放牧对荒漠草原主要植物种群空间格局与生态位的影响

本研究以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,在长期不同载畜率(对照CK、轻度放牧LG、中度放牧MG和重度放牧HG)放牧样地,通过群落调查探讨建群种短花针茅、优势种冷蒿(Artemisia frigida)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)以及主要伴生种银灰旋花(Convolvulus ammannii)的空间分布格局和生态位特征。结果表明：物种多样性指数随载畜率增加而降低,在HG处理显著低于其他处理(P<0.05);不同载畜率下,4种植物均为聚集分布的格局;随载畜率的增加,短花针茅和无芒隐子草的聚集强度降低,生态位变宽,冷蒿和银灰旋花的聚集强度提高,生态位变窄;短花针茅和无芒隐子草之间的生态位重叠随载畜率的增加而增加,二者的种间竞争作用加强,而冷蒿和银灰旋花之间或二者与短花针茅或无芒隐子草之间的生态位重叠均降低。综上,放牧改变了4种植物种群的空间分布和生态位,随载畜率增加,群落中短花针茅和无芒隐子草在群落中处于优势地位,冷蒿和银灰旋花在群落中的地位减弱。     

不同载畜率对短花针茅荒漠草原优势物种间关系及其空间分布特征的影响

为探究不同载畜率对荒漠草原群落建群种与优势物种间的关系及其空间分布的影响，于2020年7-9月在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原进行野外调查，以建群种短花针茅及优势种无芒隐子草和冷蒿为研究对象，设置不放牧对照（CK）、轻度（LG）、中度（MG）和重度放牧（HG）载畜率水平（分别放牧0、4、8和12只羊），结合常规方法与地统计学方法分析建群种及优势种出现频率、多度、种间关系强度及空间分布特征。结果表明：1）与CK相比，LG下冷蒿出现频率仅在7月显著降低了50.55%（P<0.05），而MG和HG在7-9月均显著降低（P<0.05），7-9月平均降低77.76%和97.53%；而不同处理及月份下短花针茅和无芒隐子草出现频率无显著差异（P>0.05）。 2）与CK相比，各处理在7-9月时短花针茅种群多度均显著增加（P<0.05），LG、MG和HG分别在7-9月平均增加37.34%、75.72%和99.32%；冷蒿种群多度均显著降低（P<0.05），分别降低61.26%、66.32%和99.31%；无芒隐子草除LG在9月无显著变化外，各处理在7-9月时种群多度均显著增加（P<0.05）。3）短花针茅与无芒隐子草主要表现为亲和关系，而在9月时从CK的亲和关系转化为HG的竞争关系；短花针茅与冷蒿主要表现为竞争关系，放牧未改变其种间关系。4）短花针茅与无芒隐子草对冷蒿的作用强度较大，而冷蒿对短花针茅和无芒隐子草的作用强度较小。5）模拟9月物种间空间分布发现，CK中短花针茅种群多度随无芒隐子草种群多度增加而增加，随冷蒿种群多度增加而呈降低的趋势；HG中冷蒿种群多度不随短花针茅与无芒隐子草的变化而变化，但随着无芒隐子草种群多度增加，短花针茅种群多度整体上呈波动下降的趋势，表明短花针茅与无芒隐子草之间的关系由CK中的亲和关系转变为HG下的竞争关系。综上，放牧会改变物种的种群多度及物种间的关系。     

放牧强度对无芒隐子草空间分布的多重分形结构影响

以内蒙古高原短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,设置不放牧(对照区, CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG) 4个放牧强度处理,分析丛生类禾草空间分布状态及其对放牧强度的响应。结果表明,随着放牧强度增加,无芒隐子草(Cleistogenes songorica)空间分布的多重分形度逐渐增大。无芒隐子草空间分布多重分形特征在CK处理下最为复杂,随放牧强度增加,空间分布的多重分形特征复杂程度增加,但均小于CK处理。无芒隐子草空间分布的均匀度在LG和MG处理下较大。CK处理下无芒隐子草空间分布的复杂性主要由母株株丛繁殖能力、扩散能力和群落中种群竞争决定,HG处理下无芒隐子草空间分布的复杂性由放牧家畜选择性采食、随机游走践踏和种群本身的耐受能力决定。     

放牧强度对无芒隐子草空间分布的多重分形结构影响

以内蒙古高原短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,设置不放牧(对照区,CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧强度处理,分析丛生类禾草空间分布状态及其对放牧强度的响应.结果表明,随着放牧强度增加,无芒隐子草(Cleistogenes songorica)空间分布的多重分形度逐渐增大.无芒隐子草空间分布多重分形特征在CK处理下最为复杂,随放牧强度增加,空间分布的多重分形特征复杂程度增加,但均小于CK处理.无芒隐子草空间分布的均匀度在LG和MG处理下较大.CK处理下无芒隐子草空间分布的复杂性主要由母株株丛繁殖能力、扩散能力和群落中种群竞争决定,HG处理下无芒隐子草空间分布的复杂性由放牧家畜选择性采食、随机游走践踏和种群本身的耐受能力决定.     

