放牧对中国北方草地生态系统水分利用效率的影响

解析草地生态系统植物水分利用效率对不同放牧强度的响应特征,对于提升草地生产和生态屏障功能具有重要意义.收集中国北方草地开展的38个放牧试验中关于放牧对植物水分利用效率影响的试验数据进行Meta分析.结果 表明:放牧对中国北方草地植物水分利用效率影响的平均效应值为--0.18±0.04(95％置信区间:-0.27～-0.10),放牧极显著降低草地生态系统植物水分利用效率(P＜0.01).不同类型草地平均效应值降低幅度从高到低依次为典型草原＞高寒草地＞草甸草原＞温性草原＞荒漠草原.放牧对典型草原与高寒草地、草甸草原平均效应值具有极显著和显著影响,对荒漠草原与温性草原无显著影响.植物水分利用效率对放牧强度的响应顺序从高到低依次为重度、轻度和中度放牧,重度放牧极显著降低植物水分利用效率(P＜0.001),中度放牧可以提高植物水分利用效率,轻度放牧对于植物水分利用效率影响不显著.土壤C/N、海拔和年均气温分别可以解释60.88％、11.81％和6.45％效应值变异.基于优化放牧制度以及对重度退化草地恢复的治理,提高草地土壤有机碳含量,将会提升草地生态系统植物水分利用效率.     

不同紫花苜蓿品种的TWINSPAN分类与筛选

应用“康乃尔生态学”程序（Comelle cological program，CEP）中的二歧指示种分析TWINSPAN（Two-Way Indicators Species Analysis）数量分析方法，以不同紫花苜蓿品种的生理生态特性值和牧草产量值为指标对16个紫花苜蓿品种进行分类。结果表明：用TWINSPAN可将16个品种划分为7类，并且根据试验站所在地区的干旱半干旱的气候特征，筛选出高产、高水分利用效率、高光能利用效率的3个优良品种，分别为肇东苜蓿、德宝苜蓿和草原2号苜蓿。     

短花针茅荒漠草原生态系的水分状况及提高水分利用率的研究

本文针对短花针茅荒漠草原（Form,Stipa breviflora)生态系的水分状况，研究了该生态土壤水分的动态过程以及水分输入，消耗和平衡的特征；探讨了水分输入与消耗的相互关系；提出了水分消耗与生态系植物生产量的关系模型和水分利用率数值，认为在5月上旬至6月上旬进行首次利用，在9月下旬进行再次利用的利用模式是提高水分利用率增加生态系植物生产量的最佳利用模式。     

两耳草在西双版纳雾凉季的光合、蒸腾和光能、水分利用效率研究

用CID-301CO2气体分析仪测定两耳草地西双版纳雾凉季的净光合速率Pn及相关因子，并计算水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）。结果表明，净光合速率和蒸腾速率的日变化是在PAR的影响下许多因子共同作用的结果，两者都呈单峰型；光能利用效率和水分利用效率的变化趋势一致，13:30前最高，此后有所下降，但仍维持较高水平。水分充足是两耳草在雾凉季保持旺盛生命力的根本原因，干热季适当浇灌是保证草坪质量和延长其绿期的必要措施。     

大庆市草原补水灌溉与水分供求特征

大庆市年降水量在350～430mm之间，属典型的半干旱地区草原气候，自然植被是以干草原为主。草原水分盈亏，不仅取决于降水量的多少。而且与水分支出的大小密切相关，所以必须将降水和蒸发量联系在一起。现依据水分平衡原理对大庆市草原水分进行供需分析，计算了水分盈亏量并确定适宜补水灌溉量。     

不同紫花苜蓿品种的TWINSPAN分类与筛选

应用“康乃尔生态学”程序(Cornell ecological program,CEP)中的二歧指示种分析TWINSPAN(Two-WayIndicators Species Analysis)数量分析方法,以不同紫花苜蓿品种的生理生态特性值和牧草产量值为指标对16个紫花苜蓿品种进行分类。结果表明:用TWINSPAN可将16个品种划分为7类,并且根据试验站所在地区的干旱半干旱的气候特征,筛选出高产、高水分利用效率、高光能利用效率的3个优良品种,分别为肇东苜蓿、德宝苜蓿和草原2号苜蓿。     

