马鹿夏季放牧对祁连山草原群落多样性的影响

祁连山草原是我国重要的生态安全屏障,素有“高原冰原水库”和“生命之源”之称,同时也是我国西北地区“江河源”、河西走廊水资源安全的战略基地。祁连山北坡高寒灌丛作为这个安全屏障的重要组成部分,对区域内畜牧业发展的贡献不可忽视。马鹿是祁连山草原重要的特色放牧家畜,目前关于马鹿放牧对高寒灌丛群落学过程的影响研究缺乏。本研究在祁连山中段北麓以甘肃马鹿-高寒灌丛放牧系统为研究对象,探讨了夏季马鹿的放牧强度和地形对高寒灌丛β和γ多样性的影响。结果表明:1) 阴坡和谷地放牧强度之间β多样性差异显著,谷地β多样性嵌套现象显著;2) 中度放牧促进γ多样性,地形间差异不显著。总体来讲,马鹿适度放牧显著提高了高寒灌丛草地的γ多样性。研究结果以期为祁连山草原的可持续放牧管理提供科学理论依据。     

干旱半干旱区草原灌丛化研究进展

干旱半干旱区草原生态系统中原生灌木/木本植物的植株密度、盖度和生物量增加的现象称为草原灌丛化,是全球干旱半干旱区草原面临的重要生态问题,灌丛化研究正成为陆地生态系统全球变化研究的重要领域。引起灌丛化的因素包括过度放牧、草原火、气候变化、大气CO₂浓度升高及生物和非生物环境因子的变化等,灌丛化是多种因素共同作用的结果。灌丛化过程表现为地表景观由草本植物占优势转向灌木植物占优势的植被转变过程,此过程改变了原有植物群落的物种组成和结构,增强了地表景观异质性,打破了原生态系统的光照、热量、水分、养分等的分配格局,灌丛斑块成为了灌丛化草地中水分、养分等相对富集的“肥岛”。目前灌丛化研究主要集中在具有强烈地域性和限制性的定点研究和因子控制实验等方面,未来应更多关注气候变化与灌丛化的相互联系和影响、草地生态系统对灌丛化过程的反馈以及与灌丛化的监测、缓解措施等方面的研究,模型模拟将是今后研究灌丛化发生、发展及灌丛化生态系统演替的重要方法和途径。     

资源岛在草原灌丛化和灌丛化草原中的作用

结合半干旱草原中资源岛的形成机制,讨论了草原灌丛化作为多年生禾草草丛资源岛不断解体,同时灌丛资源岛不断形成的过程。从草原灌丛化过程中灌丛内外土壤资源源-汇关系,说明灌丛资源岛作为土壤资源的汇而发生作用。灌丛资源岛的发育与草原灌丛化过程有着密切关系,并决定着灌丛化草原生态系统基本生态学过程,特别是初级生产的形成。探讨了灌丛资源岛理论对我国内蒙古典型草原灌丛化与灌丛化草原研究的重要意义。     

景观空间异质性对生态系统服务的影响

景观空间异质性是一个景观生态学的概念,其会对生态系统服务产生巨大影响,而生态系统服务会随着景观格局的改变而改变。景观空间异质性可划分为景观组成异质性与景观构型异质性。这两方面对生态系统服务的影响机制和内容有所不同。目前很多学者都是对“景观格局—生态系统服务对应关系,或者生态系统过程—生态系统服务对应关系”进行研究,缺乏将景观格局、生态系统过程与生态系统服务三者结合起来,并关注三者变化与相互关系的研究。关于景观异质性是通过何种途径影响生态系统服务的,目前的研究还不够深入。通过总结国内外的有关文献,简述景观空间异质性是如何通过直接和间接作用影响生态系统服务,以期为提高生态系统服务、实现可持续发展以及制定生态保护政策提供科学依据。     

放牧生态系统枯落物及其作用

草地枯落物是连接放牧生态系统中“土—草”界面的主要媒介,是调控地上-地下生态过程的关键因子,对草地物种多样性、生产力、退化草地恢复等具有重要意义。一方面,家畜的采食、践踏、排泄物等减少枯落物积累和加速其分解,且与放牧强度、制度、季节、家畜种类联合响应;另一方面,枯落物影响家畜的选择性采食、蹄压等行为,为微生物和小草食动物生命活动提供有利场所及能量,进而影响草地生态系统结构及功能。枯落物也能够改变土壤理化性质和物质循环,产生化感物质,影响种子发芽、幼苗生长,导致草地群落构建和演替。本研究综述了国内外相关文献,探讨放牧生态系统中的枯落物及其作用,旨在明确草地生态系统中“放牧-枯落物-土壤-绿色植物”之间的相互作用机制,为后续草地可持续性管理研究提供理论依据。     

