内蒙古典型草原区3种不同草地利用模式下植物功能群及其多样性的变化

以呼伦贝尔草原辉河国家级自然保护区草原群落为研究对象, 选取3块生境条件基本相同的样地(250 m × 250 m) ——放牧场、割草场及公共草场, 每块样地设置3条样带, 每条样带上设置8个样方(1 m × 1 m), 研究了不同草地利用模式下草原群落的物种组成、生物多样性及群落的功能群特征。结果表明: 在放牧场、割草场和公共草场3种不同利用模式下, 植物功能群结构及其多样性发生了变化。灌木、半灌木的累积优势度在各利用模式间差异显著( p< 0.05), 在割草场中最高; 多年生禾草的累积优势度在各利用模式间差异显著(p< 0.05); 一、二年生草本的累积优势度在各利用模式间差异显著(p< 0.05)。旱生植物功能群在公共草场中所占比例最高, 为50%; 中旱生植物在割草场中的百分比最低, 为19%, 且在各利用模式间差异显著(p< 0.05); 各利用模式下, 灌木、半灌木功能群生物量均较低; 随着割草场、公共草场及放牧场3种草地利用模式下利用强度的增加, 多年生禾草和多年生杂类草两大功能群的生物量递减, 而一、二年生草本功能群生物量递增。草地利用强度的增加, 使得草地植物群落结构简单、脆弱。丰富度指数和多样性指数在放牧场最低, 在割草场最高; 均匀度变化并不明显。割草场利用模式有助于改善草原的健康状况, 而放牧场及公共草场利用模式均存在不同程度的过度放牧现象, 尤其是公共草场利用模式由于所有权不明确而缺乏有效的管理, 导致草原退化明显。     

割草频率对土壤微生物数量和植物地下生物量的影响

以内蒙古锡林郭勒羊草(Leymuschinensis)草原为对象,研究了割草频率对土壤微生物数量和植物地下生物量的影响。结果表明,经过17年的割草,土壤微生物的数量和植物地下生物量均随割草频率的增加而降低。根据割草频率的土壤微生物数量和植物地下生物量的变化,提出较为合理的割草频率是割1年休1年,其次是割2年休1年。但是,多年围封不割草,不仅造成大量牧草资源的浪费,也削弱了微生物在土壤养分转化过程中的作用。     

羊草草原枯枝落叶积累的研究──自然状态下枯枝落叶的积累及放牧、割草对积累量的影响

在自然状态下,羊草草原枯枝落叶积累季节动态是积累量从５月出现,随着时间推移呈指数形式递增,１０月末出现最大值。当枯枝落叶输入量和分解速率保持恒定时,积累量的年变化,随着时间的进展不断增加,最后达到稳定状态,量大积累量为５７２ｇ／ｍ￣２,达９５％稳定状态时间约为７─８ａ。放牧对枯枝落叶积累有明显的抑制作用,当放牧强度达７．５８羊（只）／ｈｍ￣２时,积累量比非放牧区减少近７４％。割草对枯枝落叶积累的影响也是显著的,随着割草频度增加,积累量明显减少,当一年内刈割３次,积累量减少８３％。刈割时间对积累量的影响表现在割草期的早晚,伴随刈割时间推迟,积累量逐渐减少。     

内蒙古克氏针茅草原土壤种子库对刈割和放牧干扰的响应

种子库是潜在的植物群落并在一定程度上预示着群落的演替方向。草原牧区自退牧还草政策实施以来,草原利用方式由自由放牧为主逐步转向以围封割草为主。为研究割草和放牧对土壤种子库密度、植物功能群和种类组成的影响及其与地上植被的相似性关系,在内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)典型草原区设置3个不同强度的刈割处理,即无刈割对照(CK)和分别留茬15 cm(M15)、5 cm(M5)的处理,以及一个自由放牧处理(GR),土壤种子库采用环刀法多点取样结合四唑染色法测定种子活力,计数所有被检测有生命力的种子,并计算土壤种子库与地上植被在物种组成方面的相似性。结果表明:不同处理的土壤种子库密度范围为6245.0±1351.9~8155.9±909.1粒·m-2,无刈割对照的土壤种子库密度显著高于M15;从种子库的功能群组成来看,多年生杂类草种子密度最大,占种子库总量的55%~60%,1年生杂类草占36%~43%,GR与M15有显著差异;从物种组成来看,只有克氏针茅、砂韭的种子数量在刈割和放牧处理下显著低于对照。采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,CK、GR、M5、M15相似系数分别为0.55、0.58、0.48和0.60;研究预示,内蒙古典型草原土壤种子库对割草和自由放牧有很强的敏感性,刈割和自由放牧均降低土壤种子库密度,将降低退化克氏针茅草原的自然恢复能力。     

