模拟增温及施氮对荒漠草原土壤呼吸的影响

以内蒙古高原四子王旗短花针茅建群的荒漠草原为研究对象,通过野外自然条件下进行的模拟增温和增施氮肥实验,研究了增温、施氮及增温+施氮情况下土壤呼吸强度的变化。三年的研究结果表明:1)增温对各年内土壤呼吸没有产生显著影响,但土壤呼吸有明显的季节变化,而且与增温显著相关(P<0.05)。2)施氮对荒漠草地的影响程度与自然条件有密切关系,其中降雨量多少是施氮对荒漠草地土壤呼吸影响程度的重要制约因素,降雨量越高氮素对土壤呼吸作用愈加明显。3)施氮显著增加了植物群落的地下生物量(P<0.05),土壤呼吸与地下生物量呈显著的正相关(P<0.001)。     

控制性增温和施氮对荒漠草原土壤呼吸的影响

以内蒙古高原短花针茅(Stipa breviflora)+冷蒿(Artemisia frigida)+无芒隐子草(Cleistogenes son-gorica)的荒漠化草原为研究对象,野外自然条件下进行的生态系统控制性增温与施肥实验,以研究温度和氮素的增加对荒漠化草原植物群落的土壤呼吸作用可能产生的影响。研究结果发现,实验期间内增温处理样地0cm,7.5cm,15cm,30cm和50cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了1.32℃,0.92℃,0.88℃,0.80℃,0.74℃,土壤温度呈现出上层变异性大于下层的规律,不同土层土壤温度的显著增加(P<0.05)说明模拟气候变暖实验的有效性。虽然增温和对照样地不同土层的土壤温度与土壤呼吸速率均呈正相关关系,但无论是季节还是日变化上,近两年的增温作用没有增加土壤的呼吸速率,施氮作用也没有使土壤呼吸作用明显加强。     

利用强度对荒漠草原土壤氮循环系统的影响

随着气候的变化和人类的干扰,草原退化日趋严重。文中研究了内蒙古荒漠草原不同利用强度下土壤中4类氮素转化菌,以及土壤的固氮作用、氨化作用和硝化作用强度。结果表明,轻牧区土壤中4类氮素转化菌的数量显著增加（P〉0.05）,也显著加强了土壤中的固氮作用、氨化作用和硝化作用。有利于促进土壤的氮循环;重度利用则导致草原土壤中氮素...     

不同放牧制度对荒漠草原短花针茅空间异质性的影响

在不同放牧制度下,以荒漠草原短花针茅植物种群为研究对象,采用GS＋软件和地统计学分析方法对其空间异质性分布进行了研究。结果显示：对照区和划区轮牧区或自由放牧区都表现出很强的空间自相关性,且结构是导致短花针茅空间变异的主要因素。对照区、划区轮牧区和自由放牧区,短花针茅空间格局的分形维数相近,都接近于2。不同放牧制度下短花...     

不同放牧压力下荒漠草原土壤有机碳特征及其与植被之间关系的研究

研究了荒漠草原土壤有机碳的特征及其与植被之间的关系。结果表明:0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量随着放牧强度的增加而降低,未放牧区(CK)>轻度放牧区(LG)>中度放牧区(MG)>重度放牧区(HG),中度放牧区和重度放牧区分别显著低于未放牧区(P<0.05);0-10cm土层土壤有机碳含量与草地地上生物量和植被盖度具有极强的相关性,与草群高度具有较强的相关性;10-20cm土层土壤有机碳与草地地上生物量和植被盖度具有极强的相关性,而与草群高度的相关性较弱;根据相关性的强弱,建立了土壤有机碳与草地地上生物量和植被盖度的线性回归模型。     

短花针茅荒漠草原土壤呼吸对长期增温和氮素添加的响应

作为全球变化的主要成分,温度升高和氮沉降量增多会对土壤呼吸产生深远影响。本研究基于长期增温和氮素添加野外控制试验(2006年开始处理),利用Li-8100开路式碳通量测定系统测定2016年生长季(5～10月)土壤呼吸速率,研究土壤呼吸速率对内蒙古短花针茅荒漠草原增温和氮素添加的响应,研究结果表明:1)氮素添加显著降低了土壤呼吸速率3. 2%(P <0. 05),增温对其没有显著影响(P=0. 59),但是氮素添加与增温共同作用对土壤呼吸速率的影响显著(P <0. 05),在增温条件下,氮素添加使土壤呼吸速率减弱;2)土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著正相关关系(P <0. 0001); 3)土壤呼吸速率对温度的敏感性(Q10值)在增温处理下降低,但是在氮素添加以及氮素添加和增温共同处理下增强。上述结果表明在水分限制的荒漠草原生态系统,氮素添加和增温对土壤呼吸的影响受到水分条件的调控。     

