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。     

不同围封年限对典型草原群落及大针茅种群特征的影响

为研究围封时间对退化草地恢复过程中的建群种种群特征以及群落特征的影响,于2008年7月以自由放牧的草地群落和大针茅(Stipa grandis P.Smirn)种群为对照,选取围封不同年限(围封4年、围封9年和围封29年)的草地群落进行样方调查,分析围封不同年限后植物群落和大针茅种群特征的变化,以期为退化草地建群种的恢复提供理论基础。结果表明:不同围封年限对植物群落和大针茅种群特征存在显著影响;随着围封年限的延长群落多样性和物种数目逐渐增加,围封到9年后,群落优势种和结构组成与原生境的相似,在围封29的样地中多年生杂类草和小灌木或半灌木种类增加;建群种大针茅种群特征和个体形态性状如生殖枝高度、营养枝长度和营养枝叶鞘长度等随着围封年限的延长呈增加趋势,围封9年后呈降低趋势,大针茅繁殖分配的变化趋势与形态特征变化趋势相似;大针茅比叶面积随着围封年限的延长呈逐渐降低的趋势,而叶片氮含量呈先降低后增加的趋势。这表明长期完全围封会对大针茅种群的更新存在负面影响。     

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。     

不同土地利用方式对典型温性草原群落物种组成和多样性以及生产力的影响

以锡林郭勒典型温性草原区域不同利用、管理方式植物群落作为研究对象,选取当地较为常见的6种不同利用管理方式围封禁牧大针茅,围封禁牧羊草,公共放牧大针茅、私人放牧大针茅、大针茅火烧围封恢复和开垦人工饲草的典型草地设置实验样地,采用群落调查、收割称重和根钻取样等方法测定、比较上述群落的物种组成、物种多样性和生产力构成。结果表明放牧降低大针茅群落的地上、地下生物量,而长时间的围封显著增加群落的地上地下生产力(P<0.05),但对群落物种组成和物种多样性影响不大(P>0.05)。随着利用程度的减弱,群落C3植物生产力和所占比重逐渐上升(P<0.05),C4植物生物量保持稳定(P>0.05),但比例下降(P<0.05)。火烧显著增加群落物种多样性(P<0.05),同时显著降低地下生物量(P<0.05),但地上生物量变化不大,同时C4植物生物量显著上升。人工开垦极大改变了群落的物种组成,同时显著增加群落地上生物量,降低群落地下生物量,使群落获得了相对天然群落更高的地上生物量/地下生物量。     

封育年限对典型草原大针茅无性系构件组成与生长的影响

研究不同封育年限对黄土高原大针茅(Stipa grandis)无性系构件结构组成和生长的影响,可为阐明无性系构件组成和资源分配提供一定基础。在黄土高原典型草原选取不同封育年限区(10和20年)和放牧地(对照)作为试验样地,采用整个无性系完整挖掘的方法进行大针茅无性系构件特征的研究。结果表明：1)与放牧相比,封育10年显著增加了大针茅无性系丛径、生殖枝高度和花序高度(P < 0.05),而封育20年则显著提高了大针茅无性系丛径、总枝数、生殖枝数、营养枝数、分蘖芽数、生殖枝高度、花序高度、地上总生物量、营养枝生物量和花序生物量(P < 0.05)。封育降低了大针茅生殖枝数、生殖枝高度、花序高度、地上总生物量、生殖枝生物量和花序生物量的变异系数。2)随封育年限增加,营养枝生物量比例明显提高,生殖枝生物量比例下降,但花序生物量比例基本不变。3)封育措施显著提高了营养株单株生物量(P < 0.05),但生殖株单株生物量和全体分枝单株生物量与放牧处理差异不显著(P > 0.05)。4)大针茅丛径与地上总生物量、生殖枝数、生殖枝生物量、花序生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01),与总枝数呈显著正相关关系(P < 0.05)。而地上总生物量与生殖枝数、营养枝数、总枝数、营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与分蘖芽数、生殖枝生物量和花序生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01)。分蘖芽数与营养枝数、总枝数、营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与地上总生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01)。综上所述,短期封育提高了大针茅的生殖分配,使大针茅迅速成为群落优势种,而长期封育使大针茅更依靠无性繁殖进行种群更新。     

放牧与围封对呼伦贝尔针茅草原土壤酶活性及理化性质的影响

以呼伦贝尔地带性植被贝加尔针茅草原、大针茅草原和克氏针茅草原为研究对象,研究了放牧和围封对不同类型针茅草原土壤酶活性和理化性质的影响.结果表明,围栏内外草原土壤理化性质差异显著.放牧压力下,土壤容重、pH值均显著升高,土壤含水量、有机质含量显著降低,大针茅草原和克氏针茅草原土壤全氮、全磷含量亦显著下降.各植被类型草原土壤碱性磷酸酶和转化酶放牧样地较围封样地呈现活性增加的趋势,脲酶和过氧化氢酶的活性变化因植被类型不同而各有差异.土壤酶活性与土壤有机质、全氮、速效磷之间具有显著的相关性,可以用来指示草原退化与恢复状况.     