羊草及羊草割草地营养元素的动态研究

本文分析测定了羊草(Leymus chinense)及羊草割草地营养元素的动态变化。结果表明,羊草对N、Mg、Ca、K元素的吸收量大,对Cu元素的吸收量小。羊草对各营养元素的吸收量和积累量以生长初期最高,以后随时间推移,其积累量逐渐下降,但Na元素于生长初期至中期含量一直较低,至生长末期出现急剧增加趋势。Cu在整个生长期中含量都很低,随时间变动不大。 在羊草割草地中,羊草从割草地土壤中吸收营养元素量为40.7kg·ha~(-1)·a~(-1),羊草割草地由于刈割羊草地上部分而输出的营养元素量为25.71kg·ha~(-1)·a~(-1),而羊草凋落物与茎茬中残留的营养元素量为10.58kg·ha~(-1)·a~(-1),归还土壤的营养元素量为4.02kg·ha~(-1)·a~(-1)。由此可见,羊草割草地营养元素的输出量大于输入量,这是永久性羊草割草场土壤肥力日趋下降、草原退化、生产力逐渐降低的重要原因之一。     

施肥与刈割对内蒙古草地生态化学计量特征的影响

为明确施肥和刈割对蒙古半干旱草地四种植物化学计量特征的影响,该文于2014年8月以内蒙古半干旱草地的四种植物冷蒿(Artimesia frigida)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、羊草(Aneurotepidimu chinense)、扁蓿豆(Melissitus ruthenica)为研究对象,利用方差分析及多重比较分析对照、施氮肥、割草、割草和施氮肥处理下的植物碳、氮、磷含量的差异以及不同处理下碳氮比和氮磷比的变化。结果表明:施氮肥与割草均未影响植物碳含量。施氮肥显著提高了植物氮含量(P<0.05),进而降低了碳氮比(P<0.05),提高了氮磷比(P<0.05)。割草处理后扁蓿豆的氮含量显著提高了0.18%(P<0.05),羊草的氮含量显著降低了0.13%(P<0.05),冷蒿与菊叶委陵菜的氮含量无显著变化。割草显著提高了冷蒿和菊叶委陵菜的磷含量(P<0.05),但是未影响羊草和扁蓿豆的磷含量。该研究证实了氮添加或割草会影响部分草地物种的化学计量特征,但是氮添加或割草对植物化学计量特征的影响存在种间差异。     

内蒙古白音锡勒牧场地区天然割草场合理割草制度的研究

内蒙古地区虽有几十年的割草历史,但到目前为止,尚未形成一套合理的割草制度,致使天然割草场日益退化。为了解决这一问题,从1982年至今,我们在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草样地内及其邻近的天然割草场上,进行了一系列的试验与调查研究。     

草地利用方式对典型草原大针茅种群空间异质性的影响

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原为研究对象,以野外实地调查的数据为基础,采用半方差函数和克里格插值法,分析了割草(M)、放牧(G)和围封(CK)样地中大针茅种群(Stipa grandis)小尺度空间分布异质性。结果表明:大针茅种群密度表现为割草样地最高,放牧样地次之,围封样地最低(P0.05);其中围封样地大针茅种群的结构比为95.3%,具有较强的空间自相关性,而刈割和放牧样地大针茅种群的结构比分别为70.2%和62.5%,属于中等程度的空间自相关性,大针茅种群的空间异质性表现为割草样地放牧样地围封样地;通过拟合半变异函数图,得到围封、放牧和割草样地大针茅种群空间分布最优模型分别为高斯模型、球状模型和球状模型;围封样地大针茅空间变异主要受结构因素的影响而趋于简单化分布格局,割草和放牧样地大针茅空间变异受到结构因素和随机因素的共同作用而表现为密度较大的斑块和密度较小的斑块镶嵌分布格局。     