利用遥感技术监测锡林郭勒天然草原利用强度方法初探

利用多时相的遥感数据，对2005年锡林郭勒天然草原生长期放牧利用强度进行了信息提取、监测和制图。结果表明：在牧草生长季节，天然草原各旬度的利用强度与植被指数旬度变动系数成反比，并与降雨和植被长势时空分布格局相一致；放牧初期旬度变动系数下降4％左右，利用强度较轻，处于轻度过牧状态；6月中旬以后，旬度变动系数下降12％～20％之间，利用强度加重，处于中度超载过牧状态；8月下旬后植物生长停止，旬度变动系数下降27％左右，利用强度最重，处于重度超载过牧状态。遥感监测结果经过地面同步采集数据验证，监测精度达到79．6％。     

石羊河上游一年生人工草地种间协同增产效应研究

研究了石羊河上游高寒草地一年生牧草燕麦与毛苕子的种间协同增产效应，结果表明，混播群落中燕麦与毛苕子对光能、养分、水分等资源利用的相互协同作用，提高了资源利用效率，促进了整个群落草层高度的增长和单位面积干物质产量的增加。其中以燕麦76kg／hm^2和毛苕子42kg／hm^2混播草地的种间协同效应最佳，干物质产量为5900kg／hm^2，比燕麦和毛苕子单播分别增产51％和37％；草地纯收入为3020元／hm^2，经济效益显著。可有效解决高寒牧区冬春牧场利用过度和冷季草畜供求矛盾的问题，对维持正常草原畜牧业生产及保护草原生态环境发挥积极的作用。     

内蒙古典型草原地区常见植物光合、蒸腾速率和水分利用效率的比较研究

在所测78种植物中，光合(Ph)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均值，分别以反枝苋、藜和西伯利亚滨藜最高。在不同分类系统中，Ph、Tr和WUE个指标，C4植物大于C3植物；双子叶植物通常大于单子叶植物；藜科植物高于其他科植物；1—2年生草本高于其他生活型植物；撂荒地植物一般高于其他植被类型的植物。方差分析表明，光合速率的差异显著性水平在各分类系统中均高于蒸腾速率和水分利用效率。     

糙隐子草生态学研究进展

糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）是内蒙古草原的优势C₄植物。其对全球变化和人为干扰的响应将会影响内蒙古草原生态系统的结构、功能和服务。本文总结了糙隐子草的光合特征、水分利用特征和氮素利用特征,并阐明了这些生理生态特征对放牧、降水改变、氮添加、沙化等的响应。建议今后对糙隐子草相关生态学研究应注重于其水分利用效率对全球变化的响应及内在机制、其与共存植物的养分竞争关系、其在群落中比重的改变对草地生态系统碳循环的影响等几个方面。     

模拟降水变化对荒漠草原优势植物叶片氮回收特征的影响

未来降水量的变化会改变草地对水资源的利用情况,影响植物内部养分循环。为了理解植物叶片氮回收特征对降水量变化的响应规律,本研究以5种内蒙古荒漠草原优势植物为研究对象,通过模拟降水试验(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%),分析了降水量变化对土壤水分含量、土壤有效氮(Nitrogen,N)含量、植物叶片N浓度、N回收效率(Nitrogen resorption efficiency,NRE)的影响。结果表明：与自然降水相比,增水100%显著增加了土壤水分含量、地上生物量和植物的NRE,显著降低了土壤有效N浓度、绿叶和枯叶中N浓度;而减水50%显著降低了土壤水分含量,增加了土壤有效N,降低了地上生物量,对绿叶和枯叶N浓度没有显著影响,降低了短花针茅(Stipa breviflora)的NRE;植物NRE与枯片中的N浓度呈显著负相关关系。综上,增水通过影响土壤水分含量以及叶片N浓度间接降低了荒漠草原优势植物叶片的NRE。     

Fungal Facilitation in Rangelands: Do Arbuscular Mycorrhizal Fungi Mediate Resilience and Resistance in Sagebrush Steppe?

