三种人工草地小型土壤节肢动物群落多样性动态及其差异

小型土壤节肢动物是草地生态系统的重要组成部分,不仅对物质循环具有重要的作用,还对草地土壤质量或健康状况起指示作用。为了查明青藏高原地区建植不同单播人工草地对小型土壤节肢动物群落多样性的影响,在川西北红原县境内选取建植期为3和5年的老芒麦、垂穗披碱草和苜蓿3种多年生单播人工草地作为研究样地,并以天然草地为对照样地。2018年7和10月,采集各样地0~15 cm的土样并利用Tullgren法分离小型土壤节肢动物。结果表明:1)小型土壤节肢动物群落结构在不同牧草样地间存在差异,影响群落结构的主要是盖头甲螨属、板蒲螨属和长角毛蚊科等;在建植期为3年时,各样地间的小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数无显著差异(P>0.05);建植期为5年时,小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数在天然草地和苜蓿样地中无显著差异(P>0.05),但两者显著高于老芒麦和垂穗披碱草样地(P<0.05);此外,小型土壤节肢动物群落的季节动态在不同样地间也存在差异;2)随着建植年限的增加,小型土壤节肢动物群落的密度、类群数和Shannon多样性指数在老芒麦和垂穗披碱草样地显著降低(P<0.05),在苜蓿样地呈缓慢增加趋势(P>0.05),但均低于天然草地;3)影响小型土壤节肢动物群落组成结构的主要环境因子是土壤速效磷含量以及C/N和N/P;此外,小型土壤节肢动物群落密度与土壤速效钾含量呈显著正相关(P<0.05),类群数及Shannon多样性指数与植物群落盖度呈显著正相关(P<0.05)。研究结果表明,在青藏高原上建植单播人工草地对小型土壤节肢动物群落的影响因牧草种类而异并随建植年限变化。建议对高寒地区建植期达到4年的垂穗披碱草、老芒麦和苜蓿单播人工草地进行改造,以提高小型土壤节肢动物多样性,促进草地生态功能正常发挥。     

大武地区"黑土型"退化草地人工植被群落稳定性研究

通过对大武地区在“黑土型”退化草地上建立的3龄和7龄单播垂穗披碱草人工草地的群落结构和植物量组成的研究,分析了“黑土型”退化草地人工植被的稳定性。研究结果表明:在人工调控管理下,3龄和7龄垂穗披碱草单播人工草地的群落组成仍然以垂穗披碱草为优势建群种,3龄和7龄单播人工草地地上植物量为377.4g/m2和371.2g/m2差异不显著,而显著高于“黑土型”退化草地250.1g/m2的水平。地上植物量组成中人工草地的优良牧草比例高达99%以上,而“黑土型”退化草地毒杂草比例占到了98%。人工草地随着生长年限的增加,物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均有增加的趋势。     

高寒草甸植物群落结构对高原鼠兔种群密度的影响

利用草地改良措施探讨了禾草补播和人工草地建植对高原鼠兔种群密度的影响,以期为有害啮齿动物的植被调控提供理论依据。在高原鼠兔分布密集草地建立围栏样地50 hm²,同时在围栏内选择20 hm²样地进行垂穗披碱草补播和人工草地建植,探讨草地植物群落结构的变化对高原鼠兔种群密度的影响。结果表明,鼠害草地、补播草地和人工草地除物种数外,物种多样性指数(H')、植被盖度、密度、高度和地上生物量均表现出显著差异(P<0.01)。其中物种多样性指数表现为补播草地>鼠害草地>人工草地;植被盖度、密度、高度和地上生物量均表现为人工草地>补播草地>鼠害草地。群落中垂穗披碱草所占比重亦大不相同,鼠害草地中垂穗披碱草比重不足10%,而补播草地和人工草地群落中,垂穗披碱草比重分别达50%和90%以上。不论是总洞口数还是有效洞口数,在3种草地中都存在显著差异,总洞口数变化在35~411,其中,鼠害草地的总洞口数是补播草地的2.28倍,是垂穗披碱草草地的11.74倍;有效洞口数变化在11~188,鼠害草地是补播草地的2.26倍,是垂穗披碱草草地的17.09倍,表明垂穗披碱草群落对高原鼠兔有显著的抑制作用。此外,高原鼠兔种群密度与草地植被特征间有不同的关系。无论是总洞口数还是有效洞口数与植物物种数间均无显著相关关系,与H'间则呈二次函数关系;高原鼠兔总洞口数及有效洞口数分别与植被盖度、密度、高度及地上生物量呈显著负相关关系。此结果表明,相对于鼠害严重草地,无论是补播草地,还是人工种植草地,植物群落结构的变化对鼠兔种群密度都有重要的影响。     

