氮素对内蒙古典型草原羊草种群的影响

为了研究氮素对内蒙古典型草原植物种群的影响, 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 实施了长期的氮素添加试验。就两年来不同梯度氮素处理对羊草 (Leymuschinensis) 种群的影响进行了分析。结果表明, 氮素对羊草种群具有显著的调节效应, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群密度、种群高度、地上生物量、地下生物量、总生物量均显著增加, 羊草种群地下生物量 /地上生物量比值逐渐降低。氮素对羊草种群构件的生物量分配有显著影响, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群生物量向根茎的分配比例显著降低, 向叶片和根系的分配比例显著提高。羊草种群的相对密度和相对生物量也随着氮素梯度的增加而显著提高。     

氮素添加对内蒙古羊草草原净氮矿化的影响

为了更好地了解天然草原氮素矿化对全球氮沉降背景和草原施肥管理模式的响应, 从2000年起对内蒙古典型草原羊草 (Leymu schinensis) 群落开展了长期的氮素添加实验, 分别设置对照 (N0), 添加5gNH4NO3·m-2 (N1.75) 、30gNH4NO3·m-2 (N10.5) 和80gNH4NO3·m-2 (N28) 4个氮素添加梯度。2002年, 从相邻的同时进行施肥的两个生态系统类型, 即1979年围封的样地A和1999年围封的样地B进行土壤取样, 在最佳温度 (25℃) 和最适土壤湿度 (即60%田间持水量) 下进行5周的室内培养, 并用阶段性淋溶方法研究了氮素添加对土壤氮矿化动态的影响。在A和B两个样地内, 氮素添加都显著改变了土壤的累积氮矿化量。最高氮素处理N28对应于最低的累积氮矿化量, 而低氮素处理N1.75使得累积氮矿化量达到最高。在N0和N1.75处理中, 硝态氮的含量高于铵态氮;在N28处理中, 却表现出相反的趋势。氮素添加显著降低了土壤的pH值, 但累积氮矿化量与土壤pH值、有机碳和全氮均没有显著的相关性。大多数氮素添加处理水平在样地A具有比样地B更高的土壤累积氮矿化量。     

内蒙古羊草草原群落主要植物的热值动态

对内蒙古羊草草原主要植物种群的干重热值动态研究表明,热值随植物种类,植物部位,取样时植物所处物候期及气候条件的不同而变化,羊草草原主要植物种群地上部分热值的变动范围在15703－18141J／g之间,其中灌木小叶锦鸡儿（Caragang microphylla)的热值最高,禾草类植物的热值多数较高,而大多数杂类草的热值相对较低,主要植物种群地下部分热值的分布范围为15051－16410J/g。其中根茎型草地下部分热值较高。不同种类植物地下部分热值差异并不与地上部分一致,根茎型禾草地上、地下部分热值差异较小,而须根型植物差异较在,不同种群的植物地上部分热值随植物候期的不同而波动,其变化规律是与植物种群本身的生物学特性相联系的,不同植物种群热值的年际小 规律有所不同,羊草（Leymus chinensis)、大针茅（Stipa grandis)和洽草（Koeloria cristata)的年际热值波动相关显著。但与生长季降水量和生长季累积日照时数之间无明显相关性,在某种程度上,植物热值的 种内变化反映了植物生长状况的差异。     

内蒙古典型草原马粪分解特征

2008年6月-2009年9月,采用人工堆置于地表和埋入地下2种处理方法,研究了内蒙古典型草原马粪的分解特征.结果表明:在一块面积约47 hm2草场中,自由放牧100匹纯血马的情况下,马粪月输入量约为48.8 kg·hm-2,年输入量为277.1 kg·hm-2;人为控制的野外分解实验表明,马粪分解中质量损失主要发生在0～60d,损失率为45.0％,之后损失率变化较小;鲜马粪中有机物总量为77.0％,分解60d和330 d减少到48.7％和28.3％;鲜马粪中氮素以有机态为主,矿化和释放速度较慢;而磷素以无机态为主,释放速度较快.马粪埋入地下处理,可以消除风蚀和放牧牲畜践踏对粪块的破碎作用,同时改变了水蚀作用对粪中养分浓度的影响,但对有机质矿化无明显作用.     

