牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸暖季草场植物群落组成和植物多样性的影响

两年的牦牛放牧试验结果表明:在暖季草场,随着放牧率的提高,禾草和莎草类功能群的盖度、生物量及其组成与高度减小,它们与放牧率呈显著的负相关 P<0.05 可食杂草和毒杂草类功能群的盖度、生物量及其组成与高度增加,它们与放牧率呈显著的正相关 P<0.05 各功能群的盖度与生物量之间是显著的正相关关系 P<0.05 .对照草地由于没有牦牛的采食,群落由少数优势种植物所统治,群落结构趋于简单,物种组成贫乏,物种多样性和均匀度指数最小;轻度放牧牦牛选择采食对植物群落的影响较小,群落的物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均不高;中度放牧提高了资源的利用效率,增加了群落结构的复杂性,草地的物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均最高,该结果支持 中度干扰理论 ;重度放牧由于牦牛采食过于频繁,改变了植物的竞争能力,导致植物种的均匀度下降,多样性减少.不同放牧率草地群落的物种数 S 、丰富度指数 Ma 、多样性指数 Shan-non-Wiener指数H′和Simpson指数D 、均匀度指数 Pielow指数J′ 的排序为:对照<轻度放牧<重度放牧<中度放牧,优势度指数 Berger-Parke指数 的变化趋势则与之相反.     

畜尿排泄特征及其对草地植被和家畜选择采食的作用

综述了畜尿特征及其对草地植被和家畜选择采食的作用.畜尿主要成分为尿素,尿斑N浓度一般为20～80 g N/m2.家畜排尿量和尿斑大小与家畜种类、饮水次数和放牧季节有关.畜尿空间分布表现为数量和浓度的不同,常呈线形函数形式随机分布于家畜采食路线周围,尿斑中心与边缘的尿N浓度差别很大.通常,畜尿对草地植物的影响限于尿斑区域,约为尿斑面积的2倍,作用时间可持续6～12个月;对草地植物生长具长期促进和短期灼烧作用,其效应大小与尿N浓度和施尿时期有关.一般畜尿促进禾草生长,抑制豆科草的生长和固氮作用.尿斑处植物的N成分比非施尿斑块高,植物吸收的N量随家畜年排泄N不同而异,尿排泄对植物生长的正效应发生于≤250 kg N/(hm2·a)情况下.畜尿排泄增加草地植物多度、丰富度和群落多样性,并受放牧、培育措施的影响.不同植物对畜尿的响应不同,放牧家畜对尿斑不同植物的选食性和补偿性生长差异,是引起和维持草地异质性的重要因素之一.放牧家畜具优先选食和反复采食尿斑植物或高营养斑块的特点,亦经常在远离高营养植被斑块的地方采食.具体草地管理与生产实践中,可通过在草地采食不足的地方设置饮水点、补饲料及搭荫棚等措施,提高家畜对整个草地的利用,以降低家畜对尿排泄物密集区高N植被斑块的过度采食.     

不同放牧率对大针茅种群结构的影响

 采用连续放牧的方式研究了不同放牧率对大针茅(Stipa grandis)种群结构的影响。研究结果表明：在一定放牧率范围内,单丛分蘖密度随着放牧率的增加而增加,超过这个范围,单丛分蘖密度下降;单位面积生殖枝数、结实数和种子重随放牧率的增加而下降,种子千粒重在轻度和中度放牧率下最大;不同年龄株丛的分蘖密度存在很大差异,老龄株丛的分蘖密度最大,其次是成年株丛,幼龄株丛最小;轻度和中度放牧率能够刺激成年和老龄株丛分蘖,增加其单丛分蘖密度;老龄株丛在种群的有性生殖中占有重要地位,其生殖枝数目高于成年株丛。     