两种措施下施氮肥对狼毒型退化草地群落及营养品质的影响

施肥是退化草地恢复常用的管理措施。以狼毒型退化天然草地为对象,研究了禁牧和刈割两种措施下不同施氮量10(N₁)、20(N₂)、30(N₃)、40(N₄) kg·hm^-2对狼毒型退化草地群落结构、功能及牧草品质的影响。结果表明:两种措施下狼毒密度及地上生物量均显著低于对照区(P<0.05),且禁牧+施肥处理下狼毒种群下降最明显。在禁牧区,N₄处理的丰富度指数具有最高值,但与CK处理差异不显著(P>0.05),N₁的Alatalo指数最高;而在刈割区,Shannon-Wiener指数最高的为N₄,刈割后不施肥的Alatalo指数显著高于N₄(P<0.05),且其物种数最多。不同施氮水平的草地群落功能群地上生物量均显著高于CK,莎草科的地上生物量均高于禾本科,不同施肥水平间的总地上生物量和各个功能群的生物量差异均不显著(P>0.05),禁牧+N₃的总生物量和莎草科的增产比率均为最高,分别为47.21%和48.24%,禁牧+N₄的禾本科的增产比率最高,为119.35%。不同施肥水平牧草营养物质含量除粗蛋白含量禁牧显著高于禁牧+N₁(P<0.05)、粗灰分含量刈割+N₂显著高于CK(P<0.05)和中性洗涤纤维含量刈割显著高于刈割+N₂(P<0.05)外差异均不显著(P>0.05)。通过分析单位面积的粗蛋白和粗脂肪的含量得到粗蛋白含量在各施肥样区差异不显著(P>0.05),但与CK差异显著(P<0.05),粗脂肪含量为禁牧+N₄显著高于禁牧和CK(P<0.05),刈割+N₁显著高于刈割和CK(P<0.05)。     

单播与混播下紫花苜蓿与无芒雀麦生物量对氮肥的响应

禾本科与豆科牧草的混播,是人工草地建植的最主要方式之一,研究氮肥对豆禾混播草地影响对维持混播草地的持续稳定生产具有重要意义。试验在温室栽培条件下研究了3个氮肥梯度(0,75,150 kg N/hm²,记作N₀,N₇₅,N₁₅₀)对无芒雀麦单播,紫花苜蓿单播以及它们混播(分别记作G-G,L-L,G-L)生物量的影响。研究结果表明,1)在单播时,无芒雀麦对氮肥的响应较敏感,施入氮肥显著地提高无芒雀麦的生物量(P<0.05),而对紫花苜蓿的生物量无显著影响(P>0.05)。在混播时,无芒雀麦对有效氮的竞争胜过紫花苜蓿,施氮能显著地增加混播中无芒雀麦牧草的生物量(P<0.05),间接地抑制了紫花苜蓿生物量的发展。2)无芒雀麦和紫花苜蓿混播的总生物量介于它们单播时生物量之间,却高于它们单播时生物量的平均值。3)无芒雀麦单株地上生物量在混播时显著高于单播(P<0.05)。相反,紫花苜蓿的单株地上生物量单播显著高于混播(P<0.05)。这说明在混播系统中,无芒雀麦混播效应表现为积极的促进作用,紫花苜蓿混播效应表现为消极的抑制作用。4)在无芒雀麦和紫花苜蓿的混播中,无芒雀麦和紫花苜蓿的生长处于动态的消长中,这种变化通过土壤无机氮的水平来调控。     