内蒙古羊草草原植物种能量含量及其在群落中的作用

根据11a的野外实验对内蒙古羊草草原群落42种植物的能量含量（含灰分）及其在群落中的相对生物量进行了研究。不同植物种地上部分的能量含量在（13156±1141）J／g和（18141±527）J／g之间变动,所有物种的平均能量含量为（16899±840）J／g,种间变异系数4．9％。小叶锦鸡儿具有最高的能量含量。禾草的平均能量含量高于杂草。根据生活型和生长型,草本物种被进一步分组,能量含量从高到低的排列顺序为：高禾草（17717±92）J／g〉豆科植物（17228±433）J／g〉矮禾草（17250±218）J／g〉其余杂草（16784±529）J／g〉半灌木（16719±69）J／g〉1、2年生植物（15911±1759）J／g。42种植物的能量含量和它们在群落中的相对生物量存在显著正相关关系。根据它们在群落中的构成比例进行分组,以物种在群落中的相对生物量为权重,各组能量含量依次为：优势种（17740J／g）〉伴生种（17244J／g。）〉偶见种（16653J／g）。高能量含量的植物更具竞争力,在群落中通常占据优势地位,而低能量含量的植物竞争力通常较弱,构成草原群落的伴生种或偶见种。     

东北羊草草原耐盐碱植物的研究

东北羊草草原的耐盐碱植物主要有１０种,分别属于藜科、禾本科和菊科,其生态分布与土壤中的ｐＨ值和电导率有密切关系。在１０种耐盐碱植物中,碱蓬、刺沙蓬、角碱蓬、翅碱蓬、碱蒿和碱地肤具有较大的细胞膜透性和对Ｎａ＋、Ｋ＋的富集能力,是重要的耐盐碱植物,在治理退化草原的过程中,有重要的应用价值。     

内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统碳素循环研究

采用野外调查和模型预测方法相结合,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｔｒｉｎ．）Ｔｚｖｅｌ．）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了初步估计,研究了长期过度放牧对整个流域羊草草原土壤有机碳贮量的影响。结果表明：１）羊草群落净初级生产固碳量的多年实测平均值为（２３１．２５±７４．４１）ｇＣ·ｍ－２·ａ－１,向土壤中的碳素输入量为２２０．７５ｇＣ·ｍ－２·ａ－１,土壤呼吸量的模型预测值为（１８１．０３±４６．３２）ｇＣ·ｍ－２·ａ－１;２）该群落碳素输入略大于输出,其理论积累率为１９．８８ｇＣ·ｍ－２·ａ－１,实测积累率为３９．７２ｇＣ·ｍ－２·ａ－１;３）近４０年来,过度放牧致使锡林河流域羊草草原表层（０～２０ｃｍ）土壤的有机碳贮量下降了约１２．４％。     

东北羊草草原羊草种群生长与环境关系的研究

本文研究了东北单草草原单草种群的生长, 并利用灰色系统理论考查了环境因子对单草生长的作用规律. 结果表明:羊草种群的生长具有明显的季节进程, 7-8月份生长最快, 生长速率为0.20-0.403g/m²·d, 相对单草的生长. 土壤水解氮、速效钾、活性有机质、温度、pH值和有效磷具有较大的灰色关联度, 其中水解氮、速效钾和活性有机质是羊草生长的优势因子, pH值是限制因子. 羊草生长的最优模型为y=4.74x₁+6.15x₂+2.48x₃-73.64.     

内蒙古典型草原细菌群落结构的PCR-DGGE检测

用液氮冻融法和蛋白珠法对内蒙古典型草原土壤基因组DNA进行提取,用PCR—DGGE对细菌群落结构进行分析,并对主要的条带进行测序。发现蛋白珠法比液氮冻融法更能反应出实际的微生物群落结构和组成。内蒙古典型草原土壤细菌主要有5个分支：放线菌门（Actinobacteria）,变形菌门（Proteobacteria）的α、β及γ类群,拟杆纲门（Bacteriodetes）,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和酸杆菌门（Acidobacteria）。与基因库中进行比较后发现有4个序列和已知的细菌种类相似达到了99％以上。     

围栏禁牧对内蒙古典型草原群落特征的影响

采用样方法对内蒙古典型草原区围封26 a(E26)7、a(E7)2、a(E2)和未围封(G)样地的植物多样性、群落高度、盖度、地上与地下生物量进行实地调查分析,以研究围栏禁牧对草原植物群落特征的影响.结果表明:围封26a样地具有最高的丰富度指数和多样性指数,围封相对于放牧在一定程度上可以维持和保护植物多样性和丰富度.围封7 a样地的多样性指数与未围封样地(G)以及围封2 a样地(E2)无显著差异,说明放牧导致了该区植物多样性的降低,但围封并未显示出使其恢复的趋势;从自由放牧样地到围封样地,退化指示植物糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)以及一年生植物猪毛菜(Salsola collina)、刺穗藜(Chenopodium aristatum)等的比重和出现频率呈减少的趋势;围封2 a样地的地上现存量显著低于围封7 a样地,而围封26 a样地相对于围封7 a样地又表现出显著减小的结果.说明围封在一定时期内可显著提高草地生产力,但围封时间过长将不利于其维持较高的生产力.     

