不同放牧率对草甸植被特征的影响

通过对羊草+苔草草甸进行受控放牧实验,定量研究了草地植被结构对不同放牧率条件下的反应特征。结果表明:所有不同放牧小区的四种牧草牧前高度远远低于对照小区,而且留茬高度差异不大。各种牧草放牧后的高度受草地群落生物量和牧草本身适口性的影响,适口性越高,降低程度越大。在整个生长季内,羊草+苔草草甸群落地上部分生物量一直处于不断增加的状态,其中苔草和芦苇地上生物量于6月份达到峰值;羊草于7月份达到峰值;香茅在整个生长季内不断增加,于8月份达到最大值。各放牧小区群落生物量均明显低于对照小区。随着放牧率的提高,多样性指数先增高后降低,即适度放牧有利于多样性的维持。     

干旱对我国西北地区生态系统净初级生产力的影响

根据西北地区139个气象观测站1980-2009年降水及温度资料,基于Z指数干旱指标,研究西北地区干旱时空特征;利用Miami模型估算该地区生态系统净初级生产力,分析干旱对净初级生产力的影响。结果表明:西北地区30年来,西部干旱有所降低,东部则出现加重趋势。生态系统净初级生产力年变化不规则,平均为524.5543g/(m2.a);空间特征明显,自东南向西北递减,新疆西北部又有所增加。该地区净初级生产力与Z指数线性相关极显著,随着干旱的发生,净初级生产力出现下降。出现轻旱及中旱的地区,净初级生产力较低;相对湿润的地区净初级生产力较高。     

黄河源地区植被净初级生产力对气候变化的响应

基于黄河源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50 a植被净初级生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:1959—2008年间,研究区年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率在95.502～190.72 kg/(hm2.10a)之间,20世纪90年代后NPP较高。20世纪70年代表现为"冷干型"气候特征,NPP距平百分率偏少1.1%～2.1%;2001—2008年均为"暖湿型"气候特征,NPP距平百分率偏多2.1%～4.5%。影响黄河源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。"暖湿型"气候对植被净生产力增加最有利,黄河源区NPP可增加5.5%～8.5%。而"冷干型"气候造成植被净生产力下降5%～9%。若2050年在"暖湿型"气候情景下,黄河源区未来NPP较多年平均值增加7%～17%。     

气候变化对渭河流域自然植被净初级生产力的影响研究(Ⅱ)——渭河流域自然植被净初级生产力的研究

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959～2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法,分析了近52年湿润指数的时空变化特征及其对NPP(自然植被净第一性生产力)的影响,并对未来不同的气候变化情景下NPP对气候变化的可能响应进行预估。结果表明:NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区、子午岭、六盘山和华山地区,总体呈下降趋势(P>0.1),仅个别站点微弱上升;NPP与降水、相对湿度和湿润指数成正相关(P<0.001),与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积起到的作用有限,降水是主要制约因素;不同的气候情景对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下NPP增幅15%以上,仅温度升高而降水不变NPP增加10%左右,温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

气候因素和人类活动对砒砂岩区植被净初级生产力的影响

砒砂岩区是黄土高原水土流失最严重的地区之一,其植被生长状况对该区控制土壤侵蚀和维护生态平衡起着重要作用。本文基于CASA模型和Rclimdex 1.0分别计算了2001—2021年砒砂岩区植被净初级生产力NPP和18个极端气候指数,采用趋势分析、相关分析、随机森林重要性排序、残差分析等研究了砒砂岩区NPP时空变化及其对气候因素的响应特征,并量化了气候因素和人类活动对砒砂岩区NPP的相对贡献。结果表明：（1）2001—2021年砒砂岩区NPP变化呈显著增加趋势,但未来82.5%的区域NPP将由增加趋势变为减少趋势。（2）年际尺度上,砒砂岩区NPP与年均气温、年总降水量、极端强降水指数主要呈正相关,与冷夜日数TN10P、气温日较差DTR呈负相关。季节尺度上,春季均温以及暖夜日数增加有利于NPP增加,且存在滞后影响。夏季暖昼日数增加不利于植被生长,且NPP对夏季暖昼日数存在3个月的滞后响应。夏季极端强降水有利于NPP增加,而夏季干旱不利于植被生长,且NPP对持续干燥日数CDD存在3个月的滞后响应。（3）气候因素和人类活动共同促进了砒砂岩区NPP增加,裸露区和覆沙区气候贡献占主导地位,气候因素...     

