放牧强度对短花针茅荒漠草原植物群落组成及种间关系的影响

探究不同放牧强度对短花针茅荒漠草原群落植物组成以及种间关系的影响,可为短花针茅荒漠草原制定合理科学的放牧制度提供理论依据。将短花针茅荒漠草原作为研究对象,以围封为对照(CK),设置轻度(LG)、中度(MG)及重度放牧(HG)处理进行植物群落调查,对总体关联指数(VR)和种间联结系数进行分析,结果表明:(1)CK、LG、MG和HG样地中物种数分别为39、34、32、25,表明植物物种数随放牧强度增加而减少;(2)CK和LG的VR指数小于1,MG和HG的VR指数大于1,围封和轻度放牧处理下植物群落整体呈负关联,表现为竞争关系,中度放牧和重度放牧处理下群落整体呈正关联,表现为亲和关系;(3)短花针茅(Stipa breviflora)-无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)-银灰旋花(Convolvulus ammannii)在CK样地中呈正关联,在MG样地中呈负关联,在LG、HG样地中无关联;无芒隐子草-木地肤(Kochia prostrata)在CK样地中呈负关联,在MG、HG样地中呈正关联,在LG样地中无关联;短花针茅-木地肤、无芒隐子草-银灰旋花在MG样地中呈正关联,在CK、LG及HG样地中无关联,说明中度放牧可以使物种间的关系由负关联转变为正关联,也可使物种间的关系由正关联转变为负关联。该文可为短花针茅荒漠草原种间竞争、群落稳定性以及生态位的研究提供重要参考。     

内蒙古草地生产力及载畜量变化分析

草地生产力和载畜量历来是草地生态系统研究的热点问题,但多年来的研究成果却未能有效地揭示草畜供求关系。以内蒙古3个植被类型(草甸草原、典型草原、荒漠草原)为研究对象,基于MODIS遥感数据,应用光能利用率模型(CASA模型)和连续3年(2011—2013年)大量成对(围栏和放牧)的野外样地调查数据,分析了不同类型草地净初级生产力(NPP)、牧草利用率及超载情况。结果表明:(1)2011—2013年内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原NPP平均值分别为122、116.2和39.3 g?m~(-2)?a~(-1);(2)2011—2013年内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原利用率分别为41.28%、40.38%、38.05%;(3)2011年3种类型草地均过度放牧,超载率分别为43.59%、44.95%和75.92%,2012年草甸草原和荒漠草原过度放牧,超载率为1.21%、57.53%,2013年荒漠草原过度放牧,超载率为57.38%,而2012年典型草原,2013年草甸草原和典型草原与理论载畜量相比尚有127.4、1 158.82、392.33万羊单位潜力,可持续放牧。因此,在内蒙古草原牧场放牧管理时,应结合不同类型草地和降水条件,在荒漠草原及干旱年份适当减少载畜量从而实现草畜动态平衡。研究结果可为草地放牧管理决策提供参考依据。     

荒漠草地短花针茅种群年龄对放牧调控的响应机制

种群结构是植物种群生态学研究的内容之一,对阐明草地生态系统种群特征、更新和稳定性具有重要意义。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,通过研究荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)种群年龄结构,试图揭示荒漠草地放牧调控下植物响应机制。结果表明:(1)重度放牧处理使各年龄段短花针茅密度与生物量降低,放牧对A4~A9阶段(21 mm基径≤111 mm)短花针茅影响较明显,密度与生物量基本呈不放牧处理最高、适度放牧处理次之、重度放牧最低的规律;A1阶段(基径≤4mm)短花针茅密度与生物量较低,A3阶段(11 mm基径≤21 mm)、A4阶段(21 mm基径≤31 mm)、A5阶段(31 mm基径≤41 mm)阶段数值较高;(2)短花针茅种群密度与生物量表现出不同的回归关系模式,重度放牧处理短花针茅密度与生物量呈正相关关系,不放牧处理为线性关系,适度放牧则为单峰曲线;仅重度放牧各年龄阶段密度与生物量表现为单峰曲线;(3)短花针茅种子第3天开始发芽,第10天各处理种子发芽率达到50%以上,分别于第3~6、9~11天出现发芽高峰,之后发芽趋于平缓;(4)重度放牧处理下短花针茅稳定性最高,适度放牧处理次之,不放牧处理最低。研究认为,短花针茅种群采取提高产种数及缓慢萌发的方式弥补放牧草地幼苗的高损失,并通过调控各年龄段短花针茅数量维持种群稳定性以来完成其生活史。     