内蒙古羊草草原17年刈割演替过程中功能群组成动态及其对群落净初级生产力稳定性的影响(英文)

基于17 yr的野外实验数据,研究了内蒙古羊草草原群落刈割演替过程中的功能群组成动态,探索了功能群组成变化与群落净初级生产力(ANPP)之间的关系,分析了结构参数怎样影响功能参数。结果显示:在17 yr的割草演替过程中,群落的结构与功能均发生了变化。随着羊草群落刈割演替的进行,群落的功能群组成发生了显著变化,根茎禾草在群落中的优势地位相继被一、二年生植物、高丛生禾草和矮丛生禾草所取代。到17 yr末,群落变成根茎禾草、矮丛生禾草、高丛生禾草共同建群的群落。在对照群落中ANPP与年降水量显著相关,但在刈割群落中二者则不相关。年降水量解释对照群落ANPP变异的62％,而连年的刈割干扰则是刈割群落中ANPP动态的主要驱动因子。群落净初级生产则显出对刈割干扰的抵抗能力,在刈割干扰的前几年,依靠群落内功能群组成的不断调节,保持相对稳定的水平,当刈割进行5 yr之后,群落结构的变化积累到一定程度,净初级生产迅速下降到一个较低的水平,此后依靠群落结构的不断调节来维持这一功能水平。因此,群落结构是以渐变的方式改变的,而群落功能的下降则是以跃变的形式完成的。群落依赖于结构的不断调整来保持功能的相对稳定,但结构变化到一定程度也会导致功能的衰退。     

大针茅草原地上生物量形成的规律与特点

大针茅草原能进行光合作用的时间为160—170天。地上生物量的季节生长曲线呈单峰型,适宜的收获期在8月份。地上生物量的增长与群落的高度增长呈明显相关(R=0.959)。立枯量于6月份开始出现,其增长规律与绿色量呈相反的趋势。刈割后的再生草量以春季(5月份)刈割后的产量最高。仲夏(7月份)刈割对草场生产力的威胁最大。群落产量结构的研究表明：5己于人cm以上可供牲畜采食的部分约占总产量的70—80％。     

内蒙古羊草草原17年刈割演替过程中功能群组成动态及其对群落净初级生产力稳定性的影响

基于17 yr的野外实验数据,研究了内蒙古羊草草原群落刈割演替过程中的功能群组成动态,探索了功能群组成变化与群落净初级生产力(ANPP)之间的关系,分析了结构参数怎样影响功能参数.结果显示:在17 yr的割草演替过程中,群落的结构与功能均发生了变化.随着羊草群落刈割演替的进行,群落的功能群组成发生了显著变化,根茎禾草在群落中的优势地位相继被一、二年生植物、高丛生禾草和矮丛生禾草所取代.到17 yr末,群落变成根茎禾草、矮丛生禾草、高丛生禾草共同建群的群落.在对照群落中ANPP与年降水量显著相关,但在刈割群落中二者则不相关.年降水量解释对照群落ANPP变异的62%,而连年的刈割干扰则是刈割群落中ANPP动态的主要驱动因子.群落净初级生产则显出对刈割干扰的抵抗能力,在刈割干扰的前几年,依靠群落内功能群组成的不断调节,保持相对稳定的水平,当刈割进行5 yr之后,群落结构的变化积累到一定程度,净初级生产迅速下降到一个较低的水平,此后依靠群落结构的不断调节来维持这一功能水平.因此,群落结构是以渐变的方式改变的,而群落功能的下降则是以跃变的形式完成的.群落依赖于结构的不断调整来保持功能的相对稳定,但结构变化到一定程度也会导致功能的衰退.     