大针茅草原群落立枯动态特征研究

采用群落学方法,对围封和放牧大针茅群落立枯的高度、密度、物种多样性、现存量及碳储量进行调查测定,研究大针茅群落立枯动态特征.结果表明:(1)从生长季结束时起,经过秋—冬非生长季到次年夏季,随着季节推移大针茅群落立枯的密度和高度均逐渐降低,且放牧群落立枯的密度和高度显著低于围封群落.(2)随着季节推移,大针茅群落立枯物种多样性呈现降低趋势,导致非生长季大针茅群落物种丰富度降低,且放牧群落立枯的丰富度和物种多样性均低于围封群落.(3)随着季节推移,大针茅群落立枯的现存量明显降低,且放牧群落立枯的现存量显著低于围封群落.(4)生长季结束时,围封和放牧的大针茅群落立枯储碳量分别为0.46 t/hm2和0.07 t/hm2,放牧显著降低大针茅群落立枯碳储量.     

围封对荒漠草原植物群落与土壤养分变化的影响

为进一步阐明围封对荒漠草原植物群落特征及土壤养分变化的影响规律,采用野外调查与室内分析的方法,分别对内蒙古希拉穆仁荒漠草原上东河小流域放牧样地、围封样地进行植被群落样方调查与土壤样品养分含量测定。结果表明:围封后,植物群落结构发生了显著变化,放牧样地植物群落以冷蒿、银灰旋花和针茅为优势种,围封3年后样地群落优势种改变为针茅、冰草和糙隐子草。放牧样地的植物物种数基本保持在18种左右,随着围封年限的增加,物种数减少,围封13年物种数减少至8种。围封显著提高了植物群落的高度、盖度和地上生物量,降低了群落的丰富度指数和多样性指数。其中,围封13年的地上生物量是围封前的5倍,为217.67g/m~2;群落盖度,围封前23.82%、围封3年34%、围封7年47%、围封13年达到70.33%。围封恢复使得土壤养分(全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质)大都呈增加趋势,土壤有机质与地上生物量呈极显著的正相关关系(P0.01)、全钾、全磷与地上生物量呈显著正相关关系(P0.05)。如果考虑水量平衡因素,控制好围封时间与空间尺度,对干旱半干旱地区荒漠草原生态修复具有重要意义。     

封育年限对典型草原大针茅无性系构件组成与生长的影响

研究不同封育年限对黄土高原大针茅(Stipa grandis)无性系构件结构组成和生长的影响,可为阐明无性系构件组成和资源分配提供一定基础.在黄土高原典型草原选取不同封育年限区(10和20年)和放牧地(对照)作为试验样地,采用整个无性系完整挖掘的方法进行大针茅无性系构件特征的研究.结果表明:1)与放牧相比,封育10年显著增加了大针茅无性系丛径、生殖枝高度和花序高度(P??0.05).4)大针茅丛径与地上总生物量、生殖枝数、生殖枝生物量、花序生物量呈极显著正相关关系(P?相似文献   

不同退化梯度克氏针茅种群形态及等位酶的分析

通过对克氏针茅Stipa krylovil退化系列种群分析表明,形态变异随退化程度而异.营养枝和生殖枝长度随退化的加重变短,中、小株丛减少,生殖分配减少,生殖枝数量减少.重度退化种群,植株小型化明显.等位酶分析表明,多态位点的百分率均在100%;平均每个位点的等位基因数(A)是2.25,有效等位基因数(Ae)和遗传多样度指数(He)在种群内的分布规律是中度退化种群》重度退化种群》无退化种群》轻度退化种群,当放牧压力达到一个阈值时,种群的遗传多样性有增加的趋势.克氏针茅种群间的分化系数GsT为0.236 4,退化系列克氏针茅种群间出现一定的分化.克氏针茅退化种群,生产力衰退明显但遗传多样性并未丧失,反而形成了一个相对稳定的遗传结构适应环境(放牧)的压力.     