克氏针茅草原植物群落特征与物种生态位对放牧强度的响应

在内蒙古锡林郭勒盟北部地区,探索禁牧、轻度放牧(0.34羊单位/hm²)、中度放牧(0.69羊单位/hm²)和重度放牧(1.53羊单位/hm²)对克氏针茅群落特征和生态位的影响,结果表明：随着放牧强度的增加,群落中大针茅逐渐被克氏针茅替代,银灰旋花逐渐出现,植物高度、盖度、鲜重、枯落物重量显著降低(P<0.05);重牧草场的多年生草本植物物种数显著高于禁牧和轻牧草场(P<0.05),物种Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数也显著增加(P<0.05);轻牧草场的Simpson优势度指数显著低于其他放牧强度(P<0.05)。禁牧草场中的大针茅、轻牧草场中的糙隐子草、中牧和重牧草场中的克氏针茅生态位宽度最大。在各放牧强度草场中,物种生态位重叠值主要集中在0.3～0.8区间;与禁牧相比,放牧增加了生态位重叠值0.3～0.8区间的种对数比例,其所占总对数比例随放牧强度增加而增加。物种生态位宽度与生态位重叠值呈线性相关,因此,可根据物种生态位宽度与重叠值控制草场中适口性差的物种数...     

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.     

放牧对荒漠草原优势植物叶片养分含量和化学计量特征的影响

[目的] 阐明荒漠草原优势植物叶片养分含量对不同放牧强度的响应。[方法] 在内蒙古短花针茅荒漠草原的放牧样地上设置4个不同放牧强度的处理：对照（CK）、轻度放牧（LG）、中度放牧（MG）和重度放牧（HG）,载畜率分别为0、0.91、1.82、2.71只羊/hm²。于2020年对荒漠草原优势植物短花针茅（Stipa breviflora）、无芒隐子草（Cleistogenes songorica）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）和冷蒿（Artemisia frigida）在不同放牧强度下叶片中的C、N、P浓度进行测定,并对其化学计量特征进行计算。[结果] 与对照区（CK）相比,重度放牧显著（P<0.05）降低了短花针茅和银灰旋花叶片的C浓度;放牧对短花针茅、无芒隐子草、银灰旋花和冷蒿叶片N含量无显著（P>0.05）影响;中度放牧显著（P<0.05）增加了短花针茅和银灰旋花叶片的P浓度,并显著（P<0.05）降低了冷蒿的P浓度;重度放牧显著（P<0.05）降低了银灰旋花的C∶N,短花针茅、银灰旋花和冷蒿的C∶P,以及短花针茅的N∶P。[结论] 放牧改变植物对养分的利用状况,不同植物对相同生境有不同的适应策略。放牧降低荒漠草原优势植物固C能力。长期中度放牧有利于荒漠草原优势植物对N、P的吸收。     

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。     

不同载畜率下荒漠草原N2O通量的研究

气候变化是目前人类面临的重要环境问题,N₂O是重要的温室气体之一。为探究不同载畜率对短花针茅荒漠草原N₂O通量的影响,于2019年6～9月,在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原长期放牧平台(2004年开始),设置不放牧(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个载畜率水平载畜率分别为0、0.91、1.82、2.71羊单位/(hm²·半年),测定土壤温度、土壤含水量、土壤pH值、土壤紧实度及N₂O通量。结果表明：不同载畜率处理下N₂O通量的月动态不同;取样时间对土壤温度、土壤含水量和硝态氮含量影响显著(P<0.05);放牧显著降低土壤含水量(P<0.05),增加土壤紧实度(P<0.05),但放牧对土壤温度和pH值的影响不显著;LG处理下N₂O通量显著低于CK、MG和HG处理(P<0.05),MG和HG处理N₂O通量与CK差异不显著;N₂O通量与土壤含水量呈显著负相关(P&l...     

