放牧对短花针茅荒漠草原植物多样性的影响

放牧干扰对草原植物多样性影响机制是放牧生态学研究的核心问题。以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗的短花针茅荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,系统研究了放牧调控下植物多样性随组织尺度转换的影响,为荒漠草原植物多样性尺度推绎提供理论基础。结果显示:1)现存草地物种数未放牧最高,适度放牧次之,重度放牧最低,差异体现在多年生杂类草和一年生草本2个功能群上,且各功能群的权重基本不受放牧强度影响;2)群落尺度,放牧强度没有显著影响丰富度指数,未放牧小区的植物Simpson生态优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数与Pielou均匀度指数大于适度放牧小区,显著大于重度放牧小区(P0.05);功能群尺度,多年生禾草与一年生草本的多样性指数对放牧无显著响应,多年生杂类草的多样性指数未放牧小区最高,适度放牧小区次之。3)Godron群落稳定性指数显示,适度放牧的小区稳定性高于未放牧小区和重度放牧小区。研究表明,放牧强度的上升使短花针茅荒漠草原不同组织尺度植物多样性降低,但群落稳定性结果显示适度放牧的草地表现出了更高的稳定性,植物多样性与稳定性的权衡将是合理制定区域科学放牧强度的重要途径。     

放牧对短花针茅荒漠草原建群种与优势种空间分布关系的影响

采用多种分析方法探讨放牧对短花针茅荒漠草原建群种与优势种无芒隐子草、碱韭的种群空间分布关系的影响.结果表明: 短花针茅+无芒隐子草+碱韭群落的景观特征主要由草原的土壤理化性质和种群的固有属性决定.自由放牧导致的空间分布的变异程度为碱韭>无芒隐子草>短花针茅.自由放牧对短花针茅和碱韭密度的影响显著,但对无芒隐子草影响不大.随着无芒隐子草密度的增加,自由放牧区短花针茅密度呈现增大趋势,而围封区短花针茅种群密度呈现先增大后减小的趋势;自由放牧区和围封区内短花针茅密度均随碱韭密度的增加而减小.表明植物种群种间关系存在密度效应,在受到外界干扰的情况下,密度效应可能消失;因植物种对或干扰条件不同,植物种间关系可以有多种表现形式.     

短花针茅荒漠草原植物地上地下生物量对载畜率和降水的响应

该研究于内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗农牧科学院基地进行,试验采用完全随机区组设计,3个区组内各自设置了对照(CK)、轻度载畜率(LG)、中度载畜率(MG)、重度载畜率(HG)处理,在每个载畜率试验小区内随机设置了4个降水梯度(自然降水、减少50%降水、增加50%降水、增加100%降水),在短花针茅荒漠草原不同载畜率试验基础上模拟降水试验,分析植物地上地下生物量对载畜率和降水变化的响应特征。结果表明:(1)4种载畜率基础上增加50%降水,短花针茅荒漠草原的植物种数显著高于减少50%降水(P0.05),但与增加100%降水无显著差异;轻度载畜率下增加50%降水时物种数最多。(2)轻度、中度载畜率下增加50%降水地上生物量显著高于减少50%降水和自然降水,但与增加100%降水无显著差异;水分改变均没有使围封、重度载畜率地上生物量出现显著变化。(3)随着载畜率的增加,根系现存量随着土层的深度增加而逐渐降低,水分增加使得根系现存量出现降低趋势。(4)根系现存量与地上生物量呈一次函数极显著正相关关系(R=0.92,P0.01)。     

不同尺度下荒漠草原建群种短花针茅的空间分布对载畜率的响应

为探讨不同尺度下短花针茅种群密度空间分布对载畜率的响应特点及差异,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原建群物种短花针茅为对象,分析了不同尺度(1 mx1 m小尺度和5 mx10m中尺度)下对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种处理短花针茅种群的空间异质性.结果表明:与小尺度相比,中尺度的对照与轻度放牧下短花针茅种群密...     

