植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒矮嵩草草甸及其开垦后形成的农田和一年生人工草地作为研究对象,研究了高寒草甸不同土地利用方式下生物量和植物-土壤系统固定的有机碳量的变化.结果表明:3种土地利用方式相比较,地上生物量由高到低依次为人工草地＞农田＞高寒草甸(P＜0.01),分别为11.83、9.78和4.36 t/hm2;3种土地利用方式下地下生物量剖面分布均呈倒金字塔形,0～40 cm地下生物量为高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.01),分别为15.74、5.61和1.24 t/hm2.随着高寒草甸土地利用方式改变,植物群落碳素固定量也随之减小,其序列由高到低依次为:高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.05),其值分别为7.63、6.81和4.51 t/hm2.     

牦牛粪便对高寒草甸群落多样性及生产力的影响

研究了4个不同施牦牛粪便的处理对高寒草句植物群落多样性和生产力的短期影响。结果表明,（1）处理S1,S2和s3的植物群落盖度显著高于对照（SO）（P〈0．05）,各处理的植物群落高度与对照（SO）相比都呈上升趋势,且S3与S0差异显著（P〈0．05）;（2）处理S1、S2和S3的Pielou均匀度指数与sO相比逐渐下降,且S2与sO有显著差异（P〈0．05）。处理S1、s2和S3的Shannon—Wiener物种多样性指数与S0相比逐渐下降,且S2与S0差异极显著（P〈0．01）。而Simpson物种多样性指数的变化则表现为无规律性。（3）施牦牛粪便后植物群落的地上总生物量出现增加趋势,且S2,S3与s0间达到差异显著（P〈0．05）。     

模拟增温对高寒草甸植物物种多样性与初级生产力的影响

青藏高原因其环境脆弱的特征,高寒植物群落生产力和多样性对气候变化的响应极其敏感。当前,关于高寒针茅化草甸多样性和生产力对气候变化做出何种应答还不明确。本研究利用开顶气室法（Open top growth chambers,OTCs）进行模拟增温,通过研究高寒针茅化草甸生态系统植物群落物种多样性和初级生产力的变化,探讨高寒针茅化草甸对增温效应的响应。研究结果表明：1）温度升高对高寒针茅化草甸部分物种的重要值产生显著影响（P<0.05）,群落Shannon-Wiener多样性指数显著下降（P<0.05）,物种丰富度指数显著下降（P<0.05）,群落的总初级生产力变化不显著;2）物种多样性与初级生产力之间不是简单的线性关系。因此,增温处理使得土壤水资源匮乏,导致物种多样性与初级生产力的相关性减弱。     

高寒湿地旱化过程及其对CO2交换的影响

为研究青藏高原高寒湿地旱化对碳通量的影响,探讨高寒湿地旱化碳通量变化规律,本研究于7-8月生长高峰期以高寒湿地、沼泽化草甸和高寒草甸为研究对象,利用TARGAS-1静态箱法,比较高寒湿地不同退化阶段碳交换的动态差异。结果表明：与高寒湿地相比,沼泽化草甸与高寒草甸植被群落光合速率、生态系统呼吸速率、净生态系统碳交换显著提高（P<0.05）;不同退化阶段土壤温湿度及植被群落生物量存在显著差异（P<0.05）,土壤电导率差异不显著;相比于土壤湿度和土壤电导率,土壤温度对CO₂交换的影响更大,其与净生态系统碳交换呈显著负相关（P<0.05）,高寒草甸的碳交换对土壤温度的敏感性要大于高寒湿地和沼泽化草甸的碳交换对土壤温度的敏感性;在植物生长高峰期,高寒湿地旱化过程土壤温度显著上升,土壤湿度和植物群落生物量显著下降,导致其碳汇功能呈下降趋势。     