两种放牧模式下高寒草甸群落植被构成及稳定性特征

适宜放牧管理模式,利于草地健康、生产力维持及草地稳定性提高。本研究通过对青藏高原东北缘高寒草甸冷季放牧(CSG)和四季放牧(WCSG)模式下,草地植物种重要值、群落特征、功能群生物量构成、群落物种Raunkiaer频度系数、草地演替度及土壤养分进行定量分析,明晰两种放牧模式下草地植被构成变化和稳定性特征,确定适宜草地管理模式。结果表明:1)CSG和WCSG草地植被优势种分别为冷地早熟禾与矮嵩草和垂穗披碱草,地上生物量构成分别以禾草(86.5%)和莎草(59.1%)为主;2)草层高度、盖度和总地上生物量均为CSG草地极显著高于WCSG草地(P<0.001或P<0.01),且前者分别为后者的6.5、1.1和3.0倍;群落植物物种数为CSG草地显著低于WCSG草地(P<0.05),后者是前者的1.3倍;3)CSG草地中地面芽植物的比例极显著高于WCSG草地(P<0.001),前者为后者的1.4倍;但前者地下芽植物和一年生植物的比例均显著低于后者(P<0.01或P<0.05),且前者分别为后者的18.2%和6.8%;4)CSG管理模式利于草地土壤有机碳(C)和全氮(N)维持;5)CSG草地植物物种Raunkiaer频度呈典型反“J”型,群落趋于相对成熟且稳定阶段。研究认为,CSG管理模式促进高寒草甸由莎草/杂类草群落向禾草/杂类草群落演替,提高草地稳定性。     

施氮对藏北垂穗披碱草人工草地叶片功能性状和种群特征的影响

于2015-2016年在藏北地区那曲县那曲镇的农业部农业环境科学观测实验站内进行,采取尿素均匀湿撒,施氮水平为0 g·m^-2(CK)、7 g·m^-2(N₁)、15 g·m^-2(N₂)、30 g·m^-2(N₃)、40 g·m^-2(N₄)、50 g·m^-2(N₅),研究了藏北垂穗披碱草叶片功能性状和种群特征对不同施氮水平的响应。结果表明,1)施氮条件下垂穗披碱草叶面积、比叶面积都有一定提高;施氮显著促进分蘖数增加(P<0.05),但对叶片光合速率影响不显著;2)不同施氮处理下,抽穗密度有不同程度的提高;生殖高度响应不显著,而营养高度显著升高(P<0.05),N₅最高,为32.87 cm,与对照比增幅达111.29%;盖度先迅速增加然后稳定在饱和状态,从43.67%上升到100%;随施氮量增加,生物量显著增加(P<0.05),且施氮量越高生物量越高,最高增幅出现在N₅处理,达到303.18%,从对照组的145.81 g·m^-2增长到了587.89 g·m^-2;3)相关性分析表明,氮肥单因子作用下生物量与营养高度、生殖高度以及盖度之间呈显著相关(P<0.01),表明在施氮条件下,种群特征是影响垂穗披碱草人工草地生产力提高的关键因素,而非叶片功能性状。     

施肥与混播比例对豆禾混播牧草产量及氮磷钾利用效率的影响

氮磷钾施量、豆禾混播比例是影响混播草地产量和肥料利用效率的关键因素,分析不同氮磷钾组合与混播比例下牧草产量和氮磷钾利用效率,为豆禾混播草地高产栽培管理提供科学依据。以紫花苜蓿+无芒雀麦混播草地为对象,采用2个间行混播比例(豆禾比2:2和1:2)和7个氮磷钾组合[N₂₈₀P₁₅₀K₀(A₁),N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀(A₂),N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀(A₃),N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀(A₄),N₇₀P₅₀K₆₀(A₅),N₂₁₀P₀K₂₄₀(A₆)和N₀P₂₀₀K₁₈₀(A₇)]进行田间试验。结果表明,全年豆禾总产量以A₂处理最高(11.68 t·hm^-2),极显著(P<0.01)高于其他处理;A₁处理禾草产量(3.80 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于其他处理;A₂处理苜蓿产量(8.60 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于A₁,A₅,A₆,A₇处理;缺氮(A₇)处理全年禾草及豆禾总产量最低。氮肥及氮钾互作与豆禾产量、氮钾互作与苜蓿产量显著相关(P<0.05)。禾草、苜蓿及豆禾NPK偏生产力和吸收率随着NPK施量增加而逐渐下降,A₅处理极显著(P<0.01)高于其他处理。缺钾(A₁)和低钾(A₅)处理苜蓿N利用率明显降低,缺磷(A₆)和高磷(A₃)处理禾草、苜蓿及豆禾K利用率明显下降。豆禾2:2混播全年苜蓿产量及豆禾总产量极显著(P<0.01)高于1:2混播。豆禾2:2混播苜蓿NPK偏生产力、吸收量和吸收率、豆禾NPK偏生产力、N吸收量和吸收率极显著高于1:2混播,禾草NPK偏生产力、吸收量和吸收率极显著(P<0.01)低于1:2混播。综合考虑牧草产量及养分利用效率,豆禾2:2间行混播,氮磷钾施量以N 140 kg·hm^-2,P₂O₅ 100 kg·hm^-2,K₂O 120 kg·hm^-2较适宜。     