短花针茅荒漠草原植物的群落组织力及其对重牧的响应

组织力是生态系统健康评价的主要指标之一。短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原研究区位于内蒙古自治区四子王旗查王府一队,该地区干旱、少雨、多风且蒸发量大,主导产业是畜牧业,草地类型为短花针茅+冷蒿(Artemisia frigida)+无芒隐子草(Cleistogenes songorica),多年的超载过牧使该地区草地健康受到严重影响,有必要通过组织力参数及其分级来描述无放牧时各种群占据空间与分享资源的能力,并对比分析重度放牧对其的影响。本研究采用2004—2015年无放牧和重度放牧时植物种群的频率、生物量、高度监测数据,计算了无放牧和重度放牧时的群落组织力,对两种情形下的种群组织力参数进行排序和等级划分,并结合物种特性分析了组织力等级变化的原因。结果表明:相比对照区,重牧时24个物种中有21个物种的种群组织力参数下降,组织力等级变化剧烈,反映出超载过牧导致草原生态系统偏离健康阈,发生严重退化,这也验证了组织力参数分级作为草原生态系统健康评价的指标,具有合理性和实用性。无芒隐子草、驼绒藜(Ceratoides latens)、乳白花黄芪(Astragalus galactites)的组织力参数不降反增,与其躲避采食或耐牧性有关。相比对照区,重牧区无芒隐子草组织力参数显著增加、短花针茅无显著差异、冷蒿显著降低,但3个优势物种的组织力参数仍占据前三位,在群落中的最优地位未发生改变。各物种种群组织力参数的数据与等级,可以作为短花针茅荒漠草原各物种对重牧响应研究的参照指标。     

锡林浩特草原大针茅返青特征及其与气象因子的关系

植被物候被认为是环境条件、季节和年际间变化最直接、最敏感的综合指示器,也是农牧民确定播种、收割、放牧的重要依据,研究植被物候变化与气象因子的关系已成为热点科学问题。为探明典型草原区牧草返青特征及其与气象因子的关系,以典型草原区优势植物种大针茅(Stipa grandis)为研究对象,通过对锡林浩特草原2014-2017年大针茅返青情况的调查,分析了返青期芽、叶的生长特征;并结合气象资料,对大针茅返青与气象因子进行相关性分析,结果表明,(1)锡林浩特草原大针茅返青期主要集中于3月下旬至4月下旬,且返青期芽、叶生长始期缓慢、盛期较快、末期平缓。(2)1971—2017年锡林浩特草原气温呈上升趋势,降水波动较大,呈递减趋势,较历史时期相比平均提前4.2 d·(10 a)~(1)。(3)大针茅返青过程中,气温与降水为主导因子,4月与春季气温、春季降水与大针茅返青显著相关,其中气温为决定性因子,降水为影响性因子。最低气温与平均气温决定了返青的开始,最高气温与春季降水的多少决定了返青的快慢。该文确定的锡林浩特草原大针茅返青时间及其生长特征可为典型草原区物候期的预测提供基础数据资料;得到的影响大针茅返青的关键气象因子对典型草原区农牧业生产具有重要意义与参考价值。     

