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。     

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。     

禁牧对锡林郭勒典型草原物种多样性的影响

为了研究禁牧对典型草原物种多样性的影响,对自由放牧和不同时间(1987、1997和2003年)禁牧的典型草原的物种组成进行了调查.结果表明:禁牧并未使典型草原的主要物种组成发生明显的改变,但使物种的相对重要性发生了明显变化,优势种的优势更加明显;同时,禁牧在一定的时间内可以提高典型草原的物种多样性,但随着禁牧时间的延长,典型草原的物种多样性和丰富度都表现出一种先上升后下降的趋势;在相同的禁牧或放牧条件下,水分条件较好的典型草原具有更高的物种多样性.可见,合理的禁牧时间与优越的水分条件有利于典型草原维持较高的物种多样性.典型草原物种多样性下降可能是人为干扰与干旱环境条件共同作用的结果.     

甘南亚高寒草甸稀有种对物种多样性和物种多度分布格局的贡献

稀有种不仅影响群落的物种多度分布格局, 同时也是α多样性的重要贡献者。本研究主要通过加性分配和Fortran软件的RAD程序包拟合的方法, 研究了甘南亚高寒草甸不同坡向物种多样性及多度分布格局的变化, 分析了物种多度分布格局及其α多样性的变化特征, 确定了稀有种在物种多度分布格局中的相对贡献。结果表明: (1)在南坡到北坡的变化中, 环境因子差异比较明显, 其中, 土壤全磷、有机碳、速效磷、碳氮比及含水量呈递增趋势; 土壤氮磷比和pH值呈递减趋势; 土壤全氮在西坡显著低于其他坡向, 而速效氮在所有坡向上差异不显著。(2)稀有种对群落物种多样性的影响在南-北坡向梯度上依次增大, 去除稀有种的影响在各坡向均高于去除非稀有种, 可见, 稀有种在甘南亚高寒草甸物种多样性中的相对贡献高于非稀有种。(3)各坡向的稀有种资源获取模式以随机分配占领模式(random fraction模型)为主, 而非稀有种则以生态位优先占领模式(geometric series模型)为主。由于稀有种有较大的扩散率, 在物种多样性较高的生态系统中, 物种之间的生态位重叠会更加明显, 从而抑制物种多样性的增加, 因此能达到维持原有物种多样性的目的。     

甘南高寒草甸群落的物种-多度关系沿坡向的变化

物种-多度格局研究是揭示群落组织结构和物种区域分布规律的重要手段。该研究以青藏高原东北部的甘南高寒草甸为研究对象, 基于野外调查和室内分析, 研究了不同坡向的环境因子、植物群落分布, 并利用RAD软件程序包对其进行了拟合分析。结果显示: 在南坡-北坡上, 土壤含水量从南坡(0.18 g·g ^-1)到北坡(0.31 g·g ^-1)呈现递增的趋势, 土壤温度从南坡(22.33 ℃)到北坡(18.13 ℃)以及光照强度从南坡(744.15 lx)到北坡(681.93 lx)均呈逐渐减小的趋势。物种-多度分布曲线的斜率从南坡向北坡依次减小。随着坡向由南向北转变, 物种-多度和物种多样性都呈递增的趋势。通过6个模型对坡向梯度的物种-多度分布进行拟合发现, 甘南高寒草甸区的物种-多度分布主要是以生态位模型为主, 其次是随机分布模型。青藏高原高寒草甸微生境梯度上的物种在总体上的资源分配模式是以固定分配模式为主, 稀有种的资源分配模式是以随机性模型为主, 常见种的资源分配模式则是以确定性模型为主。     

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...     

