草原干旱对天然牧草生长发育及产量形成的影响

天然牧草是放牧畜牧业的主要物质基础 ,其生长动态和产量形成受气象条件的影响和制约 ,特别是水份条件在很大程度上决定着植物的地理分布和生物生产力水平。本文根据大气降水量及土壤水份条件与天然牧草生长动态及产量的关系 ,建立了天然牧草生长高度动态模式和草原初级气候生产力模式 ,以便进一步研究 ,为草原干旱的气候指标提供理论依据     

放牧对内蒙古草原温室气体排放的影响

静态箱-气相色谱法用于测定内蒙古典型草原温室气体排放.禁牧草原及放牧草原吸收CH₄、排放N₂O和CO₂各自有其相对固定的季节变化形式,草原和大气交换温室气体通量的季节变化形式主要受年度气候变化所控制,而土壤、植被类型、降雨量等禁牧因素和放牧强度等人为因素仅影响排放强度.与禁牧草原相比,自由放牧降低了羊草草原对CH4的吸收和对N₂O的排放,但大大增加了CO₂的排放量.随着放牧强度的增加,草原温室气体排放强度呈线性迅速增长.     

锡林河流域草原植被退化空间格局分析

利用TM遥感影像,结合地面植被调查,基于典型草原退化演替模式,绘制锡林河流域植被现状图,在地理信息系统支持下,研究了锡林河流域草原植被退化空间格局特征,得出全流域、上中下游及流域内不同地貌类型上不同草原退化等级的面积。全流域1999年放牧退化草原植被面积为7689.3km₂,占总流域面积的71.86%。根据草原退化指数计算得出全流域总草原退化指数为10901.8km₂草原退化单位,同时还计算了流域上中下游区域和流域内不同地貌类型的草原退化指数值。通过网格取样,绘制锡林河流域草原退化指数空间图,应用空间趋势面分析法绘制草原植被退化指数等值线图。结果表明:锡林河流域草原退化的空间格局较为复杂,首先与流域上中下游及不同地貌类型上人类放牧利用强度的差异相关,具体表现在流域中下游及河谷阶地、平原和丘陵区草原植被退化较为明显,其次,全流域有多个较为明显的草原植被严重退化中心区,均与人类高强度放牧利用有关。     

锡林河流域生长季节不同草地类型根系呼吸特征研究

采用根系生物量外推法于2005年生长季对内蒙古锡林河流域温带半干旱草原中的羊草自由放牧草原、大针茅自由放牧草原和羊草退化草原根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了野外测定,研究了不同草地类型土壤总呼吸、根系呼吸和根系呼吸占土壤总呼吸比例的季节变化规律,同时就根系生物量和水热因子等环境要素对上述过程的影响进行了具体分析.结果表明,3个样地根系呼吸和土壤总呼吸的季节变化规律基本一致,均表现为单峰曲线,峰值出现在7月下旬,但羊草退化草原受过度放牧的影响,根系呼吸和土壤总呼吸速率均明显高于其它2个样地;根系呼吸占土壤总呼吸的比例在生长季节内波动明显,且3个样地差异较大,但大多介于40%～50%之间,平均值为40.3%.     

1981—2010年内蒙古草地土壤有机碳时空变化及其气候敏感性

草地土壤有机碳储量巨大,其较小幅度的波动即可能显著反馈于气候变化. 基于1981—2010年内蒙古自治区境内及其周边共计92个气象台站气候要素插值数据,采用空间化的生物地球化学模型——CENTURY 4.5,模拟分析近30年来内蒙古草地表层(0~20 cm)土壤有机碳的空间格局与动态变化特征,并通过构建气候变化情景探讨其对主要气候要素的敏感性. 结果表明:近30年内蒙古草地表层土壤有机碳密度平均值约为1.99 kg/m2(以C计),在空间上呈由东北向西南逐渐减少的分布特征. 近30年来内蒙古草地表层土壤有机碳密度略有增加,年均增幅约0.22%,其中草甸草原的增速〔14.25 g/(m2·a)〕最大,荒漠草原的增速〔1.36 g/(m2·a)〕最小. 草地表层土壤有机碳密度年际变化差异明显,1980s至1990s的增加较为缓慢,1990s至2000s的增幅约为前者的2倍,其中草甸草原和典型草原土壤有机碳增幅较大. 气候敏感性分析结果显示,区域降水量变化可能是近30年内蒙古草地表层土壤有机碳密度变化的主要影响因素,但不同草地类型表层土壤有机碳密度对气候变化的敏感性存在较大差异;典型草原与草甸草原表层土壤有机碳变化主要受控于降水量变化,荒漠草原则主要受控于温度变化.      