内蒙古典型草原灌丛化与土壤性质的关系研究

本文以内蒙古典型草原区有灌丛入侵及无灌丛入侵现象草地为研究对象,探讨了土壤性质与草原灌丛化现象间的关系。研究结果表明:在围封状态下,无灌丛化草地土壤粉粒、粘粒及养分(有机质、全氮、全磷)含量在0~60 cm深度均显著高于灌丛化草地,而土壤容重、砂粒则显著低于灌丛化草地,且二者的差异随着土壤深度的增加而增大;在重度放牧状态下,各指标的变化趋势与围封状态相同,但差异性仅在表层0~10 cm显著。草原灌丛化与表层土壤砂粒、容重呈显著正相关性,与土壤粉粒、有机质、全氮、全磷含量呈极显著负相关性。以上结果说明,草原灌丛化的出现与其分布生境的土壤特点有关。相比于草本而言,灌木在粗质贫瘠土壤中更具有竞争性。     

运用状态与过渡模式讨论锡林河流域典型草原的灌丛化

运用状态与过渡模式的观点,从植被组成的变化探讨锡林河流域灌丛化草原形成的阈值;从土壤斑块性尺度增强进一步说明草原灌丛化的阈值一旦跨越,这种转变将是难以逆转的,最终会形成以小叶锦鸡儿灌丛斑块占优势的灌丛化草原。草原灌丛化作为草原放牧演替动态的一个重要阶段,它是退化生态系统的自我重建过程,锡林河流域典型草原放牧演替模式是草原灌丛化研究的基本框架。     

拉萨河谷山地灌丛草地物种多样性随海拔升高的变化特征

以拉萨河谷达孜县新仓村沟域的山地灌丛草地为研究对象,采用样方调查法探究了随海拔升高(3992~4940 m)灌丛草地群落结构、物种多样性、功能性状Rao指数的变化特征。结果表明,1)随海拔升高灌丛生物量和盖度呈先增加后降低的变化趋势,但草地盖度(71±14)%和生物量(49.18±19.17) g/m²变化不明显(P>0.05);2)随海拔升高群落物种组成存在差异,但共优种高山嵩草(0.591±0.034)和青藏苔草(0.326±0.061)的优势度无显著变化(P>0.05);3)随海拔升高草地物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数呈先增加后降低的“单峰曲线”变化特征;4)以株高测算的草地群落功能性状Rao指数随海拔升高而降低。物种丰富度、功能性状以及地上净初级生产力沿海拔升高的变化特征存在差异,为维持高原河谷山地灌丛草地的生态安全,未来应重视三者相互关系及其生态学机制的相关研究。     

锦鸡儿属植物繁殖生物学和生态学研究进展

灌丛化已成为全球草地生态系统一个普遍现象。我国北部草原的灌丛化主要是由锦鸡儿属灌木引起的。在灌丛化草地上,锦鸡儿属灌木不仅作为重要牧草,而且具有防风固沙和保持水土功能,在维持草地生态系统结构和功能稳定中起着重要作用。本文综述锦鸡儿属植物繁殖生物学和生态学研究进展。     

内蒙古典型草原生物量碳分配格局

以内蒙古呼伦贝尔草原、科尔沁草原、锡林郭勒草原等为研究区域,借助群落分层取样方法,科学估测内蒙古典型草原的生物量碳分配情况,主要结论如下:1)我国内蒙古典型草原的平均生物量碳密度为400.56 g C/m²,其中羊草-杂类草(585.18 g C/m²)、冷蒿-其他小禾草(505.68 g C/m²)以及克氏针茅群落(501.45 g C/m²)具有较高的地下生物量碳密度。2)内蒙古典型草原拥有32.26×10⁶ hm²的面积,贡献了112.76 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳20.42 Tg,地下生物量碳92.34 Tg。3)根冠比(R∶S)分布上,内蒙古典型草原的平均根冠比数值为4.52,要大于一般草地类型。4)地下生物量碳(BGB)沿土壤深度的分布情况,糙隐子草、克氏针茅、羊草-杂类草、羊草-丛生禾草、大针茅、冰草等草本群落均属于“指数型”,即BGB沿深度分布符合指数函数,主要分布在0~10 cm土壤层;冷蒿-糙隐子草、冷蒿-其他小禾草、差巴嘎蒿群落等灌丛群落的BGB分布曲线为“抛物线形”,其地下生物量碳主要分布于20~40 cm土壤层,不符合指数函数但符合二次函数。     