围栏与不同放牧强度对东祁连山高寒草甸植被和土壤的影响

在东祁连山高寒草地,对围栏7年和不同放牧强度的草地进行了物种数、地上生物量、地下生物量、土壤理化性质等研究。结果表明,围栏7年的高寒草地鲜草产量为425.8 g·m-2,显著高于夏季中牧159.3 g·m-2和夏季重牧91.0 g·m-2,但与冬季轻牧、夏季轻牧差异不显著。围栏条件下的物种数为26.3种·16 m-2,显著低于其他放牧条件下的物种数,但显著高于夏季重牧条件下的物种数23.0种·16 m-2;轻度或重度放牧都会使物种数减少,夏季中牧下的物种数最高(33.5种·16 m-2)。在0~10 cm的表层土壤中,围栏7年的草地根系生物量显著高于其他放牧强度。随着放牧强度的增加,根系生物量在0~10 cm土壤中呈下降趋势,在30~40 cm土壤中则表现为升高趋势。围栏7年的土壤容重低于其他放牧强度下的土壤容重,但差异不显著;夏季重牧的土壤容重显著高于围栏7年和其他放牧强度的土壤容重。随着放牧强度的增加,0~10 cm土壤碱解氮增加,围栏7年草地最低。围栏封育可有效改善和恢复草地植被,但不能长时间禁牧不进行放牧利用。合理的放牧能够维护高寒草甸草地生态系统功能、促进物种丰富度和土壤营养的均衡。     

近30年关天经济区植被净初级生产力对土地利用变化的动态响应

利用1980-2010年4期Landsat遥感影像,获取相应年份的土地利用图,并提取NDVI,在此基础上利用CASA模型计算关天经济区植被NPP,计算分析土地利用变化对NPP的影响。结果表明:1)林地NPP均值最大(383.38gC·m-2·a-1),其次是草地、耕地,建设用地NPP最低(271.66gC·m-2·a-1)。2)关天经济区近30年NPP呈现先降低后增加再小幅降低的趋势,1980年的植被NPP为2.3×107gC·m-2·a-1,2000年为1.7×107gC·m-2·a-1,2005年为3.2×107gC·m-2·a-1,2010年2.2×107gC·m-2·a-1。3)关天经济区植被NPP在空间上分布不均衡。秦岭山区以及宝鸡与天水交界处的山区植被NPP高,秦岭山区植被NPP高达631.15gC·m-2·a-1,而低值区(53.85gC·m-2·a-1)位于经济发达的关中平原。4)土地利用变化区域,土地利用类型变化对区域植被NPP的影响显著,耕地转变为建设用地使NPP降低,关中平原与天水地区人口居住区与开垦区植被NPP明显下降,土地开发利用导致了植被NPP的降低。所以,关天经济区在维持经济发展的同时,要控制建设用地的无序增长,维持好区域的植被覆盖,保障区域生态平衡。     

放牧强度对宁夏荒漠草原植物群落结构及草地生产力的影响

以宁夏盐池县的荒漠草原区为试验地,以现场试验为手段,研究放牧强度(1.50只/hm2、0.75只/hm2、0.50只/hm2、0只/hm2)对荒漠草原植物群落结构及草地生产力的影响。结果表明:随着放牧强度的增加,植物群落优质牧草的重要值明显下降,毒草及家畜厌食植物的重要值明显上升;植物群落总盖度呈下降趋势,植物群落多样性呈现先增加后降低的趋势;草地生产力呈下降趋势,当放牧强度达到1.50只/hm2时,家畜的采食量超过了50%,草产量比封育地下降了54.9%。最后,根据草场资源可持续发展利用原则提出了宁夏荒漠草原合理的放牧强度以0.75只/hm2为宜。     

