放牧干扰对内蒙古草甸草原羊草光合特性的影响

以内蒙古呼伦贝尔草甸草原放牧草地和围封草地为实验样地,通过对两种样地羊草的水分关系、气体交换、渗透调节等生理生态学特性进行测定分析,比较研究放牧干扰对羊草的光合特性的影响。结果表明,在放牧处理下,羊草对水分亏缺更加敏感,通过降低蒸腾速率、提高水分利用效率(WUE)来应对放牧干扰。羊草能够提高叶绿素含量、 改变电子流动方向、提高实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)活性、增强Rubisco酶活性、提高光合氮、磷利用效率(PNUE、PPUE)适应放牧干扰,利于有机物积累。放牧和围封样地羊草净光合速率日变化都呈“双峰型”,出现“午休现象”,受气孔因素和非气孔因素的共同限制。在光合能量分配上,两种样地羊草PSⅡ的最大光化学量子产量(F_v/F_m)均出现光抑制现象,放牧样地羊草在光照较强时增加非光化学猝灭(NPQ),而在光照适宜时增加光化学猝灭(qP),将更多的能量用于光合反应中心,放牧干扰下羊草对能量的分配和利用更加迅速灵敏。因此,适宜放牧能够促进羊草的生长发育,维持草地较高的生产力,为内蒙古草甸草原生产力的恢复提供一定的理论依据。     

封育与施肥对高寒草甸4种优势植物叶绿素荧光特征的影响

为探寻更加合理的草地管理方式,以甘肃省夏河县桑科乡高寒草甸优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、赖草(Leymus secalinus)、野胡萝卜(Daucus carota)、香薷(Elsholtzia ciliata)为材料,设置封育(non-grazing)、放牧(grazing)、放牧+施肥(grazing+fertilizing) 3个处理对其叶绿素荧光特征进行研究.结果表明:垂穗披碱草、赖草的最大量子产量(Fv/Fm)差异显著,光化学猝灭系数(qL, qP)施肥处理最大,非光化学猝灭(NPQ)和非光化学猝灭系数(qN)放牧处理最大.野胡萝卜和香薷的最大光合潜力对放牧干扰不敏感,且在放牧处理下光保护作用最强,垂穗披碱草和赖草在放牧状态下,最大光合潜力受到明显抑制,光保护作用受到破坏.表明施肥处理植被光合能力最强,封育处理次之.封育处理能显著提高禾草的光合能力,抑制杂类草;施肥处理杂类草光和能力的提高大于禾草.     

母体放牧历史对羊草后代功能性状的影响

放牧是我国草原历史最悠久、应用最广泛的利用方式,放牧干扰下草原植物功能性状会产生适应性变化并可能形成遗留效应。为验证这一科学假设,以温性典型草原主要优势植物羊草为研究对象,采用室内同质化盆栽试验,对放牧样地和围封样地的羊草无性系后代的表型功能性状进行测定。结果表明：放牧羊草无性系后代与围封羊草无性系后代相比,叶片数、叶长、叶面积、比叶面积、茎长分别显著降低了13.79%、29.71%、18.74%、6.98%和31.06%(P<0.01或P<0.05),而分蘖子株数极显著增加了93.26%(P<0.01);放牧和围封来源下的羊草无性系后代单株地上总生物量、单株茎生物量及单株叶生物量具有极显著差异(P<0.01);表明放牧干扰对羊草无性系后代功能性状有显著影响,进而对植物生产力造成遗留效应。     

围封、浅耕翻改良技术对退化羊草草地植被恢复的影响

为探求华北农牧交错带地区退化草地适宜的改良技术,于2005年在中国农业大学河北沽源草地生态野外试验站研究了围封、浅耕翻改良处理对退化天然羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)草地地上植被恢复的影响。结果表明:与过度放牧相比,围封、浅耕翻改良均能有效地改善退化羊草草甸草地地上植被的物种组成结构和群落结构,显著提高退化羊草草甸草地地上植被盖度、高度和地上生物产量(P<0.05),其中以浅耕翻改良的效果最为明显;围封、浅耕翻改良导致退化羊草草地植被物种饱和度、物种均匀性指数、物种丰富度指数和物种多样性指数显著下降(P<0.05),其中以浅耕翻的影响效果最明显。从利用的角度看,围封、浅耕翻改良4年后,羊草已占绝对优势,地上植被得到一定程度的恢复,地上生产量也显著提高(P<0.05),草地可以开始有计划地加以利用,其中,浅耕翻改良对促进退化羊草草甸草地地上植被生产力的恢复,尤其是羊草种群的恢复较围封改良效果更好。     