放牧对短花针茅荒漠草原建群种与土壤团聚体特征的影响

以内蒙古农业大学苏尼特右旗荒漠草原的放牧调控实验为平台,通过分析荒漠草原建群种种群结构及土壤团聚体特征,揭示放牧调控下荒漠草原短花针茅(Stipa breviflora)与沉积土壤的潜在联系。结果显示:(1)短花针茅幼龄与成年植株密度显著大于幼苗、老龄前期、老龄期密度;各年龄短花针茅种群密度、生物量均呈现重度放牧处理最高、适度放牧次之、重度放牧最低的规律;(2)短花针茅荒漠草原土壤团聚体分布受团聚体粒径及其与放牧强度的交互作用影响(P0.05);同一放牧处理中,100~250μm植物沉积团聚体含量最高,50μm与50~100μm团聚体含量次之、500μm团聚体含量最小;而裸地土壤团聚体以50μm团聚体含量最高;(3)50μm裸地土壤团聚体含量与50μm植物沉积土壤团聚体含量呈正相关(P0.05),而50μm植物沉积土壤团聚体含量与各年龄短花针茅种群密度、生物量呈负相关,各100μm植物沉积土壤团聚体含量与各年龄短花针茅种群密度、生物量呈正相关。研究认为,放牧降低了各年龄短花针茅种群密度和生物量,削弱了荒漠草地抵抗风蚀和沉降风沙的能力,降低了短花针茅改善基部土壤结构的生态功能,这可能是放牧草地退化过程的重要机制之一。     

春季休牧后放牧强度变化对短花针茅荒漠草原主要植物种群空间分布的影响

为揭示春季休牧后放牧强度变化对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原主要植物种群空间分布形式、生态位变化和种内个体关系的影响,引入多重分形理论进行分析。结果表明,主要植物种群短花针茅、碱韭(Allium polyrhizum)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)在各处理区的空间分布均存在多重分形特征(计盒维数D0信息维数D1关联维数D2)。短花针茅种群空间分布主要受低密度分布区影响(多重分形谱Δf0),碱韭受高密度分布区影响(Δf0),无芒隐子草空间分布的主导因素由低密度区(Δf0)转为高密度区(Δf0)。春季休牧+夏季重牧+秋季适牧(SA2)处理下的主要植物种群空间分布较春季休牧+夏季适牧+秋季重牧(SA1)处理复杂(多重分形谱宽Δα表现为SA2SA1)。春季休牧能够使短花针茅植物种群生态位宽度、个体间竞争强度增加(分形维数均较CK增大),且增加程度SA2SA1;SA1有利于碱韭和无芒隐子草生态位宽度、个体间竞争强度增加(分形维数D0、D2更趋近于2)。     

内蒙古不同草地类型隐子草种群对放牧强度的响应

放牧胁迫使隐子草(Cleistogenes)种群成为退化草地的优势种,而继续加重放牧致使隐子草逐步衰退。由于在退化过程中隐子草作为退化指示种和重度退化的过渡种其种群格局将发生变化,故以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原为研究对象,设置轻度、中度、重度以及对照样地4个放牧强度,经过5年的连续野外试验和研究,对隐子草在不同放牧强度下的变化趋势进行分析,以期为草地管理提供理论基础。研究结果表明,(1)无论是草甸草原还是典型草原、荒漠草原,退化草地指示种隐子草都呈现明显的随放牧强度增加而先增加后减少的趋势,只是不同草地类型对于年度以及峰值出现的情况是有差异的。(2)草甸草原和典型草原都是以中度放牧强度显著最高,而荒漠草原只在降水相对较高的2008年以中度放牧最高,在降水较少的2006年、2007年则以轻度放牧显著最高。(3)不同草地类型双因素方差分析结果表明只在典型草原中,年度因素对无芒隐子草(Cleistogenes songorica)有显著影响。草地类型和放牧对隐子草有显著影响(P0.01),且草地类型、放牧和年度的两两交互作用对隐子草的影响显著(P0.01)。     