草甸草原羊草茎叶功能性状对长期过度放牧的可塑性响应

植物对不同功能性状进行权衡, 通过表型可塑性达到对异质生境的适应是植物的一种生态对策。羊草(Leymus chinensis)是欧亚温带草原东缘的主要优势植物, 研究其对放牧的表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有代表意义。该文以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为例, 通过设置不同放牧压力与围封的长期试验, 研究了羊草茎叶功能性状对放牧的可塑性响应模式。结果表明: 1)与长期围封相比, 长期放牧导致羊草茎叶性状显著小型化, 其中, 株高和个体地上生物量分别降低76.82%和89.88%, 但3年短期围封对茎性状影响不显著, 说明羊草表型矮小化现象具有一定的保守性; 2)通过排序构建羊草性状可塑性变化谱, 发现茎质量、总质量、茎高、株高、叶面积等为对放牧响应的敏感性状, 而叶片数、茎粗、叶宽等较为稳定, 为惰性性状; 3)放牧干扰下, 羊草性状可塑性程度与其变异性之间符合y = y₀ + ae^bx拟合关系, 随着植物性状的响应强度增大, 其变异性增强; 4)偏最小二乘法分析发现茎长、株高、叶面积、叶长等性状的投影重要性指标大于1, 对地上生物量变化的解释率为68.6%, 是导致长期放牧下羊草个体生物量降低的主要因子。研究认为, 矮化型变是羊草的避牧适应对策, 在亚稳态下, 通过不同性状的权衡, 充分利用环境资源完成其生活史。     

施肥对内蒙古短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

2012年在内蒙古短花针茅荒漠草原设置了3个N肥水平（2.5、5和10 g N·m^-2）的不同NPK配施样地,并以未施肥样地为对照(CK),采用LI 8100土壤碳通量测量系统测定了样地中土壤呼吸速率的日动态和季节变化,分析土壤呼吸速率与环境因子的关系.结果表明: 在植物生长旺盛期(8月),3个N肥水平中,10 g N·m^-2处理的土壤呼吸速率显著高于其他处理,5和2.5 g N·m^-2处理的土壤呼吸速率与CK无显著差异.在植物生长初期和中期(5—9月),施P肥有利于提高土壤呼吸速率.施肥并未改变荒漠草原土壤呼吸的日动态和季节变化特征.各处理日变化最高值和最低值分别出现在10:00—14:00和03:00—05:00;季节动态的峰值均出现在8月.土壤呼吸速率与5 cm土壤温度及0～10 cm土壤含水量显著相关,其决定系数分别在0.40～0.58和0.51～0.70,说明表层土壤含水量是制约土壤呼吸变化的主要环境因子.     

长期不同放牧强度下荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)叶片解剖结构变化

植物叶片解剖结构随放牧强度的变化而发生变化。以短花针茅荒漠草原长期(19年)固定监测放牧样地为研究区,以建群种短花针茅叶片作为实验材料,测量不同放牧强度(对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG))下短花针茅叶片保护组织、输导组织、机械组织、同化组织有关的14个解剖结构指标,分析短花针茅叶片解剖结构随长期不同放牧强度的变化,从生理角度探讨荒漠草原植物对长期放牧的适应及响应。研究结果表明：(1)叶片层次上,短花针茅通过增加其叶片横切面面积和叶厚度去适应放牧干扰;(2)保护组织方面,与对照区相比,重度放牧区角质层厚度增加,但未达到差异显著性(P>0.05),角质层厚度占叶厚度比例随放牧强度的增加整体呈增加趋势;(3)输导组织方面,木质部面积随放牧强度的增加呈下降趋势,而韧皮部面积、主导管面积、维管束面积等指标均随放牧强度的增加呈增加趋势,但没有达到显著性(P>0.05);(4)机械组织方面,厚壁组织面积和厚壁组织占叶面积比例均随放牧强度的增加呈增加趋势;(5)同化组织方面,随着放牧强度的增加,短花针茅叶片叶肉组织面积显著增加(P<0.05)。可见,...     

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...     