内蒙古地区羊草草原植被对温度变化的动态响应

 1981～1994年连续14年内蒙古羊草草原温度随时间变化结果显示,该区域温度变化具有不对称性,冬季最低均温升高明显,而最高温及平均温度无明显增加趋势。羊草草原气候的变化主要表现在冬季最低温的增加,而不是平均温度的增加。羊草群落的结构和功能对冬季最低均温变化的响应研究表明,随着冬季最低均温的升高,阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus)和冰草(Agropyron michnoi)的重要值及地上初级生产力将明显增加,而寸草苔(Cares duriuscula)则呈下降趋势,作为群落主要优势种的羊草(Leymus chinensis)和大针茅(Stipa grandis)及其它优势植物对冬季最低均温变化反应不明显。同时,群落的生物多样性指数(Simpson指数、Shannon-Wiener指数)、物种饱和度及地上初级生产力对冬季最低均温也均无显著相关,14年间冬季最低均温的变化并没有对群落的结构和功能产生明显影响。然而,因寸草苔和冰草等少数优势植物对冬季最低均温变化反应的敏感,温度变化的幅度增加或时间延续很可能造成少数优势种在群落中地位的改变,进而可能导致羊草群落结构和功能的变化。这表明在进行气候变化的模拟和模型研究时,不能仅简单地考虑平均温度增加的情况,而应确定主导影响因子,从而了解草原生态系统对全球变化的响应,选取适宜的模型参数。     

锡林河流域一个放牧羊草群落中碳素平衡的初步估计

 野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个放牧羊草（Leymus chinensis）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计,在此基础上对放牧情况下该群落的碳素收支进行了概算。结果表明：1）该群落中地上部净初级生产固碳量的两年平均值为78.2 gC·m－2·a－1, 根系碳素输入量的平均值为322.5 gC·m－2·a－1, 碳素输入总量为400.7 gC·m－2·a－1; 2）土壤净呼吸量为343.7 gC·m－2·a－1,家畜采食量为49.7 gC·m－2·a－1,动物（昆虫）采食量为14.7 gC·m－2·a－1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 gC·m－2·a－1,碳素输出总量为411.3 gC·m－2·a－1; 3）该群落中碳素输出略大于输入,净释放速率为10.6 gC·m－2·a－1,0～30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年。     

典型草原退化群落不同恢复演替阶段羊草种群空间格局的比较

羊草(Leymus chinensis)为典型草原群落的主要建群种之一, 在群落中扮演着重要角色。应用摄影定位法测定处于不同恢复演替阶段的羊草种群空间格局, 通过点格局、种群空斑、种群领地及种群领地密度等方法分析发现, 羊草种群在恢复演替过程中经历了种群增长和种群衰退的过程。在此过程中, 羊草种群数量出现最高点, 此点之前, 种群拓殖大于自疏, 种群整体增长; 此点之后, 种间竞争及种内竞争致使种群衰退, 而种间竞争占主导地位, 种内竞争相对较弱。羊草种群的增衰导致种群空斑发生变化, 从而引起种群格局类型发生相应的变化, 表现为在恢复21 a的群落中, 羊草种群在10 m×10 m的取样范围内表现出两种格局分布类型: 在0~4.85 m之间呈现聚集分布, 当尺度大于4.85 m时, 则表现为随机分布; 在恢复8 a的群落中, 羊草种群在10 m×10 m的取样范围内出现3种格局分布类型: 在0~3.01 m之间呈聚集分布, 在3.01~3.37 m之间为随机分布, 当尺度大于3.37 m时则表现为均匀分布; 在严重退化群落中, 羊草种群在整个10 m×10 m测定尺度上呈现聚集分布。由此可见, 羊草种群格局在恢复演替过程中是变化的, 这种变化主要由群落剩余资源驱动下的种群拓殖及种内种间竞争所致。     