小针茅荒漠草原土壤水分动态及其对降雨的响应

揭示干旱、半干旱地区生态系统土壤水分动态对于进一步认识生态系统过程与功能机制,提出应对气候变化影响的途径均具有重要意义。以小针茅草原为对象,基于连续4 a逐时监测的土壤含水量(地表以下15 cm)与降雨数据,结合邻近气象站过去50 a的降雨资料,探讨了荒漠草原土壤水分动态规律及其对降雨的响应。结果表明:1受降雨分布格局的影响,荒漠草原土壤水分动态存在单峰型和双峰型两种模式;2地表以下15 cm处的土壤水分对5 mm以下降雨事件没有响应,18 mm以上的降雨对该土层土壤水分才具有较强的补充作用,土壤所需的降雨量比沙地和荒漠区更高;3降雨量越大、降雨强度越大或降雨前土壤含水量越高,土壤水分对降雨的响应就越迅速。未来气候变化可能对荒漠草原区浅根型植物生长不利,从而对畜牧业生产产生重要影响。     

划区轮牧和季节连续放牧的比较研究

本文通过实验所得资料,详细论述了划区轮牧与季节连续放牧对草场牧草生长数量及质量、草场土壤肥力变化及羊群生长状况等诸方面进行了较全面的比较,肯定了划区轮牧的优越性。     

放牧对小针茅荒漠草原土壤微生物分布的影响

以苏尼特右旗小针茅荒漠草原为样本区域,分别设置无牧、轻度、中度、重度和极重度放牧5种放牧梯度,在生长季(5月～9月)内对不同放牧强度下小针茅荒漠草原三大类土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)的分布特征进行了研究.结果表明:不同放牧强度下,小针茅荒漠草原三大类微生物的数量及比例具有明显的季节性分布特征;小针茅荒漠草原土壤微生物数量表现为土壤细菌数量＞放线菌＞真菌,其垂直分布具有明显的差异性,三大类群土壤微生物数量随土层加深而减少;随放牧强度的增加,不同土层三大类群土壤微生物数量均随之减少.     

不同载畜率对短花针茅叶片解剖结构的影响

以内蒙古荒漠草原9年连续定量放牧历史试验基地上的短花针茅为研究对象,镜下观测其叶片结构的变化,分析其形态结构与放牧强度的关系。结果表明:在测定的叶片8项结构指标中,厚度随着载畜率的增加而显著增加(P0.05);主脉厚度的变化也表现出相近的特征。上、下表皮细胞面积在重度载畜率下显著减少(P0.05),抗旱性结构加强;在轻度载畜率下显著减少或出现减少的倾向;中度载畜率时保持了与CK相近的水平(P0.05),这与中度放牧时对氮、磷吸收能力增强有关。上、下表皮角质层厚度和上、下表皮细胞厚度在不同载畜率水平下均无显著性差异(P0.05),对长期的放牧干扰表现得比较稳定。     

水分和养分添加对内蒙古荒漠草原沙生针茅生长与生理特性及其敏感性的影响

为了探究荒漠草原优势植物对水分和养分输入的响应特征和适应规律,通过设置2个水分水平(自然降雨、水分添加)和3个养分水平(无养分添加、N添加、NPK添加),共6个处理,研究水分与养分添加对荒漠草原优势植物沙生针茅(Stipa glareosa)生长、生理及其敏感性的影响.双因素方差分析结果表明:水分主效应、养分主效应及水...     

季节性轮牧对阿巴嘎旗典型草原土壤养分的影响

为揭示季节性轮牧对土壤养分的影响,利用内蒙古阿巴嘎旗北部娜仁宝力格苏木4种季节轮牧草场的89个样品的化验结果,进行统计分析,采用对比法和主成分分析法研究了季节性轮牧对土壤有机质、氮素、磷素、钾素的影响。结果表明:锡林郭勒典型草原季节性轮牧对土壤养分含量影响显著。土壤养分综合状况表现为:冬季草场>春季草场>秋季草场>全禁牧草场>夏季草场;在0-15cm土层,各轮牧季节草场随着土层深度的增加,土壤有机质、氮素、磷素、钾素含量有逐渐减少的规律。季节性轮牧是合理的放牧管理方式,与禁牧相比,冬季与春季轮牧对土壤养分影响最小,夏季则最大。因此,降低夏季牧场的放牧强度有利于保持土壤养分,实现草场的可持续利用。     

