放牧对中国北方草地生态系统水分利用效率的影响

解析草地生态系统植物水分利用效率对不同放牧强度的响应特征,对于提升草地生产和生态屏障功能具有重要意义.收集中国北方草地开展的38个放牧试验中关于放牧对植物水分利用效率影响的试验数据进行Meta分析.结果 表明:放牧对中国北方草地植物水分利用效率影响的平均效应值为--0.18±0.04(95％置信区间:-0.27～-0.10),放牧极显著降低草地生态系统植物水分利用效率(P＜0.01).不同类型草地平均效应值降低幅度从高到低依次为典型草原＞高寒草地＞草甸草原＞温性草原＞荒漠草原.放牧对典型草原与高寒草地、草甸草原平均效应值具有极显著和显著影响,对荒漠草原与温性草原无显著影响.植物水分利用效率对放牧强度的响应顺序从高到低依次为重度、轻度和中度放牧,重度放牧极显著降低植物水分利用效率(P＜0.001),中度放牧可以提高植物水分利用效率,轻度放牧对于植物水分利用效率影响不显著.土壤C/N、海拔和年均气温分别可以解释60.88％、11.81％和6.45％效应值变异.基于优化放牧制度以及对重度退化草地恢复的治理,提高草地土壤有机碳含量,将会提升草地生态系统植物水分利用效率.     

论人工灌丛草地

从植物生态学，生物学和植被地带性分布规律分析，建立人工灌丛草地是解决我国北方干草原，荒漠草原，草原化荒漠区饲草问题和大面积改良退化草场的有效措施。人工灌丛草地可以分为半灌木刈草型，灌草放牧型，灌草刈牧兼用型，灌草乔综合效益型，建设人工灌丛草地的适宜草种有岩黄芪属半灌木，锦鸡儿属灌木，一部分藜料灌木和北方传统种植的旱生草本饲草。     

试论灌木是干旱、半干旱区草地恢复中重要的生物资源

西北干旱、半干旱荒漠区是我国典型的荒漠生态系统.灌木是荒漠植被的主要组分,它在维持荒漠生态系统生物多样性、生态服务功能及其稳定性方面具有重要作用.20世纪下半叶,人口和经济快速增长导致的高强度人类活动,深刻地改变了荒漠生态系统的结构及水分和能量循环过程,致使灌木植物严重退化.为了保育灌木资源,提高人们对灌木在草地恢复中重要作用的认识,从改良土壤、物种多样性、防风固沙等方面论述了灌木在草地恢复过程中的特殊作用.建议在草业方面开展深入研究,以便使灌木在草地恢复中发挥更大的效能.     

不同草地利用方式对暖性(灌)草丛类草地固碳能力的影响

利用方式差异对草地生态系统碳循环影响不同,评价不同利用方式下各类型草地生态系统固碳能力有助于制定相应生态管理策略,对减缓草地温室气体排放具有现实意义。采用野外调查和室内试验相结合的方法,对河南不同利用方式下(围封未利用、零散放牧+割草、季节性放牧和全年放牧)两种典型草地(暖性草丛和暖性灌草丛)固碳能力进行研究。结果表明,暖性草丛植被生物量在不同利用方式上表现为围封未利用零散放牧+割草季节性放牧全年放牧,但差异不显著(P0.05);而暖性灌草丛植被生物量在零散放牧+割草条件下显著大于围封未利用和全年放牧方式(P0.05)。在围封未利用条件下,暖性草丛植被生物量显著大于暖性灌草丛(P0.05)。两种草地地上碳密度和根系碳密度在不同利用方式下差异均不显著(P0.05)。从植被碳密度来看,暖性草丛在不同利用方式下表现为围封未利用零散放牧+割草全年放牧季节性放牧,暖性灌草丛为零散放牧+割草围封未利用季节性放牧全年放牧。季节性放牧条件下暖性草丛土壤碳密度(13369.07g C·m~(-2))显著大于围封未利用方式(2544.25g C·m~(-2))(P0.05);暖性灌草丛土壤碳密度在不同利用方式下表现为零散放牧+割草围封未利用季节性放牧全年放牧,但差异不显著(P0.05)。不论在何种利用方式下,两种类型草地的植被碳密度均主要由根系所贡献,分别达到87.42%与81.52%;而生态系统碳密度均主要由土壤所贡献,分别达到91.72%与84.98%。双因素方差分析表明,土壤碳密度是决定河南两种类型草地固碳能力的根本因素,而与利用方式无关。本研究可为河南草地资源合理利用提供科学依据,为精确评估河南草地固碳能力提供数据支撑。     

