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...     

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。     

放牧背景下短花针茅荒漠草原研究进展

荒漠草原是脆弱生态系统,探讨荒漠草原对长期放牧等人为干扰的响应,为深入开展脆弱生态系统适应性研究提供更加可靠的理论依据。本文总结了近20年涉及短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原相关研究中的关键发现,从植物个体、种群、群落、生态系统以及土壤理化性质等方面归纳、总结并探讨了短花针茅荒漠草原对不同放牧利用方式和不同放牧强度的响应和适应特征,为有效节省后续研究人员查阅时间的同时,确定了知识薄弱的地方,提出了放牧利用下荒漠草原将来的几个重要研究方向和亟待解决的关键科学问题。     

放牧制度对短花针茅群落植物种群有性繁殖能力的影响

在短花针茅荒漠草原群落，进行了放牧制度对主要植物种群有性繁殖能力影响的比较研究。结果表明：不同放牧制度对群落植物种群的有效繁殖能力有影响；与自由放牧相比、轮牧有利于群落种群实生苗的存活和成丛，但不及禁牧的效果好，种群的有效繁殖与水分因子关系密切，降水充沛，有性繁殖能力增强。     

短花针茅草原上放牧强度对绵羊生产性能的影响

1985～1989年在内蒙古农牧学院哈雅教学牧场选用杂种羯羊在短花针茅草原上进行放牧强度试验，分析各处理对绵羊生产性能的影响，旨在探讨放牧强度与绵羊生产之间的关系，确定适宜的载畜率。研究结果表明，轻度放牧的绵羊体重显著高于中度和重度放牧（P＜0．01）；放牧期间轻度放牧绵羊的总增重量显著高于重度放牧（P＜0．01），各处理间绵羊掉源量无明显差异（P＞0．05）；轻度放牧绵羊净毛量显著高于中度和重度放牧（P＜0．01），而两者之间净毛量无显著差异（P＞0．05）；经济效益分析表明，载畜率为1．07ha／只·年的中度放牧是最为经济合理的放牧强度。     

放牧强度对短花针茅荒漠草原植物种群生态位的影响

为探讨放牧强度对短花针茅荒漠草原植物群落结构及生态位的影响,并进一步探究优势植物生态位宽度与种群特征的关系,以不放牧(NG)为对照(CK),设置轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)3个处理,载畜率分别为0.91(只羊/hm²)、1.82(只羊/hm²)和2.71(只羊/hm²)。于2020年8月植物生长高峰期对短花针茅荒漠草原植物物种重要值、生态位宽度、生态位重叠以及物种种群特征与生态位宽度的关系进行分析。结果表明：CK、LG、MG和HG群落中物种数分别为18、15、12和5,表明随着载畜率增加,群落中物种数减少;与CK相比,LG提高了优势种短花针茅、无芒隐子草等的生态位宽度,降低了半灌木冷蒿和木地肤的生态位宽度,而MG和HG降低了优势种的生态位宽度;与CK相比,LG显著降低了群落中物种生态位重叠平均值,而MG和HG显著增加了群落中物种生态位重叠平均值;建群种短花针茅的生态位宽度与种群特征均无显著相关性,优势种无芒隐子草的生态位宽度与其密度和生物量呈显著正相关,银灰旋花与无芒隐子草相同。综上所述,载畜率为...     

春季休牧后放牧强度变化对短花针茅草原植物种群种间关系的影响

为探讨春季休牧后放牧对短花针茅(Stipa breviflora)草原植物种群种间关系的影响,于2013年8月对苏尼特右旗荒漠草原进行调查研究,试验设2种放牧方式,分别为春季休牧+夏季重牧+秋季适牧(SA1)和春季休牧+夏季适牧+秋季重牧(SA2),分析物种数、物种频度差异,种对关联及群落总体关联性,得到如下结果:春季休牧较对照(全年禁牧)能够显著增加单位面积的物种数,且SA1>SA2;不同植物种群出现频率对春季休牧后不同放牧方式的响应存在显著差异(P < 0.05)。春季休牧后,主要植物种群短花针茅和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)主要表现为无关联性,短花针茅与碱韭(Allium polyrhizum)主要表现为负关联性。无芒隐子草和碱韭受春季休牧影响,种间关联由对照处理的正关联转为负关联,且负关联程度SA1较SA2强。春季休牧后,无论放牧强度变化如何,正关联种总数较对照均减少,但物种总体种间亲和作用增加。     