干旱胁迫对新疆三个优势牧草种的光合特性与水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了不同土壤含水量条件下(田间持水量的80%、60%和30%)新疆地区天然草地3个优势牧草种(无芒雀麦、草地早熟禾和鸭茅)叶片的光合生理特性及叶片和单株水分利用效率,以探讨不同优势牧草种对干旱胁迫的适应机制。结果表明:随干旱胁迫加剧,3个牧草种的C_i日平均值呈上升趋势,G_s、P_n、T_r 、P_n/C_i日平均值和日平均耗水量呈下降趋势,但物种间各参数变幅存在差异;草地早熟禾日平均生物产量呈明显下降趋势(P<0.05),鸭茅和无芒雀麦无明显变化(P>0.05);鸭茅的WUE_i日平均值和WUE_ET无显著变化(P>0.05),无芒雀麦和草地早熟禾呈明显下降趋势(P<0.05)。3个牧草种的WUE_ET均与其日平均累积生物量显著正相关(P<0.05),草地早熟禾的WUE_ET与其T_r日平均值和日平均耗水量亦显著正相关(P<0.05)。3个牧草种的叶片和单株水分利用效率随土壤含水量下降具有不同的变化趋势,预示着3个物种对干旱生境的适应不仅取决于其水分利用效率的大小,还可能与其生物学特性和生活史策略有关。     

禁牧封育对黑土滩人工草地群落特征的影响

对三江源区"黑土滩"四龄垂穗披碱草人工草地进行围栏禁牧封育,封育期为一年,8月中旬进行群落调查,以冷季放牧利用的四龄人工草地作为对照,分析围栏内外样地的群落特征.结果表明:禁牧封育使"黑土滩"四龄垂穗披碱草人工草地物种丰富度,多样性指数,均匀度指数显著降低,生态优势度和优势种的重要值显著提高,禁牧封育与放牧利用的群落相似性系数为0.5.     

毛苕子不同播种量与燕麦混播对群落竞争及燕麦生物量分配的影响

为探究宁夏干旱区燕麦与毛苕子混播的最佳播种量,本试验以燕麦（Avena sativa）和毛苕子（Vicia villosa）为研究对象,采用单因素随机区组设计,设五个毛苕子播种水平[33.0 kg·hm^-2（YM₁）、45.0 kg·hm^-2（YM₂）、57.0 kg·hm^-2（YM₃）,69.0 kg·hm^-2（YM₄）和81.0 kg·hm^-2（YM₅）]与燕麦（播种量为120.0 kg·hm^-2）混播,研究了不同播种量的毛苕子与燕麦混播对草地生产性能、燕麦生物量分配及群落竞争的影响。结果表明,YM₁,YM₂,YM₃和YM₅处理的混播草地干草产量均高于燕麦单播,其中在YM₂处理下干草产量达到最高（12 424.24 kg·hm^-2）,较燕麦和毛苕子单播分别提高了15.83%,63.18%;随着毛苕子播种量的增加,燕麦各器官生物量均发生显著变化（P<0.05）,其中在YM₃处理下燕麦单株地上生物量和总生物量最大;同时在各混播处理中,燕麦在混播草地中处于竞争优势;除YM₄外各混播处理的土地当量比均大于1。综合来看,当毛苕子播种量为45.0 kg·hm^-2时与燕麦混播草地生产力提高效果显著,土地利用率最大,是宁夏干旱区滴灌条件与燕麦混播的最佳播种量。     

黄土高原地区不同类型天然草地群落学特征

摘要：根据气候-植被特征,选取森林草原、典型草原和荒漠草原3种不同草地类型的封育和放牧草地进行群落特征研究,旨在分析黄土高原天然草地的群落分布规律。结果表明,荒漠草原的盖度、平均高度、个体数和物种数均显著低于其他两类草地（P≤0.05）,森林草原的样方内个体数和平均高度显著高于典型草原,而后者则在盖度和物种数上优于前者;群落生物量表现为典型草原＞森林草原＞荒漠草原,且各草地类型之间差异显著（P≤0.05）;荒漠草原的多样性明显低于其他两个草地类型,典型草原和森林草原的物种多样性表现相类似。通过利用方式间的比较发现,封育措施对荒漠草原的植物群落结构有一定的改善作用,对于典型草原和荒漠草原,封育措施增加了其盖度和平均高度,但未达到显著水平（P≤0.05）。     