豫西北地区暖性灌草丛类草地生态系统固碳特征

草地中灌木数量动态变化是影响草地生态系统碳收支的重要因素,灌木层的碳储量是草地生态系统碳库中最不确定的组分之一。暖性灌草丛在豫西北丘陵山地广泛分布,属区域典型植被类型。为揭示暖性灌草丛类草地生态系统固碳特征,对豫西北地区7个样地的灌木层、草本层与土壤碳密度进行了调查,并对生态系统碳密度进行了计算。结果表明,植被与土壤平均有机碳密度分别为2360.07和4610.47 g C·m~(-2),其中灌木层植被碳密度(981.63 g C·m~(-2))低于草本层(1387.44 g C·m~(-2)),但差异不显著(P0.05)。植被碳密度主要由根系所贡献,占整个植被碳密度的93.04%,其中灌木层根系所占比例为41.51%,略小于草本层。生态系统中土壤碳密度占有较大比例,约占整个生态系统碳密度的62.80%。对不同样地而言,由于各自所处生境不同,其生态系统固碳特征存在一定区域差异。各样地的植被碳密度大小顺序依次为P_1P_5P_2P_4P_6P_7P_3,但差异并不显著(P0.05);土壤碳密度大小顺序依次为P_1P_2P_6P_5P_4P_3P_7,其中P_1与P_4、P_3、P_7存在显著差异(P0.05);生态系统碳密度大小顺序依次为:P_1P_2P_6P_5P_4P_7P_3,其中P_1与P_4、P_3、P_7差异显著(P0.05)。     

宁夏中北部荒漠生态系统特征分析及其保护对策

在分析宁夏中北部地区的荒漠生态系统特征、植被类型、荒漠植被多样性及其植被覆盖等状况的基础上,初步探讨了该区荒漠生态系统的治理及生态恢复建设的可行性对策,提出了荒漠植物群落生态保护的4点建议:1)合理开发利用荒漠区丰富的植物资源;2)因地制宜发展人工草地;3)加强国际交流与合作,引进和推广国外先进的技术;4)利用沙漠绿洲生态系统加快荒漠化治理.     

自然生草对梨园小气候生态因子和果实品质的影响研究

以盛果期‘翠冠’为试材，研究了梨园自然生草和清耕条件下叶片光合特性、冠层间反射光谱成分、气温、土壤温度及果实品质的差异。结果表明，自然生草与清耕处理的叶片光合日变化在春、夏两季表现出相同的作用规律，但夏季清耕处理的光合“午休”现象更严重。自然生草处理显著提高了叶片的光合速率、蒸腾速率、光能利用效率，而水分利用效率、蓝紫光和红橙光强度、红光/远红光比值则低于清耕处理。自然生草还显著降低了夏季冠层最高温度、平均温度和土壤温度。自然生草显著增加了梨园的单果重、产量，分别比清耕对照高了17.6%、20.2%。     

