放牧背景下短花针茅荒漠草原研究进展

荒漠草原是脆弱生态系统,探讨荒漠草原对长期放牧等人为干扰的响应,为深入开展脆弱生态系统适应性研究提供更加可靠的理论依据。本文总结了近20年涉及短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原相关研究中的关键发现,从植物个体、种群、群落、生态系统以及土壤理化性质等方面归纳、总结并探讨了短花针茅荒漠草原对不同放牧利用方式和不同放牧强度的响应和适应特征,为有效节省后续研究人员查阅时间的同时,确定了知识薄弱的地方,提出了放牧利用下荒漠草原将来的几个重要研究方向和亟待解决的关键科学问题。     

放牧强度对荒漠草原建群种短花针茅空间异质性的影响

[目的]探讨荒漠草原建群种短花针茅在不同放牧强度下空间异质性的特征和变化。[方法]以建群种短花针茅（Stipa breviflora）为对象,采用半方差函数、克里格插值法和多重分形维数等方法对其空间异质性进行研究。[结果]不同放牧强度下,短花针茅种群密度均值大小为重度放牧（HG）>禁牧（CK）>中度放牧（MG）;短花针茅种群具有多重分形特点;不同放牧强度下短花针茅空间分布有所差异,CK处理区结构比（C/C₀+C）最大,HG处理区次之,均大于75%,说明CK处理区和HG处理区都具有强烈的空间自相关性,而MG处理区最小,小于75%但大于25%,具有中等的空间自相关性;结构因素是导致短花针茅空间变异的主要原因。[结论]重度放牧增加了短花针茅种群密度,而中度放牧因家畜采食践踏作用小,导致短花针茅种群密度降低;在不同放牧强度下,结构因素是影响短花针茅空间异质性的主要因素;禁牧处理区内短花针茅种群空间分布最复杂,具有较强的空间异质性。     

短花针茅草原上放牧强度对绵羊生产性能的影响

1985～1989年在内蒙古农牧学院哈雅教学牧场选用杂种羯羊在短花针茅草原上进行放牧强度试验，分析各处理对绵羊生产性能的影响，旨在探讨放牧强度与绵羊生产之间的关系，确定适宜的载畜率。研究结果表明，轻度放牧的绵羊体重显著高于中度和重度放牧（P＜0．01）；放牧期间轻度放牧绵羊的总增重量显著高于重度放牧（P＜0．01），各处理间绵羊掉源量无明显差异（P＞0．05）；轻度放牧绵羊净毛量显著高于中度和重度放牧（P＜0．01），而两者之间净毛量无显著差异（P＞0．05）；经济效益分析表明，载畜率为1．07ha／只·年的中度放牧是最为经济合理的放牧强度。     

放牧制度对短花针茅群落植物种群有性繁殖能力的影响

在短花针茅荒漠草原群落，进行了放牧制度对主要植物种群有性繁殖能力影响的比较研究。结果表明：不同放牧制度对群落植物种群的有效繁殖能力有影响；与自由放牧相比、轮牧有利于群落种群实生苗的存活和成丛，但不及禁牧的效果好，种群的有效繁殖与水分因子关系密切，降水充沛，有性繁殖能力增强。     

放牧制度对短花针茅荒漠草原主要植物种光合特性日变化影响的研究

以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,研究3种主要植物种短花针茅、无芒隐子草和碱韭光合特性日变化对不同放牧制度的响应。结果表明,1)短花针茅、无芒隐子草和碱韭光合速率、蒸腾速率和气孔导度均表现为双峰型,具有明显的“午休”现象。胞间CO₂浓度表现为双谷型。2)在其他条件相同时,放牧方式的不同对主要植物种的净光合速率、蒸腾速率无影响,但对双峰值出现的时间有所影响。3)对照禁牧和划区轮牧较自由放牧提高荒漠草原疏丛型禾草无芒隐子草的气孔导度和胞间CO₂浓度。     