短花针茅荒漠草原植被群落结构及生物量对水氮变化的响应

为了解降水变化和氮沉降对荒漠草原植被群落结构和生物量的影响,在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原进行水氮交互试验,采用裂区试验设计,主区为CK(自然降水)、W(增水30%)、R(减水30%),副区为0 (N₀)、30 (N₃₀)、50 (N₅₀)、100 (N₁₀₀) kg N·hm^-2·a^-1共12个处理。结果表明:1)水氮的介入导致植物群落组成、重要值发生了明显变化,R中群落物种数最低,提高了优势种在群落中的重要值,氮素添加导致群落物种数呈“抛物线”型,群落物种数先增多后减少。2) CK、W、R条件下随施氮量增加,物种丰富度、Shannon-wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均先增大后减小,2016和2018年在CK-N₃₀、W-N₃₀、R-N₅₀达到最大值,干旱年份(2017)分别在CK-N₃₀、W-N₅₀、R-N₁₀₀达到最大值。水分主效应、氮素和水氮交互作用均对以上3个植物多样性指数有显著影响(P<0.05)。3)水分和氮素刺激了地上生物量的增加,短期氮素添加使多年生禾草生物量在地上总生物量中占比增加,多年生杂草生物量在地上总生物量中占比减小。水分、氮素、水氮交互均对地上生物量有显著影响(P<0.05)。     

禁牧对藏北高原狼毒型退化草地群落特征及生产力的影响

狼毒型退化草地是藏北高原主要的退化草地之一,禁牧是退化草地治理常用的措施。以藏北高原狼毒型退化草地为对象,于2010-2012年采用样方调查法对禁牧(2004年开始禁牧)和放牧样地的植物群落特征及生产力进行了3年的跟踪观测,旨在揭示禁牧对藏北高原狼毒型退化草地群落特征及生产力的影响。结果表明:1)禁牧显著增加了狼毒型退化草地地上总生物量(P<0.05),且时间越长,效果越明显。2010-2012年禁牧样地地上总生物量相比于放牧样地分别增加了62.4%、64.3%和70.2%。2)禁牧在提高其他牧草产量的同时,对狼毒生产力也有显著的促进作用(P<0.05),且随着禁牧时间的延长,这种促进作用逐渐强化。2010-2012年放牧样地狼毒地上生物量比禁牧样地分别低了43.8%、55.3%、89.3%(P<0.05)。3)禁牧有利于改善狼毒型退化草地群落物种多样性。随着禁牧年限的增加,禁牧样地物种多样性指数、均匀度指数、物种丰富度指数均显著增加(P<0.05)。4)放牧样地各类植物生物量随禁牧年限的变化与禁牧样地呈相同的趋势。综上所述,禁牧对狼毒型退化草地的恢复作用并不明显,还应结合其他的治理措施。     

增温对荒漠草原不同退化程度草地恢复初期影响的研究

为探讨增温对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原不同退化程度草地恢复初期的影响,本研究以天然草地为对照,在不同退化程度的自然恢复草地上设置增温处理。增温一年后,在2021年8月测定增温处理下天然草地和不同退化程度草地恢复初期植物的高度、密度和生物量,并计算重要值和植物多样性指数。结果表明：增温降低了天然草地和轻度退化草地的物种数;增温和退化的交互作用极显著降低群落地上生物量和C₃植物生物量(P<0.01),增温显著增加了天然草地的地上生物量,显著降低了重度退化草地的地上生物量(P<0.05);增温和退化的交互作用对物种多样性无显著影响,但增温增加了天然草地的群落多样性,降低了退化草地的群落多样性;增温增强了不同退化程度草地物种多样性与地上生物量和不同功能群生物量的相关性。综上所述,在未来全球持续变暖的趋势下,退化草地的初期恢复将变得更加困难。     

施氮对15龄不同组合禾草混作草地的改良研究

以15龄混作禾草草地为对象,研究不同施氮肥量0(CK),75(N₁),150(N₂)和225 kg·hm^-2(N₃)对植物群落特征的综合影响。结果表明:施肥提高牧草高度和地上生物量,降低了植物群落的物种丰富度,但对混作草地主要牧草的优势地位影响不明显。N₂极显著增加了混作草地的产量和Jaccard多样性指数(P<0.01),降低了Whittaker多样性指数,在提升草地生产力的同时,保持了群落的相对稳定性。