天然草地植物叶角质层蜡质的化学组成及其对自由放牧的响应

植物角质层蜡质在保护植物免受极端环境危害方面发挥着重要作用。在内蒙古草甸草原和典型草原,分别选取围栏封育样地和自由放牧退化样地,在植物生长季采集3种植物(羊草、克氏针茅和糙隐子草)的叶片,采用色质谱技术分析了植物叶角质层蜡质总量、组分及碳链分布特点,比较了几种植物叶角质层蜡质特征对过度放牧的响应机制,旨在为合理利用和管理草原提供理论依据。结果表明,几种植物叶角质层蜡质总量存在显著种间差异,整体表现为羊草>克氏针茅>糙隐子草。羊草中,鉴定出7类化合物,分别是脂肪酸、烷烃、次级醇、初级醇、β-谷甾醇、β-二酮和烷基间苯二酚;在克氏针茅中,鉴定出5类化合物,分别是脂肪酸、烷烃、初级醇、α-香树脂醇以及β-谷甾醇;在糙隐子草叶中鉴定出6类化合物,分别是脂肪酸、烷烃、醛类、初级醇、烷基酯和β-香树脂醇。羊草次级醇相对含量最高,糙隐子草初级醇含量最高,而克氏针茅烷烃含量最高。草地类型显著影响了糙隐子草蜡质总量及其烷基酯的相对含量、克氏针茅烷烃相对含量及羊草次级醇和β-二酮相对含量。而草地利用方式显著影响了糙隐子草脂肪酸相对含量、克氏针茅蜡质总量、α-香树脂醇和β-谷甾醇相对含量及羊草蜡质总量和次级醇相对含量。在典型草原,糙隐子草和克氏针茅叶角质层蜡质总量均表现为自由放牧草地>围封草地(P<0.05);而羊草与之相反。在草甸草原,糙隐子草叶角质层蜡质总量样地间差异不显著;克氏针茅表现为放牧草地>围封草地(P<0.05);羊草叶角质层蜡质总量表现为围封草地>放牧草地(P<0.05)。不同植物角质层蜡质表现出的差异性响应模式,说明不同植物在长期进化过程中形成了各自特有的适应机制。综合分析认为,草地植物可以通过调整自身蜡质合成,改变蜡质组分和含量以适应外界环境引起的胁迫。     

放牧对高寒草地4种草光响应和荧光特性的影响

在祁连山东段天祝县南泥沟河谷地的披碱草-嵩草型草地设置禁牧(Non grazing grassland,NG)和放牧(Grazing grassland,G)两块样地,选取矮嵩草(Kobresia humilis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、扁蓿豆(Melissitus rutenica)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)4种优势植物,测定了4种植物的光合-光响应曲线(Pn PAR curves)和叶绿素荧光特性。结果显示,4种植物在放牧后：1)对强光的适应能力增强而对弱光的利用能力降低。垂穗披碱草、矮嵩草、扁蓿豆的最大净光合速率(Pmax)显著降低,即光合潜力降低;而黄花棘豆的Pmax却显著升高,光合能力增强。2)叶绿素初始荧光(F0)成像颜色加深,说明叶绿素含量有所降低,尤以垂穗披碱草、矮嵩草最为明显。3)PSⅡ最大量子产量(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)值显著降低,而非光化学猝灭系数(NPQ)值升高。综合各项指标来看,放牧后黄花棘豆这种毒草的光合能力提高,而其他3种优质牧草的光合能力下降。     