内蒙古典型草原区植被NPP对气候变化的响应

研究植被生产力对气候变化的响应是理解陆地生态系统与气候变化相互作用的重要基础,论文利用近45a内蒙古典型草原区55个气象台站的气象数据,采用Holdridge生命地带的气候指标和NPP区域估算模型,研究了内蒙古典型草原区植被净第一性生产力（NPP）对气候变化的响应。结果表明,1960-2004年间,内蒙古典型草原区域内,发生了以生物温度升高和湿润度降低为代表的生物气候明显变化;典型草原区年NPP和春、夏、秋3个季节的NPP均呈现增加趋势,其中夏季是NPP增加速率最快,增加量最大的季节;在区域上,年NPP呈现由东北至西南的递减态势,不同区域年NPP均有增加趋势,其中以中部区最为明显。     

基于供给—消耗关系的蒙古高原草地承载力时空变化分析

在全球气候变化与人类活动加剧的双重影响下,蒙古高原草地放牧超载与草地退化问题不断凸显。如何从畜牧业生产对草地利用强度角度揭示草地生态系统的人地关系,对草地资源可持续利用对策研究至关重要。基于生态系统供给与消耗平衡关系,利用卫星遥感数据与畜牧业统计数据,分析蒙古高原草地生态系统的生态承载状态,研究不同政策背景和资源禀赋条件下草地生态系统承载压力的区域差异特征。研究结果表明：（1）内蒙古自治区和蒙古国两地不同的政策和习俗深刻影响了牧民对草地的利用方式,使得两地畜牧业生产结构产生显著差异,内蒙古自治区牲畜类型组成区域差异性大、总量相对平稳,而蒙古国牲畜数量增加显著、牲畜类型组成区域分布更为均匀。（2）内蒙古自治区和蒙古国草地消耗量均呈现出明显的上升趋势,蒙古高原草地资源消耗总量在2014年超出了供给量,其中内蒙古自治区草地资源消耗量在2005年超出了供给量,而近年来蒙古国的草地资源消耗量也逐渐逼近供给量。（3）2000-2016年间,蒙古高原草地承载压力不断增大,整体从盈余状态变为临界超载状态,持续严重超载地区主要出现在荒漠草原地区,并逐渐向典型草原及农牧交错区推进;蒙古国自2003年起富富有余状态区逐步减少且严重超载区逐步增多,内蒙古自治区则受生态保护政策的影响呈波动性变化。通过定量分析内蒙古自治区和蒙古国草地承载状况的时空差异性,所揭示出的不同社会经济背景下畜牧业生产结构与强度的变化规律可为草地资源管理提供科学依据。     

基于供给—消耗关系的蒙古高原草地承载力时空变化分析

在全球气候变化与人类活动加剧的双重影响下,蒙古高原草地放牧超载与草地退化问题不断凸显。如何从畜牧业生产对草地利用强度角度揭示草地生态系统的人地关系,对草地资源可持续利用对策研究至关重要。基于生态系统供给与消耗平衡关系,利用卫星遥感数据与畜牧业统计数据,分析蒙古高原草地生态系统的生态承载状态,研究不同政策背景和资源禀赋条件下草地生态系统承载压力的区域差异特征。研究结果表明:(1)内蒙古自治区和蒙古国两地不同的政策和习俗深刻影响了牧民对草地的利用方式,使得两地畜牧业生产结构产生显著差异,内蒙古自治区牲畜类型组成区域差异性大、总量相对平稳,而蒙古国牲畜数量增加显著、牲畜类型组成区域分布更为均匀。(2)内蒙古自治区和蒙古国草地消耗量均呈现出明显的上升趋势,蒙古高原草地资源消耗总量在2014年超出了供给量,其中内蒙古自治区草地资源消耗量在2005年超出了供给量,而近年来蒙古国的草地资源消耗量也逐渐逼近供给量。(3)2000-2016年间,蒙古高原草地承载压力不断增大,整体从盈余状态变为临界超载状态,持续严重超载地区主要出现在荒漠草原地区,并逐渐向典型草原及农牧交错区推进;蒙古国自2003年起富富有余状态区逐步减少且严重超载区逐步增多,内蒙古自治区则受生态保护政策的影响呈波动性变化。通过定量分析内蒙古自治区和蒙古国草地承载状况的时空差异性,所揭示出的不同社会经济背景下畜牧业生产结构与强度的变化规律可为草地资源管理提供科学依据。     