短花针茅荒漠草原α多样性对绵羊载畜率的响应

以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,采用巢式样方法分析在不同绵羊载畜率下草地的α多样性以及物种组成的变化,探讨荒漠草原生态系统在放牧利用下α多样性对载畜率的响应。结果表明:物种数和α多样性指数随着载畜率的升高而下降。放牧会减少群落非优势物种的相对多度,非优势物种能够反映α多样性。40 m~2为短花针茅荒漠草原多样性研究的最佳取样面积。种-面积关系以及α多样性指数-面积关系符合对数增长模型:y=aln(x)+b。随着取样面积尺度的增加,α多样性指数沿载畜率梯度差异性逐渐增大,在取样面积为0.16 m~2到0.64 m~2时可以体现中、高载畜率和零、低载畜率水平间的差异性,在160 m~2时可以体现各载畜率水平之间的差异显著性。     

不同放牧强度下短花针茅荒漠草原植被的空间异质性

分析不同放牧强度下植物群落中物种的空间分布特征, 有助于阐明群落在放牧胁迫下的演替规律。该研究基于幂函数法则, 探讨了不同放牧强度下短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原群落植物的频率和空间异质性。结果表明: 不同放牧强度下物种空间分布与幂函数法则能很好地吻合; 不同物种空间异质性具有特异性, 随着放牧强度的增加, 提高群落空间异质性的物种分别由无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)、短花针茅、银灰旋花(Convolvulus ammannii)等多个物种逐渐转变为以无芒隐子草、短花针茅为主的少数物种, 同时, 物种空间异质性大于群落空间异质性的物种数逐渐减少。     

大型土壤动物群落对短花针茅草原荒漠化过程的响应

土壤动物是草地生态系统的重要组分,对维持草地生态系统结构与功能的稳定性具有重要作用,研究土壤动物群落对草地荒漠化的响应有助于揭示地下与地上生态过程的联系,全面认识荒漠化的本质。选取鄂尔多斯高原西部未荒漠化(Ⅰ)、轻度荒漠化(Ⅱ)、中度荒漠化(Ⅲ)、重度荒漠化(Ⅳ)及极重度荒漠化(Ⅴ)5种短花针茅荒漠草原生境,采用手拣法对大型土壤动物群落进行了野外调查。共获得1门2纲6目25个土壤动物类群,优势类群为蚁科和金龟子总科幼虫,常见类群8个。结果显示,短花针茅荒漠草原大型土壤动物群落具有温带草原土壤动物群落的基本特征。在荒漠化进程中,大型土壤动物群落优势类群(蚁科和金龟子总科幼虫)未发生变化,但群落总个体密度和类群数显著下降(P0.01,P0.01),群落香浓多样性、丰富度和均匀度降低(P0.01,P0.01,P0.05),群落结构趋于简单。不同荒漠化生境土壤动物群落显示出明显的退化梯度,各土壤动物类群的分布揭示了它们对生境因子的偏好和响应模式的差异。短花针茅草原荒漠化对土壤动物垂直分布的影响具有由个体到类群、由表土层到下层的变化规律,但未改变土壤动物分布的表聚性。荒漠化导致的食物资源减少是蚁科动物个体密度变化的主要原因,轻度荒漠化(Ⅱ)最适宜蚁科动物生存,土壤全氮、有机质和地上生物量对步甲科和象甲科幼虫个体密度影响较大,重度荒漠化(Ⅳ)和极重度荒漠化(Ⅴ)生境将严重影响步甲科和象甲科幼虫的生存,但对金龟子总科和蜘蛛目动物个体密度影响不大。土壤动物与生境因子、生境及荒漠化进程之间的关系综合反应了草地生态系统退化过程。     