利用饱和烷烃技术对短花针茅荒漠草原放牧绵羊食性的测定

为进一步研究饱和烷烃技术在放牧绵羊食性测定中的应用,本研究在4.4 hm2放牧试验区内,放牧8只蒙古羊,分别于6、9和11月利用饱和烷烃技术对放牧绵羊的食性进行测定.结果表明,同一季节,不同牧草的烷烃模式存在差异,其中以C27和C31差异最为显著,C33次之,C29最差.绵羊的食性表现出明显的季节性变化,夏季羊只所食的牧草主要以冷蒿、无芒隐子草和银灰旋花为主,分别占79.68%、12.12%和7.30%,而短花针茅只占0.90%;而进入秋季后,随着适口性好植物密度的降低,羊只开始对短花针茅进行采食,由原来占食入牧草总量的0.90%升高到3.81%,同时无芒隐子草的采食量也开始增加,由原来占食人牧草总量的12.12%提高到23.57%;冬季家畜采食牧草的种类开始减少,冷蒿占羊只采食量的86.26%,无芒隐子草和银灰旋花分别减少到8.33%和5.41%,而对短花针茅不采食.综上,饱和烷烃技术可以准确测定短花针茅荒漠草原放牧绵羊的食物组成.     

放牧调控对短花针茅种群年龄及叶性状的影响

草食动物对植物种群结构和功能的调控机制是放牧生态学研究的重要内容。本研究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种群年龄动态与其相应叶性状,以期揭示荒漠草地放牧调控下植物响应机制。结果显示,1)短花针茅种群基径小于4 mm部分植株存活数少;适度放牧处理短花针茅各年龄阶段频度与不放牧基本一致,重度放牧处理龄级Ⅲ的频度和比例分别下降了0.79,0.73;2)短花针茅种群龄级Ⅰ与龄级Ⅱ的短花针茅频度和比例较高,龄级Ⅲ相对较低,属于比较稳定的种群;Godron指数显示短花针茅年龄结构的稳定性重度放牧>适度放牧>不放牧;3)放牧调控下,叶高、叶长、叶干重、叶直立度、叶长宽比为年龄型敏感性状,自然叶宽、完全叶宽、叶卷曲度、叶干物质含量为年龄型保守性状;4)相关分析认为自然叶宽和叶干物质含量与各年龄型敏感性状基本呈协同变化;叶卷曲度与叶干重负相关(P<0.05),与叶直立度呈正相关(龄级Ⅲ、龄级Ⅰ)。研究认为,短花针茅种群在亚稳定下,通过控制种群年龄及叶性状,来完成其生活史对放牧调控的适应。     

短花针茅荒漠草原撂荒恢复规律的研究

在无外力干扰下研究了短花针茅荒漠草原撂荒地恢复规律.结果表明,短花针茅草原自然恢复时间长,生态环境脆弱;根茎禾草阶段时间较短,而旱生轴根型植物阶段时间较长.     

放牧强度对短花针茅植物种群空间分布的影响

为探讨荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)空间分布的多重分形特征及其在不同放牧强度下的响应规律,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧强度,载畜率分别为每公顷每半年0、0.93、1.82和2.71个羊单位,结合变异分析和多重分形研究方法,结果表明:在不同放牧强度下,短花针茅植物种群空间分布存在多重分形特征;伴随放牧强度的增大(轻度放牧除外),短花针茅植物种群空间分布的多重分形复杂性降低:生态位宽度几乎没有变化,空间分布由聚集状态转为均匀状态,个体间的竞争强度增大;轻度放牧下短花针茅植物种群空间分布多重分形特征最为复杂:生态位宽度降低,空间分布聚集特征最明显,个体间的竞争强度最小.无论放牧强度如何变化,短花针茅植物种群在植物群落中的主导地位没有改变,空间分布的整体特征是以大概率子集空间分布为主.     

放牧强度对短花针茅植物种群空间分布的影响

为探讨荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)空间分布的多重分形特征及其在不同放牧强度下的响应规律,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧强度,载畜率分别为每公顷每半年0、0.93、1.82和2.71个羊单位,结...     

