小叶锦鸡儿灌丛化对锡林河流域草原植被的影响

小叶锦鸡儿是锡林河流域重要的饲用植物，小叶锦鸡儿灌丛化为蒙古高原草原植被的一大特点，由于灌丛化造成不同的小环境，而导致草原植被镶嵌体的形成，小叶锦鸡儿灌丛对防止草原风蚀，水蚀，增加土壤肥力和水分起重要作用，从而延缓了草原进一步退化，提高了生产力。     

内蒙古典型草原灌丛化与土壤性质的关系研究

本文以内蒙古典型草原区有灌丛入侵及无灌丛入侵现象草地为研究对象,探讨了土壤性质与草原灌丛化现象间的关系。研究结果表明:在围封状态下,无灌丛化草地土壤粉粒、粘粒及养分(有机质、全氮、全磷)含量在0~60 cm深度均显著高于灌丛化草地,而土壤容重、砂粒则显著低于灌丛化草地,且二者的差异随着土壤深度的增加而增大;在重度放牧状态下,各指标的变化趋势与围封状态相同,但差异性仅在表层0~10 cm显著。草原灌丛化与表层土壤砂粒、容重呈显著正相关性,与土壤粉粒、有机质、全氮、全磷含量呈极显著负相关性。以上结果说明,草原灌丛化的出现与其分布生境的土壤特点有关。相比于草本而言,灌木在粗质贫瘠土壤中更具有竞争性。     

资源岛在草原灌丛化和灌丛化草原中的作用

结合半干旱草原中资源岛的形成机制,讨论了草原灌丛化作为多年生禾草草丛资源岛不断解体,同时灌丛资源岛不断形成的过程。从草原灌丛化过程中灌丛内外土壤资源源-汇关系,说明灌丛资源岛作为土壤资源的汇而发生作用。灌丛资源岛的发育与草原灌丛化过程有着密切关系,并决定着灌丛化草原生态系统基本生态学过程,特别是初级生产的形成。探讨了灌丛资源岛理论对我国内蒙古典型草原灌丛化与灌丛化草原研究的重要意义。     

锡林河流域草原小叶锦鸡儿分布增加的趋势、原因和结局

在文献综述的基础上，说明了锡林河流域草原中小叶锦鸡儿分布增加的趋势，认为在过度放牧引起草原退化、甚至荒漠化(沙化)发生的情况下，小叶锦鸡儿分布的增加首先与其生物-生态学特性和生活史特征有密切关系，同时也与放牧引起的系统物理环境的改变有关，最终可能形成以小叶锦鸡儿为优势种的灌丛化牧场或沙丘灌丛地。     

试论我国内蒙古半干旱草原灌丛沙漠化的研究

针对我国内蒙古半干旱草原普遍发生的灌丛化现象,运用反映干旱和半干旱放牧系统一般动态的状态与过渡模式,建立了半干旱草原灌丛沙漠化研究的基本构架.将灌丛化作为草原沙漠化的核心过程,提出内蒙古半干旱草原灌丛化机制的假说,以及利用时空替代方法开展草原灌丛沙漠化研究的设想及其意义.     

草原灌丛化入侵:过程、机制和效应

草原灌丛化已成为全球性问题,也是生态学、畜牧学研究的热点问题。紧扣草原灌丛化过程、发生机理及其生态学后效等关键问题,介绍了国内外的最新研究进展。灌木入侵途径包括有意识引进入侵和自然入侵2类,入侵过程分为传播到达、定居建群和扩散入侵3个阶段。放牧、火烧、温室气体增加,干旱以及降水格局改变等均可导致草本向木本的转化,且机制复杂,主要有影响草本,木本植物盖度、水分利用效率、化感作用等。木本植物入侵打破了草原生态系统的稳定,表现出沃岛效应,影响动植物的分布以及生态系统的功能和服务。阐明草原“草本-木本”群落演替机制,可为我国研究草原灌丛化和管理提供理论借鉴。     