短花针茅荒漠草原物种多样性及生产力对长期不同放牧强度的响应

以内蒙古四子王旗短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,从植物个体尺度入手,通过2016年野外群落调查试验,对荒漠草原不同放牧处理[载畜率分别为0(CK)、0.91(LG)、1.82(MG)、2.71(HG)羊/(hm2·a-1)]下的物种组成、植物多样性与生产力的关系进行分析,以揭示荒漠草原群落中的物种组成、物种多样性及其功能群多样性对不同载畜率的响应机制。结果表明:(1)对照区的植物种最多,有13科30种,轻度放牧区只比对照区少野韭(Allium ramosum)1种植物,而中度放牧区和重度放牧区的植物种分别较对照区减少了30%和40%,其中减少的物种大多属于多年生杂类草与多年生根茎禾草两大功能群。(2)多年生丛生禾草在植物群落中占比始终最大(29%~78%),且随着载畜率的增加而增加,而其他功能群均随载畜率增加呈减小的趋势。(3)两种多样性指数中,除了功能群多样性的Margalef丰富度指数,其他多样性指数均在对照区达到最大值,且大小依次为对照轻度中度重度放牧区。(4)物种多样性的3个α多样性指数与草地生产力存在显著正相关关系,功能群多样性指数则与生产力无相关关系。研究认为,长期放牧使得荒漠草原群落结构趋于简单化,使多年生丛生禾草形成优势单种;且载畜率的增加使得短花针茅荒漠草原植物的多样性及生产力均显著下降,高水平的多样性会导致高水平的草地生产力,比较2种多样性指数指标,物种多样性指标对荒漠草原生产力的贡献更大。     

不同载畜率下短花针茅分蘖数量对内源激素浓度的响应

放牧是荒漠草原最主要的利用方式之一,载畜率的变化严重影响着植物的生长发育;而内源植物激素是调节植物生长发育的开关,且植物在不同的生长发育阶段具有不同的生理要求和环境适应能力。通过测定放牧条件下短花针茅(Stipa breviflora)分蘖叶内源激素的变化,研究短花针茅分蘖生长对放牧的响应,并分析了分蘖数量受内源激素影响的机制。结果表明,(1)内源激素与载畜率之间存在显著二次相关关系,说明放牧能够显著增加内源激素的浓度(P0.05),但这种相关只存在于中、小株丛的短花针茅中。(2)其次,放牧能够在一定程度上影响短花针茅植株个体分蘖的数量(P0.05),重度放牧是增加短花针茅植株个体分蘖数量最显著的载畜率。(3)过高浓度的生长素(IAA)会抑制短花针茅的分蘖数量(P0.01)。而细胞分裂素(CTK)与短花针茅的分蘖数量之间尚未发现相关关系。     

放牧对荒漠草原克氏针茅种群和土壤生态化学计量特征的影响

该研究选取内蒙古荒漠草原,设计无牧区(NG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)3个处理,测定分析不同放牧强度处理5年后,优势植物克氏针茅以及土壤的C、N、P营养元素的化学计量特征及其协同关系,以揭示放牧生态系统养分循环的影响机制,为区域草地的利用以及修复提供理论依据。结果表明:(1)轻度放牧下荒漠草原的物种多样性均显著高于中度和重度放牧条件(P<0.05)。(2)土壤中C、N含量以及C∶N、N∶P、C∶P,均随着放牧强度的增加呈先升高后降低的变化趋势,土壤P含量随放牧强度的增加而升高。(3)随放牧强度增加,克氏针茅地上部分C含量降低,N、P含量以及N∶P先升高后降低,C∶P则先减少后升高;克氏针茅地下部分的C、N含量以及N∶P一直呈增加的趋势,P含量先减少后升高,而C∶N、C∶P则是与P含量规律相反。(4)与地上部分各元素含量相比,克氏针茅地下部分各元素含量及其比值与土壤中各元素含量的相关性更高,说明放牧条件下荒漠草原优势植物的根系与其所处的土壤环境具有一定的协同变化能力。     