植物根际促生菌菌肥在高寒草甸替代化肥效应研究

为探究青藏高原高寒草甸退化问题,从施肥可以改良草地退化的角度出发,本研究以青海省高寒草甸为研究对象,通过设置不同施肥处理,即对照不施肥（CK）、施加氮肥250 kg·hm^-2（N）、磷肥400 kg·hm^-2（P）、氮磷肥300 kg·hm^-2（NP）、有机肥2 000 kg·hm^-2（O）、植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）菌肥7.5 kg·hm^-2（J1）,15 kg·hm^-2（J2）,22.5 kg·hm^-2（J3）、PGPR菌肥+70%氮肥（J1+N）、PGPR菌肥+70%磷肥（J1+P）,对不同施肥处理高寒草甸的改良效果、PGPR菌肥的适用性以及菌肥替代化肥的效果进行分析。结果表明：NP显著提高地上生物量（P<0.05）,J1+N处理不仅增加了地上生物量,还可缓解施用N肥造成的物种丰富度下降,同时增加土壤水分和全氮含量（P<0.05）,又不会引起盐渍化。综上所述,J1+N处理能够部分替代化肥,减少无机化肥对生态环境的危害,推荐在高寒草甸施用。     

施肥对环青海湖地区草甸群落生长的影响

通过环青海湖地区草甸羊粪添加控制试验,研究不同用量羊粪（S0,S1和S2分别为0,0.34,0.56 kg·m^-2）对该草甸群落结构和生产力、生物多样性及土壤含水量的影响。结果表明：S1与S0,S2与S0,S1与S2间的植物群落高度存在显著差异（P<0.05）,植被平均盖度差异不显著;除籽蒿（Artemisia sphaerocephala）外,各处理对研究地区的主要物种高度均存在显著差异（P<0.05）;各处理间植株重要值差异不显著;除了豆科地上生物量和地上总生物量各处理间无显著差异,其他主要物种地上生物量几乎都存在显著差异（P<0.05）;各处理间群落丰富度指数变化不显著,群落均匀度指数为 S0高于S1和S2, S0与S1存在显著差异（P<0.05）;对于物种多样性指数,S1和S2均低于S0,S0与S2差异不明显,且S0与S1及S1与S2存在极显著差异（P<0.01）。施肥对0~15 cm表层土壤含水量的影响较为明显,对15~30 cm土壤含水量影响不大。     

外源氮素添加对长江源区高寒沼泽草甸土壤养分及植物群落生物量的影响

为探讨氮沉降对高寒沼泽草甸土壤养分及其群落生物量的影响,本研究对风火山地区3种氮添加处理下（0,5和10 g N·m^-2·a^-1）土壤养分及植物群落生物量展开研究。结果显示：外源氮素添加使得沼泽草甸土壤趋向酸化、土壤有机碳及全氮含量发生改变,显著影响了植物对土壤养分的吸收利用,除繁殖期土壤有效氮显著增加外,其他时期显著降低;外源氮素添加使得群落地上生物量增加,总生物量与地下生物量除返青期显著增加外,其他时期明显减少;整个生长季地下生物量的分配比例随施氮的增加而下降;土壤有效氮含量与植物群落生物量及其分配均显著相关（P<0.01）。综上所述,长江源区高寒沼泽草甸土壤有效氮和植物群落生物量对土壤氮素状况的变化反应敏感,在有效养分匮乏的高寒沼泽草甸添加氮素能够促进植物地上部分的增长,从而改变其自身光合产物的分配模式。     