模拟放牧斑块与氮素添加对半干旱草原群落植物生长的影响

放牧时,动物采食及其排泄物会影响植物的生长,但动物彩食及其排泄物的空间异质性可能会影响这咱效应.在位于我国北方典型农牧交错区的内蒙古多伦县,我们研究了模拟入牧斑块和施氧肥对植物生长的影响,实验采用模拟放牧采食斑块(观割半径分别0、10、20、40和8cm)和土壤施氮(分别为0、5、20Gn\m2)两种处理,植物地上部收获后分为绿体和立柯两部分,并分析其含氮量.结果表明,刈割降低了植物的生物量(40.5%),而施氮可增加生物量(57.8%)刈割交通规则植物生长的抑制作用在面积最水又施肥的斑块上表现更明显.土壤施氮可以促进杜物生长并且影响刈割效应.同时植物的绿-枯比阻碍施氮水平的增回而增回,因此氮会延迟植物的衰老.以上结果表明,刈割(模拟动物采食)斑块的大小会影响草原植物的生长,土壤施氮(模拟动物尿氮)可以提高草原生态系统的初级生产力,并影响刈割效应.     

氮和水分添加对内蒙古荒漠草原放牧生态系统土壤呼吸的影响

土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分, 同时也是评价生态系统健康状况的重要指标, 对于评估退化草地恢复过程中生态系统功能具有重要意义。该研究在内蒙古四子王旗短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原长期放牧实验平台上进行, 该平台设置对照(CK)、轻度(LG)、中度(MG)和重度(HG) 4个放牧强度。通过在4个放牧处理区设置氮、水添加实验处理, 探讨不同放牧强度背景下, 氮、水补充对荒漠草原土壤呼吸过程的影响。结果表明: (1)历史放牧强度除2015年对土壤呼吸无显著影响, 2016和2017年都有显著影响, 放牧区3年平均土壤呼吸速率基本都高于对照区。此外, 氮和水分添加显著增加了MG区土壤呼吸速率, HG区氮、水同时添加对土壤呼吸速率有显著增加作用; (2)无论是历史放牧强度, 还是氮、水添加处理, 都没有改变荒漠草原生长季土壤呼吸速率的季节动态变化趋势, 土壤呼吸速率基本表现为单峰曲线模式, 峰值出现在水热同期的7月份; (3)不同年份生长季土壤呼吸速率对氮、水处理的响应并不相同, 氮添加至第3年产生显著影响。水分添加在平水年份(2015和2017年)对土壤呼吸产生显著影响, 但在丰水年份(2016年)无显著影响。氮、水共同添加分别在CK、LG和HG区3年平均土壤呼吸速率显著高于单独加水处理, 说明氮添加的有效性依赖于水分条件, 两者表现为协同作用; (4)不同处理下荒漠草原土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)值介于1.13-2.41之间, 平均值为1.71。在无氮、水添加时, 放牧区的Q₁₀值都小于CK区, 总体表现为CK 大于 MG 大于 LG 大于 HG; 加水和氮水共同添加处理后, Q₁₀值都有明显增加, 其中NW处理下Q₁₀值都增加到2.0以上。上述结果说明在过去受不同放牧强度影响的荒漠草原在停止放牧后的恢复过程中, 土壤水分仍是影响土壤呼吸的主导环境因子, 外源氮添加只有在满足一定水分供给的基础上才起作用, 尤其是过去的重度放牧区土壤呼吸速率对氮、水补充的响应最为强烈。该研究结果可以为评估荒漠草原恢复过程中土壤呼吸速率受养分和水分影响提供基础资料和依据。     

不同放牧强度下克氏针茅(Stipa krylovii)草原的根系特征

以呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度下的演替群落为对象,开展群落及其群落建群种的地下生物量和根系形态特征研究.结果表明:从轻度放牧到重度放牧,群落种类组成和根系功能群类型趋于简单化;群落地下生物量的空间分布形态呈“T”型;不同放牧强度下草原群落的建群种出现了明显替代现象,轻度放牧样地群落建群种为密丛型根系的克氏针茅,中度放牧为疏丛型根系的糙隐子草(Cleistogenes squarrosa,重度放牧为鳞茎型根系的碱韭(Allium polyrhizum);随着放牧强度的增大,群落建群种根冠比逐渐增加,分别为0.47、1.0、4.1,并且群落建群种根系数量、根系体积、根系生物量、比根长及根长密度等各指标均发生了明显变化.另外,3种放牧强度样地群落建群种根冠比、根长密度均与土壤速效氮含量呈现显著正相关(P＜0.05).     