基于径向基函数神经网络（RBFN）的内蒙古土壤风蚀危险度评价

土壤风蚀是北方干旱和半干旱地区土地沙化和沙尘暴灾害的首要环节和主要动力过程之一. 选取影响内蒙古自治区土壤风蚀演化的相关指标,运用GIS技术提取各指标数据,构建径向基函数神经网络（Radial Basis Function Network,RBFN）;根据不同风蚀危险程度标准,选取12个市、县（旗）相关数据进行训练,确定网络模型参数,进而对内蒙古自治区88个市、县（旗）的土壤风蚀危险度进行了评价. 结果表明:内蒙古自治区西部为土壤风蚀发生的极强危险区,西北为强危险区,中部为中度危险区,而东部为轻度危险区;利用其他研究对该评价结论进行对比验证,结果较为理想.      

黑河流域草地承载力研究

应用RS和GIS技术,从研究区植被类型、土壤侵蚀、坡度、距水源距离、生物多样性和生态系统保护等方面,确定了黑河流域不适合和适合放牧的区域。在适合放牧的区域,根据草地类型估测产草量。在牧草分配方面,从避免土壤侵蚀和遭遇干旱时保证植被群落弹性和再生的需要以及满足昆虫和土壤无脊椎动物及野生动物需要两个方面考虑了满足生态需要的牧草生物量。在确定放牧强度时,从坡度和距离水源远近两个方面考虑了载畜量的减少比例。在此基础上,计算出满足生态保护需要的草地承载力。研究结果表明,黑河流域适合放牧的区域仅占总面积的17.693%,在适合放牧的区域,天然草地的承载力为0.009～2.055只羊单位/hm²。     

内蒙古草地生产力资源和载畜量的区域尺度模式评估

在气候变化和人类活动的干扰下熏内蒙古草地在过去50年里产生大面积的退化沙化。论文在大气植被相互作用模式穴AVIM雪的基础上发展了一个区域评估模型AVIMia。该模式包括陆面物理过程、植被生长过程和草地利用模式,用来评估放牧利用和气候变化对草地生产力和载畜量的影响。结果表明:内蒙古草地区域生产力剧烈的年际变化与降水量密切相关,而与温度没有明显相关关系。模式估计内蒙古草地总的地上生产力为771.7×108kg/a,可食地上生物量为498.1×108kg/a,典型草原和草甸草原占了大部分的生产力。据此推算的内蒙古地区总的载畜量为45.51×106羊单位,与1997年实际载畜量比较,超载100%。因而熏提出过牧可能是内蒙古草地大面积退化沙化的主要原因,甚至超过气候变化的影响。     

内蒙古白音锡勒牧场区域尺度草地退化现状评价

采用双指示种分析(TwoW-ay Indicators Species Analysis,TWINSPAN)和无偏对应分析(Detrended Correspondence Analysis,DCA)对内蒙古白音锡勒牧场范围内32个草地植物群落样点的样方数据进行群落数量分析,根据数量分析结果将研究区草地划分为轻度、中度和重度退化3个不同等级。分析了单位面积草地地上生物量干重与退化等级的关系,在此基础上给出了划分草地不同退化等级的生物量判别指标值。利用2004年的TM遥感数据,结合同期地面植物群落样方调查,比较了不同植被指数与地上生物量和群落盖度的相关性,建立了研究区草地地上生物量估产模型,估算了白音锡勒牧场区域尺度草地地上生物量,结合不同草地退化等级的生物量判别指标值进行了草地植被退化空间分析。结果表明:①草地生物量与草地植物群落退化密切相关,一般草地退化越严重,群落生物量越低;②比值植被指数(R VI)与地上生物量干重相关性最好(R 2=0.644);③研究区轻度退化、中度退化和重度退化的草地面积分别占研究区总面积的24.51%、43.63%和24.12%。     