放牧对内蒙古典型草原α、β和γ多样性的影响机制

人类活动干扰对生物多样性和生态系统功能的影响机制是近年来生态学研究的一个热点问题。该研究以内蒙古锡林郭勒草原生态系统国家野外科学观测研究站的大型放牧控制实验为平台, 系统地研究了不同降水(丰水年份和平水年份)和地形(平地和坡地)条件下, 放牧对典型草原不同空间尺度植物多样性(α、β和γ多样性)的影响。研究发现: (1)降水和地形条件及其交互效应对植物多样性有明显的影响, 丰水年份的α、β和γ多样性均高于平水年份; 降水和地形条件存在交互效应, 平水年份坡地系统的α多样性高于平地系统, 丰水年份平地系统的α和γ多样性高于坡地系统, 而地形对β多样性并没有显著影响; (2)随着放牧强度的增加, 平地和坡地的α多样性均呈逐渐下降的趋势, 不同植物群落成员型(优势种、常见种和稀有种)对放牧的响应及其对α多样性的贡献不同, 其中稀有种对α多样性的贡献最大, 常见种次之, 优势种最小; (3) γ多样性对放牧强度的响应受地形条件的影响, 随着放牧强度的增加, 平地γ多样性呈逐渐下降的趋势, 而坡地γ多样性呈现先减少后增加的趋势; (4)平地β多样性随放牧强度的增加而逐渐减小, 而坡地并没有明显的规律。该研究表明, 植物多样性对放牧的响应受降水和地形因素的调控, 平地对放牧的缓冲能力强于坡地, 干旱会加剧过度放牧对生物多样性的影响; 稀有种对于草地生态系统的多样性维持具有重要意义。因此, 在确定合理的放牧强度时, 应结合降水和地形条件。在平水年份需加强平地系统植物多样性的保护, 而在丰水年份需加强坡地系统植物多样性的保护, 从而实现草地资源的可持续性利用。     

放牧对内蒙古典型草原粪金龟子群落的影响

为阐明放牧对粪金龟子群落的影响, 于2004年5-9月, 选择内蒙古典型草原不同放牧强度 (无放牧、 适度放牧和过度放牧) 草地为样地, 采用诱捕法采集粪金龟子标本, 分析了放牧对粪金龟子群落的影响。结果表明： 共捕获粪金龟子60 839头, 隶属于3科5属24种。放牧影响下, 粪金龟子群落个体数、 种数和生物量均发生显著变化, 不同粪金龟子对放牧的敏感性不同, 并具有明显的季节特征。Pearson相关分析表明, 春季粪金龟子群落个体数、 生物量、 种数以及符号蜉金龟Aphodius comma和马粪蜉金龟Aphodius subterraneus个体数与放牧强度提高之间存在显著负相关关系; 夏季粪金龟子群落种数和叉角粪金龟Ceratophyus polyceros个体数与放牧强度提高也呈显著负相关; 秋季粪金龟子群落生物量和种数以及费氏粪金龟Ceratophyus fischeri、 墨侧裸蜣螂Gymnopleurus mopsus和小驼嗡蜣螂Onthophagus gibbulus个体数与放牧强度提高之间存在显著正相关关系。依据体长、 体重和行为特征, 将粪金龟子划分为4个功能群, 放牧对体型较小的功能群Ⅲ和Ⅳ的影响较显著。指示值计算结果表明, 费氏粪金龟、 毛蜉金龟Aphodius scofa和马粪蜉金龟可以作为不同放牧强度草地的特征指示种。     

不同放牧率对内蒙古典型草原植物叶片解剖结构的影响

以内蒙古草原生态系统定位研究站15a长期放牧样地的7种主要植物(扁蓿豆、冰草、糙隐子草、冷蒿、小叶锦鸡儿、星毛委陵菜、羊草)为材料,通过对不同放牧率(无牧、轻牧、中牧、重牧)下植物叶片解剖结构(角质层厚度、表皮细胞面积、叶肉细胞面积、栅栏/海绵组织厚度、叶片厚度、中脉厚度)特征以及化学成分变化的研究,探讨不同植物对长期放牧的适应策略,从而为典型草原放牧演替规律提供理论依据.结果表明:总体上,植物角质层厚度随放牧率的增加而增加;而表皮细胞面积、叶肉细胞面积、叶片厚度等指标不同植物的反应不同.植物叶片化学成分(全N、全C、纤维素含量、叶绿素a+b及a/b)随放牧率的变化较小.放牧率对冰草、冷蒿、羊草的全C、全N、叶绿素和纤维素含量均没有显著影响(P＞0.05),但却显著降低了糙隐子草的比叶面积及星毛委陵菜和小叶锦鸡儿的叶绿素含量,提高了糙隐子草的纤维素含量及扁蓿豆叶片的全N含量(P<0.05).因此,不同植物对放牧的反应存在着明显的种间差异,其中植物角质层厚度、表皮细胞面积、叶片厚度和中脉厚度是植物对放牧响应最为敏感的指标.     