不同放牧模式下青藏高原高寒草甸植被群落和土壤差异

不同放牧模式会对草原植物群落和土壤产生不同的影响,目前少有研究系统关注冬季、夏季和全年放牧对高寒草甸植物群落和土壤影响的差异。本研究以位于青藏高原东缘四川省红原县境内的全年放牧(AG)、冬季放牧(WG)和夏季放牧(SG)的高寒草甸为研究对象,分析了3种放牧模式下高寒草甸植物群落和土壤理化性质的差异。结果表明:1) AG模式下草甸的群落盖度和物种数均显著低于WG和SG (P 0.05);AG和SG模式下草甸的群落高度、地上生物量和地下生物量均显著低于WG (P 0.05),而杂草类牧草比例相反;同时根冠比在这3种放牧模式下无显著差异(P0.05)。2)植物群落优势种在3种放牧模式下发生明显变化,即AG模式下以菊科和毛茛科植物为主,WG则以禾本科、毛茛科和莎草科植物为主,而SG以菊科和禾本科植物为主。3)土壤pH (0-20 cm)在AG和WG影响下无显著差异(P 0.05),但均显著高于SG (P 0.05),并在两个土层深度(0-10 cm和10-20 cm)间无显著差异(P 0.05);土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和全氮含量均是WS和SG高于AG,而土壤全磷含量则是AG和SG间无显著差异(P0.05),但均低于WG;同时上述指标均是0-10 cm土层土壤中的值显著高于10-20 cm土层(P 0.05)。本研究表明,与季节放牧(WG和SG)相比,全年放牧降低了群落高度、盖度、生物量、凋落物和物种数,并改变了牧草比例,从而降低了高寒草甸植物群落的稳定性,使得土壤养分流失严重,肥力降低。研究结果显示,季节性放牧能让草甸植物群落更加稳定,群落生产力及稳定性能够得以维持,有利于青藏高原高寒草甸牧场的可持续发展。     

添加氮肥对高寒嵩草(Kobresia)草甸群落植物N、P生态化学计量特征的影响

为了探讨尿素对高寒嵩草(Kobresia)草甸植物和土壤N、P养分生态化学计量特征及生物量的影响,试验测定了高寒草甸生物量和植物全氮、全磷、全钾及土壤全氮、全磷、全钾、硝态氮含量。结果表明:在施肥量为450 kg/hm2时,牧草鲜重和干重分别为877.87,341.07 g/m2,显著高于其他处理(P0.05);在施肥量为400 kg/hm2时植物全氮含量最高,为56.53 g/kg,与施肥量为450 kg/hm2时相比差异不显著(P0.05),显著高于其他处理(P0.05);对照处理的植物全磷含量最高;在施肥量为400 kg/hm2时土壤硝态氮含量最高,与施肥量为450,350 kg/hm2相比差异不显著(P0.05),显著高于其他处理(P0.05),对照处理的土壤硝态氮含量最低(0.036 g/kg);与对照相比,各施肥处理下植物氮磷比呈不同程度增加的趋势。说明高寒嵩草草甸植被主要受氮限制,施氮肥能促进植被对氮的吸收,抑制对磷的吸收,提高植物氮磷比。     

氮磷钾肥对高寒草甸生物量及群落多样性指数的影响

采用正交试验设计,添加氮、磷、钾肥不同组合,测定了高寒草甸生物量和群落多样性指数,分析施肥对高寒草甸群落结构的影响。结果表明,在氮肥、磷肥和钾肥分别为220、220和110kg/hm~2时(N3P5K3),莎草科牧草鲜重为337.72g/m~2,较对照处理显著增加了3.17倍(P0.05)。施肥对莎草科牧草鲜重的影响要高于禾本科牧草和杂类草,施钾肥对莎草科牧草和杂类草生物量并无显著影响。氮肥对群落多样性指数H、E、P有显著影响,而磷钾肥则无显著影响。莎草科牧草鲜重与多样性指数呈显著负相关(P0.05),氮肥、磷肥对莎草科牧草鲜重有显著正相关(P0.05)。研究表明,氮磷钾肥在提高高寒草甸群落生物量的同时,也降低群落多样性指数。     

连续两年施氮对15龄混作禾草草地的改良效果研究

以1999年建植的5个不同禾草组合混作草地为对象,研究连续两年不同施氮量75 kg/hm²(N₁),150 kg/hm²(N₂),225 kg/hm²(N₃)和0 kg/hm²(CK)对草地生产力的提升及群落特征的综合影响。结果表明,连续2年施氮均可不同程度提升高寒地区人工禾草草地的生产力和草层高度,但一定程度降低了草地群落的物种多样性和丰富度。N₂梯度可在有效提高草地生产力的同时,更好维持建植禾草的优势地位和物种的多样性水平,是该地区15龄人工草地改良的最佳施氮量。不同的禾草混作组合样地及不同施氮年份对施氮的响应存在一定差异,垂穗披碱草比重较大的样地对氮肥的响应较其他禾草更为敏感。研究也证明,过量施氮或单纯连续施氮对高寒地区多年生禾草混作草地群落的稳定性会造成一定影响。     