不同草地利用方式对暖性(灌)草丛类草地固碳能力的影响

利用方式差异对草地生态系统碳循环影响不同,评价不同利用方式下各类型草地生态系统固碳能力有助于制定相应生态管理策略,对减缓草地温室气体排放具有现实意义。采用野外调查和室内试验相结合的方法,对河南不同利用方式下(围封未利用、零散放牧+割草、季节性放牧和全年放牧)两种典型草地(暖性草丛和暖性灌草丛)固碳能力进行研究。结果表明,暖性草丛植被生物量在不同利用方式上表现为围封未利用>零散放牧+割草>季节性放牧>全年放牧,但差异不显著(P>0.05);而暖性灌草丛植被生物量在零散放牧+割草条件下显著大于围封未利用和全年放牧方式(P<0.05)。在围封未利用条件下,暖性草丛植被生物量显著大于暖性灌草丛(P<0.05)。两种草地地上碳密度和根系碳密度在不同利用方式下差异均不显著(P>0.05)。从植被碳密度来看,暖性草丛在不同利用方式下表现为围封未利用>零散放牧+割草>全年放牧>季节性放牧,暖性灌草丛为零散放牧+割草>围封未利用>季节性放牧>全年放牧。季节性放牧条件下暖性草丛土壤碳密度(13369.07 g C·m^-2)显著大于围封未利用方式(2544.25 g C·m^-2)(P<0.05);暖性灌草丛土壤碳密度在不同利用方式下表现为零散放牧+割草>围封未利用>季节性放牧>全年放牧,但差异不显著(P>0.05)。不论在何种利用方式下,两种类型草地的植被碳密度均主要由根系所贡献,分别达到87.42%与81.52%;而生态系统碳密度均主要由土壤所贡献,分别达到91.72%与84.98%。双因素方差分析表明,土壤碳密度是决定河南两种类型草地固碳能力的根本因素,而与利用方式无关。本研究可为河南草地资源合理利用提供科学依据,为精确评估河南草地固碳能力提供数据支撑。     

新疆草地生态系统服务功能与价值初步评价

对新疆草地生态系统的主要功能进行调查,重点估算了新疆草地生态系统不同服务功能和类型的生态价值。计算结果显示,新疆草地生态系统2003年提供的总服务价值为71.32×108美元。从草地各类功能价值看,草地的经济功能价值仅为21.26%,远低于草地的生态价值。从新疆草地类型看,温性荒漠草原、温性荒漠和低平地草甸是新疆草地的主体类型,占58%以上,而其贡献率为43.17%;低平地草甸提供的生态服务价值最高,占30.20%;沼泽和温性草甸草原虽然单位面积服务价值很高,但在草地生态系统中所占的地位很低。这些结论体现了新疆草地生态系统的特殊性及开发和保护的潜力。     

青藏高原高寒湿地生态系统碳水通量与水分利用效率研究

为明晰高寒湿地生态系统碳水耦合机制，本研究基于2004—2009连续6年青海海北高寒湿地生态系统通量数据计算出总初级生产力和蒸散量变化，进而计算出高寒湿地水分利用效率变化。结果表明：年际尺度上，湿地生态系统呼吸速率、水分利用效率和生态系统CO₂净交换量均呈极显著上升趋势；季节尺度上，连续6年间非生长季生态系统碳排放总量大于生长季碳吸收总量；针对生态系统呼吸速率和水分利用效率均呈现出生长季值大于非生长季值；结构方程模型结果揭示相对湿度极显著影响高寒草甸湿地生态系统CO₂净交换量、生态系统呼吸速率和水分利用效率变化；水分利用效率和生态系统CO₂净交换量分别受净辐射和降水量的极显著影响。该研究结果可为高寒生态系统碳水耦合及对气象因子变化适应等提供理论依据。     

植物沙障不同种植模式对川西北沙地的恢复效应

生物沙障被广泛地应用于沙化治理中,但是生物沙障不同种植模式下对沙化治理的相关研究较少,尤其是复合草本在高寒地区不同种植模式下的研究较为缺乏。为了明确混合草本沙障不同种植模式对高寒沙地治理效应,选择川西北沙地作为典型高寒半湿润沙地,利用燕麦、垂穗披碱草、中华羊茅作为混合草本沙障,自2014年利用行播、带播、撒播种植模式恢复高寒半湿润沙地4年,于2014年测定一年生燕麦生长状况,调查4年后地表植物群落盖度和多样性特征,并且测定土壤水分、容重、含水量、pH值、有机碳、全氮、全磷等指标,分析复合草本不同种植模式对高寒沙地恢复效应。研究结果表明:复合草本带播和撒播模式对高寒沙地恢复效果明显。一年生燕麦后期从生态系统中消失,多年生草本适应性良好。带播和撒播种植模式显著增加了地上植物盖度、物种多样性、生态优势度。带播和撒播模式也显著减小了土壤容重,增加了土壤含水量、有机碳、全氮、全磷等含量。在高寒沙化复合草本种植恢复过程中,建议将土壤容重、有机质、全氮作为衡量土壤性质变化的指标。综合地表植被和土壤理化性质变化,建议以混合草本带播和撒播种植模式作为高寒沙化治理的主要种植模式。     