内蒙古荒漠草原放牧强度对风沙通量和沉积物粒径的影响

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象, 在放牧11年的样地布设BSNE集沙仪, 通过2013年4月到2015年4月4个采样期对短花针茅草原放牧强度与风沙通量的定量关系及风蚀物粒度特征进行了研究。结果表明: (1)放牧强度对风沙通量有显著影响(p < 0.05)。随着放牧强度增强, 风沙通量逐渐增加; 风沙通量对放牧强度的响应存在季节差异, 生长季的日平均风沙通量小于非生长季, 且生长季不同放牧强度间风沙通量差异较大, 其中重度放牧区风沙通量是对照区的5倍, 而非生长季不同放牧强度间风沙通量差异较小, 重度放牧区是对照区的1.7倍; (2)生长季不同高度风沙通量的自然对数和垂直高度之间存在较好的二项式拟合结果, 而非生长季风沙通量的垂直分布没有明显规律; 放牧强度间通量的垂直分布差异主要表现在0-50 cm高度; 在同样高度, 放牧强度大, 垂直通量也大; (3)风蚀沉积物中粒径≤250 μm颗粒富集度随垂直高度变化而变化; 风沙沉积物中, ≤250 μm的颗粒占沉积物总量的85%以上, 沉积物中粒径≤50 μm的颗粒有明显的富集作用, 且随垂直高度增加富集比逐渐增加; 粒径为125-250 μm和50-125 μm的颗粒表现为随垂直高度增加富集比降低的趋势, 且125-250 μm粒径的富集比显著小于50-125 μm颗粒的富集比; 荒漠草原放牧强度对风沙通量有不同程度的影响, 放牧强度越大, 风蚀越重, 风蚀作用强化了重度放牧对草地退化的影响作用。     

放牧强度对内蒙古荒漠草原土壤有机碳及其空间异质性的影响

放牧是内蒙古荒漠草原主要利用方式之一,研究不同放牧强度下土壤有机碳分布规律对退化草原恢复以及推广精准放牧技术具有重要的指导意义。基于不同放牧强度长期放牧样地（0、0.93、1.82、2.71羊单位hm^-2（a/2）^-1）,采用高样本数量的取样设计并结合地统计学分析方法,研究荒漠草原土壤有机碳及其空间异质性。结果表明：中度放牧会显著降低0-30 cm土层全氮含量（P<0.05）,全磷含量随放牧强度增强出现先降低后升高趋势;放牧样地土壤有机碳含量均显著低于对照样地（P<0.05）,不同放牧强度处理土壤有机碳含量没有显著差异;土壤有机碳密度受放牧影响在0-20 cm土层出现显著下降（P<0.05）,变化趋势同有机碳含量相似,碳氮比在重度放牧区0-10 cm土层显著降低（P<0.05）。土壤有机碳空间异质性和异质性斑块的破碎程度随放牧强度增加而增大;土壤有机碳含量与海拔高度在对照、轻度放牧和中度放牧区均呈极显著负相关（P<0.01）,在重度放牧区土壤有机碳含量和海拔无显著相关性;土壤有机碳含量与土壤全氮、全磷含量均呈极显著正相关（P<0.01）。综上所述,放牧降低土壤有机碳含量,提高土壤有机碳空间异质性,土壤有机碳含量的空间变异受海拔和土壤养分含量等因素的共同影响。     

放牧对内蒙古典型草原大针茅凋落物中土壤动物组成及其分解功能的影响

放牧是影响草地生态系统中土壤动物组成和凋落物分解的重要因素.2010—2012年,选择内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场境内的禁牧草地、放牧草地和沙地为研究样地,以凋落物袋法研究了大针茅凋落物分解过程中主要理化特性以及其中土壤动物群落的变化特征.共采集到土壤动物67056头52类,隶属于5门8纲,其中螨类23科,昆虫19科.大针茅凋落物的初始有机质含量为92.5%,分解780 d后分别降至40.0%(禁牧草地)和41.3%(放牧草地),差异不显著;凋落物残留率分别降低至50.0%(禁牧草地)和23.0%(放牧草地),差异显著.放牧影响下,大针茅残留凋落物中土壤动物多度显著降低.将大针茅凋落物置入沙地环境,有机质分解速率无显著变化,但凋落物残留率显著降低,螨类群落组成发生显著变化.在内蒙古典型草原环境下,放牧显著改变了植物凋落物中的土壤动物群落组成和多度,但凋落物中有机质分解速率未发生显著变化;半干旱地区土壤动物的凋落物分解功能较为微弱.     