硫肥对河西走廊紫花苜蓿植株性状、产量及品质的影响

研究了施硫肥S0(0kg/hm2)、S1(16.5kg/hm2)、S2(33.0kg/hm2)、S3(49.5kg/hm2)4个水平对河西走廊紫花苜蓿生物学性状、产量及营养品质的影响。结果表明:S1和S2处理显著增加了紫花苜蓿主茎长和侧茎长,S1的分枝数显著高于S2和S3处理,不同硫肥水平对紫花苜蓿主茎节数和侧茎节数没有显著影响;S3主根粗显著小于S0,S1和S2处理,S1主茎粗显著大于S0和S3处理;S1茎叶比显著低于其他处理的茎叶比;S1和S2显著增加了紫花苜蓿第1茬干草产量,S1的紫花苜蓿第2茬干草产量显著高于S2和S3处理,不同硫水平对紫花苜蓿第3茬干草产量没有显著影响,S1处理的紫花苜蓿总干草产量显著高于其他处理;S0紫花苜蓿粗蛋白含量显著低于其他处理;S1的粗脂肪含量显著高于S3处理;不同硫肥水平对紫花苜蓿粗纤维含量没有显著的影响;S1和S2的粗灰分含量显著高于S0和S3处理;S1中性和酸性洗涤纤维含量在所有处理中最低;S1处理的干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值都显著的低于其他处理。施硫肥水平为16.5kg/hm2时,有利于紫花苜蓿的生长、产量和营养价值的提高,而当硫肥量超过33.0kg/hm2时,紫花苜蓿干草产量和品质开始下降。     

Effect of ammonium sulfate fertilization on bahiagrass quality and copper metabolism in grazing beef cattle

To assess the impact of S fertilization on bahiagrass (Paspalum notatum) quality and Cu metabolism in cattle, two studies were conducted during the summer grazing season (1999 and 2000). Pasture replicates (16.2 ha; n = 2/treatment) received the same fertilizer treatment in each growing season, consisting of 1) 67 kg N/ha from ammonium sulfate (AS), 2) 67 kg N/ha from ammonium nitrate (AN), and 3) control (no fertilizer; C). Forage sampling was conducted at 28-d intervals following fertilization by the collection of whole plants (four samples/pasture) in randomly distributed 1-m2 grazing exclusion cages and analyzed for CP, in vitro organic matter digestibility, S, P, Ca, K, Mg, Na, Fe, Al, Mn, Cu, and Zn. To determine the effect of fertilizer treatment on liver trace mineral concentrations in grazing cattle, random liver tissue samples were collected (n = 12; four/treatment) at the start and end of the study period in 2000. Ammonium sulfate fertilization increased (P < 0.001) forage S concentration in both years. Plant tissue N concentrations were increased by N fertilization, regardless of source, in 2000, but not in 1999. Cows grazing AS pastures had lower (P < 0.05) liver Cu concentrations at the end of the study period in 2000 compared to AN and C. In Exp. 2, 37 Cu-deficient heifers grazing AS fertilized pastures were obtained from the same location and allocated to one of two treatments, consisting of supplements providing 123 mg/d of either inorganic (Cu sulfate; n = 12) or organic (Availa-Cu; n = 15) Cu. Treatments were delivered for 83 d. Liver Cu increased over time in all heifers regardless of treatment; however, heifers supplemented with Availa-Cu tended (P = 0.09) to have higher mean liver Cu concentrations than those receiving Cu sulfate. The results of these studies indicate that AS fertilization of bahiagrass increases forage S concentrations. When provided free-choice access to a complete salt-based trace mineral supplement, cows grazing AS-fertilized pastures had lower liver Cu concentrations than cows grazing pastures fertilized with AN; upon removal from high-S pastures, cattle were able to respond to Cu supplementation.     