连作条件下间作模式对当归生长特性和产量的影响

为缓解当归连作障碍问题,在甘肃省岷县连作2年当归田,设置当归与油菜、蚕豆、大蒜、小麦和燕麦5种植物间作种植试验,以当归单作为对照,测定不同时期当归生长发育状况及产量,探讨利用作物间作缓解当归连作障碍的可行性。结果表明,在各生育时期,当归/大蒜的当归株高最高。在当归苗期和根膨大期,当归/大蒜的当归地上部干物质重比单作当归分别高31.51%和21.28%;在当归苗期、根膨大期和收获期,当归/大蒜的当归地下部干物质重比单作当归分别高25.00%,36.65%和54.75%。在苗期、根膨大期和收获期,当归/大蒜的当归根茎粗分别比单作当归提高12.26%,4.80%和24.38%。当归/燕麦对各生育期当归地上和地下部干物质具有明显抑制作用,并且其抑制作用最强。油菜、蚕豆、大蒜、小麦、燕麦与当归间作的麻口病发病率分别比当归单作降低46.05%,43.31%,25.24%,2.34%和12.82%。当归/大蒜的一等归出成率和二等归出成率比当归单作分别提高118.62%和27.82%。当归/大蒜的当归产量(1 946.53 kg/hm²)比当归/油菜、当归/蚕豆、当归/小麦、当归/燕麦和当归单作分别提高67.29%,143.31%,207.57%,683.06%和34.71%。不同间作模式对当归出苗率和抽薹率产生影响,但影响不显著。当归/大蒜能提高当归产量和优等归出成率,并能适当减少当归麻口病,因此当归/大蒜对减缓当归连作障碍有一定作用。     

沙芦草种子发芽抑制物的初步探究

沙芦草又称蒙古冰草,具有抗旱、抗寒、抗病、耐盐碱等优良性状,是荒漠草原和典型草原地带沙地主要植被之一。沙芦草种子存在发芽率低、发芽持续时间长等野生特性,这对沙芦草人工种子繁育和生产利用造成一定程度的影响。为探究沙芦草种子休眠机制,试验分别用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、甲醇、丙酮等5种有机溶剂和纯水对沙芦草种子稃壳进行浸提,利用白菜种子发芽试验测定各提取相的抑制性,通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对5种有机溶剂浸提液进行分离鉴定,确定浸提物质的种类和性质。结果表明：沙芦草种子稃壳的各相浸提液对白菜种子的发芽率、根长及苗高均有不同程度的抑制作用,其中抑制作用最强的是水相,其次是乙酸乙酯相和甲醇相;通过GC-MS检测,发现沙芦草种子稃壳中存在烷类、醇类、酯类、酮类、苯类、酰胺、缩醛、酸类和酚类等9类32种有机化合物,其中醇类、酮类和烷类物质的含量相对较高,且大部分为水溶性物质。因此,沙芦草种子稃壳中存在的醇类、酮类和烷类等可溶性物质是引起沙芦草种子休眠的主要原因之一,该研究可为寻找沙芦草种子休眠破除方法提供理论依据。     

荒漠草原人工柠条对冠下蒙古冰草种子萌发和幼苗生长的影响

本研究以盐池县荒漠草原人工柠条林（Caragana intermedia）为研究对象,将蒙古冰草（Agropyron mongolicum）种子分别播于柠条冠下两侧（东侧SE,西侧SW）及带间（CK）,通过定期观测微气候及蒙古冰草的种子萌发和幼苗生长,探讨人工柠条林对冠下微气候、蒙古冰草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：SW和SE的土壤温度分别为18.57℃和18.51℃,显著低于CK（P<0.05）,空气相对湿度分别为40.73%和34.51%,高于CK;不同微生境条件下蒙古冰草幼苗数均在播种后60 d达到最高,自出苗开始至结束,SW和SE的幼苗数均显著高于CK（P<0.05）,总出苗率分别较CK增加了18.97%和20.00%,存活率分别较CK增加了24.04%和17.34%;自播种后45 d起SW和SE的苗高均显著高于CK（P<0.05）,至90 d时SW和SE的苗高分别达10.19 cm和10.01 cm;冗余分析表明空气相对湿度和土壤有机碳是影响蒙古冰草种子萌发和幼苗生长的主要因子。综上所述,柠条灌丛对蒙古冰草种子萌发和幼苗生长具有一定的保育作用。     

