放牧对草地昆虫多样性的影响研究进展

在草地生态系统中,大型草食动物放牧是重要的管理方式之一,对草地生物多样性起着关键的驱动作用。昆虫是草地生态系统中生物多样性的重要组成成分,对生态系统的食物网结构以及其功能与稳定性起着关键作用。已有研究结果表明,大型草食动物与昆虫存在密切联系,放牧对草地昆虫多样性或有正向、或负向、或无明显作用,这依赖于放牧管理方式、昆虫类群以及草地类型。放牧必然通过直接(采食、践踏或粪尿)或间接(植物群落组成或植被结构)作用对昆虫多样性产生显著的影响。当前,关于大型草食动物放牧对草地昆虫多样性影响研究较多,但是,从研究系统性、深入性和延续性来说还存在一定问题。本文在综述国内外对放牧对草地昆虫多样性的影响研究基础上,提出了今后的研究方向,对于理解放牧管理的草地昆虫多样性变化规律,以及为积极探索维持草地昆虫多样性的长期有效的科学管理措施提供理论指导。     

放牧对草地枯落物分解和土壤动物群落及其相互关系的影响

在草地生态系统中,枯落物作为介导土-草界面过程的重要环节,主要调控地上-地下生态系统物质循环与能量流动,其分解对土壤食物网和土壤生物营养结构具有显著影响。土壤动物是枯落物与土壤之间物质循环与能量流动的重要媒介,是枯落物分解与养分释放过程的主要调节者。近年来,国内外学者对枯落物分解与土壤动物多样性的研究逐步深入,取得大量的研究成果。本文通过综述国内外文献,从放牧对枯落物分解过程的影响、放牧对土壤动物的影响及放牧对枯落物分解与土壤动物关系的影响等三个方面,总结分析了放牧通过采食、践踏和排泄行为改变枯落物分解,间接影响土壤动物多样性,从而降低了土壤微食物网的复杂性。另外,食草动物对草地枯落物分解和土壤动物关系的影响复杂,且这种关系往往对放牧强度、放牧季节、家畜种类等做出响应,进而会影响到整个生态系统的结构和功能。     

天山北坡中段草地生态系统多功能性对放牧的响应

生态系统多功能性(EMF)是指生态系统能够提供多种服务和功能的能力。放牧是草地资源实现开发和利用的主要途径之一,但草地EMF对放牧干扰的响应尚不明确,且其驱动因子仍不清楚。以天山北坡中段草地生态系统为研究对象,基于野外植物群落调查和室内土壤理化性质分析以及微生物高通量测序,探讨轻度放牧、重度放牧和未放牧处理下草地EMF的变化规律。结果表明,(1)相较于重度放牧,轻度放牧显著提高草地生产力、土壤碳养分、土壤氮养分、土壤磷养分、土壤钾养分等生态系统单一功能以及多功能性(P<0.05)。(2)线性拟合结果表明,草地生态系统单功能和多功能性与植物Shannon-Wiener指数、土壤细菌Shannon-Wiener指数、土壤真菌Shannon-Wiener指数、土壤含水量之间呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤容重呈显著负相关关系(P<0.05)。(3)通过结构方程模型总体来看,放牧能够直接对EMF产生负向效应,也可通过植物多样性和土壤细菌多样性及其二者之间的相互作用间接地对EMF产生负向效应,并且同时考虑多个生态系统功能对放牧的响应可以更好的反映整个生态系统的变化。研究强调了植物群落多样性和土壤微生物群落多样性对维持草地生态系统功能及多功能性的重要性,轻度放牧处理是更好地保护生物多样性及维持草地EMF的可行策略,该结果揭为合理制定天山北坡中段草地生态系统的可持续经营和管理提供了理论参考。     