不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响

采用样方法对内蒙古典型草原区围封27年(E27)、7年(E7)、1年割1次(M)和中度放牧(G)样地的群落物种多样性、群落高度、群落密度、地上生物量进行实地调查分析,以研究不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响。结果表明,围封27年和中度放牧样地的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数仍显著高于围封7年和1年割1次样地,但围封27年样地与中度放牧样地之间无显著差异,围封27年和中度放牧相对于围封7年和1年割1次可以维持群落物种多样性;1年割1次和中度放牧样地退化指示植物糙隐子草重要值显著高于围封样地,草原群落呈退化趋势;围封7年样地的地上现存量为454.06 g/m2,显著高于其他样地。说明围封7年可显著提高草原生产力,但围封时间过长将不利于其维持较高的生产力。     

围封、浅耕翻改良对退化羊草草甸草地土壤种子库的影响

应用幼苗萌发法比较研究了浅耕翻改良、围封改良和自由放牧对退化羊草草甸草地土壤种子库的影响.结果表明,浅耕翻改良、围封改良措施均可显著提高退化羊草草地土壤种子库的密度,改善种子库的物种组成结构,其中围封改良较浅耕翻改良措施对土壤种子库的补偿和修复更为有利.     

围栏封育对温性草甸草原植物群落构成及生态位特征的影响

为明确温性草甸草原群落构成和生态位对围栏封育的响应,运用了Levins生态位指数和Pianka生态位重叠指数以及物种多样性指数分析围栏内外植物种对资源的利用情况和种间竞争情况。结果表明:围栏封育显著促进退化草地植被恢复,植被地上生物量和地下生物量分别较对照提高255.06%,51.06%;物种多样性与丰富度分别增加了10.36%,10.34%。围封样地内生态位宽度排名前2位的植物为囊花鸢尾和羊草,生态位宽度值分别为0.921和0.873;自由放牧样地生态位宽度排在前2的植物为蒲公英和寸草苔,生态位宽度值依次为0.912和0.791。围栏封育可以显著提高草地生产力,并且对物种多样性也有一定的促进作用,是应对退化温性草甸草原恢复的有效措施;与自由放牧相比,围栏封育增加了群落植物种整体生态位重叠值和种间竞争。     

围栏封育措施对退化羊草草原植物群落特征影响研究

围栏封育作为简便而有效的草原恢复措施,在我国草原恢复维护中得到广泛应用。但是有关围栏封育措施随着实施年限的增加,会对草原生态系统的结构与功能产生怎样的影响,仍然是需要关注的问题。本研究以内蒙古锡林郭勒盟退化羊草草原为研究对象,通过对围栏封育样地和自由放牧样地连续5年的植被调查资料,对比分析了围栏封育样地和自由放牧样地的植被组成和生产力的动态特征。结果表明,1)围栏封育措施使退化羊草草原的物种多样性和群落均匀度较自由放牧样地略有提高,群落生态优势度略有降低,但差异均未达到显著水平(P>0.05)。2)围栏封育措施改变了退化草原的优势物种组成。随着封育措施的实施,总体上草原群落优势种为羊草和大针茅,反映出典型草原特征;而自由放牧样地,羊草和大针茅在群落中的地位不恒定。 3)围栏封育措施显著提高了群落植被的平均高度、地上生物量和凋落物量。但随着围封时间的延长群落地上生物量逐渐降低,凋落物量增高。4)围栏封育对退化草原结构和功能的恢复存在不同步性。其中群落生物量受围封措施影响最为明显,2年围封已使其达到峰值;其次是群落的优势种,4年围封已使群落优势种恢复成典型草原群落代表种;反映最为缓慢的是群落多样性指标,7年围封措施并没有使群落的多样性指标与自由放牧样地形成显著差异。由此表明,采用围栏封育措施时需充分考虑恢复目的,制定恢复时间,从而提高草原的可持续利用能力,降低恢复成本。     