松嫩平原盐碱化草地羊草的生长适应性及耐盐生理特性的研究

本文对不同程度盐碱生境下羊草的生物量及生理指标做了系统的分析研究。得出以下结论：羊草的生态分布幅度很宽,具有较强的适应盐碱生境的能力,在土壤的电导率为０．０７４─１．７４ｍＳ／ｃｍ,ｐＨ为８．４─１０．３土壤上均能正常生长。它对盐碱生境的适应性表现为大量吸收土壤中的无机离子和通过体内积累脯氨酸进行渗透调节。在土壤的电导率低于０．７ｍＳ／ｃｍ时,主要靠吸收无机离子进行调节,在土壤的电导率为０．７─１．２ｍＳ／ｃｍ时,靠脯氨酸积累和吸收无机离子共同进行调节。当土壤的电导率高于１．２ｍＳ／ｃｍ时,脯氨酸积累成为渗透调节主要因素。     

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。     

内蒙古典型草原群落实生苗动态对刈割和放牧干扰的响应

 该文通过刈割和放牧样地的实生苗动态观测,试图揭示刈割和放牧干扰对冰草(Agropyron cristatum)、克氏针茅(Stipa krylovii)和糙隐子 草(Cleistogenes squarrosa )等 3种禾草实生苗出生、存活和死亡季节动态的影响,以及这种效应是如何受气温和降水影响的。利用有重复测 量的方差分析,比较了不同刈割留茬高度(0、5和15 cm)与放牧处理之间在实生苗密度、死亡率和出现率的时间动态方面的差异。结果表明：3 种禾草的实生苗密度自5月下旬至8月中旬一直呈增加态势。刈割在一定程度上抑制了克氏针茅的实生苗出现率,原因可能是相对高大的克氏针 茅在前一年刈割时会被去掉相当多的生殖部分,其种子数量必然受到影响,导致实生苗出现率的降低。同时,刈割对相对低矮的糙隐子草实生 苗有正向效应 ,即促进其实生苗的出现,可能的原因是刈割使植被高度降低、植被稀疏,植被冠层以下至地面的光照较好、地温较高,同时位 于下层的糙隐子草受到的高大植株的竞争压力减小。生长季早期和晚期实生苗死亡率较高,这与这两个时期的干旱和低温有关,而自6月中旬至 7月初之间的死亡率小高峰也是先前的干旱少雨导致的。3种禾草实生苗的大规模出现几乎都在5～7月,这与该时期相对适宜的气温、地温和水 分条件有关。对实生苗更新相关过程 (如种子萌发、休眠、种子库存量等)进行更加深入细致的研究,将进一步揭示种子生产和有性繁殖在群落 过程中的作用。     

退化羊草草原在浅耕翻处理后植物群落演替动态研究

 在中国科学院生态中心草原站利用统计方法研究了退化羊草（Leymus chinensis）草原浅耕翻后群落演替规律。通过对18年数据的分析,结果表明：由于过度放牧而退化的羊草草原在浅耕翻处理后群落密度恢复较快,尤其是羊草与处理前相比已有很大变化,从而使群落得到了恢复。群落植物种的多样性、均匀性指数在这18年中均呈抛物线状分布。羊草、冰草（Agropyron michnoi）、变蒿（Artemisia commutata）、黄蒿（A．scoparia）、星毛委陵菜（Ｐotentilla　acaulia）的生物量与多样性指数和均匀性指数有显著的相关性。羊草的相对密度在第五年达到最高水平,然后逐渐下降,自第十五年后羊草的相对密度基本趋于平衡,其重要值呈单峰型曲线。退化羊草草原18年恢复过程可划分为4个阶段：第一阶段（1～3年）为根茎禾草+一、二年生杂类草群落,第二阶段（4～9年）为纯羊草群落 ,第三阶段（10～13年）为羊草+冰草+多年生杂类草过度型群落,第四阶段（14～18年）为羊草+冰草+丛生禾草、多年生杂类草群落。经过处理后18年的恢复演替,退化群落仍未恢复到原生群落,演替将继续进行。     

羊草＋大针茅草原群落退化演替机理的研究

通过比较退化与未退化典型草原群落中主要植物种的个体数量特征和根系分布的差异 ,在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场中国科学院草原生态系统定位研究站的实验样地上通过为期 11年 (1983～ 1993)对退化草原群落恢复演替过程中植物个体特征动态的监测 ,证明以节间缩短、叶片变短和根系分布浅层化为特征的植物个体小型化是在过度放牧所致草原退化中联系导因与结果的机理性中间环节。植物个体小型化使群落生产力水平下降 ;也使各个种群构建群落的功能衰退 ,并由此导致原来占据的资源空间被释放出来 ;释放出的资源诱使家畜不喜食的种群大量拓殖 ,从而出现优势种更替。因此 ,植物个体小型化现象及其生态学作用可以很好地揭示过牧条件下草原群落退化所表现出的生产力锐减和优势种更替特征的机理