施锌对棉花不同生育期净同化率的影响

应用田间试验研究了锌素施用下棉花净同化率的动态变化规律。研究发现,随着锌素用量的增加,棉花产量先升高后降低,施ZnSO4.7H2O为20 kg/hm2产量达到最高;随着棉花生长发育进程,净同化率(NAR)呈现先升高后降低的趋势,蕾期~花期(LH)为最大;生长前期(苗期~盛花期),随着锌用量的增加,NAR呈明显上升趋势,而生长中后期(花期~吐絮期),随着锌素施用量的增加,净同化率明显降低,在生长后期尤其是铃期以后,NAR对锌素反应表现的比较异常,不论锌施用量多少,NAR均低于对照;在盛花期~铃期,锌素用量和NAR之间不论是直线型、指数型还是二次曲线型关系,都达到显著水平,但以一元二次曲线拟合更好。     

多尺度遥感数据融合的荒漠净初级生产力估算

以新疆准噶尔盆地东部五彩湾地区为研究区,利用气象数据和多尺度遥感数据,通过改进的CASA模型对2010年研究区域的净初级生产力(NPP)进行估算,并对NPP分布进行分析.结果表明:①将TM数据和MODISNDVI数据融合,生成高时间分辨率的TM影像,对于NPP的高空间分辨率的研究提供数据支持.②2010年该研究区植被NPP为6.571 78 Mt·a-1,总体分布趋势由西北向东南递减,且随季节变化的趋势也非常明显,在6-8月NPP占全年的57.35％,12月、1月、2月植被NPP值极低,可以忽略为0.③利用地面实测点验证NPP模型估算值,平均相对误差为0.167,精度达到83.3％,NPP实测值与估算值的相关系数为0.952并在0.01水平上显著.④该模型在数据获取方面具有极大的优越性,仅利用遥感数据和地面气象数据就可以对干旱区植被NPP进行估算,为NPP的估算提供了较为便捷的方法.     

基于GIS的内蒙古土地资源生产潜力与未来人口承载力

本文采用改进的农业生态区位法,利用GIS技术,以1km×1km栅格为基本单元,计算了内蒙古自治区栅格与县域尺度的土地资源生产潜力;在此基础上,以旗县为单元,定量评价了内蒙古的土地资源承载力,结果表明:温度与水分是内蒙古粮食生产的主要限制性因子;内蒙古县域土地资源生产潜力均值为4.37 t/hm2.a,大兴安岭—阴山—贺兰山一线以东、以南地区生产潜力较高,以西、以北潜力较低。整体而言,内蒙古基于粮食安全的人口发展仍有较大空间,旗县差异显著。     

2000-2010年内蒙古防沙带草地NPP的变化特征

利用CASA模型计算得到2000-2010年净初级生产力(NPP)及2000年与2010年30 m分辨率的土地利用/覆被数据,探讨近年来内蒙古防沙带草地NPP的变化特征及其与自然因素之间的关系.结果表明:①2000-2010年,研究区草地转为建设用地成为草地流失的主要因素,而荒漠成为草地增加的主要来源,水体与耕地成为草地增加的第二来源.②内蒙古防沙带草地NPP表现为“整体改善,局部退化”的态势.NPP明显增加区主要为海拔低于500 m的东部科尔沁地区与东南部的宁城县、建平县等区域.NPP降低区西至固阳县东至正蓝旗呈带状分布.③从模型的回归结果看,影响草地NPP降低因素的重要性排序为:高程(DEM)＞降水量＞气温＞草地初始质量.草地NPP增加与降低面积在海拔1000m与1300m左右时达到峰值,而这两个海拔高度又恰好是人类活动活跃区,说明草地NPP受人类活动的影响也非常明显.降雨量对草地NPP有明显的正面影响,而气温则表现为负面影响.     