短花针茅荒漠草原物种间关系的多度不对称性对载畜率的响应

目前物种的相对多度与种间关系的内部联系如何影响物种共存仍不清楚。为探讨植物群落物种间关系强度的多度不对称性及其对载畜率的响应,本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原植物群落为对象,分析了对照、轻度、中度及重度放牧下群落物种的多度及其频率。结果表明：随载畜率的增大,物种数呈现出降低的趋势。不同载畜率下同分布指数CO均存在明显的多度依赖性;常见种(如短花针茅、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)及刺穗藜(Chenopodum aristatum))对其他物种的作用强度普遍较强。不同载畜率下短花针茅对无芒隐子草及刺穗藜的作用强度均高于其二者对短花针茅的强度,表现出种间强度的不对称性。此外,放牧使得短花针茅对无芒隐子草的作用强度呈现出增大的趋势,使得无芒隐子草对短花针茅的作用强度呈现出降低的趋势。因此,物种间存在多度的不对称性,而放牧进一步造成其物种间作用强度的变化。     

不同载畜率对短花针茅荒漠草原建群种空间异质性的影响

为探讨短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原建群种空间异质性在不同载畜率下的变化特点和差异,本研究以内蒙古自治区乌兰察布盟四子王旗内蒙古农牧业科学院试验基地的短花针茅种群为研究对象,采用半方差函数、分形维数和克里格差值方法进行系统研究,结果如下:短花针茅种群空间异质性随载畜率的增大呈增大趋势。轻度放牧(LG)和重度放牧(HG)处理区短花针茅种群空间分布主要受结构性因素影响,但表现结果的影响过程存在差异;中度放牧(MG)处理区短花针茅种群空间分布除结构性因素占主导地位外,放牧家畜的随机性牧食行为也占较大比重。     

放牧对短花针茅荒漠草原植物种群生态位及生态属性的影响

以内蒙古高原荒漠草原植物种群为研究对象,采用自由放牧(CG)和围封(CK)两个试验处理,对植物种群生态位及生态属性进行分析,结果表明:无论在时间还是空间尺度上,建群种短花针茅、优势种无芒隐子草、碱韭的总生态位宽度均明显高于其他植物种群,其在群落中依然占主导地位。在时间尺度上,受全球气候变化影响围封区草地的退化特征明显,采用适度自由放牧可在一定程上延缓群落退化。总生态位宽度与围封区和自由放牧区生态位宽度构成直角三角形关系。自由放牧使短花针茅和无芒隐子草生态位宽度增加,而碱韭的生态位宽度下降。生态属性可反映植物种群在群落中的演变方向,基于时间尺度探讨生态响应速率有助于理解和反映植物种群在时间轴上的发展和消亡过程。     

不同载畜率下短花针茅和土壤生态化学计量特征研究

以荒漠草原建群种短花针茅为研究对象,分析不同载畜率(对照,CK;轻度放牧,LG;中度放牧,MG和重度放牧,HG)对短花针茅与其对应土壤(0～20 cm和20～40 cm)碳(C)、氮(N)、磷(P)及化学计量比的影响.结果表明:放牧对短花针茅N、P及C:N:P化学计量比没有显著影响,但C含量随载畜率的增加而显著增加(P...     

放牧强度对荒漠草原无芒隐子草密度及空间分布的影响

植物种群密度及空间分布的研究可以发现植物群落在放牧过程中的生态学现象及规律。为研究荒漠草原无芒隐子草(Cleistogenes songorica)种群在不同放牧强度下的密度差异及空间分布变化,采用随机区组试验设计：对照区(Contral,CK)、轻度(Light grazing,LG)、中度(Moderate grazing,MG)和重度放牧区(Heavy grazing,HG),通过机械取样法收集数据,结合地统计等方法进行分析。结果表明：无芒隐子草密度表现为LG>HG>CK>MG,随放牧强度增大,无芒隐子草的密度先增加,后减少,在重度放牧条件下,密度又增加。无芒隐子草在群落中的绝对密度占比伴随放牧强度增大逐渐增大,占比为HG＞MG＞CK＞LG。无芒隐子草在4个处理区下分型维度D₀数值相近,CK,LG,MG的空间结构比C/(C₀+C)均＞0.75,HG的空间结构比C/(C₀+C)为0.100。放牧条件下,无芒隐子草种群空间分布较为均匀,空间异质性减弱,空间分布主要受结构性因素影响。     