高原鼠兔贮草行为初探

2004年7—10月,在青海省果洛州玛沁县境内的大武镇东南方向25 km处的格多牧委会草场,采用 样带法和样方法对高原鼠兔(Ochotona curzoniae)贮草行为过程中刈割植物的种类和放置方式进行初步研究。 结果表明:高原鼠兔在植物的生长旺盛期具有为冬季贮藏干草堆的行为,贮草行为始于7月,结束于10月初。 高原鼠兔对所刈割植物种类的选择,在一定程度上受栖息地植被物种丰富度的影响,并且将刈割植物放置于具 有宽大叶片的植物上,以防止干草的腐烂。挖洞结果显示,高原鼠兔具有洞内贮藏食物的习性。     

割草对牧草分蘖萌发的影响

对皇草（Ｐｎｎｉｓｅｔｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ ×Ｐ ｇｌａｕｃｕｍ）杂交狼尾草（ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ ｇｌａｕｃｕｍ×Ｐ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ）、矮象草（Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ）和墨西哥玉米（Ｚｅａ ｍｎｙｓ ｓｕｂｓｐ．ｍｅｘｉｃａｎａ）等４种牧草在生长期进行了４次割草试验,探讨了不同割草次数对牧草单兜株数的影响。结果表明：１）在进行１次割草的情况下,４种牧草的营养生长时间分别为５３、９６、１５３和２０８ ｄ时,单兜株数分别为２０．２,８．５,１７．２,１１．７株,牧草的单兜株数随营养生长时间的增加而呈大小相间排列;２）在可靠性为９５％以上时,第二次割草时的单兜株数与第一次割草时有明显的差异,而多次割草后的差异性逐渐减小;３）营养生长的时间长短和前一次的单兜株数对牧草后一次的萌发和分蘖有显著的影响,在一定程度上决定了后一次的单兜株数;４）杂交狼尾草在多次连续割草后,单位面积上的株数变得不均匀,而皇草、矮象草和墨西哥玉米则逐渐均匀化,这个作用使得杂交狼尾草在退化坡地水土保持上的价值减少．     

三种利用类型羊草草地氮总矿化、硝化和无机氮消耗速率的比较研究

采用同位素15N库稀释技术研究了 3种不同利用类型羊草草地土壤氮的总矿化、硝化速率以及无机氮总消耗速率 ,3种类型草地分别为 :保护区 (无人为扰动 )、割草场、过度放牧地。结果表明 :4月份过度放牧场的总矿化速率最高 ,为2 1 .3μg N/ ( g土· d) ,7月份割草场的值最高 ,为 38.5μg N/ ( g土· d) ,9月份保护区最高 ,值为 1 5 .6μg N/ ( g土· d) ,总的来看 ,保护区的总矿化速率高于其它利用类型草地 ,这与土壤有机氮的含量较高有关 ,3种类型草地铵态氮的消耗速率与总矿化速率有类似的趋势。 3种利用类型草地的氮总矿化速率均以 7月份为最高 ,分别为 36 .5、38.5、2 9.8μg N/ ( g土· d)。总硝化速率放牧场最高 ,保护区、割草场、放牧场 7月份的总硝化速率分别为 1 8.6、2 1 .4 5、35 .4 5 μg N/ ( g土·d)。 3种利用类型草地中放牧场的硝态氮含量最高 ,其消耗的速率也高于其它两种利用类型草地     

种群密度与施肥对垂穗披碱草刈割后补偿作用的影响

 以甘南亚高山草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为对象,通过考察种群密度、施肥与刈割处理等对植物生长和生殖的影响效应,比较了垂穗披碱草在5个密度及2个施肥实验处理条件下对4种刈割处理的补偿性反应特点。结果表明,在所有密度及施肥处理条件下,早期轻度刈割处理 (分蘖期刈割,留茬4 cm) 都有利于植物的补偿作用,后期重度处理 (拔节期刈割,留茬2 cm) 可显著降低植物的地上部分生物量及生殖部分干重 (穗重)。在不施肥情况下,刈割对垂穗披碱草的影响程度随种群密度而加大,在低密度处理中早期轻度刈割的植物发生了超补偿。可以认为,低密度种群中植物具有较多的分蘖是植物在刈割后表现出较高补偿能力的一个重要生物学原因。实验还发现,施肥可提高植物个体的分蘖能力和秆叶再生能力,因而总体上可增强植物的补偿能力,并且在中等密度条件下垂穗披碱草的补偿能力较强,尽管没有发生超补偿现象。不过,施肥主要是有利于植物地上营养器官的补偿,生殖器官的补偿程度较小一些。试验结果对科学管理人工草场具有一定的指导意义。     