草地灌丛化成因及其对生态系统的影响研究进展

由于气候变化和人类活动的影响,草地生态系统正经历着剧烈变化,全球草地广泛发生了原生灌木或乔木的密度、盖度和生物量增加的现象。从草地灌丛化的特征及分布、形成机制和对草地生态系统的影响等三方面进行了阐述。放牧、气候变化等诸多因素驱动了草地灌丛化的发生,草地灌丛化过程不但改变了草地生态系统的生物多样性和外貌,而且改变了其结构和功能。灌丛营造了小气候环境,改变了种间关系,调节了土壤营养和物质循环。未来应结合遥感技术对灌丛化发生的面积进行估算,确定灌丛化驱动因素,并准确评价灌丛化草地的结构、功能和服务。     

不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性分析

植物功能性状与功能多样性是评价草地生态系统功能的重要工具。本研究以黄土高原丘陵沟壑区不同恢复年限人工刺槐林林下草地和自然撂荒草地作为研究对象,通过对草地植物群落及功能性状进行调查,分析不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性动态变化,结果显示：1）林下草地和自然撂荒草地植物群落主要以多年生菊科和蔷薇科为主;2）随恢复年限增加,林下草地植物从以双子叶为主逐渐演替到以单子叶为主,从以菊科为主逐渐演替到以禾本科为主;而撂荒草地物种始终以菊科为主,且在恢复过程中逐渐演替为以灌木和半灌木为主的群落;3）林下草地群落水平叶片功能性状值大于撂荒草地,而群落水平盖度、密度和地上生物量性状小于撂荒草地。撂荒草地物种多样性和功能多样性指数高于林下草地,撂荒草地相较林下草地具有更高的生态效益。本研究可为黄土高原丘陵沟壑区草地生态系统功能评估提供理论依据。     

Characterizing Western Juniper Expansion via a Fusion of Landsat 5 Thematic Mapper and Lidar Data

Juniper encroachment into shrub steppe and grassland systems is one of the most prominent changes occurring in rangelands of western North America. Most studies on juniper change are conducted over small areas, although encroachment is occurring across large regions. Development of image-based methods to assess juniper encroachment over large areas would facilitate rapid monitoring and identification of priority areas for juniper management. In this study, we fused Landsat 5 Thematic Mapper and Light Detection and Ranging (lidar)–based juniper classifications to evaluate juniper expansion patterns in the Reynolds Creek Experimental Watershed of southwestern Idaho. Lidar applications for characterizing juniper encroachment attributes at finer scales were also explored. The fusion-based juniper classification model performed well (83% overall accuracy). A comparison of the resulting juniper presence/absence map to a 1965 vegetation cover map indicated 85% juniper expansion, which was consistent with tree-ring data. Comparisons of current and previous canopy-cover estimates also indicated an increase in juniper density within the historically mapped juniper distribution. Percent canopy cover of juniper varied significantly with land-cover types highlighting areas where intensive juniper management might be prioritized.     

气候变化对青藏高原高寒草地生态系统草丛-地境界面微生物的影响研究进展

由于自然因素或人类因素驱动,以CO₂浓度增加、气候变暖、大气氮沉降等为主要特征的生态效应对草地生态系统产生了复杂的影响。草丛-地境界面中草地植被和土壤环境对全球变化的响应十分敏感,土壤微生物与草地植被和土壤环境之间的关系密切,不同层面上微生物对全球变化的响应特征不同。气候变化的各个因素对土壤微生物有直接或间接的作用,且目前作用机制尚不明确。本文综述了全球变化因子,包括CO₂浓度、气温及氮沉降等因素对草地土壤微生物影响的相关研究进展,在此基础上分析评述了全球变化对草地生态系统微生物多样性的影响及微生物的响应机制,并对未来研究需关注的问题和方向进行了探讨和展望。     