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may exert profound influences on ecosystem resilience and invasion resistance in rangelands. Maintenance of plant community structure through ecological feedback mechanisms such as facilitation of nutrient cycling and uptake by host plants, physical and chemical contributions to soil structural stability, and mediation of plant competition suggest AMF may be important facilitators in stressful arid environments. Plant-AMF interactions could influence succession by increasing native plant community resilience to drought, grazing, and fire and resistance to exotic plant invasion. However, invasive exotic plants may benefit from associations with, as well as alter, native AMF communities. Furthermore, questions remain on the role of AMF in stressful environments, specifically the mycorrhizal dependency of sagebrush (Artemisia spp.) steppe plant species. Here, we review scientific literature relevant to AMF in rangelands, with specific focus on impacts of land management, disturbance, and invasion on AMF communities in sagebrush steppe. We highlight the nature of AMF ecology as it relates to rangelands and discuss the methods used to measure mycorrhizal responsiveness. Our review found compelling evidence that AMF mediation of resilience to disturbance and resistance to invasion varies with plant and fungal community composition, including plant mycorrhizal host status, plant functional guild, and physiological adaptations to disturbance in both plants and fungi. We conclude by outlining a framework to advance knowledge of AMF in rangeland invasion ecology. Understanding the role of AMF in semiarid sagebrush steppe ecosystems will likely require multiple study approaches due to the highly variable nature of plant-AMF interactions, the complex mechanisms of resilience conference, and the unknown thresholds for responses to environmental stressors. This may require shifting away from the plant biomass paradigm of assessing mycorrhizal benefits in order to obtain a more holistic view of plant dependency on AMF, or lack thereof, in sagebrush steppe and other semiarid ecosystems.     

内蒙古典型草原枯落物的生态水文效应

枯落物是影响干旱和半干旱地区草原生态系统水文过程中重要的因素。本研究利用野外监测和室内试验结合的方法探究内蒙古典型草原枯落物的生态水文效应。结果表明：大针茅（Stipa grandis）群落的枯落物蓄积量显著高于羊草（Leymus chinensis）群落和克氏针茅（S.krylovii）群落的。糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）的枯落物最大持水量最高,羊草的最低,均与大针茅的和克氏针茅的有显著差异;羊草群落的枯落物最大持水量显著低于克氏针茅群落的和大针茅群落的。3种群落保留枯落物的土壤水分含量高于去除枯落物的,在春季和夏季尤为明显,但在秋季具有趋同化的特征。降雨时,枯落物会降低小雨对2.5 cm处土壤水分的补充,但对中雨和大雨无显著影响。降雨后,枯落物可使土壤保持较高水分。综合枯落物的截留作用与保水效应,枯落物可以间接增加降雨的有效性。     

内蒙古草原植被在持续牧压下退化演替的模式与诊断

草原在长期超强度放牧压力下,发生逆行演替。由于群落中的植种群更替,使生物生产力衰退,并伴随着土壤与下垫面的变化,导致草原生态系统的物质与能量流程下降到低一级生态效率的系统状态。     

荒漠草原植物抗旱生理生态学研究进展

荒漠草原植物由于长期在干旱环境下生存,形成了一系列抵御干旱逆境的生理生态机制.研究其生理生态学适应机制,对当前植物抗逆育种、生态环境恢复和作物抗旱性能评价等都具有重要意义.简要回顾了近20年来国内外在荒漠草原植物生理生态学方面的研究进展,包括形态结构、水势和渗透调节、光合和水分利用效率、蒸腾和气孔导度以及种群和群落等对水分胁迫的响应,并结合各个领域当前采用的主要实验手段进行了评述.进而分析了我国在上述领域的研究现状和应予以重点关注的问题.     

西藏典型草地地上生物量季节变化特征

采用高寒草甸、高寒草原、高寒沼泽化草甸和温性草原4种西藏高原典型草地类型地上生物量定点观测数据,分析其地上生物量季节动态变化特征和生长规律。结果表明,高寒沼泽化草甸地上生物量最高,其中围网草地年均地上生物量达384.45 g·m-2,比无围网草地地上生物量高73%,且是温性草原类草地生物量的6倍,是高寒草甸和高寒草原类草地的12~14倍,与自由放牧相比,围栏禁牧措施可以明显提高草原地上生物量,是改良退化草地最有效的措施之一;温性草原草地生产力大于高寒草甸和高寒草原,城市附近山地草地生物量明显大于远离城市的地区,表明城市化进程降低了天然草地放牧强度,是恢复退化草地生产力的有效途径之一;属半干旱气候类型的西藏高原中部,降水是制约草地植被生长的主要因子;草地地上生物量的绝对增长速率和相对增长速率季节动态均在生物量达到高峰期前为正增长,之后为负增长。区域水热条件差异及其季节性变化导致了不同草地类型或同一类型不同区域的草地最快生长期出现的时间存在一定差别。     