内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛地上净初级生产力和种群结构对火烧的响应

针对全球范围内由于长期过度放牧引起的草原群落灌丛化问题,本研究以内蒙古锡林河流域小叶锦鸡儿灌丛化的羊草草原为研究对象,通过连续2年的人为控制火烧实验,从株丛和群落2个组织水平研究了火烧对小叶锦鸡儿的影响。结果表明,1)在内蒙古锡林河流域的退化恢复草原群落中,小叶锦鸡儿种群属于增长型的种群,中、小株丛所占的比例较大。实验区内所调查的6588个株丛中,冠幅为0～50cm的株丛占30%,50～150cm的株丛占49%,>150cm的株丛仅占21%;2)在群落水平上,一年火烧和连续2年火烧对小叶锦鸡儿株丛的生长均具有显著的抑制作用,其地上净初级生产力比火烧前分别减少了27%和66%;3)火烧显著地增加了小叶锦鸡儿的枝条密度和茎的生物量分配,减少了叶的生物量分配,使茎叶比由1∶4.4升高为1∶1.1;4)同50～150和>150cm2个冠幅组的大株丛相比,火烧对0～50cm小灌丛影响最为明显,一年火烧和连续2年火烧使其地上净生物量分别下降了57%和60%。实验结果表明,火烧显著地削弱了小叶锦鸡儿的生活力,有效地抑制了其小株丛的生长,对控制灌丛的进一步扩张具有明显的作用。     

两种灌丛化草原小叶锦鸡儿的叶片化学计量特征

本研究分析了内蒙古19个灌丛化草原样地（典型草原区11个、荒漠草原区8个）的小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）叶片碳（Carbon,C）：氮（Nitrogen,N）：磷（Phosphorus,P）化学计量特征。结果显示：典型草原中小叶锦鸡儿叶片C含量,C：N,C：P,N：P显著低于荒漠草原,N,P含量显著高于荒漠草原;小叶锦鸡儿叶片N,P含量与土壤N,P含量呈正相关关系,叶片C含量与C：N,C：P呈正相关关系,叶片N与P含量呈正相关关系;小叶锦鸡儿叶片化学计量特征具有环境可塑性;叶片C含量在两种草原类型中,随年平均降水量（Mean annual precipitation,MAP）和年平均气温（Mean annual temperature,MAT）的变化趋势不一致;叶片N,P含量与MAP呈正相关关系,与MAT呈负相关关系;叶片C：N,C：P,N：P与MAP呈负相关关系,与MAT呈正相关关系;小叶锦鸡儿的生长主要受P限制。本研究结果有助于了解小叶锦鸡儿的养分利用策略,并为灌丛化草原植被的保护和恢复工作提供参考。     

锡林河流域中游草原植被退化遥感监测及合理放牧强度的确定

以内蒙古锡林河流域中游为研究区，应用Landsat TM资料，结合地面生物量定位测定，建立草原地上生物量估产模型，应用Visual C^ 编程，估算了2000年7月中下旬锡林河流域中部草原地上生物量。在锡林河流域中部两大草原植被类型[羊草 大针茅和(大针茅)克氏针茅 冰草]不同生物量的基础上，以象元为诊断单元，判别了各象元所代表地块草原植被的退化等级，绘制锡林河流域中部草原植被退化分布图。1999年锡林河以东草原退化面积为2697．3km^2，占中游草原面积的49．7％，以西退化面积为1644．4km^2，占30．3％。以草原生态系统可持续性为目标，针对不同退化等级草场制定不同的牧草产量利用率，划分6个放牧强度等级，计算各放牧等级的合理放牧得序(标捧羊单位／km^2)、面积和载畜量．研究结果可为草原退化的恢复、畜牧业的可持续发展提供决策支持。     

Effect of Climoedaphic Heterogeneity on Woody Plant Dominance in the Argentine Caldenal Region

Woody plant encroachment is widespread throughout drylands of the world, but rates and patterns of encroachment at the regional scale can be mediated by soil and climate. Climoedaphic properties may therefore help to explain patterns of woody plant dominance. In the Caldenal region of central Argentina, which is experiencing widespread woody plant encroachment, we used stratified and targeted inventory of vegetation and soils alongside climate data to classify vegetation states and then identify factors indicating resistance to woody plant encroachment. We found that three climoedaphic contexts differed in the degree of woody plant dominance. Sandsheet landforms had the lowest likelihood of a shrub thicket state. Within loamy soils, sites with deep soil carbonates in warmer and wetter climates were less likely to feature a shrub thicket state than sites with shallow carbonates in cooler and drier climates. These contexts serve as a basis for recognizing different ecological sites to assist mapping and prioritization of management interventions in the Caldenal region. Simple inventory-based approaches can be helpful for designing land management recommendations in other ecosystems.     