放牧后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落结构与多样性

以中国科学院奈曼沙漠化研究站为依托,对不同放牧强度后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落进行了调查,分析了土壤节肢动物群落结构及其多样性变化,探讨了植被和土壤环境对土壤节肢动物群落的影响.结果表明: 无牧草地土壤动物种类丰富,个体数量较多,多样性最高;中牧后恢复草地土壤动物个体数量少,但主要类群较多,分布较均匀,多样性较高;重牧后恢复草地土壤动物主要类群少,但个体数量多,多样性较高;而轻牧后恢复草地土壤动物分布均匀性最差,多样性最低.植物个体数、高度及盖度和土壤酸碱度是影响不同放牧强度后恢复草地土壤动物种类和个体数量分布的主要因素.说明沙质草地经过12年的围封可以一定程度上恢复土壤动物群落,而放牧干扰对土壤动物群落的负面影响是长期的.     

放牧对全球草地生态系统碳氮磷化学计量特征影响的Meta分析

为明确全球尺度下放牧管理措施对草地生态系统碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,提高草地生态系统管理水平,本研究选取国内外83篇中英文文献进行Meta分析,并通过亚组分析探讨了放牧家畜组合(羊单牧、牛单牧和牛羊混牧)和放牧强度(轻度、中度、重度)对草地生态系统叶片、凋落物、根系,以及土壤C、N、P化学计量特征的影响。结果表明: 放牧会显著降低叶片和凋落物C含量、C/N、C/P,增加N、P含量及N/P;显著降低根系和土壤C、N含量,C/P和N/P,增加P含量和C/N。叶片、凋落物化学计量特征变化对牛、羊单独放牧响应更为明显,而根系、土壤化学计量特征变化则对混牧响应更为明显,重度放牧会对草地生态系统化学计量特征产生更大的影响。放牧会降低土壤N含量,增加P含量,表明放牧对草地N、P含量的影响路径不同。进一步研究N、P含量变化对放牧活动不平衡响应机制,将放牧方式、强度的影响纳入草地生态系统预测、管理模型,能够有效提高草地生态系统管理水平。     

Species turnover drives grassland community to phylogenetic clustering over long-term grazing disturbance

放牧通过改变草地群落物种组成和生物多样性,进而影响草地群落结构,对草地生态系统服务和功能产生深远的影响。然而,有关系统发育多样性和系统发育群落结构对长期放牧干扰的响应和适应的研究仍然很少,尤其是对于分布在极端环境中的生态系统。我们在青藏高原高寒草地上开展了多放牧强度的试验,探讨放牧干扰对植物系统发育多样性和群落结构的影响。研究发现,放牧干扰增加了植物群落的物种丰富度,促进了群落物种周转,从而改变了群落物种组成。低强度放牧对系统发育多样性和群落结构没有显著影响,而高强度放牧促使群落结构由分散向聚集变化。高强度放牧通过强烈的环境过滤作用,选择了一些耐牧的草地植物物种。在高强度放牧条件下,草地群落的聚集结构由近缘种的入侵和远缘种的丢失共同驱动。在植物功能性状水平上,我们发现与低强度放牧相比,高强度放牧通过改变根系深度对物种入侵产生影响,在很大程度上提升了物种的入侵性。我们的研究强调,仅仅利用物种丰富度和多样性并不能全面反映放牧干扰对草地群落的影响,而且在以后的放牧生态学研究中应该更加关注物种周转对群落系统发育多样性和群落结构的影响。     

