短期氮添加对荒漠草原植物群落组成及稳定性的影响

在宁夏荒漠草原开展短期氮添加实验,探究不同氮添加水平(0、5、10、20和40 g·m-2·a-1,分别表示为CK、N5、N10、N20和N40)对荒漠草原植物物种多样性、生物量及群落稳定性的影响.结果 表明:短期氮添加处理显著影响了植物群落Shannon多样性指数、Patrick丰富度指数及群落盖度,而对Pielou...     

荒漠草原植物多样性恢复与土壤生境的关系

为揭示荒漠草原围栏封育后植物多样性的恢复对土壤生境的响应机制,以围栏封育和适度放牧草地的灰钙土和风沙土生境植物群落为研究对象,采用方差分析和冗余分析（redundancy analysis RDA）方法,研究了围栏封育后植物多样性的变化及其与土壤生境物理和化学因子的关系。结果表明：（1）相对于适度放牧利用,围栏封育显著降低了灰钙土和风沙土生境植物多样性;随着封育年限的增加,植物多样性呈现显著,且封育的负效应随着封育年限的增加而增加;（2）两种土壤生境下植物多样性与生物量均表现为负相关。植物群落对灰钙土和风沙土两种土壤生境下表现出的不同点有：（1）灰钙土生境下,植物多样性与砂粒正相关,生物量与有机碳,全氮正相关;（2）风沙土生境下,植物多样性与有机碳,全氮正相关,生物量与电导率正相关。未来荒漠草原退化草地植物多样性恢复需要充分考虑不同土壤生境类型的影响,草地管理需要采取适度利用和封育保护相结合道路。     

不同恢复措施对内蒙古乌拉特中旗荒漠草原植物群落的影响

处于干旱地区的内蒙古荒漠草原,在防风固沙、生物多样性保育等方面发挥着重要的生态功能。近年来由于人类活动的干扰及气候变化的影响,内蒙古荒漠草原生态系统发生了严重的退化。如何有效恢复荒漠草原的生态功能是当前亟待解决的问题,科学合理地进行人为定向培育是荒漠草原植物群落恢复与重建的重要措施。本研究以乌拉特中旗荒漠草原为对象,通过控制实验探讨了不同退化程度下植物群落结构及地上生物量对不同恢复措施的响应。结果表明：在重度退化的荒漠草原生态系统,短期封育提高了杂类草的相对盖度,使群落地上生物量增加2.11倍;添加有机肥提高了禾草物种丰富度,使群落地上生物量提高了3.97倍;补播显著提高了植物群落的盖度、密度,使群落地上生物量提高了9.76倍。在重度沙化区,补播显著提高了群落的盖度、密度、地上生物量,但对物种多样性无显著影响。在中度退化区,添加复合肥显著降低了短花针茅群落杂类草物种数,提高了禾草及植物群落的地上生物量;添加复合肥显著提高了柠条锦鸡儿-丛生禾草群落中禾草物种丰富度,但对植物群落盖度、密度及地上生物量无显著影响;喷施叶面肥显著降低了藏锦鸡儿-灌丛化禾草群落杂类草的盖度和密度,提高了禾草的地...     

宁夏荒漠草原植物群落结构和物种多样性研究

采用样方法对宁夏荒漠草原植物群落进行了调查,对群落结构、功能群物种组成和物种多样性以及群落生产力的关系进行探讨。结果表明,群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响。在荒漠草原中功能群盖度与群落初级生产力无显著的相关关系。功能群内物种多样性、物种数和个体数量上呈现一定的互为消长关系。     

人工灌丛化对荒漠草原生态系统碳储量的影响

宁夏盐池县从20世纪70年代开始在荒漠草原上人工种植柠条灌木用以防风固沙和生态恢复,这一人为措施极大地改变了区域生态系统的植被结构和碳循环,而定量评估人工灌丛化对荒漠草原生态系统碳储量的影响,不仅能够揭示人类活动的碳循环反馈机制,而且可为地方政府生态治理提供理论指导。结合Biome-BGC模型和Logistics生长模型模拟了1958—2017年间荒漠草原人工灌丛化前后的碳储量变化,定量分析了人工灌丛化对生态系统碳储量和组分的影响。结果表明:(1)结合Biome-BGC模型和Logistics生长模型可以较准确地模拟出荒漠草原人工灌丛化过程中生态系统碳储量的变化。(2)人工灌丛化会快速改变荒漠草原的碳储量累积特征,柠条灌木种植后的快速生长阶段极大增强了生态系统的总碳储量,导致生态系统的碳储量特征由草地型向灌木型转变。(3)人工灌丛化改变了生态系统各类型碳储量的组分结构,其对地上植被和枯落物碳储量的影响非常明显,灌丛化后生态系统的植被和枯落物碳分别增加了6倍和1.76倍;因植被碳向土壤碳转化过程较慢,故人工灌丛化对地下土壤碳储量的影响在短期内较为微弱。以上结果显示,荒漠草原人工灌丛化能显...     