Effects of nitrogen addition and mowing on nitrogen- and water-use efficiency of Artemisia frigida in a grassland restored from an abandoned cropland

氮添加和刈割对内蒙古弃耕草地冷蒿氮和水分利用效率的影响 在氮和水分限制的区域，植物氮利用效率(NUE)和水分利用效率(WUE)决定了它们在群落中的竞争优势。冷蒿(Artemisia frigida)是半干旱草地重度退化的先锋物种，在不同退化程度的草地中具有不 同的优势度，经常被认为是退化草地群落演替的指示物种。退化草地恢复过程中，氮添加和割草如何影响冷蒿的NUE和WUE尚不清晰。以内蒙古多伦县弃耕草地为研究对象，选取两个不同群落斑块(禾草和冷蒿为优势物种的斑块)，经过长期(2006–2013)氮添加和刈割(对照、氮添加、刈割、氮添加+刈割)处理后，研究冷蒿的NUE (叶片碳氮比)和WUE (叶片碳同位素，δ¹³C)对氮添加、刈割及其交互作用的响应； 结合植物和土壤的碳、氮同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)及碳、氮库探究退化草地恢复过程中植物的资源利用策略及其机制。研究结果表明：(1)氮添加对冷蒿的WUE没有显著影响(P > 0.05)，但NUE 在禾草和冷蒿斑块 中分别显著降低了42.9%和26.6% (P < 0.05)；(2)植物对不同氮源(NH₄₊或NO_3-)的利用会引起植物和土壤δ¹⁵N的分馏，研究表明叶片和土壤的δ¹⁵N与NUE呈现相反的变化趋势，因此冷蒿的NUE对氮添加的响应与不同氮源的利用有关；(3)刈割不影响冷蒿的NUE (P > 0.05)，但在禾草斑块，冷蒿的WUE在刈割处理下显著提高了2.3% (P < 0.05)；(4)在禾草斑块，氮添加减缓了割草对冷蒿WUE的促进作用；(5)结构方程模型显示，土壤含水量直接或间接的调控着冷蒿的WUE和NUE。综上所述，在禾草斑块，氮添加+刈割处理维持较低的NUE和WUE，不利于冷蒿对资源的竞争，进一步降低其优势度，这也预示着氮添加+ 刈割处理会促进退化草地的恢复。     

割草后施用氮肥的生态效应

在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场地区的天然割草场上,几乎是连年割草,每年每公顷要取走1125—1500kg有机物质,而且基本没有能量输入,致使产草量逐年降低,草质变劣,严生地影响畜牧业的发展。为弥补因割草而损失的有机物质,使这一再生资源能得到合理利用,我们从1983—1987年进行了割草后施用氮肥的研究。由于篇幅有限,本文着重介绍     