放牧对草原十壤N2O产生及微生物的影响

利用AIM乙炔抑制法 ,首次测试了我国内蒙古放牧和非放牧羊草草原土壤N2 O产生的微生物过程 ;通过分析不同类型草原土壤N2 O产生的微生物过程和相关微生物菌群的季节变化 ,研究了放牧行为对于草原土壤N2 O微生物产生过程的影响 .放牧行为改变了土壤结构 ,有利于土壤微生物反硝化作用的发生 ,在一定程度上降低了草原土壤N2 O的排放 .揭示了内蒙古草原土壤N2 O产生是以异养硝化作用过程为主的微生物过程 ,解释了内蒙古典型草原土壤N2 O通量较低和其季节变化的微生物学机理     

1990~2015年东北地区草地变化遥感监测研究

基于1990年和2015年东北地区草地数据集,采用草地动态度模型、草地变化程度综合指数、草地相对变化率、质心模型和景观指数等作为参考指标对草地时空演变特征及其驱动因素进行分析.结果表明：25a间,东北地区草地面积减少了9755.94km²,其中,内蒙古自治区东部减少量最大;黑龙江省草地动态度、变化程度综合指数和相对变化率最高,分别为-30.67%、21.68%和5.55,草地变化最剧烈、稳定性最差;内蒙古自治区东部相应三个指标最低,分别为-3.76%、2.66%和0.68,年均变化强度最高,为0.0193%,相对其他省草地更稳定,但其减少规模最大;草地质心向西偏南方向移动11.28km,是由东部黑龙江省和西部内蒙古自治区东部草地动态强度巨大差异所致;东北地区草地破碎化程度降低、景观类型稳定性上升、斑块形状趋于规则化,主要是小斑块、破碎斑块转化为其他土地类型的结果.气候变暖、变干是草地退化的自然驱动因素,人口增加和经济增长间接影响了草地变化,牲畜大幅度增长是重要因素.     

放牧对草原土壤N2O产生及微生物的影响

利用AIM乙炔抑制法,首次测试了我国内蒙古放牧和非放牧羊草草原土壤N₂O产生的微生物过程;通过分析不同类型草原土壤N₂O产生的微生物过程和相关微生物菌群的季节变化,研究了放牧行为对于草原土壤N₂O微生物产生过程的影响.放牧行为改变了土壤结构,有利于土壤微生物反硝化作用的发生,在一定程度上降低了草原土壤N₂O的排放.揭示了内蒙古草原土壤N₂O产生是以异养硝化作用过程为主的微生物过程,解释了内蒙古典型草原土壤N₂O通量较低和其季节变化的微生物学机理.     

内蒙古地区土地沙漠化成因分析及防治措施

内蒙古自治区是我国沙漠化土地分布面积最广、程度最严重的地区.特别是在内蒙古的半干旱草原及农牧交错带,土地沙漠化已经严重制约着农牧业及工矿业的发展,土地沙漠化已成为内蒙古中西部地区可持续发展的一大障碍.本文根据近年来的统计资料,对内蒙古地区土地沙漠化的成因进行了分析,并提出防治措施.     

应用NOAA／AVHRR遥感资料对大面积草场进行产草量定量估算的方法研究

本文选择我国北方典型草原区──内蒙古锡林郭勒草原为试验区，开展了利用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料进行大面积草地产草量遥感定量估算方法的研究，从估产原理、植被指数选取、景观生态分区等方面，探讨了ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料应用于大面积估产和动态监测的可行性和具体途径，为提高估产精度，尝试了大气纠正、几何纠正、多时相数据最大值化处理等新的数据预处理方法，并结合了ＧＩＳ技术，结果表明，适宜的景观生态分区及必要的数据预处理是提高估产精度的基础。