荒漠草原与典型草原NPP、碳积累对不同降雨年份和利用方式的响应

不同草原利用方式正在影响着内蒙古的草原生态系统,而且在未来降水空间格局变化的背景下,它们共同决定了生态系统植被类型、净初级生产力(NPP)和生态系统碳积累。选取内蒙古中部两个重要的草地类型:荒漠草原和典型草原,研究不同草原利用方式(围栏禁牧、划区轮牧、割草、自由放牧)植物群落在降雨量不同的两个生长季节地上(ANPP)、地下净初级生产力(BNPP)的变化,同时也评估了植物群落的碳积累,研究结果表明:1)在降雨量亏缺年份,与围封相比,荒漠草原自由放牧区ANPP、BNPP及碳积累分别下降了57.1%、51.7%和56.0%,而典型草原自由放牧区分别下降了18.4%、25.1%和17.9%。2)在降雨量充足年份,与围封相比,荒漠草原划区轮牧区ANPP、BNPP以及碳积累分别增加了18.2%、9.8%和21.9%,而典型草原各处理下围封禁牧区ANPP仍是最高;3)两种草地类型下,降雨量对自由放牧的调控作用高于其它草地利用方式;4)荒漠草原ANPP在丰雨年是欠雨年的2倍,而典型草原仅增加了79.0%,降雨量对荒漠草原生产力的季节调控作用远高于典型草原。在未来全球气候变暖和降水格局变化的情况下,荒漠草原降雨量是影响荒漠植物群落NPP和碳积累的主导因子。     

高寒典型草原主要物种的株高和盖度预测种群和群落地上生物量

为快速、准确、无破坏地测定草原地上生物量,在祁连山高寒典型草原植物生长旺季,观测了冬季和春秋季放牧地60个样方内各物种的株高、盖度等生长指标。以冬季牧地紫花针茅（Stipa purpurea）、醉马草（Achnatherum inebrians）、赖草（Leymus secalinus）、扁穗冰草（Agropyron cristatum）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）6个主要物种的株高、盖度、株高和盖度的乘积为自变量,分别预测同物种、其他物种和群落地上生物量。用春秋季牧场的数据验证模型的精确性和稳定性。结果表明：主要物种的生长指标可预测其自身、其他物种和群落地上生物量。对自身种群,株高和盖度乘积的复合因子预测效果最好;4种禾草对其他物种、二裂委陵菜对菊科植物种群,株高、盖度单因子预测效果优于复合因子;6个主要物种单独或2-6个种结合均可预测群落地上生物量,但是以6个物种株高和盖度的乘积同时预测时决定系数最大,可解释群落地上生物量89.5%的变异,为高寒典型草原群落地上生物量最优预测模型。     

克氏针茅草原土壤生态化学计量特征对放牧强度的响应

生态化学计量学是研究生态系统中各元素间平衡的科学,对于探究土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）元素循环以及土壤养分限制状况具有重要意义。为了解克氏针茅（Stipa kirschnii）草原土壤生态化学计量特征,以内蒙古克氏针茅草原区为研究对象,在不同放牧强度草场进行采样分析。结果表明：随着放牧强度的增加,C、P含量先降低后升高,N含量先升高后降低;土壤C/N先降低后升高、C/P逐渐升高、N/P先升高后降低。C/N随着放牧强度的增加与有机碳相关性逐渐增大、与全氮的相关性逐渐减小;轻牧区的C/P受有机碳作用有所增强;中牧区N/P受全氮作用增强。C/N主要限制因素是有机碳含量,C/P和N/P主要限制因素是全磷含量。不同放牧强度会影响土壤化学计量比与其他物质的关系,也会改变土壤化学计量比各制约因素的强度。