内蒙古草甸草原生物量碳分配格局

以中国北方草甸草原为研究对象,借助GIS等工具手段,在草地群落类型实测数据基础上,对内蒙古草甸草原的地上/地下生物量分配开展定量研究,主要结论如下:1)内蒙古草甸草原的生物量碳密度为660.43 g C/m²,其中地榆群落(460.63 g C/m²)具有最高的地上生物量碳密度,地榆群落(787.10 g C/m²)和五花草塘群落(776.22 g C/m²)具有最高的地下生物量碳密度,其他群落间则不存在显著性差异(P>0.05);2)温带草甸草原以16.60×10⁶ hm²的面积,贡献了111.20 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳为27.57 Tg,地下生物量碳为83.63 Tg,根冠比(R∶S)为3.03;3)地下生物量沿土壤深度的分布可分为两种类型:线叶菊、芨芨草、野大麦、地榆、贝加尔针茅、苔草以及五花草塘群落属于“指数型”,其地下生物量主要分布在0~10 cm土壤层,且符合指数函数,该类型占据草原群落的主要部分;拂子茅、小叶锦鸡儿以及芦苇群落属于“抛物线”形,其地下生物量主要分布在0~10 cm和20~40 cm土壤层,该类别群落主要为灌木或半灌木,分布曲线不符合指数函数而符合二次函数。     

锡林河中游水体理化特征的初步研究

根据1996年夏季对内蒙古草原生态系统定位研究站附近锡林河的综合考察,对锡林河的基本理化特征进行了分析和比较,并对各理化因子之间的关系作了初步探讨,同时还用聚类分析的方法对数据的可信度进行了确认.     

内蒙古锡林河流域草地生态系统土壤保持功能及其空间分布

草地生态系统是陆地表面最大的生态系统类型,其土壤保持功能对于维持敏感而脆弱的草地生态系统服务具有重要意义。在遥感和GIS技术支持下,采用改进的通用土壤流失方程(RUSLE)对内蒙古锡林河流域的土壤保持功能及其空间分布特征进行了研究。结果表明,全流域年土壤保持总量为1.65×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为168.18 t/hm²;流域土壤保持功能从上游至下游呈递减趋势;草甸草原的土壤保持功能最高,农田和典型草原其次,沙地植被和草甸最差;草地生态系统的土壤保持功能随植被覆盖度的增加呈非线性增长。可见,提高草地植被覆盖度,保持典型草原生态系统的结构与功能的完整性,有助于维持锡林河流域草地生态系统服务和区域生态安全。     

内蒙古典型草原羊草和大针茅群落热值研究

以内蒙古典型草原羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落为研究对象,于2006年7月、8月进行了群落组成调查和生物量测定,并采样测定了各植物种热值,按各种的干质量权重计算了群落水平的热值.测定分析结果表明,在观测期羊草热值平均为18.99 kJ/g;大针茅热值平均为19.16 kJ/g;羊草和大针茅无论样地间还是种间差异都不显著.在观测期内,羊草和大针茅的热值均表现出一定的随季节略微增加的变化特征,羊草热值的季节变化以二次多项式拟合的效果较好,大针茅热值的季节变化以线性拟合更好.群落水平上,羊草群落和大针茅群落热值最高的均是大针茅,分别为19.03和19.28 kJ/g,热值最小的植物种在羊草群落中为轴藜Axyris amaranthoides和灰绿藜Chenopodium glaucum,在大针茅群落中为猪毛菜Salsola collina.羊草群落干质量加权热值为18.73 kJ/g,大针茅群落为18.43 kJ/g.整个观测期群落地上部分、根系、凋落物及立枯物热值结果说明,地上部分热值高于地下部分,群落热值随时间和群落结构变化而有略微波动,群落水平热值与种及器官水平上的热值有着一定差异.     