放牧与刈割对科尔沁草甸植被演替的影响

本文研究了放牧与刈割两种草地利用方式对科尔沁草甸植被演替的影响。结果表明:1)在自由放牧干扰下,优势度最大的前五个种为虎尾草(27.8)、蒲公英(3.52)、狼毒(3.42)、野韭菜(3.03)、鹅绒委陵菜(2.67);在秋季割草干扰下,优势度最大的前五个种为大油芒(9.57)、狗尾草(7.36)、野古草(6.36)、洽草(4.85)、芦苇(4.74)等五种禾本科植物;2)在自由放牧干扰下,一年生植物在群落中占据重要地位,其优势度为35.0,小于多年生植物的优势度55.9;在割草干扰下,多年生植物在群落中占据绝对优势,其优势度为82.9,大于一年生植物优势度10.6;3)在放牧扰动下,草地群落物种替代表现在不同植物生活型之间,主要是多年生草本为一年生草本和灌木所替代;表现在同一生活型不同物种之间,主要是多年生优质牧草为多年生劣质牧草或有毒有害杂草替代。     

乌拉特荒漠草原群落物种多样性和生物量关系对放牧强度的响应

以内蒙古乌拉特荒漠草原灌丛和草本植物群落为对象,研究这2种植物群落的物种组成、物种多样性及其与地上生物量关系对不同放牧处理(对照、中牧、重牧)的响应。结果表明:①随着放牧强度的增加,灌丛群落中红砂(Reaumuria songarica)和碱韭(Allium polyrhizum)的优势度增大,沙生针茅(Stipa glareosa)的优势度减小;重牧降低草本群落中沙生针茅的优势度,增加了蒙古韭(Allium mongolicum)和碱韭的优势度。②不同放牧处理显著降低了灌丛和草本群落的盖度、高度以及灌丛群落的密度,消除了灌丛和草本群落之间盖度的差异(P> 0. 05)。中牧降低灌丛群落的Pielou均匀度指数,重牧降低灌丛群落的物种丰富度,灌丛和草本群落的其他多样性指数在放牧处理之间无显著差异(P> 0. 05)。除物种丰富度外,其他多样性指数在灌丛和草本群落之间差异显著(P <0. 05)。③不同放牧处理降低了灌丛和草本群落的地上生物量和凋落物量,导致灌丛和草本群落之间地上生物量的显著差异(P <0. 05)。④地上生物量与Simpson优势度指数负相关,与Shannon-Wienner多样性指数和Pielou均匀度指数正相关;放牧处理下地上生物量与密度、物种丰富度正相关。放牧处理改变了荒漠草原植物群落组成、结构和功能,进而改变了群落结构和功能的重要关系。     

Effects of grazing on net primary productivity,evapotranspiration and water use efficiency in the grasslands of Xinjiang,China

Grazing is a main human activity in the grasslands of Xinjiang, China. It is vital to identify the effects of grazing on the sustainable utilization of local grasslands. However, the effects of grazing on net primary productivity(NPP), evapotranspiration(ET) and water use efficiency(WUE) in this region remain unclear. Using the spatial Biome-BGC grazing model, we explored the effects of grazing on NPP, ET and WUE across the different regions and grassland types in Xinjiang during 1979–2012. NPP, ET and WUE under the grazed scenario were generally lower than those under the ungrazed scenario, and the differences showed increasing trends over time. The decreases in NPP, ET and WUE varied significantly among the regions and grassland types. NPP decreased as follows: among the regions, Northern Xinjiang(16.60 g C/(m~2·a)), Tianshan Mountains(15.94 g C/(m~2·a)) and Southern Xinjiang(-3.54 g C/(m~2·a)); and among the grassland types, typical grasslands(25.70 g C/(m~2·a)), swamp meadows(25.26 g C/(m~2·a)), mid-mountain meadows(23.39 g C/(m~2·a)), alpine meadows(6.33 g C/(m~2·a)), desert grasslands(5.82 g C/(m~2·a)) and saline meadows(2.90 g C/(m~2·a)). ET decreased as follows: among the regions, Tianshan Mountains(28.95 mm/a), Northern Xinjiang(8.11 mm/a) and Southern Xinjiang(7.57 mm/a); and among the grassland types, mid-mountain meadows(29.30 mm/a), swamp meadows(25.07 mm/a), typical grasslands(24.56 mm/a), alpine meadows(20.69 mm/a), desert grasslands(11.06 mm/a) and saline meadows(3.44 mm/a). WUE decreased as follows: among the regions, Northern Xinjiang(0.053 g C/kg H_2O), Tianshan Mountains(0.034 g C/kg H_2O) and Southern Xinjiang(0.012 g C/kg H_2O); and among the grassland types, typical grasslands(0.0609 g C/kg H_2O), swamp meadows(0.0548 g C/kg H_2O), mid-mountain meadows(0.0501 g C/kg H_2O), desert grasslands(0.0172 g C/kg H_2O), alpine meadows(0.0121 g C/kg H_2O) and saline meadows(0.0067 g C/kg H_2O). In general, the decreases in NPP and WUE were more significant in the regions with relatively high levels of vegetation growth because of the high grazing intensity in these regions. The decreases in ET were significant in mountainous areas due to the terrain and high grazing intensity.     