近自然恢复状态下荒漠草原不同群落表土粒度特征研究

通过对希拉穆仁围封区域荒漠草原近自然恢复状态下不同类型群落地表颗粒粒度特征的研究,探讨草地不同类型群落地表土壤风蚀粗粒化差异及特征,从而为该地区草原地表粗化程度评估和植被群落稳定、草地退化防治提供依据。本试验以希拉穆仁荒漠草原围封16年的以蒙古韭（Allium mongolicum）、银灰旋花（Convoloulus ammannii）、克氏针茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chimensis）、洽草（Koeleria glauca）、短花针茅（Stipa brevii））6种植物为优势种的不同类型群落表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量地表0~2 cm土壤粒度组成,分析不同类型群落表层土壤的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态等粒度参数变化情况,探讨风蚀颗粒频率分布范围。结果表明：表层土壤粒度组成均以砂粒、粉粒为主,黏粒含量较低。偏度可作为有效粒度参数指标。除克氏针茅群落土壤粒径分布呈单峰分布外,其余群落基本呈双峰或多峰分布。研究区近自然状态下易风蚀颗粒范围为110~250 μm。因此,当地应继续坚持长期围封,防止草原土壤向粗粒化方向发展。     

不同群落生境蒙古冰草种群株丛结构和叶片功能性状的变化

为探究蒙古冰草种群动态及叶功能性状在不同群落生境的变化，以宁夏盐池县荒漠草原蒙古冰草+草木樨状黄芪（MC）、蒙古冰草+老瓜头（ML）、蒙古冰草+牛枝子（MN）3种不同群落生境为研究对象，按丛径将蒙古冰草个体划分为Ⅰ级株丛（0~2.0 cm）、Ⅱ级株丛（2.1~4.0 cm）、Ⅲ级株丛（4.1~6.0 cm）、Ⅳ级株丛（6.1~8.0 cm）、Ⅴ级株丛（8.1~10.0 cm）和Ⅵ级株丛（>10.0 cm），研究了不同群落生境蒙古冰草种群的株丛结构和叶功能性状。结果表明：在蒙古冰草+草木樨状黄芪和蒙古冰草+牛枝子群落生境中，Ⅰ、Ⅱ级株丛较多，株丛密度较大，在蒙古冰草+老瓜头群落生境中，以Ⅲ、Ⅳ级株丛为主，株丛密度较小。蒙古冰草+草木樨状黄芪和蒙古冰草+老瓜头群落生境中蒙古冰草叶面积和比叶面积分别为4.68 cm²和41.2 cm²·g^-1、4.70 cm²和39.2 cm²·g^-1，显著高于蒙古冰草+牛枝子群落生境的3.38 cm²和27.7 cm²·g^-1。蒙古冰草株丛结构主要受土壤全钾的影响，而土壤水分、有机碳、全氮和全磷是影响叶功能性状的主要因子。由此，可通过改变种群数量特征和叶功能性状以适应自然生境的变化。     

高原鼠兔影响高寒草甸生态系统服务价值的评价方法

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)干扰与高寒草甸生态系统服务价值的关系,是全面评价高原鼠兔在高寒草甸生态系统中地位和角色的途径之一.本研究采用单位面积价值当量因子法和单位服务功能价格法,同步评价了高原鼠兔干扰对青藏高原高寒草甸家畜食物生产、水源涵养、碳固持、土壤养分物质循环和物种多样性维持等服务价值的影响...     