放牧压力条件下荒漠草原小型哺乳动物群落多样性的空间格局

在植物生长期 ,采用夹日法对放牧扰动下的祁连山北坡山地荒漠草地小型哺乳动物群落多样性空间分布格局进行测度 ,结果表明 :在不同的放牧强度条件下 ,小型哺乳动物群落物种组成、结构和多样性指数受相应影响 ,物种丰富度和多样性指数随放牧压力增加而减小 ,经 Whittaker的相似性指数的聚类分析 ,在相似性指数大于 0 .4的水平上 ,可把研究区小型哺乳动物群落分为被家畜啃食和未被家畜啃食 2个类群。研究结果进一步验证了大型食草动物放牧干扰对改变小型哺乳动物群落结构具有重要作用的假设     

宁夏东部风沙区荒漠草原植物群落物种多样性研究

通过野外植被调查,研究了宁夏东部风沙区荒漠草原植物群落组成与结构、物种多样性变化;采用典范对应分析（CCA）对植物群落分布与土壤性状关系进行了分析。结果表明：（1）风沙区荒漠草原物种较为单一,多集中在6~13种;不同群落类型间地上生物量和盖度差异显著;群落内竞争性较弱的物种减少,优势种具有较高的重要值。（2）群落间物种多样性差异显著,但变化趋势并不一致;物种多样性指数与丰富度指数、均匀度指数的相关系数分别为0.975 7和0.880 2,而与优势度指数相关系数为-0.519 8。（3）CCA结果表明,土壤含水率、有机质以及氮磷钾含量较高、容重小时,植物物种相对丰富;对群落分布影响较大的环境因子是土壤水分、容重和土壤有机质,相关系数分别为-0.742 8、0.683 8、0.532 9,物种和群落二者在CCA排序轴相关性较大的土壤因子较为一致。研究认为,宁夏东部风沙区荒漠草原植物优势种在群落中的地位明显,物种丰富度对植物多样性的影响大于均匀度,土壤水分是影响该区草原植物群落分布的决定性环境因子。     

黄土高原典型草原植物群落组成对降水变化的响应

探讨典型草原植物群落组成对降水变化的响应动态,可为草地管理应对全球变化提供理论和实践依据。本研究以黄土高原腹地宁夏固原云雾山封育20年的典型草原为研究对象(模拟降水实验进行4年),利用遮雨棚模拟3个不同的降水梯度,分别是自然降水量的50%(PR)、100%(CK)和150%(PI),每个降水梯度设置3个生物学重复。通过记录样地内植物的高度、频度、多度、密度和生物量,定量分析了降水量的变化对典型草原植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:(1)植物功能群对不同降水处理的响应差异显著,与CK相比,豆科植物总生物量在PR和PI处理下分别降低了42.72%和11.81%,杂类草总生物量分别降低了74.49%和30.42%,而禾本科植物总生物量分别增加了26.71%和97.06%。(2)降水变化对物种丰富度(P <0.05)、Shannon-Wiener指数(P <0.05)、Simpson指数(P <0.01)均有显著或极显著影响。降水变化在一定程度上改变了植物群落物种丰富度和优势度,导致植物群落结构发生变化,从而改变植物群落组成。(3)随降水量增加,优势种星毛委陵菜(P...     