施肥对高寒草甸草地群落及产量的影响

对青海省河南县高寒草甸草地3个草地型分别进行追施尿素(Ⅰ)、尿素+复混肥(Ⅱ)、复混肥(Ⅲ)的试验处理,结果表明:试验组Ⅰ试验区内比试验区外可食鲜草产量增长2 649.95 kg/hm2,提高43.19%;试验组Ⅱ可食鲜草产量增长2 354.85 kg/hm2,提高达36.30%;试验组Ⅲ可食鲜草产量增长1 735.41 kg/hm2,提高达29.66%。试验区内植物高度增高,植被盖度增加,草地植被结构发生了明显变化。     

Forage mineral concentration, animal performance, and mineral status of heifers grazing cereal pastures fertilized with sulfur.

Thirty yearling Santa Gertrudis-sired heifers (average initial weight 238 kg) were continuously grazed (five heifers/pasture) on six 2-ha oat-wheat small grain pastures for 112 d to determine the effect of fertilization of pastures with urea (U) vs ammonium sulfate (AS) on mineral status and performance of heifers. Pastures were fertilized with either U, at 200 kg/ha, or AS, at 438 kg/ha, to provide 92 kg of N/ha in November 1987 and March 1988. Ammonium sulfate provided 107 kg of S/ha. Forage samples were collected during each month. Heifers were initially weighed following an overnight fast and at the end of four consecutive 28-d intervals (Periods 1 to 4). Serum and ruminal fluid were collected on d 56 and 112. Pastures fertilized with AS had a greater (P less than .10) in vitro dry matter disappearance during Periods 2 and 3. Ammonium sulfate-fertilized pastures had greater than (P less than .05) S concentrations from January 29 through termination of the trial. There were no differences in ADG (P less than .28) or gain/ha (GPH; P less than .43) over 112 d; however, heifer ADG was greater (P less than .08) in Period 3 and tended to be greater (P less than .16) in Period 2 for those animals grazing U-fertilized pastures. Pastures receiving AS produced less (P less than .04) GPH during Period 2. Ammonium sulfate fertilization in this trial had no effect on forage K, Ca, P, Mg, Cu, or Mo mineral concentrations or on serum mineral and ruminal VFA concentrations, but it did result in an increase in IVDMD and a trend for decreased ADG apparently associated with a decrease in forage intake.     

氮肥用量、刈割高度对饲用苎麻产量、营养品质及败蔸的影响

探讨了氮肥用量和刈割高度对“湘苎3号”(Xiangzhu-3)和“多倍体1号”(Tri-1)饲用产量、营养品质及败蔸的影响,为“湘苎3号”和“多倍体1号”作为饲用作物的开发利用提供理论支持。采用两因素随机区组设计,刈割高度设3个水平,分别是40 cm(D₁)、70 cm(D₂)和100 cm(D₃);氮肥设置3个水平,分别是每次施氮0 kg/hm²(N₁)、92 kg/hm²(N₂)和138 kg/hm²(N₃)。通过测定各处理饲用苎麻鲜物质产量、干物质产量、营养物质含量及败蔸率,对不同氮肥用量和刈割高度处理的苎麻饲用价值进行综合评价。结果表明,氮肥用量和刈割高度对湘苎3号和多倍体1号鲜物质产量、干物质产量、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纤维和磷含量影响显著,其中刈割高度是苎麻鲜物质产量、干物质产量和粗纤维有关参数的主要决定因子,湘苎3号粗蛋白含量主要由刈割高度决定,而多倍体1号粗蛋白含量主要由氮肥用量决定。其交互作用对湘苎3号和多倍体1号粗脂肪和粗纤维含量影响显著。在相同刈割高度下,湘苎3号和多倍体1号鲜物质产量、干物质产量、粗蛋白和粗脂肪含量均以N₂处理最高,粗纤维含量随着氮肥用量的增加而降低。在相同氮肥用量下,湘苎3号和多倍体1号粗蛋白、钙和磷含量随刈割高度的增加而降低,生物产量和粗纤维含量随刈割高度的增加而增加。与此同时,多次刈割会引起湘苎3号和多倍体1号不同程度的败蔸。在本试验条件下,湘苎3号和多倍体1号最适合的刈割高度是70~100 cm,氮肥用量是92 kg/hm²。     