宁夏荒漠草原优势植物生长及生物量分配对放牧干扰的响应

于2011年植物生长旺季(8月)在围封禁牧(NG)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)区分别随机选取荒漠草原优势植物甘草(Glycyrrhiza uralensis)和牛心朴子(Cynanchum komarovii)各15株为研究对象,对比分析其生长特征、各植物构件生物量及生物量资源分配差异对不同放牧强度的响应机制,为退化草原的恢复演替提供依据。结果表明:(1)甘草株高和地径、牛心朴子株高均随放牧强度的增加呈先升高后下降的趋势,而且均在轻度放牧条件下最高,重度放牧时则显著降低。(2)甘草和牛心朴子的总生物量、茎生物量和叶生物量随着放牧强度的增加呈先升高后降低的趋势,且不同放牧强度间差异显著;甘草和牛心朴子根系生物量随放牧强度的加强变化趋势不同。(3)甘草和牛心朴子生物量分配的总体格局为:根叶茎;随着放牧强度的增加,甘草根生物量比呈先升高后降低趋势,茎生物量比呈下降的趋势,叶生物量比呈上升趋势,而牛心朴子根生物量比呈先下降后升高的趋势,茎生物量和叶生物量呈先增加后下降的趋势。研究认为,不同放牧强度下两种植物形态可塑性和生物量分配格局的差异反映出植物生态适应策略的不同。     

水、氮控制对短花针茅草原土壤呼吸的影响

在自然条件下,采用自动CO2通量系统(Li-8100,Li-COR,Lincoln,NE,USA)野外测定短花针茅(Stipa breviflora)草原土壤呼吸速率,并通过回归方程分析不同水分梯度和氮素添加与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:(1)短花针茅草原整个生长季,增雨显著提高土壤呼吸速率(P0.05),土壤呼吸速率峰值出现在温度适中,土壤含水量最大的时期(8月初)。(2)从整个生长季来看,相同降雨量下,氮素添加对土壤呼吸速率增加有抑制作用,但在降雨较少的时(5月末到6月中旬,0月份),氮素添加对土壤呼吸速率有较少的促进作用。(3)土壤含水量和土壤呼吸速率的函数模型中一元二次函数模型明显优于线性、指数等模型。一元二次模型能更好地说明土壤呼吸速率的实际变化。     

克氏针茅草原植物叶片性状对放牧强度的响应

放牧干扰是影响草地植物性状的方式之一,植物叶片性状能够客观反映植物对生长环境的适应性.本文以呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度的样地为研究区,探讨叶片性状间的相互关系及在不同放牧梯度上和不同生活型功能群之间的变化规律.结果表明:克氏针茅草原植物的主要叶片性状在不同生活型植物之间差异均不显著,但是各个性状之间的相关性较强.在放牧梯度上,重度放牧样地上叶片磷含量和氮磷比值与中度放牧区和轻度放牧区有显著差异;在生活型功能群分类中,放牧对多年生杂草的叶片磷含量和氮磷比值有显著影响,表明多年生杂草对放牧较为敏感,重度放牧改变了植物养分利用策略.合理放牧可以改善克氏针茅草原植物养分性状并有利于遏制草原的退化.     

载畜率对内蒙古荒漠草原冷蒿种群资源分配格局的影响

研究植物的资源分配格局以揭示其对环境变化的响应机制有重要的生态学意义。以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)草原冷蒿(Artemisia frigida)种群为研究对象,设置4个载畜率水平的随机区组试验,由冷蒿地上、地下及各构件生物量的变化入手,探讨了载畜率对该种群资源分配格局的影响规律,为退化草地的恢复及合理的放牧管理提供参考。结果表明:(1)冷蒿种群的高度随载畜率的增大而显著降低(P0.05),中度与重度放牧显著降低了该种群的盖度(P0.05),轻度放牧使该种群密度显著增加(P0.05);(2)地上、地下生物量及总生物量均随载畜率的增加而显著降低(P0.05),3a的年际效应及载畜率与年际的互作效应对总生物量、地上和地下生物量的影响差异均显著(P0.05);(3)生物量分配的总体格局是根茎叶花/果,且各构件的生物量均随着载畜率的增加而减少;(4)各构件的生物量分配比例对载畜率的响应不同,中度与重度放牧显著增大了生物量在根的分配(P0.05),茎的生物量分配在轻度放牧显著增加,重度放牧显著降低(P0.05),轻度与中度放牧显著促进了叶的生物量分配(P0.05),花/果的生物量分配随载畜率的增加而显著降低(P0.05);(5)随着载畜率的增大,冷蒿的有性繁殖能力减弱,而无性繁殖能力增强。