无芒隐子草叶片解剖结构对荒漠草原不同退化梯度的响应

以荒漠草原优势种无芒隐子草(Cleistogenessongorica)叶片解剖结构为研究对象,根据荒漠草原退化程度,在内蒙古鄂尔多斯鄂托克旗境内选择轻度退化区(LD)、中度退化区(MD)、重度退化区(HD)和对照(CK)4种试验区,对不同试验区无芒隐子草叶片解剖结构中的上表皮和下表皮细胞厚度、上角质层和下角质层厚度、中脉厚度、叶片厚度、叶片宽度、泡状细胞厚度、机械组织厚度、维管束直径、维管束鞘细胞厚度、花环细胞厚度等12个指标进行观测,应用方差分析和对应分析法,研究无芒隐子草对干旱生境的适应性,探讨其解剖结构参数与由干旱胁迫引起的荒漠草原退化梯度之间的相关性。结果表明,随着荒漠草原退化程度的加剧,叶片宽度(1 083.54～1 067.08μm)呈显著减少趋势(P0.05),上表皮细胞厚度(5.43～6.69μm)、下表皮细胞厚度(6.04～7.32μm)、上角质层厚度(2.17～2.74μm)、下角质层厚度(1.79～2.42μm)、中脉厚度(114.52～165.36μm)、叶片厚度(87.90～106.44μm)、泡状细胞厚度(35.43～46.03μm)、机械组织厚度(21.60～39.39μm)、维管束直径(44.61～58.52μm)呈显著增加趋势(P0.05),维管束鞘细胞厚度、花环细胞厚度在草原退化4种不同梯度中无显著差异。与草原退化相关性显著的解剖性状主要是叶片宽度、叶片厚度、中脉厚度、上表皮和下表皮细胞厚度、上角质层和下角质层厚度、泡状细胞厚度、机械组织厚度和维管束直径。在由干旱胁迫引起的荒漠草原不同退化程度下,无芒隐子草叶片形成了与生境相适应的解剖结构,部分结构指标与草原退化呈相关性显著。研究结果可为无芒隐子草的保护利用和荒漠草原退化程度的监测提供理论依据。     

气候变化对内蒙古荒漠化草原优势植物物候的影响

近年来,植物物候已成为全球变化敏感而准确的综合指示器。深入研究区域气候变化对草原优势牧草生长发育的影响和监测草原生态环境变化,对指导当地农牧业生产、作物品种的生态学分类、自然区划或农业气候区划的指标,提供有力的基础理论支持。文章基于内蒙古西部荒漠化草原乌审召和锡林高勒两个牧业气象试验站1983—2009年优势牧草的物候期数据和同期气象数据,在分析年平均气温、年降水量和牧草物候期各指标线性趋势的基础上,研究了气候变化对内蒙古荒漠化草原优势牧草返青、开花与黄枯日期早晚的影响,结果表明:(1)1983—2007年内蒙古荒漠化草原区年平均气温升高明显,气候倾向率在0.34～0.57℃/10a之间,年降水量无显著变化,气候朝着暖干化方向发展。(2)受春季气温和降水的影响,27年间内蒙古荒漠化草原区供试草种中,除乌审召的碱茅返青呈现明显的延后趋势,平均每年延后0.6 d外,大部分牧草发育期呈提早趋势,幅度为0.1～0.6 d/a;研究期间,优势牧草的开花期总体呈提早趋势,其中锡林高勒的霸王和猫头刺开花提早最为显著,二者始花日期平均每年提前0.5 d和1.1 d;在夏末初秋气温和降水的综合影响下,内蒙古荒漠化草原区不同站点优势牧草的黄枯期变化差异明显,其中乌审召的优势牧草黄枯均表现为显著或极显著的延后趋势,幅度为0.6 d～0.8 d/a;而锡林高勒优势牧草的黄枯期则大部分表现为不显著的提前态势,究其原因,是由于锡林高勒站点在牧草黄枯前1～2个月气温升高和降水量减少所致。(3)虽然荒漠化草原区各草种物候期均有所变化,但整体上在气候变暖的背景下,所有供试植物生长季均不同程度的延长。     