放牧对草地生态系统影响的研究进展

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

增温和放牧对草地土壤和生态系统呼吸的影响

草地生态系统作为世界陆地生态系统的主体类型,其土壤呼吸和生态系统呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,土壤呼吸是未经扰动的土壤由于代谢活动而产生CO2的过程,生态系统呼吸包括地下部分的土壤呼吸和地上部分植被的自养呼吸。研究增温和放牧对草地土壤和生态系统呼吸的影响,可为预测未来气候变化条件下的全球碳收支以及草地的可持续经营与管理提供重要的科学依据。该文扼要综述了关于草地土壤和生态系统呼吸对增温和放牧的响应方面的研究。结果表明:草地土壤和生态系统呼吸对增温和放牧的响应非常复杂,受多种因素的综合影响,无论是增温还是放牧对草地土壤和生态系统呼吸的影响均具有不确定性,因草地类型、增温幅度、增温时间、放牧强度、放牧频度和放牧方式的不同而不同。在此基础上,指出了以后应加强研究的方向,草地的利用离不开放牧,对于未来气候变化条件下的草地,温度升高和放牧这两个因素必然是同时存在的,以前多数实验是单独研究增温或放牧对它们的影响,然而,这两者对草地生态系统的影响并非可加的,因此,需要加强增温与放牧的耦合试验,同时加强关于生态系统呼吸不同组分对两者的响应的研究,以便更好地理解增温和放牧的影响机制。另外,草地土壤和生态系统呼吸对增温和放牧的响应会随着时间的推移而发生变化,因而加强长期连续的试验观测很有必要。     

Research progress on the effects of grazing on grassland ecosystem

全球草地占据30%左右的陆地面积, 在全球气候变化、碳氮及养分循环、保持水土、调节畜牧业生产等方面具有重要的作用。目前草地的主要利用方式之一就是放牧, 不同的牲畜种类、放牧强度、年限、历史和制度等, 会影响草地植物群落、生物多样性及土壤微生物, 进而影响草地生态系统结构、功能和过程。该文围绕放牧对草地生态系统结构、功能和过程的影响, 1)回顾了20世纪50年代到现在各个历史阶段放牧对草地生态系统影响的研究; 2)利用文献计量分析的方法, 剖析了放牧对草地影响研究的热点内容、重要区域和关键词等; 3)阐明了放牧对草地植物生长、群落特征、碳氮及养分循环、生产力及土壤质量等的各方面影响的研究进展及国内相关研究的优势及存在的主要问题和不足; 4)基于上述分析, 从草地放牧精准管理、经典假说验证、放牧和全球变化研究相结合等方面, 提出未来研究的前沿方向和优先领域。该文在系统总结放牧对草地生态系统影响的研究进展、研究优势及存在问题的基础上, 提出未来的研究应与全球变化相结合, 为我国的草地放牧生态学研究、适应性管理和可持续利用等提供科学基础。     

全球变化对土壤动物多样性的影响

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO2浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

放牧和刈割对内蒙古典型草原大型土壤动物的影响

采用连续3年全季节放牧、3种季节性轮牧、秋季刈割和不利用对照6种处理, 研究了内蒙古典型草原大型土壤动物群落特征.调查在春、夏和秋3个季节进行,共捕获大型土壤动物597只,隶属于2门4纲11目,49个类群.结果表明: 全季节放牧导致土壤动物的个体密度、生物量和多样性降低;而刈割的影响相对较轻,土壤动物的个体密度、生物量和多样性甚至有提高趋势.3种季节性轮牧处理中,夏季和秋季放牧2次处理对土壤动物群落个体密度、生物量和多样性等指标的负面影响较轻.刈割管理对退化典型草原大型土壤动物群落的恢复较为有利;夏季和秋季放牧2次处理对大型土壤动物群落的负面影响较轻,是较理想的草地可持续管理措施.     