内蒙古典型草原主要物种-土壤互反馈初探

过度放牧不仅导致草地生产力下降,还会引起植物群落结构的改变,这可能与土壤理化性状和土壤生物组成的变化有关。探索土壤和植物的互反馈现象,对理解草原生态系统的稳定性具有重要意义。本研究选择内蒙古锡林郭勒草原相邻地块中度和过度放牧样地的2种土壤,在灭菌和不灭菌条件下,分别种植中度放牧样地优势物种大针茅（Stipa grandis）和过度放牧样地优势物种冷蒿（Artemisia frigida）2块样地共有物种冰草（Agropyron cristatum）和隐子草（Cleistogenes squarrosa）,测定了植物生物量和水分利用效率。结果表明,中度放牧样地优势物种大针茅表现出显著的负反馈作用,而过度放牧样地优势物种冷蒿,则表现出显著的正反馈作用。与不灭菌处理相比,灭菌后,4个物种地上部生物量与水分利用效率都有增加趋势,其中冰草和隐子草生物量和水分利用效率增加显著。     

典型草原健康评价的VOR和CVOR指数

为准确定量评价围封禁牧对草原生态系统健康的影响,以内蒙古太仆寺旗境内植被组成一致(以羊草(Leymus chinensis)+克氏针茅(Stipa krylovii)草原为主)、土壤类型相同的自由放牧样地和围封样地为研究对象,开展自由放牧和围封禁牧对典型草原健康影响的VOR和CVOR指数评价,建立典型草原健康评价的VOR和CVOR综合指数的计算模型,并用于不同围封年限典型草原的健康评价。结果表明:VOR和CVOR综合指数均可准确评价不同围封禁牧年限典型草原的健康状况,两者具有基本一致的评价结果。典型草原在围封恢复演替过程中,尽管草地基况(C)、活力(V)、组织力(O)和恢复力(R)变化各异,但围封禁牧后草地的VOR和CVOR综合指数均随围封禁牧年限的延长呈逐渐增加的变化趋势,草地的健康等级由未围封和围封前期的"警戒"等级逐步恢复演替至 "健康"(围封13~20年)等级,表明围封有利于退化草地生态系统的健康恢复。     

不同利用方式对羊草草原土壤碳矿化潜力的影响

以内蒙古呼伦贝尔羊草草原为研究对象,利用室内培养法比较研究了刈割、放牧和围栏封育3种利用方式对羊草草原土壤碳矿化潜力的影响。结果表明:不同利用方式下,土壤碳矿化潜力不同。在25℃条件下,羊草草原0～10cm土层培养30d结束时的矿化速率在刈割、放牧和围封干扰下分别为培养开始5d时的15.3%,9.5%和10.2%;10～20cm土层培养30d结束时的矿化速率在刈割、放牧和围封干扰下分别为培养5d开始时的5.6%,18.6%和13.9%。0～10cm土层矿化累积释放的CO2-C量大小依次为刈割>围封>放牧,刈割与放牧样地差异显著。样地10～20cm土层矿化累积释放的CO2-C量大小依次为刈割>放牧>围封,刈割与围封样地差异显著,且0～10cm土层的CO2-C累积释放量>10～20cm土层。     

不同利用方式下草地优势植物的生态化学计量特征

在内蒙古温带草原围封、放牧和割草3种不同利用方式下,测定了大针茅、冷蒿和羊草3种优势种植物的化学计量元素,探讨了草地不同利用方式下优势种植物的化学计量特征响应机制。结果表明,3种优势种植物的C、N、P含量及其计量比在不同利用方式下均有明显的季节变化;不同利用方式、不同物种以及二者的交互作用均对N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P有显著的影响,其中,C含量比较稳定,不同的利用方式对其无显著影响,N含量在整个生长季内总体呈下降趋势,放牧样地3种植物叶片的N、P含量均高于割草和围封样地,说明放牧增加了植物N、P的含量。植物生长普遍受到N的限制,土壤养分特征在不同利用方式间也存在一定的差异,围封样地表现为更加缺N,而放牧样地更加缺P。放牧样地有机质、C、N和P含量均高于割草和围封样地,说明适度放牧能提高土壤养分的含量,有利于植物的生长。     