5个热带豆科牧草洗涤纤维的生育期动态及其施肥响应

为了解不同牧草品种在不同肥力条件下洗涤性纤维的生育期动态变化,采用多因素完全随机区组盆栽试验,测定了热研2号柱花草(S1)(Stylosanthes guianensis(Aubl.)Sw.cv.CIAT184)、圆叶决明CPI34721(S2)(Chamaecrista rotundifolia(Pers.)Greene cv.CPI34721)、圆叶决明CPI86134(S3)(C.rotundifolia cv.CPI86134)、圆叶决明ATF3248(S5)(C.rotundifoliacv.ATF3248)、羽叶决明ATF2217(S5)(C.nictitans(L.)Moench cv.ATF2217)在不施肥(F0)、常量施肥(F1)、加倍施肥(F2)情况下,以及生长期内7月25日(C1)、8月29日(C2)、10月8日(C3)、11月14日(C4)分四次进行刈割的牧草洗涤性纤维含量。结果表明:不同牧草品种的洗涤性纤维含量具有较大差异,中性洗涤纤维(NDF)以S4、S1最高(53.4%、52.7%),S5、S3最低(47.9%、46.9%);酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)均为S5(23.0%、9.1%)极显著地低于其他4个品种(28.0%~29.0%、11.1%~12.3%)(P<0.01)。施肥试验表明,F2极显著地降低了牧草的ADF含量(P<0.01),对NDF、ADL影响不显著。施肥极显著地降低了牧草在C3刈割期的洗涤纤维含量(P<0.01),F1和F2的NDF、ADF、ADL分别比F0下降6.6、5.4,9.7、6.9,2.6、1.6个百分点,且F2的ADF、ADL含量显著低于F1(P<0.05)。刈割试验表明,5个品种的洗涤纤维均随生长时间持续上升,尤其是ADF平均值从C3期的7.9%急剧上升到C4期的24.6%。采用粗饲料相对值(RFV)评价方法表明,S5的平均RFV值最高(143.7),S4、S1最低(118.2、120.9);S5在C3期的RFV值为116,比S4、S1提高16个分值;施肥可以提高RFV值,且与施肥量成正比。该研究结果可为亚热带地区牧草品种选择、最适刈割期和适宜施肥量的确定提供技术借鉴。     

灌水对沙漠绿洲区甘草生长动态和产量的影响

为研究灌水对沙漠绿洲区甘草（Glycyrrhiza uralensis）生长动态和产量的效应,本研究设2 700（W1）、3 600(W2)、4 500(W3)、5 400(W4)、6 300(W5)和7 200(W6) m3/hm2 6个灌水处理。结果表明,灌水明显促进甘草茎叶、根的生长。处理W4、W5和W6株高显著高于W1、W2和W3（P<0.05）,主茎生长速度W6处理较W1快60％,较W2快33％;W3、W4、W5和W6处理地上部干质量显著高于W1（P<0.05）,干物质积累速度W3处理较W1快11％;根长、芦径、根干质量随灌水量增加而增加,灌水量超过5 400 m3/hm2则表现下降趋势,处理W3和W4根干质量最高,在根快速生长期W3和W4处理的一年龄和二年龄根干质量增加速度分别较W1快50％和35％。灌水4 500和5 400 m3/hm2,一年龄甘草和二年龄甘草根产量均达到较高水平,但前者灌水效率较后者高,可节水900 m3/hm2。