极端干旱对荒漠草原群落物种多样性和地上生物量碳氮的影响

极端干旱及其对植物群落物种多样性的影响是气候变化及其影响评估的重要内容之一,而有关干旱荒漠草原区气候变化与植物群落多样性及其功能关系的研究鲜见报道。为明晰极端干旱对荒漠草原物种多样性和地上生物量的影响,利用野外极端干旱处理试验平台,研究了荒漠草原沙生针茅群落物种多样性和地上生物量及其碳、氮密度对极端干旱的响应特征。结果表明,极端干旱改变了荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落的物种组成,进而使物种多样性发生变化。在8月份,生长季5-8月截雨66%和6-7月干旱60 d两种极端干旱处理都降低了群落的Shannon-Wiener指数和物种丰富度指数。两种极端干旱处理使地上现存生物量较对照降低了50%以上(P0.05)。生长季5-8月截雨66%干旱处理使凋落物生物量较对照降低了61%(P0.05),同时使凋落物生物量的碳氮密度显著低于对照。两种极端干旱处理使地上现存生物量的碳氮密度显著低于对照。因此,极端干旱不仅改变了荒漠草原群落的物种组成,而且改变了地上生物量,影响了植被碳氮密度,从而减弱荒漠草原植物群落地上部分的碳氮汇功能。     

内蒙古荒漠草原短花针茅叶片功能性状对不同草地经营方式的响应

植物叶片功能性状对不同草地经营方式的适应是一种有效地生态对策。短花针茅(Stipa breviflora)是亚洲中部暖温性荒漠草原的主要建群种,通过调查生长良好的不同龄级短花针茅叶性状,试图揭示荒漠草地利用模式与植物生态响应机制。该研究测量自然叶高(LNH,leaf natural height)、叶长(LL,leaf length)、叶鲜质量(LFW,leaf fresh weight)、叶干质量(LDW,leaf dry weight)、自然叶宽(LW,leaf width)、叶缘距(LED,leaf edge distance)、叶直立度(leaf erection index,LEI)、叶卷曲度(leaf rolling index,LRI)和叶干物质含量(leaf dry matter content,LDMC)等叶性状指标。结果表明,(1)短花针茅的LNH、LL、LFW、LDW、LW、LED等叶性状在灌溉草地几乎都显著大于放牧草地和围封草地。(2)LEI、LFW为生境干扰响应的敏感性状;LW、LDMC为生境干扰响应的惰性性状。(3)Pearson相关分析结果可知,放牧对短花针茅叶性状影响最大。研究认为,短花针茅叶片功能性状对不同草地经营方式的的适应对策,是通过对不同性状的权衡,充分利用环境资源来完成的。     

天山植被NPP时空特征及其对气候要素的响应

为探讨近十几年来新疆天山地区植被净初级生产力时空格局及其对气候要素的响应机制,基于资源平衡的观点和光能利用率的概念,利用改进的光能利用率模型估算2001—2013年天山植被NPP,利用RS和GIS技术逐像元分析天山植被NPP时空分布特征及其与气候要素的相关关系,进而了解天山地区植被NPP对气候变化的响应机制,为天山地区生态环境保护和管理提供科学依据。具体方法包括:(1)将2001—2003年新疆地区MODIS-NDVI月产品数据、天山26个气象台站插值数据和2005年土地利用-覆盖数据进行预处理后作为参数输入到CASA模型中,估算出13 a天山地区植被NPP;(2)通过与其他研究NPP模拟结果进行对比,验证该文所采用的模型的模拟精度。研究结果表明,天山地区植被NPP总体呈西高东低,由北向南递减的空间分布特征;13 a平均植被NPP(以C计,下同)和NPP总量分别为156.63 g·m-2·a~(-1)、93.2 Tg·a~(-1)(1Tg=1012 g);2001—2013年天山植被NPP总体呈缓慢增长趋势,NPP快速增长区零星分布在天山北坡的林地和耕地区,增长速率为25~55 g·m~(-2)·a~(-1),草地NPP总量波动较为明显,林地和耕地NPP总量呈缓慢上升趋势,而荒漠NPP总量波动趋于平缓;植被NPP与年降雨量、年均温的平均相关系数分别为0.383和-0.189,天山地区植被NPP与年降雨量的相关性更强,降雨量是影响天山植被NPP的重要因子;不同类型植被NPP对气候要素的响应情况存在明显差异:天山林地、草地和荒漠植被NPP主要受降雨量影响,而耕地植被NPP同时受到降雨量和气温的限制。     