羊草草原退化程度判定的植物群落学指标

研究对象为内蒙古赤峰市克什克腾旗达里诺尔自然保护区境内的羊草草原,以植物群落为特征,应用逐步聚类分析方法定量划分出了不同退化程度的草地,并且对区分不同退化程度的草地植被指标选择做了初步的尝试,为牧民合理利用当地家庭牧场提供决策依据。聚类结果为从对照区(冬季打草场)出发到居民点附近存在三段不同退化程度的草地,依次为0~1700m、1700~2700m和2700~4100m范围内的区域;通过测定生长盛期主要伴生植物种糙隐子草、星毛委陵菜及群落建群种羊草的地上现存量这3项敏感的植被指标,可以实现羊草草原退化程度的定量判定。     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件(<5mm)发生次数较多,占当年降水频次的60.00%～82.54%;大雨(≥25 mm且≤49.9 mm)和暴雨等级(≥50 mm)降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3～6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层(10 cm)土壤含水量较次表层(20 cm)和深层(60 cm)的变幅大;次表层(20 cm)土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层(60 cm)土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400～1600μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在...     

干旱半干旱地区紫花苜蓿营养品质对水分胁迫的响应

随着用水总量的严格控制,干旱半干旱缺水地区紫花苜蓿(Medicago sativa)品质对水分的响应研究极为重要。在充分灌溉(4 200m~3·hm~(-2))、充分灌溉量的80%(3 360m~3·hm~(-2))和充分灌溉量的60%(2 520m~3·hm~(-2))条件下,测定苜蓿茎叶比和营养品质指标,研究水分胁迫与苜蓿营养品质间的关系,明确苜蓿营养品质对水分胁迫的响应。结果表明,整个生长期,苜蓿产草量(茎重+叶重)、粗蛋白含量、粗脂肪、粗灰分含量基本遵循第1茬第2茬第3茬,酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量与之相反;充分灌溉量的80%与充分灌溉和充分灌溉量的60%相比,产草量分别增加5.10%和10.60%,粗蛋白含量平均增加9.60%、22.74%,粗脂肪含量平均增加3.33%、7.90%,酸性洗涤纤维平均降低8.57%、13.30%,中性洗涤纤维平均降低6.51%、11.56%,粗灰分含量平均增加3.20%、4.54%,因此灌水量为充分灌溉量的80%灌溉有利于提高干旱半干旱地区水资源利用效率和苜蓿的营养品质。     

紫花苜蓿/豆科牧草间作的生态效益分析

为探究我国半干旱区紫花苜蓿(Medicago sativa)/豆科牧草适宜间作模式，本研究采用完全随机设计，以紫花苜蓿单作为对照，研究紫花苜蓿/3种豆科牧草(毛苕子(Vicia villosa)、箭筈豌豆(Vicia sativa)和豌豆(Pisum sativum))间作对土壤水分、杂草、捕食性节肢动物、饲草产量、水分利用效率和食物当量的影响。与紫花苜蓿单作相比，紫花苜蓿/毛苕子、紫花苜蓿/箭筈豌豆和紫花苜蓿/豌豆间作的紫花苜蓿全生育期干草产量分别提高30.2%,45.2%和61.3%;水分利用效率分别提高6.1,8.8和12.1 kg·hm^-2·mm^-1,食物当量分别提高26.74%,19.96%和53.28%。紫花苜蓿/豆科牧草间作显著降低土壤贮水量(P<0.05)、杂草密度和生物量，显著提高田间捕食性节肢动物密度、饲草产量、水分利用效率和食物当量，尤其紫花苜蓿/豌豆间作。紫花苜蓿/豌豆间作更有益于维持农田生态系统多样性和保持作物产量，可作为我国半干旱区可持续农业1种可行有效间作模式。