采样范围。