Effects of climate change on phenology and primary productivity in the desert steppe of Inner Mongolia

 Variations in temperature and precipitation affect local ecosystems. Considerable spatial and temporal heterogeneity exists in arid ecosystems such as desert steppes. We analyzed the spatiotemporal dynamics of climate and vegetation phenology in the desert steppe of Inner Mongolia, China, using meteorological data from 11 stations (1961–2010) and phenology data from 6 ecological stations (2004–2012). We also estimated the gross primary production for the period of 1982–2009 and found that the annual mean temperature increased at a rate of 0.47ºC/decade during 1961–2010, with the last 10 years being consistently warmer than the 50-year mean. The most significant warming occurred in winters. Annual precipitation slightly decreased during the 50-year period, with summer precipitation experiencing the highest drop in the last 10 years, and spring precipitation, a rise. Spatially, annual precipitation increased significantly in the northeast and eastern central area of the region next to the typical steppe. From 2004 to 2012, vegetation green-up and senescence date advanced in the area, shortening the growing season. Consequently, the primary productivity of the desert steppe decreased along precipitation gradient from southeast to northwest. Temporally, productivity increased during the period of 1982–1999 and significantly decreased after 2000. Overall, the last decade witnessed the most dramatic climatic changes that were likely to negatively affect the desert steppe ecosystem. The decreased primary productivity, in particular, decreases ecosystem resilience and impairs the livelihood of local farmers and herdsmen.     

乌拉特荒漠草原红砂生物量预测模型

红砂(Reaumuria soogorica)是一种广泛分布在中国半荒漠地区的多年生半灌木,是干旱荒漠区分布最广的植物种之一,具有固沙、固土的优良特性。其生物量估算对评价荒漠草原红砂的生态功能和荒漠草原经营管理具有重要作用,红砂生物量模型是估测红砂生物量的重要方法之一。本研究采用全挖法,以乌拉特荒漠草原优势种之一红砂为研究对象,基于对红砂地上、地下和整株生物量及株高(H)、冠幅(C)、基径(D)等的测定,通过数理统计的回归分析方法,利用相关生长模型(幂函数W=aX^b),分别构建了地上部分(W1)、地下部分(W2)和全株生物量(W)的预测模型。通过对比判别系数R2的大小,挑选最佳生物量估测模型。结果表明:①以冠幅(C)为指标的估测模型W1=0.555×C^1.867(R^2=0.866)能较好地反映红砂单株地上生物量累计特征。②以复合因子基径×基径×株高(D2H)为指标的估测模型W2=2.259×(D^2H)^0.762(R^2=0.769)能较好地反映红砂单株地下生物量累计特征。③以复合因子基径×基径×株高(D^2H)为指标的估测模型W=7.057×(D^2H)^0.813(R^2=0.859)能较好地反映红砂总生物量的累计特征。利用此类方法建立的生物量模型,精度高,简便易行,为评价乌拉特荒漠草原红砂的生态功能和准确测定其生物量提供科学依据。     

内蒙古典型草原区土壤氮储量分布研究

基于野外调查数据、气象站观测数据和草原放牧统计数据,利用相关分析和逐步回归方法识别区域土壤氮储量的主要影响因素,建立了土壤氮储量与放牧压力指数和降雨两个影响变量的地理加权多元回归克里金模型,并利用该模型预测了内蒙古典型草原土壤氮储量的空间分布。结果表明:降水和放牧压力指数与土壤氮储量具有显著的相关关系;研究区域0-50cm土壤氮储量在0.01kg·m-2和1.56kg·m-2之间;土壤氮储量空间分布整体上呈自东北向西南递减的特征。区域降水减少对土壤氮储量累积具有不利的影响,而通过降低草原载畜率或采用草场封育措施降低放牧压力则有助于提高区域土壤氮储量。     

Responses of plant diversity and soil microorganism diversity to nitrogen addition in the desert steppe,China

Nitrogen(N) deposition is a significant aspect of global change and poses a threat to terrestrial biodiversity. The impact of plant-soil microbe relationships to N deposition has recently attracted considerable attention. Soil microorganisms have been proven to provide nutrients for specific plant growth, especially in nutrient-poor desert steppe ecosystems. However, the effects of N deposition on plant-soil microbial community interactions in such ecosystems remain poorly understood. To investi...