放牧制度对短花针茅群落植物种群地上生物量的影响

在短花针茅荒漠草原群落进行了不同放牧制度对短花针茅、无芒隐子草、碱韭三个主要植物种群地上生物量影响的比较研究。结果表明：禁牧能够提高群落种群的地上生物量，与自由放牧相比轮牧有利于种群地上生物量的恢复和提高；不同放牧制度下群落种群的地上生物量结构均呈金字塔型，其干鲜重比值差异不大，季节动态规律基本一致。     

不同强度放牧对短花针茅草原土壤物理性状的影响

不同强度放牧对草地土壤的影响是不同的，本文分析了重度、中度、轻度和零度（常年禁牧）四种不同的利用强度在冬春季和夏秋季放牧对短花针茅草原土壤的影响。所分析的指标有土壤容重、孔隙度、土壤机械组成、渗水速度及土壤侵蚀状况，结果表明，适宜的放牧强度对保持草地土壤的良好状况是至关重要的。反过来，通过土壤对不同强度放牧的反应，也能确定正确的草地载畜量。     

放牧调控对短花针茅种群年龄及叶性状的影响

草食动物对植物种群结构和功能的调控机制是放牧生态学研究的重要内容。本研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,通过研究荒漠草原建群种短花针茅种群年龄动态与其相应叶性状,以期揭示荒漠草地放牧调控下植物响应机制。结果显示,1)短花针茅种群基径小于4 mm部分植株存活数少;适度放牧处理短花针茅各年龄阶段频度与不放牧基本一致,重度放牧处理龄级Ⅲ的频度和比例分别下降了0.79,0.73;2)短花针茅种群龄级Ⅰ与龄级Ⅱ的短花针茅频度和比例较高,龄级Ⅲ相对较低,属于比较稳定的种群;Godron指数显示短花针茅年龄结构的稳定性重度放牧>适度放牧>不放牧;3)放牧调控下,叶高、叶长、叶干重、叶直立度、叶长宽比为年龄型敏感性状,自然叶宽、完全叶宽、叶卷曲度、叶干物质含量为年龄型保守性状;4)相关分析认为自然叶宽和叶干物质含量与各年龄型敏感性状基本呈协同变化;叶卷曲度与叶干重负相关(P<0.05),与叶直立度呈正相关(龄级Ⅲ、龄级Ⅰ)。研究认为,短花针茅种群在亚稳定下,通过控制种群年龄及叶性状,来完成其生活史对放牧调控的适应。     

放牧率对短花针茅根际和非根际土壤氮素的影响

以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度下,短花针茅根际与非根际土壤氮素的变化。结果表明,不同处理间短花针茅根际的土壤氮素含量均高于非根际的。在相同放牧率下,随着土层深度增加根际与非根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量都表现出降低的趋势;不同放牧率,0-10、20-30cm土层,根际土壤全氮含量总体变化趋势与非根际变化趋势相同;相同土层深度,轻度放牧区短花针茅根际土壤氨态氮与硝态氮含量明显升高,证明适度放牧对土壤氮素积累有积极作用。垂直方向上,不同放牧率下,0-10cm土层的全氮含量高于20-30cm土层的。     

放牧强度对克氏针茅草原植物功能群的影响

植物功能群及其多样性是维持群落结构复杂性和稳定性的基础,一定程度上反映着草地生态系统的健康状况。本研究以内蒙古呼伦贝尔草原的克鲁伦河流域草原为研究对象,以植物生活型划分功能群类型,比较了3种放牧强度对植物功能群的组成结构、地上生物量和优势度的影响。结果表明,1)轻牧、中牧和重牧3种放牧条件下的总物种数分别为20、23和18种,符合"中度干扰假说";3种放牧强度下多年生非禾草物种数在群落中均占较高比例。2)轻度放牧条件下物种丰富度较低,但各放牧强度下功能群多样性无显著差异(P0.05),物种丰富度与功能群多样性无显著关系。3)随着放牧强度的增加,多年生禾草和灌木、半灌木在群落中的优势地位呈现下降趋势,与之相反,多年生非禾草优势地位越来越显著。重度放牧增加了一、二年生草本在群落中的物种数和地上生物量,但与轻牧、中牧相比,其优势度无显著变化(P0.05)。     