不同强度牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤和植物生物量的影响

放牧作为家畜饲养方式之一,是草地最简单、有效的利用方式,放牧中的家畜对草地生态系统的影响是全球畜牧生态学研究的焦点。过度放牧导致草地退化严重,虽然在青藏高原地区已有较多放牧对草地影响的研究,但探究连续4年放牧对高寒草地生态系统影响的定位实验却鲜见报道。本研究在青藏高原东缘选取典型高寒草地,使用高原特有且分布最广的牦牛作为大型草食放牧家畜,设置了4个牦牛放牧强度（禁牧：无放牧、轻牧：1头/hm²、中牧：2头/hm²和重牧：3头/hm²）以研究其对高寒草地土壤和植物功能的影响。开展4年试验后的结果表明：放牧条件下土壤含水率显著增加;而土壤容重、全磷和有机质含量对放牧强度均无显著性响应;土壤全氮和pH的响应主要在表层0-20 cm,其中全氮为轻牧和重牧处理分别显著高于中牧,中牧处理下的土壤pH为显著高于轻牧;土壤全钾含量在禁牧处理中显著高于放牧处理;而土壤有效氮和速效钾均为中牧处理显著高于禁牧;放牧可以显著降低植物地上生物量。牦牛放牧强度显著影响土壤含水率、有效养分和植物地上生物量,而对其它土壤理化性质影响较弱。本研究结果揭示放牧对高寒草地土壤理化性质和植物地上生物量的影响,为青藏高原高寒草甸生态系统保护、可持续管理和合理放牧率提供理论依据。     

城市化对土壤动物群落结构和多样性的影响

城市化进程加快带来的环境挑战正威胁着地球上的生物多样性。土壤动物是生物多样性的重要组成部分, 对维持土壤健康及城市生态系统稳定性具有重要意义。近年来, 城市土壤动物群落结构和多样性的研究已经取得了一定进展, 但是仍缺乏系统的总结和综述。基于此, 本文梳理归纳了国内外已有的相关文献, 总结了城市化影响土壤动物的主要途径, 并阐述了城市中不同体型大小的优势土壤动物类群对城市化的响应。本文建议未来应利用分子生物学手段深入解析城市土壤动物多样性, 明晰城市土壤食物网的结构与功能, 关注土壤动物群落的保护与恢复, 揭示城市土壤动物肠道微生物组特征, 并挖掘城市土壤动物抑制人类致病菌的潜力, 以期为城市生物多样性保护、生态系统稳定和人类健康维持提供相关科学依据。     

放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响

放牧通过畜体采食、践踏和排泄物归还影响草地群落组成、植物形态和土壤养分,植物通过改变养分利用策略适应环境变化。通过分析呼伦贝尔草原放牧和围封样地中的群落植物和土壤的碳氮磷养分及化学计量比,探讨放牧对生态系统化学计量学特征和养分循环速率的影响机制。结果如下:(1)群落尺度上,放牧和围封草地植物叶片C、N和P的含量没有显著差异;但是在种群尺度上,放牧草地植物叶片N含量显著高于围封草地;(2)放牧草地土壤全C、全N、有机C、速效P含量,低于围封草地,硝态N含量高于围封草地;土壤全P和铵态N指标没有显著差异;(3)放牧草地植物C∶N比显著低于围封草地,植物残体分解速率较快,提高了生态系统养分循环速率。     

放牧到禁牧对草地土壤有机碳累积及其主控因子的影响

放牧是草地生态系统最为重要的人为影响因子,禁牧则是修复退化草原最有效的措施之一,不同管理模式势必会影响土壤理化指标和土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)及其累积量(SCS)的时空分布。为了明确从放牧到禁牧草地SCS变化过程及其影响因子,对锡林郭勒盟额里图牧场2019—2021年从放牧到禁牧SOC及土壤容重、水分、pH和生物量等进行分析。结果表明,禁牧区SCS逐年呈递增趋势,尤其是60cm土层SCS从2.54kg/m²增加到4.61kg/m²,增加了81.5%。放牧区则呈递减趋势,从5.27kg/m²下降到4.05g/m²,降低了23.15%。放牧既破坏了土壤结构又影响了草原植被,使草原生物量和土壤水分减少,土壤容重增加,同时Mantel-test分析和结构方程表明,土壤容重、全氮、温度、水分、地下生物量对SCS不同程度的影响比较明显,本研究可为草地生态研究及管理模式优化提供参考。