风速及刈割对草原土壤水分与生产力的影响

由于全球气候变化与人类干扰的共同影响,全球范围内出现了不同程度的风速下降的现象.试验在内蒙古半干旱草原利用挡风板模拟风速降低,采用不同程度刈割模拟草原利用强度的变化,实地监测近地表土壤水分吞吐量以及群落再生能力的变化.结果表明:挡风板能够有效地降低风速;风速下降在一定程度有助于抑制土壤水分的蒸发损失,提高刈割处理后植物的再生能力.风速降低对内蒙古半干旱草原生态系统综合表现为正效应.加入刈割处理后,风速降低在一定程度上缓解了刈割对草原生态系统的干旱胁迫,但风速降低未能改变刈割处理的影响.     

内蒙古草地生产力时空变化及驱动因素分析

基于草地资源普查资料和GIS技术,以生物量与可食牧草比例作为影响草地生产力的主要因子,以县域为单位,对内蒙古草地生产力的时空变化特征及其分布的地域差异性进行了分析.结果表明:2000-2003年与1981-1985年相比,大部分地区生物单产及可食牧草产量均明显减少,可食牧草比例也明显降低;生物单产、可食牧草产量以及可食牧草比例高值区与次高值区均明显减少;大部分地区草量变化与草质变化具有时空一致性.最后从气候变化、草畜矛盾、现有草原管理制度及建设状况方面,对内蒙古草地生产力变化成因进行了分析.     

不同草地类型土壤有效态微量元素含量特征

以贺兰山西坡不同草地类型土壤为对象,研究了土壤中微量元素Fe,Mn,Zn,Cu有效态含量特征及土壤有机碳、pH值、黏粉粒含量与气候因素之间的相互关系。结果表明:土壤有效态Fe,Mn,Zn的含量随着海拔的降低而逐渐降低,有效态Cu含量的积累顺序为:山地草原>荒漠化草原>高山草甸>草原化荒漠。4种元素在各种草地类型的积累量变化为:高山草甸Fe>Mn>Zn和Cu;山地草原和荒漠化草原Fe>Mn>Cu>Zn,草原化荒漠土壤中Fe和Mn含量差异不大,并大于Zn和Cu。土壤有效态Fe,Mn,Zn的含量与年均降水量、土壤有机碳、<0.05 mm黏粉粒含量都呈显著正相关,而与年均温度和土壤pH值呈显著负相关。土壤有效态Cu含量与年降水量、年均温度、土壤有机碳含量和<0.05 mm黏粉粒含量基本呈二次多项式,而与土壤pH相关性不显著。影响土壤有效态Fe和Mn含量的关键因素,0~20 cm土层为有机碳、年降水量和年均温,而20~40 cm土层土壤有机碳是其最重要的影响因素。0~20 cm土层土壤有效态Zn主要受土壤pH、黏粉粒含量和年降水量的影响。