荒漠草原石生针茅光合特性对渐进式土壤干旱过程的响应及敏感性分析

陆地生态系统碳收支对极端气候变化十分敏感。为探究石生针茅荒漠草原碳收支对土壤极端干旱过程的响应机制，本研究以荒漠草原石生针茅为试验材料，采用遮雨棚人工控水方法模拟土壤的极端干旱过程，测定多项石生针茅碳交换特征参数，分析其变化特征并对比不同参数对干旱的敏感性差异。结果表明：水分利用效率（WUE）与土壤含水量（SWC）呈显著的指数关系，气孔导度（G_s）、最大羧化速率（V_cmax）和磷酸丙糖利用率（TPU）与SWC呈显著的线性关系，其余特征参数与SWC均呈显著的二次曲线关系，且在干旱胁迫下叶片尺度的特征参数最先出现下降响应；饱和光强下叶片净光合速率（A_sat）、蒸腾速率（E）、最大电子传递速率（J_max）、PSⅡ的有效光化学量子产量（F_v′/F_m′）、PSⅡ的实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和生态系统净碳交换（NEE）均存在水分阈值；在干旱过程中，G_s、WUE、V_cmax、TPU、生态系统呼吸速率（R_e）和生态系统总初级生产力（GEP）最先开始下降，E、NEE和J_max的整体变化速率较快；导致石生针茅叶片光合速率下降的主要原因由气孔限制转为非气孔限制时的SWC为14.73%，而石生针茅生态系统由碳汇转变为碳源的SWC为7.85%。可见，石生针茅生态系统的碳交换与土壤含水量密切相关，且土壤极端干旱显著降低了其碳吸收。     

覆膜对高寒阴湿区土壤水热与当归根系生长的调控效应北大核心CSCD

在当归道地产区设起垄覆膜穴栽(LS)、膜侧开沟斜栽(MC)和露地开沟斜栽(LD)3种种植方式,研究不同种植方式对当归田根系层土壤含水量、温度及根系生长动态的调控效应,以期从土壤水热环境角度揭示覆膜种植的增产提效机制,为进一步全面评估当归覆膜技术体系及应用提供理论依据。结果表明:覆膜显著提高了当归返青期0~20 cm耕层土壤含水量,其中LS和MC分别较LD增加22。94%和14。57%,后期由于降水,各处理含水量间差异不显著;覆膜显著提高了0~15 cm耕层土壤日均温度,其中LS和MC较LD分别增加1。04和0。61℃,生育期内各处理土壤温度随土层加深而逐渐降低,温度日变化呈“S”型负正弦曲线,且随土壤深度增加土壤温度变化幅度减小,土层每加深5 cm,日变化曲线相位依次推移1 h,同时覆膜还缓解了温度下降幅度,缩短了昼夜温差。0~15 cm耕层土壤地温大于14℃时,覆膜后当归根系生长提前进入快速时期,其单根鲜重显著高于LD方式,采收时覆膜处理当归药材芦头茎粗和单根鲜重均较LD方式显著增加,根系长度间差异不显著。0~20 cm耕层土壤含水量与当归根长、芦头茎粗和单根鲜重均呈显著正相关,对药材产量构成起着决定性的作用。综上所述,覆膜种植改善了当归根系层土壤水热环境,具有明显的增温保墒效应,能缓解春季低温干旱和季节性水分亏缺所导致的当归生长发育缓慢的问题,可作为高寒阴湿区当归种植的高效模式。     

阅海城市湿地典型植被群落土壤活性有机碳组分分布特征

明确湿地土壤活性有机碳组分分布特征对评价旱区生态效益、实现“双碳”目标等有重要作用。本研究以银川市阅海城市湿地为研究对象，分析城市湿地典型植被群落不同土层土壤有机碳、全氮及活性有机碳的分布特征。结果表明：0~60 cm土层芦苇（Phragmites australis）、茭白（Zizania latifolia）、香蒲（Typha orientalis）、菖蒲（Acorus tatarinowii）及碱蓬（Suaeda salsa）生长区土壤有机碳平均含量分别为2.13，2.99，2.77，3.35和3.15 g·kg^-1。各植被类型下活性有机碳组分中可溶性有机碳变化规律与总有机碳一致。易氧化碳与微生物量碳含量均表现为碱蓬高于其他植被类型。湿地土壤有机碳含量与黏粒呈显著负相关，与全氮呈显著正相关。冗余分析发现植被类型和土层深度差异是影响土壤有机碳及其组分分布的主要因子。该研究表明植被类型会影响湿地的固碳能力，香蒲较其他植被固碳能力更强，而碱蓬生长区碳库稳定性及固碳能力均较弱。