荒漠草原人工柠条林土壤与植被的演变特征

为系统认识荒漠草原地区柠条(Caragana intermedia)人工林系统演变的趋势,为老化柠条林的更新改造提供科学依据,利用2011─2013年间宁夏盐池荒漠草原地区不同林龄柠条林地的连续监测调查数据,总结分析了伴生植被和表层土壤的演变特征。研究表明,荒漠草原人工柠条林土壤与植被呈现出明显的异向演变格局,具体表现为早期土壤的相对稳定和植被的快速恢复,以及后期土壤的显著性恢复和植被新的退化。其中表层土壤有机碳、全磷和黏粉粒含量呈现出平缓而显著的增长,w(SOC)增长35.9%,老龄林w(SOC)平均恢复到4‰,w(黏粉粒)累积增加147.4%,但w(TP)的增幅只有28%。w(TN)、w(C)/w(N)比值、土壤物理稳定性则未出现显著性的阶段性或全局性变化。林间植被的变化较复杂,其中物种数、高度、密度、丰富度指数、多样性和优势度指数在中龄林阶段显著恢复,但之后快速下降,盖度、生物量和均匀度指数则相对稳定。各个指标均值的峰值和出现的林龄阶段分别为:物种数9.46种(中龄林T2)、总盖度31.4%(中老龄林T3)、平均高度9.99cm(T2)、密度184.8 plant·m-2(T2)、生物量82.68 g·m-2(T3)、丰富度指数1.56(T2)、多样性指数1.73(T2)、优势度指数0.76(T2)、均匀度指数0.66(T2)。整体而言,柠条进入荒漠草原退化草地近40年内,表层土壤质量表现出缓慢而明确的正向恢复演变趋势,但是林间植被数量特征和多样性水平恢复趋势并不明确。荒漠草原人工柠条林系统的演替走向或稳定性的维持,依然存在诸多不确定性。     

基于MOD17A3的中国陆地植被NPP变化特征分析

净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。基于MOD17A3的NPP数据、地表覆盖类型MCD12Q1数据,采用趋势线分析法对中国2000—2015年陆地植被NPP时空格局、变化规律进行研究。结果表明,(1)2000—2015年,全国陆地植被平均NPP为273.5 g·m~(-2)·a~(-1),变化速率为1.415 g·m~(-2)·a~(-1),变化百分率为8.8%,全国植被NPP线性增长趋势达到显著水平(P0.05)。中国陆地植被NPP年总量在2.406~2.811 Pg·a~(-1)之间波动,平均值为2.635 Pg·a~(-1)。(2)中国平均植被NPP分布呈现西北低东南高、北方低南方高的基本格局。全国大部分区域,植被NPP水平较低,61.0%的区域植被NPP低于300 g·m~(-2)·a~(-1)。森林、草原、农田平均植被NPP分别为575.5、204.2和388.40 g·m~(-2)·a~(-1)。(3)中国大部分地区年NPP变化趋势不明显,占79.9%的陆地区域植被NPP变化趋势不明显,18.4%的陆地区域植被NPP呈显著增加趋势,仅1.7%的陆地区域植被NPP呈显著减少趋势。(4)占中国陆地总面积59.1%的区域植被NPP增减速率在2 g·m~(-2)·a~(-1)以内,33.4%的区域植被NPP增加速率在2 g·m~(-2)·a~(-1)以上,仅7.4%的区域植被NPP下降速率超过2 g·m~(-2)·a~(-1)。(5)中国大部分地区陆地植被NPP的增长百分率在5%以上,占陆地总面积48.1%,变化不大(变化百分率率在-5%~5%之间)的区域占41.0%,陆地植被NPP的降低率在5%以上的面积占10.8%。该研究对中国各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