近百年全球草地生态系统净初级生产力时空动态对气候变化的响应

气候变化是影响生态系统空间地理分布、结构和功能的主要因素。为了从长时间序列大空间尺度上了解气候变化对草地生态系统的影响及其反馈机制,本研究利用综合顺序分类法及分段模型分别模拟了1911-2010年间全球草地生态系统及净初级生产力(NPP)的时空动态,并通过相关性分析揭示草地NPP对不同气候因子的响应。结果表明,在过去的百年间,全球草地面积从1920s的5175.73万km²下降到1990s的5102.16万km²,其中冻原与高山草地类组的面积下降最多,为192.35万 km²,荒漠草地类组、典型草地类组和温带湿润草地类组的面积分别下降了14.31、34.15和70.81万km²,而热带萨王纳类组的面积增加了238.06万km²。在气候变化的影响下,大多数草地类组的重心均向北方移动,在北半球尤为明显。全球草地NPP从1920s的25.93 Pg DW/年增加到1990s的26.67 Pg DW/年。就各草地类组而言,冻原与高山草地类组、荒漠草地类组、典型草地类组、温带湿润草地类组的NPP均呈现下降趋势,分别下降了709.57、24.98、115.74和291.56 Tg DW/年,而热带萨王纳类组的NPP则增加了1887.37 Tg DW/年。从全球尺度来看,降水是影响草地NPP的主要气候因子。总的来说,近百年气候变化对全球草地生态系统产生了深刻的影响,尽管草地NPP呈现增加的趋势,但暖湿化的气候变化对草地生态系统的结构和空间分布产生了不利的影响。     

草地灌丛化土壤碳氮地球化学循环

灌丛化(shrub encroachment)是全球陆地生态系统重要的生态现象之一,是影响草地碳库的重要过程。灌丛化由全球气候变化、降雨、火烧和生物活动等多因素共同作用形成,对区域环境、气候、土壤性质和碳循环影响显著。目前灌丛化对生态系统的影响仍存在分歧,表现在不同气候和降雨梯度下灌丛化后土壤有机碳/氮储量、养分循环和土壤温室气体排放等差异。本文总结和归纳了灌丛化形成与控制因素、灌丛化对团聚体稳定性、酶活性和土壤碳、氮循环的影响。灌丛化改变了土壤团聚体稳定性和酶活性,进而影响土壤呼吸以及土壤生源物质的存储、分解和循环,这将显著影响区域乃至全球气候变化。因此分析提出,今后应进一步加强对灌丛化形成过程长期的定位观察研究,以便了解灌丛化的可控因素,并加强对灌丛化后土壤有机碳库、土壤团聚体稳定性变化对碳氮循环进程和全球气候变化的影响研究。     

草地生态系统温室气体排放机理及影响因素

草地生态系统是陆地生态系统的主体,已成为人类活动影响较为严重的陆地生态系统之一,其温室气体排放对全球气候变化具重要影响.本研究综述了草地生态系统中主要温室气体CO2、CH4和N2O的排放机理和主要影响因素的研究进展,指出草地生态系统温室气体排放的不确定性是环境、生物和管理因素共同作用的结果.应加强草地生态系统温室气体产...     

模拟增温对高寒草甸土壤性质的影响

全球变暖严重影响着草地生态系统碳氮循环,了解高寒草地生态系统碳氮循环对合理利用有限的草地资源有着极为重要的意义。为了探索全球气候变暖的背景下草地生态系统碳氮循环过程,本文采用开顶式增温小室（Open top champers,OTCs）连续四年模拟增温,对青藏高原高寒草地生态系统碳库（植物生物量碳库、土壤有机碳库和土壤微生物生物量碳库）动态变化及氮库（植物生物量氮库、土壤有机氮库和土壤微生物生物量氮库）动态变化进行研究。结果显示：模拟增温后,表层土壤年均温度增加了2.50℃,底层土壤年均温度增加了1.36℃。增温处理下植物-土壤-微生物生物量碳含量均高于对照,且土壤微生物生物量碳含量显著高于对照（P<0.05）。模拟增温处理下植物氮含量显著高于对照（P<0.05）。而土壤氮含量与微生物生物量氮含量均低于对照,差异不显著,说明高寒草甸碳氮对温度的响应较为明显。