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。     

不同利用方式对内蒙古典型草原主要群系生态用水的影响

水分是干旱半干旱典型草原区最主要的限制性因子之一,放牧和刈割是典型草原的两种主要利用方式。对不同利用方式下的内蒙古典型草原主要群系(大针茅、羊草)群落蒸散量、土壤贮水量及生态用水量特征进行测定,结果表明：与其他利用方式相比,刈割会显著降低典型草原大针茅群落蒸散量、土壤贮水量以及生态用水量(P<0.05)。典型草原大针茅群落、羊草群落蒸散量均在生长季中期(7月份)达到最大值;不同利用方式下,中度放牧下的群落蒸散量最高。此外,围封利用方式下大针茅群落土壤贮水量和生态用水量较高;轻度放牧利用方式下的羊草群落土壤贮水量和生态用水量高于其他放牧利用(P<0.05)。研究典型草原主要群落生态用水对不同利用方式的响应,可以为草原生态系统水分循环研究和水资源的可持续利用提供基础数据。     

不同放牧制度大针茅草原植物种群有性繁殖能力研究

放牧制度对锡林郭勒大针茅草原植物种群有性繁殖能力有一定影响，对适口性不同的植物其影响结果不同。大针茅草原适度放牧利用能显著降低植物种群单位面积生殖枝数、种子数及其萌发力。划区轮牧与连续放牧相比，划区轮牧有利于提高适口性好的糙隐子草种群结实生殖枝数、种子雨和种子萌发力；连续放牧有利于提高适口性差的大针茅种群结实生殖枝数、种子雨及其萌发力。     

放牧和围封对藏北高寒草原紫花针茅群落生物量分配及碳、氮、磷储量的影响

草地围封工程是改善退化草原生态环境和促进牧区经济可持续发展的一项重大举措。以典型高寒草原紫花针茅(Stipa purpurea)群落为研究对象,选取自由放牧、围封4年和围封8年3块样地,比较分析不同草地管理方式下群落生物量分配和碳(C)、氮(N)、磷(P)储量差异。结果表明,自由放牧、围封4年和围封8年的群落地上生物量分别为46.12、146.40和256.44 g·m-2,0-15 cm土层根系生物量分别为274.74、214.87和764.59g·m-2,15-30 cm土层根系生物量分别为17.80、17.56和31.64 g·m-2;围封显著促进了植被群落的增长(P0.05),其中对围封4年的优势种紫花针茅和青藏苔草(Carex moorcroftii)总生物量影响最显著(P0.05)。围封显著提高了植物群落地上部分C、N、P储量,其中围封8年样地营养元素储量最高(P0.05)。研究结果有助于揭示草地围封工程对藏北高寒草原紫花针茅群落物质分配的影响,为评估该区域退牧还草的生态效应提供了基础数据。     

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。     

围封年限对典型草原群落结构及物种多样性的影响

针对退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季围封调制干草,其他时间轻度放牧利用的草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,进行不同围封年限群落结构及植物多样性的比较研究。结果表明,重度退化草地采用生长季围封措施后,群落生产力与物种多样性增加,群落结构和各物种的优势地位发生较大改变。随围封年限的延长,群落盖度与密度增加,到１４年达最大,之后降低,高度和产量持续增加,围封２５年达最大。草地由星毛委陵菜＋冷蒿＋克氏针茅演替为羊草＋ 糙隐子草＋ 麻花头。经５ 年围封,物种的丰富度、均匀度和多样性增加。随围封年限的延长,物种丰富度继续增加,到围封１４ 年达最大,但由于围封１４ 年后形成以羊草为单优势种的群落,物种均匀度及多样性降低。之后,随围封年限的继续延长,群落逐步趋于稳定,均匀度和多样性增加。群落相似性分析证明,采用生长季围封措施后,围封样地与未围封对照间的相似性降低,表明围封在改变群落的环境条件上也具有较好的效果。生长季围封调制干草,其他时间轻度放牧利用的管理方式可保证退化草地在一定程度上得到恢复,综合考虑群落结构、产量及物种多样性,认为１４年是较适宜的围封年限。     

不同放牧制度大针茅草原植物种群有性繁殖能力研究

放牧制度对锡林郭勒大针茅草原植物种群有性繁殖能力有一定影响,对适口性不同的植物其影响结果不同.大针茅草原适度放牧利用能显著降低植物种群单位面积生殖枝数、种子数及其萌发力.划区轮牧与连续放牧相比,划区轮牧有利于提高适口性好的糙隐子草种群结实生殖枝数、种子雨和种子萌发力;连续放牧有利于提高适口性差的大针茅种群结实生殖枝数、种子雨及其萌发力.     

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。     

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。     

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。