不同载畜率下短花针茅分蘖特征和贮藏养分的变化

在短花针茅荒漠草原连续放牧14a的随机区组试验平台上,设4个载畜率水平,分别为0(对照CK)、0.91羊单位/hm~2·半年(轻度放牧LG)、1.82羊单位/hm~2·半年(中度放牧MG)和2.71羊单位/hm~2·半年(重度放牧HG),研究不同载畜率下短花针茅分蘖特征及根、茎基中贮藏总糖、可溶性糖、还原糖和粗蛋白质含量的变化及之间的相关性。结果表明:重度放牧下短花针茅茎基粗蛋白质含量显著提高,分蘖数显著增多;分蘖数与茎基粗蛋白质含量之间极显著正相关(r~2=0.17,P0.001);各处理下,短花针茅茎基贮藏养分含量均高于根系。短花针茅于茎基中贮藏较多粗蛋白质,促进分蘖,减少过度放牧伤害。     

放牧对荒漠草原主要植物微斑块物种组成与更替的影响

为探讨不同植物斑块物种组成对放牧的响应规律,本研究以不同载畜率下短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原：冷蒿(Artemisia frigida)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)和银灰旋花(Convolvulus ammannii)种群微斑块为研究对象,在斑块不同位置进行群落调查,分析斑块群落物种组成、更替和多样性的变化特征。结果表明：经过12年放牧,冷蒿斑块的物种相似性随载畜率增加显著降低(P<0.05);无芒隐子草斑块和银灰旋花斑块Margelef和Shannon-Wiener指数随载畜率的增加显著降低(P<0.05);银灰旋花斑块Margelef, Shannon-Wiener和Pielou指数在斑块区显著低于过渡区和外部区(P<0.05)。放牧使无芒隐子草和银灰旋花与周围环境物种交换增多,无芒隐子草在斑块中占主导地位,而银灰旋花由于生物量和多样性的显著降低在群落中处于劣势;冷蒿斑块随载畜率增加生物量急剧减少,不同位置间的物种更替增强。本研究可为放牧利用下荒漠草原的可持续利用提供参考。     

不同载畜率对荒漠草原建群种短花针茅种群时空变异性的影响

为探讨不同载畜率下短花针茅（Stipa breviflora）种群的时空变异性特征及差异，本研究于2020年7—9月以荒漠草原建群物种短花针茅为研究对象，分析了对照（无牧）、轻度放牧、中度放牧和重度放牧等不同载畜率下的短花针茅出现频率、种群多度、相对多度及其时空变异性，并运用地质统计学软件进行平面空间分布模拟。结果表明：随着载畜率增大，短花针茅种群多度增加（P<0.05），但群落总多度随载畜率增大而呈现出先增加后降低的趋势；在9月时，与对照相比，放牧造成短花针茅种群变异性显著降低（P<0.05），但不同月份间短花针茅种群变异性无显著差异；通过对7月与9月的短花针茅种群空间分布进行平面模拟发现，在9月时，与对照相比，放牧造成短花针茅种群分布相对均匀，使得其种群变异性降低。综上，在长期放牧过程中，短花针茅种群趋向于均匀分布。     

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。     

放牧强度与主要植物种群及群落密度的对应分析

为了分析与验证放牧强度对草地植物种群及群落密度的影响,试验采用野外观测方法,测定了荒漠草原草地植物种群及群落密度,利用对应分析方法研究不同放牧强度与草地主要植物种群及群落密度之间的对应关系。结果表明:利用和占百分比信息及特征向量对应分析不同放牧强度下草地主要植物种群及群落密度的总体变化规律为零放牧(CK)轻度放牧(LG)中度放牧(MG)重度放牧(HG),即放牧强度增加会导致主要植物种群及群落密度下降。说明放牧强度对短花针茅种群密度的影响最小,对冷蒿种群密度的影响最大。     

内蒙古7种针茅属植物生态位研究

针茅属植物是内蒙古草原的主要优势种或建群种,具有重要的经济和生态价值。本研究以内蒙古地区7种针茅属植物为研究对象,分析其在群落中的相对重要值、生态位宽度及其在群落中的生态位重叠。结果表明：短花针茅（Stipa breviflora）、戈壁针茅（S. tianschanica）、小针茅（S. klemenzii）、沙生针茅（S. glareosa）和大针茅（S. grandis）在群落中的相对重要值大于30%,而克氏针茅（S. krylovii.）和贝加尔针茅（S. baicalensis）的相对重要值较小。生态位宽度分析发现：短花针茅、戈壁针茅、小针茅、沙生针茅和大针茅的生态位宽度较高,在群落中具有优势地位,且对生长环境适应能力较强。而克氏针茅和贝加尔针茅生态位宽度显著低于上述5种针茅属植物。贝加尔针茅、克氏针茅、沙生针茅及大针茅的平均生态位重叠指数较大;而戈壁针茅、短花针茅及小针茅的平均生态位重叠指数较小。