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。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤呼吸动态研究

采用动态密闭气室法(IRGA),对短花针茅荒漠草原土壤呼吸进行野外定位观测,分析了生长季不同放牧制度土壤呼吸速率的日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明,1)不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤呼吸日、季节动态差异不大,日动态受温度影响呈单峰曲线,季节变化主要受到水分因子的影响;2)与自由放牧土壤呼吸日均速率(0.449 7 μmol CO₂/m²·s)相比,划区轮牧(0.504 7 μmol CO₂/m²·s)在干旱月份较大,围栏禁牧(0.529 5 μmol CO₂/m²·s)除生长季初都显著增大,但纵观整个生长季,不同放牧制度下土壤呼吸均值差异不显著;3)土壤呼吸日均速率与气温的相关性大于与土壤温度的相关性,水温复合模型较单因子模型更好地解释土壤呼吸速率的变化;4)划区轮牧和自由放牧较围栏禁牧增大了土壤呼吸的温度敏感性(水分充足时),降低了土壤水分对土壤呼吸的影响。研究表明,不同的放牧方式对土壤呼吸速率及其环境因子效应影响较小,围栏禁牧较自由放牧改变了土壤呼吸日均速率及水热因子效应。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤碳储量动态

放牧制度是影响草原土壤碳储量的主要人为因素, 从碳储量角度研究不同放牧制度下土壤碳储量动态特征, 对草原合理利用具有重要指导意义。以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原自由放牧样地、划区轮牧样地和围栏禁牧样地为研究对象, 分析了整个生长季(5－10月)0－30 cm 土层有机碳储量变化规律。结果表明, 1)自由放牧样地有机碳储量显著低于围栏禁牧和划区轮牧样地(P0.05), 围栏禁牧和划区轮牧样地间差异均不显著 (P0.05)。2)自由放牧样地有机碳储量经过明显的2次碳源过程和1次碳汇过程;划区轮牧样地经过明显的1次碳汇和1次碳源过程;围栏禁牧样地经过明显的1次碳源过程。3)各样地土壤有机碳储量净增量均表现为碳源, 其中自由放牧样地表现为最强碳源, 其次为划区轮牧样地, 围栏禁牧样地为最弱碳源, 分别为-0.75、-0.45和-0.32 kg·m-2。综合分析表明, 放牧制度明显改变短花针茅荒漠草原土壤有机碳储量积累过程, 减少碳释放的放牧制度能力大小排序依次为围栏禁牧、划区轮牧和自由放牧。     

模拟放牧强度对针茅再生性能的影响

通过在昭苏马场设置的轻度放牧、中度放牧、重度放牧和极度放牧4个水平模拟放牧的测定,对针茅Stipa capillata的再生速度、再生草产量和再生速率的变化进行了研究.结果表明,随着放牧时间的变化,针茅的再生速度、再生草产量和再生速率都在减小.再生期间和放牧强度对针茅的再生草产量和再生速率的影响均达到了极显著水平(P＜0.01＝.在春季利用时随着放牧强度的增加,中度放牧下针茅的再生速度最快,再生草量和再生速率最大.     

模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

试验在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原开展,旨在研究模拟降水对土壤呼吸、土壤温度和土壤湿度的影响。在长期不同放牧平台增设4个不同降水处理(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%)。于2016年7月~10月使用土壤碳通量测试仪器(Li-8100)测量土壤呼吸速率,同时用仪器自带的温、湿度探针监测0~10cm土壤温度和0~5cm土壤体积含水量。结果表明:随着降水量的增加,土壤呼吸和土壤湿度呈现显著增加趋势,土壤温度显著降低(P<0.05);7月~10月土壤呼吸速率呈现下降趋势;土壤呼吸与0~10cm土壤温度和0~5cm体积含水量之间存在极显著正相关关系,决定系数分别是0.3117和0.7307(P<0.0001)。结果表明,水分是影响荒漠草原土壤呼吸的关键因子之一。     

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.