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。     

草原生态系统磷素循环的研究

由于磷素在生命活动中的重要性,对生态系统磷素循环的研究,早就引起了研究者的重视。大量研究集中于森林生态系统和水生生态系统。由于草地的粗放管理,草地植物多为多年生须根植物,使得草地生态系统磷素研究复杂化。鉴于世界大部分干旱地区草地严重缺磷以及大面积施磷无效,致使草原生态系统磷素循环的研究越来越被重视。本文试将目前草地生态系统磷素循环作一概述。     

Presence of shrubs influences the spatial pattern of soil seed banks in desert herbaceous vegetation

Question: Do shrubs influence the spatial pattern of soil seed banks in herbaceous vegetation and are these effects influenced by wind direction, sampling position (windward vs leeward sides of the shrub) and distance from the shrub? Location: Horqin desert in eastern Inner Mongolia, China. Methods: A pioneer shrub, Artemisia halodendron, occurring in a mobile sandy habitat was used as a case study. Species composition and abundance of the seed bank and established herbaceous vegetation around six target shrubs were sampled along transects aligned to the four main wind directions and at 0.5, 1, 2, 3, 4.5 and 6 m from the shrub base on both windward and leeward sides of a transect. Results: The presence of shrubs significantly modified the spatial pattern of seed deposition, but effects varied with wind direction, sampling position and distance from the shrub. More seeds were deposited on the leeward side than on the windward sides in all four transects, especially on transects with the most prevailing wind directions. Shrubs also caused a marked variation in seed deposition across sampling locations; this effect was more pronounced on the leeward side of transects with the most prevailing wind directions, suggesting the mean range of the shrub's influence is within ca. 2 m. Conclusions: The study shows clear evidence of shrubs as a source of spatial heterogeneity in seed availability in the herbaceous layer. Shrub presence effects were strongly influenced by complex interactions between wind direction, sampling position, and distance from the shrub.     

沙坡头地区草本植物层片对施加氮素的响应

以沙坡头人工固沙区草本层片植物为研究对象,分析不同氮肥处理下,物种丰富度、多度、盖度、高生长以及地上部生物量等群落学特征对不同氮肥水平的响应。人工施加氮肥1年的试验结果表明:除50g·m-2的施肥水平外,其他各施肥水平下群落物种丰富度均高于对照;多度随施肥梯度的增加整体上呈下降趋势,施肥梯度越高,下降越明显,其中在50g·m-2的施肥水平下,多度相比于对照下降了86.7%;盖度随施肥水平梯度的增大呈先上升后下降的趋势,在20g·m-2的施肥水平下盖度达到最大值,其与对照间的差异达到了显著性水平(P<0.05);植物高生长对氮肥水平的响应存在种间差异;地上部生物量则在低肥水平下高于对照,而高肥水平下低于对照。总体而言,氮肥水平对荒漠生态系统群落物种多样性和生产力的影响呈低肥促进、高肥抑制的效应。     

火因子对荒漠化草原草本层片植物群落组成的影响

火烧是世界许多地区关键的生态因子,也是人工和自然生态系统重要的干扰因素和管理工具,对格局与过程有着深刻的影响。采用人为放火试验研究了春季不同时间火烧对典型温带荒漠化草原草本植物群落组成的影响,结果表明:晚春火烧后当年,草本植物层片物种多度显著高于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片物种多度与未火烧样地差异不显著(P>0.05);晚春火烧后当年和第2年及早春火烧后当年,草本植物物种丰富度、多样性和均匀度均有所降低,且晚春火烧对植物群落组成的影响大于早春火烧。晚春火烧当年草本植物层片地上部分生物量显著大于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片地上部分生物量大于未火烧样地,但差异不显著(P>0.05);不同物种多度、高生长对火因子的响应不同。表明春季不同时间火烧处理对荒漠化草原草本植物层片植物群落组成的影响存在差异。     

·荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制

草食动物采食对草地植物多样性和生态系统功能的影响机制是放牧生态学研究的核心问题。该研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平台, 从既有草地植物多样性和动物偏食性两个层面系统地研究了荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制。结果显示: 1)荒漠草地植物对草食动物采食呈现4种响应模式: 放牧“隐没种”、放牧“敏感种”、放牧“无感种”、“绝对优势种”; 2)在群落尺度上, 物种多样性指数随放牧强度增加而减少, 与不放牧小区相比, 重度放牧(HG)与适度放牧(MG)小区植物多样性均下降, 且这一规律同样适用于功能群多样性, 灌木半灌木这一功能群内物种多样性对放牧干扰较敏感; 3)在草地既有植物的基础上, 以不放牧小区为参考系, 草食动物对植物功能群偏食性的排序为: 一二年生草本(AB) >多年生杂类草(PF) >灌木半灌木(SS) >多年生禾草(PG), 且偏食性物种主要分布于AB和PF中; 4)植物多样性与动物偏食性基本呈显著负相关关系(p < 0.05)。     