内蒙古典型草原生态系统健康评价

以草原生态系统中的植物-土壤-大气界面的关键生态过程为基础,结合典型草原生态系统的群落特征及其退化演替模式,并考虑水分因子的限制作用,在确定生态系统健康评价模式(参照)系统和基况评价指标的同时,建立了典型草原生态系统健康评价的CVOR综合指数的计算模型和方法.通过分析放牧压力和围封保育对内蒙古典型草原生态系统健康的影响,检验了CVOR综合指数的可行性,可为草原生态系统健康管理提供一个综合、简单、准确、宜行的评价方法.     

Carbon fluxes and species diversity in grazed and fenced typical steppe grassland of Inner Mongolia,China

Aim Grasslands are dominant vegetation of China, support outstanding biodiversity and sequester bulk amount of atmospheric CO₂. These grasslands are highly degraded and fragmented due to remarkable anthropogenic and grazing loads. Chinese Government has made great attempt to restore by grazing exclusion. The relations of carbon fluxes with species composition and diversity in the communities sensitive to grazing by large herbivores are needed to be analysed under the global climate change scenario. The objective of present study was to comprehend the effects of grazing and fencing on the ecosystem structure and function of the typical steppe grassland.     

不同干扰方式对内蒙古典型草原植物种组成和功能群特征的影响

研究休牧、补播和自由放牧3种人为干扰方式对内蒙古典型草原群落植物种组成、功能群组成、群落物种多样性和地上生物量的影响.结果表明: 3种干扰方式对植物功能群结构及其多样性有显著影响,休牧方式下群落植物种数量、地上生物量、多样性指数和丰富度指数最大,分别为22种、171.32 g·m^-2、1.46和5.7,灌木半灌木和多年生禾草的重要值、物种所占比例、地上生物量、多样性指数、丰富度指数和均匀度指数显著高于其他干扰方式,多年生杂类草的重要值、物种所占比例、地上生物量、多样性指数和均匀度指数显著低于其他干扰方式,中生植物、C3和C4植物的地上生物量最大,分别为22.22、143.35和27.97 g·m^-2.补播方式下,中旱生植物地上生物量最大,为13.60 g·m^-2,旱生植物物种所占比例最小(48.5%),C4植物物种所占比例最大(28.8%).自由放牧方式下,一、二年生草本植物物种所占比例最大,达12.3%,中生植物和C4植物所占比例最小,分别为17.0%和20.9%.春季休牧措施有利于退化草原的恢复.     

不同利用方式下内蒙古典型草原群落物种相互关系的年际变化

放牧和刈割作为内蒙古草原主要利用方式,对大针茅群落演替以及建群种更替有着重要影响。以内蒙古典型草原大针茅群落为研究对象,2013—2015年连续3年对放牧和刈割两种利用方式下大针茅群落小尺度格局进行定点观测,其中,2014年气候极端干旱且温度较高;运用Ecosim7.72软件计算C-score和V-ratio来反映群落物种间相互作用关系,并分析相互作用关系的年际变化以及影响因素。结果表明:(1)2013年和2015年温度和降水与该区域年均值比较接近,放牧和刈割两种利用方式下群落植物间相互作用关系均为竞争;(2)2014年为极端干旱和高温的年份,放牧和刈割两种利用方式下群落植物间相互作用的值或方向发生了很大变化,其中,放牧利用加剧植物间的竞争,而刈割利用方式下植物间相互作用为促进。(3)所得结果表明气候波动是影响群落物种间相互作用的主要因素,而在极端年份,利用方式会影响群落物种间相互作用的方向和大小,这不仅为胁迫梯度假说的完善提供了实验数据,而且可为该区域草原的合理利用和保护措施的制定提供理论指导。     

克氏针茅草原群落物种多样性与生物量关系对放牧强度的响应

放牧强度引起的草原植物群落物种多样性与地上生物量变化是近年来草地生态系统研究的热点问题。以内蒙古锡林郭勒克氏针茅草原为研究对象,探究植物群落结构特征、物种多样性与地上生物量之间相互关系及其对不同放牧强度的响应。结果表明：随着放牧强度的增加植物群落结构逐步向退化方向演替;植物群落高度逐渐降低（P<0.05）,密度逐渐增加（P<0.05）,盖度总体呈下降趋势（P<0.05）;植物群落和原有群落优势种地上生物量总体呈下降趋势（P<0.05）,而退化指示物种的地上生物量逐渐增加（P<0.05）;轻度、中度放牧条件下群落物种Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数均显著高于重度放牧（P<0.05）;地上生物量与Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数呈正相关关系,而与Simpson指数呈负相关关系。综上所述,克氏针茅草原植物群落结构和功能在不同放牧强度下产生不同的响应,适度放牧有利于提高群落物种多样性与生物量。