应用13C同位素标记法区分羊草草原生态系统呼吸

草原生态系统呼吸在碳循环和气候变化过程中发挥重要作用,它包括土壤呼吸和地上部植物体呼吸,且不同的生态系统呼吸组分对于环境变化有不同的响应机制。为区分生态系统呼吸,探讨草原呼吸对温室气体排放的贡献,研究利用稳定同位素¹³C自然标记法和¹³C脉冲标记法,并结合静态箱-Keeling plot方法对内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统呼吸进行了区分, 并分析比较 2 种方法的区分结果。结果表明:1)实验中¹³C自然标记样方和¹³C脉冲标记样方生境一致,两者土壤温度和土壤含水量无显著差异,¹³C自然标记法和¹³C脉冲标记法的区分结果具有可比性。2)对比自然标记法,脉冲标记法显著提高了生态系统呼吸、土壤呼吸和地上部植物呼吸的δ¹³C值(P<0.05)。3)¹³C自然标记法和¹³C脉冲标记法区分结果F_s/F_eco(土壤呼吸通量/生态系统呼吸通量)在2011年分别是(75.2±4.3)%和(73.8±2.9)%,在2012年分别是(89.2±2.0)%和(89.1±1.4%)。统计分析结果表明,2种方法获得的区分结果无显著差异(2011: P=0.567; 2012: P=0.674),表明自然状态下,羊草草原生态系统呼吸、地上部植物体呼吸和土壤呼吸之间的δ¹³C值差异足够用来区分生态系统呼吸,这一发现能够提高同位素标记法区分生态系统呼吸的效率,进而为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考。     

水热因子对克氏针茅草原土壤呼吸及其土壤温度敏感性的影响

作为内蒙古重要的草地资源,克氏针茅草原在我国畜牧业生产中占有重要的地位。土壤呼吸是大气与陆地生态系统碳循环的主要通量,是土壤碳输出的主要途径。试验区设置在内蒙古锡林浩特市东部毛登牧场内以克氏针茅建群的典型草原;在2011-2013年采用开顶式生长室(OTC)对试验样地进行模拟增温增雨处理,在生长季(5-9月份)使用开路式土壤碳通量测量系统(LI-8100, LI-COR,NE) 对试验样地土壤呼吸强度进行测定;同时监测试验样地气温、土壤温湿度等环境因子,采集土壤样品并室内分析土壤养分特征和微生物生物量,并对土壤呼吸与环境因子间进行相关性分析。克氏针茅草原土壤呼吸受空气温度和土壤含水量影响显著(P<0.05),分别呈现出二项函数和线性相关关系;不同处理下土壤呼吸在相同时间存在显著差异(P<0.05),2012年增温增雨与增温处理下土壤呼吸速率分别为2.60和1.96 μmol/(m²·s), 2013年增温增雨与增温处理下土壤呼吸速率分别为3.38和2.09 μmol/(m²·s);增温增雨处理下,克氏针茅草原空气温度的升高和土壤含水量的降低均对土壤呼吸产生了抑制。土壤呼吸温度敏感度(Q₁₀)在2011-2012年中增温增雨处理明显高于对照处理和控温处理;2011-2013年控温处理都低于对照处理。本研究表明,土壤呼吸主要受水热条件影响,并且空气温度升高和土壤含水量的降低均对土壤呼吸有抑制作用,增温增雨处理下土壤呼吸速率要高于增温处理;土壤呼吸温度敏感系数与土壤温度、土壤含水量、土壤有机碳、全氮和微生物等环境因子之间的关系较为复杂,还有待深入研究。     

锡林河流域羊草草原植被分异的驱动力

植被与环境关系是群落生态学研究重要内容,阐明气候与放牧共同作用下草原植被分异,量化解析自然与人为干扰因子的影响具有理论与实践价值。本研究以锡林河流域羊草草原为例,采用除趋势典范对应分析法(detrended canonical correspondence analysis,DCCA)和结构方程模型(structural equation modeling,SEM),定量研究气候、海拔、土壤及放牧因子对羊草群落分异的作用。结果表明,1)DCCA前两个排序轴集中了67.63%的信息量,第1排序轴反映了放牧和水热因子的作用,第2排序轴为土壤养分的影响;2)结构方程模型分析发现,羊密度对植被分异的总影响最大,其次为气候因子;3)气候、海拔和放牧因子对植被分异也有间接作用,主要途径是影响土壤理化性质。本研究明晰了放牧与气候是主导锡林河流域羊草草原群落分异的关键因子,深入揭示了气候因子在局地尺度所发挥的作用。在草地管理实践中,结合气候特征制定具体措施,有助于促进草地资源的合理利用与保护。