放牧对短花针茅荒漠草原草群氮贮量分配及动态的影响

在封育和轮牧条件下,研究了氮在短花针茅荒漠草原草群地上与地下、鲜草、立枯草以及短花针茅、冷蒿等各类群中的分配及季节动态规律.结果表明,在此生态系统中,草群中贮氮主要分配于地下部分,放牧可加大地下部分的分配比例,同时也改变了氮在草群各种群的分配比例;短花针茅贮氮比例增加,冷蒿的贮氮比例明显减少.     

不同强度放牧对短花针茅草原土壤物理性状的影响

不同强度放牧对草地土壤的影响是不同的，本文分析了重度、中度、轻度和零度（常年禁牧）四种不同的利用强度在冬春季和夏秋季放牧对短花针茅草原土壤的影响。所分析的指标有土壤容重、孔隙度、土壤机械组成、渗水速度及土壤侵蚀状况，结果表明，适宜的放牧强度对保持草地土壤的良好状况是至关重要的。反过来，通过土壤对不同强度放牧的反应，也能确定正确的草地载畜量。     

放牧制度对短花针茅群落植物种群地上生物量的影响

在短花针茅荒漠草原群落进行了不同放牧制度对短花针茅、无芒隐子草、碱韭三个主要植物种群地上生物量影响的比较研究。结果表明：禁牧能够提高群落种群的地上生物量，与自由放牧相比轮牧有利于种群地上生物量的恢复和提高；不同放牧制度下群落种群的地上生物量结构均呈金字塔型，其干鲜重比值差异不大，季节动态规律基本一致。     

短花针茅荒漠草原草地生物量与营养动态

研究了短花针茅荒漠草原8个月间的生物量与营养动态变化。用罩笼差额法估测法测定放牧消耗量,用实验室常规分析方法测定营养物质含量。结果表明：生物量月份动态呈明显的单峰曲线,最高值在9月68．47±0．81g／m^2,5月出现最低值6．50士1．40g／m。。CP、Ash和P含量的波动较相似．最高值均出现在7月中旬分别为22．11％、8．29％和0．41％。最低值均出现在4月,与CF含量呈负相关（P〈0．01）,CF含量最高值出现在4月,值为36．70％,8月呈最低值。EE含量波动较多,10月中旬呈最高值2．76％。Ca含量变化动态曲线与生物量变化曲线相似．最高值出现于9月。     

紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分研究

以陕北农牧交错带人工草种紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和天然草种短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)为对象,采用根钻法调查两个草种的根系垂直分布以及刈割后苜蓿根系变化特征,并通过定位观测研究土壤水分动态变化。结果表明:紫花苜蓿和短花针茅根系密度随土壤深度增加而减少,而且均以直径小于等于1 mm的须根为主;0~50 cm土层紫花苜蓿和短花针茅根系量分别占0~100 cm剖面总量的67%和84%。紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分消耗特征吻合。生长旺盛期苜蓿大量消耗0~140 cm土层土壤水分,5-9月平均有效土壤储水不足10 mm;生长季末深层(140~280 cm)土壤储水也逐渐降低,约为裸地储水量的50%。短花针茅0~280cm剖面土壤水分状况明显好于苜蓿地,比苜蓿地多储水100 mm左右;主要消耗浅层(0~50 cm)土壤水分,深层水分利用较少。     

短花针茅草原五个载畜率水平绵羊活重变化规律

在内蒙古高原短花针茅荒漠草原采用了５个不同载畜率水平进行的绵羊放牧试验结果表明,绵羊活重均以１０月份为最大,中等载畜率有利于棉羊生产;随着载畜率增大,单位面积的绵羊增重逐渐增加,单个绵羊的增重逐渐减少,两者的交点为绵羊生产的适宜载畜率,即每半年２．２只羊／ｈｍ＾２。     

短花针茅荒漠草原植物群落特征对不同载畜率水平的响应

在内蒙古短花针茅荒漠草原采用了5个载畜率水平绵羊放牧试验,研究植物群落对载畜率的响应。研究结果表明,主要植物盖度、高度和密度在低载畜率和中等载畜率下保持较高水平;中等载率有利于短花针茅生长;随着载畜率的增加,植物群落现存量下防;短花针茅草原适宜的载畜率为1．7－2只羊／hm^2／半年。