荒漠草地土壤微生物生物量和微生物熵对沙漠化的响应

采用空间序列代替时间演替的方法,分析宁夏中北部盐池县荒漠草地不同沙漠化阶段(荒漠草地、固定沙地、半固定沙地和流动沙地)土壤微生物生物量(SMB)和微生物熵(qMB)的变化特征及其影响因子.结果表明:从荒漠草地到流动沙地,土壤微生物生物量碳、氮、磷分别降低46.1%、80.8%和30.0%.随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤微生物熵碳(qMBC)、土壤微生物熵氮(qMBN)、土壤微生物熵磷(qMBP)均表现为荒漠草地>固定沙地>半固定沙地>流动沙地,而土壤-微生物化学计量不平衡性(C∶Nimb、C∶Pimb、N∶Pimb)基本呈增加趋势.土壤微生物生物量氮与C∶Nimb呈显著正相关,与N∶Pimb呈显著负相关;土壤微生物生物量磷与C∶Pimb呈显著正相关.冗余分析(RDA)显示,土壤生态化学计量(C∶N、C∶P)对微生物熵碳的负效应最明显.荒漠草地沙漠化显著影响土壤微生物生物量和微生物熵.     

黄土高原典型草原群落结构和土壤水分对划破的响应

划破是草原改良的基础措施之一,划破强度是划破措施的关键环节,划破对草原健康持续管理有重要意义。目前的研究主要集中在划破对植物群落结构和生产力的影响上,然而草原植物群落与土壤水分对划破强度的响应尚不清楚。在黄土高原典型草原开展不同程度的草地划破试验,探究不同划破强度（27.4%、46.3%和61.9%）对草地植物群落物种多样性、生物量和土壤水分的影响。结果表明：3个划破强度下划破带物种丰富度显著低于未划破带1-3种/m²,划破带和未划破带群落相似性分别低于整区23.85%-119.23%和44.43%-84.55%。地上生物量随物种丰富度的增加而增大,且地上生物量与Simpson指数和Shannon Weiner指数显著负相关。3个划破强度下未划破带地下生物量和总生物量分别高于划破带88.2%-134.6%、52.4%-67.8%、2.5%-16.6%和103.9%-152.9%、59.3%-75.8%、9.1%-22.6%。植物群落物种丰富度和地上生物量随划破强度的增加呈"驼峰"型曲线变化,当划破强度分别为43.7%-55.3%和43.8%-45.7%时,植物群落物种丰富度和生物量均最高。本试验阐明了划破对典型草原植物群落特征和土壤水分的作用机制,研究结果为采用划破措施实现草地培育和草原修复提供了科学依据,对保护草地生物多样性和提高生产力具有重要意义。     

Effects of different fencing regimes on community structure of degraded desert grasslands on Mu Us desert,China

Grazing is one of the major anthropogenic driving factors influencing community structure and ecological function of grasslands. Fencing has been proved to be one of the main measures for rehabilitating degraded grasslands in northwestern China. However, data from combined empirical studies on the effects of different management regimes in desert grasslands are lacking. So we selected long‐term fencing (fenced since 1991), mid‐term fencing and seasonal fencing (fenced since 2002), and adjacent free‐grazing grasslands to investigate vegetation and soil properties on southwest Mu Us desert. Our results showed that fencing increased plant cover, height, aboveground biomass (AGB) of different plant life‐form groups, Shannon–Wiener diversity index, Evenness index, Simpson index, total soil nitrogen, total soil phosphorus, and soil organic matter, but decreased plant density, species richness, Richness index, soil bulk density, water content, and pH. However, 22–24 years of long‐term complete fencing might cause redegradation of vegetation and soil nutrients, characterized by the reduction of some vegetation properties, biodiversity, total AGB, and some soil properties. Seasonal fencing with 11–13 year was more beneficial to vegetation restoration than that with completely fencing measures. Our study suggests that appropriate artificial disturbances, such as seasonal fencing (winter grazing and summer fencing), should be used after long‐term fencing in order to maintain grassland productivity and biodiversity. These findings will help to provide theoretical support for vegetation restoration and sustainable management in grassland under grazing prohibition at Mu Us desert.     

UV-B增强下施硅对水稻生长及CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH₄)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH₄的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH₄的排放通量和累积排放量,且CH₄排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH₄的排放量.