放牧条件下大针茅种群的形态变异

以草原生态系统顶级群落羊草样地(1979年围封)为对照,研究了同一生境下长期放牧后围封2年的新羊草样地的大针茅种群生殖器官和营养器官的变异。结果表明:新羊草样地大针茅植株变矮,丛幅显著减小,营养枝和生殖枝减少,且生殖枝减少更为显著,说明大针茅放牧后个体小型化,有性繁殖降低,新枝条形成时间提前,但也提前结束。此外,其种子长变短,芒柱变短、变细,芒针变弱但长度基本没有变。     

干旱胁迫对结缕草叶绿素荧光和光合关键酶活性的影响

在对中国结缕草属（Zoysia Willd.）植物53份种源水分利用效率评价的基础上,以高水分利用效率种源Z110和低水分利用效率种源Z132作为试验材料,对其干旱胁迫过程中叶绿素荧光特征、光合关键酶核酮糖二磷酸（RuBP）羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶的活性进行了研究。结果表明,在干旱胁迫过程中,两份结缕草种源的叶绿素初始荧光（Fo）、非光化学猝灭系数（qN）逐渐增加;叶绿素最大荧光（Fm）,PSⅡ实际光化学效率Yield,叶片表观光合电子传递速率ETR,PSⅡ光化学猝灭系数（qP）,RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性逐渐降低。在干旱胁迫过程中,除种源Z110叶绿素Fo小于Z132的叶绿素Fo外,其他参数均大于Z132,说明干旱胁迫对Z132的光合作用影响较大,Z110对干旱胁迫表现出较强的的适应能力。     

放牧条件下大针茅种群的形态变异

以草原生态系统顶级群落羊草样地（1979年围封）为对照，研究了同一生境下长期放牧后围封2年的新羊草样地的大针茅种群生殖器官和营养器官的变异，结果表明，新羊草样地大针茅植株变矮，丛幅显著减小，营养枝和生殖枝减少，且生殖枝减少更为显著，说明大针茅放牧后个体小型化，有性繁殖降低，新枝条形成时间提前，但也提前结束。此外，其种子长变短，芒柱变短，变细，芒针变弱但长度基本没有变异。     

长期围栏封育对中天山草地植物群落特征及多样性的影响

以中科院新疆巴音布鲁克草原生态站25年围封样地为对象,研究亚高山草原、亚高山草原化草甸和亚高山草甸化草原的植物群落特征及物种多样性。结果表明,长期围封对3种草地类型草地植被盖度、平均高度、地上生物量均有不同程度的提高,围栏内生物量与植株高度均表现为亚高山草原化草甸＞亚高山草甸化草原＞亚高山草原;3种草地类型围栏内外生物量和植被盖度差异呈极显著（P<0.01）,且亚高山草原化草甸和亚高山草甸化草原围栏内外植物高度差异极显著（P<0.01）。围封25年后,围栏外的群落丰富度指数和优势度指数均高于围栏内,而均匀度指数围栏内均高于围栏外。     

内蒙古不同草地类型中羊草地上生物量对放牧强度的响应

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原为研究对象,设置轻度、中度、重度以及对照样地4个放牧梯度,经过5年连续野外实验,研究在不同草地类型中放牧对羊草地上生物量的影响。研究结果表明:随放牧强度的增加羊草地上生物量显著下降;在草甸草原中羊草地上生物量在重度放牧强度下最低,对照样地和重度放牧样地的羊草地上生物量与降水呈正相关关系;在典型草原中羊草地上生物量在对照样地中最高,中度放牧的羊草地上生物量与降水的负相关性达到显著水平;在荒漠草原中,放牧和年度的交互作用达到显著水平,羊草地上生物量在2005年表现出显著差异,轻度放牧显著高于其他放牧强度,羊草地上生物量在轻度放牧样地中与降水呈极显著负相关关系。     

母体放牧经历对羊草克隆后代干旱敏感性的影响

母体放牧环境可以对后代子株产生遗留效应,同时,放牧可通过改变生态系统蒸散发格局及强度加剧干旱.然而,放牧遗留效应是否影响了植物对干旱的响应,尚知之甚少.从长期围封和放牧样地采集羊草克隆后代进行室内培养,研究了放牧遗留效应对羊草干旱适应性的影响.结果表明:1)相对于围封羊草克隆后代(NG),放牧羊草克隆后代(GZ)单株株...