短花针茅荒漠草原甲烷通量对增温和施氮的响应

全球变化是多个因子发生变化的过程,土壤CH_4通量对全球变化的响应是多个因子对土壤CH_4通量影响的综合体现。近年来,内蒙古地区大气温度不断升高,大气氮沉降量不断增加,因此,研究增温和氮沉降对草地生态系统土壤CH_4通量的影响对全球碳收支平衡具有重要意义。为了研究增温、氮沉降及其交互作用对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原土壤CH_4通量的影响,2013─2014年生长季(5─10月)采用静态箱法,对长期(2006年以来)增温和施氮条件下土壤CH_4通量进行测定,同时连续监测了10 cm土壤温度和土壤湿度。结果表明:在增温区,土壤温度和土壤湿度均会显著增加,而在施氮区,土壤湿度则会显著降低(P0.000 1)。生长季短花针茅荒漠草原土壤CH_4的平均吸收量为40.2~50.5μg·m~(-2)·h~(-1),年份会对土壤CH_4的吸收产生显著影响(P=0.009 7),但增温、施氮及其交互作用对土壤CH_4的吸收均无显著影响(P0.05)。在年际间,土壤CH_4的吸收与土壤温度间的关系不同,2013年二者呈显著的线性相关(P=0.029 1),而2014年二者呈显著的二次多项式关系(P=0.039 6);土壤CH_4的吸收与土壤湿度仅在2013年呈显著的二次多项式关系(P=0.012 4),2014年二者之间没有明显关系。土壤温度和土壤湿度或月降水量共同对土壤CH_4吸收变化的解释能力(R~2:0.37~0.76)高于单因子(R~2:0.20~0.34)。该研究表明在生长季短花针茅荒漠草原大气CH_4以汇为主;大气增温和氮沉降对短花针茅荒漠草原土壤CH_4的吸收无影响。     

西藏地区近40年温度和降水量变化的时空格局分析

全球气候变化将对农田、林地、草原等生态系统产生不同程度的影响,而制定科学合理的气候变化应对策略,需要准确把握区域气候变化的时空特征与规律。为了全面了解西藏地区温度和降水指标的时空格局,深入分析了1971—2010年间的年平均温度和降水量年值及季节值的变化趋势和时空格局。结果表明,(1)年平均温度普遍升高,有39.72%的地区累计升高1.6~2.4℃,10.72%的地区累计升高2.4~3.2℃,局部地区累计升高4℃以上,在空间分布上,仅错那县、墨脱县和察隅县三县的南部地区年平均温度下降,其余地区年平均温度升高。从降水量变化来看,有42.09%的区域变化在±1 mm?a-1之间,与40年前相比,有12.41%的地区年降水减少40 mm以上,45.49%的地区呈增加趋势。从空间分布来看,降水量减少区域主要分布在阿里东北到那曲西北一带、日喀则西部到阿里狮泉河一带、日喀则南部以及林芝东南部。(2)从季节平均温度、降水量的变化来看,4个季节温度均以升高为主,增幅高低顺序为秋季春季冬季夏季;四季降水量差异较大,春季和夏季以增多为主,秋季和冬季以减少为主,其中,冬季减少最多,面积占比达96.78%。(3)近40年来,温度变化存在显著的突变点,突变时间存在空间分异性。(4)温度的明显升高和降水量的时空差异将导致局部地区气候干湿变化。藏西地区易发生全年干旱,藏南和藏东南地区易发生季节干旱,这将给农业生产、天然草地牧草生长和草原畜牧业带来不利影响。研究认为相关部门和农牧民都应该重视并尽快制定科学合理的应对策略和方案,以应对不确定性的气候变化。     

若尔盖高原实际蒸散量变化规律研究

蒸散发是若尔盖高原湿地重要的水文过程,但目前缺乏对若尔盖地区实际蒸散发量的相关研究结果。为计算若尔盖高原实际蒸散量,利用1967—2011年若尔盖高原地区红原、玛曲和若尔盖3个地面气象站的逐日气象资料,应用FAO56推荐的Penman-Monteith(P-M)公式,依据单作物系数法计算若尔盖地区实际蒸散量,利用累积距平、Mann-Kendall趋势检验、回归分析等方法分析其变化规律。结果表明,草地蒸散量是若尔盖高原实际蒸散量的主要构成部分,草地蒸散量达362.3mm·a-1,占74.28%。湿地蒸散量为116.6 mm·a-1,占23.85%;近45年来若尔盖高原3个气象站的ET_c显著相关,ET_c平均值为488.6 mm·a~(-1)。ET_c的变化并不明显,呈缓慢增加趋势,绝对变率为12.75 mm,相对变率为2.62%。若尔盖高原ET_c变化与植被生长周期密切相关,高强度蒸散过程集中在短暂的夏季,7月份平均值达3.73 mm·d~(-1)。4、10月份气温低于0℃,ET_c为1.5~2.0 mm·d~(-1);通过回归分析得出ET_c与气象因子间的关系式,相关系数r0.9,P0.05,相对误差均低于0.6%;年ET_c与年均气温相关性达到0.01的显著性水平,年ET_c与年降水量、相对湿度呈负相关性;1968—1971年ET_c增加36.09 mm,相对降水量增加5.82%;1971—1981、1981—2005年ET_c分别减少12.22 mm和16.34 mm;2005—2011年ET_c增加41.75 mm,相对降水量增加6.41%。该地区水文过程中蒸散发相对于水分补给变化较小。     