不同利用方式下典型草原植物群落物种多度分布格局

物种多度格局是群落结构的重要反映,它描述了群落内不同物种个体数量的分布情况,能更好的体现出物种关系和作用机制。根据物种的多度格局追溯物种的作用机制过程是揭示群落本质的重要方式。试验以内蒙古典型草原为研究对象,采用生态位重叠模型(ONM)、生态位优先占领模型(NPM)、断棍模型(BSM)、优势优先模型(DPM)和随机分配模型(RAM)共5种生态位模型与群落植物物种进行拟合,按照拟合程度分析放牧、割草两种利用方式下植物群落物种多度分布格局。旨在探究不同利用方式下物种之间的多度关系,利用具有不同生态学意义的数学模型探讨各个利用方式下植物群落的真实分布,以达到运用模型研究群落结构的目的,进而揭示不同利用方式下典型草原群落结构变化,为草地合理利用提供依据。结果表明:刈割区、放牧区和围封区的物种数分别为33种、16种和29种,相较于围封对照区,刈割区的物种数增加了12%,而放牧区的物种数减少了44.8%。群落优势种大针茅、糙隐子草、知母、羊草和黄囊薹草在刈割区、放牧区及对照区的出现频度分别占整个群落物种总频度的88.33%、81.47%和75.6%。放牧、割草利用下最优拟合模型分别为随机分配模型RAM(χ~2=92.99,AIC=168.86,BIC=171.18)和生态位优先占领模型NPM(χ~2=22.29,AIC=246.17,BIC=250.27),而对照所表现的最优拟合模型也为生态位优先占领模型NPM(χ~2=90.51,AIC=321.32,BIC=325.81);生态位优先占领模型NPM对放牧利用下的拟合效果也较好,随机分配模型RAM对于割草和围封两种利用方式的吻合度较差。     

去叶时间对半干旱草原植物养分回收和干草生产的影响

去叶时间对半干旱草原植物养分回收和干草生产的影响 养分回收是植物养分保存的重要策略,其对环境和管理变化的响应关系到生态系统的养分循环和生产。去叶(刈割)是影响草地植物养分回收和生产的重要途径,而去叶时间的影响尚不清楚。本研究以内蒙古典型草原生态系统为对象,设置早期去叶(生物量高峰期之前)、峰期去叶(生物量高峰期)、晚期去叶(养分回收开始后)和不去叶(对照)四个处理,探讨了去叶时间对植物养分回收和生产的影响。通过测定植物物种和群落水平氮(N)和磷(P)回收特征,量化了植物N、P回收通量以及凋落物归还通量和干草输出通量,并评估了不同去叶时间处理下割草草地系统干草产量和质量。研究结果显示,峰期和晚期去叶降低植物群落N、P回收度,而早期去叶则对二者无影响;不同去叶时间处理下植物N、P回收效率相对稳定,仅晚期去叶降低N回收效率。峰期和晚期去叶降低植物群落N、P回收通量和凋落物N、P归还通量,而早期去叶并不影响这些参数。去叶时间降低植物群落养分回收通量,但未改变植物根系养分储存,说明根系养分吸收增加可补偿养分回收通量的降低。草地干草产量和质量在峰期去叶处理下最高,晚期去叶处理下最低。本研究结果为割草草地生态系统养分循环提供了新见解,通过调整刈割时间可以平衡草原的保护与生产,在植物生物量高峰期之前割草可实现保护和可持续生产的双重目标。     

红火蚁对新入侵龙眼园和荒草地蚂蚁类群多样性的影响

于2007年7月至2008年2月期间在增城龙眼园及周边的荒草地人工移殖1蚁巢及10蚁巢红火蚁,并采用陷阱法和诱饵诱集法调查研究红火蚁对新入侵龙眼园区和荒草地区蚂蚁类群多样性的影响。结果表明,在荫蔽、少干扰的龙眼园和杂草茂密、少干扰的未割草区,红火蚁难以成功定殖,对这两种生境蚂蚁类群的多样性几乎没有影响;在红火蚁成功定殖的1蚁巢割草区和10蚁巢割草区,红火蚁以这两种密度入侵对蚂蚁类群多样性的影响程度不同。在1蚁巢割草区,红火蚁入侵后5个月期间,由于其数量占蚂蚁个体总数的比例很少,对蚂蚁类群多样性的影响很小;在红火蚁成功定殖5个月后,第6—7个月其工蚁所占比例增加,蚂蚁类群个体数和优势度下降,多样性和均匀度增加;第8—9个月其工蚁所占比例继续增加,而蚂蚁个体数、多样性和均匀度下降,优势度增加。在10蚁巢割草区,红火蚁入侵后,蚂蚁类群个体数、多样性和均匀度下降,优势度增加。红火蚁入侵对1蚁巢割草区和10蚁巢割草区蚂蚁物种数的影响较小。