短花针茅生长和繁殖策略对载畜率的响应

生长和繁殖是植物的两个最基本的生命过程,二者之间的资源分配是植物生活史策略的核心问题。为了响应家畜放牧的干扰,草原植物需要不断地在营养生长和生殖生长之间进行调节。试验以内蒙古荒漠草原为研究对象,采用4个载畜率水平完全随机区组试验设计,研究荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)生长和繁殖策略对不同载畜率的响应,对揭示短花针茅应对放牧干扰的响应策略有重要的生态学意义,也可为荒漠草原生态系统的保护和放牧利用提供参考。结果表明:(1)短花针茅种群盖度在轻度放牧区显著增大,在重度放牧区显著降低(P0.000 1),其种群和株丛地上生物量、高度均随载畜率的增大而显著降低(P0.000 1),但密度随载畜率的增大而增大(P0.000 1);(2)轻度放牧区短花针茅的分蘖数(P=0.048)和株丛径(P=0.023)显著高于其他处理,且分蘖节深度随着载畜率的增大而显著变浅(P=0.042);(3)轻度放牧显著增加了短花针茅的种子产量,重度放牧使之显著降低(P0.000 1),且种子生物量占植株地上生物量的比例在轻度放牧区最高(P0.000 1);(4)短花针茅总分枝数和生殖枝数在轻度放牧区最多(P0.000 1),随着载畜率的增大而显著减少,重度放牧显著降低了生殖枝所占比例而显著提高了营养枝的比例(P0.000 1)。短花针茅的生长、分蘖(无性繁殖)和有性生殖在轻度放牧区均显著升高,而随着载畜率的增大而显著降低,说明轻度放牧(载畜率为0.91sheep·hm-2·0.5 a-1)是短花针茅种群的最适载畜率,也是其生长和繁殖的载畜率阈值。     

增温对荒漠草原植物群落组成及物种多样性的影响

以短花针茅荒漠草原为研究对象,通过采用远红外线辐射器模拟增温的方法,探讨了增温对荒漠草原植物群落结构及生物量和物种多样性的影响。结果表明：由于远红外线辐射器的增温作用,在2012年整个生长季内,增温样地10、20、30 cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了0.39、0.38、0.31℃;各土层土壤含水量较对照平均减少0.76%、0.73%、0.60%。受温度升高及土壤含水量减少的影响,模拟增温6个生长季后,与对照样地相比,群落的高度整体增加,密度、盖度、频度表现为部分物种增加和部分物种减少的趋势,冷蒿（Artemisia frigida）等物种的重要值下降,阿氏旋花（Convolvulus ammanii）等物种的重要值上升,但是增温没有明显改变植物群落的组成。同时,增温处理使荒漠草原禾草的盖度减少,杂类草的盖度增加,半灌木和一两年生植物分盖度未发生明显变化;增温使地上地下生物量出现了不同程度的减少,在0~30 cm土壤深度地下生物量分配中,增温样地0~10 cm分配比例（81.23%）小于对照（86.07%）,10~20 cm分配比例（11.55%）大于对照（9.16%）;20~30 cm 分配比例（7.22%）大于对照（4.77%）,增温使得地下生物量分配格局向深层转移。增温后,增温样地植物Shnnon-Winener指数降低,Pielou均匀度指数升高,温度升高使荒漠草原植物群落的均匀度增加,但并没有提高草地植物的物种多样性。